دانلود مقاله تصفیه فاضلاب‌ ها

محققان دانشگاهUniSA در استرالیا به دنبال توسعه روش منحصر به فردی برای تصفیه فاضلاب‌ها هستند که بدون استفاده از مواد شیمیایی گران قیمت، کیفیت آب را بیشتر از روش‌های موجود بهبود می‌بخشد.

آخرین مرحله تصفیه آب، حذف موجودات زنده بسیار ریز است.

در حال حاضر از کلر به عنوان ماده ضدعفونی‌کننده استفاده می‌شود، ولی در این حالت حتی بعد از تصفیه هم ترکیبات ارگانیک زیادی در آب حضور دارند.

کلر موجودات زنده ریز را از آب حذف می‌کند، ولی با آلاینده‌های ارگانیک واکنش داده، محصولات جانبی تجزیه‌ناپذیر و سمی تولید می‌کند که نمی‌توان آنها را از آب حذف کرد.

انتقال این مواد به محیط‌زیست و استفاده از آنها در کشاورزی و دیگر صنایع می‌تواند مشکلات بهداشتی جدی ایجاد کند.

تصفیه فاضلاب به کمک نانوکاتالیزور نوری می‌تواند جایگزین سومین مرحله تصفیه یعنی ضد عفونی با کلر شود تا موجودات زنده ریز و ترکیبات آلی را به طور همزمان حذف و فاضلاب را به یک منبع آب مناسب تبدیل کند.

به طور طبیعی موجودات زنده ریز، ترکیبات ارگانیک بزرگ را کوچک‌تر می‌کنند؛ اما از آنجا که این ترکیبات به طور زیستی تجزیه ناپذیرند، ما مجبور به استفاده از نوعی انرژی برای تجزیه آنها هستیم.

این انرژی از اشعه فرابنفش نور خورشید گرفته می‌شود و به همراه کاتالیزورهای نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انرژی تولید شده از واکنش سلول کاتالیزوری نوری می‌تواند موجودات زنده ریز را کشته و ترکیبات تجزیه‌ناپذیر را تجزیه کند.

این فرایند به دلیل امکان استفاده مجدد از کاتالیزورهای نوری، بسیار مقرون به صرفه است .

ذرات کاتالیزوری چه به صورت همگن در محلول پراکنده شده یا روی ساختارهای غشایی رسوب داده شده باشند، می‌توانند ما را از تجزیه شیمیایی آلاینده‌ها مطمئن سازند.

اثر افزودن فلزات مختلف در بهبود فعالیت کاتالیزوری شناخته شده است و دانشمندان از آن در حذف تری‌کلرواتیلن (TCE) از آب‌های زیرزمینی استفاده کرده‌اند.

تحقیقات مرکز فناوری‌نانوی زیست‌محیطی (CBEN) دانشگاه‌ رایس نشان می‌دهد نانوذرات طلا و پالادیم، کاتالیست‌هایی بسیار مؤثر برای حذف آلودگی‌TCE از آب هستند.

مزیت‌های حذف TCE با پالادیم به خوبی مشخص است ولی این روش تا حدودی پرهزینه است.

با به کارگیری فناوری‌نانو می‌توان تعداد اتم‌های در تماس با مولکول‌های TCEو در نتیجه کارایی این کاتالیست را چندین برابر کاتالیست‌های رایج افزایش داد.

TCE حلال رایج در روغن زدایی از فلزات و قطعات الکترونیکی، یکی از مواد آلی سمی رایج در منابع آب است و در 60 درصد پسماندهای صنعتی به عنوان آلودگی وجود دارد.

تماس آن با بدن باعث صدمه زدن به کبد و بروز سرطان می‌شود.

کاتالیست‌های شیمیایی نسبت به کاتالیست‌های زیستی بسیار سریع‌تر عمل می‌کنند ولی بسیار گران هستند.

یکی از مزیت‌های کاتالیست‌های پالادیم برای تجزیه TCE این است که پالادیم، این ماده را مستقیماً به ماده غیرسمی اتان تبدیل می‌کند.

در حالی که کاتالیست‌های رایج مانند آهن، آن را به برخی مواد واسطه سمی مانند وینیل‌کلراید تبدیل می‌کنند.

محققان دانشگاه رایس روش جدیدی را توسعه داده‌اند که طی آن نانوبلورهای تیتانیوم با سطح ویژه بالا (بیش از 250 m2/g برای حذف آروماتیک‌های آلی تولید می‌شوند.

این مواد تحت تابش اشعه فرابنفش، قابلیت اکسیداسیون نوری بسیاری از مولکول‌ها را پیدا می‌کنند.

همچنین C60 کاتالیزور نوری بسیار خوبی است که کارایی آن صدها برابر بیش از تیتانیای موجود در بازار است.

تولید رادیکال آزاد به وسیله آب شرط وجود حیات می‌باشد و اکثر قریب به اتفاق واکنشهای شیمیایی در محیط آبی صورت می‌گیرد.

آب به علت پاره خواص ویژه اساسی نقش تنظیم کننده‌ای در طبیعت داشته و آن را در برابر تغییرات ناگهانی دما حفظ می‌کند.

آب بعد از مصارف گوناگون (خانگی ، کشاورزی و صنعتی و …) تبدیل به پساب می‌شود.

برای جلوگیری از آلودگی آب و محیط زیست توسط این پسابها باید راهکارهایی برا ی تصفیه و استفاده مجدد از آنها اتخاذ کرد.

طبقه بندی آبهای آلوده آبهای آلوده‌ای که پس از تصفیه دوباره می‌توان استفاده کرد : آبهای آلوده‌ای که در کارخانجات و مراکز صنعتی تولید شده و به شدت سمی هستند و نمی‌توان برای مصارف خانگی استفاده کرد و برای برگشت دوباره به آبهایی که مصارف خاصی داشته و قابل استفاده مجدد نمی‌باشند.

مانند آبهای صنایع نوشابه سازی.

انواع فاضلابها فاضلابهای صنعتی فاضلابهایی هستند که از صنایع مختلف حاصل می‌شوند و نسبت به نوع صنایع ، ترکیبات شیمیایی مختلفی دارند و وقتی وارد دریاها می‌شوند باعث آلودگی آب و مرگ آبزیان می‌گردتد.

مواد شیمیایی موجود در فاضلاب های صنعتی بسته به نوع کارخانه‌ها و محصول تولیدی آنها ترکیبات شیمیایی و درصد آنها در پسابهای صنعتی متفاوت است اما از مهمترین این ترکیبات می‌توان به آرسنیک ، سرب ، کادمیم و جیوه می‌توان اشاره کرد.

این مواد از طریق پساب کارخانجات تهیه کاغذ ، پلاستیک ، مواد دفع آفات نباتی ، استخراج معادن وارد آبهای جاری و محیط زیست می‌شود.

از مهمترین فجایع آلودگی با جیوه به فاجعه آلودگی آب رودخانه میناماتا در ژاپن با ترکیبات ارگانومرکوریک که به عنوان کاتالیزور در کارخانه پلاستیک سازی استفاده می‌شود می‌توان اشاره کرد که طی آن مردم اطراف رودخانه به مرض اسرار آمیزی میتلا شدند که ناشی از وجود جیوه فراوان در بدن آنهابود و هزاران نوزاد ناقص الخلقه و فوت تعدادی از مردم نتیجه آلودگی آب با پساب این کارخانه بود.

فاضلابهای کشاورزی در این فاضلابها سموم کشاورزی مانند هیدروکربنهای هالوژنه ، DDT آلودین ، ترکیبات فسفردار نظیر پاراتیون وجود دارد.

مخصوصا ترکیبات هالوژنه بسیار خطرناک هستند و هنگامی که توام با آب کشاورزی در لایه‌های زمین نفوذ نمایند یا به بیرون از محیط کشاورزی هدایت شوند، باعث ایجاد فاضلابهای کشاورزی فوق‌العاده خطرناک می‌شوند.

فاضلاب های شهری این فاضلابها از مصرف خانگی آب حاصل می‌شود.

در این پسابها انواع موجودات ریز ، میکروبها و ویروس‌ها و چند نوع مواد شیمیایی معین وجود دارد که عمده‌ترین آن آمونیاک و نیز مقداری اوره می‌باشد.

این فاضلابها باید از مسیرهای سر بسته به محل تصفیه هدایت گردند.

جهت خنثی سازی محیط قلیایی این فاضلابها که محیط مناسب برای رشد و نمو میکروبهاست از کلر استفاده می‌شود.

انواع آلاینده‌های موجود در فاضلابهای شهری آلاینده‌های بیولوژیکی : از دفع پسابهای بیمارستانی و مراکز بهداشتی شهری ناشی می‌شود.

آلاینده‌های شیمیایی : بیشتر آلاینده های شیمیایی از دفع پسابهای خانگی شامل مصرف شوینده هاست که روز به روز مصرف آنها بیشتر می‌شود.

این آلاینده‌ها به علت وجود عامل حلقوی در ساختمان مولکول شوینده (ABS) ، غیر قابل تجزیه بیولوژیکی در تصفیه خانه‌ها هستند.

فرمول عمومی:LABS):linear Alkgl Benzo Sulturic acid=RŔ/ (C6 M5) SO3H) امروزه در کشور ژاپن و آمریکا شوینده حلقوی را تبدیل به خطی نموده‌اند که قابل تجزیه بیولوژیکی در تصفیه خانه‌ها است.

ولی در اکثر کشورها به علت ارزان بودن (LABS) هنوز هم از این ماده در صنعت شوینده‌ها استفاده می‌شود.

سایر آلوده کننده‌ ها : مواد جامد و رسوبات ، مواد رادیواکتیو ، مواد نفتی و آلوده کننده های حرارتی مثل نیروگاهها.

سایر آلوده کننده‌ها : مواد جامد و رسوبات ، مواد رادیواکتیو ، مواد نفتی و آلوده کننده های حرارتی مثل نیروگاهها.

آلودگی آب درجهان حدود 69 % آب مصرفی جهان صرف کشاورزی و عموما آبیاری می‌شود.

23 % به مصرف صنایع می‌رسد و مصارف خانگی تنها حدود 8 % را شامل می‌شود.

در کشورهای توسعه یافته کشاورزی و صنایع بیشترین مصرف آب را داشته و بالاترین نقش را در آلودگی آبها دارد.

پروژه GEMS نزدیک به سه دهه است که سازمان بهداشت جهانی و برنامه محیط زیست سازمان ملل تحت پروژه‌ای به نام GEMS (سیستم مراقبت زیست محیطی ازجهان) ، کیفیت محیط زیست را از نظر اندازه گیری کیفیت هوا ، آب ، آلودگی مواد غذایی و شاخصهای بیولوژیکی مورد مراقبت قرار می‌دهند.

برای جمع آوری اطلاعات در مورد کیفیت آب بیش از 50 پارامتر انتخاب شده‌ است که مهمترین آنها عبارتنداز Do (اکسیژن محلول) ، BoD (اکسیژن مورد نیاز واکنشهای بیوشیمیایی) ، CoD (اکسیژن مورد نیاز واکنشهای شیمیایی) ، میزان کلروفرمها و نیتراتها و فلزات سنگین می‌باشد.

تصفیه آب و فاضلابها آب و فاضلابها برای استفاده و برای برگشت به محیط یا استفاده مجدد نیاز به تصفیه دارند.

روشهای مختلفی برای تصفیه آبها و فاضلابها وجود دارد که بسته به مصارف آب و نوع آلودگی از این روشها استفاده می‌شود.

عمده‌ترین‌ روشهای تصفیه آب عبارت‌اند از: تصفیه مکانیکی آب تصفیه شیمیایی آب تصفیه آب به روش اسمز معکوس تصفیه بیوشیمیایی آب فیلتراسیون آب بازیابی فاضلاب نیروگاه های بخاری بازیابی فاضلاب نیروگاه های بخاری یکی از آلودگیهای مهم در کلیه فعالیتهای صنعتی و از جمله نیروگاههای برق،‌فاضلابهای صنعتی است که ضروری است بطور اصولی کنترل شوند تا علاوه بر جلوگیری از اثرات سوء آن، در مصرف منابع محدود آبی کشور نیز صرفه‌جویی شود.

بطور کلی در صنایع و نیروگاههای برق (که در این مقاله نیروگاههای بخاری مورد نظر است) با فرآیندهای تکمیلی، می‌توان براحتی بخش عمده‌ای از فاضلاب تولید شده در نیروگاهها را به منظور استفاده مجدد در فرآیندهایی که نیاز به آب دارند، برگردانده و به مصرف رسانید.

ضرورت استفاده از آب جبرانی در سیکل آب و بخار و سیکل خنک‌کننده نیروگاههای بخاری و بخصوص در نیروگاههایی که از برجهای خنک‌کن‌تر استفاده می‌کنند این واحد صنعتی را جزء پرمصرف‌ترین صنایع از نظر مدیریت منابع آبی قرار داده است.

بر طبق آمارهای موجود میزان مصرف آب مورد نیاز برای یک نیروگاه بخاری با برج خنک‌کن‌تر در هر مگاوات معادل ۲ تا ۳ متر مکعب‌بر ساعت تخمین زده شده است که این روند مصرف آب و تولید فاضلاب با توجه به رشد سریع تولید برق در کشور به شدت رو به افزایش است.

از این رو با بازیابی فاضلاب نیروگاه می‌توان تا حدی بالا بودن مصرف آب کل نیروگاه را جبران کرد.

فاضلابهای نیروگاهی فاضلابهای صنعتی در یک نیروگاه بخاری عمدتاً از نظر کیفی به چهار دسته فاضلابهای نمکی شامل انواع نمکهای محلول، فاضلابهای سمی (در موارد شستشوهای شیمیایی تجهیزات)‌شامل فلزات سنگین،‌ بازدارنده‌ها و دترجنتها، فاضلابهای لجنی شامل ذرات معلق ناشی از تخلیه زلال‌سازها و شستشوی معکوس فیلترها و فاضلابهای آلوده به سوخت و روغن تقسیم می‌شود.

فاضلابهای نمکی اغلب محتوی ترکیبات سولفاتها، ‌سولفیت‌ها، نیتراتها، کلرورها،‌ فسفاتها، کربناتها، بی‌کربناتها و ...

هستند.

این فاضلابها از نظر شکل ظاهری شفاف بوده و بدون هیچگونه رنگ و طعم هستند ولی به دلیل بالا بودن مقدار املاح محلول در آن قابل استفاده مجدد نبوده و یا جهت تخلیه به محیط‌زیست مناسب نیستند.

فاضلابهای لجنی شامل کلیه مواد معلق و رسوبات موجود در درین زلال‌سازهای بخش تصفیه مقدماتی آب و شستشوی معکوس فیلترهای فیزیکی هستند.

این فاضلابها از نظر شکل ظاهری شفاف نبوده و تیره هستند و در مواردی به شکل لجن آب در فرآیندهای مختلف تولید می‌شوند که برخلاف گونه اول از املاح محلول کمتری برخوردار بوده ولی به دلیل وجود ذرات معلق بالا در آن، قابل استفاده مجدد یا جهت تخلیه به محیط‌زیست مناسب نیستند.

فاضلابهای سمی شامل فلزات سنگین از قبیل وانادیم، نیکل، کرم،‌ کبالت، کادمیم، آهن، مس و ترکیبات آلی بازدارنده و دترجنتهای مورد مصرف در شستشوهای شیمیایی تجهیزات مختلف نیروگاه هستند.

این فاضلابها هم تیره بوده و هم از املاح محلول بالایی برخوردار هستند که به دلیل وجود مواد سمی، تخلیه آنها به محیط زیست مجاز نیست.

فاضلاب آلوده به سوخت تنها در نیروگاههای با سوخت مایع تولید می‌شود که قسمت عمده‌ای از آن ناشی از نشت تجهیزات از قبیل دستگاههای منتقل‌کننده سوخت،‌پمپها و لوله‌های انتقال، نشت گرمکن‌های سوخت و غیره است.

بخش دیگر تولید فاضلاب آلوده به سوخت به شستشوی محوطه تخلیه سوخت تانکرها و مخازن مربوطه برمی‌گردد.

اما اغلب،‌ مهمترین عامل تولید این فاضلاب،‌ دریناژ منابع سوخت است که بسته به میزان آب وارد شده به منابع،‌در ماه یک تا چند بار تخلیه می‌شود.

آب ورودی به این تانکها در اکثر موارد مربوط به نشتی کویلهای بخار در منابع است و معمولاً‌جهت جداسازی از به هدر رفتن مقادیر قابل توجه سوخت، از تله سوخت استفاده می‌شود.

تله سوخت با استفاده از اختلاف دانسیته سوخت و آب، سوخت را از آب جدا کرده و مجدداً به منابع باز می‌گرداند.

حجم این فاضلاب‌ها کم بوده و جزء دسته فاضلابهای آلوده به روغن بشمار می‌روند.

فاضلاب آلوده به روغن معمولاً‌از تجهیزاتی که به نوعی با روغن (یا به عنوان عامل خنک‌کننده و یا عامل روان‌کننده) سروکار دارند نشت کرده و از طریق شستشو و یا عوامل دیگر با آب مخلوط شده و جاری می‌شود.

حجم این گونه فاضلابها در نیروگاهها بالا نبوده و بعضاً در مواردی با استفاده از سیستم جداساز ثقلی آب و روغن تصفیه می‌شوند.