مقاله حذف فلزات سنگین از پساب ها به کمک فرآیند تثبیت و جامدسازی

بخشی از مقاله

چکیده

در دهه های گذشته ورود آلاینده هایی از قبیل فلزات سنگین به اکوسیستم و محیط های آبی، به مقدار زیادی افزایش یافته است که این به عنوان خطری جدی برای حیات زمین به شمار می آید. در مطالعه جاری روش های حذف - بی خطرسازی - فلزات سنگین در جهت کاهش بروز مشکلات و عوارض زیست محیطی برای ساکنان و اکوسیستم منطقه مورد بررسی قرار گرفت که براساس مطالعات فرآیند تثبیت و جامد سازی در پردازش مواد زائد خطرناک، به عنوان روشی سازگار در بی خطر سازی فلزات سنگین، بهترین عملکرد را داشت.

کلمات کلیدی: فلزات سنگین، تثبیت و جامدسازی، ترموپلاستیک، پساب ها

-1 مقدمه

مدیریت مواد زائد جامد چالش جدی زندگی امروز ماست. تنوع محصولات و افزایش جمعیت باعث شده است که محیط زیست با انبوهی از مواد زائد جامد روبرو شود که پیشتر هیچ گونه آشنایی با آن نداشته است. تا کنون بیش از 7 میلیون ماده شیمیایی توسط انسان کشف و شناسایی شده است که طی 20 سال گذشته نه تنها شمارگان این ترکیبات افزایش چشمگیر داشته است، بلکه از لحاظ کمی نیز روند اولیه روزافزون آن در خور توجه است به طوری که در حال حاضر هر 7 تا 8 سال، تولید سالانه دو برابر می شود. [1] با توجه به اهمیت مدیریت فلزات سنگین که از جمله ی مواد زائد خطرناک می باشند، ضروری است که نسبت به تصفیه و دفع نهایی مطلوب آن ها پرداخته شده و روش مناسب برگزیده شود.[2] براین اساس لازم است با توجه به میزان خطرات ناشی از انتشار این آلاینده در محل دفن نهایی و آلودگی محیط زیست و نکات قابل توجه در رایطه با این ماده، شناخت درستی از این آلاینده ها داشته تا اقدامات مناسبی در جهت خطرپذیری کمتر در رابطه با تصفیه نهایی صورت پذیرد.

-2 تعریف مواد زائد خطرناک

در تعریف ماده ی زاید خطرناک بنا بر واژگان این عبارت داریم که اولا حالت فیزیکی آن ذکر نشده است - ماده - ، لذا می تواند جامد، نیمه جامد - لجن - ، مایع و حتی گاز باشد. دوم این که زائد لست، یعنی پس از فرآیندی به عنوان محصول جانبی تولید شده و یا دورریز مراکز مختلف خانگی، تجاری، اداری، بیمارستانی و ... است و به طور طبیعی نباید هیچ نوع ارزش یا مورد استفاده ای داشته باشد و در آخر، این که خطرناک است. یعنی به نظر می رسد به دلیل داشتن خصوصیاتی در مقایسه با سایر مواد زائد مانند زباله های شهری، براسی سلامتی و ایمنی انسان و یا دیگر جانداران خطرناگ می نماید.[1]

-3 دسته بندی مواد زائد خطرناک از دیدگاه نهادهای زیست محیطی آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا تعریف جداگانه ای از مواد زائود خطرناک دارد. از یدگاه این سازمان، مواد زائد خطرناک را به دو گونه می توان دسته بندی کرد.

1.    از طریق گنجاندن آن ها در فهرست های جداگانه و معرفی آن ها به عنوان ماده ی خطرناک زائد.

2.    از طریق آزمایش های چهارگانه؛ بدین صورت که هر ماده ای یکی از ویژگی های مورد نظر را داشته باشد تحت عنوان ماده ی زائد خطرناک تلقی می شود.

-1-3 مواد زائد فهرست شده[3]

این گونه از دسته بندی مواد زائد، آن ها را براساس محصول جانبی صنایع و فرآیندهای خاص فهرست کرده است و این مواد تنها به خاطر آن صنایع خاص جز مواد زائد خطرناک محسوب می شود و هیچ گاه آزمایش یر روی آن ها انجام نمی شود. البته این فهرست ها باز بوده و هر ساله در حال تغییر است.

·    مواد زائد با منشاء نا مشخص: این فهرست مواد زائدی را معرفی می کند که از فرآیندهای صنعتی معمول مانند استفاده از حلال ها که در عملیات تمیزکاری و روغن زدایی ها استفده می شود، تولید می گردد.

·    مواد زائد با منشاء مشخص: این فهرست شامل موتد زائد معین ناشی از صنایع مشخص مانند پالایش نفت، آفت کش ها و ... می باشد.

·    مواد زائد به شدت خطرناک و مواد خطرناک سمی: این دو فهرست در اصل زیر مجموعه ای از یک فهرست یزرگتر مربوط به مواد زائد دورریز شونده، ضایعات و فرآورده های بی کیفیت تولید شده در فرآیندهای شیمیایی است.

-2-3 مواد زائد با مشخصات خاص[3] و [4]

از منظر سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا، یک ماده ی شیمیایی، خطرناک محسوب می شود اگر یکی از خصوصیات زیر را داشته باشد:·    اشتعال پذیری

·    خاصیت خورندگی

·    واکنش پذیری شدید

·    سمیت

-4 فلزات سنگین و آثرات زیست محیطی آن

به دسته ای از گروه عناصر فلزی اطلاق می شود که دارای وزن مخصوص بزرگتر از 6 gr/cm3 و وزن اتمی بیشتر از 50گرم باشند. فلزات سنگین از دو جنبه حائز اهمیت هستند:

الف - جداسازی فلزات سنگین سمی از پسابهای صنعتی، زهاب کشاورزی، معادن و خنثنی کردن اثرات سمی آنها ب - احیا و بازیافت فلزات که با کاهش تدریجی منابع معدنی امری ضروری است. در دهه های گذشته ورود آلاینده هایی مانند فلزات سنگین به اکوسیستم و محیط های آبی، به مقدار زیادی افزایش یافته ایت که این به عنوان خطر جدی برای حیات زمین به شمار می آید.[5] فلزات سنگین در مقیاس گسترده، از منابع طبیعی و انسان ساخت وارد محیط زیست می شوند. میزان ورود فلزات سنگین به محیط زیست، بسیار فراتر از میزانی است که به وسیله فرآیندهای طبیعی برداشت و یا تصفیه می شود. بنابراین تجمع فلزات سنگین در محیط زیست بسیار جدی و قابل توجه است. به طور طبیعی محیط های آبی پذیرنده ی نهایی این فلزات هستند. بسیاری از این ناصر نه تنها برای حیات بیولوژیکی ضروری نیستند بلکه بسیار هم خاصیت سمی دارند بنابراین می توان بی شک فلزات سنگین را موادی بسیار خطرناک برای زیستگاه انسان و سایر جانداران و گیاهان دانشت که باید نسبت به تولید و دفع آن دقت بسیار شود.

حضور فلزات سنگین بیش از استانداردهای تعریف شده در محیط باعث بروز مشکلات و عوارض زیست محیطی برای ساکنان آن محل و اکوسیستم می گردد.[6] فلزاتی مانند سرب، جیوه، مس، کادمیوم، نیکل، کروم، روی و ... جزء فلزات سنگین بوده که این عناصر و بسیاری از ترکیبات آن ها به لحاظ اثرات بد و زیانبارشان بر سلامت انسان و محیط زیست از سموم پرخطر پیرامون ما محسوب می گردد. یکی از اساسی ترین مسائل در ارتباط با فلزات سنگین، عدم متابولیزه شدن آن ها در بدن می باشد.[7] در واقع فلزات سنگین پس از ورود به بدن، دیگر از بدن دفع نشده بلکه در بافت هایی مانند چربی، عضلات، استخوان ها و مفاصل رسوب کرده و انباشته می گردند که همین امر موجب بروز بیماری ها و عوارض متعددی در بدن که عمده ترین آن مربوط به بروز اختلالات عصبی است، می شود.

منابع اصلی تولید فلزات سنگین شامل منابع انسان ساز و منابع طبیعی انتشار آن ها می باشد. صنایع، عمده ترین منبع انتشار فلزات سنگین در محیط زیست هستند. کارخانجاتی از قبیل آبکاری، باطری سازی و تولید قطعات الکترونیک از مهم ترین آن ها می باشند.[8] بیشتر واحدهای تولید کننده ی فاضلاب صنعتی حاوی فلزات سنگین فاقد سیستم های تصفیه هستند و روزانه میزان فراوانی فاضلاب صنعتی وارد محیط زیست یا شبکه فاضلاب شهری می نماید. در مواردی نیز که فاضلاب صنعتی تصفیه می شود مشکل دفع لجن تولید شده وجود دارد که می تواند از طریق گیاهان، جذب و وارد چرخه غذایی شود. لذا حذف فلزات سنگین می بایستی در مورد لجن تصفیه خانه های فاضلاب نیز انجام گیرد.

-5پردازش و بی خطرسازی مواد زائد خطرناک

پردازش و بی خطرسازی بر روی موار زائد خطرناک به دلیل ماهیت و خطرات پراکندگی در محیط انجام می شود. این فرآیند از روش هایی گوناگون، به فراخور نوع آلاینده، کمیت آن، بهره برداری و نگهداری، ارزیابی کامل کارایی، قابلیت حذف، محیط پذیرنده و فناوری و شرایط اقتصادی امکان پذیر خواهد بود. هدف از اعمال این روش ها در حقیقت اصلاح خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مواد زائد می باشد. ولی هیچ گاه این روش ها مطلق نخواهد بود و همیشه نیز احتمال مشکلات و عوارش جانبی بیش از صفر می باشد. این روش ها یپردازش مواد زائد خطرناک بسیار گسترده و متنوع هستند.[9] به طور کلی فرآیندهای تصفیه را می توان به چهار گروه عمده تقسیم کرد:

·    فرآیندهای جداسازی که در کاهش حجم و بازیافت مواد بسیار کارا هستند. - فیزیکی -

·    فرآیند جداسازی اجزا - فیزیکی - شیمیایی -