روش های تصفیه فاضلاب صنایع شوینده+بررسی چالش های آن

تصفیه فاضلاب صنایع شوینده 

تصفیه فاضلاب های آلوده به مواد شوینده مصنوعی

تاکنون تحقیقات و کاوش های گوناگونی به منظور مقایسه تصفیه فاضلاب و آب های آلوده به مواد شوینده مصنوعی در جهان صورت گرفته است. این روش ها دربردارنده روش های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تصفیه بوده اند. فنونی که تابحال به منظور تصفیه این نوع فاضلاب ها بکار گرفته شده شامل: انعقاد و لخته سازی، شناور سازی، تصفیه به کمک لجن فعال، تصفیه بی هوازی، جذب توسط کربن فعال و تجزیه به کمک اشعه فرابنفش بوده اند.

آشنایی با نحوه تصفیه فاضلاب های صنایع مواد شوینده

کارخانجات تولید کننده مواد شوینده یکی از منابع عمده و متمرکز ورود اینگونه فاضلاب ها به محیط بشمار می آیند. در کشورمان کارخانجات گوناگونی مستقر هستند که انواع مختلف مواد شوینده و تمیز کننده را تولید می نمایند. فاضلاب این کارخانجات بدون انجام هیچگونه تصفیه ای وارد محیط می شود که تبعات آن ایجاد اختلال در اکوسیستم طبیعی محیط می باشد.

به منظور تصفیه فاضلاب این کارخانجات و واحدهای صنعتی مشابه که در فاضلاب تولیدی آن ها مقادیر متنابهی از مواد شوینده مصنوعی وجود دارد، در دست داشتن اطلاعات دقیق و کاملی از کیفیت و کمیت فاضلاب تولید شده ضروری به نظر می رسد. پس از بدست آوردن اطلاعات دقیق از کیفیت فاضلاب این نوع کارخانجات، انجام آزمایشات تصفیه بر روی فاضلاب ضروری می باشد تا بدین ترتیب کارآیی فرآیندهای گوناگون تصفیه بر روی چنین فاضلاب هایی سنجیده شود.

ورود مواد شوینده از قبیل صابون و دترجنت ها به آب، باعث آلودگی آن می گردد. بعلاوه ورود دترجنت ها به آب های سطحی یا زیرزمینی باعث پایین آمدن کیفیت آن ها شده و در برخی موارد آب را غیر قابل استفاده می گرداند.

وجود صابون در آب یا فاضلاب مشکلات زیادی را از نظر تصفیه پذیری آن به وجود نمی آورد، ولی وجود دترجنت ها در آب یا فاضلاب باعث بروز مشکلاتی در تصفیه فاضلاب صنایع شوینده می شود. کارخانجات تولید کننده مواد شوینده یکی از منابع عمده ورود اینگونه مواد به آب های طبیعی بشمار می آیند. در این راستا و به منظور بررسی تصفیه پذیری فاضلاب این نوع کارخانجات، تحقیقات حاضر به انجام رسیده است.

انواع روش های تصفیه فاضلاب های مواد شوینده مصنوعی

آب حیاتی ترین نیاز بشر به شمار می آید و انسان از ابتدای زندگی اجتماعی خود به منظور شستشو و تمیز نمودن تن، لباس، اشیاء و ادوات خود از این حلال همگانی، ارزان و فراوان استفاده نموده است. لیکن بر طرف نمودن انواع مختلف آلودگی ها با آب ممکن نبوده و انسان را بر آن داشته است تا از مواد کمکی دیگر برای این منظور یاری بخواهد. در این راستا مواد طبیعی از قبیل خاک رس، گل سرشوری، چوب، برگ و ریشه گیاهان مورد استفاده وی قرار گرفته است. بعدها انسان پی برد که خاکستر بسیاری از گیاهان خاصیت پاک کنندگی را از خودشان نشان می دهند. این مشاهدات انسان را بر آن داشت که دست به تجربه زده و خاکستر گیاهان مخصوص را با چربی ها مخلوط نماید و از اختلاط آن ها جسمی را بوجود بیاورد که بعدها صابون نامیده شد.

در این بخش به تشریح مختصر هر کدام از روش های تصفیه فاضلاب صنایع شوینده مورد نظر پرداخته می شود.

