بخشی از مقاله
مروري بر روش هاي شيميايي تصفيه فاضلابها؛ فرآيندها و عملياتها
چکيده
با کاهش منابع آب، افزايش هزينههاي دفع فاضلاب و نيز قوانين سخت گيرانه در مورد سطح مجاز آلايندههاي موجود در فاضلابها، پاکسازي فاضلابها مهمتر از گذشته شده است . بخش شهري (شامل منازل، سازمانها و کارخانجات اقتصادي و صنعتي) حجم قابل توجهي از آب را مصرف، و در نتيجه مقدار قابل توجهي فاضلاب نيز توليد مي - کند. اين مقاله شامل مطالعه جامعي است بر روشها و فناوريهاي شيميايي مختلفي که در حال حاضر براي پاکسازي فاضلابها (به خصوص در حوزة شهري) به کار ميرود.
کلمات کليدي
پاکسازي شيميايي فاضلاب، رسوبگذاري، کربن فعال شده ، گندزدايي، کلرزدايي.
١- مقدمه
فاضلاب ها بطور کلي ناشي از استفاده آب در مناطق مسکوني، تجاري و صنعتي مي باشد. همچنين فاضلاب ها ميتواند از آبهاي زير زميني، آبهاي سطحي و بارندگي موجب شود[١]. روشهاي مختلف فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي به منظور از حذف آلايندهها از فاضلابها به کار ميرود. براي حذف مقادير مختلف آلايندهها، راهکارهاي پاکسازي فاضلاب در سيستم هاي مختلفي با يکديگر ادغام شدهاند[٢]. اين راهکارها به سه گروه پاکسازي اوليه، ثانويه و ثالثيه فاضلاب تقسيم بندي ميشوند. پاکسازي بيشتر آب مستلزم حذف آلايندههاي خاص و نيز حذف و کنترل مواد غذايي آن است .
سيستم هاي طبيعي براي پاکسازي فاضلاب - ها در مناطق خشکي استفاده ميشوند.
رسوبهاي گل و لاي حاصل از پاکسازي فاضلابها نيز با روشهاي مختلفي پاکسازي میگردد تا مقدار آب و مواد آلي آن کاسته شده و همچنين براي دفع و استفاده مجدد آماده گردند[٣].
با توجه به طبيعت خشک بودن منطقه قم ، تصفيه فاضلابها يکي از مهمترين نگرانيها و دغدغهها است . در اين مقاله سعي شده است انواع آلوده کنندههاي شيميائي و روش شيميائي تصفيه آب مورد بررسي قرار بگيرد.
در نهايت يک مطالعه موردي براي تصفيه آب در کشور يمن که طبيعتي مانند استان قم دارد، مورد بررسي قرار گرفته است .
٢- شرح فرآيندهاي واحد شيميايي پاکسازي فاضلاب
روشهاي تصفيه فاضلابها به فرآيندهاي فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي تقسيم بندي ميشوند. فرآيندهاي شيميايي استفاده شده در پاکسازي فاضلاب براي انجام تغيير توسط واکنش هاي شيميايي طراحي شدهاند. آنها هميشه در رابطه با عملياتهاي واحد فيزيکي و بيولوژيکي استفاده ميشوند[٥ ,٤].
جدول (١) عملياتهايي که در فرآيند تصفيه شيميائي انجام ميشود را نشان مي دهد. در کل ، فرآيندهاي واحد شيميايي، در مقايسه با عملياتهاي فيزيکي داراي مزيت برجستهاي هستند که فرآيندهايي افزايشي هستند. بدين معني که معمولاً يک افزايش ويژه در مواد متشکله حل شده در فاضلاب وجود دارد. در صورتي که فاضلاب قرار باشد دوباره مورد استفاده قرار گيرد، اين ميتواند عامل معنادار مهمي باشد.
در اين بخش به بحث درباره فرآيندهاي اصلي واحد شيميايي شامل ته نشست شيميايي، جذب سطحي، گندزدايي، کلرزدايي و ديگر کاربرد- ها پرداخته ميشود.
جدول( ١): عملياتهاي واحد شيميائي تصفيه فاضلاب
٢-١- تهنشيني شيميايي
لختگي شيميايي فاضلاب خام قبل از رسوب گذاري، باعث شناورسازي اجسام گرديده و آنها را به ذرات بسيار ظريف تقسيم ميکند که سريع تر رسوب ميکنند. بنابراين موجب افزايش تاثيرگذاري جامدات معلق ، BOD و حذف فسفر در مقايسه با رسوبگذاري کامل بدون لختگي ميشود (جدول شماره ٢).
درجه تصفيه به دست آمده به کميت مواد شيميايي استفاده شده و مراقبتي که از فرآيند کنترل شده به عمل ميآيد، بستگي دارد[٦].
انتخاب مواد منعقد کنندههاي شيميايي براي افزايش رسوبگذاري بستگي به کارايي، انجام پذيري و هزينه دارد. کارايي توسط آزمونهاي ضربهاي فاضلاب اندازهگيري ميشود.
منعقد کنندههاي شيميايي که معمولا در پاکسازي فاضلاب استفاده ميشوند
شامل آلوم فريدکلريک ، فريک سولفات ، فرور سولفات و آهک ميباشند. پلي الکتروليت هاي آلي اغلب به عنوان مواد کمکي شناورسازي استفاده مي - شوند. تصوير يک سيستم پاکسازي شيميايي يک مرحلهاي در شکل (١) نمايش داده شده است .
شکل (١): سيستم پاکسازي شيميايي يک مرحله اي
حذف اجسام معلق از طريق عمليات شيميايي شامل مجموعههايي از سه واحد عملياتي است : ترکيب سريع ، شناورسازي و رسوبگذاري. در ابتدا مواد شيميايي اضافه ميشود و به طور کامل در سراسر فاضلاب توسط ترکيب سريع به مدت ٣٠-٢٠ ثانيه در يک حوزه با يک ترکيب کننده توربين پراکنده ميشوند. ذرات تهنشين شده سپس از طريق شناورسازي به وسيله شيب هاي سرعت دربرگيرنده با مايع ، جمع آوري ميشوند. شناورسازي حدود ١۵ تا ٣٠ دقيقه در يک حوزه حاوي توربين يا همزنهاي از نوع پارويي زمان ميبرد. مرحله نهايي، تصفيه توسط نيروي گرانش است .
مزيت هاي رسوبگذاري شامل تاثيرگذاري بيشتر زدايش ، سهولت استفاده از نرخ - هاي بالاتر آبهاي اضافي و کارايي دائميتر ميباشد. از سوي ديگر، رسوب - گذاري باعث ايجاد توده بزرگتري از رسوب لجن اوليه ميشود که اغلب براي ضخيم شدن و آب زدايي مشکل تر است .
اين روش همچنين باعث به وجود آمدن هزينههاي عملياتي بالاتر ميشود و نياز به توجه بيشتري در بخش عامل اجرايي دارد[٥].
جدول(٢): درصد حذف در رسوبگذاري کامل در مقايسه با رسوبگيري شيميايي
٢-٢- جذب سطحي با کربن فعال شده
جذب سطحي فرآيند جمع آوري مواد قابل حل روي يک سطح مشترک مناسب است . در پاکسازي فاضلاب، جذب سطحي با کربن فعال شده (يک سطح مشترک محکم ) معمولا با پاکسازي معمولي بيولوژيکي (زيستي) همراه است و هدف آن حذف بخشي از ماده آلي حل شدهاي است که باقي مانده است . ماده داراي ذرات ريز موجود در آب نيز ممکن است حذف شود. براي توليد کربن فعال شده ابتدا دماي آن توسط حرارت ذغال بالا ميرود و سپس در معرض يک گاز اکسيد کننده قرار ميگيرد. ذغال فعال شده مي تواند به اندازههاي مختلفي با قابليت هاي جذب متفاوت جدا شود. دو نوع مهم کربن فعال شده عبارتند از: کربن فعال شده دانهاي (GAS)، که داراي قطر بيش از ٠.١ ميليمتر است و کربن فعال شده پودري (PAC) که قطر آن کمتر از ٢٠٠ ميش (ذره) است .
اغلب از يک ستون ستون بستري ثابت براي آشنا ساختن فاضلاب با GAC استفاده ميشود. آب به بالاي ستون وارد ميشود و از پايين بازگيري مي - شود، در حالي که کربن در جاي خود باقي ميماند. شستشوي بازگشتي و شستشوي سطح به پرکردن افت فشار محدود اعمال ميشوند. طرحي از يک تماس دهنده کربن فعال شده دانهاي در شکل (٢) ديده مي شود. عمليات فاضلاب استفاده کننده از PAC شامل افزودن پودر به طور مستقيم به جريان خروجي عمليات بيولوژيکي يا عمليات فرآيند فيزيوشيميايي در صورت نياز است . معمولا PAC در يک حوزه برخورد کننده براي مدت معيني به فاضلاب اضافه ميشود. سپس اين امکان وجود دارد که در کف مخزن ته- نشين شود يا اينکه حذف گردد. زدودن کربن پودري ممکن است توسط اضافه کردن رسوبهاي پلي الکتروليت يا تصفيه از طريق صافيهاي دانهاي تسهيل شود. يک مشکل عمده در استفاده از کربن فعال توليد شده اين است که شيوه شناسايي اين توليد هنوز به خوبي تعريف نشده است [٥,٧].
٢- ٣ گند زدائي
منظور از گندزدايي، تخريب گزينشي ميکروارگانيسم هاي بيماريزاست . اين فرآيند بسيار مهمي در پاکسازي فاضلاب به دليل ماهيت فاضلاب است که تعدادي از ارگانيسم هاي رودهاي انسان که با بيماريهاي آب آورده مختلف همراه است را در بر دارند.
وسايلي که معمولا براي گندزدايي استفاده ميشوند به شرح زيرند:
١ - عوامل فيزيکي مانند گرما و نور
٢ - وسايل مکانيکي مانند غربال، رسوبسازي، تصفيه، ...
٣ - تابش ، مخصوصا تابش اشعههاي گاما
۴- عوامل شيميايي شامل کلر و ترکيبات آن، برومين ، يد، اوزن، فنول و ترکيبا ت فنوليک ، الکل ها، فلزات سنگين ، رنگينهها، صابونها و پاک کنندههاي ترکيبي، ترکيبات آمونيوم چهارگانه، پروکسيد هيدروژن و بازها و اسيدهاي مختلف . رايج ترين گندزدايي شيميايي، مواد شيميايي اکسيد کننده هستند و به همين دليل از کلر به طور گستردهاي استفاده مي - شود. گندزداها از طريق يک يا چند مکانيسم که شامل تخريب ديواره سلولي، تغيير نفوذپذيري سلول، تغيير ماهيت کلوئيدي پرتوپلاسم و فعاليت آنزيم بازدارنده است ، عمل ميکنند. در به کارگيري عوامل گندزدايي، لازم است که چند عامل را در نظر بگيريم : زمان برخورد، غلظت و نوع عامل شيميايي، حجم و ماهيت عامل فيزيکي، دما، تعداد ارگانسيم - ها و ماهيت مايع تعليق . جدول (٣) وجدول (۴) رايج ترين گندزداهاي مورد استفاده و تاثيرگذاري آنها را نشان مي دهند.
