تصفیه فاضلاب آبکاری: مقدمه
تصفیه فاضلاب آبکاری و صنایع فلزی و مصنوعات فلزی یکی از عمده ترین آلودگیهای محیط زیست می باشد. مواد آلاینده محیط زیست بسیار گوناگونند و اثرات آنها نیز درطبیعت مختلف است. پاره ای از آنها، از قبیل ترکیباتی که منشاء بیولوژیکی دارند، اگر چه آلاینده هستند ولی به سادگی قابل تجزیه بوده و در نتیجه اثرات تخریبی محدودی از خود به جا می گذارند.
پاره ای دیگر، مثل ترکیبات حلقوی کلر ، بسیار خطرناک و بعضا” سرطان زا می باشند ولی به تدریج و در مدتی نسبتا” طولاتی تجزیه می شوند. فلزات سنگین گروه دیگری از مواد مضر می باشند که اصولا تجزیه نشده و از بین نمی روند. این ترکیبیات که به وفور درپساب صنایع فلزی وآبکاری ها ویا صنایع مربوط به استخراج وتغلیظ فلزات یافت می شوند از خطرناک ترین آلاینده های محیط زیست محسوب میگردند.
در سال 1367 شایعه آلودگی سبزیکاری های جنوب تهران به فلزات سنگین باعث توجه مردم به این موضوع گردید وبحث زیادی را درمطبوعات به جریان انداخت. آن پدیده نشان داد که مردم به مسائل بهداشتی پیرامون خود توجه می کنند واز این دیدگاه به مسائل زیست محیطی علاقمندند.
تصفیه فاضلاب آبکاری: فلزات سنگین کدامند؟
تقسیم بندی های مختلفی را برای فلزات بیان کرده اند ولی این روزها تقریبا به استثناء فلزات قلیائی و قلیائی خاکی بقیه فلزات را برای سلامت انسان مضر می دانند.
حتي فلزاتی مثل آلومینیوم که به صورت کمپلس های مختلف بخش عمده ای از خاکها و سنگهای پوسته خارجی کره زمین را تشکیل می دهد وتا چندی پیش بعنوان یک عنصر بی ضرر مطرح بود، در حال حاضر به عنوان یکی از عوامل احتمالی بعضی از بیماریها از قبیل آلزایمر شاخته شده و یا گفته می شود که در افراد مسن اختلالاتی ایجاد می نماید.
ناگفته نماند که بسیاری از واکنش های حیاتی توسط این فلزات اکتیو می شوند و کمبود آنها در بدن موجودات زنده مشکلاتی فراهم می سازد ولی غلظت بیش از حد آنها نیز باز دارنده واکنشهای شیمیائی – بیولوژیکی بوده و علاوه بر ایجاد تغییرات در سیستم عصبی، در توارث و اختلالات ژنتیکی نیز موثر شناخته شده اند.
بدون تردید آغاز توجه به مشکل فلزات سنگین در محیط زیست به پیدایش و شناسائی بیماری میناماتا در سالهای دهه 50 و 60 بر می گردد. یکی از شرکت های تولید کننده کلر وسود سوز آور در حاشیه خلیج میناماتا در ژاپن فاضلاب آلوده به جیوه را به خلیج تخلیه می نمود.
در اثر نفوذ این عنصر به داخل بدن ماهی و سپس انتقال به انسان بیماریهای وحشتناک عصبی وژنتیکی در افراد مصرف کننده ازاین ماهیها بوجود آمد، بطوریکه تا مدتها نوزادان بدنیا آمده دراین منطقه دارای نقص عضوهای عمده ای شدند.
به این ترتیب توجه دانشمندان محیط زیست به مساله فلزات سنگین وپدیده تجمع آن دربدن موجودات زنده وخطرات زیادی که این تجمع برای بهداشت و سلامت انسان می تواند داشته باشد، معطوف گردید.
تصفیه فاضلاب آبکاری: طبقه بندی فلزات
فلزاتی که بسیار خطرناک محسوب میشوند عبارتند از :
- جیوه
- کادمیوم
- آرسنیک
- نقره
- طلا
- مس
- کرم
- سرب
- قلع
- نیکل
- کوبالت
فلزاتی که در رده دوم ازنظر خطرات بهداشتی قرار دارند بشرح زیر می باشند که دو عنصر آخر در سالهای اخیر به این جمع پیوسته اند ولی تا همین اواخر در ردیف فلزات آلاینده محیط زیست محسوب نمی گردیدند.
- آهن
- منگنز
- باریم
- بیسموت
- مولیبدن
- روی
- آلومینیوم
تجمع بیش از حد فلزات در بدن انسان اثرات مختلفی از خود به جا می گذارد، بعضی ازاین اثرات آنی و فوری می باشد مثل کرم، نقره و نیکل که ایجاد آلرژی نموده و زخمهای سطحی دربدن کسانی که با آنها کارمی کنند بوجود می آورند. پاره ای دیگر مثل کادمیوم دربدن جایگزین کلسیم در استخوانها می شود و پوکی و تردی استخوان را به ارمغان می آورد.
گروه دیگری، ایجاد بیماری های روانی می نماید و بالاخره ترکیباتی مثل جیوه تغییرات ژنتیکی در نسلهای آینده ایجاد می نماید. به این ترتیب استانداردهای خاصی برای کنترل فلزات سنگین در آبهای آشامیدنی، آبهای کشاورزی و فاضلابهائی که به محیط تخلیه میشوند در تمام دنیا تدوین گردید.
تصفیه فاضلاب آبکاری: فلزات سنگین در پسابهای صنعتی
فلزات سنگین را کم و بیش در غالب فاضلاب های صنعتی، می توان تشخیص داد ولی خوشبختانه غلظت آنها عموما کمتر از حدود قابل توجه است. رنگهای صنعتی، پوششها، لعابها و ترکیباتی از این قبیل، دارای غلظت های قابل توجهی از فلزات سنگین هستند.
در پساب صنایعی از قبیل نساجی و چرمسازی، لعاب و سرامیک، فلزکاری و آبکاری، کبریت سازی، استخراج وخالص سازی فلزات، صنایع معدنی وصنایع شیمیائی غلظتهای بیشتری از این عناصر یافت می شوند. این عناصر بصورت ترکیبات مختلف معدنی یا آلی و یا به صورت کمپلکس های خاص در صنعت بکار برده شده و همین ترکیبات نیز در پساب های آن صنایع دیده می شود.
نوع ترکیب شیمیایی فلز سنگین در نحوه تصفیه فاضلاب های مربوطه بسیار اهمیت دارد و لذا شناسائی این ترکیبات از دیدگاه سیستم تصفیه فاضلاب بسیار ضروری است .
چنانچه غلظت فلزات سنگین درحد زیادی نباشد درسیستمهای بیولوژیکی جذب توده های میکروبی شده و به این وسیله از فاضلاب جدا می گردند. اگر غلظت آن ها بیش از مقادیر قابل تحمل توسط میکرو ارگانیزم ها باشد ، حذف آن ها از طریق ترسیب و شناور سازی ، جذب سطحی یا تبادل یونی ، ضرورت خواهد داشت.
چنانچه این عناصربصورت ترکیبات آلی سنگین باشندشکستن این ترکیبات و تبدیل آنها به مولکولهای سبکتر الزامی می شود. بهر حال روشهای مختلفی برای حذف این عناصر از فاضلاب های صنعتی و کنترل غلظت آنها وجود دارد که در اینجا بعنوان مثال به نحوه تصفیه پساب کارگاههای آبکاری که یکی از مهمترین پسابهای صنعتی آلوده به این عناصر می باشد اشاره می گردد.
تصفیه فاضلاب آبکاری: کیفیت فاضلاب کارگاههای آبکاری
آبکاری یا ” پوشش فلزی ” از عملیات مهم صنعتی به شمار می رود که به منظور ایجاد مقاومت و یا زیبائی و یا قابلیت هدایت الکتریکی روی سطوح فلزی یا پلاستیک و غیره انجام می گیرد. از این نوع صنعت، صدهاواحد درنقاط مختلف ایران وجود دارد وعموما پسابهایی جاری می سازند که آلوده به انواع مواد سمی می باشد.
در عملیاتی از قبیل فسفاته کردن ، آنودایز یا گالوانیزه کردن ، آبکاری و بالاخره پوشش دهی فلزات، ترکیب هایی مثل سیانورها درغلظت های قابل توجهی جاری می شوند. معمولا ” قطعه فلزی پس ازهر مرحله ازعملیات مثل چربی گیری، اسید شوئی، وان الکترولیت مس، وان الکترولیت نیکل و یا کرم ( الکترولیت ها محلول املاح فلزات هستند ) وارد یک یا دو مرحله آب کشی می گردد و در این مراحل است که مواد شیمیائی روی سطح فلز ، وارد فاضلاب می گردد .
