کاربرد انواع فیلتر در تصفیه فاضلاب صنایع فلزی

کاربرد انواع فیلتر در تصفیه فاضلاب صنایع فلزی

روان کننده های صنایع فلزی (MWF) به طور گسترده جهت خنک سازی و روان کردن قطعات فلزی حین انجام عملیات روی آنها استفاده می شود. میزان مصرف سالیانه جهانی این روغن ها حدود (۹)۱۰٭۲ L بوده و میزان فاضلاب آن بیش از ۱۰ برابر این مقدار می باشد، چراکه این روغن ها جهت استفاده باید رقیق شوند. روان کننده های مصرف شده به علت دارا بودن مواد شیمیائی مختلف، حضور بیو سایدها و غیره، سبب آلودگی های شدید زیست محیطی و انتشار بودی فساد شده شده که لزوم تصفیه و دفع نهائی مناسب و کامل را توجیه می نماید. آلاینده های اصلی فاضلاب صنایع فلزکاری شاملCOD (۸۰۰۰mg/L -۵۰۰۰)، فلزات سنگین (برحسب نوع صنعت)، TSS (براده های فلزات)، مواد محلول (آهن، سرب، آلومینیوم، نیتروژن، فسفر و ...) و مواد آلی روغنی با زنجیره های بلند و حلقوی بوده که نیاز به روش های خاصی برای تصفیه دارد. برای تصفیه این فاضلاب ها روش های مختلف فیزیکی، شیمیائی و بیولوژیکی موجود است. تصفیه های فیزیکی و شیمیائی معمول، می توانند این فاضلاب ها را تصفیه کرده، اما استانداردهای دفع را تأمین نمی کنند. در این بررسی به مقایسه روش های مختلف فیزیکی و شیمیائی تصفیه این فاضلاب ها با تکیه بر روش فیلتراسیون پرداخته و روش های مناسب با توجه به استانداردهای دفع ارائه شده است.

۱) مقدمه:

استفاده از آب در تمامی صنایع امری اجتناب ناپذیر است که در نهایت آب مصرفی و یا مقداری از آن بسته به نوع صنعت به صورت فاضلاب وارد محیط زیست می شوند. با توجه به معضلاتی که تخلیه این پساب ها در محیط زیست ایجاد می کنند، کاهش حجم فاضلاب و یا تصفیه آنها لازم به نظر می رسد. فاضلاب روغن های فلزکاری که هدف اصلی آن روان کردن، کم کردن اصطکاک و خنک کردن می باشد، از زمره فاضلاب هائی است که دارای آلودگی بسیار بالا بوده و به عنوان یک فاضلابسمی (به دلیل وجود مواد افزودنی مانند مواد بازدارنده خوردگی و مواد بازدارنده رشد باکتری) برای محیط های پذیرنده مطرح می باشد (۱).

روغن های فلزکاری (Metalworking fluid) از زمان های یونان باستان تا کنون استفاده می شده است اما فرمولاسیون و مطالعه در مورد مکانیزم آنها در هنگام استفاده در دو دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته است (۲). روغن های فلزکاری را می توان به دو گروه عمده با پایه آب و با پایه روغن تقسیم کرد. روغن های فلزکاری بر پایه آب را می توان در دو طبقه سنتتیک و نمیه سنتتیک قرار داد (۳و۴). گروه دوم روغن های فلزکاری به طور گسترده در صنایع فلزکاری استفاده شده و در نتیجه حجم زیادی از مواد شیمیائی آلی در فاضلاب این فاضلاب حضور خواهند داشت. در حقیقت به علت گوناگونی این ترکیبات در فاضلاب صنایع فلزکاری، تصفیه خانه های متداول با مشکلات زیادی در زمینه تصفیه این مواد روبه رو هستند (۵و۶و۷).

اتحادیه اروپا از صنایع فلزکاری خود خواسته است که محصولاتی بی خطر و قابل پذیرش توسط محیط زیست حین عمل آوری و مصرف این محصولات تولید نمایند (۸). قوانین موجود نه تنها به بی خطر بودن فرآیند برای کارگران اشاره دارد، بلکه بی خطری برای محیط زیست نیز مدنظر می باشد. طبق قانون (۶۰/۲۰۰۰/EC) اتحادیه اروپا، توجه زیادی به کاهش اثرات سوء زیست محیطی صنایع فلزکاری و فاضلاب آنها و کاهش حجم این قبیل فاضلاب ها دارد.

آلاینده های اصلی فاضلاب صنایع فلزکاری شامل (COD (۵۰۰۰۰-۸۰۰۰۰ mg/L، فلزات سنگین (بر حسب نوع صنعت)، TSS (براده های فلزات)، مواد محلول (آهن، سرب، آلومینیوم، نیترات، فسفر و ...) و مواد آلی روغنی با زنجیره های بلند و حلقوی بوده که نیاز به روش های خاصی برای تصفیه دارد. برای تصفیه این فاضلاب ها روش های مختلف فیزیکی، شیمیائی و بیولوژیکی موجود است. در اوایل دهه ۱۹۹۰، عمده روش های تصفیه، فیزیکی (اولترافیلتراسیون و تبخیر) یا شیمیائی (اضافه کردن ماده منعقد کننده) بود اما در دهه اخیر توجه به روش های بیولوژیکی برای تصفیه این فاضلاب ها بیشتر شده است. روغن های فلزکاری از نظر ترکیبات تشکیل دهنده بسیار گسترده بوده که همین امر در ایجاد یک روش تصفیه یا بازیابی واحد برای روغن های مختلف، ایجاد اشکال می کند. خلاصه ترکیبات تشکیل دهنده روغن های فلزکاری به شرح جدول ۱ می باشد.

برخی آلاینده های این روغن ها، هنگام تماس روغن ها با سطح فلز در حال فرآیند وارد روغن می شود. این آلاینده ها شامل براده های فلزات به صورت TSS، آلاینده های آلی موجود در سطح فلزات نظیر روغن، دوده، گریس ورودی به روغن فلزکاری از دستگاه های فلزکاری به علت نشتی و عدم آبند بودن دستگاه ها، میکروارگانیسم های موجود در سطح فلزات و دستگاه ها و آلاینده های محیطی موجود نظیر ذرات معلق هوا می باشد. اما آلاینده های اصلی فاضلاب تظیر COD، نیتروژن، گوگرد، فسفر و ترکیبات آلی حلقوی، ناشی از ترکیبات تشکیل دهنده این روغن ها بوده که در صورت ورود به منابع پذیرنده محیط سبب آلودگی شدید این منابع خواهد شد. لذا تصفیه این روغن ها از لحاظ زیست محیطی از اهمیت خاصی برخوردار است.

۲) روش های تصفیه بازیابی فاضلاب فلزکاری

به طور کلی، روش های مختلف تصفیه فاضلاب صنایع فلزکاری برای روغن های برپایه روغن شامل متعادل ساز جریان، جداسازی ثقلی روغن های آزاد، شکست شیمیائی امولسیون، فلوکلاسیون، شناورسازی با هوای محلول و زلال سازی فیلتراسیون جهت حذف روغن، می باشد (۵). اما با توسعه روزافزون استفاده از روغن های فلزکاری سنتتیک و نیمه سنتتیک، حذف روغن اهمیت کمتری یافته است. در حال حاضر حذف مواد آلی به عنوان فرآیند اصلی در تصفیه این گونه فاضلاب ها در نظر گرفته می شود.

جدول ۲ خلاصه ای از روش های مختلف تصفیه فیزیکی و شیمیائی این گونه فاضلاب ها را نشان می دهد. این روش ها براساس دبی فاضلاب پذیرنده با هم متفاوت بوده که البته دبی های ارائه شده به صورت تقریبی بوده و اعداد دقیقی نمی باشند. برای روش های تبخیر، اولترافیلتراسیون و تصفیه شیمیائی این دبی ها به ترتیب، ۳۰۰۰ـ۲۵، ۱۵۰۰۰ـ۵۰ و ۱۰۰۰۰۰۰ـ۵۰ گالن در روز می باشد. برای سیستم اسمز معکوس، ظرفیت دبی ورودی بر حسب نوع طراحی متغیر بوده و معمولاً این سیستم مقدار ۱۰۰۰۰۰۰ گالن در روز را تحمل می کند.

همان طور که در جدول ۲ ملاحظه می شود، برخی از روش ها به عنوان تصفیه نهائی نبوده و آلاینده های خروجی آنها باید مورد تصفیه قرار گیرند. برای مثال آلاینده های هوای ناشی از فرآیندهای تبخیر، سیستم های کنترل آلودگی هوا مورد نیاز است و یا برای فرآیند ممبران یا فیلتراسیون نیاز به کوره های حرارتی برای از بین بردن مواد آلی جدا شده است. برای تصفیه کامل فاضلاب های صنایع فلزکاری، نیاز به یک تأسیسات تصفیه کامل است.

