دانلود مقاله آلاینده های صنعتی

بخشی از مقاله

آلاینده های صنعتی

فاضلاب
آب ، شرط وجود حیات می‌باشد و اکثر قریب به اتفاق واکنشهای شیمیایی در محیط آبی صورت می‌گیرد. آب به علت پاره ای خواص ویژه اساسی نقش تنظیم کننده‌ ای در طبیعت داشته و آن را در برابر تغییرات ناگهانی دما حفظ می‌کند. آب بعد از مصارف گوناگون (خانگی ، کشاورزی و صنعتی و …) تبدیل به پساب می‌شود. برای جلوگیری از آلودگی آب و محیط زیست توسط این پسابها باید راهکارهایی برای تصفیه و استفاده مجدد از آنها اتخاذ کرد.
طبقه بندی آبهای آلوده
آبهای آلوده‌ای که پس از تصفیه دوباره می‌توان استفاده کرد:

1. آبهای آلوده‌ای که در کارخانجات و مراکز صنعتی تولید شده ، به‌شدت سمی هستند و نمی‌توان برای مصارف خانگی استفاده کرد و برای برگشت دوباره به محیط زیست باید به‌صورت دقیق تصفیه شوند.
2. آبهایی که مصارف خاصی داشته ، قابل استفاده مجدد نمی‌باشند. مانند آبهای صنایع -نوشابه سازی
فاضلابهای صنعتی
فاضلابهای صنعتی ، فاضلابهایی هستند که از صنایع مختلف حاصل می‌شوند و نسبت به نوع صنایع ، ترکیبات شیمیایی مختلفی دارند و وقتی وارد دریاها می‌شوند، باعث آلودگی آب و مرگ آبزیان می‌گردتد.
مواد شیمیایی موجود در فاضلابهای صنعتی
بسته به نوع کارخانه‌ها و محصول تولیدی آنها ، ترکیبات شیمیایی و درصد آنها در پسابهای صنعتی متفاوت است. اما از مهمترین این ترکیبات می‌توان به آرسنیک ، سرب ، کادمیم و جیوه اشاره کرد. این مواد از طریق پساب کارخانجات تهیه کاغذ ، پلاستیک ، مواد دفع آفات نباتی ، استخراج معادن وارد آبهای جاری و محیط زیست می‌شود.

از مهمترین فجایع آلودگی با جیوه به فاجعه آلودگی آب رودخانه میناماتا در ژاپن با ترکیبات ارگانومرکوریک که به‌عنوان کاتالیزور در کارخانه پلاستیک‌سازی استفاده می‌شود، می‌توان اشاره کرد که طی آن مردم اطراف رودخانه به مرض اسرار آمیزی مبتلا شدند که ناشی از وجود جیوه فراوان در بدن آنها بود و هزاران نوزاد ناقص‌الخلقه و فوت تعدادی از مردم ، نتیجه آلودگی آب با پساب این کارخانه بود.
فاضلابهای کشاورزی
در این فاضلابها ، سموم کشاورزی مانند هیدروکربنهای هالوژنه ، DDT ، آلودین ، ترکیبات فسفردار نظیر پاراتیون وجود دارد. مخصوصا ترکیبات هالوژنه بسیار خطرناک هستند و هنگامی که توام با آب کشاورزی در لایه‌های زمین نفوذ نمایند یا به بیرون از محیط کشاورزی هدایت شوند، باعث ایجاد فاضلابهای کشاورزی فوق‌العاده خطرناک می‌شوند.

فاضلابهای شهری
این فاضلابها از مصرف خانگی آب حاصل می‌شود. در این پسابها انواع موجودات ریز ، میکروبها و ویروس‌ها و چند نوع مواد شیمیایی معین وجود دارد که عمده‌ترین آن آمونیاک و نیز مقداری اوره می‌باشد. این فاضلابها باید از مسیرهای سر بسته به محل تصفیه هدایت گردند. جهت خنثی سازی محیط قلیایی این فاضلابها که محیط مناسب برای رشد و نمو میکروبهاست، از کلر استفاده می‌شود.
انواع آلاینده‌های موجود در فاضلابهای شهری
• آلاینده بیولوژیکی:

از دفع پسابهای بیمارستانی و مراکز بهداشتی شهری ناشی می‌شود.
• آلاینده‌های شیمیایی:

بیشتر آلاینده های شیمیایی از دفع پسابهای خانگی شامل مصرف شوینده‌هاست که روز به روز مصرف آنها بیشتر می‌شود. این آلاینده‌ها به‌علت وجود عامل حلقوی در ساختمان مولکول شوینده (ABS) ، غیر قابل تجزیه بیولوژیکی در تصفیه‌خانه‌ها هستند.
فرمول عمومی: LABS): linear Alkgl Benzo Sulturic acid = RŔ/ (C6 M5) SO3H)

امروزه در کشور ژاپن و آمریکا ، شوینده حلقوی را تبدیل به خطی نموده‌اند که قابل تجزیه بیولوژیکی در تصفیه‌خانه‌ها است. ولی در اکثر کشورها به‌علت ارزان بودن (LABS) هنوز هم از این ماده در صنعت شوینده‌ها استفاده می‌شود.

• سایر آلوده کننده‌ها :

مواد جامد و رسوبات ، مواد رادیواکتیو ، مواد نفتی و آلوده کننده های حرارتی مثل نیروگاهها.
آلودگی آب درجهان
حدود 69 % آب مصرفی جهان ، صرف کشاورزی و عموما آبیاری می‌شود. 23 % به مصرف صنایع می‌رسد و مصارف خانگی تنها حدود 8 % را شامل می‌شود. در کشورهای توسعه یافته ، کشاورزی و صنایع ، بیشترین مصرف آب را داشته ، بالاترین نقش را در آلودگی آبها دارد.

پروژه GEMS
نزدیک به سه دهه است که سازمان بهداشت جهانی و برنامه محیط زیست سازمان ملل ، تحت پروژه‌ای به نام GEMS (سیستم مراقبت زیست محیطی ازجهان) ، کیفیت محیط زیست را از نظر اندازه گیری کیفیت هوا ، آب ، آلودگی مواد غذایی و شاخصهای بیولوژیکی مورد مراقبت قرار می‌دهند. برای جمع آوری اطلاعات در مورد کیفیت آب بیش از 50 پارامتر انتخاب شده‌ است که مهمترین آنها عبارتنداز:

Do (اکسیژن محلول) ، BoD (اکسیژن مورد نیاز واکنشهای بیوشیمیایی) ، CoD (اکسیژن مورد نیاز واکنشهای شیمیایی) ، میزان کلروفرمها و نیتراتها و فلزات سنگین می‌باشد.
آلودگی آب بر اثر فعالیتهای صنعتی
آلودگی آب بر اثر فعالیتهای صنعتی در درجه نخست اهمیت قرار دارد که به بعضی از آنها اشاره می‌کنیم.
صنایع غذایی
کارخانه‌های کنسروسازی و کمپوت‌سازی ایران بیشتر در نواحی کشاورزی و روستایی مستقر هستند و متاسفانه به دلیل فقدان سیستم دفع فاضلاب ، فاضلاب را در جویها ، رودخانه‌ها و سواحل ، تخلیه می‌کنند.
صنایع شیمیایی
انواع اسیدها ، قلیاها و املاح حاصل از کارخانه‌ها پس از تخلیه در منابع آب ، آثار زیانباری را بر آبزیان اعمال می‌کنند. ترکیبهای فلزی نیز نوع دیگری از سیانور هستند. به عنوان مثال ، در نتیجه تخلیه فاضلابها حاصل از شستشوی لوازم و ظروف آلوده به سیانور در کارخانه ساخت لوازم الکتریکی واقع در رشت ، بیش از 2 میلیون ماهی در رودخانه زرجوب جان خود را از دست دادند.
تصفیه آب و فاضلابها
آب و فاضلابها برای استفاده و برای برگشت به محیط یا استفاده مجدد نیاز به تصفیه دارند. روشهای مختلفی برای تصفیه آبها و فاضلابها وجود دارد که بسته به مصارف آب و نوع آلودگی از این روشها استفاده می‌شود. عمده‌ترین‌ روشهای تصفیه آب عبارت‌اند از:

1. تصفیه مکانیکی آب
2. تصفیه شیمیایی آب
3. تصفیه آب به روش اسمز معکوس
4. تصفیه بیوشیمیایی آب
5. فیلتراسیون آب

فاضلاب صنعتی

فاضلاب و پس آبهای مراکز صنعتی ، کشاورزی و همینطور محلهای مسکونی از آلوده کننده‌های عمده آبهای زیرزمینی و آبهای سطحی بویژه آبهای رودخانه‌ها ، دریاها و دریاچه‌ها هستند. با این فاضلابها و همینطور عوامل مؤثر در آلودگی فاضلاب و پس آبها آشنا می‌شویم.

پتانسیل و ظرفیت اکسیداسیون ، معیاری برای تعیین آلودگی فاضلابها
پتانسیل و ظرفیت اکسیداسیون آبها ، یکی از معیارهای مهم آلودگی آنهاست. بطوری که می‌دانیم اکسیژن محلول در آب ، عامل اساسی زندگی و رشد حیوانات و گیاهان است. زندگی این موجودات بستگی به حداقل اکسیژن محلول در آب دارد. ماهی بیش از سایر جانداران و بی مهره‌گان در درجه دوم و باکتریها کمتر از تمام موجودات آبزی به اکسیژن محلول در آب نیاز دارند. در یک آب معمولی که ماهی در آن پرورش می‌یابد، غلظت اکسیژن محلول نباید کمتر از 5 میلیگرم در لیتر باشد و این مقدار در آبهای سرد به 6 میلیگرم در لیتر افزایش می‌یابد.

در صورتی که مقدار اکسیژن محلول در آب کمتر از حداقل مجاز برای زندگی جانداران آبزی باشد، آن آب ، آلوده تلقی می‌گردد. وجود مواد آلی در آب ، موجب مصرف و تقلیل مقدار اکسیژن محلول می‌گردد. غالب ترکیبات آلی موجود در آب دارای کربن هستند و فعل و انفعال مهمی که در محیط آبی به کمک باکتریهای خاصی انجام می‌پذیرد به ترتیب زیر است:

در این واکنش به ازاء 12 گرم کربن ، 32 گرم اکسیژن مصرف می‌شود. اگر فرض کنیم که مقداری روغن که حاوی 12 گرم کربن بوده ، در آب ریخته شود، با در نظر گرفتن حداکثر مقدار اکسیژن محلول در آب در شرایط معمولی (میلیگرم در لیتر) این مقدار روغن آبی در حدود 3555 لیتر را فاقد اکسیژن نموده و به معنی دیگر کاملا آلوده می‌نماید.

میزان مواد آلی در فاضلابها

بطوری که قابل پیش بینی است فاضلابها و پس آبها حاوی مقدار بسیار زیادی مواد آلی است. تقریبا آثار کلیه مواد مصرف در زندگی اجتماعی و همینطور صنایع ، در فاضلابها وجود دارد. تخلیه فاضلابها و پس آبها در آبهای معمولی آنها را به سرعت آلوده می‌کند و این در واقع زاییده وجود مقادیر بسیار زیاد مواد آلی در فاضلابها و پس آبها.

اکسیژن مورد نیاز جهت اکسیداسیون یک فاضلاب

اکسیژن مورد نیاز جهت اکسیداسیون یک فاضلاب ، پس آب و یا آب آلوده معیار مناسبی برای آگاهی از حدود مقدار مواد آلوده کننده موجود در آنهاست. دو روش تعیین میزان آلودگی که بر اساس یاده شده در بالا متکی هستند، تحت عناوین COD و BOD شناخته شده‌اند.

• (BOD (Biochemical Oxygen Demand:
BOD یک فاضلاب ، پس آب و یا آب عبارت است از میزان اکسیژن مور نیاز میکرو ارگانیسمها در اکسیداسیون بیوشیمیایی مواد آلی موجود در آن. در حقیقت BOD تعیین کننده مقدار اکسیژن مورد لزوم برای ثبوت بیولوژیکی مواد آلی نمونه مورد نظر خواهد بود. اگر BOD آبی در حدود 1 میلیگرم در لیتر باشد، آب خوب و اگر به حدود 3 برسد مشکوک و بیشتر از 5 ، آلوده است.

• (COD (Chemical Oxygen Demand:
COD یک فاضلاب ، پس آب و یا آب آلوده ، عبارت است از میزان اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون مواد قابل اکسیداسیون موجود در آن. مقدار COD معمولا با استفاده از یک عامل اکسید کننده قوی در محیط اسیدی قابل اندازه گیر است. تعیین BOD با وجود ارزش فراوان به همراه دو نکته ضعف اساسی است. اولی طولانی بودن مدت آزمایش و دومی امکان مسموم شدن میکرو ارگانیسمهای مورد نظر در تماس با مواد آلوده در این مدت طولانی ، از اینرو COD ارزش فراوانی پیدا می‌کند.

درجه بندی فاضلابها

فاضلاب آبها بر حسب مقدار BOD درجه بندی می‌شود. فاضلابهایی که BOD آنها به ترتیب در حدود 210 ، 350 و 600 میلیگرم در لیتر هستند، فاضلابهای ضعیف ، متوسط و قوی هستند. برای جلوگیری از آلودگی آبها در بیشتر نقاط جهان ، هیچ فاضلابی حتی بعد از تصفیه در صورتیکه BOD آن بیش از 20 میلیگرم در لیتر باشد، مجاز به ورود به جریانهای سطحی و یا زیر زمینی نیست.

فاضلابهای غیر انسانی

باید دانست که در طبیعت تنها انسان نیست که با تولید فاضلاب یا پس آب باعث آلودگی آبها می‌شود. بلکه فعالیت حیوانات نیز در این آلوده سازی بسیار مؤثر است. در صورتیکه به عنوان مبنای مقایسه ، میزان آلودگی انسان را معادل یک BOD فرض کنیم، حیوانات دیگر نظیر اسب ، گاو ، گوسفند ، خوک و مرغ خانگی به ترتیب 11.3 ، 16.4 ، 2.5 ، 1.9 و 0.91 خواهند بود.

تخلیه بی رویه فاضلابهای صنعتی در آبهای سطحی
تخلیه بی رویه و پس آبهای صنعتی (و همینطور غیر صنعتی و کشاورزی) در آبهای سطحی ، موجب مرگ و میر حیوانات آبزی بخصوص ماهیها می‌گردد. جالب توجه است که تلاشی اجساد همین حیوانات خود مزید بر علت موجب آلودگی هر چه بیشتر می‌گردد. از دیگر اثرات مهم این فاجعه تبدیل فعالیت باکتریهای آب از حالت هوازی (Aerobic) یعنی توأم با مصرف اکسیژن به حالت بی هوازی (Anaerobic) و بدون نیاز به اکسیژن می‌باشد.

فعالیت باکتریهای بی هوازی ، توام با پیدایش نامطبوع و مواد قابل اعتراض است، بطوری که بوی زننده‌ای دارد و قابل اشتعال است. بدبو و بویی نظیر تخم مرغ گندیده دارد و ، سمی خطرناک بوده و بوی تند سیر می‌دهد. بطور کلی غالب محصولات از فعالیت باکتریهای بی هوازی برای زندگی دیگر موجودات بخصوص موجودات آبزی ، مضر است.

مواد شیمیایی ، ایجاد کننده اصلی فاضلاب صنعتی
از مهمترین و شناخته شده ترین مواد شیمیایی که در ابعاد وسیعی مصرف عمومی دارد و به علل مختلف ایجاد آلودگی می‌کند، عبارت از شوینده‌ها (Detergents) است. از حدود سالهای 1940 ، شوینده‌های مصنوعی وارد بازار مصرف شدند که مهمترین آنها عبارت بود از الکیل بنزن سولفانات. این نوع شوینده‌ها دارا یک نکته ضعف مهمی هستند که عبارت از عدم تجزیه آنها توسط مکرو ارگانیسمها است. وجود این مواد در آب باعث ایجاد کف می‌گردد و این کف باعث مشکلات فراوانی برای عمل تصفیه است و در ضمن باعث کندی عمل فتوسنتز می‌گردد.

استفاده از این شوینده‌ها بعدها در آمریکا و اروپا ممنوع شد تا سرانجام در سال 1965 شوینده جدیدی با نام LAS به بازار آمد که نکته ضعف مذکور را ندارد و توسط میکرو ارگانیسمها تجزیه می‌گردد. ترکیبات ازت دار نیز از طرق مختلف بویژه کودهای شیمیایی وارد فاضلابها می‌گردد. فسفر و ازت که از طریق فاضلاب وارد آب دریاچه‌ها می‌گردد و به علت تغذیه خوب گیاهان آبی پدیده‌ای به نام مسن شدن ایجاد می‌کند و ا ایجاد و ته نشین شدن لجن و گل و لای از عمق این دریاچه‌ها کاسته می‌شود و یکی از مهمترین اثرات نامطلوب این پدیده ، کاهش شدید اکسیژن آبهاست که منجر به تبدیل باکتریهای هوازی به بی هوازی می‌گردد.

مهمترین عوامل ضرورت عدم تخلیه فاضلابهای صنعتی به آبهای جاری و زیر زمینی
• اسیدیته آزاد
• مواد قلیایی قوی
• غلظت زیاد مواد محلول
• چربی و روغن
• فلزات سنگن و مواد سمی
• گازهای بدبو و سمی
• مواد رادیو اکتیو
• مواد معلق ، رنگ ، بو
• ازدیاد دما
• وجود میکرو ارگانیسمهای بیماری زا

کنترل انواع فاضلاب

آبی که در خانه‌ها پس از مصرف وارد فاضلاب می‌شود، آلوده است. همچنین فضولات و پسابهای صنعتی کارخانه‌ها دارای مواد شیمیایی و سمی فراوانی هستند که ممکن است به سیستم فاضلاب شهری یا رودخانه‌ها سرازیر شوند. خطر آب آلوده بسیار جدی است، بطوری که 80 درصد بیماری‌های جهان از آبهای آلوده ناشی می‌شود. پس باید علاوه بر تصفیه آبها ، فاضلابها را هم پاک‌سازی کرد. در این مقاله ، انواع آبهای سطحی و فاضلابها را تقسیم بندی کرده ، بررسی می‌کنیم.
فاضلابهای شهری
در جاهایی که عمق سطح ایستابی زیاد و نفوذپذیری زمین نسبتا بالاست، فاضلاب سطحی توسط چاههای جاذب ، مستقیما به زمین وارد می‌شود. این شرایط در اغلب شهرهایی که به روی مخروط افکنه‌ها و رسوبات درشت‌دانه آبرفتی قرار گرفته‌اند، وجود دارد. در شهرهایی که عمق سطح ایستابی ، کم و نفوذپذیری زمین نیز ناچیز است، اگر شهر ، دارای شیب کافی بوده یا زهکشهای طبیعی ، مثل رودخانه ، در مجاورت آن قرار داشته باشد، با ساختن فاضلابروهای موضعی ، آبهای سطحی را به بیرون شهر منتقل کرده‌اند.

در شهرهایی که سطح ایستابی ، بالا و نفوذپذیری زمین ، کم و شیب زمین ، ناچیز است و امکان جریان ثقلی فاضلاب وجود ندارد، فاضلابها را با کمک لجن‌کشها ، جمع‌آوری و به خارج از شهر منتقل کرده‌اند. در مناطق و واحدهای مسکونی کوچک یا پراکنده که امکان ایجاد شبکه زیرزمینی انتقال فاضلاب وجود ندارد، مخصوصا اگر سطح آب زیرزمینی کم‌عمق بوده یا زمین از نفوذپذیری کمی‌ برخوردار باشد، استفاده از مخازن فاضلاب چاره‌ساز است. کارایی چنین سیستمی ‌، وابسته به سرعت جذب آب انباشته شده در مخزن ، توسط زمین است.

در صورتی که جذب آب به‌کندی صورت گیرد، ممکن است میزان آب مخزن ، آن اندازه بالا بیاید که پس از ورود به زهکشها به سطح زمین برسد. در مقابل ، اگر سرعت جذب آب زیاد باشد، ممکن است آلودگی‌ها ، بدون آنکه فرصت جذب توسط صافی و رسوبات سر راه را پیدا نمایند، به چاههای آب یا آبهای سطحی راه پیدا کنند. در شرایط مطلوب ، سرعت نفوذ آب از مخزن فاضلاب به زمین ، حالتی بهینه دارد.

طبیعت ، همانند یک کارخانه تصفیه عمل می‌کند و توسط فرایندهایی چون عملکرد میکروبهای بی‌هوازی ، جذب و تبادل یونی و ته‌نشست و صاف نمودن فیزیکی ، آلودگی آب را از بین می‌برد. نتیجه آنکه ، کارایی این سیستمها اساسا وابسته به نحوه جریان مواد موجود در آب است.

از این رو ، در خاکهای ریزدانه رسی و لایی ، همچنین در زیر سطح ایستابی و در زمینهای با یخبندان دائم ، مخازن فاضلاب عملکرد مناسبی ندارند. در مقابل ، در مناطق کم‌جمعیتی که از زمین کافی و شرایط زمین شناسی مناسبی برخوردارند، استفاده از این مخازن ، یا تخلیه فاضلاب از طریق گودالهای وسیع سطحی ، بازده خوبی دارد. استفاده از مخازن فاضلاب در نواحی پُر جمعیت ، حتی اگر شرایط زمین شناسی مناسب هم باشد، ممکن است در طول زمان به آلودگی آبهای سطحی یا زیرزمینی منجر شود.
فاضلابهای صنعتی
روش سنتی برای مقابله با پساب کارخانه‌ها و تاسیسات صنعتی ، هدایت این مواد به گودالهایی است که در آنجا ، آبها به‌تدریج بخار شده یا به زمین نفوذ می‌کنند و باقیمانده جامد بر جای می‌ماند. در مواردی که با مواد سمی ‌روبرو هستیم، نفوذ این مواد به زمین یا بلند شدن آنها به‌صورت گرد و غبار به هوا اغلب مشکلاتی را به همراه دارد.

یکی از روشهای مقابله با نفوذ پسابهای شیمیایی خطرناک ، بکارگیری یک ورقه نفوذناپذیر در بستر مخزن و محل انباشته شدن پسابهاست. البته در این روش همواره خطر نشت ناخواسته مواد به زمین وجود دارد. در برخی موارد که شرایط زمین شناسی مناسب است، فاضلابها توسط چاههای عمیق به لایه‌های سنگی اعماق زمین تزریق می‌شوند.
زباله‌ها
در ارتباط با انباشتن زباله‌ها و فضولات صنعتی و شهری خشک نیز باید توجه داشت که این مواد بطور دائم تحت تاثیر بارندگی و آبهای سطحی و زیرزمینی‌ قرار دارند. مواد شسته شده از زباله‌های جامد اغلب حاوی آلودگی‌های بیولوژیکی و شیمیایی هستند. بهترین بستر برای انباشتن زباله ، لایه‌های نفوذناپذیر است. در غیر اینصورت ، باید امتداد سطح زمین توسط لایه ای نفوذناذیر پوشانده شود، یا اینکه از حرکت افقی آبهای آلوده با احداث دیوار غیرقابل نفوذ قائم جلوگیری شود.

مقابله با فاضلابها
بهترین روش مقابله با فاضلابهای شهری و صنعتی ، گردآوری کامل آنها و انتقالشان به محلهایی مناسب است. در این نقاط ، آب موجود در فاضلابها بازیابی شده ، پس از تصفیه ، بار دیگر مورد مصرف قرار می‌گیرد. باقیمانده‌های خشک زباله نیز در کارخانه‌های تهیه کود شیمیایی بکار گرفته شده ، یا به روشی ایمن که دور از دسترس آب زیرزمینی است و توسط یک پوشش سطحی از محیط زیست اطراف نیز جدا شده باشد، نگهداری می‌شوند.
مهمترین موارد مربوط به آب زیرزمینی از نقطه نظر زیست محیطی
• اطمینان از کیفیت مناسب آب و تعیین مقدار آب مورد بهره‌برداری ، به‌نحوی که همواره کمتر از میزان تغذیه سفره آب باشد.
• تعیین محلهای اصلی تغذیه سفره آب و برنامه‌ریزی برای محافظت آنها و جلوگیری از مسدود شدن یا آلودگی این نقاط
• ارزیابی میزان نشست زمین ، ناشی از بهره‌برداری از آب زیرزمینی
• بررسی منابع آب جایگزین برای زمانی که بر اثر رشد جمعیت و کاهش منابع آب موجود ، کمبود آب بوجود آید.
• برنامه‌ریزی برای تصفیه آلودگی آبها و بهبود کیفیت آنها و همچنین دستیابی به روشی مناسب ، جهت جمع‌آوری و انباشتن زباله‌ها.

بهینه سازی فعالیت میکروارگانیسمها در تصفیه فاضلاب