تصفیه فاضلاب نساجی

۱.مقدمه فاضلاب نساجی

تصفیه فاضلاب نساجی از این رو در صنعت تصفیه فاضلاب حائز اهمیت است که صنعت نساجی و رنگرزی یکی از بزرگ­ترین مصرف کنندگان آب هستند. در این صنایع به علت تنوع روش­های تولید، پساب­های مختلفی از نظر کیفیت شیمیایی و کمیت که تفاوت­های زیادی با یکدیگر دارند.

صنایع نساجی از نظر الیاف مصرفی به چهار گروه زیر تقسیم می شود:

• صنایع نساجی با استفاده از الیاف طبیعی حیوانی مانند پشم
• صنایع نساجی با استفاده از الیاف طبیعی گیاهی مانند پنبه
• صنایع نساجی با استفاده از الیاف مصنوعی
• صنایع نساجی با استفاده از الیاف مخلوط طبیعی و مصنوعی

اختلاف عمده ­ای که صنایع نساجی با یکدیگر دارند در ۳ عامل زیر خلاصه می شود:

• نوع الیاف مصرفی
• انواع رنگ­های به کار برده شده
• روش­های مختلف رنگرزی

به جز انواع الیافی که نام برده شد، در صنایع نساجی مواد مختلفی که مهم­ترین آن­ها در زیر نام برده می­شود مورد مصرف قرار می گیرند:

• اسیدهای معدنی و آلی مثل سولفوریک اسید، استیک اسید
• مواد قلیایی مانند: سود، پتاس
• مواد سفید کننده مانند: آب اکسیژنه وترکیبات کلردار
• املاح اسیدهای معدنی مانند: سولفات سدیم، کلرید سدیم، سولفید سدیم
• مواد آهار زنی مانند: نشاسته
• انواع رزین­ها
• انواع حلال­های آلی
• انواع روغن­ها
• انواع رنگ­ها
• انواع پاک­کننده­ها
• سیلیکات­ها

انواع پساب نساجی ورنگ:

۱ -شستشو

۲-  سفید گری

۳ – مرسریواسیون

۴-  رنگرزی

۵-  چاپ

۶- تکمیل

کیفیت پساب نساجی

معمولا در پساب نساجی به موارد زیر بر می خوریم:

۱- مواد معلق که ممکن است ناشی از مواد اولیه مصرفی و مواد شیمیایی به کار رفته در صنعت نساجی باشد. مواد معلق در پساب نساجی به صورت ریز و بعضا درشت و یا کلوییدی دیده می­شوند و در اکثر مواقع ذرات باقی­مانده در پساب را نیز شامل می­گردند.

۲- BOD_۵ در پساب نساجی از مواد شیمیایی مصرفی یا مواد حاصل از شستشوی مواد اولیه مانند پشم و پنبه و یا مصرف رنگ های مختلف وباقی ماندن قسمتی از رنگ­ها در پساب حاصل می­شود.

۳- ازت وفسفر در پساب نساجی حاصل از مصرف مواد پاک کننده است. ازت ممکن است به­عنوان ترکیب رنگ­ها موجود باشد که از طریق شستشو منسوجات رنگ­شده داخل پساب می شود. وجود ازت و فسفر در پساب نساجی از نظر بهبود روش­های تصفیه بیولوژیکی از اهمیت خاصی برخوردار است. چنانچه مقادیر این مواد در روش تصفیه بیولوژیکی از نظر فعالیت حیاتی باکتری­ها کافی نباشد، افزایش مصنوعی آن به محیط تصفیه پساب ضروری است.

۴- درجه حرارت اغلب پساب­های تولیدی از روش های نساجی بالا است حرارت بالا ممکن است مانع فعالیت مناسب باکتری­ها در تصفیه بیولوژیکی پساب گردد از این رو تعدیل حرارت پساب قبل از هر نوع تصفیه ای ضرورت دارد.

۵- فلزات سنگین ممکن است در پساب­های نساجی برای رنگرزی از رنگ­های محتوی فلزاتی نظیر کرم و مس استفاده می­کنند دیده شود. چون ورود این مواد در واحدهای تصفیه بیولوژیکی باعث مسمومیت باکتری­ها خواهد شد، لذا حذف و یا کاهش آن­ها در پساب رنگرزی یا مخلوط پساب­ها ضروری به نظر می­رسد.

۶- اسید و قلیا نیز در بعضی شرایط رنگرزی در نساجی به کار می­روند و ورود آن­ها به پساب­هایی که از شستشوی منسوجات به دست می­آیند اجتناب ناپذیر می باشند. تغییر حالت اسیدی یا قلیایی پساب، نشان­دهنده مقدار PH  آن است و در مواقعی که نیاز به PH های خنثی تا کمی قلیایی در روش تصفیه می باشد، تنظیم PH پساب قبل از عملیات تصفیه باید انجام گیرد.

مجموع املاح محلول در پساب­های نساجی که در روش­های خود املاح اسیدی یا قلیایی را به­عنوان تعاونی یا علل دیگر مصرف می نمایند اکثرا بالا است.

حاصل فعالیت پرسنل بهره­برداری و نگه­داری تاسیسات نساجی تولید مقدار متنابهی فاضلاب شهری است، ممکن است فاضلاب شهری ناشی از تهیه غذا و شستشوی ظروف باشد و یا در اثر دوش گرفتن کارکنان به هنگام اتمام کار روزانه حاصل شده باشد. به هر صورت، اغلب فاضلاب شهری پس از جمع­آوری در مرحله تصفیه بیولوژیکی به پساب نساجی اضافه شده و تواما مورد تصفیه بیولوژیکی قرار می گیرند.

افزودن فاضلاب شهری در مرحله تصفیه بیولوژیکی به پساب نساجی کمک بزرگی به رفع کمبود ازت و فسفر خواهد نمود.

طبق توضیحات داده­ شده پساب­های نساجی در مراحل مختلف تولید، می تواند کیفیتی مطابق جدول ذیل دارا باشد:

کیفیت پساب در فرایندهای مختلف نساجی

لازم به ذکر است در مصرف مواد شیمیایی و رنگ در صنعت نساجی باید دقت کافی به عمل آید تا این مواد بیش از اندازه مورد لزوم به کار برده نشوند تا علاوه بر مسائل اقتصادی نیاز به صرف هزینه­های بالایی برای تصفیه پساب نباشد.

در مورد کیفیت پساب نساجی با مصرف الیاف حیوانی، گیاهی و مصنوعی در سه جدول ذیل تنظیم گردیده است:

جدول ۱- میزان BOD ومواد معلق وکل مواد جامد در پساب نساجی بر حسب الیاف بکار رفته بر حسب کیلو در هزار کیلو مواد اولیه مصرفی

جدول ۲-اثر آلودگی فاضلاب فرایندهای مربوط به الیاف پنبه ایی

جدول۳ -بار آلودگی فاضلاب فرایندهای مربوط به الیاف مصنوعی

درصد تولید BOD_۵ در فرایندهای مختلف نساجی برای الیاف مصرفی مطابق جدول ذیل می باشد:

۲.روش‌های تصفیه فاضلاب نساجی

همانطور که می­دانیم تمام رنگ­ها یا سایر مواد شیمیایی که در صنعت نساجی بکار برده می­شوند صد در صد به مصرف نخواهند رسید و همیشه مقادیر قابل ملاحظه ایی از این مواد در پساب­های حاصل از صنعت نساجی یا شستشوی منسوجات به صورت مواد هدر رفته وجود خواهند داشت.

روش­های تصفیه شیمیایی یا بیولوژیکی تصفیه فاضلاب نساجی، به تنهایی در اکثر موارد نمی­توانند رنگ­های باقیمانده در پساب نساجی را به حدی تقلیل دهند که تخلیه پساب تصفیه شده در محیط زیست خالی از اشکال باشد.

در مواردی توام نمودن روش های تصفیه شیمیایی و بیولوژیکی نیز قادر به کاهش کامل رنگ نیست. متاسفانه انواعی از رنگ ها وجود دارند که نه با روش شیمیایی و نه با روش بیولوژیکی قابل جدا شدن از پساب­های نساجی نیستند، شاید روش­های جذب و اکسیداسیون مناسب­ترین روش جداسازی این رنگ ها از پساب­های نساجی باشد.

در صورتی که به علت کاربرد رنگ­های حاوی عوامل فلزات سنگین، غلظت این فلزات در پساب نساجی زیاد باشد، در تصفیه بیولوژیکی مانع فعالیت باکتری­ها خواهند شد و چه­ بسا نیاز  به حذف این فلزات از پساب نساجی قبل از تصفیه بیولوژیکی باشد.

ضمنا به علت مصرف مواد شیمیایی تعاونی در عملیات رنگرزی در اکثر مواقع غلظت مجموع املاح محلول پساب­های نساجی زیاد است و چنانچه بخواهیم از این پساب­ها به صورت مصرف مجدد استفاده نماییم، ناچارا برای تقلیل املاح محلول باید از وسایلی چون تراوش معکوس (REVERS OSMOSIS) یا تبادل یونی و بالاخره الکترودیالیز نیز استفاده کنیم.

حذف رنگ از پساب نساجی

مهم­ترین روش­های حذف رنگ ها از پساب نساجی عبارتند از:

– جذب رنگ

– اکسیداسیون رنگ

ذغال فعال علاوه بر مواد رنگی و مواد آلی می تواند بعضی مواد معدنی پساب­ها را نیز جذب نماید و همانطور که توضیح داده شد هر چه غلظت ذغال فعال در محیط زیادتر و تخلخل آن ریزتر باشد، عمل جذب مواد را بهتر انجام خواهد داد. طبق توضیحات داده شده، می توان گفت خاصیت جذب سطحی ذغال فعال است که در حذف مواد رنگی و مواد آلی نقش مهمی دارد.

مرحله استفاده از ذغال فعال در تصفیه فاضلاب نساجی (پساب نساجی) و رنگ می تواند بعد از تصفیه بیولوژیکی یا تصفیه شیمیایی باشد. بدیهی است چون در هر دو روش تصفیه بیولوژیکی و شیمیایی در فاضلاب یا پساب تصفیه­ شده مقداری مواد معلق وجود خواهند داشت، برای بالا بردن عمر ذغال فعال توصیه کرده‌­اند قبل از عبور پساب از روی آن ابتدا از صافی ماسه‌­ای عبور داده شود، در بعضی موارد استفاده از صافی ماسه ای را بعد از ذغال فعال توصیه کرده­اند.

یکی از مهم­ترین دلایل کاربرد ذغال فعال دانه­‌ای این است که ذغال­‌ها را می­توان بعد از مصرف دوباره احیا و به کار برد، و برای این منظور احداث و استفاده از یک کوره ضرورت دارد تا در حرارت بالا، ناخالصی‌­های چسبیده به دانه­‌های ذغال فعال کربونیزه شود.

از میان رنگ­های به کار رفته در نساجی رنگ‌های دیسپرس به خوبی سایر انواع رنگ­ها، از طریق تماس با ذغال فعال جذب نمی شوند. معمولا در سطح ذغال فعال دانه ای به علت فعالیت بعضی از انواع باکتری­های که باعث اکسیداسیون مواد جذب شده می شوند، جذب بیشتری به وقوع می پیوندد و اگر همراه پساب نساجی فاضلاب شهری نیز مورد تصفیه قرار گیرد، فعالیت باکتری­ها تشدید خواهد گردید. اکسیداسیون شیمیایی نیز در متلاشی ساختن رنگ­های باقیمانده در پساب نساجی موثر است. عمل رنگ بری با اکسیداسیون صد در صد کامل نیست ولی مواد حاصل از اکسیداسیون تجزیه پذیر هستند، از مهم­ترین اکسیدان­های مصرفی برای تصفیه پساب نساجی می توان به :

-گاز کلر و ترکیبات کلر دار

– ازن

اشاره نمود که در حال حاضر علاوه بر رنگ بری در صنایع مختلف مصارف گوناگونی دارد.گاز کلر و هیپوکلریت سدیم در رنگ بری بعضی انواع رنگ ها تاثیر اکسیداسیون با کلر در همه حال از نظر محیط زیست خالی از اشکال نیست مخصوصا اگر پساب بعد از تصفیه واکسیداسیون بخواهد در رودخانه تخلیه گردد، ورود محصولات ثانویه ناشی از اکسیداسیون با کلر زیان آور خواهند بود. غلظت زیاد گاز کلر چون قابل کنترل است اشکال چندانی نخواهد داشت.

اخیرا توجه به مصرف ازن به عنوان اکسید کننده رنگ پساب نساجی معطوف گردیده است. ازن ماده اکسید کننده بسیار قوی است و به همان میزان که در تصفیه آب آشامیدنی به کار می رود، در تصفیه پساب نیز قابل مصرف است و بایستی در محل مصرف تولید گردد.

تولید هر گرم ازن در حدود ۲۵ تا ۳۰ وات انرژی نیاز دارد. ازن بهتر است همراه با همزدن پساب به آن اضافه شود تا بتواند ذرات رنگ باقیمانده در پساب را بهتر و آسان­تر اکسید نماید. حلالیت ازن در آب خیلی زیاد است و متناسب  با فشار جزئی آن است، از این رو افزایش تولید ازن در دستگاه ازن ساز مقدار ازنی را که داخل محلول می رود زیاد می کند. استفاده از مخازن عمیق تر باعث افزایش راندمان کلی می گردد.

ازن خالص ده بار زیادتر از اکسیژن در آب محلول است. اندازه حباب­های ورودی ازن به داخل پساب­ها،کیفیت همزدن پساب و ازن و زمان تماس نیز از عوامل مهم راندمان تاثیر ازن در رنگ بری پسابهای نساجی و تصفیه فاضلاب نساجی است. نیمه عمر ازن در آب حدود ۲۵دقیقه در PH حدود خنثی است و سرعت واکنش آن با مواد قابل اکسیدان علاوه بر نوع ماده اکسید شونده به سرعت تجزیه ازن نیز بستگی دارد.

ازن گاز نسبتا سمی وخورنده است واگر بقایای آن از راکتور تولید ازن به محیط تخلیه شود برای انسان و گیاهان خطرناک است. راکتور‌های تولید ازن را معمولا سر بسته ساخته و به هر طریق ممکن باید از خروج ازن مازاد از راکتور ممانعت به عمل آورد.

۳. مزایای استفاده از ازن در تصفیه فاضلاب نساجی

– موثرتر از کلر در از بین بردن ویروس ها و باکتری ها

– نیاز به زمان تماس کوتاه برای اثرگذاری

– عدم تولید آلودگی جانبی به دلیل سرعت تجزیه بالای ازن (برخلاف کلر، فرمالین و سایر مواد شیمیایی)

– عدم رشد میکروارگانیسم ها، به جز آن­هایی که توسط ذرات موجود در جریان فاضلاب محافظت می­شوند

– تولید در محل و در نتیجه وجود مشکلات ایمنی کمتر در ارتباط با حمل و نقل، بارگیری و تخلیه مواد

– افزایش اکسیژن محلول (DO) می­تواند نیاز به هوادهی مجدد را از بین ببرد و همچنین سطح DO در جریان دریافتی را افزایش دهد

– سیستمی تمیز، ایمن و قابل اعتماد و نیازمند فضا و تجهیزات کمتر نسبت به بسیاری از سیستم های تصفیه ی شیمیایی / ذخیره سازی

– صرفه جویی در هزینه ها با حذف هزینه های شیمیایی در جریان

– تمام باکتری ها را بدون ترجیح به یک نوع ارگانیسم نابود می کند. ازن هم چنین می تواند BOD، COD و بسیاری از مواد آلاینده دیگر را در جریان فاضلاب حذف کند.

– عدم نیاز به فیلتراسیون پس از ضدعفونی شدن توسط ازن

– تشکیل مواد ثانویه کمتر مانند تری هالومتان ها THM در استفاده از ازن با توجه به اثرگذاری بیشتر آن

۴. طرح پیشنهادی

 در مقایسه روش‌های موجود؛ روش شیمیایی ازن زنی، با توجه با مزایای خود نسبت به سایر روش‌ها برتر بوده و حتی تنها عیب این روش یعنی پایدار نبودن و عدم امکان انبار آن در واقع می‌توان به یک حسن تبدیل شود چرا که به دلیل عدم پایداری ازن باقیمانده، مشکلی برای پرسنل و افرادی که در محل حضور دارند ایجاد نخواهد کرد.

اکسیژن فعال یا ازن، گازی تقریباً بی رنگ با بوی ترش و قدرت اکسید کنندگی بالا است و سریعاً آلاینده­‌های محیط را اکسید می نماید و نتیجه این اکسیداسیون تنها اکسید مواد و اکسیژن می باشد. اکسیژن فعال یا ازن پایدار نبوده و در نتیجه نمی توان آنرا انبار یا حمل نمود. این امر باعث می­گردد که تولید ازن همواره در محل انجام گیرد، لذا معضل مرحله حمل و انبار مواد شیمیایی با استفاده از ازن ژنراتور حذف می شود.

گازهای زائد، بخصوص گازهای زاید صنعتی حاوی گوگرد، به اکسیژن فعال یا ازن حساس هستند و این امر نتیجه توانایی بالای اکسیداسیون بوسیله گاز  ازن است. ویژگی های ازن نظیر قابلیت تجزیه ترکیبات سمی شیمیایی و نیز کشتن انواع میکروارگانیسم ها ، اعم از باکتریها و ویروسها ، ازن را به مهمترین عامل پاک کننده و ضد عفونی کننده محیط تبدیل کرده است.

در گذشته نبود اطلاعات کاربردی تکنولوژی ازن ژنراتور و ازن ساز در ایران و نیز هزینه بالای تولید آن در محیط باعث عدم استفاده از آن در بوزدایی شده است. شرکت آردا به عنوان اولین سازنده ازن ژنراتور در ایران و شرکتی پیشرو در جهان برای استفاده از سیستم های مدرن و مقرون به صرفه نمودن آنها برای کاربردهای زیست محیطی اقدام به اجرای این گونه پروژه­ها در ایران نموده است.

طرح پیشنهادی دربرگیرنده­ی مزایای زیر میباشد:

• اقتصادی و مقرون به­‌صرفه
• کارایی و راندمان قابل­ قبول و ثابت شده در دراز مدت
• بهره­‌برداری ساده و آسان
• روش بومی­‌سازی شده و عدم نیاز به تجهیزات خارجی
• دارای کم­ترین پیامدهای زیست ­محیطی (آلودگی لجن، بوی بد، آلودگی صوتی، مصرف انرژی بالا)