انعقاد و لخته سازی

مواد خارجی جامد موجود در فاضلاب ها به سه شکل محلول، کلوئیدی و معلق وجود دارند. اجزای بزرگتر از 001/0 میلیمتر را مواد معلق می نامند که خود به دو بخش قابل ته نشینی ( بزرگتر از 01/0 میلیمتر ) و غیر قابل ته نشینی ( کوچکتر از 01/0 میلیمتر ) تقسیم می شوند.

اجزای کوچکتر از 001/0 میکرون را محلول و کلیه مواد جامد با اندازه بین این دو را کلوئید می نامند.

مواد جامد معلق قابل ته نشینی را می توان با اقامت حدود 2 ساعته آن ها در حوض های ته نشینی از فاضلاب جدا نمود. اجزای محلول موجود در PH و تصفیه زیستی قابل جداسازی هستند. فاضلاب ها نیز معمولا از طریق تبخیر، اسمز معکوس، تغییر اجزاء غیر قابل ته نشینی فاضلاب و کلوئیدها، معمولا از طریق انعقاد و لخته سازی و سپس ترسیب لخته های بوجود آمده از فاضلاب حذف می شوند.

بازدهی فرآیند جداسازی جامدات از فاز مایع می تواند با مصرف مواد منعقد کننده مناسب و کمک منعقد کننده های پلیمری مصنوعی و طبیعی تا حد بالایی بهبود یابد. انتخاب نوع و میزان ماده منعقد کننده مناسب، به خصوصیات کلوئیدها وابسته است.

عمل افزودن مواد منعقد کننده، لخته سازی و سپس ته نشین نمودن زائدات موجود در آب ها، یکی از مهمترین و بهترین راه های جداسازی مواد جامد از فاضلاب ها می باشد. در صورتیکه این عمل به شایستگی صورت پذیرد، می تواند قسمت عمده ای از آلودگی ها را با هزینه نسبتا پایینی از فاضلاب ها جدا نموده و آن ها را برای مراحل بعدی تصفیه مستعد سازد. با این وجود بسیار مهم است فاضلاب مواد شوینده توسط پکیج تصفیه پساب صنعتی به شکل اصولی تصفیه شود.

عوامل متعددی بر روی فرآیند انعقاد و لخته سازی تاثیر می گذارند. این عوامل عبارتند از:

PH ، درجه حرارت، مقدار و نحوه افزودن مواد منعقد کننده، اندازه ذرات، تنش وارده بر لخته ها و جرم مولکولی پلیمرهای کمک منعقد کننده.

برای هر ماده ای، نقطه ایزوالکتریک در PH خاصی روی می دهد و عمل لخته سازی در خارج از این محدوده با موفقیت انجام نمی گیرد و بنابراین ماده منعقد کننده بیشتری را مصرف می کند. از طرفی افزودن ماده منعقد کننده بیشتر از آنچه که برای حداکثر انعقاد لازم است، بازدهی عملکرد فرآیند انعقاد را کاهش می دهد.

در یک دید کلی دیگر می توان گفت که میزان انعقاد از طریق اضافه نمودن ماده منعقد کننده از یک حدی به بالاتر قابل بهبود نمی باشد و همانگونه که اشاره شد، افزودن ماده منعقد کننده، بیش از مقداری که برای عمل انعقاد لازم است، باعث کاهش بازدهی عملکرد می شود.

مقدار بهینه عبارت است از حداکثر مقدار منعقد کننده ای که ذرات جامد می توانند تحت شرایط آزمایش، برای عمل انعقاد مورد استفاده قرار دهند که مستقیما با میزان جذب ذرات متناسب می باشد.

مقدار بهینه را نمی توان به آسانی تعیین نمود، چرا که این پارامتر نه تنها به ویژگی های یونی بلکه به جرم مولکولی ماده منعقد کننده نیز بستگی دارد.

عمل اختلاط قبل و بعد از افزودن ماده منعقد کننده دارای اهمیت بسیاری می باشد. همزدن آرام و کامل، دارای اهمیت فراوانی در مرحله تشکیل لخته ها می باشد. همزدن محلول پس از شکل گیری لخته ها، باعث شکسته شدن آن ها می شود.

 مطالعات انعقاد و لخته سازی ابتدا با انتخاب یک نوع ماده منعقد کننده و در PH های مختلف انجام می شود ( محدوده 2 تا 13) تا بدینوسیله مناسب ترین گزینه برای ماده منعقد کننده مزبور تعیین گردد.

برای تعیین اثر اضافه نمودن مواد منعقد کننده از آزمایش کدورت استفاده می شود، چرا که کدورت موجود در فاضلاب ها با میزان مواد خارجی  PH بهینه آن، علاوه بر آزمایش کدورت، اقدام به اندازه گیری میزان اکسیژن خواهی متناسب است. پس از تعیین میزان بهینه ماده منعقد کننده و شیمیایی و موارد فعال سطحی موجود در نمونه های منعقد شده می گردد.

اندازه گیری کدورت با دستگاه کدورت سنج الکتریکی انجام می شود. فاضلاب و مواد منعقد کننده ابتدا توسط دستگاه جارتست به مدت 1 دقیقه با سرعت 100 دور در دقیقه به شدت مخلوط می شوند و سپس به محلول ها اجازه داده می شود تا به مدت 10 دقیقه در سرعت 40 دور در دقیقه لخته سازی صورت پذیرد و سپس به مدت 30 دقیقه به آن ها اجازه ته نشینی داده شده و در نهایت اقدام به نمونه گیری و آنالیز محلول های منعقد شده می گردد و بالاخره میزان حجم لجن نمونه ها نیز اندازه گیری و ثبت می شود.

مکانیزم عمومی عمل انعقاد

ذرات کلوئیدی بسیار کوچکتر از آنند که بتوانند به تنهایی با عمل ته نشینی و توسط نیروی ثقل از محلول جدا گردند. با این وجود، اگر کلوئیدها به حالت ناپایدار درآمده و بوسیله تجمع یا انعقاد بصورت ذرات بزرگتری نسبت به حالت کلوئید درآیند، می توانند بطور مؤثری از محلول جدا گردند. انعقاد ذرات کلوئیدی بوسیله چهار مکانیزم زیر امکانپذیر است:

الف) تراکم لایه باردار مضاعف

اگر الکترولیتی را با غلظت زیاد به یک محلول سل اضافه نمائیم، غلظت یونی درون لایه انتشار افزایش یافته و از این رو ضخامت این لایه کاهش می یابد. افزایش یون های باردار مضاعف با بار زیاد، اثر مشابهی را اعمال می نماید. بواسطه این کار بار الکتریکی که در محدوده عمل کلوئید است،کاهش یافته و در نتیجه موجب کم شدن یا حذف انرژی بازدارنده ای خواهد شد. با کم شدن یا حذف انرژی بازدارنده، ذرات به یکدیگر نزدیک شده و با هم مجتمع می گردند.

ب) خنثی کردن بار الکتریکی

بعضی مواقع می توان بار کلوئید را با افزودن مولکول هایی که دارای بار مخالف هستند، خنثی کرد. این مولکول ها قادرند روی ذرات کلوئید جذب شوند. بعنوان مثال، مولکولهای آلی دارای بار مثبت نظیر یون دودکیل آمونیوم با فرمول C12H25NH3+ به صورت هیدروفوب بوده و به آسانی جذب ذرات باردار منفی می شوند که در آب ایجاد کدورت می نمایند. بارهای مخالف مربوط به ذره کلوئید و ذره کدورت با همدیگر خنثی می شوند که نتیجه آن انعقاد خواهد بود.

ج) به دام انداختن ذرات در یک رسوب

وقتی نمک های آلومینیوم و آهن 3 ظرفیتی به محلول افزوده می شود، به سرعت با (OH-) ترکیب شده وایجاد رسوب هیدروکسید می نماید. کلوئیدهای موجود در محل تشکیل رسوب ممکن است متراکم شده و از اینرو کدورت، همراه با ته نشینی رسوب حذف گردد. همچنین رسوب ته نشین شونده می تواند ذرات کلوئیدی را که در مسیرش قرار گرفته به دام انداخته و همراه با خود پائین ببرد.

د) ایجاد پلی بین ذرات کلوئیدی

پلیمرهای باردار طبیعی و سنتزی با زنجیره بلند پلی الکترولیت ها، می توانند با تشکیل پلی بین یک کلوئید و کلوئید دیگر مانع پایداری آن گردند. یک طرف باردار از پلیمر می تواند بوسیله یک ذره کلوئید جذب و یا مورد حمله قرار گیرد، در حالیکه قسمت باقیمانده مولکول پلیمر در داخل محلول ادامه پیدا می کند. اگر قسمت باقیمانده که در محلول قرار گرفته مورد حمله قرار گیرد، هر دو کلوئید به یکدیگر گره می خورند. معمولا پلیمرهای باردار با بار منفی در تشکیل پل ارتباطی بین کلوئیدهای دارای بار منفی مؤثرتر هستند.