تصفیه فاضلاب صنایع شوینده

ورود فاضلاب حاوی مواد شوینده به منابع آب های طبیعی از کارخانجات تولید چکننده مواد شوینده ، باعث آلودگی آنها شده و این منابع را غیرقابل استفاده می سازد. ورود این فاضلاب ها به منابع آب سطحی، به دلیل دارا بودن فسفر زیاد باعث کاهش شدید اکسیژن محلول و رشد بی رویه جلبکها می شود. همچنین ورود فاضلاب های صنایع شوینده به تصفیه خانه های فاضلاب باعث بروز اختلال شدید در فرایندهای تصفیه، به ویژه فرایندهای بیولوژیکی تصفیه می شود. در مجموع این دسته از فاضلاب ها در صورت عدم تصفیه مناسب خسارت زیادی را به اکوسیستم های طبیعی محیط وارد می کنند.

در حالت کلی در کارخانجات تولیدکننده مواد شوینده می توان از واحدهای پخت صابون، قالب گیری و بسته بندی صابون، سولفوناسیون، تولید پودر، مایعات ظرفشویی و دستشویی، شامپو و خمیر دندان نام برد. واحد سولفوناسیون و تولید پودر معمولا در کارخانه های بسیار بزرگ وجود دارد.همانگونه که ملاحظه می شود دامنه فعالیت اینگونه صنایع بسیار گسترده بوده و با توجه به نوع محصول تولیدی کیفیت فاضلاب آنها نیز متغیر می باشد. باید توجه نمود که اینگونه پساب ها به سادگی قابل تصفیه نمی باشند. پساب صابون سازی تا حدودی قابلیت تصفیه بیولوژیکی را داراست ولی به دلیل وجود نمک زیاد درصد کارائی سیستم های بیولوژیکی چندان زیاد نیست. و این مورد برای پساب های صنعت شامپو و شوینده های خانگی نیز به نحو دیگری صادق می باشد.

مواد شوینده مصنوعی- دترجنتها:

اصطلاح دترجنتها به انواع زیادی از مواد تمیز کننده اطلاق می گردد که برای زدودن چرک از روی پارچه،ظروف و سایر اشیاء بکار می روند. اجزای اصلی تشکیل دهنده دترجنتها مواد آلی هستند که خاصیت فعال سطحی در محلولهای آبکی دارند و بنام عوامل جذب سطحی یا سورفاکتانها نامیده می شوند که همه آنها مولکولهای بزرگ قطبی هستند.یک انتهای مولکول محلول در آب و انتهای دیگر به آسانی در چربیها حل می شود. حلالیت در آب بخاطر وجود گروههای کربوکسیل،سولفات و هیدروکسیل هستند.

مشکلات زیست محیطی ناشی از دترجنتها:

تخلیه پسابهای حاوی دترجنتها چه از طریق کارخانجات سازنده و چه از طریق مصارف خانگی این مواد، باعث بروز مشکلات زیست محیطی عمده ای می شود. این مشکلات به سه دسته عمده تقسیم بندی می شوند:

1- مشکلات زیست محیطی ناشی از سورفاکتانها

2- مشکلات زیست محیطی ناشی از فسفر

3- مشکلات زیست محیطی ناشی از مواد سازنده دترجنتها

مواد سازنده:

سازنده ها با مواد موجود در سختی آب،پیوند یافته و به محلول پاک کننده،خاصیت قلیایی می بخشد.همچنین اغلب پاک کننده ها حاوی پلی فسفات هستند که برای کمپلکس کردن کلسیم افزوده شده و به عنوان سازنده عمل می کند.سایر اجزاء تشکیل دهنده پاک کننده ها دربر گیرنده سیلیکاتهای سدیم(ضد خوردگی)،آمیدها(تثبیت کننده کف)،کربوکسیل متیل سلولز(معلق کننده خاک)،سولفات سدیم(رقیق کننده) و آبی است که توسط اجزای دیگر جذب می شوند.پاک کننده های فسفات داربه عنوان یک منبع عمده ورود فسفات به آب شناخته شده اند.فسفات یک عامل غذایی اساسی برای جلبکهاست و در آبهای طبیعی بیش از دیگر عوامل غذایی نقش محدود کننده رشد جلبکها را بعهده دارد.

صابونها:

صابونها بطور معمول از صابونیفیکاسیون چربیها و روغنها با هیدروکسید سدیم حاصل می شوند. پاک کنندگی صابونها اساساً نتیجه قدرت امولسیون سازی آنهاست.هرچند تشکیل نمکهای نامحلول کلسیم و منیزیم سبب شد تا در بسیاری از موارد نظیر نظافت لباس،ظرف و بسیاری موارد دیگر،استفاده از صابون کنار گذاشته شود،اما باید گفت که مصرف صابون از نقطه نظر حفظ محیط زیست دارای مزایای فراوانی است. صابون بلافاصله پس از ورود به سیستم فاضلاب یا آب بصورت نمکهای کلسیم و منیزیم ته نشین می شود و بدین ترتیب هرگونه آثار احتمالی صابون محلول از میان می رود. نهایتا صابون به کمک تجزیه بیولوژیکی به کلی از محیط زیست خارج می شود.

انعقاد و لخته سازی:

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

مکانیزم عمومی عمل انعقاد:

ذرات کلوئیدی بسیار کوچکتر از آن هستند 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

ب) خنثی کردن بار الکتریکی

ج) به دام انداختن ذرات در یک رسوب

د) ایجاد پلی بین ذرات کلوئیدیس ترسیب لخته های بوجود آمده از فاضلاب حذف می شوند.

نتایج حاصله از انعقاد:

آزمایش انعقاد با مصرف پنج ماده منعقد کننده مختلف و PH های گوناگون انجام می گیرد.فاضلابی که برای این منظور مورد استفاده قرار خواهد گرفت، از خروجی نهایی کارخانه تهیه می شود.

1- انعقاد با آهک

2- انعقاد با آلوم

3- انعقاد با سولفات آهن

4- انعقاد با کلراید آهن

شناورسازی:

شناورسازی یک روش تصفیه فیزیکی است که برای جدا نمودن مواد معلق جامد، روغن و گریس از فاز مایع مورد استفاده قرار می گیرد. این فرآیند همچنین برای جداسازی و تغلیظ لجن نیز بکار برده می شود.

شناورسازی دارای انواع گوناگونی می باشد که عبارتند از:

الف) روش اتمسفری

ب) روش شناورسازی به کمک هوای محلول

ج) روش شناورسازی به کمک خلأ

د) روش شناورسازی به کمک هوای القایی

در تصفیه فاضلاب، عمل شناورسازی اساسا برای منظورهای زیر مورد استفاده قرار می گیرد:

1-جداسازی گریسها، روغنها، پشمها و سایر مواد جامد با دانسیته پایین، مواد فعال کننده سطحی حاصل از کارخانجات قالیشویی، نساجی، پشم شویی، پالایشهای روغن، فرآیندهای صنایع غذایی وهمچنین برای جدا کردن چربی موجود در شیر( کره حیوانی ) در کارخانجات لبنیات.

2-جدا کردن لجن اضافی از فرآیندهای لجن فعال.

3-جدا کردن لجنهای شیمیایی منعقد شده ناشی از تصفیه شیمیایی ( منعقد سازی )

مزایای واحدهای شناورسازی:

1- به دلیل کم بودن زمان ماند و دمیدن هوا در این واحد، تولید بو به حداقل می رسد.

2- روغن، گریس، جامدات سبک، سنگریزه و جامدات سنگین همه در یک واحد جدا می شوند.

3- دبی سرریز زیاد و زمان ماند کم است و در نتیجه اندازه تانک و فضای مورد نیاز کم خواهد بود که سبب کاهش مخارج ساختمانی می شود.

4- جامدات بازیافت شده ممکن است دوباره بعنوان منبع اولیه در فاضلابهای صنعتی یا بعنوان منبع سوخت مورد استفاده قرار گیرد.

معایب واحدهای شناورسازی:

1- راهبری این واحدها به نیروهای ماهر نیاز دارد.

2- تجهیزات اضافی مورد نیاز باعث افزایش هزینه عملیات نسبت به سایر فرآیندها می شود.

3- واحدهای شناورسازی خلأ، به ساختمان غیرقابل نفوذ نیاز دارند و هر گونه نفوذ هوا به اتمسفر، تأثیر زیادی روی کارآیی خواهد گذاشت و بنابراین باعث گرانی آن می شود.

4- با دمیدن هوا به مواد فعال سطحی، باعث بوجود آمدن حجم عظیمی از کف خواهیم شد.

تصفیه به کمک لجن فعال:

در این روش، فاضلاب را وارد استخرهایی نموده و بطور مصنوعی هوا را در مجاورت آن قرار می دهند تا اکسیژن آن بصورت محلول در فاضلاب درآمده و موجب زندگی و تولید مثل باکتریها گردد.

فاضلاب پس از دریافت اکسیژن در استخرهای هوادهی و کاهش میزان اکسیژن خواهی بیوشیمیایی آن، وارد استخرهای ته نشینی شده و ذرات معلق که باکتریهای هوازی روی آنها قرار گرفته اند، با هم لخته هایی را تشکیل داده و بنام لجن فعال در  استخرته نشینی نهایی ته نشینی می شوند.

جذب سطحی:

در حالت کلی، جذب سطحی روش جمع آوری مواد قابل حلی است که در یک سطح مشترک مناسب، بصورت محلول قرار دارند.این سطح مشترک می تواند بین مایع و یک گاز، یک جامد یا مایع دیگر باشد.

معمولترین ماده جاذب مورد استفاده، کربن فعال می باشد.

کربن فعال بدلیل قابلیت جذب فراوان و قابلیت احیاء نمودن مجدد، از نظر اقتصادی روش خوبی به شمار می رود.

تولید کربن فعال:

کربن فعال از مواد گوناگونی که محتوی چوب، لیگنیت، ذغال بیتومینوس و باقیمانده های نفتی باشند، ساخته می شود. معمولا طبقه بندی کربن فعال به دو صورت پودر و دانه می باشد. کربنهای گرانولی از مواد آلی ذغال بیتومینوس یا لیگنیت ساخته می شوند که برای تصفیه فاضلاب در حد وسیعی بکار برده می شوند.

مقایسه روشهای حذف مواد شوینده از فاضلاب:

1- فرآیند انعقاد و لخته سازی قادر به حذف مواد شوینده در حد بالایی می باشد و اگر هدف حذف مواد فعال سطحی باشد میتوان با کلرید آهن تا 82 % آنها را حذف نمود.

2- فرآیند شناورسازی با میزان هوای یک لیتر بر دقیقه به ازای هر گرم ماده شوینده و میزان هوادهی 75 دقیقه، میزان حذفی برابر با 75 درصد را حاصل نموده است.

3- فرآیند لجن فعال هوادهی گسترده با زمان ماند هوادهی برابر 20 ساعت و در غلظت 100 میلی گرم بر لیتر ماده شوینده، قادر به حذف 90 درصد ماده شوینده بوده است.

4- مواد شوینده موجود در آبها می تواند توسط اشعه ماوراء بنفش متلاشی گردد.این مدت برای غلظت 75 میلی گرم بر لیتر ماده شوینده و حذف 52 درصدی آن برابر 6 ساعت بوده است.

5- فرآیند جذب قادر است مواد شوینده و همچنین رنگ موجود در فاضلاب را که به سبب وجود مواد شوینده در آن مشهود است، حذف نماید.