بخشی از مقاله
چکیده
صنعت نساجی یکی از بزرگترین مصرف کنندگان آب در جهان است که فاضلاب آن با مقادیر زیاد رنگ و اکسیژن مورد نیاز شیمیایی و بیولوژیکی بالا شناخته شده است. تصفیه پساب های حاوی مواد رنگی سنتزی با روشهای متفاوتی انجام می گیرد. این روشها شامل اکسیداسیون شیمیایی، انعقاد و لخته سازی، روشهای الکتروشیمیایی، تبادل یونی، فر ایند جذب سطحی، فرایندهای غشایی، احیای شیمیایی و تصفیه بیولوژیکی می باشد . در میان روشهای تصفیه فاضلاب صنایع نساجی، فرایند انعقاد به دلیل راهبری ساده و اثربخش و همچنین هزینه سرمایهگذاری نسبتاً پایین به طور گستردهای مورد استفاده قرار میگیرد.
در این پژوهش با استفاده از روش شیمیایی انعقاد و لخته سازی ، هدف استفاده مجدد از آب فاضلاب تصفیه شده در فرآیندهای نساجی با استفاده از روشهای مقرون به صرفه و با قابلیت کاربرد در مقیاس صنعتی می باشد. بدین منظور از مواد پلیمری جدید فوق کاتیونی در مقایسه با مواد معمول موجود در بازار شامل سولفات آهن ш ،آلوم و پلی آلومینیوم کلراید استفاده شد و ماده ای که بهترین نتیجه آزمایشگاهی را داشت در مقیاس صنعتی تست شد.
به منظور بهینهسازی فرآیند، متغیرهای غلظت ماده منعقد کننده، زمان و سرعت انعقاد در حذف رنگ، حجم لجن تولیدی، BODو CODمورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که ماده پلیمری فوق کاتیونی بالاترین سرعت ته نشینی ،کمترین حجم لجن تولیدی ، بیشترین کاهش - 98% - BOD وبیشترین کاهش - 92% - COD را دارد و از نظر متغیر قیمت در قدرت به لحاظ اقتصادی در مقیاس صنعتی مقرون به صرفه می باشد.
-1 مقدمه
تصفیه پساب های حاوی مواد رنگی سنتزی با روشهای متفاوتی انجام می گیرد. این روشها شامل اکسیداسیون شیمیایی، انعقاد و لخته سازی، روشهای الکتروشیمیایی، تبادل یونی، فر ایند جذب سطحی، فرایندهای غشایی، احیای شیمیایی و تصفیه بیولوژیکی می باشد . در انعقاد شیمیایی مواد منعقد کننده مناسب به آب اضافه می گردد. این مواد بار الکتریکی ذرات معلق را خنثی میکند و بر اثر آن امکان چسبیدن ذرات به یکدیگر و در نتیجه ایجاد ذرات بزرگتر، سنگین تر و قابل رسوب را فراهم می کنند
معمولا برای حذف مواد کلوئیدی آب و فاضلاب، از ترکیبات فلزاتی مانند آلومینیوم، آهن یا برخی از ترکیبات الکترولیت استفاده می شود. املاح فلزات که به عنوان منعقد کننده وارد آب می شوند، در اثر هیدرولیز به صورت هیدروکسیدهای باردار، در می آیند. بوجود آمدن این مولکول باردار بزرگ با بار مثبت با خنثی نمودن ذرات کلوئیدی - بار منفی - و کاهش پتانسیل زتا - اختلاف پتانسیل بین فاز پخش شده و محیط اطراف آن - که عامل اصلی دافعه بین ذرات کلوئیدی می باشد، امکان لازم برای عمل نمودن نیروی واندروالسی رابوجود می آورند که موجب چسبیدن ذرات به یکدیگر می شود.
رادین مایا و همکاران بر روی برداشت رنگهای راکتیو از پساب کارخانجات رنگرزی با استفاده از مواد لخته ساز منیزیم کلراید و پلی آلومینیوم کلراید و آلوم - آلومینیوم سولفات - کار کردند.برداشت رنگ تا 90 درصد با این مواد لخته سازدر غلظت های 4000 -2000 میلی گرم بر لیتربهترین نتیجه را داشت اما میزان مصرف مواد منعقد کننده بسیار زیاد می باشد.
مریم امینی و همکاران نیز در تحقیقی آزمایشگاهی بر روی نمونه واقعی اثر سه ماده منعقد کننده پلی آلومینیوم کلراید، سولفات فریک و کلرور فریک را با استفاده از دستگاه جارتست مورد بررسی قرار دادند.در این تحقیق بیشترین راندمان حذف رنگ و اکسیژن مورد نیاز شیمیایی با کاربرد پلی آلومینیوم کلراید به ترتیب 95و 77درصد حاصل شد.کاربرد منعقد کننده پلی آلومینیوم کلراید درشرایط بهینه میزان تجزیه پذیری فاضلاب را افزایش می دهد ولی تصفیه بیشتر برای تخلیه به محیط زیست ضروری می باشد
رانا وسورش در سال 2017 مطالعه ای تحت عنوان مقایسه منعقدکننده های مختلف برای کاهش COD از فاضلاب صنعت نساجی انجام دادند .در این مطالعه منعقدکننده های مختلف مانند کلریدریک فریک، سولفات آهن، آلومینیوم سولفات، پلی آلومینیوم کلراید، پودر دانه تمبر هندی و کیتوزان جهت ارزیابی کارآرایی فرآیند انعقاد و لخته سازی برای کاهش COD از فاضلاب صنعت نساجی در مقیاس کوچک مورد استفاده قرار گرفت.
این مطالعه نیز پارامترهای مختلفی مانند دوز منعقد کننده، زمان ته نشینی، غلظت اولیه محلول را با استفاده از آزمایش جار تست مورد بررسی قرار داد.نتایج نشان داد حداکثر کاهش - 54 % - COD در مقایسه با سایر منعقد کننده های مورد مطالعه، در pH برابر4 و دوز 4 گرم بر لیتر توسط FeCL3 به دست آمد. [5] این تحقیق نیز به منظور بررسی مواد جدید پلیمری فوق کاتیونیک و مقایسه با موا د معمول موجود در بازار جهت انعقاد و لخته سازی می باشد. هدف از این کار یافتن منعقد کننده مناسب برای استفاده مجدد از آب تصفیه شده در فرآیندهای رنگرزی و شستشوهای اولیه می باشد. مواد به کار رفته جهت عمل انعقاد در این پژوهش شامل سولفات آهن ،آلوم، پلی آلومینیوم کلراید و پلیمر فوق کاتیونی می باشند.
-2 تجربیات
فاضلابی که برای انجام این پژوهش مورد نیاز بود از خروجی نهایی فاضلاب شرکت چاپ و تکمیل پوشان که شامل پساب رنگهای راکتیو و دیسپرس و مواد تعاونی می باشد، تهیه گردید. مواد منعقد کننده مورد استفاده شامل سولفات آهن،آلوم،پلی آلومینیوم کلراید و پلیمر فوق کاتیونی اند. جهت تست آزمایشگاهی از مقادیر مختلف مواد منعقد کننده در PH های بهینه استفاده شد.
بعداز نتیجه دادن پروژه در آزمایشگاه، تست ها در مقیاس صنعتی نیز انجام شد. مشخصات ماده پلیمرفوق کاتیونی در جدول شماره 1 آورده شده است.
جدول :1 مشخصات ماده پلیمرفوق کاتیونی
در مدت زمان حدود یک سال و در راستای بازگشت آب به چرخه و فرآیند تولید کارخانجات نامبرده و امکان کاربرد مجدد از پساب ها از طریق روش شیمیایی جدید ابتدا در اندازه ی آزمایشگاهی و سپس پایلوت آزمایشگاهی و در نهایت در اشل صنعتی و عملیاتی تعریف، اجرا و بهره برداری گردید. جهت به دست آوردن بهینه مصرف از مقادیر مختلف مواد منعقد کننده در PH بهینه هر ماده استفاده شد. مقادیر کاربردی وPH بهینه هر ماده در جدول شماره 2 آورده شده است.
جدول :2 میزان مصرف مواد منعقد کننده وPHکاربردی
پس از افزودن مواد شیمیایی به پساب در PH بهینه، جهت ناپایدارسازی ذرات، پساب بمدت 1دقیقه سریعاً بهم زده می شود - 100دور در دقیقه - . سپس جهت تشکیل لخته ها مدت 15 الی 20 دقیقه عمل بهم زدن به آرامی - دور کند20دور در دقیقه - ادامه می یابد. پس از این مرحله آب به حال آرام رها می شود تا عمل زلال سازی اتفاق افتد.با توجه به نتایج حاصل از این مرحله و با در نظر گرفتن جنبه های اقتصادی، ماده منعقد کننده مناسب و دوزینگ بهینه انتخاب می شود. درمرحله بعد اثر زمان انعقاد در 6 بازه زمانی 6،5،4،3، 2،1دقیقه مورد بررسی قرار گرفت.سپس اثر افزایش سرعت انعقاد - 175،125،100و 200 دور در دقیقه - ، در مدت زمان بهینه بررسی گردید.با توجه به نتایج آزمایشگاهی جار تست، ماده ای که بهترین نتیجه را در آزمایشگاه داشت جهت تست در مقیاس صنعتی انتخاب شد.
-3 بحث و نتایج
به طور کلی متداولترین روش برای رنگ زدایی و تصفیه فاضلاب نساجی انعقاد شیمیایی است.از مهمترین متغیرهای موثر بر فرآیند انعقاد می توان به غلظت ماده منعقد کننده،سرعت و زمان انعقاد اشاره کرد.از بین مواد منعقد کننده به کار رفته در این تست، ماده پلیمر فوق کاتیونی در مدت زمان 3 دقیقه - کمترین مدت زمان - و با سرعت 100دور در دقیقه و مقدار مصرف 0,4 گرم بر لیتر - مینیمم مقدار مصرف ماده - ، کاملا آب را شفاف نموده و سریعتر از بقیه نمونه ها عمل می کند و مقدار لجن تشکیل شده آن مینیمم می باشد.