در حقیقت فاضلاب محلول رقیقی از وان الکترولیت محسوب می شود. لازم به یاد آوری است که عملیات به کار رفته در تمام کارگاه های آبکاری یکسان نمی باشد و بنا بر ضرورت و کیفیت کار و نوع محصول تولیدی تفاوتهایی در نحوه عملیات در کارگاه های آبکاری وجود داشته و به این ترتیب نوع فاضلاب ها نیز می تواند متناوب باشد .
همچنین بعضی از پسابهایی که در این نوع کارگاه ها ایجاد می شود الزاما آلوده به فلزات سنگین و یا اصولا دارای آلودگی سنگین نمی باشد. به عنوان مثال در بسیاری از این کارگاه ها پساب دستگاه های تصفیه آب و یا تولید آب مقطر و یا پساب مربوط به چربی گیری ، نیز دفع می گردند، که دارای آلودگی نیستند و لذا تفکیک فاضلاب ها و جدا سازی آنها یکی از اصول اولیه سیستم تصفیه این نوع فاضلاب ها می باشد که باید رعایت گردد.
تصفیه فاضلاب آبکاری: روش های تصفیه
در این پساب ها، آلودگی آلی که توسط اکسیژن مورد نیاز شیمیائی (COD) نشان داده می شود رقم قابل توجهی را تشکیل نمی دهد. این نوع آلودگی توسط مصرف چربی گیرها و دترژانت ها در مقطع چربی گیری وارد پساب میگردد وبوسیله انعقاد ولخته سازی، شناورسازی یا ته نشینی ویا فیلتراسیون قابل حذف می باشند.
برای حذف فلزات سنگین ، که معمولا به صورت ترکیبات معدنی در این نوع پساب ها دیده می شوند ضرورت دارد که فاضلاب را قلیائی و به پی اچ حدودا 5/8 الی 9 رسانید. در این محدوده پی اچ، فلزات به صورت هیدرو اکسید یا کربنات در آمده و به علت نامحلول بودن ترسیب می نمایند.
نظر به اینکه این نوع روش حذف فلزات سنگین ازپسابهای صنعتی بستگی مطلقی به حلالیت ترکیب ایجاد شده دارد ، لذا کلیه عواملی که در حلالیت هیدراکسید و یا کربنات ( و سایر ترکبیاتی که ممکن است تشکیل شوند، مثل سولفیدها ، سولفاتها و …) موثر هستند در بازده کلی سیستم تصفیه نیز موثر می شوند.
درجه حرارت، پی اچ و وجود یون های دیگر (آلی و یا معدنی) می توانند در حلالیت این ترکیبات موثر باشند و همچنین زمان و نحوه اختلاط درسرعت حل شدن تاثیر میگذارند.
درجه حرارت یکی از عوامل مهم در حلالیت املاح در آب می باشند، به استثناء چند مورد خاص معمولا” با بالارفتن درجه حرارت میزان حلالیت اکثر املاح فلزات سنگین درآب نیزافزایش می یابد ولی باتوجه به اینکه معمولا سیستم های تصفیه در حدود دمای 25 درجه سانتی گراد مورد استفاده قرار می گیرد، در عمل کنترل چندانی روی تنظیم درجه حرارت اعمال نمیگردد.
پی اچ عامل دیگری است که باید به دقت مورد استفاده قرار بگیرد. اگر چه پی اچ بیش از 10 معمولا برای حذف هیدراکسیدها مناسب تر می باشد ولی بدلیل آنکه فاضلاب شفاف پس ازته نشینی شدید قلیائی میگردد و تنظیم پی اچ ضرورت خواهدداشت، لذا سعی بر این است تا در عملیات رسوب سازی از پی اچ پائین تری استفاده شود.
حضور یون های دیگر در آب نیز از عوامل بسیار مهم می باشد. ترکیباتی ازقبیل EDTA (اتیلن دی آمین تتراستیک اسید) که بعنوان ضدرسوب در سیستمهای تصفیه آب مصارف زیادی داردنقش مهمی در حلالیت ایفا می کند. آمونیاک و بسیاری از ترکیبات دیگر نیز می توانند در حلالیت هیدر اکسیدها موثر واقع شوند.
علاوه برحلالیت، عوامل دیگری نیز درته نشینی و جداسازی فلزات سنگین از پساب ها موثر میباشند. چنانچه هیدراکسید تشکیل شده نامحلول شده ولی بصورت ذرات بسیار ریزی در آید ممکن است به علت قطر کم ذرات و یا سبکی به سادگی ته نشین نشده و بصورت معلق در محیط باقی بماند.
لذا استفاده از مواد منعقد کننده و اصولا نوع ماده ای که برای تنظیم پی اچ بکار برده می شود در بازدهی کلی سیستم نقش بسیار مهمی دارد. آهک بعنوان ماده قلیائی کننده محیط و سولفات آلومینیوم و یا کلرورفریک بعنوان مواد منعقد کننده کاربرد وسیعی در این صنعت دارند ولی قبل از تعیین مقدار و نوع دقیق این مواد، باید بوسیله روش های آزمایشگاهی مطالعات اولیه انجام و شرایط بهینه تعیین گردد.
استفاده از بعضی از مواد کمک منعقد کننده و یا جاذب سطح از قبیل خاکهای رنگ بر می توانند در تقلیل غلظت نهائی پساب پس از فرآیند ترسیب فلزات سنگین و ته نشین سازی مؤثر واقع شود.
تصفیه فاضلاب آبکاری: تبدیل و حذف کرم
ترکیبات کرم در فرایندهای آبکاری مصارف فراوانی دارند. اسید کرمیک در آماده سازی فلز قبل از رنگ و لعابکاری و همچنین در آبکاری های زینتی و یا سخت کردن سطح فلز به کار برده می شود.
کرم بدلیل آنکه در ظرفیت 6 و بصورت شبه فلز مصرف می شود با فرایند قلیائی شدن تشکیل هیدر اکسید نمی دهد و لذا برای حذف آن ابتدا باید آنرا از حالت غیر فلز خارج و تبدیل به کرم 3 ظرفیتی نمود.
برای احیاء کرم و تبدیل آن به کرم فلزی معمولا از مواد احیاء کننده در شرایط اسیدی استفاده می نمایند. واکنش احیاء کرم در پی اچ 2 تقریبا بلافاصله صورت می پذیرد و رنگ نارنجی کرم 6 ظرفیتی تبدیل به رنگ سبز کرم 3 ظرفیتی می گردد. در پی اچ های بیش از 2 این واکنش آهسته تر صورت می گیرد و سرعت واکنش تا حدودی تابع پی اچ می باشد.
تصفیه فاضلاب آبکاری: ملاحظات اولیه در طرح سیستم تصفیه
چنانچه دیده شد در طرح سیستم تصفیه پساب های کارگاههای آبکاری نکات بسیار خاصی باید رعایت گردد. از آنجائیکه این نوع پسابها آلوده به مواد آلاینده ای از قبیل فلزات سنگین، ترکیبات سیانور، مواد آلی ناشی از روغنها و دترژانت ها می باشند تفکیک پسابها بنابر نحوه تصفیه آنها غالبا ضروری می باشد.
پسابهای کرمی که در پی اچ 2 اولین مرحله تصفیه را خواهند گذرانید از پسابهای سیانوری که در پی اچ 9 قابل تجزیه می باشند باید جدا شوند و بنحو جداگانه جمع آوری شوند پسابهای آلوده به ذرات چربی و مواد شناور بوسیله شناورسازی و یا انعقاد و لخته سازی قابل تصفیه می باشد.
باید در نظر داشت که روش ترسیب شیمیائی و حذف فلزات سنگین گاه به تنهائی برای کاهش غلظت این عناصر تا حدود استانداردهای قابل قبول کفایت نمی کند و در نتیجه در بعضی موارد استفاده از سیستمهای تکمیلی مثل جذب سطحی با استفاده از مواد اکتیو و یا سیستمهای تبادل یونی برای تقلیل غلظت این عناصر اجتناب ناپذیر می باشد.
تخلیه پساب های مربوط به عملیات آبکاری در چاههای جاذب بدون تصفیه و یا با تصفیه ناقص مجاز نمی باشد و بدون تردید باعث آلودگی آبهای زیرزمینی خواهد گردید. اگر چه خاک تا حدودی قابلیت جذب فلزات سنگین از این نوع پسابها را دارا می باشد ولی در بلند مدت مشکل آلودگی آبهای تحت الارضی جدی خواهد بود. لذا بسیار مناسب است چنانچه کنترل دقیقی روی کیفیت سیستم تصفیه اعمال گردد تا از بروز حوادث ناخواسته جلوگیری شود.
تصفیه فاضلاب آبکاری: طراحی سیستم تصفیه
فرآیند تصفیه این نوع پسابها را میتوان بدو صورت سیستم گسسته (BATCH) و یا سیستم پیوسته (CSTR) طراحی و مورد بهره برداری قرار داد. در سیستم گسسته، معمولا پساب در یک مخزن جمع آوری شده و هر چند وقت یکبار به راکتور برای انجام واکنش شیمیائی و ترسیب منتقل می گردد.
کلیه عملیات از قبیل افزودن مواد برای تنظیم پی اچ، تزریق مواد منعقد کننده و ترسیب شیمیائی در این راکتور که عموما بصورت دکانتور – قیفی شکل ساخته می شود، صورت می گیرد. پساب شفاف از بخش فوقانی مخزن و لجن حاصله که غنی از فلزات سنگین است از کف مخزن تخلیه می شود.
در سیستم پیوسته که در راکتور CSTR انجام می شود، پساب جمع آوری شده و تعدیل شده در مخزن اولیه، با جریان حجمی ثابتی از مخازن اختلاط و لخته سازی عبور نموده و در مخزن ته نشینی نهائی، مواد جامد و شناور خود را که از هیدر اکسیدها تشکیل شده اند از دست می دهد. این سیستم که قابلیت تصفیه حجم بیشتری از پساب را دارا می باشد، برای کارخانجات و کارگاه های بزرگتر مفید تر است .
هر یک از دو سیستم گسسته (BATCH) و یا پیوسته (CSTR) دارای نکات مثبت و منفی متعددی می باشند. در سیستم گسسته، کنترل کیفیت نهائی پساب تخلیه شده بهتر قابل اعمال می باشد و لذا این سیستم در مواردی که هدف جمع آوری فلزات سنگین گرانبها (از قبیل طلا و یا نقره) و یا حذف فلزات سنگین خطرناک (مثل کادمیوم و جیوه) می باشد مناسب تر است.
در سیستم پیوسته حجم بیشتری از فاضلاب با سرمایه گذاری کمتری قابل تصفیه می باشد. لذا این سیستم برای کارگاه هایی که بطور مداوم عملیات مشابهی را انجام می دهند و مقدار پساب قابل ملاحظه ای را تولید می نمایند، توصیه می شود.
نظر به اینکه معمولا” حجم فاضلاب ها چندان زیاد نیست می توان از پکیج تصفیه فاضلاب پیش ساخته شده (PACKAGE ) از نوع مخازن فلزی یا پلاستیکی استفاده نمود. چون پساب های آبکاری عموما دارای پی اچ اسیدی می باشند کلیه سطوح فلزی از قبیل مخازن لوله ها و پروانه همزن و پمپ ها و غیره باید در برابر خوردگی حفاظت شوند. در غیر این صورت مشکلات عدیده ای فراهم خواهد شد.
در سالهای اخیر در پاره ای از کشورها استفاده از سیستم های پیشرفته تری مثل سیستم های تبادل یونی و یا سیستم های غشایی (اسمز معکوس) جایگزین سیستم رسوب سازی شیمیایی شده است.
بالاخره دفع لجن حاصل از عملیات تصفیه این نوع پساب ها، خود معضل مهمی است. این نوع لجن دارای فلزات سنگین قابل ملاحظه ای است، لذا نمیتوان بسادگی آنرا دفع نمود. معمولا توصیه می گردد جهت جلوگیری از شسته شدن توسط باران و نفوذ به آبهای زیرزمینی، لجن پس از تغلیظ در بشکه های دربسته در نواحی مجاز و دور از سکنه در عمق مناسبی از زمین دفن شود تا حداقل برای سالیان دراز دور از دسترس اتفاقی بشر واقع شود.
تصفیه فاضلاب آبکاری: نهراب زیست
شرکت نهراب زیست با سابقه چندین ساله در امر تصفیه انواع فاضلاب های آبکاری و انجام چندین پروژه از قبیل آبکاری کروم، آبکاری سیانور، آبکاری نیکل و … آماده خدمت رسانی به کارگاه ها و کارخانه های کشور می باشد. جهت دریافت مشاوره بیشتر با کارشناسان شرکت نهراب زیست تماس بگیرید.
