تصفیه فاضلاب صنایع کاشی و سرامیک

اصطلاح سرامیک از معنای یونانی “KERAMOS” مشتق شده است و مواد صنعتی سفالی را توصیف می کند. تحقیقات اخیر نشان می دهد که پردازش خاک رس ۱۹۰۰۰ سال قبل از میلاد قدمت دارد . قدیمی ترین یافته های سفال در جنوب ژاپن بین تاریخ ۸۰۰۰ سال قبل از میلاد و ۹۰۰۰ سال قبل از میلاد بوده است.

ویژگی های سرامیک

به طورکلی واژه “سرامیک یا محصولات سرامیکی برای مواد معدنی یا مواد آلی ( ترکیبات غیرفلزی) که به شکل دائمی ساخته شده اند به کاربرده می شود. علاوه بر این مواد سرامیکی امروزه عبارت اند از بسیاری از محصولات با یا بدون بخش کوچکی از خاک رس. سرامیک می تواند لعابی و یا تزئینی، متخلخل و یا منجمد باشد. مواد معدنی تشکیل دهنده سرامیک متشکل از بدنه سرامیک که درجه حرارت موجب تحول در آن شده و معمولاً به مخلوطی از مواد معدنی جدید و فاز شیشه ای تبدیل می شوند.

خواص و مشخصه سرامیک

محصولات سرامیکی با استحکام بالا، مقاومت در برابر سایش، عمر طولانی، مقاوم در برابر مواد شیمیایی و غیر سمی ، مقاومت در برابر حرارت و آتش و معمولاً دارای مقاومت الکتریکی بالا و گاهی اوقات نیز متخلخل می باشند.

مراحل اصلی در تولید محصولات سرامیکی تا حد زیادی مستقل از مواد استفاده شده و محصول نهایی است.

بخش های سرامیک

روش اساسی و مراحل در فرآیند تولید در ساخت محصولات مختلف سرامیک متفاوت است،به علاوه واقعیت این است که برای تولید کاشی های دیوار و کف ، انباری وزینتی (سرامیک خانگی)، لوله کشی و همچنین سرامیک های فنی، اغلب از یک فرایند چندمرحله ای استفاده می شود.

کاشی کف

محصولات آجری که به عنوان مصالح در شاخه های متعددی از ساخت وساز تولید و استفاده می شوند (اغلب آجر و کاشی) به روش شکل دادن با توجه به شکل کاربرد موردنظر شامل موارد زیر می باشند:

آجر ساختمانی (به عنوان مثال بلوک های خاک رس،آجر ، آجر مهندسی) آجر کلینکر و آجر سبک وزن
کاشی سقف به عنوان مثال کاشی اکسترود شده،کاشی فشرده
آجر سنگ فرش
آجر دودکش ( لوله های دودکش)

انواع فرآورده های نسوز

فرآورده های نسوز قادر به تحمل درجه حرارت بالا ۱۵۰۰ درجه سانتی گراد هستند. که در طیف گسترده ای از اشکال و فرم ها در بسیاری از کاربردهای صنعتی شامل فولاد، آهن، سیمان، آهک، شیشه، سرامیک، آلومینیوم، مس و صنایع پتروشیمی ، در کوره های زباله سوز ،نیروگاه های برق و سامانه های گرمایشی خانه ازجمله بلوک بخاری استفاده می شوند.

کاشی های دیوار و کف

کاشی و سرامیک نازک ساخته شده از خاک رس و یا دیگر مواد معدنی است که به طورکلی به عنوان پوششی برای کف و دیوارها استفاده می شود. کاشی و سرامیک معمولاً توسط اکستروژن و یا با فشار در دمای اتاق شکل گرفته ، سپس خشک و پس ازآن برای ایجاد خواص موردنیاز تحت حرارت قرار می گیرد.

یک طبقه بندی کلی کاشی و سرامیک در اروپا و استاندارد بین المللی به تصویب رسید و با توجه به EN 14411، کاشی و سرامیک به نه گروه، با توجه به روش ساخت (روش شکل دادن) و جذب آب آن ها تقسیم شده است. جذب آب با تخلخل مواد مرتبط است: جذب آب بالا به معنی تخلخل بالا است، درحالی که جذب کم آب با فشرده بودن و ساختار انجمادی در ارتباط است.

مصرف آب

آب تقریبا در تمام فرآیندهای سرامیک استفاده می شود، و آب باکیفیت خوب برای آماده سازی خاک رس ، لعاب و عملیات شستشو ضروری است.آب برای مقاصد مختلفی استفاده می شود:، اساساً به عنوان ماده خام برای بدنه سازی ، آماده سازی لعاب، به عنوان مایع شستشو و خنک کننده.

آب باکیفیت خوب برای لعاب، شستشو و خنک کنندگی موردنیاز است. آب باکیفیت پایین مانند فاضلاب تصفیه نشده حاصل از عملیات شستشو در بخش لعاب، می تواند برای بدنه سازی مناسب باشد.

در ساخت کاشی دیوار و کف ، فاضلاب در طول فرآیند تمیز کردن آماده سازی مواد خام و واحد لعاب ناشی می شود، و همچنین از روند آبگیری با فیلتر پرس و فیلترهای چرخش به دست می آید. آب لعاب در سامانه های بسته جمع آوری می شده و اغلب دوباره مورد استفاده قرارگرفته و به تغذیه چرخه تولید سرامیک بازمی گردد.

انتشار آب

آب یک ماده خام بسیار مهم در صنایع تولید سرامیک است، اما مقدار استفاده تا حد زیادی بین بخش ها و فرآیندهای مختلف متفاوت است. آبی که به طور مستقیم به مخلوط اضافه شده و بدنه سرامیک را تشکیل می دهد منجر به مشکل فاضلاب نمی شود و با هوا خشک می شود. به طور عمده فاضلاب تولیدشده شامل مواد رس خروجی از بدنه سازی است که به صورت سوسپانسیون در جریان آب در طول فرآیند و همچنین تمیز کردن تجهیزات تولیدشده است و نیز شامل آب مصرفی در عملیات اسکرابر مرطوب جهت خارج کردن گازهای گلخانه ای است.بخشی نیز شامل آب خنک کننده ای است که برای سیستم کوره بکار رفته و به مدار خنک کننده بازمی گردد. فاضلاب این صنعت بیشتر دارای کدورت بالا است که این مسئله به دلیل وجود ذرات بسیار ریز معلق کانی های رسی و رنگ لعاب است.

ازنقطه نظر شیمیایی مشخصات مواد موجود در فاضلاب صنایع کاشی و سرامیک به قرار زیر است:

مواد جامد معلق: خاک رس و سیلیکات نامحلول
یون های حل شده
فلزات سنگین محلول: سرب و روی
بور: به مقدار کم از لعاب سازی
مواد آلی ناشی از وسایل چاپ و چسب مورداستفاده در عملیات لعاب

مصرف آب و تولید فاضلاب در صنایع کاشی و سرامیک

آب به عنوان ماده خام

آب یک ماده خام بسیار مهم در صنایع تولید سرامیک است، اما مقدار استفاده تا حد زیادی بین بخش ها و فرآیندهای مختلف متفاوت است. آب به طور مستقیم به مخلوط اضافه شده و بدنه سرامیک را می سازد و منجر به مشکل فاضلاب نمی شود، سپس آن را با هوا خشک می کنند. به طور عمده فاضلاب تولیدشده حاوی مواد معلق رس خارج شده در طی فرآیند تولید است.

آب به عنوان خنک کننده

آب در سامانه های خنک کننده هیدرولیک و کمپرسور، و غیره استفاده می شود . آب برای این منظور باید تمیز بوده سختی آن پایین باشد تا از رسوب در مبدل های حرارتی جلوگیری شود. آب مورداستفاده می تواند در مدارهای بسته و پس از خنک کنندگی با یک عملیات تمیز کردن ساده دوباره در گردش قرار گیرد و مصرف آب مربوط به مقدار آب تبخیر شده است. ازآنجاکه آب در مدار بسته برای عملیات خنک کننده است، در اکثر موارد، مواد شیمیایی برای جلوگیری از خوردگی به آن اضافه می شود.

آب به عنوان عامل شستشو

آب همچنین در اسکرابرها جهت سیستم گاز دودکش و گردوغبار به صورت مرطوب استفاده می شود. در این سامانه ها، فاضلاب فرآیند می تواند توسط یک روش ساده فیزیکی (ته نشینی با یا بدون تصفیه شیمیایی) مورد تصفیه قرار گیرد.

آب به عنوان یک عامل تمیزکننده

آب برای تمیز کردن تجهیزات، به ویژه واحد آماده سازی مواد اولیه، قالب و سایر واحدهای ریخته گری، لعاب و دیگر واحدها استفاده شود. عملیات تمیز کردن که در آن آب بسیاری استفاده می شود نیاز به مدیریت مناسب برای صرفه جویی و جلوگیری از تولید فاضلآب دارد. اگر پساب تولیدشده در این مرحله تصفیه شود می تواند در دوباره مورداستفاده مجدد قرار گیرد و مصرف آب را کاهش دهد.

جدول ۱- استاندارد آلاینده های خروجی در صنایع کاشی و سرامیک

آلاینده	واحد	مقدار مجاز
PH	—–	۶-۹
BOD	میلی گرم بر لیتر	۵۰
مواد جامد معلق کل TSS	میلی گرم بر لیتر	۵۰
روغن و گریس	میلی گرم بر لیتر	۱۰
سرب	میلی گرم بر لیتر	0/2
کادمیوم	میلی گرم بر لیتر	0/1
کروم (کل)	میلی گرم بر لیتر	0/1
کبالت	میلی گرم بر لیتر	0/1
مس	میلی گرم بر لیتر	0/1
روی	میلی گرم بر لیتر	۲

سامانه های تصفیه فاضلاب صنعت کاشی و سرامیک

سامانه های اصلی تصفیه فاضلاب به شرح زیر است:

همگن سازی : مخازن همگن سازی برای به دست آوردن یک ترکیب سازگار در تصفیه پساب استفاده می شود و تا آنجا که ممکن است، مشکلات مربوط به تغییر در ترکیبات با استفاده از چنین مخازنی باعث بهبود بازده در تمام طول فرایند تصفیه و پس ازآن می شود. همگن سازی به عنوان یک کنترل اضافی باعث ثبات در دیگر تجهیزات شده و عامل تسهیل کننده است.

هوادهی: فرایند فیزیکی است که غالباً در تصفیه پساب برای مقاصد مختلف، مانند اکسیداسیون مواد به منظور تسهیل لخته سازی مورداستفاده قرار می گیرد. اکسیژن باعث حذف ترکیبات آلی موجود در فاضلاب ، حذف بو و غیره می شود. تجهیزات هوادهی ممکن است شامل همزن های سطح و یا عمقی باشند.

ته نشینی: این بخش باعث جداسازی ذرات جامد از مایع توسط رانش می شود. انواع مختلف مخازن ته نشینی وجود دارد؛ ممکن است مستطیل یا گرد باشند.

فیلتراسیون: شامل جداسازی مواد جامد معلق از مایع، با قرار دادن یک محیط متخلخل است که باعث حفظ مواد جامد شده و مایع اجازه می دهد تا جریان یابد. انواع محیط های مورداستفاده در صنعت سرامیک شامل فیلترهای عمقی، فیلتر پرس، و فیلتر چرخشی خلائی است.

جذب کربن فعال: این روش یک سیستم بسیار مناسب برای از بین بردن مواد آلی غیرقابل تجزیه است.

ترسیب شیمیایی: این یک فرایند جهت حذف محلول های مختلف توسط ترکیبات نامحلول، با استفاده از آهک و دیگر مواد منعقد کننده است.

انعقاد و لخته سازی: هدف از این روش شکستن حالت تعلیق کلوئیدی و تولید ذرات متراکم است که با استفاده از نمک های فلزی مانند آلوم و سولفات آهن و یا استفاده از منعقد کننده های پلیمری است.

تبادل یونی و اسمز معکوس: این فرآیند جهت حذف بور از آب که از بخش لعاب خارج می شود مورداستفاده قرار می گیرد. اسمز معکوس نیز برای کاهش میزان فاضلاب اعمال می شود.

انعقاد الکتروشیمیایی:

کاربرد فن آوری های الکتروشیمیایی در صنعت آب و فاضلاب بسیار متنوع است. این تکنیک در موقعیت ها و صنایع مختلف در حذف دامنه وسیعی از آلاینده ها به کار گرفته شده است. ازجمله موارد کاربرد این تکنیک در صنعت آب و فاضلاب می توان به تصفیه آب، شکستن امولسیون های چربی و نفت در آب، حذف مواد آلی طبیعی از آب، فلوئورزدایی، حذف ترکیبات سولفاته، تصفیه فاضلاب های شهری و رستوران، حذف فلزات سنگین، حذف آرسنیک، حذف ترکیبات فنلی، تصفیه فاضلاب صنایع لبنی و تولید چیپس، تصفیه فاضلاب صنایع تولید مخمر و خمیرترش، تصفیه فاضلاب صنایع پرداخت فلزی، فاضلاب های رخشویخانه ها و صنایع نساجی و همچنین تصفیه فاضلاب های رادیواکتیو اشاره نمود. روش های الکتروشیمیایی شامل: الکتروکواگولاسیون، الکتروفلوکولاسیون و الکتروفلوتاسیون است. روش الکتروشیمیایی الکتروکواگولاسیون عوامل ناپایدار کنندهای که باعث خنثی سازی لازم جهت جداسازی آلاینده ها می شود را تأمین می نماید. الکتروفلوکولاسیون نیز تولیدکننده عواملی است که پل سازی ذرات یا انعقاد را به پیش می برند. الکتروفلوتاسیون روشی است که طی آن آلاینده هایی نظیر چربی و روغن با حباب های گاز که در سطح الکترود تشکیل شده اند (H₂– O₂) موردحمله قرارگرفته و همراه با این حبابها به سطح محلول منتقل می شوند. بدین ترتیب حذف آلاینده ها از سیستم با انجام کفاب گیری قابل حصول خواهد بود.

مکانیسم کلی انعقاد و شناورسازی الکتریکی ترکیبی از عملکرد مکانیسم های مختلف به طور هم زمان است که به طور زنجیروار باعث تشدید عملکرد همدیگر می شوند. مکانیسم اصلی در فرآیند ممکن است از طریق فرآیندهای دینامیکی به عنوان واکنش های پیش رونده عمل کند و با توجه به نوع آلاینده و پارامترهای محیطی و عملیاتی تغییر نماید.

مزیت های انعقاد و شناورسازی الکتریکی بر سایر روش های تصفیه

تولید پسابی با کمترین مواد جامد محلول (TDS) در مقایسه با روش های شیمیایی، ، علاوه بر این هزینه های لازم برای استفاده مجدد این چنین پساب هایی پایین است.
تجهیزات ساده و راهبری آسان و همچنین کمترین مشکلات بهره برداری در طول فرآیند در مقایسه با روش های شیمیایی و بیولوژیکی.
پساب حاصل از فرآیند انعقاد و شناورسازی الکتریکی شفاف، بی رنگ و بدون بو است.
لجن حاصل از فرآیند به آسانی ته نشین شده و آبگیری از آن به سهولت قابل انجام است، زیرا بخش عمده لجن از هیدروکسیدهای فلزی تشکیل شده است.
لخته های تشکیل شده در این فرآیند بزرگ تر از لخته های حاصل از فرآیند انعقاد شیمیایی است و میزان آب موجود در پیوندهای لخته کمتر، مقاومت به اسید بیشتر و پایدارتر است و درنتیجه می توان آن را به وسیله فیلتراسیون سریع تر جداسازی نمود/
عدم نیاز به اپراتورهای حرفه ای جهت کار با سیستم
عدم نیاز به واحدهای جداگانه جهت انجام فرایند تصفیه
عدم نیاز به مواد شیمیایی مصرفی به صورت روزانه
نیاز به حداقل فضای ممکن جهت نصب و راه اندازی
هزینه نصب و راه اندازی بسیار پایین در مقایسه با سامانه های متداول تصفیه
برآورد استانداردهای محیط زیست در رابطه با پساب صنایع کاشی

سایت بهداشت محیط ایران

سایت بهداشت محیط ایران