تصفیه بیولوژیکی پسآب صنعتی

مقدمه:
دیر زمانی نیست که یکی از اهداف مهم واصلی در قانون تاًسیس شرکتها و کارخانجات صنعتی در ایران حفظ محیط زیست و جلوگیری از آلودگی آن تعیین شده است. به موجب این قانون کارخانجات صنعتی می بایست نظارت و دقت مضاعفی در خصوص جلوگیری از تخریب محیط زیست به هر نحو به عمل آورند. در غیر این صورت با برخوردهای جدی و شدیدی از سوی سازمان حفاظت از محیط زیست روبرو خواهند شد.

در دهه های گذشته تعاریف جدیدی از توسعه یافتگی و پایداری در فرایند توسعه در کتب و محافل علمی و سیاسی مشاهده می شود . یکی از نگرش های جدید توسعه یافتگی و یکی از ارکان مهم توسعهً پایدار در کشورهای مدعی ، برخورد با آثار سوء مسایل زیست محیطی می باشد که پیگیری جدی در جهت جلوگیری از بروز آن، به فرهنگ و نگرش دولت ها در خصوص ارزش نهادن به فرهنگ والای انسانی بستگی دارد

در دو دههً گذشته در کشور عزیز ما ، ایران نیز به حفظ محیط زیست و جلوگیری از تخریب آن توجه زیادی شده است . ایران نیز مانند دیگر کشورهای جهان متعهد گردیده که درجهت حفظ محیط زیست به طور جدی تلاش و این کره خاکی را برای نسل های آینده حفظ نماید.

از جملهً این تعهدات حفظ منابع آبی و احداث تصفیه خانه فاضلاب برای تصفیه آبهای آلوده می باشد. آلودگی آب علاوه براینکه باعث نشر بسیاری از بیماری های مختلف می شود، سلامت و کیفیت منابع محدود آب تمیز را نیز تحت تاًثیر قرار داده ودر بلند مدت صدمات زیادی را بر پیکره توسعهً اقتصادی و اجتماعی جامعه

وارد می سازد. از این جهت بازیافت فاضلابها و پسآبهای صنعتی ، بخصوص در کشورهایی که دچار کم آبی یا بی آبی هستند ، اهمیت خاصی پیدا نموده واین روش در حال حاضر در ایران نیز مورد توجه قرار گرفته و بسیاری از صنایع کشور در بازیافت پسابهای صنعتی به منظور افزایش تولید وایجاد شرایط و فضای توسعه اقدام می نمایند.

 

تصفیه بیولوژیکی پسآب های صنعتی نیز یکی از روش های استاندارد و قابل قبول در سطح جهان است که در جهت استفاده مجدد و بازیافت آب در کارخانجات صنعتی از آن استفاده می شود.
مبحث اول:

مشخصه های فیزیکی،شیمیایی و زیست شناسی فاضلاب
فاضلاب را از روی ترکب فیزیکی ، شیمیایی و زیست شناختی (بیولوپژیکی) آن مشخص می کنند که به اختصار در ادامه به آن می پردازیم :
الف : مشخصه های فیزیکی (مواد جامد ، رنگ ، بو ، دما ، کدورت و چگالی)

الف-۱ : مواد جامد :
عبارت است از مواد شناور ، مواد قابل ته نشینی ، مواد کلوییدی و مواد محلول است . در کل مواد جامد عبارت است از تمامی موادی که به شکل پسمانده تبخیر فاضلاب در دمای ۱۰۳ تا ۱۰۵ درجه باقی می ماند

الف-۲ رنگ :نمایانگر وضعیت یا عمر فاضلاب است رنگ هر فاضلاب نمایانگر وضعیت کیفی آن نیز میباشد

الف-۳ : بو :بوی فاضلاب معمولا” از گازهای حاصل از تجزیه مواد عالی یا گازهای محلول در آن و یا از مواد افزوده شده به فاضلاب ناشی می شود بو یکی از مهمترین مشخصه های فاضلاب است ک اختلالات و موانع زیادی در مسایل بهداشتی ، تشخیص بو و حتی مانع سرمایه گذاری در نقاط آلوده به فاضلاب می شود

الف-۴ : دما :
عدم کنترل دمی فاضلاب های صنعتی و خانگی که معمولا” به دلیل واکنشهای زیست شناختی با افزایش رو برو است باعث ایجاد شوک به آبهای پذیرنده فاضلاب های فوق از لحاظ افت شدید اکسیژن محلول در خلال ماههای گرم میشود (چرا که اکسیژن در آب گرم کمتر از آب سرد حل میشود )
که ممکن است موجب مرگ ومیر در حیات آبی میشود
الف-۵ :

کدورت : شاخصی است برای تعیین کیفیت فاضلاب ها و آبهای طبیعی از لحاظ مقدار مواد معلق اضافی و کلوییدی موجود در آن .
الف-۶ : چگالی :

به دلیل امکان تشکیل جریانهای چگالی در مخازن ته نشینی و در سایر واحد های تصفیه خانه ، از مشخصه ای فیزیکی مهم فاضلاب تلقی میشود
ب : مشخصه های شیمیایی ( مواد آلی ، اندازه گیری محتوای آلی،ماده غیر عالی ، گازها)

ب-۱ : مواد آلی :
شامل کربو هیدرات ها ، پروتویین ها ، پاک کننده ها و آلاینده های درجه اول استکربو هیدرات ها :
به طور گسترده در طبیعت یافت میشوند و دارای کربن ، هیدروژن و اکسیژن هستند (قند ، نشاسته،…….)پروتیین ها :
اجزای عمده ارگانیسم های حیوانی هستند و به میزان کمتری در گیاهان یافت میشوند چربی :

انواع چربی ها از جمله ترکیبات آلی پایدار می باشند و به راحتی به وسیله باکتری ها تجزیه نمی شوند و بیشتر باعث پوشاندن سطح آب و بروز مشکلات متعدد می شوند.پاک کننده ها:

پاک کنده ها یا مواد آلی سطحی ، مولکول های آلی بزرگی هستند که تا حدی در آب قبل حل هستند . این مواد اغلب در سطح تماس هوا با آب جمع می شوند . در جریان هوادهی فاضلاب این ترکیبات در سطح حبابهای هوا جمع می شوند وبدین ترتیب کف بسیار پایداری به وجود می آورند.
آلاینده های درجه اول (PRIORITY POLLUTANTS)

آلاینده های درجه اول (هر دو نوع آلی و غیر آلی) را بر اساس آثار شناخته شده آنها در سرطلن زایی ، جهش زدایی ، آسیب رسانی به جنین و یا سمی بودن بسیار شدید دسته بندی کرده اند . بسیاری لز آلاینده های درجه اول آلی نیز تحت عنوان ترکیبات آلی فرار (VOC) طبقه بندی کرده اند.
ب-۲: اندازه گیری محتوای مواد آلی :

 

BOD : (نیاز اکسیژن بیو شیمیایی) : پارامتر آلودگی آبی که بیشترین مور استفاده را دارد و هم برای فاضلاب و هم آبهای سطحی به کار میرود و نشان دهنده مواد آلی قابل تجزیه توسط میکرو ارگانیسم می باشدCOD :نیاز اکسیژن شیمیایی ، مانند BOD نشان دهنده مقدار مواد آلی موجود در فاضلاب است ولی با این تفاوت که فقط در آزمایشگاه و با استفاده از یک عامل اکساینده قوی شیمیایی در محیط اسیدی قابل اندازه گیری است
TOC : کل کربند آلی می باشد این نیز نمایانگر کل ماده آلی موجود در آب است .

ب-۳ : ماده غیر آلی :
عبارت اند از قلیاها ، کلریدها ، فلزات سنگین ، نیتروژن ،ترکیبات غیر آلی سمی ،گوگرد و فسفر می باشد .
ب-۴ : گازها :

گازهایی که عموما”در فاضلاب های تصفیه نشده یافت می شوند عبارتن از : نیتروژن(N2) ، اکسیژن(O2) ، کربن دی اکسید(CO2) ، هیدروژن سولفویید(H2S) ، آمونیاک(NH3) و متان(CH4)
سه گاز اول از گازهای عمومی جو هستند و در همه آبهایی که در معرض هوا باشند دیده می شوند و سه گاز آخر از تجزیه مواد آلی موجود در فاضلاب مشتق می شوند .

 

ج:مشخصه های زیست شناختی :موفقیت در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب ،به عنوان مثال قابلیت تجزیه مواد موجود در فاضلاب یا قابلیت ته نشینی آنها حاصل اختصاصات مرفولوژیکی و سنیتیکی لجن فعال یا بیبوفیلم میباشد کهاین اختصاصات مزبور ، به اجتماع میکروارگانیزمهای تک سلولی و پرسلولی در لجن بستگی دارد

انواع باکتری های بیماری زای رودده ای ، ممکن است در منابع آب یا در اضلاب وجود داشته باشد . باکتری های بیماری زایی که از طرق آب یا فاضلاب قابل انتقال هستند شامل : سالمونلا ، شیگلا ، کمپیلوباکتر ، اشرشیاکلی انتروپاتوژنیک ، ویبریوکلرا ، لپتوسپیرا و یرسینیا میباشند .

 

ویروس ها نیز از میکروبایی ستند که در فاضلاب ها وجود دارند . پروتوزوآی اتوژنیک در آب آشامیدنی و فاضلاب شامل :ژیاردا لامبیا ، انتامباهیسترلیتیکا و کریپتوسیوریدیوم سبب اسهال یا گاسترونتریت می شوند . همچنین نماتو ها ، جانداران آبزی مجود در آب شیرین ، شور و خاک می باشند . جلبک ها نیز از موجودات پرسلولی و گاهی تکسلولی فاضلاب ها می باشند که انواع جلبک هایی که در فاضلاب وجود دارند میتوان به جلبک های سبز-آبی(CYANOPHYTA) ، مانند MICROCYSTIS VINIDIS و یا NOSTC CAMEUM و جلبک های سبز مانند

 

SCENEDESMUSOBLIGUS و جلبک های زرذ-سبز مانند : CHLOROSACCUS FLUIDUS ، فلاژله ای گیاهی مانند EUGLENA VINIDIS ، جلبک های طلایی مانند : CHROMULINA ROSANOFFI ، جلبک های قهوه ای مانند BANGIA ATROPURPUREA
دیاتومه ها مانند : MELOSIRA VARIANS ، تک سلولی هایی انند آمیب ها ، مژکداران ،ساکتوریا و روتیفرها نیز در فاضلاب ها موجود میباشند که نقش عمده ای را در فع و انفعلات شیمیایی و تغییر ماهیت آب دارا هستند .

 

مقدمه :
امروزه با توجه به عوامل زیستی و محیطی بر زندگی و گستردگی صنعت و تکنولوژی و ساخت کارخانه های بزرگ تولیدی و شیمیایی جهت رفع نیازهای انسان و آلودگی های ناشی از آن، دستاندرکاران بهداشت ومحیط زیست را بر این داشته تا به فکر بهینه سازی اوضاع و شرایط پسابها و فاضلابهای صنعتی و شهری بر آیند و در جهت احیای زیستگاههای طبیعی و کاهش عوامل آلوده کننده مطالعات و کارهای فراوانی صورت دهند. و لی متأسفانه اکثر سرمایه گزاران در بخش صنعت ، تولید کنندگان و شهر نشینان، بی توجه به خطرات و عواقب بسیار خطرناک ناشی از این آلودگی ها بر زندگی آنها نه تنها در صدد بر طرف کردن آن نبوده اند بلکه روز به روز به آن بی تفاوت تر بوده و سلامت این کره خاکی و تمام موجوداتی که در آن زندگی می کنند را به خطر انداخته و در معرض انقراض قرار داده اند .

 

با توجه به مطلبی که عرض شد لزوم ساخت تصفیه خانه هایی در جهت رفع آلودگی های صنعتی و شهری برای همگان مشخص گردیده است.
عمدتاً فاضلاب را به سه دسته تقسیم می کنند :

الف)فاضلابهای شهری: ترکیبی از فاضلابهای خانگی ،فاضلاب مراکز و مؤسسات اداری،تجاری و صنعتی و مراکز خدماتی از قبیل بیمارستانها می باشد.
ب)فاضلابهای صنعتی:در اثر فعالیتهای صنعتی و یا از منابع صنعتی و در طول مراحل مختلف تولید بوجود می آید و بعضاً خطرناک ترین نوع فاضلاب را تشیکل می دهند .

ج)هرزآبهای سطحی : مثل سیلابها و یا آبهای روان سطحی زمین و ورود مواد محلول و یا جامد آلوده شده و در نتیجه نوعی آب آلوده تشکیل می شود.
در واحد تصفیه پتروشیمی آبادان هر سه نوع پساب مورد تصفیه قرار گرفته و کمیت و کیفیت هر کدام به شرح ذیل می باشد :

الف) فاضلاب بهداشتی : عمدتاً مربوط به پساب انسانی در مجتمع و پساب خروجی از رستوران و آبدارخانه های مجتمع می باشد که دبی ورودی آن به واحد تصفیه حدود m3/h10 پیش بینی شده بود که متأسفانه بدلایلی با پیش بینی مغایر بوده و هم اکنون دبی حدود m3/h 25 می باشد .

ب) فاضلاب صنعتی : این نوع فاضلاب که پس از خروج از واحد تصفیه روغن و چربی به تصفیه خانه مرکزی می رسد عمدتاً از واحدهای تولیدی مجتمع مثل واحد ۵۰۰ (واحد تولید EDC به روش مستقیم ) ، واحد ۴۰۰ (واحد الفین) ،واحد ۶۰۰(واحد تولید VCM )، واحد ۱۰۰۰( واحد تولید EDC به روش اکسی کلراسیون) و واحد ۸۰۰ و ۹۰۰ (واحد تولید تترامر DDB ) به سوی واحد تصفیه ارسال می شود.

در فاضلاب صنعتی ورودی به تصفیه خانه ، موادی از قبیل سولفیدها ،EDC ، VCM ، فنل ، بنزن و مواد جامد معلق یافت می شود که در مراحل مختلف اقدام به جداسازی ، و تصفیه این مواد می شود.

ج) هرزآبهای سطحی : این هرزآبها که شامل آبهای ناشی از شستشوی واحدها ، آبهای دور ریز برجهای خنک کننده ،و در مجتمع آبهایی که بار آلودگی قابل ملاحظه ای ندارند و در زمستان نیز آبهای ناشی از بارندگی می باشد .این نوع پساب ، پس از ارسال به حوضچه ای جهت تنظیم PH و نهایتاً جهت ارسال به خارج از مجتمع هدایت می شوند .

 

در تصفیه فاضلابها اهداف زیر مد نظر می باشد :
تأمین شرایط بهداشتی برای زندگی مردم
پاک نگه داشتن محیط زیست

بازیابی فاضلاب ، (که در این مورد بیشتر فاضلاب شهری مد نظر است ) در جهت مصارف کشاورزی
عملیات تصفیه میکروبیولوژیکی پساب صنعتی معمولاً در سه مرحله اجرا می شود:

مرحله مقدماتی: که شامل تصفیه فیزیکی که شامل فیلترکردن یا فیلتراسیون و اشغالگیری وجداسازی مواد معلق و جامد در پساب
مرحله ثانویه: که اصلی ترین مرحله تصفیه می باشد که در آن حوضچه هوادهی بعنوان یک رأکتور که کلیه واکنشهای شیمیایی تجزیه مواد آلی با استفاده از باکتریها ، مورد استفاده قرار می گیرد.

 

مرحله نهایی: که شامل زلال سازی ، نیترات زدایی ، ضد عفونی کردن و گذراندن فاضلاب از صافی برای ارسال نهایی به رودخانه و یا استفاده مجدد پساب تصفیه شده می باشد .
طبقه بندی روشهای تصفیه بیولوژیکی:
روشهای تصفیه بیولوژیکی را میتوان بر اساس وابستگی میکرواورگانیزمها به اکسیژن طبقه بندی کرد:
روش هوازی:که در آن تثبیت مواد زائد (تجزیه مواد آلی )بوسیله میکرو اورگانیزمها ی هوازی و باکتری های اختیاری انجام می گیرد.
روش بی هوازی:که در آن میکرواورگانیزمهای بی هوازی و اختیاری دخالت دارند.

روش هوازی ـ بی هوازی : که در آن هر سه دسته هوازی ، بی هوازی و دو زیستی فعالیت دارند .

تصفیه به روش هوازی متداول عبارتند از: روش لجن فعال شده که عمدتاً در تصفیه پساب شهرهای بزرگ و پسابهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد که در این روش دو کار اساسی صورت می پذیرد : الف) اکسیداسیون ترکیبات آلی کربندار، که در این مرحله از نخستین لحظات ،کار باکتری ها شروع شده و کربن موجود در ترکیبات ناپایدارآلی تبدیل به ترکیبات پایدار ، نظیر CO2 شده و از حوزه عمل بیرون می روند .ب)اکسیداسیون ترکیبات آلی ازت دار که درآن مواد آلی که داری ازت می باشند توسط باکتریها به نیترات ها و نیتریت ها تبدیل می گردند.روش تصفیه پساب در مجتمع پتروشیمی آبادان به طریق لجن فعال و از نوع هوازی می باشد.

 

با اشاره کوتاهی که در مورد لزوم تصفیه فاضلابها و روشهای تصفیه بیولوژیکی داشتیم ،واحد تصفیه پساب بیولوژیکی پتروشیمی آبادان را مورد بررسی قرار داده و با مکانیزم کارکرد این واحد بیشتر آشنا خواهیم شد .