مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح متداول برای تصفیه فاضلاب واحدهای کاغذسازی و نئوپان که عمدتاً حاوی لیگنین، تانن‌ها و مواد آلی مقاوم به تجزیه هستند، ارائه می‌شود. هر طرح از منظر سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX)، فضای مورد نیاز و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه شده و سپس اجزای هر طرح با توضیح عملکرد و آلاینده‌های حذف‌شونده تشریح می‌گردد.

طرح ۱: فرایند فیزیکوشیمیایی پایه + تصفیه بیولوژیک فعال (Activated Sludge)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح کم‌ترین هزینه سرمایه‌گذاری اولیه را دارد و تجهیزات آن (مخازن انعقاد، حوضچه ته‌نشینی و راکتور لجن فعال) ساده و در دسترس هستند. اما به‌خاطر ابعاد بزرگ مخازن و نیاز به حوضچه‌های گسترده فضای زیادی (بیش از ۱۰۰۰ مترمربع برای ظرفیت متوسط) می‌طلبد. نرخ بازگشت سرمایه پایین تا متوسط است چون حذف لیگنین محدود (حدود ۵۰–۶۰٪) و تولید لجن قابل توجه است که هزینه‌های دفع و فرآوری آن را بالا می‌برد.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. مخزن برابرسازی (Equalization): ایجاد یکنواختی در دبی و غلظت مواد رنگی و لیگنین تا از شوک‌های هیدرولیکی جلوگیری شود و pH مناسب برای افزودن منعقدکننده‌ها تأمین گردد.

  2. انعقاد–لخته‌سازی (Coagulation–Flocculation): افزودن سولفات آلومینیوم یا کلرید فریک برای دِشارژ بار سطحی مولکول‌های لیگنین و تشکیل لخته؛ حذف حدود ۳۰–۴۰٪ از ترکیبات معلق و بخشی از رنگ و COD.

  3. ته‌نشینی (Sedimentation): جداسازی لخته‌های تشکیل‌شده و جداسازی ۵۰–۶۰٪ مواد آلی سنگین و لیگنین همراه با لجن.

  4. راکتور بیولوژیک بارشده (Activated Sludge): باکتری‌ها و زنده‌میکروارگانیسم‌ها بخش قابل تجزیه لیگنین و تانن را (حدود ۵۰–۶۰٪ از COD باقیمانده) تجزیه می‌کنند؛ حذف کلی COD تا حدود ۷۰–۸۰٪.

  5. زلال‌سازی ثانویه (Secondary Clarifier): جداکردن لجن فعال و تحویل پساب برای تخلیه یا مصرف مجدد با حداقل استاندارد.

طرح ۲: جذب با کربن فعال + اکسیداسیون پیشرفته (AOP) + راکتور بیوفیلم متحرک (MBBR)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  CAPEX و OPEX متوسط دارد و به‌خاطر مجموعه ستون‌های کربن و راکتور MBBR، فضای کلی حدود ۵۰۰–۶۰۰ مترمربع است. حذف قوی لیگنین و رنگ تا حدود ۸۰–۹۰٪ امکان‌پذیر است و کاهش هزینه‌های شیمیایی نسبت به طرح اول، ROI مناسبی در کوتاه‌مدت فراهم می‌کند.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. مخزن برابرسازی و پیش‌فیلتراسیون: حذف ذرات درشت و ایجاد جریان یکنواخت برای جلوگیری از گرفتگی ستون کربن.

  2. ستون جذب کربن فعال (GAC): حذف ۶۰–۷۰٪ لیگنین، تانن و مواد رنگزا با جذب فیزیکی روی سطح کربن؛ کاهش قابل توجه COD و رنگ.

  3. واحد اکسیداسیون پیشرفته (UV/H₂O₂ یا ازن/پراکسید): تولید رادیکال •OH که حلقه‌های آروماتیک لیگنین را می‌شکند و ترکیبات مقاوم را به مولکول‌های کوچک‌تر و قابل تجزیه تبدیل می‌کند؛ حذف اضافه ۲۰–۳۰٪ لیگنین و ۹۰٪ ترکیبات رنگی.

  4. راکتور بیوفیلم متحرک (MBBR): حامل‌های پلاستیکی معلق فضای سطحی بالایی برای رشد میکروارگانیسم‌ها فراهم می‌کنند که بخش عمده COD باقیمانده را (حدود ۸۰–۹۰٪) تجزیه می‌نمایند؛ پاکسازی نهایی برای ورود به واحد زلال‌سازی.

  5. زلال‌سازی نهایی: جدا کردن لجن بیوفیلم و ارائه پساب با کیفیت مطلوب برای مصرف مجدد یا تخلیه.

طرح ۳: راکتور غشایی بیولوژیک (MBR) + اکسیداسیون الکتروشیمیایی + نانو‌فیلتراسیون (NF)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح بالاترین CAPEX و OPEX را دارد اما بیشترین فشردگی تجهیزات (MBR و سلول‌های الکتروشیمیایی) باعث می‌شود فضای کلی زیر ۴۰۰ مترمربع باشد. با حذف کامل لیگنین و مواد مقاوم تا بیش از ۹۵–۹۸٪ و تولید پساب با خلوص صنعتی، امکان بازچرخش آب در خط تولید وجود دارد و کاهش هزینه تأمین آب خام و پرداخت جریمه پساب، ROI بسیار بالایی در بلندمدت به‌همراه دارد.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. MBR بیولوژیک (Membrane Bioreactor): ترکیب هوادهی و فیلتراسیون UF یا MF در یک واحد؛ حذف بیش از ۹۰٪ COD/BOD و حدود ۸۰–۸۵٪ لیگنین در فاز زیستی و غشایی. پساب با SDI زیر ۱ و شفافیت بالا تولید می‌شود.

  2. اکسیداسیون الکتروشیمیایی (Electrochemical Oxidation): در سل الکترولیتیک با الکترودهای خاص، تولید رادیکال •OH و ClO⁻ ترکیبات باقی‌مانده لیگنین و رنگ‌های مقاوم را اکسیده و معدنی می‌کند؛ حذف اضافه ۱۰–۱۵٪ از آلاینده‌های چسبناک.

  3. نانو‌فیلتراسیون (NF): حذف نمک‌های محلول سبک و مولکول‌های کوچک‌تر؛ کیفیت آب برای بازیافت صنعتی تضمین می‌شود.

  4. بازیابی آب و غلظت‌سازی آلاینده‌ها: آب خروجی خالص تا ۸۰–۹۰٪ برای شستشو یا تغذیه دیگ بخار بازچرخش می‌شود و جریان غلیظ شده کنسانتره آلاینده (لیگنین و پس‌ماندهای AOP) با حجم بسیار کمتر برای دفع یا فرآوری مجدد آماده می‌گردد.

مقایسه نهایی
طرح ۱ کم‌هزینه و ساده است اما به فضا و لجن بالا نیاز دارد و حذف لیگنین محدود است، بنابراین ROI آن پایین‌تر است. طرح ۲ سرمایه‌گذاری و فضای متوسط می‌طلبد و با ترکیب جذب کربن، AOP و MBBR، حذف قابل توجهی از لیگنین و رنگ‌های مقاوم را انجام می‌دهد و ROI مناسبی در کوتاه‌مدت فراهم می‌آورد. طرح ۳ هرچند گران‌ترین و پیچیده‌ترین گزینه است، اما در فضای فشرده اجرا می‌شود و به واسطه حذف بیش از ۹۵٪ آلاینده‌ها و امکان بازچرخش آب صنعتی و کاهش هزینه‌های جانبی، در بلندمدت بیشترین بازگشت سرمایه را تضمین می‌کند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب