مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح برای تصفیه فاضلاب صنایع شیمیایی و پتروشیمی ارائه شده، هر کدام را از نظر هزینه سرمایه‌گذاری (CAPEX)، حجم فضای مورد نیاز و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه شده و سپس اجزای هر طرح را با شرح عملکردشان توضیح می‌گردد.

طرح ۱: واحد خنثی‌سازی و جداسازی روغن-آب + تصفیه بیولوژیکی

• مقایسه اقتصادی و فضایی و ROI
  این طرح کمترین هزینه اولیه را دارد و از فضای نسبتاً زیادی (به‌خاطر مخازن خنثی‌سازی، شناورسازی و حوضچه بیولوژیک) بهره می‌برد. نرخ بازگشت سرمایه آن متوسط است؛ چرا که قابلیت بازیابی حلال‌های آلی کم و سرعت تصفیه محدود است، اما هزینه عملیاتی پایین است و اپراتوری ساده دارد.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد هر بخش

  1. مخزن برابرسازی (Equalization): جریان ورودی یکنواخت می‌شود تا نوسانات دبی و غلظت اسیدی/بازی تعدیل گردد.

  2. واحد خنثی‌سازی (Neutralization): اسید و باز با تزریق آهک یا اسید سولفوریک کنترل شده به pH حدود 7 رسانده می‌شود؛ بدین‌ترتیب فلزات سنگین و برخی کمپلکس‌ها به صورت هيدروکسید رسوب می‌کنند.

  3. شناورسازی با هوای محلول (DAF): روغن‌های آزاد و ذرات سبک معلق با ایجاد حباب‌های ریز جدا می‌شوند.

  4. راکتور بیولوژیک (Activated Sludge): آلاینده‌های قابل بیولوژیک (COD/BOD) تجزیه می‌شوند و بخش عمده مواد آلی باکتریایی‎زُدایی (بیش از ۸۰ – ۹۰%) حذف می‌گردد.

  5. رسوب‌گذاری ثانویه و لخته‌سازی (Secondary Clarifier): لجن فعال از پساب جدا و به چرخه برگشت می‌گردد؛ لجن اضافی به فرایند لجن‌پالایش منتقل می‌شود.

طرح ۲: فرایند ترکیبی شیمیایی پیشرفته + جذب کربن فعال + تصفیه غشایی

• مقایسه اقتصادی و فضایی و ROI
  هزینه سرمایه‌گذاری متوسط رو به بالا دارد، ولی به‌دلیل کوچک‌تر شدن حجم مخازن و توان بالای بازیابی حلال (و در نتیجه فروش حلال بازیافت‌شده) نرخ بازگشت سرمایه مطلوب است. فضای مورد نیاز کمتر از طرح ۱ است، اما تجهیزات پیشرفته (پمپ‌ها، فیلترها و ستون‌های جذب) هزینه بر هستند.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد هر بخش

  1. مخزن برابرسازی و خنثی‌سازی: مشابه طرح ۱ اما با دقت pH پایین‌تر (مثلاً pH = 5–6) تا برخی ترکیبات آلی تثبیت‌شده قبل از جذب آماده شوند.

  2. پیش‌فیلتراسیون (Sand/Cartridge): ذرات درشت و کدری‌ها گرفته می‌شوند تا از گرفتگی ستون جذب و ممبران جلوگیری شود.

  3. ستون جذب کربن فعال (GAC): حلال‌های آلی (BTEX, هیدروکربن‌های فرار) و مولکول‌های بزرگ آلی روی سطح کربن نشسته و حذف می‌گردند.

  4. فیلتر ممبران اولترافیلتراسیون (UF): ذرات معلق کوچک، کلوئیدها و باکتری‌ها جدا می‌شوند و پساب برای مرحله بعد شفاف می‌شود.

  5. رزین تبادل یونی یا زیرفیلتراسیون معکوس (RO): یون‌های باقیمانده، فلزات سنگین و املاح محلول حذف می‌شوند و آب با کیفیت بسیار بالا (قابل بازچرخش صنعتی) تولید می‌شود.

  6. واحد بازیابی حلال (Solvent Recovery): خوراک متراکم RO یا بخشی از جریان غلیظ‌شده وارد برج تقطیر یا استخراج فازی می‌شود تا حلال‌های آلی بازیافت و بهای فروش آنها جبران هزینه تجهیزات گردد.

طرح ۳: اکسیداسیون پیشرفته (AOP) + تقطیر خلأ + تصفیه ثانویه

• مقایسه اقتصادی و فضایی و ROI
  بیشترین CAPEX را دارد و از نظر فضای لازم بسیار فشرده است (چون برج تقطیر و راکتور AOP ابعاد کوچکی دارند). با این حال، به‌واسطه‌ی امکان بازیابی کامل حلال و تبدیل آلاینده‌های مقاوم به ترکیبات ساده قابل بیولوژیک، ROI بالایی دارد. هزینه انرژی و نگهداری بالاست ولی درآمد جانبی از حلال‌های خالص بازیابی‌شده جبران‌کننده است.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد هر بخش

  1. راکتور اکسیداسیون پیشرفته (Fenton/Ozone/UV): رادیکال‌های •OH تولید شده، ترکیبات مقاوم نظیر فنل‌ها، کلروفنولات‌ها و سایر هیدروکربن‌های معطر را به اسیدهای کوچک‌تر، دی‌اکسید کربن و آب تبدیل می‌کنند.

  2. برج تقطیر خلأ (Vacuum Distillation): حلال‌های آلی فرار (مثل استون، تولوئن و سایر هیدروکربن‌های سبک) در فشار پایین جدا و خالص‌سازی شده، بدون دمای بالا که باعث تجزیه حرارتی شود.

  3. واحد خنثی‌سازی و رسوب‌گذاری (Post‑Neutralization): پساب اسیدی یا بازی المنتج از AOP با خنثی‌سازی نهایی به pH مناسب برای ورود به بخش بیولوژیک یا پساب خروجی تنظیم می‌شود.

  4. بیوفیلتر یا راکتور بیولوژیک باریک (Packed‑Bed Bioreactor): اسیدها و COD باقی‌مانده پس از AOP، توسط میکروارگانیسم‌های چسبیده روی بستر (مثل رزین یا گرانول) حذف می‌شود و کیفیت پساب به استاندارد می‌رسد.

مقایسه نهایی
از منظر سرمایه‌گذاری اولیه، طرح ۱ کم‌هزینه و با پیچیدگی عملیاتی پایین است اما فضایی بزرگ می‌طلبد و بازیابی حلال ندارد؛ ROI آن به دلیل عدم درآمدزایی جانبی متوسط است. طرح ۲ تعادلی میان هزینه و پیچیدگی دارد: فضای متوسط، هزینه متوسط، ولی قابلیت بازیابی حلال و تولید آب صنعتی باکیفیت، ROI مناسبی فراهم می‌کند. طرح ۳ بالاترين هزينه سرمايه‌ای و بهره‌برداری را دارد ولی در فضا بسيار فشرده است و با بازیابی کامل حلال‌ها و حذف اکثر آلاینده‌ها، بالاترين ROI را در بلندمدت به‌دنبال دارد.

هر سه طرح می‌توانند بسته به مقیاس تولید، نوع دقیق پساب (غلظت اسیدی/بازی و نوع حلال) و قیمت انرژی/مصالح در منطقه، تنظیم و بهینه‌سازی شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب