مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح کلی برای تصفیه فاضلاب کارخانجات صنایع غذایی بزرگ (شامل مراکز شستشو و فرآوری میوه، سبزی، گوشت و…) که عمدتاً حاوی روغن‌ها و چربی‌ها، نیتروژن آلی (پروتئین‌ها و آمین‌ها) و پلی‌ساکاریدهایی مثل پکتین هستند، ارائه می‌شود. هر طرح را از نظر هزینه سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX)، فضای مورد نیاز و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه شده و سپس اجزای هر یک را با توضیح عملکرد و حذف‌کننده‌های اصلی تشریح میگردد.

طرح ۱: فرایند فیزیکوشیمیایی پایه + راکتور لجن فعال (Activated Sludge)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح کم‌ترین نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه را دارد و تجهیزات استاندارد نظیر حوضچه انعقاد–لخته‌سازی، شناورسازی با هوا (DAF) و راکتور هوادهی فعال در دسترس هستند. اما حجم مخازن و حوض‌ها بزرگ است و معمولاً بیش از ۱۲۰۰ مترمربع فضا می‌گیرد. به‌دلیل تولید قابل توجه لجن و حذف ناکامل برخی ترکیبات مقاوم (مثل پکتین) نرخ بازگشت سرمایه پایین تا متوسط است.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. مخزن برابرسازی (Equalization): دبی و غلظت چربی و نیتروژن آلی را یکنواخت می‌کند و pH را برای مراحل بعد تثبیت می‌نماید.

  2. واحد حذف روغن و چربی (Grease Trap + API Separator): نمک‌ها و ذرات سنگین جدا و چربی‌های شناور با حذف گرانشی از سطح برداشته می‌شوند؛ حذف اولیه بیش از ۷۰٪ روغن و چربی.

  3. انعقاد–لخته‌سازی و DAF: افزودن منعقدکننده (سولفات آلومینیوم یا پلی‌آلومینیوم کلراید) باعث چسبیدن ذرات پکتین و پروتئین به هم می‌شود و با کمک هوای محلول ذرات و قطرات چربی ریز جداسازی می‌شوند؛ حذف ۸۰–۹۰٪ کدری، بخش عمده پکتین و پروتئین.

  4. راکتور لجن فعال (Activated Sludge): میکروارگانیسم‌ها بخش عمده BOD (چربی‌های محلول، قندها و نیتروژن آلی) را تجزیه می‌کنند؛ کاهش ۷۰–۸۰٪ COD و تبدیل آمونیاک به نیترات.

  5. فرایند نیتریفیکاسیون/دنی‌تریفیکاسیون: در همان راکتور یا در واحد جداگانه، بخش آمونیاکی تبدیل به نیتریت/نیترات و سپس به گاز نیتروژن تبدیل می‌شود؛ حذف ۶۰–۷۰٪ نیتروژن کل.

  6. زلال‌سازی ثانویه (Secondary Clarifier): جداسازی لجن فعال و آماده‌سازی پساب برای تخلیه یا مصرف مجدد سطح پایین.

طرح ۲: فرایند بی‌هوازی (UASB) + بیوفیلم متحرک (MBBR) + آف‌گس (Polishing)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  CAPEX متوسط و OPEX پایین‌تر (به‌دلیل تولید انرژی بیوگاز) دارد و راکتور UASB و MBBR فضای کمتری نسبت به حوضچه‌های بزرگ طرح ۱ می‌گیرند (حدود ۷۰۰–۸۰۰ مترمربع). با بازیابی انرژی به‌صورت متان و حذف قوی‌تر ترکیبات آلی و نیتروژن، نرخ بازگشت سرمایه در میان‌مدت مطلوب است.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. مخزن برابرسازی و جداکننده چربی اولیه: عملکرد مشابه طرح ۱ اما برای حجم کمتر چربی بهینه‌شده.

