بخشی از مقاله
مطالعه و توسعه مفهوم بازيافت
براي راهبردهاي يك كارخانه تكميل نساجي و بازيافت و دوباره سازي مواد شيميايي با ارزش اين امر توسعه يافته است. يك مطالعه كامل از مصرف منابع كارخانه و نمايه نشر انجام شده است. بر اين اساس انتهاي لوله و تنظيمات بازيافت در آزمايش ادغام شده اند. هنگامي كه براي تصفيه جريان پساب مخلوط، مخلوطي از يك غشاي بيوراكتور و نانوفيلتراسيون تمام ابزاري است. كه براي بازيافت نياز داريم. بهر حال اين شيوه با كمك تلاش تكنولوژيكال توجيهي و نيز حقيقت بالايي همراه است
بصورت يك جايگزين و پردازش مستقيم انجام تصفيه فقط بر روي فاضلاب شستشو بوسيله ابزار اوالترا فيلتراسيون آزمايش شده است. بر اساس نتايج بدست آمده از آزمايشات اولترا فيلتراسيون يك پردازش بازيافت انجام يافته برنامه ريزي شده است. بوسيله اجراي اين عمل مي توان مصرف آب را در قسمت شستشو 5/87% كاهش داد. بعلاوه اجراي COD مي تواند تا 80% كاهش يابد، و مواد شوينده هم تا حدي بازيافت شده و مي توان تا 20% براي شستشو مناسب باشد.
1- معرفي:
1-1- پيش زمينه
1-2- صنعت پردازش نساجي (TPI) به طور مشخص بوسيله مصرف زياد آب مخصوص و مواد شيمايي معرفي مي شود. (TPI) آب را بعنوان ماده اصلي براي جدا كردن آلودگي ها و انجام رنگرزي و عمليات تكميل مصرف مي كنند. براي هر تن پارچه توليد شده 20- 350 متر مكعب آب مصرف مي شود. كه نسبتاً دامنه ي وسيعي تنوع فرآيند و تسلسل فرآيند مصرف شده را نشان مي دهد در بين صنايع بزرگ مصرف كننده( آب) (TPI) يك نامزد عمده براي توسعه راهكارهاي بازيافت آب فشرده و بازيافت مواد شيميايي باارزش است. در برخورد با مشكلاتي كه در فاضلابهاي نساجي وجود دارد. بعضي مطالعات به بازيافت بخارهاي آلوده با نزديك شدن به منبع آنها است (نزديك شدن انجام يافته) و نيز انجام بازيافت بر روي فاضلاب هاي نهاني( انتهاي لوله)
هدف اين مقاله اين است كه امكان متفاوتي براي بازيافت اين مورد ويژه تحقيق كند. به اين دليل يك مطالعه كامل از كساني كه مصرف كننده مواد و منابع و نمايه نشر انجام شده است. بر اساس يافته هايي در انتخاب تصفيه هاي گوناگون تحقيق شده است كه يك راه حل بهينه پيدا شود.
2-1 – جستجوي پردازش تصفيه/ بازيافت:
تصفيه‌ي انتهاي لوله اي اولين شيوه آزمايش شده براي تميز كردن تمام جريان فاضلاب و رسيدن به استانداردهاي بازيافت است. بهر حال بهسازي تصفيه‌ي پساب خصوصاً فراهم كردن الزامات مشكل براي آبي كه بوسيله فرآيند (TPI) بوجود آمده است نياز به از بين برنده محتويات آلي و غيرآلي به اندازه انگل‌زدايي كامل مي كند. بنابراين، عمل آوري انتهاي لوله اي شامل تركيب پردازش چند مرحله اي است كه كاملاً با تكنيك هاي زيست شناختي و شيمي فيزيك تركيب شده است. هنگامي كه تصفيه بيولوژيك اساساً بر پايه پردازش گل ولاي فعال شده است، چندين پوليش زدن شيمي فيزيك مقصد قرار مي‌گيرند. پردازش اكسايش به طور مكرر، روش شيميايي را نشان مي دهد
مخصوصاً در جايي كه رنگرزي مورد توجه قرار مي گيرد. اين خيلي مؤثر است كه به مسيري برويم كه آسايش ساختمان رنگها و برداشتن رنگ كه مزاحم اصلي در بازيافت در صنايع نساجي است مفيد باشد. ماده هاي اكسايش دهنده تحقيق شده كلراين و مشتقات آن، اغلب آب اكسيژنه، در حضور نمكهاي آهنII به نام معرف فنتوتر شناخته شده به كار برده مي شود، اوزون، اغلب تابش uv با اوزون با آب اكسيژنه تركيب به كار مي رود. در مرحله عملي اوزوناسيون بيشتر تكنيك هاي در خواست شده انجام مي شود. كاربرد تمام مقياس ها روي پساب هاي نساجي به كار برده مي شوند. به عنوان مثال در
Proto، اكتويسويو Finomonavsco ايتاليا روشهاي تصفيه فيزيكي شامل جذب، يا از كربن فعال يا از مواد جذب كننده كم هزينه استفاده مي شود( براي مثال تورب، خاكستر غبار ريزي) تجمع انعقاد، تجمع الكتريكي و عمل آوري غشا استفاده مي شود. اخيراً علاقه به سمت پردازشهايي در غشا پيش مي رود و در بازيافت پساب نساجي كاربرد دارد و تشكر از نوآوري هاي تكنيكي را افزايش مي دهد كه آنها را قابل اعتماد و عملي در مقابل سيستمي ديگر ارائه مي دهد. در اين مطالعه يك غشاي بيوراكتور MBR به منظور تصفيه كامل پساب تحقيق شده است. MBR يك تركيب از تجمع فرآيند گل و لاي فعال و اولترا يا ميكرو فيلتراسيون براي جدا سازي گل ولاي و تصفيه آب است. دو اثر تصفيه زيست شناختي و بعدي تصفيه غشا اين را يك وسيله نيرومند و كار آمد براي پالايش صنعت پساب مي سازد. اثر بخشي مفهوم تصفيه بر اساس MBR براي پساب نساجي بوسيله Rozzi نشان داده شده است. به هر حال مطالعات ذكر شده در بالا همچنين مشخص مي كند كه تصفيه با MBR ممكن نيست براي رسيدن به استاندارد بازيافت كافي باشد. بنابراين تصفيه‌ي ميله اي اضافه كه شامل، اكسيداسيون است و نانو فيلتراسيون براي بهينه سازي تصفيه‌ي پساب بوسيله MBR تحقيق شده است.
3-1- شيوه يكپارچه :
بسياري از كارخانه هاي نساجي گرايش دارند كه تداخل نداشته باشد. علاوه بر اين فن‌آوري نسبتاً انعطاف پذير است و مي تواند با پردازشهاي جديد توليد كه بطور مكرر در صنايع نساجي اتفاق مي افتد هماهنگ شود به عبارتي ديگر، بر اساس تلاشهاي لازم و چشمگير براي تصفيه كردن پسابهاي مخلوط، بعضي از نويسندگان فرآيند انتهاي لوله را خيلي گران قيمت يا داراي كارايي محدود معرفي مي كنند. بنابراين در دومين تلاش، فقط تميز كردن و بازيافت از يك جريان جزئي از پساب، فاضلابها از فرآيند شستشو، آزمايش شده است. آب شستشو حاوي مقادير قابل توجهي از مواد چرب كه از قسمت بافندگي ناشي مي شود است اولتراسيون (UF) به عنوان يك وسيله تصفيه مناسب انتخاب شده، بطوريكه فرآيندهاي جداسازي غشاء براي پالايش پساب چرب بطور فرآينده اي درخواست مي شود مطالعه در چندين زمينه نشان مي دهد كه با پسابهاي قليايي كه تخليه مي شوند مي توانند تميز كردن را ادامه دهند. اگر اضافه ها جدا شوند، تا موقعي كه ماده‌ي معلق در آبها و روغن اموليسفايوي، صابونها نگاه داشته شده باشد ماده تميز سازي قليايي به سوي فرآيند بازيافت مي رود. امكان بازيافت انباشته هاي اضافي نفوذ كرده بوسيله تصفيه غشايي worener در پساب پشم با روغن، چربي و صابون باز مي كند
2- مواد ها و روش ها
2-1- غشاي بيوراكتور:
MBR كه در اين مطالعه استفاده شده است مخلوطي از راكتور گل و لاي فعال كه در تماس است با بخش خارجي لوله مستقيم UF است. راكتور هوازي يك حجم كاري 20 ليتري دارد. راكتور توسط يك پخش كننده غشاء در بيوراكتور و اكسيژن حل شده در حدود 2 تا 3 ميلي گرم در ليتر در تمام مراحل آزمايش نگه داشته شده است. راكتور بوسيله يك چرخه پيشرونده با يك مدلPVDF مزدوج شده است. غشاي لوله اي يك منطقه‌ي فيلتري به اندازه 0.28 متر مكعب، يك جدا كننده 15kD و يك قطر لوله كه به اندازه 12.7 ميلي متر است دارا مي باشد. بخش فيلتراسيون بر روي جريان مستقيم با سرعت 2m/s و فشار انتقال غشاي 0.4 –0.6bar عمل مي كند.
2-2- نانوفيلتراسيون (NF) :
از پسابهاي NF=MBR از يك مدول مسير مارپيچ كه بوسيله Desal ( مدول نوع ckz 540f) كه از استات سلولز با يك مساحت سطحي 2.5 متر مكعب استفاده مي كند. در مقياسي آزمايشگاهي بر روي فشار 6bar و جريان مستقيم 0.5m3/h عمل انجام مي شود.
2-3- اولترا فيلتراسيون پسابهاي شستشو:
40/000 پلي اكريونيتريل (PAN) MWCO در غشاي لوله اي در اين مطالعه استفاده شد.مدول اندازه هاي زير را داشت. طول 1.33mm ، قطر داخلي 14.1mm و مساحت بيروني 1m3. فشار 1.4bar سرعت جريان مستقيم 2m/s بود. سيستم در يك مدل چرخه كه در آن هم نفوذ مي كند آنرا به سوي تغذيه 200 ليتري مي رساند. به منظور مطالعه فيلتراسيون رفتار آن در افزايش عوامل تمركز حجمي (CF) از 1 تا 20 نفوذ مي كند كه تا اينكه حجم مربوط به تغذيه احيا شود به نتيجه برسد. هر بخش به اندازه 1 ساعت انجام شده است. تا به شرايطه ثابت برسد. آزمايش هنگامي كه محلول تغذيه در 1.20 حجم دروني متمركز شد متوقف شد.
2-4- آناليزها:
COD، تمام نيتروژن (TW) و سطهاي فسفات استفاده از آزمايش كروف را آزمايش مي كند رنگ متوسط تعيين ضريب جذب طيفي (SAC) از O.45 ميكرومتر فيلتر شده اندازه گرفته شد در نمونه هاي با 3 طول موج متفاوت ( 620,525,436 نانومتر) از يك طيف منبع lombda,vv استفاده مي‌شود. همانطور كه در (Eniso) اجاره داده شده است. آزمايشهاي صعودي طبق روش Zahn-wells انجام داده شدند. ماده اصلي محتوي هر چيز چربي دوست با 38409/17DIN ( تعيين هرچيز چربي دوست در دماي جوش بيشتر از 35 اندازه گرفته شده است.
3-نتايج و بحث :
3-1- توصيف مورد:
مورد پژوهشي دريك كارخانه تكميل پلي استر انجام شده است خط توليد تريكوها براي ضعف خود براي محصولات مانند صفحه هاي كناري و روكش هاي صندلي را بپوشاند. در سال 2002 يك كارخانه نساجي مصرف كننده ماده اوليه ويژه و نمايه نشر از يك كارخانه تكميل تريكو بافي كه ليف مصنوعي توليد مي كند مقايسه شده است .
( جدول 1)
ميزان كارخانه مورد مطالعه عملكرد ورودي
225-32 7/23 آب
50-15 14 رنگ
280-50 195 مواد شيميايي اساسي
6-105 1.71 انرژي الكتريكي
11-2 5.1 سوخت
255-35 23.1 پساب
276-48 116 بارگذاري COD
داده ها بر اساس گزارش13 كارخانه‌ي تكميل بر روي الياف مصنوعي است.
7.7 ميليون متر پارچه تكميل شده از 3.933 تن مواد اوليه بدست مي آيد.جدول (1) نمايش يك ديد كلي از مصرف پساب مربوط و نشر سطحي را نشان مي دهد. ورودي‌ها و خروجي‌هاي خاص اصلي با مقدار پارچه تكميل شده اندازه گيري شده اند.
كاربردهاي رنگهاي نساجي، مواد شيميايي قليايي و ماده هاي كمكي به اندازه مصرف انرژي خاص در مدت نمونه برداري براي كارخانه هاي بافندگي پلي استر مهم است. تقاضا براي آب خاص آزمايش شده در كارخانه نساجي پايين است، اجراي تجهيزات عمليات تكميل پيشرفته با يك نسبت پايين مصرف آب نشان داده مي شوند. در حقيقت عامل انتشار COD بطور متوسط بالا است. جدول (1) كارخانه هم اكنون يك اجازه براي برداشت روزانه 600 متر مكعب پساب و 1600kg COD به تصفيه پساب عمومي را دارد. تا موقعي كه برداشت متوسط روزانه 254 مترمكعب است و به حد برداشت CODها بعضي اوقات آستانه قيد شده را فراتر مي روند. يك نگاه دقيق تر وضع ذيل را آشكار مي كند. در آغاز خط توليد، نخهاي سفيد و رنگي بريده مي شوند به منظور كاهش اصطحكاك در بين نخها در فرآيند بافندگي، مواد اوليه مورد روغن كاري قرار مي گيرند. اين ماده ها اساساً شامل روغن سفيد مي باشند. اين مواد در طي فرآيند شستشو برداشته مي شوند و به عنوان تقريباً ¼ تمام COD ها حساب مي شوند. روغن معدني براي روان كنندگي اضافي عنصرهاي مكانيكي و سوزنهاي ماشين بافندگي به كار برده مي شود و به مرور زمان، بيشتر اين روغن روي پارچه و بعداً به پساب انتقال داده مي شود كه آن تقريباً 10% از نشر COD را تشكيل مي دهد.
پارچه هاي ساخته شده از نخهاي از پيش رنگ شده محصول اصلي كارخانه هستند. بعد از بافندگي عمليات تكميل شامل شستشو و پردازش نهايي ماده ضد الكتريسته ساكن مي شود. برداشتن نخهاي روغن كاري شده در عمليات شستشو نيازمند به كار بردن مقدار زيادي مواد شوينده است، كه بيشتر از 50% از تمام COD ها را نياز دارد صابونهايي كه براي شستشو استفاده مي شوند از مخلوط مواد فعال غير يوني هستند. بطوريكه بيشتر از 90 % از تريكوها توسط بالاي تسلسل اجرا مي شوند و بيشترين سهم در پساب را COD دارد. مصرف آب مخصوص 15.5 Li/kg است كه در 200m3/d نتيجه مي دهد. پارچه‌ي بافته شده سفيد، فقط بخش كوچكي از توليد كارخانه را خروجي مي كند. استفاده كردن از تكنيك رنگرزي رمق كشي براي رنگ كردن مناسب است رنگرزي در ماشين هاي جت به صورت يك دست انجام مي شود. اين كار در مقايسه با عملكرد ماشين هاي رنگرزي پيوسته تقاضاي آب مخصوص بيشتر (67.7L/kg) و استفاده زياد از مواد شيميايي (134 g/kg) را دارد. در اين مورد خاص، تسلسل رنگرزي از 8 بخش تشكيل شده است. در ابتدا ، سه بخش زده مي شوند تا روغن كاري نخها را بردارند اين كار توسط يك بخش رنگي، احياكن پيشرفته، آب كشيدن و اسيدي كردن محيط دنبال مي شود. سطحهاي فعال دوباره نشر COD را با بيشتر از 75% درون اين بخار پساب خاص زير سلطه در مي آورند، هنگامي كه رنگهاي حساب شده 5% باشند. بنابر كاركرد رنگ پراكنده ها (disperse) ، مقدار قابل توجهي ماده ديسپرس كننده استفاده مي‌شود، كه نشان مي دهد 17% از نشر COD از پردازش رنگرزي است.
جدول 2) خصوصيات عمده پساب كه براساس مراحل مختلف پردازش مشخص شده است
تركيبات پساب براساس مراحل مختلف پردازش در جدول 2 فهرست شده است. پسابهاي مراحل شستشو به طور قابل ملاحظه اي تمركز زياد COD را نشان مي دهد و اين بدليل استفاده زياد سطحهاي فعال در شستشو و همچنين بدليل حضور روان كننده در پساب است. تمام انواع پساب وابسته به نيتروژن پايين و محتويات فسفر است بجز پسابي كه از حمام رنگ احيايي بوجود مي آيد. بدليل اينكه در آنجا مواد شيمياي ديگري براي احيا استفاده مي شوند تفاوتهاي pH در مدت تسلسل رنگرزي خصوصيات پردازش رنگرزي پلي استر است. رنگرزي در زير شرايط اسيدي انجام مي شود. تميزسازي Reductive در آنوقت كه استفاده مي شود در حمام رنگ جديد هيدروسولفيت در شرايط قليايي انجام مي شود. پارچه سرانجام زير اسيد استيك از شرايط اسيدي استفاده كرده و از زردي اجتناب مي كند.
اندازه گيري رنگ براي پسابهاي تسلسل شستشو بطور شگفت انگيزي با SAC و ارزش حمام رنگ قابل قياس است آشكاراً نتايج بوسيله حضور روان كننده ها متأثر مي شود كه بطور جزئي عبور از فيلتر o.45 ميكرو متري بر آماده سازي نمونه توصيه شده است به منظور تخمين زدن بيودگرا بيليتي. آزمايشهاي Zohn-wellos بر روي پسابهاي شستشو و حمامهاي اشباع شده درتسلسل رنگرزي انجام مي شود. بجز در مورد درجه نهايي اسيدي كردن بيودگرا بيليتي از محتويات تسلسل رنگرزي كمتر است. در مقايسه با پسابهايي كه از فرآيند ساده شستشو بوجود مي آيند. بطور شگفت انگيزي، حتي پسابهايي كه از مراحل اوليه شستشو در تسلسل رنگرزي بوجود مي آيد بيوگرا ديبليتي كمتري را نشان مي دهد. علت آن عمليات اضافي تميز كننده است كه كمتر از 10 % بيودگرا بيليتي دارد و بنابر اطلاعات محصول تعيين مي شود. نتايج بررسي در شكل (1) خلاصه شده است، كه يك ديد مشروح از آب ورودي و خروجي به خوبي تعادل COD در خطوط توليد تصوير مي كند. طرح جريان جمعي بر روي يك توليد متوسط
12.1 b/d پارچه توليد شده است. بهر حال اين را گوشزد مي كند كه فرآيند تكميل بايد بر اساس الزمات فرآيند مربوطه و بازار تغيير كند.
شكل (1) تصويري از تعادل COD و آب
2-3- تصفيه انتهاي لوله:
حجم آلي نشر اصلي را براي بار گذاري پساب كه آزمايش شده نشان مي دهد. حضور عنصرهاي قابل تجزيه بيولوژيكي در سطحها در حدود 63و91%(جدول 2) يك فرآيند تصفيه بين بر يك فرآيند زيست شناختي پيشنهاد مي كند. اگر چه مخلوط پساب در تانك نهايي جمع شده است، تفاوتهاي زيادي در هر عامل پيدا شده و امتحان شده فرآيند عمليات تكميل جاري در كارخانه نساجي را نشان مي دهد. جدول(3) يك ديد كلي از نتايج بوسيله عمل آوري يك MBR را نشان مي دهد. آن خطوط اصلي دور ريزها و تمركزهاي پساب به خوبي بازده هاي انتقال در ضوابط COD، رنگ و ضريب هدايت است.
شكل(2) همبستگي ما بين COD در پساب و سرعت حجمي بار داده به پارچه در پردازش پساب نساجي با يك MBR را نشان مي دهد.
MBR ثابت شده در جدا سازي COD,BOD خيلي مؤثر است. به عبارتي ديگر احيا كردن رنگ نارضايت بخش بوده است تا موقعي كه روان كننده ها توسط غشا نگاه داشته شده اند. رنگ رسوب شده از فرآيند رنگرزي تنها به طور جزئي حذف شده بوده بازده هاي تفكيك به طور قابل ملاحظه اي موقعيكه پساب آزمايش شده كه اساساً از تسلسل رنگرزي بوجود مي آيد. ضريب هدايت يك پارامتر مهم در ضوابط بازيافت مي باشد كه بوسيله تصفيه MBR اثر نشده است.
