مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح پیشنهادی برای تصفیه فاضلاب صنایع نساجی و رنگرزی (حاوی رنگ‌های محلول و نمک‌های سنگین) آورده شده است. هر طرح از نظر سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX)، فضای مورد نیاز و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه شده و پس از آن اجزای هر طرح به‌طور کامل و عملکرد حذف هر آلاینده تشریح می‌گردد.

طرح ۱: فرایند فیزیکوشیمیایی (رسوب‌گذاری و انعقاد–لخته‌سازی) همراه با تصفیه بیولوژیک ساده

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح کمترین سرمایه‌گذاری اولیه را نیاز دارد؛ تجهیزاتی مثل مخازن انعقاد و حوضچه ته‌نشینی ساده و پمپ‌های کم‌قدرت کافی است. به‌دلیل ابعاد وسیع مخازن و حوض‌ها، فضای زیادی (معمولاً بیش از ۱۵۰۰ مترمربع برای ظرفیت متوسط) می‌طلبد. نرخ بازگشت سرمایه متوسط رو به پایین است، چون حجم لجن تولیدی بالاست و بخش عمده نمک‌های محلول و رنگ‌های مقاوم حذف نمی‌شوند.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد حذف آلاینده‌ها

  1. مخزن برابرسازی (Equalization): دبی و رنگ‌دهی پساب یکنواخت می‌شود؛ از نوسانات شدت رنگ و شوری جلوگیری و شرایط pH برای مراحل بعد آماده می‌گردد.

  2. واحد انعقاد–لخته‌سازی (Coagulation–Flocculation): افزودن سولفات آلومینیوم یا کلرید فریک باعث خنثی‌سازی بار ذرات رنگ‌زا (مولکول‌های آنیونی) و تشکیل لخته‌های بزرگ می‌شود؛ بخش عمده رنگ‌های محلول و ذرات معلق با لخته‌ها همراه و در حوضچه ته‌نشین می‌گردد.

  3. ته‌نشینی (Sedimentation): لجن سنگین حاوی رنگ‌های جذب‌شده و ذرات معلق رسوب داده می‌شود؛ حذف تقریباً ۶۰–۷۰٪ از COD و ۵۰–۶۰٪ از رنگ (در واحد ADMI) در این مرحله حاصل می‌شود.

  4. فیلتراسیون شنی (Sand Filtration): با عبور از بستر شن، ذرات باقی‌مانده و بخش از لخته‌های ریز گرفته شده و شفافیت پساب افزایش می‌یابد.

  5. راکتور بیولوژیک ساده (Activated Sludge): مواد آلی قابل تجزیه (COD/BOD) تخریب می‌شوند؛ حذف BOD تا ۷۰–۸۰٪ و COD تا ۵۰–۶۰٪ در این مرحله انجام می‌شود. نمک‌های محلول از این بخش عبور می‌کنند و تغییری در شوری ایجاد نمی‌شود.

طرح ۲: جذب روی کربن فعال + اکسیداسیون پیشرفته (AOP) + غشاهای نانو/اولترا‌فیلتراسیون

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  هزینه سرمایه‌گذاری متوسط دارد و فضای لازم میانه است (حدود ۵۰۰–۷۰۰ مترمربع). تجهیزات ستون‌های کربن، راکتور UV/H₂O₂ و ماژول‌های غشایی هزینه‌برند ولی پاک‌کنندگی بالا و کاهش چشمگیر مصرف مواد شیمیایی، ROI نسبتاً خوبی برای پروژه‌های متوسط به بالا رقم می‌زند.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد حذف آلاینده‌ها

  1. مخزن برابرسازی و پیش‌فیلتراسیون: جریان و رنگ‌دهی یکنواخت و ذرات بزرگ‌تر گرفته می‌شوند تا از گرفتگی ستون‌های بعدی جلوگیری گردد.

  2. ستون جذب کربن فعال (GAC): مولکول‌های رنگی هیدروفوب و ترکیبات آلی متوسط وزن (آزوکربن‌ها، فنل‌ها) روی سطح کربن می‌نشینند؛ حذف ۷۰–۸۰٪ از رنگ و COD اولیه.

  3. واحد اکسیداسیون پیشرفته (UV/H₂O₂ یا O₃/H₂O₂): تولید رادیکال •OH منجر به شکستن حلقه‌های آروماتیک و مولکول‌های سخت تجزیه می‌شود؛ حذف بیش از ۸۰٪ از ترکیبات مقاوم رنگزا و کاهش نیتروژن آلی.

  4. غشاهای نانو‌فیلتراسیون (NF) یا اولترافیلتراسیون (UF): NF بخش بزرگی از نمک‌های سبک (مثلاً NaCl) و تقریباً تمام نمک‌های سنگین (نمک‌های مولیبدات، کرومات، سرب) را جدا می‌کند، همچنین ذرات ریز و کلوئیدها را حذف می‌نماید. UF برای حذف میکروارگانیسم‌ها و ذرات معلق بسیار ریز کاربرد دارد. شوری پساب تا ۳۰–۵۰٪ کاهش و رنگ به کمتر از ۱۰٪ مقدار اولیه می‌رسد.

طرح ۳: راکتور غشایی بیولوژیک (MBR) + الکتروکوآگولاسیون + تبخیر و کریستالیزاسیون نمک

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  بیشترین CAPEX و OPEX را دارد، اما به‌واسطه فشردگی تجهیزات (راکتور MBR و سل‌های الکتروشیمیایی) فضای کلی زیر ۴۰۰ مترمربع است. کیفیت پساب خروجی به اندازه‌ای بالاست که حتی قابل استفاده مجدد در فرآیند رنگرزی می‌شود؛ بازیابی نمک‌ها از طریق تبخیر و کریستالیزاسیون، درآمد جانبی قابل توجهی ایجاد و ROI بلندمدت را بسیار بالا می‌برد.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد حذف آلاینده‌ها

  1. راکتور غشایی بیولوژیک (MBR): با ترکیب هوادهی و فیلتراسیون غشایی (UF/MF) در یک واحد، ذرات معلق، باکتری‌ها و بخش عمده COD/BOD حذف می‌شوند؛ حذف بیش از ۹۰–۹۵٪ آلودگی آلی و رنگ‌های محلول.

  2. الکتروکوآگولاسیون (Electrocoagulation): عبور جریان برق از سل‌های میله‌ای (آهن یا آلومینیوم) یون‌های فلزی در محلول آزاد می‌شوند؛ این یون‌ها با بار رنگ‌ها و ذرات معلق ترکیب شده و لخته‌های ریزتری نسبت به انعقاد شیمیایی شکل می‌دهند. حذف رنگ تا ۹۰–۹۸٪ و فلزات سنگین تا ۹۵٪ با مصرف برق نسبتاً پایین.

  3. واحد تبخیر تحت خلأ و کریستالیزاسیون: بخش آب نمک‌دار پس از NF یا MBR به داخل تبخیرکننده تحت فشار کم هدایت می‌شود؛ بخار آب بازیافت و تغلیظ نمک‌ها انجام می‌گیرد. در نهایت نمک‌های سنگین (Cr, Pb, Zn salts) به‌صورت کریستال خالص برداشت می‌شوند و آب مقطر بازیابی‌شده می‌تواند مجدداً وارد خط تولید گردد.

مقایسه نهایی
طرح ۱ از نظر هزینه اولیه کم‌ترین مقدار و از نظر فضای لازم بیشترین مساحت را می‌طلبد؛ ROI آن محدود است زیرا حذف رنگ مقاوم و نمک‌های محلول صورت نمی‌گیرد. طرح ۲ سرمایه‌گذاری و فضای متوسط دارد ولی با ترکیب جذب کربن، اکسیداسیون پیشرفته و غشاها، می‌تواند بخش بزرگی از رنگ‌ها و نمک‌های سنگین را حذف کند و ROI معقولی ارائه نماید. طرح ۳ گرچه گران‌ترین گزینه است، اما در فضا فشرده بوده و به واسطه کیفیت عالی پساب خروجی و امکان بازیابی مجدد آب و نمک‌ها، در بلندمدت بالاترین نرخ بازگشت سرمایه را خواهد داشت.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب