دستیابی به اهداف کیفیتی مناسب پساب مستلزم انتخاب روش های تصفیه فاضلاب صنعتی متناسب است. انتخاب و چینش فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی از الزامات برنامه مدیریت زائدات محسوب می شود.
روش های مقدماتی و اولیه
هدف اصلی تصفیه مقدماتی و اولیه در روش های تصفیه فاضلاب صنعتی آماده سازی فاضلاب صنعتی جهت تخلیه در تصفیه خانه شهری و یا فرآیندهای بیولوژیک و فیزیکوشیمیایی بعدی است. از تصفیه مقدماتی جهت کاهش یا حذف مواد سمی و یا مواد بازدارنده فرآیند بیولوژیک استفاده می شود. همچنین در این مرحله از روش تصفیه فاضلاب صنعتی می توان از اکسیداسیون شیمیایی یا سایر روش ها جهت آماده سازی مواد آلی مقاوم جهت تجزیه بیولوژیک استفاده کرد.
- متعادلسازی در روش های تصفیه فاضلاب صنعتی: تغییرات جریان، مشخصات و غلظت های فاضلاب ورودی می تواند تاثیرات چشمگیری بر راندمان روش های تصفیه فاضلاب صنعتی و کیفیت پساب خروجی داشته باشد. هدف واحد متعادلساز کنترل و به حداقل رساندن نوسانات مشخصات فاضلاب صنعتی و ایجاد شرایط بهینه در فرآیندهای بعدی است. از سوی دیگر، با توجه به آنکه کارخانه ها بصورت شیفتی کار می کنند و ممکن است کارخانه در تمام طول روز فعال نباشد، حوضچه متعادلساز می تواند عملکرد مخزن نگهدارنده داشته و جریان پیوسته ای را به درون فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی هدایت کند، بویژه در زمان هایی که کارخانه تعطیل است و تخلیه فاضلاب صورت نمی گیرد.
- خنثی سازی و تنظیم pH در فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی: pH تاثیر بسزائی بر راندمان روش های تصفیه فاضلاب صنعتی دارد. pH تعیین کننده نوع و مقدار مواد محلول در فاضلاب و میزان خورندگی آن است. وجود مواد اسیدی ویا قلیائی متنوع و فراوان در فاضلاب صنعتی باعث بروز pH هایی با دامنه ای بسیار وسیعتر از فاضلاب شهری (۷/۵ ~ ۶/۰) می شود. از سوی دیگر بسیاری از روش های تصفیه فاضلاب صنعتی تنها در دامنه معینی دارای راندمان مناسب هستند.
- ته نشینی: ته نشینی بخشی از روش های تصفیه فاضلاب صنعتی است که در حذف مواد جامد معلق از فاضلاب کاربرد دارد. این فرآیند بسته به طبیعت جامدات به چهار دسته تقسیم می شود: در ته نشینی منفرد ذرات شکل خود را حفظ کرده و در طول ته نشینی تغییری در اندازه، شکل و چگالی آن ها رخ نمی دهد. ته نشینی لخته ای با لخته شدن ذرات و تغییر در اندازه و نرخ ته نشینی آن ها همراه است. در ته نشینی ناحیه ای لخته های معلق ساختار شبکه ای تشکیل داده و مشابه یک توده ته نشین می شوند. ته نشینی تراکمی در تغلیظ لجن مد نظر قرار می گیرد.
- حذف روغن: روغن به سه شکل آزاد، امولسیون و محلول در فاضلاب های صنعتی دیده می شود. روغن آزاد به شکل گلبول های منفردی هستند که در اثر نیروی شناوری به سطح آب می آیند. در شرایط جریان آرام می توان روغن آزاد را توسط جداسازی گرانشی در فرآیند تصفیه فاضلاب صنعتی حذف کرد. روغن امولسیون گلبول ها و قطره های روغن با قطر بین μm 1- 10 هستند. این ذرات در فاضلاب سوسپانسیون پایدار تشکیل می دهند. تصفیه روغن امولسیون نیازمند فرآیندهای انعقاد و لخته سازی است. روغن محلول بخشی از روغن است که مولکول های محلول در آب تشکیل می دهند. حذف این نوع از روغن مستلزم کاربرد سایر روش های تصفیه فاضلاب صنعتی مانند تصفیه بیولوژیک است.
- شناورسازی: روش تصفیه فاضلاب صنعتی شناورسازی با هوای محلول (DAF) در حذف مواد جامد، روغن و همچنین جداسازی و تغلیظ لجن کاربرد دارد. در این فرآیند فیزیکی از روش های تصفیه فاضلاب صنعتی حباب های ریز هوا به لخته های لجن، جامدات معلق و گلبول های روغن چسبیده و آن ها را شناور می کند که توسط کفروب قابل جمع آوری هستند.
- انعقاد، ترسیب و حذف فلزات: فرآیند انعقاد به منظور تصفیه مواد کلوئیدی و جامدات معلق که به راحتی ته نشین نمی شوند، کاربرد دارد. همچنین از این روش تصفیه فاضلاب صنعتی در تصفیه روغن امولسیونی نیز استفاده می شود. ترسیب شیمیایی اضافه کردن مواد شیمیایی جهت تغییر حالت فیزیکی جامدات محلول و معلق و تسهیل حذف آن ها در فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی است. ترسیب بمنظور بهبود عملکرد تاسیسات ته نشینی اولیه، گام اولیه تصفیه فیزیکی- شیمیایی، حذف فسفر و حذف فلزات سنگین در فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی کاربرد دارد.
- حذف مواد فرار آلی توسط Air Stripping: فرآیند فیزیکی انتقال ترکیبات فرار آلی (VOCs) از آب یا فاضلاب به کمک هوا را Air Stripping می نامند. این نوع از روش های تصفیه فاضلاب صنعتی از تزریق هوا به درون فاضلاب استفاده می کنند. از جمله عوامل موثر بر حذف VOCs می توان به سطح تماس، انحلال پذیری آلاینده، ضریب انتشار آلاینده و دما اشاره کرد.
فرآیند بیولوژیکی در روش های تصفیه فاضلاب صنعتی
مواد محلول و کلوئیدی عبور کرده از تصفیه مقدماتی و اولیه، دارای ماهیت آلی بوده و از قابلیت تصفیه بیولوژیک برخوردارند. فرآیندهای بیولوژیک مورد استفاده در روش های تصفیه فاضلاب صنعتی در واقع تسریع روند طبیعی تجزیه بمنظور تثبیت فاضلاب پیش از دفع یا استفاده مجدد است. در روش های تصفیه فاضلاب صنعتی، بدلیل قدرت و بار آلی بالا، اغلب از فرآیندهای چند مرحله ای استفاده می شود. بار آلی بالای این فاضلاب ها تصفیه هوازی را با مشکل مواجه می کنند. از اینرو، فرآیند های بی هوازی بمنظور کاهش بار آلی فاضلاب پیش از فرآیند هوازی و یا به عنوان تنها فرآیند بیولوژیک در روند تصفیه مد نظر قرار می گیرند. شکل ۲ انواع فرآیندهای بیولوژیک مورد استفاده در روش های تصفیه فاضلاب صنعتی را نمایش می دهد.
کاربرد فرآیند جذب سطحی در روش های تصفیه فاضلاب صنعتی
بسیاری از انواع فاضلاب های صنعتی حاوی مواد آلی و معدنی هسستند که حذف آن ها در روش های تصفیه فاضلاب صنعتی معمول دشوار و یا غیرممکن است. این دسته از مواد را می توان از طریق جذب بر سطح جامدات فعال حذف کرد. تصفیه فاضلاب صنعتی به روش جذب سطحی فرآیند تجمع مواد موجود در محلول بر سطحی مناسب است که در آن نرخ جذب با افزایش غلظت آلاینده، افزایش دما و کاهش وزن مولکولی آلاینده افزایش می یابد. کربن فعال، رزین های مصنوعی، آلومینا فعال، سیلیکا ژل، خاکستر بادی و ذغال اسفنجی جاذب های مورد استفاده در روش های تصفیه فاضلاب صنعتی را تشکیل می دهند.
کاربرد روش تبادل یونی در فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی
تبادل یونی از فرآیندهای فیزیکی مورد استفاده در روش های تصفیه فاضلاب صنعتی است که در آن یون های محلول در فاز مایع یا گاز جای خود را با یون های ماده جامد نامحلول عوض می کنند. زئولیت با ظرفیت جذب نسبتاً بالا پر کاربردترین ماده طبیعی در فرآیند تبادل یون است. رزین ها بخش عمده مواد مصنوعی تبادل یون مورد استفاده در روش های تصفیه فاضلاب صنعتی را تشکیل می دهند.
اکسیداسیون شیمیایی در فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی
فرآیند اکسیداسیون شیمیایی از روش های تصفیه فاضلاب صنعتی است که بمنظور اکسایش آلاینده هایی که در روش های معمول از جمله تصفیه بیولوژیک از بین نمی روند مورد استفاده قرار می گیرد. روش تصفیه فاضلاب صنعتی اکسیداسیون شیمیایی بکارگیری اکسیدکننده هایی بمنظور تغییر ساختار شیمیایی ترکیبات است. اکسیداسیون شیمیایی در کنترل بو، کنترل سولفید هیدروژن، کنترل رنگ، حذف آهن و منگنز، گندزدایی، کنترل رشد بیولوژیک و گرفتگی واحدهای تصفیه و سیستم توزیع و اکسیداسیون ترکیبات آلی خاص بکار می رود. بعلاوه، این نوع از روش های تصفیه فاضلاب صنعتی در سال های اخیر جهت بهبود تصفیه مواد آلی غیرقابل تجزیه بیولوژیکی، حذف اثرات بازدارندگی ترکیبات بر رشد میکروبی و کاهش یا حذف مسمویت برخی ترکیبات بر رشد میکروبی نیز مورد استفاده قرار گرفته است.
فرآیند های فیلتراسیون غشایی در روش های تصفیه فاضلاب صنعتی
فیلتراسیون به عنوان یک روش تصفیه فاضلاب صنعتی به معنی جداسازی یا حذف مواد دانه ای و کلوئیدی از فاز مایع است. غشاء بعنوان مانعی بین فازها عمل می کند. از این روش تصفیه فاضلاب صنعتی به منظور جداسازی گونه های مولکولی و یونی از جریان فاضلاب صنعتی استفاده می شود. فرآیند های غشایی به میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون، اسمز معکوس، دیالیز و الکترودیالیز طبقه بندی می شود.