پردازش فاضلاب الیاف شیمیایی با روش‌های رسوب‌دهی کواگولاسیون و کانال اکسیداسیون یکپارچه

Thread Content

۱ کیفیت و مقدار آب فاضلاب: پروژه «شبکه تصفیه آب»: یک شرکت خارجی که در زمینه تولید پارچه‌های پلی‌استری از جنس ابریشم مصنوعی فعالیت می‌کند، دارای انواع مختلفی از آب فاضلاب است: آب فاضلاب نساجی، آب فاضلاب حاصل از کاهش قلیاییت، آب فاضلاب حاصل از فرآیندهای تصفیه، آب فاضلاب حاصل از رنگرزی، و آب‌های غیرمورد نیاز. علاوه بر این، فاضلاب‌های زندگی نیز از ساختمان‌های خوابگاهی، کافه‌تریاها، حمام‌ها، ساختمان‌های اداری و موارد دیگر به وجود می‌آید. جزئیات کیفیت و مقدار آب فاضلاب هر گروه در جدول ۱ آمده است. جدول ۱: میزان و کیفیت آب فاضلاب
نام فاضلاب، CODcr (میلی‌گرم بر لیتر)، pH، میزان آب (متر مکعب در روز)
فاضلاب حاصل از فرآیندهای تصفیه: ۱۰۰۰۰–۴۰۰۰۰، pH بالاتر از ۱۴، میزان آب ۱۰۰ متر مکعب در روز.
فاضلاب حاصل از فرآیندهای تصفیه دقیق: ۱۰۰۰–۱۶۰۰، pH بین ۹ تا ۱۱، میزان آب ۱۴۴ متر مکعب در روز.
فاضلاب حاصل از فرآیندهای رنگ‌آمیزی و شستشو: ۷۰۰–۱۳۰۰، pH بین ۵ تا ۶، میزان آب ۸۵۳ متر مکعب در روز.
فاضلاب صنعت نساجی: ۶۰–۹۵، pH بین ۶ تا ۸، میزان آب ۶۵۷ متر مکعب در روز.
فاضلاب‌های مختلف دیگر: ۶۰۰–۱۰۰۰، pH بین ۶ تا ۹، میزان آب ۳۰۸ متر مکعب در روز.
فاضلاب‌های خانگی: ۳۰۰–۴۰۰، pH بین ۶ تا ۸، میزان آب ۱۰۵ متر مکعب در روز.

۲. فرآیندهای تصفیه فاضلاب
سهم CODcr در فاضلاب حاصل از فرآیندهای تصفیه، نسبت به کل میزان فاضلاب تولید شده، بسیار زیاد است. بنابراین، استفاده از روش ترکیب اسید و فیلتراسیون برای پیش‌تصفیه، از نظر طراحی منطقی به نظر می‌رسد؛ اما این روش دارای معایبی مانند مصرف اسید زیاد، پیچیدگی عملیاتی و هزینه‌های بالا است. به دلیل حجم کم آب آن، در نظر گرفته شده است که با سایر فاضلاب‌ها ترکیب شده و به صورت یکپارچه پردازش شود. استفاده همزمان از روش‌های فیزیکوشیمیایی و بیوشیمیایی، روشی متداول و استاندارد برای تصفیه فاضلاب‌های صنعت رنگرزی است [۱]. رسوب‌دهی کواگولاسیون دارای ویژگی قدرتمندی در رنگ‌زدایی و حذف مواد معلق است؛ همچنین، مواد کواگولانت مورد استفاده نیز می‌توانند تا حدی نقش تنظیم pH را ایفا کنند. روش بیوشیمیایی توانایی بالایی در حذف مواد آلی محلول دارد. در این پروژه، از آنجایی که آلاینده‌های اصلی در فاضلاب عبارتند از تری‌فتالیک اسید و رنگدانه‌های پراکنده مختلف که در pH بین ۶ تا ۹ نامحلول هستند، فاضلاب ابتدا از طریق فرآیند کواگولاسیون و رسوب‌گیری تصفیه می‌شود؛ این کار به طور مؤثری آلاینده‌های آلی، رنگدانه‌ها را حذف کرده، مقدار pH را تنظیم کرده و عملکرد بیوشیمیایی فاضلاب را بهبود می‌بخشد تا شرایط مناسبی برای فرآیندهای تصفیه بیوشیمیایی بعدی فراهم شود. روش بیوشیمیایی از فناوری کانال اکسیداسیون استفاده می‌کند و برای ویژگی‌های کیفیت آب فاضلاب رنگرزی و الزامات بالا به کیفیت آب خروجی مناسب است. فرآیند پردازش فاضلاب به تفصیل در شکل ۱ نشان داده شده است. ۳ سازه‌های اصلی پردازش و پارامترهای طراحی
۳.۱ مخزن جمع‌آوری آب: ابعاد مخزن جمع‌آوری آب ۵.۶ متر × ۲.۵ متر است؛ مدت زمان HRT برابر با ۲۰ دقیقه است. در کف مخزن، دو پمپ زیرآبی نوع FLYGT قرار دارد. پمپ‌های زباله‌بر با دستگاه کنترل خودکار سطح مایع مجهز هستند تا از پمپ محافظت کرده و به تغییرات جریان ورودی آب سازگار شوند. ۳.۲ مخزن همگن‌سازی: ابعاد مخزن همگن‌سازی ۱۴.۷ متر در ۵.۲ متر است؛ عمق مؤثر آب ۴.۱ متر و زمان لازم برای همگن‌سازی، ۲.۵ ساعت می‌باشد. روی سطح آب، دو دستگاه مخلوط‌کن نوع شناور قرار دارد که وظیفه مخلوط کردن آب را بر عهده دارند. از آنجایی که کانال اکسیداسیون مقاومت قوی‌تری در برابر بارهای شوکی دارد، مدت زمان HRT در مخزن همگن‌سازی کوتاه‌تر است. ۳.۳ مخزن خنثی‌سازی: ابعاد مخزن خنثی‌سازی ۲.۵ متر در ۲.۱ متر است، عمق مؤثر آب ۲.۵ متر و زمان واکنش ۶ دقیقه می‌باشد. در مخزن خنثی‌سازی، سولفات آهن پلیمری و مقدار کمی سولفوریک اسید غلیظ اضافه می‌شود تا pH را تنظیم کرده و واکنش فروپاشی سریع را فراهم کند. مخزن خنثی‌سازی مجهز به همزن مکانیکی است و همچنین دارای یک سیستم برای افزودن مواد کلوئیدساز و یک سیستم کنترل خودکار و دستی اسید است. مقدار pH را بین ۷ تا ۹ کنترل کنید. همچنین، مخازنی برای نگهداری اسید و مواد کندانس‌کننده وجود دارد؛ هر دو از صفحات UPVC برای مقاومت در برابر خوردگی پوشانده شده‌اند. حجم مؤثر آن‌ها به ترتیب ۲.۵ متر مکعب و ۸ متر مکعب است. ۳.۴ مخزن رسوب‌گیری فرآیند ترکیبی: مخزن واکنش برای این فرآیند، از نوع مخزن واکنش با سوراخ‌های چرخشی است؛ این مخزن دارای شش محفظه به شکل مربعی است و در قسمت‌های بالا و پایین آن سوراخ‌هایی وجود دارد؛ این مخزن به دو مجموعه تقسیم می‌شود. زمان کل واکنش ۲۰ دقیقه است. 　　برای هر مجموعه از مخازن واکنش، یک مخزن رسوب‌گیری در نظر گرفته شده است؛ این مخزن از نوع مخزن رسوب‌گیری جریانی چند‌سطحی است. زمان باقی‌ماندن مواد در مخزن، ۲.۵ ساعت است؛ بار سطحی، ۱.۴ متر مکعب بر (متر مربع·ساعت) است؛ ابعاد این مخزن نیز ۱۴.۷ متر در ۳.۲ متر است. لجن مخازن واکنش و مخازن رسوب‌گیری به محل خشک‌سازی منتقل شده تا پردازش شود. ۳.۵ کانال‌های اکسیداسیون یکپارچه درجه یک و دو: کانال‌های اکسیداسیون یکپارچه مهم‌ترین بخش این فرآیند هستند و در عین حال ویژگی اصلی آن نیز محسوب می‌شوند. کانال اکسیداسیون یکپارچه، عملیات تهویه، جداسازی آب از لجن و بازگرداندن لجن را در یک مجموعه انجام می‌دهد و نیازی به ساخت یک مخزن ته‌نشینی جداگانه نیست. ویژگی‌های اصلی آن: ① فرآیند ساده، بازگشت خودکار لجن، تجهیزات کم ； ②مقاوم در برابر بارهای شوکی، عملکرد پایدار و قابل اعتماد، نگهداری و مدیریت ساده ； ③لجن می‌تواند پایدار شود و مقدار لجن باقی‌مانده بسیار کم است ； ④هزینه‌های زیرساخت و عملیات پایین است ； ⑤کارایی جداسازی جامد از مایع، نسبت به فاضلاب‌خانه‌های دومعلق معمولی بالاتر است. در این پروژه، سیستم فاضلاب یکپارچه مورد استفاده، همان سیستم کاروسل تولید شده توسط شرکت آمریکایی EIMCO است؛ همچنین از دستگاه‌های جداساز جامد و مایع نیز در این سیستم استفاده شده است. در قسمت پایینی دستگاه جداساز، مجموعه‌ای از تیرهای متوازی الاضلاع وجود دارد که باعث می‌شود مخلوط مایع به طور یکنواخت وارد شود و لجن‌ها نیز به سرعت بازگردند. مقادیر HRT برای بخش‌های اکسیداسیون یکپارچه در سطح اول و دوم به ترتیب ۱۵.۵ ساعت و ۱۴.۷ ساعت است؛ مقدار SRT در هر دو حالت بیشتر از ۳۰ روز است. بار آلی لجن نیز به ترتیب ۰.۱۵ کیلوگرم BOD/(کیلوگرم MLSS·روز) و ۰.۰۵ کیلوگرم BOD/(کیلوگرم MLSS·روز) می‌باشد. عمق کانال‌ها به ترتیب ۳.۶ متر و ۳.۴ متر، عرض کانال‌ها در هر دو حالت ۶.۰ متر، طول بخش‌های مستقیم کانال‌ها نیز ۴۳ متر است؛ شعاع قسمت‌های نیم‌دایره‌ای در هر دو انتهای کانال نیز ۶.۰ متر است. مدت زمان باقی ماندن محلول در دستگاه جداسازی جامد و مایع به ترتیب ۱.۹ ساعت و ۱.۷ ساعت است؛ بار سطحی نیز در هر دو حالت ۱.۴ متر مکعب بر (متر مربع·ساعت) است. ابعاد این دستگاه به ترتیب ۱۵ متر در طول، ۶ متر در عرض، و ۲.۶ متر و ۲.۴ متر در عمق است. در خروجی دستگاه جداسازی جامد و مایع مخزن اکسیداسیون یکپارچه درجه یک، از چهار سوراخ به ابعاد ۳۰۰ میلی‌متر × ۲۰۰ میلی‌متر استفاده شده که در فاصله ۳ متری از لبه مخزن قرار گرفته‌اند و آب مستقیماً وارد مخزن اکسیداسیون یکپارچه درجه دو می‌شود. خروجی دستگاه جداسازی جامد و مایع مخزن اکسیداسیون یکپارچه درجه دو نیز از طریق چهار سد جمع‌آوری آب که در فاصله ۳ متری یکدیگر قرار دارند، انجام می‌شود؛ بار هر سد جمع‌آوری آب ۰.۸ لیتر بر (متر · ثانیه) است. تجهیزات اکسیژن‌رسان، دستگاه‌های اکسیژن‌رسان سطحی با سرعت کم و طرح چتری هستند که توسط شرکت آمریکایی EIMCO تولید می‌شوند؛ یک دستگاه از این نوع در هر مرحله نصب شده و در یک سر کانال قرار دارد. توان موتورها هر کدام ۷۳.۵ کیلووات است و توان لازم برای تأمین اکسیژن نیز ۲.۱ کیلوگرم O2 بر کیلووات·ساعت می‌باشد. 　　لجن باقی‌مانده از کانال اکسیداسیون خارج می‌شود و برای پمپاژ لجن به محل خشک‌کردن، در هر مرحله از کانال اکسیداسیون یک پمپ زیرآبی نصب شده است. در طول فرآیند عملیاتی، به دلیل اینکه کانال اکسیداسیون در مرحله تهویه به تأخیر افتاده است، لجن آن تقریباً به حالت پایدار رسیده و مقدار لجن باقی‌مانده بسیار کم است؛ بنابراین تخلیه لجن عموماً تنها یک بار در هر سال انجام می‌شود. ۳.۶ محوطه خشک‌سازی: این محوطه دارای ۱۰ سلول است که به صورت چرخشی مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ ابعاد هر سلول ۱۰ متر در ۵ متر است و در آن‌ها از مواد فیلتری مانند شن و سنگ برای خشک‌سازی استفاده شده است. لجن خشک‌شده برای دفع به بیرون منتقل می‌شود و آب نفوذی به مخزن جمع‌آوری بازمی‌گردد. ۳.۷ اتاق کنترل و آزمایشگاه: ابعاد اتاق کنترل ۳.۳ متر × ۳.۳ متر است. آزمایشگاه ایستگاه فاضلاب با آزمایشگاه مورد استفاده در تولید، در یک ساختمان ادغام شده‌اند. ۴ نتایج عملیاتی واقعی: جدول ۲ برخی از داده‌های نتایج اندازه‌گیری‌های عملیاتی در طول دوره تست و هنگام پایان کار را نشان می‌دهد؛ حجم آب پردازش‌شده معمولاً بین ۲۰۰۰ تا ۲۵۰۰ متر مکعب در روز است. جدول ۲: کیفیت آب ورودی و خروجی سیستم تصفیه فاضلاب؛ تاریخ نمونه‌برداری، CODcr (میلی‌گرم بر لیتر)، رنگدانه (برابر)، pH
۲۶ اوت ۱۹۹۷: ۱۳۸۹، ۸۰۹۴، ۲۳۰٫۱۲۵، ۹۱٫۷۱، ۱٫۳۷٫۶
۲۷ اوت ۱۹۹۷: ۲۳۶۲، ۹۱۹۶، ۱۳۷٫۶۲۰، ۹۴٫۷۱، ۲٫۵۷٫۳
۲۸ اوت ۱۹۹۷: ۱۲۰۳، ۹۷۹۱، ۹۱٫۹۲۸، ۶۱۵٫۹۴٫۸۱، ۱٫۶۷٫۷
۱۷ سپتامبر ۱۹۹۸: ۲۰۶۸، ۶۸۹۶، ۷۴٫۸۳۱، ۱۵۹۶٫۹۱، ۲٫۵۷٫۵
۱۸ سپتامبر ۱۹۹۸: ۱۹۳۹، ۸۴۹۵، ۷۴٫۰۳۱، ۱۵۹۶٫۳۱، ۱٫۸۷٫۶
۱۹ سپتامبر ۱۹۹۸: ۲۱۶۹، ۷۸۹۶، ۳۷٫۰۱۲، ۹۶٫۸۱، ۲٫۰۷٫۳

همان‌طور که از جدول ۲ مشخص است، میزان CODCr در آب ورودی نوسانات زیادی دارد؛ اما کیفیت آب خروجی همچنان در حد استانداردها باقی می‌ماند. این پروژه فرآوری، در تاریخ ۱۷ سپتامبر ۱۹۹۸، موفق به گذراندن آزمایش‌های نهایی توسط ادارات محلی مسئول حفاظت از محیط زیست شد و تمامی شاخص‌های مربوط به آب خروجی، مطابق با استانداردهای مربوط به تخلیه فاضلاب (GB8978—88) در سطح یک قرار گرفتند. ۵ شاخص‌های فنی-اقتصادی اصلی: مقایسه شاخص‌های فنی-اقتصادی اصلی پروژه فرآوری آب‌های آلوده در این روش، با پروژه‌های مشابه تولیدکنندگان داخلی، در جدول ۳ آمده است. جدول ۳: مقایسه شاخص‌های فنی و اقتصادی اصلی
شاخص‌ها: پروژه تصفیه فاضلاب کارخانه نساجی تونگشیانگ در جیاشینگ، پروژه تصفیه فاضلاب کارخانه نساجی و چاپ رنگرزی شینچانگ در شانتو
میزان آب (تن/روز): ۳۰۰۰، ۲۰۰۰، ۸۰۰
هزینه سرمایه‌گذاری برای هر تن (یوان): ۴۳۲.۶، ۳۱۳.۴۴، ۴۰
هزینه مربوط به مصرف آب برای هر تن (یوان): ۱۴۴۲، ۱۵۶۷، ۵۵۰۰
هزینه برق برای هر تن (یوان): ۰.۵۳، ۰.۶۲، ۰.۴۴
هزینه مواد شیمیایی برای هر تن (یوان): ۰.۵۱، ۰.۹۲، ۰.۹
فضای مورد نیاز برای هر تن (متر مربع): ۰.۸۵، ۰.۶۱
استانداردهای مورد نیاز برای آب خروجی: استاندارد سطح یک GB8978-SS، استاندارد سطح یک GB8978-SS، استاندارد سطح دو GB8978-SS

همان‌طور که از جدول ۳ مشخص است، هزینه سرمایه‌گذاری و هزینه‌های عملیاتی (هزینه برق و مواد شیمیایی) برای این پروژه‌های تصفیه فاضلاب، بسیار پایین است. منتقل شده از وب‌سایت ییجینگشویی