بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به افزایش تولید فاضلاب و کمبود آب، اهمیت تصفیه فاضلاب و استفادهی مجدد از آن مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اشارهای به روشهای تصفیه فاضلاب و نیز معیار انتخاب روش تصفیه شده است. یکی از زمینههای استفادهی مجدد از فاضلابهای تصفیه شده استفادهی آن در دیگهای بخار برای تولید بخار مورد نیاز توربین بخار نیروگاه حرارتی است که در این تحقیق به آن پرداخته شده است. مراحل تصفیه عبارتند از: .1 انعقاد بوسیله فریک کلرید .2 نرمسازی با آهک .3 زدن کربن فعال، که همهی اینها در مرحلهی رسوبگذاری اضافه میشوند. پس از آن آب تصفیه شده وارد فیلتراسیون الترا میشود - UF - و سپس عملیات جابهجایی یونی روی آب انجام خواهد گرفت. در آب ورودی غلظت کربن آلی کلی 10-12 mg/L - TOC - ، کدورت 10-15 NTU، رسانایی 3500-4500 s/cm است. آب دییونیزه شدهی نهایی داری TOC کمتر از 0/2 mg/L، کدورت کمتر از 0/1 NTU و رسانایی کمتر از 0/055 تا 0/070 s/cm است.
کلمات کلیدی: احیای فاضلاب، WWTS، تصفیهی چند مرحلهای، حذف TOC، آب دییونیزه.
-1 مقدمه
امروزه مسئلهی کمبود آب و تخریب محیطزیست به عنوان یکی از بزرگترین مشکلات جوامع بشری مطرح است. مهمترین دلایل کمبود آب افزایش جمعیت، ارتقاء صنعتی شدن جوامع، تغییرات آب و هوا و عدم مدیریت صحیح منابع آب است. در این شرایط تصفیه و باز چرخش فاضلابها مهمترین راهکار در توسعهی مدیریت منابع آب است که می تواند نقش مهمی در رابطه با مشکلات کم آبی ایفا نماید .[1]تصفیه فاضلاب از جهات دیگری نیز مورد اهمیت است که از آن قبیل میتوان به؛ رفع آلودگی فاضلابها قبل از بازگشت به طبیعت، تولید انرژی و ... اشاره کرد. یکی از مهمترین موارد استفاده از فاضلابها و پسابها، کاربرد در آبیاری محصولات کشاورزی است.
به همین منظور، وجود آئیننامهها و دستور کارهایی برای اطلاع از شرایط و ویژگیهای کیفی فاضلاب تصفیه شده یا انواع دیگر پساب به منظور حفظ کیفیت مناسب محصول، حفاظت از محیطزیست و بهداشت جامعه، ضروری خواهد بود.برای تصفیه فاضلاب 3 روش کلی شامل -1تصفیه فیزیکی -2 تصفیه شیمیایی -3تصفیه بیولوژیکی وجود دارد، که هر کدام از آنها زیر مجوعهای گسترده و متنوع از روشهای مختلف را در بر میگیرند. انتخاب روش تصفیه فاضلابها بستگی به دو عامل کیفیت آب ورودی و کیفیت آب تصفیه شدهی خروجی ازتصفیهخانه دارد. که در اکثر موارد روش تصفیه، تلفیقی از روشهای فوق و زیر مجموعههای آنها است.
برای رسیدن به درجه بالای کیفی مورد نظر آب، هیچکدام از فرآیندهای تصفیه بهتنهایی قادر به حذف مؤثر ذرات باقیمانده مانند NOM، فلزات سنگین، آلایندههای میکرویی آلی یا غیر آلی کدورت، سختی و ... نیستند. در میان ذرات مختلف که باید به صورت مؤثر حذف شوند، مواد آلی حل شده بحرانیترین آنها هستند، به دلیل آنکه وجود این ذرات میتوانند روی فرآیندهای تصفیه - مانند ایجاد گرفتگی غشاء - همچنین کیفیت آب خروجی تاثیر بگذارند. ترکیبات NOM همچنین باعث استفاده از صفحات مبدل حرارتی در عملیات صنعتی و همچنین استفاده از مواد ضد عفونی کنندهی خطرناک در طول تصفیهی نهایی برای تولید آب آشامیدنی خواهند شد .[2]
حضور اسیدهای آلی با جرم مولکولی کم میتواند مقدار pH را در دیگ بخار آب کاهش دهد، جایی که دما و فشار بالا اعمال شده است و سبب مشکلات خوردگی خواهد شد. مورد دیگری که باید به صورت مؤثر قبل از تولید آب بخار با خلوص بسیار بالا حذف شود، کدورت آب است که به دلیل پخش مواد و همچنین ذرات معلق و سختی که بهوسیلهی وجود یونهای فلزی گونانون مانند کلسیوم و منیزیوم به وجود میآید، ایجاد میشود. اصل کار این تحقیق، ارزیابی حذف ذرات ناخواستهی اصلی در طول هر مرحلهی تصفیه به صورت جداگانه در واحد تصفیه آب صنعتی ترکیبی است و مراحل جداسازی به این ترتیب هستند: انعقاد بهوسیلهی نمکهای فلزی، نرمسازی با آهک، فیلتر کربن فعال، فیلتراسیون دوگانه فیلتراسیون الترا، اسمز معکوس و تبادل یونی .[2]
-2 احیای فاضلاب و اهمیت آن
هر گونه حیات محتاج آب است. محدودیت منابع آبی از یک طرف و آلودگی منابع آبی موجود توسط فاضلابهای شهری، صنعتی و کشاورزی از طرف دیگر، توجه به مدیریت فاضلابها را دو چندان میکند. به دلیل کمبود منابع آبی، استفادهی مجدد از فاضلاب تصفیه شده در آبیاری فضای سبز و کشاورزی و مصارف دیگر، به عنوان یک راه حل در نظر گرفته میشود. در گذشته استفادهی مجدد از فاضلاب از طریق خودپالایی توسط طبیعت تصفیه و دفع میشد ولی رشد بیرویه جمعیت، افزایش امکانات شهرنشینی، افزایش مصرف سرانه آب ، تولید صنایع و... موجب افزایش تولید فاضلاب گردید، بهنحوی که تصفیه فاضلاب در تصفیهخانهها مورد توجه قرار گرفت. رشد روزافزون جمعیت و توسعه سریع صنایع از عواملی هستند که افزایش مصرف آب و تولید فاضلاب در جوامع را باعث شدهاند. با توجه به محدود بودن منابع آب در دسترس، استفاده از فاضلاب تصفیه شده میتواند ضمن حفاظت از منابع آبی، بخشی از کمبود آب را نیز جبران نماید .[3]
1-2 کیفیت فاضلاب تصفیه شده
یکی از راههای مبارزه با کمبود آب، تأمین بخشی از نیازهای آبی از طریق مصرف فاضلابهای شهری و صنعتی است و چون هر مصرفی از این آبهای بازیافتی به کیفیت خاصی نیاز دارد، در تصفیهخانههای فاضلاب برای تأمین کیفیت مورد نظر، درجهی تصفیه مناسب آن را بهکار میبرند .[3]بدیهی است تصفیههای مورد نظر و مصارف فاضلابهای تصفیه شده باید تابع ضوابط تدوین شده در هر اجتماع باشد تا از طریق این مصارف مشکلات بیشتری از نظر زیستمحیطی تولید نشود. بررسی استانداردهای مورد نیاز در کاربریهای مختلف و توجه به عوامل بهداشتی از قبیل پیشگیری از بروز مخاطرات بهداشتی و انتقال بیماریها، حفاظت محیطزیست و حفظ تعادل اکولوژیکی از اهمیت خاصی برخوردار است .[3]استانداردهای مختلفی به منظور استفاده از پساب در زمینههای مختلف توسط سازمانهای بین المللی از قبیل FAO، WHO و EPA ارائه شده است .[1]
2-2 رابطهی بین انرژی و آب در تصفیهی فاضلاب
در تصفیهی فاضلاب بعد از آب مهمترین نقش را انرژی دارد. سیستم تصفیهی فاضلاب در هسته ارتباطات آب و انرژی قرار گرفته است، بهنحوی که انرژی الکتریکی برای کاهش آلودگی فاضلاب و آب برای تولید انرژی الکتریکی استفاده میشود. تصفیهی فاضلاب به انواع مختلفی از انرژی نیاز دارد، اگرچه تقریبا همهی زنجیرهی تدارک انرژی، نیازمند آب است. افزون بر آن، تصفیهی فاضلاب تقریبا %3 از بار انرژی الکتریکی در کشورهای پیشرفته را فراهم میکند. مصرف انرژی در همهی مراحل تصفیه فاضلاب مورد نیاز است .[4]بر اساس تحقیق هو اکسترا و همکاران ردپای آب خاکستری - حجمی از آب پاک که برای حل آلودگیها برای رساندن آنها به غلظت محیطزیست یا استانداردهای کیفی آب، مورد نیاز است به عنوان ردپای آب خاکستری GWF شناخته میشود - به عنوان یک واحد اندازه گیری برای مقدارسنجی حجم رقیقسازی فرضی بهکار میرود؛ با تصفیه فاضلاب، زمانی که غلظت آلایندهها در خروجی برابر یا کمتر از استانداردهای کیفی آب باشد، می توان GWF را به صفر رساند.
برای بررسی نقش WWTS در کاهش فعالیتهای انسان، کارایی WWTS در کاهش ردپای آب خاکستری - GWFRE - به صورت زیر بهدست میآید :[4]Pi نشان دهندهی غلظت آلایندهها در فاضلاب است، که شامل نیاز اکسیژن بیوشیمیایی - BOD - ، نیاز اکسیژن شیمیایی - COD - و نیتروژن کلی - TN - موجود در خروجی WWTS میشود؛ pti نشانگر غلظت آلایندهها بعد از تصفیه است؛ V نشانگر حجم فاضلاب تصفیه شده بهوسیلهی WWTS است.انرژی مورد استفاده برای کاهش GWF در WWTS از فرمول زیر محاسبه میشو:[4] - kWh - Ei کل انرژی ورودی در فرآیند تصفیه فاضلاب است. eGWFR رابطهی مستقیم با کاهش درپای آب خاکستری در واحد انرژی ورودی به سیستم تصفیه فاضلاب دارد.
-3 روشهای تصفیه صنعتی فاضلابها و پسآبها
بهطور کلی روشهای تصفیه فاضلاب را میتوان به 3 دسته اصلی فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تقسیم بندی کرد. ماهیت آلی فاضلاب تولیدی از یک سو و بار آلودگی آن از سوی دیگر، سبب برتری روشهای بیولوژیکی بر دیگر روشها برای انجام عملیات اصلی تصفیه میشود. البته از روشهای فیزیکی و شیمیایی نیز در جریان تصفیه استفاده میشود اما استفاده از آنها در مراحل پیش تصفیه و گندزدایی خواهد بود و بخش اصلی تصفیه به کمک روشهای بیولوژیکی انجام میشود. در انتخاب روش تصفیه فاضلاب دو عامل نقش اصلی را ایفا میکنند .1 کیفیت فاضلاب ورودی به سیستم .2 کیفیت مورد نیاز برای پساب خروجی.
1-3 روشهای فیزیکی
در این روش از نیروهای فیزیکی برای جداسازی مواد از جریان فاضلاب استفاده میشود. به دلیل سادگی این فرآیند، روشهای فیزیکی اولین روشهای مورد استفاده در تصفیه فاضلاب هستند.هزینه به نسبت دیگر روشها، کمتر است و همواره سعی شده در انتخاب فرآیندهای تصفیهی فاصلاب از حداکثر توان این روش استفاده شود.آشغالگیری، دانهگیری، تهنشینی، شناورسازی، چربیگیری و فیلتراسیون همگی نمونههایی از روشهای فیزیکی درتصفیه فاضلاب هستند.
2-3 روشهای شیمیایی
دراین روش، فرآیند جداسازی یا تبدیل مواد آلاینده، به کمک افزودن مواد شیمیایی و در نتیجه واکنشهای شیمیایی آن مواد صورت میگیرد. پیچیدگی در این فرآیندها بهمراتب بیش از روشهای فیزیکی است.پیچیدگی، سبب دشواری نسبی در بهره برداری از روشهای شیمیایی میشود. از این رو تا حد امکان سعی میشود کمتر از
