تصفیه فاضلاب مواد شوینده

توضیحات

تصفیه فاضلاب مواد شوینده یک فرآیند پیچیده است، زیرا فاضلاب تولید شده توسط این کارخانه‌ها از جمله فاضلاب‌های صنعتی با بار آلودگی بالا محسوب می‌شود. فاضلاب شوینده حاوی مواد شوینده محلول در آب است و در صورت عدم جداسازی قبل از تخلیه در محیط، می‌تواند مشکلات زیست محیطی بسیاری را ایجاد کند. علاوه بر مواد شوینده و سورفکتانت‌ها، فاضلاب صنایع شوینده اغلب حاوی پلی‌فسفات‌ها است که برای پیچیده کردن کلسیم اضافه می‌شود.

فاضلاب مواد شوینده به عنوان منبع اصلی فسفات وارد شده به منابع آب شناخته می‌شود که یکی از مواد مغذی محسوب شده و باعث پدیده یوتریفیکاسیون می‌شود، بنابراین، فاضلاب شوینده باید قبل از تخلیه تصفیه شود. در ادامه، ویژگی‌های فاضلاب این صنایع به همراه روش تصفیه فاضلاب کارخانه‌های تولید مواد شوینده تشریح خواهد شد.

تعریف مواد شوینده مصنوعی

اصطلاح مواد شوینده به انواع مختلف مواد شوینده و پاک‌کننده اشاره دارد که برای از بین بردن آلودگی و کثیفی از سطح پارچه، فرش، ظروف و سایر اشیاء استفاده می‌شوند. اجزای اصلی مواد شوینده مواد آلی هستند که خاصیت جذب سطحی در محلول‌های آبی دارند و به آن‌ها عوامل جذب سطحی یا سورفکتانت‌ها گفته می‌شود. سورفکتانت‌ها مولکول‌های قطبی بزرگی هستند که یک سر آن‌ها در آب محلول است و سر دیگر آن به راحتی در چربی‌ها محلول است.

اهمیت تصفیه فاضلاب در کارخانجات تولید مواد شوینده

فاضلاب صنایع تولید شوینده از جمله فاضلاب های صنعتی با بار آلودگی بالا به شمار می آیند. این فاضلاب ها در صورت ورود به منابع آبی باعث ایجاد صدمات جبران ناپذیری به محیط می گردد. در صورت ورود این فاضلاب به تصفیه خانه های تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی سبب بروز اختلال در فرآیند می شود.

این نوع فاضلاب ها به دلیل وجود ترکیبات فسفر در محیط های آبی سبب ایجاد پدیده اتروفیکاسیون و رشد بی رویه جلبک و کاهش اکسیژن محلول در محیط می گردد. فاضلاب تولیدی صنایع تولید مواد شوینده معمولا حاصل از واحد های تولید شامپو، مایع دست شویی و ظرف شویی، خمیر دندان، پودر رخت شویی، قالب گیری و بسته بندی صابون، واحد سولفوناسیون و … می باشد.

تخلیه فاضلاب حاوی مواد شوینده، چه از طریق کارخانجات تولید مواد شوینده و چه از طریق استفاده خانگی از مواد شوینده، باعث مشکلات زیست محیطی عمده‌ای می‌شود. این مشکلات به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• مشکلات زیست محیطی ناشی از سورفکتانت‌ها
• مشکلات زیست محیطی ناشی از ورود فسفر
• مشکلات زیست محیطی ناشی از مواد شوینده

ویژگی‌های کمی و کیفی فاضلاب صنایع شوینده

کیفیت فاضلاب تولیدی صنایع تولید شوینده بسیار متغیر بوده و بسته به نوع محصول تولیدی متفاوت است. مقدار COD این فاضلاب ها معمولا بین 3000 تا 60000 و BOD این نوع فاضلاب ها بین 500 تا 4000 میلی گرم در لیتر می باشد. pH این نوع فاضلاب ها در حد خنثی و در پاره ای موارد قلیایی می باشد. برای تصفیه این نوع فاضلاب ها نمی توان از فرآیند های بیولوژیکی به تنهایی استفاده کرد و حتما نیاز به استفاده از فرآیند های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی به صورت توام می باشد.

• حداکثر دبی ورودی به شبکه جمع‌آوری فاضلاب کارخانه تولید مواد شوینده متعلق به منابع ناشناخته است که ۶۰ درصد از کل جریان فاضلاب را تشکیل می‌دهد.
• ۵۰ درصد از کل BOD و COD فاضلاب مواد شوینده متعلق به دو بخش خروجی چربی و واحد پخت صابون است.
• نسبت COD/BOD برای واحدهای سولفوناسیون، تولید پودر، مایع ظرفشویی و محصولات صنعتی در حدود ۵۰ درصد است.
• از آنجایی که فاضلاب مواد شوینده دارای pH بالایی است، طراحی فرآیند تصفیه باید برای این شرایط انجام شود.
• دمای فاضلاب در سطح مطلوب است و تنظیم دما برای مراحل تصفیه ضروری نیست.

در جدول زیر، ویژگی‌های فاضلاب صنایع شوینده تخمین زده شده است:

انواع سورفکتانت‌ها

سورفکتانت‌ها ترکیباتی آلی هستند که قادر به تغییر تعادل نیروهای جاذبه بین مولکول‌های نزدیک به سطح یک مایع می‌باشند. به عبارت دیگر، این مواد می‌توانند کشش سطحی یک مایع را کاهش دهند. این ترکیبات به طور گسترده در کاربردهای صنعتی مختلف استفاده می‌شوند، زیرا آن‌ها مواد نامحلول در آب مانند روغن‌ها، چربی‌ها و عناصر دیگر را حل یا امولسیون می‌کنند.

سورفکتانت‌ها در تولید محصولاتی مانند:

• مواد شوینده: سورفکتانت‌ها برای تولید مواد شوینده و محصولات تمیزکننده ضروری هستند، زیرا آن‌ها به جداسازی یا حل مواد نامحلول کمک می‌کنند و در نتیجه فرایند تمیزکاری را تسهیل می‌کنند.
• صنعت نظافت: سورفکتانت‌ها در تولید شامپو، مایع ظرفشویی، شوینده‌های نساجی و محصولات گردگیری سطح نقش حیاتی دارند.
• امولسیفایرها و حلال‌ها: آن‌ها همچنین به عنوان امولسیفایرها و حلال‌ها در کاربردهای صنعتی مختلف استفاده می‌شوند.

سورفکتانت‌ها می‌توانند بر اساس ساختار خود به دو دسته تقسیم شوند:

• غیر یونی: این نوع سورفکتانت‌ها با عدم وجود گروه‌های عاملی یونیزه شونده مشخص می‌شوند که با آب تفکیک نمی‌شوند. آن‌ها عمدتاً از یک بخش قطبی با اترها و الکل‌ها و یک بخش غیرقطبی حاوی زنجیره آلیفاتیک تشکیل شده‌اند، اگرچه می‌توانند نیز غیر آلیفاتیک آنیونی باشند.
• یونی: این نوع سورفکتانت‌ها با جاذبه الکترواستاتیکی قوی با آب به دلیل قطب‌های خود مشخص می‌شوند که به آن‌ها توانایی کشیدن زنجیره‌های هیدروکربنی را می‌دهند.

surfactants یونی به چند دسته تقسیم می‌شوند:

• آنیونی: این سورفکتانت‌ها متداول‌ترین نوع در صنعت هستند و به دلیل کارایی بالا و قیمت پایین، در مقیاس بزرگ تولید می‌شوند. این ترکیبات دارای یک قسمت آب‌دوست هستند که حاوی بار منفی ناشی از گروه‌های فسفات، سولفات، کربوکسیلات و سولفانات است.
• کاتیونی: این سورفکتانت‌ها دارای بار مثبت هستند که باعث چسبندگی بیشتر آن‌ها به سطوح مختلف می‌شود. آن‌ها می‌توانند خواص سطح را تغییر دهند، از جمله تبدیل سطوح آب‌دوست به آب‌گریز و بالعکس. علاوه بر این، ترکیباتی مانند آمین‌ها و نمک‌های مشتق شده آن‌ها دارای اثرات باکتری‌کشی هستند که باعث از بین بردن یا کاهش رشد برخی از میکروارگانیسم‌ها می‌شوند.
• آمفوتریک: این سورفکتانت‌ها دارای هر دو گروه آنیونی و کاتیونی هستند و ساختار مولکولی آن‌ها با تغییر pH تغییر می‌کند.

وجود سورفکتانت‌ها در فاضلاب مواد شوینده

همانطور که مشاهده کردیم، وجود ردپای مواد شوینده در فاضلاب، چه خانگی و چه صنعتی، رایج است.

از جمله اثرات منفی سورفکتانت‌ها در فاضلاب، موارد زیر برجسته هستند:

• آن‌ها pH فاضلاب را افزایش می‌دهند که بر چرخه زندگی گونه‌های آبزی تأثیر می‌گذارد.
• آن‌ها باعث افزایش مواد مغذی در آب‌هایی که به آن‌ها تخلیه می‌شوند، می‌شوند و افزایش قابل توجهی در جلبک‌ها و بوی نامطبوع به دلیل مشارکت مقادیر زیادی فسفر ایجاد می‌کنند.
• فسفات‌ها با موادی مانند اسید نیتریلوتریاستیک (NTA) یا اسید اتیلن دی آمین تترا استیک (EDTA) جایگزین می‌شوند که حاوی یون‌های سنگین هستند که در آب حل می‌شوند و می‌توانند توسط جمعیت مصرف شوند.
• جیوه، سرب و کروم فلزات سنگینی هستند که می‌توانند در آب حل شوند و باعث تغییر زنجیره غذایی یا آسیب ژنتیکی در بسیاری از گونه‌ها شوند.
• کلر و ترکیبات ارگانوکلرین می‌توانند غلظت خود را در فاضلاب افزایش دهند و به دلیل اثرات جهش‌زا و سرطان‌زای خود تهدیدآمیز شوند.
• برای انجام تجزیه ترکیبات آلی ناشی از مواد شوینده، اکسیژن زیادی مصرف می‌شود که شرایط بی‌هوازی ایجاد می‌کند و باعث مرگ گیاهان و جانوران آبزی می‌شود.
• آن‌ها تأثیر مستقیمی بر فرآیندهای ته نشینی، انعقاد و لخته‌سازی در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب دارند.
• آب‌های زیرزمینی را آلوده می‌کنند.
• آن‌ها مقادیر زیادی کف تولید می‌کنند که روی آب شناور می‌شود و باعث تغییراتی در رقیق‌سازی اکسیژن و در عین حال تأثیر بر محیط زیست می‌شود.

سورفکتانت‌های موجود در فاضلاب هنگام رسیدن به تصفیه‌خانه‌های آب مشکلات عمده‌ای ایجاد می‌کنند. تحت تأثیر هوادهی، آن‌ها مقادیر زیادی کف شناور تولید می‌کنند که علاوه بر نامناسب بودن، مشکلاتی را در انتقال اکسیژن و مشکلات عملیاتی در تأسیسات ایجاد می‌کنند.

سورفکتانت‌ها کیفیت آب را تغییر می‌دهند، زیرا در فرآیندهای مختلفی مانند تبادل اکسیژن مداخله می‌کنند که در دسترس بودن آن را کاهش می‌دهد و بر فرآیند بیولوژیکی تأثیر می‌گذارد.

تشکیل میسل

هنگامی که سورفکتانت‌ها در یک مایع حل می‌شوند، ساختارهای کروی کوچکی (10-30 نانومتر) به نام “میسل” تشکیل می‌دهند. این ساختارها برای کاربردهای مختلفی مانند تمیزکاری و امولسیون‌سازی ضروری هستند. میسل‌ها بر اساس ویژگی‌های زیر تشکیل می‌شوند:

• سورفکتانت‌ها دارای یک قسمت قطبی (هیدروفیل) و یک قسمت غیرقطبی (هیدروفوب) هستند.
• در یک مایع، مولکول‌های سورفکتانت به طور خودجوش برای به حداقل رساندن انرژی سطحی، به هم می‌چسبند.
• قسمت‌های هیدروفیل به سمت آب جهت‌گیری می‌کنند، در حالی که قسمت‌های هیدروفوب در داخل جمع می‌شوند و یک ساختار کروی به نام میسل تشکیل می‌دهند.
• میسل‌ها متورم می‌شوند و منجر به تشکیل میکروامولسیون‌ها و تسهیل انحلال روغن‌ها، گریس‌ها، هیدروکربن‌ها یا زنجیره‌های آروماتیک مانند بنزن و مشتقات آن می‌شوند.

خواص میسل

• انحلال‌پذیری: میسل‌ها می‌توانند مواد غیرقابل‌انحلال در آب مانند چربی‌ها و روغن‌ها را محصور کرده و انحلال‌پذیری آن‌ها را افزایش دهند.
• شویندگی: میسل‌ها به حذف خاک و گریس از سطوح جامد کمک می‌کنند.
• امولسیون‌سازی: در محصولاتی مانند کرم‌ها و لوسیون‌ها، میسل‌ها مواد غیرقابل‌انحلال در آب را امولسیون می‌کنند.
• پایداری کلوئیدی: میسل‌ها ذرات را در سوسپانس‌های کلوئیدی پراکنده نگه می‌دارند.

به طور خلاصه، میسل‌ها ساختارهای کلیدی در شیمی سورفکتانت‌ها هستند. آن‌ها برای اثربخشی سورفکتانت‌ها در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی و مراقبت شخصی اساسی هستند، اما همچنین می‌توانند انحلال‌پذیری آلاینده‌های نامطلوب در آب فاضلاب را افزایش دهند.

حذف سورفکتانت‌های موجود در فاضلاب مواد شوینده

به دلیل وجود میسل‌ها در پساب‌های حاوی سورفکتانت‌ها، فرآیند تصفیه این فاضلاب‌ها نیازمند بی‌ثبات‌سازی میسل‌ها از طریق انعقاد صحیح در محیطی با pH مناسب است. از سوی دیگر، حضور همزمان روغن‌ها، گریس‌ها یا هیدروکربن‌ها نیز رایج است که باید همراه با سایر آلاینده‌های موجود در آب از طریق تشکیل فلکول‌ها، با افزودن یک پلی‌الکترولیت مناسب، جدا شوند.

فرآیند جداسازی شناورسازی هوا محلول (چربی گیر DAF)، که شرکت فراب زیست فراز در آن تخصص گسترده‌ای دارد، مناسب‌ترین گزینه است، زیرا علاوه بر عملکرد بالای جداسازی، امکان تولید لجن شناور با غلظت بالاتر نسبت به سایر فرآیندهای تصفیه را فراهم می‌کند.

برخی صنایع به دلیل فعالیت خود مرتبط با سورفکتانت‌ها ممکن است فاضلاب‌هایی با غلظت‌های بالای آلاینده‌ها تخلیه کنند. این نمونه‌ای از یک تحلیل فاضلاب با حضور بالای سورفکتانت‌ها و سایر آلاینده‌ها است:

• سورفکتانت‌ها (≥10 میلی‌گرم در لیتر)
• BOD (≥3000 میلی‌گرم در لیتر اکسیژن)
• COD (≥9000 میلی‌گرم در لیتر اکسیژن)
• روغن‌ها و چربی‌ها (≥950 میلی‌گرم در لیتر)
• عناصر آروماتیک مانند فنول‌ها (≥ 1 میلی‌گرم در لیتر)
• مواد شوینده (≥10 میلی‌گرم در لیتر)

یک تصفیه‌خانه با راندمان بالا برای تصفیه فاضلاب حاوی مواد شوینده و سایر صابون‌ها از مراحل زیر تشکیل شده است:

• همگن‌سازی و تنظیم pH
• انعقاد / فلکولاسیون
• شناورسازی هوا محلول (DAF)
• تصفیه بیولوژیکی هوازی
• تصفیه ثالثیه با MBR برای بازیابی یا تخلیه
• آبگیری لجن جدا شده برای دفع در محل دفن زباله.

در اکثر موارد، یک سیستم DAF برای رسیدن به محدودیت‌های مناسب تخلیه یا استفاده مجدد کافی نیست. به همین دلیل، لازم است یک تصفیه ثانویه متشکل از یک راکتور بیولوژیکی هوازی و یک DAF با بازگردش لجن فعال به منطقه اکسیداسیون نصب شود. اگر بخشی یا تمام فاضلاب تصفیه شده قرار است بازیابی شود، باید یک سیستم اولترافیلتراسیون غشایی (MBR) نصب شود.

در یک کارخانه تولید سورفکتانت، بارهای آلاینده و حضور گلیسیریدها می‌تواند بالا باشد، بنابراین شکستن امولسیون قبلی در یک محیط اسیدی، به دنبال آن انعقاد، فلکولاسیون و شناورسازی DAF، همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است، ضروری است:

مراحل تصفیه پساب مواد شوینده و بهداشتی

کارخانه‌های تولید مواد شوینده، بسته به محصولات خود، واحدهای تولیدی متفاوتی دارند. به‌طور کلی، کارخانه‌های تولید مواد شوینده، واحدهایی برای تولید صابون، سولفوناسیون، پودر، مایع ظرفشویی و لباسشویی، شامپو، خمیر دندان و پودر ماشین لباسشویی دارند. واحدهای سولفوناسیون و تولید پودر معمولاً در کارخانه‌های بسیار بزرگ وجود دارند. در ادامه، مراحل تصفیه فاضلاب یکی از کارخانه‌های تولید مواد شوینده شرح داده می‌شود.

مرحله اول: همگن‌سازی

هنگامی که فاضلاب وارد این حوضچه‌ها می‌شود، اسید سولفوریک و آب آهک تزریق می‌شوند تا pH تنظیم شود. مواد شیمیایی با توجه به نرخ جریان فاضلاب به حوضچه‌های تصفیه شیمیایی تزریق می‌شوند.

مرحله دوم: تصفیه شیمیایی

پس از افزودن مواد شیمیایی تنظیم کننده pH به فاضلاب مواد شوینده، خروجی حاصل مدت زمان مناسب را در یک حوضچه ته نشینی سپری می‌کند تا لجن شیمیایی به حوضچه جمع‌آوری لجن فیلتر پرس هدایت شود. پس از آن، در حوضچه‌های انعقاد و لخته‌سازی، ما انعقادکننده‌ها و لخته‌سازها را تزریق می‌کنیم تا ذرات کلوئیدی ناپایدار ته نشین شوند. سپس فرآیند لخته‌سازی تکمیل می‌شود و در پایان، لجن حاصل از تصفیه شیمیایی توسط پمپ به حوضچه جمع‌آوری لجن فیلتر پرس هدایت می‌شود تا کیک شیمیایی آماده شود.

مرحله سوم: تصفیه بیولوژیکی

سرریز از فرآیند تصفیه شیمیایی وارد حوضچه‌های هوادهی بیولوژیکی می‌شود. در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب مواد شوینده، تصفیه با کمک لجن فعال انجام می‌شود. در این روش، فاضلاب را وارد حوضچه‌هایی می‌کنیم تا هوادهی شود و اکسیژن در آب حل شود. این اکسیژن باعث تکثیر و زندگی میکروارگانیسم‌ها در فاضلاب می‌شود که BOD فاضلاب را کاهش می‌دهد. پس از آن، آن‌ها وارد حوضچه‌های ته نشینی می‌شوند و لجن فعال (بیومس) در آنجا ته نشین می‌شود و سپس به حوضچه‌های تغلیظ لجن هدایت می‌شود. برای تصفیه بیولوژیکی با کمک لجن فعال و رشد مناسب میکروبی، می‌توان از فیلتر بیولوژیکی چرخان (RBC) استفاده کرد.

مرحله چهارم: فرآیند فیلتراسیون

خروجی از مراحل فوق پمپ شده و به مخزن فیلتر شنی هدایت می‌شود تا رسوبات و لخته‌های تشکیل شده را حذف کرده و ذرات معلق مانند لخته‌های آهن و آلومینیوم را از تصفیه شیمیایی کاهش دهد.

مرحله پنجم: فرآیند جذب سطحی

فاضلاب خروجی از فیلتر شنی برای حذف رنگ وارد فیلتر کربن فعال می‌شود. در روش جذب سطحی، مواد محلول در فصل مشترک بین جامد و مایع به دام می‌افتند. رایج‌ترین جاذب مورد استفاده کربن فعال است. کربن فعال به دلیل جذب بالا و قابلیت احیا، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.

مرحله ششم: فرآیند ضدعفونی

در آخرین مرحله، از کلرزنی با استفاده از کلرزن، برای کشتن یا خنثی کردن میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا استفاده می‌کنیم.

طراحی و ساخت پکیجهای تصفیه فاضلاب صنایع مواد شوینده

مانند بسیاری از صنایع دیگر استفاده از پکیجهای تصفیه فاضلاب پیش ساخته یک راهکار مدرن و مقرون به صرفه در زمینه تصفیه این نوع فاضلاب صنعتی میباشد. شرکت مهندسی فراب زیست فراز با بهره گیری از فرآیندهای نوین تصفیه فاضلاب توانایی طراحی و اجرای انواع تصفیه خانه های فاضلاب تولید مواد شوینده مطابق استاندارد های سازمان حفاظت از محیط زیست را دارا می باشد. از جمله مزایای سیستم های تولیدی این شرکت طراحی دقیق و عملی، راندمان بسیار بالای تصفیه، ابعاد کوچک و بهینه سازی برای انواع فضاها و عدم نیاز به راهبری و نگهداری پیچیده می باشد.

همچنین از دیگر صنایع مشابه دیگر که شامل خدمات این شرکت میباشد میتوان به تصفیه فاضلاب صنایع لبنی اشاره کرد.

شرکت فراب زیست فراز با سابقه و تجربه مفید در زمینه تجهیز و ساخت انواع پکیج تصفیه فاضلاب ، تخصص لازم را در طراحی و ساخت انواع سیستمهای تصفیه پساب صنعتی برای صنایع گوناگون را دارا میباشد. لطفا برای اطلاعات و جزئیات بیشتر در مورد محاسبه ظرفیت و قیمت این دستگاه های تصفیه فاضلاب با کارشناسان ما تماس حاصل نمایید.