۱ـ۲) فیلتراسیون

ذرات معلق موجود در فاضلاب، در مرحله تصفیه اولیه و توسط روش فیلتراسیون حذف می شود. معمولاً مقدار ذرات معلق موجود در فاضلاب کم می باشد. اما به جهت ایجاد خوردگی در تأسیسات تصفیه فاضلاب و رسوب در واحدهای تصفیه باید حذف شود. برای این منظور دو نوع فیلتر استفاده می شود. برای براده های فلزی و ذرات قطبی، از فیلترهای مغناطیسی استفاده می شود. فیلترهای مشبکی با قطر ۱۰۰um به آسانی تمیز شده و در پساب خروجی کمتر از ۱/۰ درصد ذرات موجود در فاضلاب ورودی است.

۲ـ۲) تانک متعادل سازی

جهت حفظ حالت مداوم جریان از تانک متعادل سازی از جنس فولاد ضدزنگ استفاده می شود. این تانک دارای دو خروجی بوده که یکی برای واحد امولسیون شکن/سانتریفیوژ و فیلترهای بستر جاذب می باشند. هم چنین در کف این تانک نیز یک شیر خروجی دیگر تعبیه شده که برای خروج ذرات ته نشین شده در کف تانک می باشد. در صورتی که از فرآیند امولسیون شکن/سانتریفیوژ استفاده شود، فاضلاب باید تا ۵۰ درجه سانتیگراد حرارت داده شود که برای این منظور، هیترهای الکتریکی در تانک باید تعبیه شود.

۳ـ۲) امولسیون شکن/سانتریفیوژ

این مرحله برای تصفیه روغن های فلزکاری معدنی و نیمه سنتتیک استفاده می شود. در این مرحله، حذف روغن های آزاد، شکست امولسیون ها و حذف روغن های امولسیون شده به دست می آید. برای جداسازی فاز آب و روغن نیاز به تزریق دوز مشخصی از مواد شیمیائی می باشد.

هنگامی که امولسیون شکسته شد، فاضلاب وارد سانتریفیوژ شده که در آن جا روغن در مخزنی جمع آوری شده و سپس برای سوزاندن به کوره هدایت می شود. پساب خروجی از این واحد وارد واحد اولترافیلتراسیون می شود.

۴ـ۲) اولترافیلتراسیون

اولترافیلتراسیون تکنیک غشائی است که جهت حذف روغن باقیمانده در فاز آبی استفاده می شود چراکه در واحدهای قبلی کمتر از ۹۵ درصد روغن حذف می شود. از این فیلترها دو نوع جریان خارج می شود: پساب حاوی روغن بسیار کم و مایع غلیظ روغنی. اولترافیلترها به دلیل جلوگیری از عبور مواد روغنی کلوئیدی به جای میکروفیلترها معمولاً انتخاب می شوند. این فیلترها معمولاً از جنس سرامیک بوده و به صورت توبولار بوده و از شستشوی معکوس جهت تمیز کردن آنها استفاده می شود.

۵ـ۲) فیلترهای با بستر جاذب

در صورتی که روغن فلزکاری ما از نوع سنتتیک بوده و یا پساب خروجی از واحدهای قبلی حاوی مقادیر روغن بالاتر از استانداردها باشد، از فیلترهای با بستر جاذب استفاده می شود. این فیلترها براساس مجموعه ای از مکانیسم های جذب، پیوستگی و انعقاد کار می کنند.

جاذب موجود در این فیلترها معمولاً زغال کک بوده که قبل از استفاده با آب خام شستشو شده و سپس تا رسیدن به وزن مشخص با هوا خشک می شود. سپس به مدت ۲۴ ساعت و در دمای ۵۰ درجه سانتیگراد خشک می شود. هم چنین از جاذب های غیرآلی نظیر CaCL۲ یا CaSO۴ .H۲O استفاده کرد.

۳) بحث و نتیجه گیری

روغن صنایع فلزکاری به عنوان ماده ای مؤثر در بهبود فرآیندهای فلزکاری مطرح هستند، اما از دیدگاه محیط زیست، در جهت تصفیه فاضلاب ناشی از این روغن ها به عنوان بخشی از مجموعه مدیریت این صنایع باید توجه خاصی مبذول نمود. سیستم تصفیه ارائه شده به عنوان یک نمونه برای تصفیه فاضلاب این صنایع مطرح بوده و به عنوان مرجع پیشنهاد نمی شود.

منابع :
----------------------
مجله مهر آب
aftab.ir
(۱) نظری، ع و هاشمیان، ج، تصفیه پذیری بیولوژیکی فاز آبدار امولسیون روغن ـ آب، مجله محیط شناسی، شماره ۱۳۸۳،۳۰،صفحات ۸۶ ـ

مطالب مرتبط با صافی های شنی و فیلتر ها در سایت بهداشت محیط ایران :

- فیلترهای شنی

دانلود فیلم مربوط به فیلتر چکنده

سایت بهداشت محیط ایران

سایت بهداشت محیط ایران