  2. راکتور بی‌هوازی UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket): میکروب‌های بی‌هوازی بخش عمده چربی‌ها، قندها و پروتئین را به متان و دی‌اکسیدکربن تبدیل می‌کنند؛ حذف ۶۰–۷۰٪ COD و تولید بیوگاز برای تأمین بخشی از انرژی کارخانه.

  3. راکتور بیوفیلم متحرک (MBBR): حامل‌های چرخانی سطح‌بالا رشد میکروبی برای تجزیه باقی‌مانده مواد آلی و نیتروژن آلی؛ حذف اضافی ۲۰–۳۰٪ COD و کاهش آمونیاک با انجام نیتریفیکاسیون بی‌هوازی جزئی.

  4. واحد نیتریفیکاسیون/دنی‌تریفیکاسیون ثانویه: در یک راکتور جداگانه با کنترل مرحله‌ای اکسیژن، تبدیل نیترات به گاز نیتروژن جهت حذف کامل نیتروژن کل تا ۷۵–۸۵٪.

  5. پلیمریزاسیون و آف‌گس (Polishing Unit): ستون‌های کربن فعال یا بستر ماسه‌ای پیشرفته برای حذف نهایی کدری، رنگ و پکتین باقیمانده؛ پساب به کیفیت مطلوب برای آبیاری یا پروسس مجدد می‌رسد.

طرح ۳: MBR بیولوژیک + اکسیداسیون پیشرفته (AOP) + تبخیر غشایی برای بازچرخش آب

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح بیشترین CAPEX و OPEX را دارد اما با فشردگی زیاد تجهیزات (MBR و سلول AOP) فضای زیر ۵۰۰ مترمربع کافی است. با حذف بیش از ۹۵٪ آلاینده‌ها، تولید پساب با خلوص صنعتی و امکان بازچرخش بیش از ۸۰٪ آب، کاهش هزینه تأمین آب خام و دفع پساب باعث بالاترین ROI در بلندمدت می‌شود.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. راکتور غشایی بیولوژیک (MBR): ترکیب جداسازی غشایی (UF/MF) و میکروارگانیسم‌های هوازی در یک واحد؛ حذف ۹۵–۹۸٪ COD/BOD و تفکیک موثر روغن، چربی و ذرات معلق.

  2. اکسیداسیون پیشرفته (UV/H₂O₂ یا O₃/H₂O₂): تولید رادیکال •OH برای شکستن پلی‌ساکاریدهای مقاوم (پکتین) و آمین‌های پایدار؛ حذف اضافی ۸۰–۹۰٪ پکتین و نیتروژن آلی مقاوم.

  3. نیتریفیکاسیون/دنی‌تریفیکاسیون درون‌خطی: کنترل شده در MBR یا واحد جانبی برای حذف ۸۰–۹۰٪ نیتروژن کل.

  4. تقطیر غشایی (Membrane Distillation): تمرکز آلاینده‌ها و بازیابی آب با کیفیت بالا؛ آب خروجی برای شستشو یا فرآوری مجدد استفاده می‌شود و کنسانتره آلاینده برای دفع یا سوخت زیستی با حجم بسیار کم آماده می‌شود.

مقایسه نهایی
طرح ۱ با کم‌ترین هزینه نخستین و بیشترین فضا، حذف چربی و بخش عمده BOD/COD را انجام می‌دهد اما در حذف پکتین و نیتروژن محدود است و ROI آن پایین‌تر است. طرح ۲ سرمایه‌گذاری متوسط و فضای متوسط می‌طلبد و با تولید انرژی بیوگاز و حذف قوی‌تر ترکیبات آلی و نیتروژن، ROI خوبی در میان‌مدت دارد. طرح ۳ گرچه گران‌ترین است، اما در کمترین فضا اجرا می‌شود و به‌واسطه حذف نزدیک به کامل آلاینده‌ها و بازیابی آب صنعتی، در بلندمدت بیشترین نرخ بازگشت سرمایه را ارائه می‌کند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب