فرایندهای شیمیایی تصفیه فاضلاب ها
یکی از مراحل مهم در همه انواع پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی، تصفیه شیمیایی فاضلاب است. فرایندهای تصفیه فیزیکی فاضلاب تنها برای حذف مواد جامد و آشغال های موجود در فاضلاب و تصفیه بیولوژیکی فاضلاب برای حذف میکروارگانیسم های موجود در آن است. اما انواع مواد شیمیایی که ممکن است برای سلامتی انسان و محیط زیست بسیار خطرناک باشد. در این پست قصد داریم تا به فرایندهای مختلف تصفیه فاضلاب با روش های شیمیایی بپردازیم.
هدف از تصفیه شیمیایی فاضلاب
به حذف ذرات کلوییدی، مواد آلی قوی و آلاینده‌های موجود در فاضلاب‌های صنعتی و بهداشتی که با تصفیه فاضلاب به روش لجن فعالو سایر روش‌های بیولوژیکی قابل حذف نیستند، اصطلاحا تصفیه فاضلاب به روش شیمیایی می‌گویند. با توجه به نوع فاضلاب و مواد آلاینده موجود در آنها و همچنین کیفیت خروجی تصفیه خانه‌ها از روش‌های متعددی برای این شکل از تصفیه استفاده می‌گردد. به طوری که در برخی از شرایط با لخته سازی ذرات چربی و کلوئیدی فاضلاب، می‌توان آن را به کیفیت بسیار مطلوب درآورد. پس هدف اصلی از روش های شیمیایی تصفیه فاضلاب ، از بین بردن همین مواد خطرناک است.
انواع روش های شیمیایی تصفیه فاضلاب
به کارگیری مواد شیمیایی برای تصفیه فاضلآب‌های صنعتی که دارای مقدار زیادی از مواد آلی سنگین و قوی هستند به روش‌های مختلف و با هدف‌های متفاوتی انجام می‌شود. در حالت کلی، فرایندهای زیادی برای این نوع تصفیه آب تعریف شده است که مهمترین آنها موارد زیر هستند:
خنثی سازی
باکتری‌هایی که در فاضلاب وجود دارند، از اهمیت بالایی برخوردار هستند و در واقع، بخش اعظمی از فرایند تصفیه را انجام می‌دهند. برای فراهم ساختن شرایط مناسب باید حتماً ph آب تنظیم گردد. به عبارت دیگرph فاضلاب نباید کمتر از 6.5 و بیشتر از 8.5 باشد. برای همین، امر خنثی سازی انجام می‌شود. منظور از خنثی سازی، افزودن مواد شیمیایی به فاضلاب‌ها به منظور تنظیم پی اچ فاضلاب است. این مواد شامل اسیدها هستند.
فرایند ترسیب در تصفیه شیمیایی
نوع دیگری از روش های شیمیایی تصفیه فاضلاب ، روش شیمیایی ترسیب است. ترسیب یکی از رایج‌ترین روش‌ها برای حذف فلزات محلول در فاضلاب صنعتی به حساب می‌آید. این واکنش به طور کامل به ph وابسته است و با تنظیم آن می‌توان حلالیت فلزات سمی را محدود نمود و در نهایت آنها را به وسیله فرایند ترسیب از فاضلاب جدا کرد. چگونگی عملکرد فرایند ترسیب به نوع فلز موجود، غلظت فلز و نوع معرف وابسته است. با انجام عملیات ترسیب برخی از مواد ته نشین می‌شوند. فسفر و فلزات سنگین از قبیل مس، جیوه، نیکل، باریوم و سانیوم با این روش قابل حذف خواهند بود. با انجام ترسیب کیفیت فاضلاب تا حدی افزایش پیدا می‌کند.
انعقاد و لخته سازی از روش های شیمیایی تصفیه فاضلاب
در فاضلاب، بسیاری از ذرات جامد معلق با بار الکتریکی بالایی وجود دارند که حتی قادر به ته نشینی در کف تصفیه خانه نیستند. به عنوان مثال، ذرات کلویئیدی، چربی و روغن‌های موجود در فاضلاب‌ها از این دسته ذرات معلق به حساب می‌آیند. این مشکل با تصفیه بیولوژیکی فاضلابقابل حل نیست و تنها راه، استفاده از مواد شیمیایی است. برای این منظور به وسیله مواد منعقد کننده، تلاش می‌گردد تا بار الکتریکی این ذرات تا حد ممکن کاهش یابد. نمک‌های آلومینیوم و آهن در بسیاری از مواقع به عنوان مواد منعقد کننده استفاده می‌گردند.
در مرحله بعدی ذرات کلوئیدی که بار الکتریکی خود را از دست می‌دهند به راحتی به هم متصل شده و یک لایه لخته مانند را ایجاد می‌کنند. این لایه‌ها یا در کف استخر ته نشین شده یا بر روی سطوح فاضلاب شناور می‌گردند. بعد به وسیله اویل اسکیمر جمع آوری می‌شوند.
اکسیداسیون فاضلاب
حجم بالایی از مواد آلی به وسیله باکتری‌های هوازی و بی‌هوازی در فرایندهای بیولوژیکی از بین می‌روند، اما مواد آلی قوی در فاضلاب‌های صنعتی با این روش‌ها قابل تجزیه نیستند و لازم است که از روش های شیمیایی تصفیه فاضلاب کمک گرفته شود. یکی از بهترین راهکارها برای حذف این مواد آلی، اکسیداستون است. این فرایند با توجه به نوع فاضلاب، در بسیاری مواقع به صورت پیشرفته انجام می‌گیرد. فرایندهای اکسیداسیون فاضلاب به سه روش تصفیه با اشعه فرا بنفش، اشعه گاما و استفاده از ازن می‌باشد.
تبادل یونی در فرایند شیمیایی تصفیه فاضلاب
برای حذف و از میان بردن مواد جامد محلول در فاضلاب نیتروژن و فلزات سنگین، اصولاً می‌توان از فرایندهای تبادل یونی هم استفاده کرد. در این روش از رزین‌های تبادل یونی استفاده می‌گردد که نه تنها در تصفیه فاضلاب بلکه برای حذف سختی آب و تصفیه آب شهری کاربرد بسیار گسترده‌ای دارد. رزین‌های کاتیونی در این روش به حذف یون‌های مثبت در فاضلاب و رزین آنیونی به حذف بار منفی فاضلاب اقدام می‌کنند.
شناورسازی
یکی دیگر از کاربردی‌ترین و مهمترین روش های شیمیایی تصفیه فاضلاب ، روش شناورسازی است. از این فرایتد برای حذف ذرات سبک موجود در فاضلاب استفاده می‌شود. در این فرایند تجهیزات هوادهی از قبیل دیوفیوزر و حباب‌های هوا به مواد معلق در فاضلاب چسبیده و باعث می‌شوند تا آنها با سرعت بیشتری به لایه‌های بالای فاضلاب منتقل گردند. در نهایت مواد جمع‌آوری شده به سطح بیرونی فاضلاب هدایت می‌شوند.
گند زدایی در روش های شیمیایی تصفیه فاضلاب
آخرین فرایند یا مرحله در تصفیه فاضلاب به این روش، ضدعفونی کردن و حذف بوی نامطبوع پساب‌های بهداشتی و صنعتی است. برای این منظور، می‌توان به کمک پکیج‌های کلرزنی نسبت به گند زدایی و ضدعفونی کردن فاضلاب‌ها اقدام کرد. همچنین علاوه بر کاربرد کلر، می‌توان از فرایند گند زدایی به کمک اشعه ماورا بنفش کمک گرفت، البته این روش هزینه بسیار بالایی دارد.
کاربرد روش های شیمیایی در تصفیه فاضلاب
تمام روش‌های ذکر شده بالا در تصفیه خانه‌ها مورد استفاده نیستند، بلکه با توجه به نوع پساب ورودی و کیفیت مورد نیاز خروجی یک یا چند مورد از آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حالت کلی، تصفیه شیمیایی فاضلاب در موارد زیر کاربرد دارد:
- حذف مواد آلی قوی
- حذف فلزات سنگین
- کنترل PH فاضلاب
- کنترل بوی فاضلاب
- حذف BOD از فاضلاب
مواد شیمیایی مورد نیاز در تصفیه شیمیایی
با توجه به نیاز روز افزون صنایع تولیدی و مصرف کننده به مواد لازم برای تصفیه آب و فاضلاب به روش شیمیایی، امروزه در تولید و عرضه مواد شیمیایی اولیه برای تصفیه بسیار اقدام شده است. این مواد شامل:
1. پودر کلر
2. اسید سولفوریک
3. آهک
4. زاج
5. زئولیت
6. کلرید آهن و غیره است