مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح پیشنهادی برای تصفیه پساب کارخانه‌های تولید کود و سموم کشاورزی که معمولاً دارای ترکیبات سمی (حشره‌کش‌ها، قارچ‌کش‌ها) و غلظت بالای نیتروژن و فسفر 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 طرح را به‌همراه عملکرد حذف‌کننده‌های اصلی شرح می‌گردد.

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

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح کم‌ترین CAPEX را می‌طلبد و تجهیزات استاندارد انعقاد–لخته‌سازی، حوضچه ته‌نشینی و راکتور لجن فعال در دسترس همه مراکز صنعتی‌اند. اما به دلیل حجم بالای مخازن و حوض‌ها، بیش از ۱۰۰۰ مترمربع فضا نیاز دارد. ROI آن در کوتاه‌مدت محدود است چون حذف سموم پیچیده ناقص است و تولید لجن سمی هزینه دفع بالایی دارد.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد حذف

  1. مخزن برابرسازی (Equalization): یکنواخت‌سازی نوسانات دبی و غلظت نیتروژن/فسفر و سموم برای جلوگیری از شوک هیدرولیکی و سمی به مراحل بعد.

  2. انعقاد–لخته‌سازی (Coagulation–Flocculation): افزودن پلی‌آلومینیوم کلراید یا کلرید آهن؛ سموم آلی (بخش بزرگی از حشره‌کش‌ها) و فسفات‌های آزاد با تشکیل لخته به فاز جامد منتقل می‌شوند (حذف حدود ۳۰–۴۰٪ سم و ۲۰–۳۰٪ فسفر).

  3. ته‌نشینی (Sedimentation): لخته‌های سنگین سمی پایین می‌نشینند و نیتروژن آلی و فسفر لخته‌شده از آب جدا می‌شود.

  4. راکتور لجن فعال (Activated Sludge): میکروارگانیسم‌های هوازی بخش عمده مواد آلی و آمونیاک را تجزیه می‌کنند؛ حذف ۶۰–۷۰٪ COD و تبدیل آمونیاک به نیترات.

  5. نیتریفیکاسیون/دنی‌تریفیکاسیون ثانویه: در همان سیستم یا واحد جداگانه، نیترات به گاز نیتروژن تبدیل می‌شود (حذف حدود ۵۰–۶۰٪ نیتروژن کل).

طرح ۲: ترکیب اکسیداسیون پیشرفته (AOP) + تبادل یونی + بیوفیلتر

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  CAPEX متوسط نیاز دارد و تجهیزات UV/H₂O₂ یا ازن فشرده‌ و ستون‌های تبادل یونی جمع‌وجورند، بنابراین مجموعاً حدود ۶۰۰–۷۰۰ مترمربع فضا کافی است. ROI در میان‌مدت مطلوب است چون سموم آلی تقریباً کامل شکسته و یون‌های نیتروژن و فسفر قابل بازیابی‌اند؛ هزینه‌های دفع لجن کاهش می‌یابد و آب با کیفیت برای مصرف صنعتی بازچرخش می‌شود.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد حذف

  1. مخزن برابرسازی و پیش‌فیلتراسیون: حذف ذرات درشت و همگن‌سازی تا از گرفتگی ستون‌ها جلوگیری شود.

  2. واحد اکسیداسیون پیشرفته (UV/H₂O₂ یا ازن): تولید رادیکال •OH که مولکول‌های مقاوم سموم آلی (پیرتروئیدها، آفت‌کش‌های فسفاته) را به ترکیبات ساده‌تر تبدیل می‌کند (حذف ۷۰–۸۰٪ سموم و کاهش COD تا ۵۰–۶۰٪).

  3. ستون تبادل یونی: رزین‌های آنیونی فسفات و نیتروژن آمونیومی را جدا می‌کنند (حذف ۸۰–۹۰٪ فسفر و ۷۰–۸۰٪ نیتروژن کل) و در صورت نیاز به‌صورت نمک بازیابی می‌شوند.

  4. بیوفیلتر (Packed‑Bed Biofilter): جریان پس از تبادل یونی برای تجزیه نهایی مواد آلی باقیمانده و نیترات وارد بستر می‌شود؛ حذف ۲۰–۳۰٪ COD باقی‌مانده و نیترات.

  5. زلال‌سازی نهایی (Clarification): جداسازی لجن زیستی و آماده‌سازی پساب با کیفیت بالا برای تخلیه یا مصرف مجدد.

طرح ۳: راکتور غشایی بیولوژیک (MBR) + اکسیداسیون الکتروشیمیایی + بازیابی مواد مغذی

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح بیشترین CAPEX و OPEX را دارد اما به‌واسطه فشردگی MBR و سلول اکسیداسیون، زیر ۵۰۰ مترمربع فضا اشغال می‌کند. کیفیت پساب خروجی به اندازه‌ای بالاست که می‌تواند مستقیم به سیستم خنک‌کننده یا شستشو بازگردد. با بازیابی نمک‌های آمونیوم و فسفات در مرحله تبادل یونی و تولید برق یا گرما از بیوگاز، ROI بلندمدت بسیار چشمگیر خواهد بود.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد حذف

  1. MBR بیولوژیک (Membrane Bioreactor): همراه‌سازی فرآیند هوازی و فیلتراسیون غشایی (UF/MF) در یک واحد؛ حذف ۹۰–۹۵٪ COD/BOD، کنترل کامل ذرات و باکتری‌ها، و جلوگیری از ورود لجن سمی به پساب.

  2. اکسیداسیون الکتروشیمیایی (Electrochemical Oxidation): تولید رادیکال‌های قوی و کلرآمین‌ها که تک‌لایه‌های سموم آلی را معدنی می‌کند؛ حذف اضافی تا ۹۵–۹۸٪ سموم باقیمانده.

  3. واحد تبادل یونی و بازیابی: ستون‌های کاتیونی و آنیونی یون‌های آمونیوم و فسفات را جدا کرده و به‌صورت کود مایع یا کریستال‌های قابل فروش بازیابی می‌کنند؛ حذف ۹۵–۹۹٪ از نیتروژن و فسفر.

  4. تقطیر غشایی (Membrane Distillation) یا نانو‌فیلتراسیون (اختیاری): غلظت‌سازی باقی‌مانده آلاینده و بازیابی آب خالص برای بازچرخش بالای ۸۰٪.

مقایسه نهایی
طرح ۱ با کم‌ترین هزینه شروع و پیچیدگی عملیاتی، اما فضای زیاد و ROI محدودی دارد چون حذف سم و مواد مغذی ناقص است و لجن سمی تولید می‌کند. طرح ۲ سرمایه‌گذاری متوسط و فضای متوسط می‌طلبد و با ترکیب AOP و تبادل یونی، حذف مؤثر سموم و بازچرخش مواد مغذی را امکان‌پذیر می‌سازد و ROI مناسب در میان‌مدت دارد. طرح ۳ بیشترین هزینه و پیشرفته‌ترین است ولی در فضای فشرده اجرا می‌شود و با خروجی صنعتی‌خالص، بازیابی انرژی و مواد مغذی، در درازمدت بالاترین بازگشت سرمایه را فراهم می‌آورد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب