مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح پیشنهادی برای تصفیه پساب کارخانه‌های تولید کود و سموم کشاورزی که معمولاً دارای ترکیبات سمی (حشره‌کش‌ها، قارچ‌کش‌ها) و غلظت بالای نیتروژن و فسفر هستند، ارائه می‌شود. هر طرح را از نظر هزینه سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX)، فضای مورد نیاز و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه شده و سپس اجزای هر طرح را به‌همراه عملکرد حذف‌کننده‌های اصلی شرح می‌گردد.

طرح ۱: فرایند فیزیکوشیمیایی پایه + رکتور لجن فعال (Activated Sludge)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح کم‌ترین CAPEX را می‌طلبد و تجهیزات استاندارد انعقاد–لخته‌سازی، حوضچه ته‌نشینی و راکتور لجن فعال در دسترس همه مراکز صنعتی‌اند. اما به دلیل حجم بالای مخازن و حوض‌ها، بیش از ۱۰۰۰ مترمربع فضا نیاز دارد. ROI آن در کوتاه‌مدت محدود است چون حذف سموم پیچیده ناقص است و تولید لجن سمی هزینه دفع بالایی دارد.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد حذف

  1. مخزن برابرسازی (Equalization): یکنواخت‌سازی نوسانات دبی و غلظت نیتروژن/فسفر و سموم برای جلوگیری از شوک هیدرولیکی و سمی به مراحل بعد.

  2. انعقاد–لخته‌سازی (Coagulation–Flocculation): افزودن پلی‌آلومینیوم کلراید یا کلرید آهن؛ سموم آلی (بخش بزرگی از حشره‌کش‌ها) و فسفات‌های آزاد با تشکیل لخته به فاز جامد منتقل می‌شوند (حذف حدود ۳۰–۴۰٪ سم و ۲۰–۳۰٪ فسفر).

  3. ته‌نشینی (Sedimentation): لخته‌های سنگین سمی پایین می‌نشینند و نیتروژن آلی و فسفر لخته‌شده از آب جدا می‌شود.

  4. راکتور لجن فعال (Activated Sludge): میکروارگانیسم‌های هوازی بخش عمده مواد آلی و آمونیاک را تجزیه می‌کنند؛ حذف ۶۰–۷۰٪ COD و تبدیل آمونیاک به نیترات.

  5. نیتریفیکاسیون/دنی‌تریفیکاسیون ثانویه: در همان سیستم یا واحد جداگانه، نیترات به گاز نیتروژن تبدیل می‌شود (حذف حدود ۵۰–۶۰٪ نیتروژن کل).

طرح ۲: ترکیب اکسیداسیون پیشرفته (AOP) + تبادل یونی + بیوفیلتر

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  CAPEX متوسط نیاز دارد و تجهیزات UV/H₂O₂ یا ازن فشرده‌ و ستون‌های تبادل یونی جمع‌وجورند، بنابراین مجموعاً حدود ۶۰۰–۷۰۰ مترمربع فضا کافی است. ROI در میان‌مدت مطلوب است چون سموم آلی تقریباً کامل شکسته و یون‌های نیتروژن و فسفر قابل بازیابی‌اند؛ هزینه‌های دفع لجن کاهش می‌یابد و آب با کیفیت برای مصرف صنعتی بازچرخش می‌شود.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد حذف

  1. مخزن برابرسازی و پیش‌فیلتراسیون: حذف ذرات درشت و همگن‌سازی تا از گرفتگی ستون‌ها جلوگیری شود.

  2. واحد اکسیداسیون پیشرفته (UV/H₂O₂ یا ازن): تولید رادیکال •OH که مولکول‌های مقاوم سموم آلی (پیرتروئیدها، آفت‌کش‌های فسفاته) را به ترکیبات ساده‌تر تبدیل می‌کند (حذف ۷۰–۸۰٪ سموم و کاهش COD تا ۵۰–۶۰٪).

  3. ستون تبادل یونی: رزین‌های آنیونی فسفات و نیتروژن آمونیومی را جدا می‌کنند (حذف ۸۰–۹۰٪ فسفر و ۷۰–۸۰٪ نیتروژن کل) و در صورت نیاز به‌صورت نمک بازیابی می‌شوند.

  4. بیوفیلتر (Packed‑Bed Biofilter): جریان پس از تبادل یونی برای تجزیه نهایی مواد آلی باقیمانده و نیترات وارد بستر می‌شود؛ حذف ۲۰–۳۰٪ COD باقی‌مانده و نیترات.

  5. زلال‌سازی نهایی (Clarification): جداسازی لجن زیستی و آماده‌سازی پساب با کیفیت بالا برای تخلیه یا مصرف مجدد.

طرح ۳: راکتور غشایی بیولوژیک (MBR) + اکسیداسیون الکتروشیمیایی + بازیابی مواد مغذی

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح بیشترین CAPEX و OPEX را دارد اما به‌واسطه فشردگی MBR و سلول اکسیداسیون، زیر ۵۰۰ مترمربع فضا اشغال می‌کند. کیفیت پساب خروجی به اندازه‌ای بالاست که می‌تواند مستقیم به سیستم خنک‌کننده یا شستشو بازگردد. با بازیابی نمک‌های آمونیوم و فسفات در مرحله تبادل یونی و تولید برق یا گرما از بیوگاز، ROI بلندمدت بسیار چشمگیر خواهد بود.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد حذف

  1. MBR بیولوژیک (Membrane Bioreactor): همراه‌سازی فرآیند هوازی و فیلتراسیون غشایی (UF/MF) در یک واحد؛ حذف ۹۰–۹۵٪ COD/BOD، کنترل کامل ذرات و باکتری‌ها، و جلوگیری از ورود لجن سمی به پساب.

  2. اکسیداسیون الکتروشیمیایی (Electrochemical Oxidation): تولید رادیکال‌های قوی و کلرآمین‌ها که تک‌لایه‌های سموم آلی را معدنی می‌کند؛ حذف اضافی تا ۹۵–۹۸٪ سموم باقیمانده.

  3. واحد تبادل یونی و بازیابی: ستون‌های کاتیونی و آنیونی یون‌های آمونیوم و فسفات را جدا کرده و به‌صورت کود مایع یا کریستال‌های قابل فروش بازیابی می‌کنند؛ حذف ۹۵–۹۹٪ از نیتروژن و فسفر.

  4. تقطیر غشایی (Membrane Distillation) یا نانو‌فیلتراسیون (اختیاری): غلظت‌سازی باقی‌مانده آلاینده و بازیابی آب خالص برای بازچرخش بالای ۸۰٪.

مقایسه نهایی
طرح ۱ با کم‌ترین هزینه شروع و پیچیدگی عملیاتی، اما فضای زیاد و ROI محدودی دارد چون حذف سم و مواد مغذی ناقص است و لجن سمی تولید می‌کند. طرح ۲ سرمایه‌گذاری متوسط و فضای متوسط می‌طلبد و با ترکیب AOP و تبادل یونی، حذف مؤثر سموم و بازچرخش مواد مغذی را امکان‌پذیر می‌سازد و ROI مناسب در میان‌مدت دارد. طرح ۳ بیشترین هزینه و پیشرفته‌ترین است ولی در فضای فشرده اجرا می‌شود و با خروجی صنعتی‌خالص، بازیابی انرژی و مواد مغذی، در درازمدت بالاترین بازگشت سرمایه را فراهم می‌آورد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح کلی برای تصفیه فاضلاب کارخانجات صنایع غذایی بزرگ (شامل مراکز شستشو و فرآوری میوه، سبزی، گوشت و…) که عمدتاً حاوی روغن‌ها و چربی‌ها، نیتروژن آلی (پروتئین‌ها و آمین‌ها) و پلی‌ساکاریدهایی مثل پکتین هستند، ارائه می‌شود. هر طرح را از نظر هزینه سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX)، فضای مورد نیاز و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه شده و سپس اجزای هر یک را با توضیح عملکرد و حذف‌کننده‌های اصلی تشریح میگردد.

طرح ۱: فرایند فیزیکوشیمیایی پایه + راکتور لجن فعال (Activated Sludge)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح کم‌ترین نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه را دارد و تجهیزات استاندارد نظیر حوضچه انعقاد–لخته‌سازی، شناورسازی با هوا (DAF) و راکتور هوادهی فعال در دسترس هستند. اما حجم مخازن و حوض‌ها بزرگ است و معمولاً بیش از ۱۲۰۰ مترمربع فضا می‌گیرد. به‌دلیل تولید قابل توجه لجن و حذف ناکامل برخی ترکیبات مقاوم (مثل پکتین) نرخ بازگشت سرمایه پایین تا متوسط است.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. مخزن برابرسازی (Equalization): دبی و غلظت چربی و نیتروژن آلی را یکنواخت می‌کند و pH را برای مراحل بعد تثبیت می‌نماید.

  2. واحد حذف روغن و چربی (Grease Trap + API Separator): نمک‌ها و ذرات سنگین جدا و چربی‌های شناور با حذف گرانشی از سطح برداشته می‌شوند؛ حذف اولیه بیش از ۷۰٪ روغن و چربی.

  3. انعقاد–لخته‌سازی و DAF: افزودن منعقدکننده (سولفات آلومینیوم یا پلی‌آلومینیوم کلراید) باعث چسبیدن ذرات پکتین و پروتئین به هم می‌شود و با کمک هوای محلول ذرات و قطرات چربی ریز جداسازی می‌شوند؛ حذف ۸۰–۹۰٪ کدری، بخش عمده پکتین و پروتئین.

  4. راکتور لجن فعال (Activated Sludge): میکروارگانیسم‌ها بخش عمده BOD (چربی‌های محلول، قندها و نیتروژن آلی) را تجزیه می‌کنند؛ کاهش ۷۰–۸۰٪ COD و تبدیل آمونیاک به نیترات.

  5. فرایند نیتریفیکاسیون/دنی‌تریفیکاسیون: در همان راکتور یا در واحد جداگانه، بخش آمونیاکی تبدیل به نیتریت/نیترات و سپس به گاز نیتروژن تبدیل می‌شود؛ حذف ۶۰–۷۰٪ نیتروژن کل.

  6. زلال‌سازی ثانویه (Secondary Clarifier): جداسازی لجن فعال و آماده‌سازی پساب برای تخلیه یا مصرف مجدد سطح پایین.

طرح ۲: فرایند بی‌هوازی (UASB) + بیوفیلم متحرک (MBBR) + آف‌گس (Polishing)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  CAPEX متوسط و OPEX پایین‌تر (به‌دلیل تولید انرژی بیوگاز) دارد و راکتور UASB و MBBR فضای کمتری نسبت به حوضچه‌های بزرگ طرح ۱ می‌گیرند (حدود ۷۰۰–۸۰۰ مترمربع). با بازیابی انرژی به‌صورت متان و حذف قوی‌تر ترکیبات آلی و نیتروژن، نرخ بازگشت سرمایه در میان‌مدت مطلوب است.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. مخزن برابرسازی و جداکننده چربی اولیه: عملکرد مشابه طرح ۱ اما برای حجم کمتر چربی بهینه‌شده.

  2. راکتور بی‌هوازی UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket): میکروب‌های بی‌هوازی بخش عمده چربی‌ها، قندها و پروتئین را به متان و دی‌اکسیدکربن تبدیل می‌کنند؛ حذف ۶۰–۷۰٪ COD و تولید بیوگاز برای تأمین بخشی از انرژی کارخانه.

  3. راکتور بیوفیلم متحرک (MBBR): حامل‌های چرخانی سطح‌بالا رشد میکروبی برای تجزیه باقی‌مانده مواد آلی و نیتروژن آلی؛ حذف اضافی ۲۰–۳۰٪ COD و کاهش آمونیاک با انجام نیتریفیکاسیون بی‌هوازی جزئی.

  4. واحد نیتریفیکاسیون/دنی‌تریفیکاسیون ثانویه: در یک راکتور جداگانه با کنترل مرحله‌ای اکسیژن، تبدیل نیترات به گاز نیتروژن جهت حذف کامل نیتروژن کل تا ۷۵–۸۵٪.

  5. پلیمریزاسیون و آف‌گس (Polishing Unit): ستون‌های کربن فعال یا بستر ماسه‌ای پیشرفته برای حذف نهایی کدری، رنگ و پکتین باقیمانده؛ پساب به کیفیت مطلوب برای آبیاری یا پروسس مجدد می‌رسد.

طرح ۳: MBR بیولوژیک + اکسیداسیون پیشرفته (AOP) + تبخیر غشایی برای بازچرخش آب

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح بیشترین CAPEX و OPEX را دارد اما با فشردگی زیاد تجهیزات (MBR و سلول AOP) فضای زیر ۵۰۰ مترمربع کافی است. با حذف بیش از ۹۵٪ آلاینده‌ها، تولید پساب با خلوص صنعتی و امکان بازچرخش بیش از ۸۰٪ آب، کاهش هزینه تأمین آب خام و دفع پساب باعث بالاترین ROI در بلندمدت می‌شود.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. راکتور غشایی بیولوژیک (MBR): ترکیب جداسازی غشایی (UF/MF) و میکروارگانیسم‌های هوازی در یک واحد؛ حذف ۹۵–۹۸٪ COD/BOD و تفکیک موثر روغن، چربی و ذرات معلق.

  2. اکسیداسیون پیشرفته (UV/H₂O₂ یا O₃/H₂O₂): تولید رادیکال •OH برای شکستن پلی‌ساکاریدهای مقاوم (پکتین) و آمین‌های پایدار؛ حذف اضافی ۸۰–۹۰٪ پکتین و نیتروژن آلی مقاوم.

  3. نیتریفیکاسیون/دنی‌تریفیکاسیون درون‌خطی: کنترل شده در MBR یا واحد جانبی برای حذف ۸۰–۹۰٪ نیتروژن کل.

  4. تقطیر غشایی (Membrane Distillation): تمرکز آلاینده‌ها و بازیابی آب با کیفیت بالا؛ آب خروجی برای شستشو یا فرآوری مجدد استفاده می‌شود و کنسانتره آلاینده برای دفع یا سوخت زیستی با حجم بسیار کم آماده می‌شود.

مقایسه نهایی
طرح ۱ با کم‌ترین هزینه نخستین و بیشترین فضا، حذف چربی و بخش عمده BOD/COD را انجام می‌دهد اما در حذف پکتین و نیتروژن محدود است و ROI آن پایین‌تر است. طرح ۲ سرمایه‌گذاری متوسط و فضای متوسط می‌طلبد و با تولید انرژی بیوگاز و حذف قوی‌تر ترکیبات آلی و نیتروژن، ROI خوبی در میان‌مدت دارد. طرح ۳ گرچه گران‌ترین است، اما در کمترین فضا اجرا می‌شود و به‌واسطه حذف نزدیک به کامل آلاینده‌ها و بازیابی آب صنعتی، در بلندمدت بیشترین نرخ بازگشت سرمایه را ارائه می‌کند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح متداول برای تصفیه فاضلاب واحدهای کاغذسازی و نئوپان که عمدتاً حاوی لیگنین، تانن‌ها و مواد آلی مقاوم به تجزیه هستند، ارائه می‌شود. هر طرح از منظر سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX)، فضای مورد نیاز و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه شده و سپس اجزای هر طرح با توضیح عملکرد و آلاینده‌های حذف‌شونده تشریح می‌گردد.

طرح ۱: فرایند فیزیکوشیمیایی پایه + تصفیه بیولوژیک فعال (Activated Sludge)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح کم‌ترین هزینه سرمایه‌گذاری اولیه را دارد و تجهیزات آن (مخازن انعقاد، حوضچه ته‌نشینی و راکتور لجن فعال) ساده و در دسترس هستند. اما به‌خاطر ابعاد بزرگ مخازن و نیاز به حوضچه‌های گسترده فضای زیادی (بیش از ۱۰۰۰ مترمربع برای ظرفیت متوسط) می‌طلبد. نرخ بازگشت سرمایه پایین تا متوسط است چون حذف لیگنین محدود (حدود ۵۰–۶۰٪) و تولید لجن قابل توجه است که هزینه‌های دفع و فرآوری آن را بالا می‌برد.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. مخزن برابرسازی (Equalization): ایجاد یکنواختی در دبی و غلظت مواد رنگی و لیگنین تا از شوک‌های هیدرولیکی جلوگیری شود و pH مناسب برای افزودن منعقدکننده‌ها تأمین گردد.

  2. انعقاد–لخته‌سازی (Coagulation–Flocculation): افزودن سولفات آلومینیوم یا کلرید فریک برای دِشارژ بار سطحی مولکول‌های لیگنین و تشکیل لخته؛ حذف حدود ۳۰–۴۰٪ از ترکیبات معلق و بخشی از رنگ و COD.

  3. ته‌نشینی (Sedimentation): جداسازی لخته‌های تشکیل‌شده و جداسازی ۵۰–۶۰٪ مواد آلی سنگین و لیگنین همراه با لجن.

  4. راکتور بیولوژیک بارشده (Activated Sludge): باکتری‌ها و زنده‌میکروارگانیسم‌ها بخش قابل تجزیه لیگنین و تانن را (حدود ۵۰–۶۰٪ از COD باقیمانده) تجزیه می‌کنند؛ حذف کلی COD تا حدود ۷۰–۸۰٪.

  5. زلال‌سازی ثانویه (Secondary Clarifier): جداکردن لجن فعال و تحویل پساب برای تخلیه یا مصرف مجدد با حداقل استاندارد.

طرح ۲: جذب با کربن فعال + اکسیداسیون پیشرفته (AOP) + راکتور بیوفیلم متحرک (MBBR)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  CAPEX و OPEX متوسط دارد و به‌خاطر مجموعه ستون‌های کربن و راکتور MBBR، فضای کلی حدود ۵۰۰–۶۰۰ مترمربع است. حذف قوی لیگنین و رنگ تا حدود ۸۰–۹۰٪ امکان‌پذیر است و کاهش هزینه‌های شیمیایی نسبت به طرح اول، ROI مناسبی در کوتاه‌مدت فراهم می‌کند.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. مخزن برابرسازی و پیش‌فیلتراسیون: حذف ذرات درشت و ایجاد جریان یکنواخت برای جلوگیری از گرفتگی ستون کربن.

  2. ستون جذب کربن فعال (GAC): حذف ۶۰–۷۰٪ لیگنین، تانن و مواد رنگزا با جذب فیزیکی روی سطح کربن؛ کاهش قابل توجه COD و رنگ.

  3. واحد اکسیداسیون پیشرفته (UV/H₂O₂ یا ازن/پراکسید): تولید رادیکال •OH که حلقه‌های آروماتیک لیگنین را می‌شکند و ترکیبات مقاوم را به مولکول‌های کوچک‌تر و قابل تجزیه تبدیل می‌کند؛ حذف اضافه ۲۰–۳۰٪ لیگنین و ۹۰٪ ترکیبات رنگی.

  4. راکتور بیوفیلم متحرک (MBBR): حامل‌های پلاستیکی معلق فضای سطحی بالایی برای رشد میکروارگانیسم‌ها فراهم می‌کنند که بخش عمده COD باقیمانده را (حدود ۸۰–۹۰٪) تجزیه می‌نمایند؛ پاکسازی نهایی برای ورود به واحد زلال‌سازی.

  5. زلال‌سازی نهایی: جدا کردن لجن بیوفیلم و ارائه پساب با کیفیت مطلوب برای مصرف مجدد یا تخلیه.

طرح ۳: راکتور غشایی بیولوژیک (MBR) + اکسیداسیون الکتروشیمیایی + نانو‌فیلتراسیون (NF)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح بالاترین CAPEX و OPEX را دارد اما بیشترین فشردگی تجهیزات (MBR و سلول‌های الکتروشیمیایی) باعث می‌شود فضای کلی زیر ۴۰۰ مترمربع باشد. با حذف کامل لیگنین و مواد مقاوم تا بیش از ۹۵–۹۸٪ و تولید پساب با خلوص صنعتی، امکان بازچرخش آب در خط تولید وجود دارد و کاهش هزینه تأمین آب خام و پرداخت جریمه پساب، ROI بسیار بالایی در بلندمدت به‌همراه دارد.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. MBR بیولوژیک (Membrane Bioreactor): ترکیب هوادهی و فیلتراسیون UF یا MF در یک واحد؛ حذف بیش از ۹۰٪ COD/BOD و حدود ۸۰–۸۵٪ لیگنین در فاز زیستی و غشایی. پساب با SDI زیر ۱ و شفافیت بالا تولید می‌شود.

  2. اکسیداسیون الکتروشیمیایی (Electrochemical Oxidation): در سل الکترولیتیک با الکترودهای خاص، تولید رادیکال •OH و ClO⁻ ترکیبات باقی‌مانده لیگنین و رنگ‌های مقاوم را اکسیده و معدنی می‌کند؛ حذف اضافه ۱۰–۱۵٪ از آلاینده‌های چسبناک.

  3. نانو‌فیلتراسیون (NF): حذف نمک‌های محلول سبک و مولکول‌های کوچک‌تر؛ کیفیت آب برای بازیافت صنعتی تضمین می‌شود.

  4. بازیابی آب و غلظت‌سازی آلاینده‌ها: آب خروجی خالص تا ۸۰–۹۰٪ برای شستشو یا تغذیه دیگ بخار بازچرخش می‌شود و جریان غلیظ شده کنسانتره آلاینده (لیگنین و پس‌ماندهای AOP) با حجم بسیار کمتر برای دفع یا فرآوری مجدد آماده می‌گردد.

مقایسه نهایی
طرح ۱ کم‌هزینه و ساده است اما به فضا و لجن بالا نیاز دارد و حذف لیگنین محدود است، بنابراین ROI آن پایین‌تر است. طرح ۲ سرمایه‌گذاری و فضای متوسط می‌طلبد و با ترکیب جذب کربن، AOP و MBBR، حذف قابل توجهی از لیگنین و رنگ‌های مقاوم را انجام می‌دهد و ROI مناسبی در کوتاه‌مدت فراهم می‌آورد. طرح ۳ هرچند گران‌ترین و پیچیده‌ترین گزینه است، اما در فضای فشرده اجرا می‌شود و به واسطه حذف بیش از ۹۵٪ آلاینده‌ها و امکان بازچرخش آب صنعتی و کاهش هزینه‌های جانبی، در بلندمدت بیشترین بازگشت سرمایه را تضمین می‌کند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح معمول برای تصفیه فاضلاب خطوط آبکاری و فلزکاری الکترولیتی (حاوی یون‌های کروم، نیکل و سرب) ارائه شده است. هر طرح را از منظر سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX)، فضای مورد نیاز و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه و سپس اجزای هر طرح را به‌همراه عملکرد حذف هر آلاینده شرح می‌گردد.

طرح ۱: روش کلاسیک شیمیایی (خنثی‌سازی–لخته‌سازی–ته‌نشینی–فیلتر شنی)
از نظر سرمایه‌گذاری اولیه کم‌هزینه‌ترین گزینه است و تجهیزات ساده (مخازن pH، واکنشگر، حوضچه ته‌نشینی و بستر شن) به‌راحتی در دسترسند. با این حال حجم لجن تولیدی بالا و ابعاد بزرگ مخازن و حوضچه‌ها فضای زیادی (معمولاً بیش از ۸۰۰–۱۰۰۰ مترمربع برای ظرفیت متوسط) می‌طلبد. نرخ بازگشت سرمایه کند است چون علاوه بر هزینه دفع لجن باید بارها مواد شیمیایی مصرف شود و هیچ درآمد جانبی مستقیمی از بازیابی فلزات وجود ندارد.

• مخزن برابرسازی (Equalization): یکنواخت‌سازی دبی و غلظت یون‌های فلزی، جلوگیری از شوک هیدرولیکی و نوسان pH.

• خنثی‌سازی با آهک یا سود (pH Adjustment): با تنظیم pH تا حدود 9–10 یون‌های Cr³⁺، Ni²⁺ و Pb²⁺ به هیدروکسیدهای نامحلول تبدیل می‌شوند.

• لخته‌سازی (Coagulation–Flocculation): افزودن پلی‌الکترولیت (پلی‌آلومینیوم کلراید یا پلی‌اکریل‌آمید) باعث تشکیل فلوک‌های درشت می‌شود که یون‌های فلزی و جامدات معلق را درون خود به دام می‌اندازد.

• ته‌نشینی (Sedimentation): لجن حاوی هیدروکسید فلزات در حوضچه جدا می‌شود و پساب اولیه تا حدود ۸۰–۸۵٪ فلز کاهش می‌یابد.

• فیلتر شنی (Sand Filtration): حذف ذرات باقیمانده و شفاف‌سازی پساب تا حدود ۱۰–۲۰ NTU.

طرح ۲: الکتروکوآگولاسیون + بستر بیوسوربنت (زیست‌جذب) + اولترافیلتراسیون
سرمایه‌گذاری اولیه متوسط دارد و نیاز به فضای کمتری (حدود ۵۰۰–۶۰۰ مترمربع) نسبت به طرح ۱ است، چرا که واحد الکتروکوآگولاسیون فشرده‌تر است و بستر زیستی معمولاً به شکل کارتریج‌های قابل تعویض نصب می‌شود. هزینه برق الکتروکوآگولاسیون و تعویض بستر زیستی متوسط است، اما به‌دلیل حذف مؤثر بالای فلزات (تا ۹۰–۹۵٪) و کاهش مصرف شیمیایی، ROI در میان‌مدت مطلوب می‌شود.

• الکتروکوآگولاسیون (Electrocoagulation): عبور جریان مستقیم بین الکترودهای آهن یا آلومینیوم؛ یون‌های فلزی آزادشده در محلول به سرعت به هیدروکسید تبدیل و به‌صورت لخته جدا می‌شوند. این روش می‌تواند بیش از ۸۵٪ از کروم، نیکل و سرب را هم‌زمان حذف کند.

• بستر بیوسوربنت (Biosorption Bed): پساب پیش‌تصفیه‌شده روی بسترهای زیستی (مثل پوسته نارگیل یا رزین‌های میکروبی) جاری می‌شود تا یون‌های فلزی باقیمانده از طریق جذب زیستی به دام بیفتند و حذف نهایی تا ۹۵٪ افزایش یابد.

• اولترافیلتراسیون (UF): ماژول‌های غشایی UF ذرات معلق و فلک‌کوک‌های ریز را حذف می‌کنند، کیفیت پساب را برای تخلیه یا ورود به فرایند بازچرخانی با SDI زیر ۳ تضمین نموده و حذف کلوییدها و میکروارگانیسم‌ها را به بیش از ۹۹٪ می‌رسانند.

طرح ۳: MBR بیولوژیک + اکسیداسیون الکتروشیمیایی + تبادل یونی و بازیابی فلزات
این پیشرفته‌ترین و گران‌ترین گزینه است؛ CAPEX و OPEX بالایی دارد ولی به‌دلیل فشردگی راکتور MBR و سلول الکتروشیمیایی، فضای کلی محدود به حدود ۳۰۰–۴۰۰ مترمربع می‌شود. کیفیت آب خروجی بسیار بالا (آلاینده‌های فلزی تقریباً زیر حد تشخیص) و امکان بازیابی فلزات خالص در واحد تبادل یونی، درآمد جانبی قابل‌توجهی ایجاد و ROI بلندمدت را به‌شدت افزایش می‌دهد.

• MBR بیولوژیک (Membrane Bioreactor): ترکیب راکتور هوازی و فیلتراسیون غشایی (UF/MF) در یک واحد؛ حذف بیش از ۹۰٪ BOD/COD و امکان حذف بخشی از یون‌های فلزی که به باکتری‌ها چسبیده‌اند. شفافیت پساب تا ۱ NTU و SDI زیر ۱ تضمین می‌شود.

• اکسیداسیون الکتروشیمیایی (Electrochemical Oxidation): تولید رادیکال •OH و اکسید کلرید (ClO⁻) در سلول، موجب اکسیده شدن کرومات‌های باقیمانده و سایر ترکیبات ثانویه به نمونه‌های پایدار و آماده برای جذب می‌شود؛ حذف بیشتر فلزات مقاوم.

• تبادل یونی (Ion Exchange) و بازیابی فلزات: ستون‌های رزین کاتیونی و آنیونی جریان پس از AOP را پالایش نهایی می‌کنند. یون‌های Cr³⁺، Ni²⁺ و Pb²⁺ روی رزین می‌نشینند و پس از شارژ مجدد رزین، فلزات به‌صورت نمک خالص خارج و قابل فروش یا بازیابی صنعتی می‌شوند.

• بازیابی آب و فلزات: آب خروجی با کیفیت بالا مجدداً در فرایند شستشو یا خنک‌کنندگی به کار می‌رود و در نتیجه مصرف آب کاهش چشمگیر می‌یابد؛ بازیابی فلزات نیز هزینه تأمین اولیه آلیاژ یا نمک را کاهش می‌دهد.

مقایسه نهایی
طرح ۱ از لحاظ سرمایه‌گذاری اولیه کم‌ترین هزینه و بیشترین فضای لازم را دارد و ROI آن پایین‌تر است چرا که هیچ درآمد جانبی از بازیابی فلزات ندارد. طرح ۲ سرمایه‌گذاری متوسط و فضای جمع‌وجورتری می‌طلبد و با حذف مؤثر تا ۹۵٪ فلزات و کاهش مصرف مواد شیمیایی، در میان‌مدت ROI مناسبی ارائه می‌دهد. طرح ۳ اگرچه گران‌ترین و پیچیده‌ترین گزینه است، اما در کمترین فضا اجرا می‌شود و به واسطه کیفیت پساب صادراتی، بازچرخش آب و فروش فلزات بازیابی‌شده، در بلندمدت بالاترین نرخ بازگشت سرمایه را دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح متداول برای تصفیه رواناب‌های حاوی نفت و مشتقات روغنی در پالایشگاه‌های نفت را معرفی می‌کنم. هر طرح را از نظر هزینه سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX)، فضای لازم و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه شده و پس از آن اجزای هر طرح را با عملکرد و حذف‌کننده‌های اصلی توضیح می‌گردد.

طرح ۱: فرآیند فیزیکوشیمیایی ساده (سپراتور API + شناورسازی با هوای محلول + تصفیه بیولوژیک بارشده)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح کمترین CAPEX را دارد و تجهیزات اصلی آن (سپراتور API، واحد DAF و حوض‌های بیولوژیک) نسبتا ارزان هستند. اما به فضای زیادی (حدود ۲۰۰۰–۲۵۰۰ متر مربع برای ظرفیت متوسط) نیاز دارد چون مخازن سپراتور و DAF باید ابعاد بزرگی داشته باشند. نرخ بازگشت سرمایه در کوتاه‌مدت متوسط است؛ هزینه عملیاتی پایین و نگهداری ساده است اما درآمد جانبی مستقیم (مثل بازیابی حلال یا روغن) در این طرح وجود ندارد.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. مخزن برابرسازی (Equalization): یکنواخت‌سازی جریان و غلظت روغن تا از شوک‌های هیدرولیکی و نوسان بار آلودگی جلوگیری شود.

  2. سپراتور API (Gravity Separator): بر پایه‌ی گرانش، قطرات بزرگ روغن و ذرات جامد سنگین جدا می‌شوند؛ حذف اولیه حدود 50–60% BOD و تقریباً تمام ذرات بزرگ روغن.

  3. شناورسازی با هوای محلول (DAF): بقیه روغن‌های ریز معلق و ذرات سبک با تزریق حباب‌های ریز هوا جدا می‌شوند؛ حذف اضافی 85–95% روغن و چربی.

  4. راکتور بیولوژیک بارشده (Attached‑Growth Bioreactor): نیتروفیل‌ها و باکتری‌های اختصاصی روی بستر (پلی‌پروپیلن یا رزین) چسبیده و مواد آلی قابل تجزیه (COD/BOD) را از بین می‌برند؛ حذف 80–90% COD باقیمانده.

  5. زلال‌سازی ثانویه (Secondary Clarifier): لجن بیولوژیک را از پساب جدا می‌کند و پساب برای تخلیه یا استفاده مجدد آماده می‌شود.

طرح ۲: فرایند ترکیبی پیشرفته (هیدروسیکلون + انعقاد–لخته‌سازی + MBBR + کربن فعال)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  CAPEX متوسط رو به بالا و OPEX متوسط دارد. هیدروسیکلون‌ها و راکتورهای بیوفیلم متحرک از نظر فضا جمع‌وجورترند و حجم کل واحدها به حدود ۱۰۰۰ متر مربع کاهش می‌یابد. به‌دلیل بازیابی نسبی روغن در سیکلون و حذف قوی آلاینده‌ها با کربن فعال، امکان فروش مجدد روغن بازیافت‌شده و کاهش هزینه‌های جریمه زیست‌محیطی، ROI خوبی در میان‌مدت فراهم می‌شود.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. هیدروسیکلون (Hydrocyclone): با نیروی گریز از مرکز، قطرات روغن و ذرات سنگین‌تر از آب جدا می‌شوند؛ حذف اولیه 60–70% روغن و تسریع مراحل بعد.

  2. واحد انعقاد–لخته‌سازی (Coagulation–Flocculation): افزودن پلی‌الکترولیت‌ها باعث چسبیده شدن روغن‌های ریز به ذرات لخته‌شونده و تشکیل فلوک‌های قابل شناورسازی می‌شود؛ حذف بیشتر روغن ریز و برخی امولسیون‌های پایدار.

  3. واحد بیوفیلم متحرک (MBBR – Moving Bed Biofilm Reactor): صفحات پلاستیکی معلق در راکتور سطح تبادل‌بالای زیستی ایجاد می‌کنند که مواد آلی باقیمانده (COD/BOD) را تا 90% تجزیه می‌کند.

  4. ستون جذب کربن فعال (GAC): آلاینده‌های آلی باقیمانده، ترکیبات معطر نفتی (PAH) و مواد ایندکس شده BOD/COD روی سطح کربن نشسته و حذف می‌شوند؛ پاکسازی نهایی کیفیت پساب به استانداردهای سختگیرانه.

  5. واحد بازیابی روغن (Oil Recovery): روغن جمع‌آوری‌شده از سیکلون و شناورسازی به واحد ذخیره‌سازی یا فروش منتقل می‌شود و درآمد جانبی ایجاد می‌کند.

طرح ۳: راکتور غشایی بیولوژیک (MBR) + اکسیداسیون پیشرفته (AOP) + تقطیر غشایی

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  بیشترین CAPEX و OPEX را دارد، اما کوچک‌ترین فضای ممکن (حدود ۶۰۰–۸۰۰ مترمربع) را اشغال می‌کند چرا که MBR و واحدهای AOP فشرده‌اند. کیفیت پساب خروجی “صنعتی-خالص” است و می‌توان بخشی از آب را مجدداً در فرآیند خنک‌کاری یا شستشو به‌کار برد. با توجه به کاهش هزینه‌های مصرف آب و امکان فروش بخشی از ترکیبات خالص بازیافت‌شده، نرخ بازگشت سرمایه در بلندمدت بسیار بالا خواهد بود.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. راکتور غشایی بیولوژیک (MBR): ترکیب راکتور بیولوژیک و فیلتراسیون غشایی (UF/MF) در یک واحد، حذف 95–98% BOD/COD و تمام ذرات معلق؛ خروجی با SDI بسیار پایین و شفاف.

  2. اکسیداسیون پیشرفته (AOP – UV/H₂O₂ یا ازن): رادیکال •OH تولیدشده واکنش‌های معدنی‌سازی را تسریع می‌کند و ترکیبات مقاوم آلی (مانند PAHهای سنگین) را به CO₂ و آب تبدیل می‌کند؛ حذف بیشتر از 90% آلاینده‌های باقیمانده.

  3. تقطیر غشایی (Membrane Distillation): در دمای پایین و اختلاف بخار، آب خالص از غشا عبور می‌کند و جریان غلیظ شده حاوی باقی‌مانده روغن و چربی‌ها برای تصفیه مجدد یا دفع با حجم به‌مراتب کمتر آماده می‌شود. این واحد امکان بازیابی آب بیش از 80% و کنسانتره‌سازی آلاینده‌ها را می‌دهد.

مقایسه نهایی
طرح ۱ با کمترین هزینه اولیه و پیچیدگی عملیاتی؛ اما فضای زیاد و ROI متوسط دارد چون بازیابی روغن محدود است. طرح ۲ تعادلی میان هزینه و عملکرد ایجاد می‌کند: CAPEX متوسط، فضا و هزینه عملیاتی کمتر از طرح ۱، و امکان بازیابی روغن و حذف قوی‌تر آلاینده‌ها، ROI خوبی فراهم می‌آورد. طرح ۳ گران‌ترین و پیچیده‌ترین گزینه است ولی در فضا فشرده است و با تولید پساب با خلوص صنعتی و امکان بازچرخش آب و بازیابی ترکیبات، در درازمدت بالاترین نرخ بازگشت سرمایه را داراست.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح متداول برای تصفیه فاضلاب صنایع چرم‌سازی (حاوی کرومات‌ها و فلزات سنگین) ارائه می‌کنم. هر طرح را از نظر سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX)، فضای لازم و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه شده و سپس اجزای هر طرح را با عملکرد و حذف‌کننده‌های اصلی توضیح می‌گردد.

طرح ۱: فرایند فیزیکوشیمیایی ساده (خنثی‌سازی–ته‌نشینی–فیلتر شنی)

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح پایین‌ترین هزینه سرمایه‌گذاری را دارد و تجهیزات آن (مخازن pH، حوضچه ته‌نشینی و بستر شنی) ساده و ارزان هستند، اما به‌ خاطر ابعاد بزرگ مخازن و حوض‌ها فضای زیادی را می‌طلبد. نرخ بازگشت سرمایه نسبتاً کند است زیرا با وجود حذف قابل قبول کرومات و فلزات (تا ۷۰–۸۰٪)، حجم بالای لجن تولیدی و هزینه دفع آن، هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. مخزن برابرسازی (Equalization): اصلاح نوسانات دبی و غلظت کرومات و فلزات در جریان ورودی؛ شرایط یکنواخت pH و دما را برای مراحل بعد فراهم می‌کند.

  2. واحد خنثی‌سازی با آهک (Lime Softening): افزودن آهک جهت افزایش pH به حدود 10–11، باعث رسوب هیدروکسیدهای کروم (Cr(OH)₃) و فلزات سنگین (Fe, Al, Zn) می‌شود.

  3. رسوب‌گذاری ثانویه (Secondary Sedimentation): لجن هیدروکسیدی تشکیل‌شده در حوضچه ته‌نشین و از جریان پساب جدا می‌شود.

  4. فیلتر شنی (Sand Filtration): حذف ذرات معلق باقیمانده و ارتقای شفافیت پساب تا حدود ۱۰–۲۰ NTU.

طرح ۲: ترکیب الکتروکوآگولاسیون + جذب زیستی (Biosorption) + اولترافیلتراسیون

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  CAPEX متوسط و OPEX کم‌متوسط دارد؛ سلول‌های الکتروکوآگولاسیون و بسترهای بیوسوربنت فضای کمتری از مخازن بزرگ می‌گیرند و هزینه برق و تعویض صفحات فلزی نسبتاً پایین است. با حذف بالای کرومات و فلزات (تا ۹۰–۹۵٪) و قابلیت احیای بسترهای زیستی، ROI در میان‌مدت مناسب می‌شود.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. الکتروکوآگولاسیون (Electrocoagulation): با عبور جریان مستقیم بین آندهای آهن یا آلومینیوم، یون‌های فلزی آزاد و به‌صورت هیدروکسید رسوب می‌کنند. این روش باعث حذف همزمان کرومات (تبدیل Cr⁶⁺ به Cr³⁺ و رسوب Cr(OH)₃) و فلزات سنگین تا حدود ۹۰٪ می‌شود.

  2. بستر بیوسوربنت (Biosorption Bed): پساب رسوب‌گذاری‌شده از بستر چوب پنبه یا پوسته نارگیل عبور می‌کند که باکتری‌ها/مواد آلی روی آن نشسته و یون‌های باقیمانده فلزی را جذب می‌کنند. این مرحله حذف نهایی فلزات تا ۹۵٪ را تضمین می‌کند.

  3. اولترافیلتراسیون (UF): ماژول‌های غشایی UF ذرات معلق کوچک و کلوییدها را جدا می‌کنند و کیفیت پساب را برای تخلیه یا استفاده مجدد به زیر ۵ NTU و SDI ≤ 3 می‌رسانند.

طرح ۳: MBR بیولوژیک + اکسیداسیون الکتروشیمیایی + تبادل یونی

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  بالاترین CAPEX و OPEX را دارد ولی به‌دلیل فشردگی راکتور MBR و سیستم الکتروشیمیایی، فضای کلی زیر ۵۰۰ مترمربع است. کیفیت پساب خروجی بسیار بالا (Cr⁶⁺ و فلزات زیر حد تشخیص، شفافیت کم‌تر از ۱ NTU) است و امکان بازیابی کروم و فلزات به‌صورت نمک خالص در واحد تبادل یونی، درآمد جانبی ایجاد می‌کند؛ در نتیجه ROI بلندمدت عالی است.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. راکتور غشایی بیولوژیک (MBR): تجزیه آلی و فیلتر شدن ذرات و تا ۸۰–۸۵٪ حذف اولیه فلزات سنگین در فاز بیولوژیک و غشایی. BOD تا ۹۵٪ کاهش می‌یابد.

  2. اکسیداسیون الکتروشیمیایی (Electrochemical Oxidation): استفاده از الکترود تیتانیوم با پوشش اکسید روده‌ای برای تولید رادیکال •OH و ClO⁻؛ تجزیه ترکیبات پایدار کرومات و بخش باقیمانده فلزات تا خالص‌سازی بیشتر.

  3. رزین‌های تبادل یونی (Ion‑Exchange): پساب الکتروشیمیایی‌شده از ستون‌های کاتیونی و آنیونی عبور می‌کند تا یون‌های Cr³⁺، Fe²⁺/³⁺ و سایر فلزات سنگین را به‌صورت نمک‌های خالص بازیابی کند و آب نهایتاً زیر ۱۰ µg/L فلز باشد.

مقایسه نهایی
طرح ۱ از نظر هزینه اولیه کم‌ترین مقدار را دارد اما به‌دلیل فضای زیاد و تولید لجن بالا، ROI محدودی ارائه می‌کند. طرح ۲ با سرمایه‌گذاری متوسط و تجهیزات جمع‌و‌جور، حذف بالای کرومات و فلزات تا ۹۵٪ و هزینه عملیاتی کنترل‌شده، ROI مطلوبی در میان‌مدت دارد. طرح ۳ هرچند گران‌ترین گزینه است، اما در فضای فشرده‌ای پیاده می‌شود، کیفیت پساب صادراتی می‌شود و با قابلیت بازیابی فلزات و درآمد جانبی، در بلندمدت بهترین نرخ بازگشت سرمایه را به همراه دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح پیشنهادی برای تصفیه فاضلاب صنایع نساجی و رنگرزی (حاوی رنگ‌های محلول و نمک‌های سنگین) آورده شده است. هر طرح از نظر سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX)، فضای مورد نیاز و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه شده و پس از آن اجزای هر طرح به‌طور کامل و عملکرد حذف هر آلاینده تشریح می‌گردد.

طرح ۱: فرایند فیزیکوشیمیایی (رسوب‌گذاری و انعقاد–لخته‌سازی) همراه با تصفیه بیولوژیک ساده

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح کمترین سرمایه‌گذاری اولیه را نیاز دارد؛ تجهیزاتی مثل مخازن انعقاد و حوضچه ته‌نشینی ساده و پمپ‌های کم‌قدرت کافی است. به‌دلیل ابعاد وسیع مخازن و حوض‌ها، فضای زیادی (معمولاً بیش از ۱۵۰۰ مترمربع برای ظرفیت متوسط) می‌طلبد. نرخ بازگشت سرمایه متوسط رو به پایین است، چون حجم لجن تولیدی بالاست و بخش عمده نمک‌های محلول و رنگ‌های مقاوم حذف نمی‌شوند.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد حذف آلاینده‌ها

  1. مخزن برابرسازی (Equalization): دبی و رنگ‌دهی پساب یکنواخت می‌شود؛ از نوسانات شدت رنگ و شوری جلوگیری و شرایط pH برای مراحل بعد آماده می‌گردد.

  2. واحد انعقاد–لخته‌سازی (Coagulation–Flocculation): افزودن سولفات آلومینیوم یا کلرید فریک باعث خنثی‌سازی بار ذرات رنگ‌زا (مولکول‌های آنیونی) و تشکیل لخته‌های بزرگ می‌شود؛ بخش عمده رنگ‌های محلول و ذرات معلق با لخته‌ها همراه و در حوضچه ته‌نشین می‌گردد.

  3. ته‌نشینی (Sedimentation): لجن سنگین حاوی رنگ‌های جذب‌شده و ذرات معلق رسوب داده می‌شود؛ حذف تقریباً ۶۰–۷۰٪ از COD و ۵۰–۶۰٪ از رنگ (در واحد ADMI) در این مرحله حاصل می‌شود.

  4. فیلتراسیون شنی (Sand Filtration): با عبور از بستر شن، ذرات باقی‌مانده و بخش از لخته‌های ریز گرفته شده و شفافیت پساب افزایش می‌یابد.

  5. راکتور بیولوژیک ساده (Activated Sludge): مواد آلی قابل تجزیه (COD/BOD) تخریب می‌شوند؛ حذف BOD تا ۷۰–۸۰٪ و COD تا ۵۰–۶۰٪ در این مرحله انجام می‌شود. نمک‌های محلول از این بخش عبور می‌کنند و تغییری در شوری ایجاد نمی‌شود.

طرح ۲: جذب روی کربن فعال + اکسیداسیون پیشرفته (AOP) + غشاهای نانو/اولترا‌فیلتراسیون

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  هزینه سرمایه‌گذاری متوسط دارد و فضای لازم میانه است (حدود ۵۰۰–۷۰۰ مترمربع). تجهیزات ستون‌های کربن، راکتور UV/H₂O₂ و ماژول‌های غشایی هزینه‌برند ولی پاک‌کنندگی بالا و کاهش چشمگیر مصرف مواد شیمیایی، ROI نسبتاً خوبی برای پروژه‌های متوسط به بالا رقم می‌زند.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد حذف آلاینده‌ها

  1. مخزن برابرسازی و پیش‌فیلتراسیون: جریان و رنگ‌دهی یکنواخت و ذرات بزرگ‌تر گرفته می‌شوند تا از گرفتگی ستون‌های بعدی جلوگیری گردد.

  2. ستون جذب کربن فعال (GAC): مولکول‌های رنگی هیدروفوب و ترکیبات آلی متوسط وزن (آزوکربن‌ها، فنل‌ها) روی سطح کربن می‌نشینند؛ حذف ۷۰–۸۰٪ از رنگ و COD اولیه.

  3. واحد اکسیداسیون پیشرفته (UV/H₂O₂ یا O₃/H₂O₂): تولید رادیکال •OH منجر به شکستن حلقه‌های آروماتیک و مولکول‌های سخت تجزیه می‌شود؛ حذف بیش از ۸۰٪ از ترکیبات مقاوم رنگزا و کاهش نیتروژن آلی.

  4. غشاهای نانو‌فیلتراسیون (NF) یا اولترافیلتراسیون (UF): NF بخش بزرگی از نمک‌های سبک (مثلاً NaCl) و تقریباً تمام نمک‌های سنگین (نمک‌های مولیبدات، کرومات، سرب) را جدا می‌کند، همچنین ذرات ریز و کلوئیدها را حذف می‌نماید. UF برای حذف میکروارگانیسم‌ها و ذرات معلق بسیار ریز کاربرد دارد. شوری پساب تا ۳۰–۵۰٪ کاهش و رنگ به کمتر از ۱۰٪ مقدار اولیه می‌رسد.

طرح ۳: راکتور غشایی بیولوژیک (MBR) + الکتروکوآگولاسیون + تبخیر و کریستالیزاسیون نمک

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  بیشترین CAPEX و OPEX را دارد، اما به‌واسطه فشردگی تجهیزات (راکتور MBR و سل‌های الکتروشیمیایی) فضای کلی زیر ۴۰۰ مترمربع است. کیفیت پساب خروجی به اندازه‌ای بالاست که حتی قابل استفاده مجدد در فرآیند رنگرزی می‌شود؛ بازیابی نمک‌ها از طریق تبخیر و کریستالیزاسیون، درآمد جانبی قابل توجهی ایجاد و ROI بلندمدت را بسیار بالا می‌برد.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد حذف آلاینده‌ها

  1. راکتور غشایی بیولوژیک (MBR): با ترکیب هوادهی و فیلتراسیون غشایی (UF/MF) در یک واحد، ذرات معلق، باکتری‌ها و بخش عمده COD/BOD حذف می‌شوند؛ حذف بیش از ۹۰–۹۵٪ آلودگی آلی و رنگ‌های محلول.

  2. الکتروکوآگولاسیون (Electrocoagulation): عبور جریان برق از سل‌های میله‌ای (آهن یا آلومینیوم) یون‌های فلزی در محلول آزاد می‌شوند؛ این یون‌ها با بار رنگ‌ها و ذرات معلق ترکیب شده و لخته‌های ریزتری نسبت به انعقاد شیمیایی شکل می‌دهند. حذف رنگ تا ۹۰–۹۸٪ و فلزات سنگین تا ۹۵٪ با مصرف برق نسبتاً پایین.

  3. واحد تبخیر تحت خلأ و کریستالیزاسیون: بخش آب نمک‌دار پس از NF یا MBR به داخل تبخیرکننده تحت فشار کم هدایت می‌شود؛ بخار آب بازیافت و تغلیظ نمک‌ها انجام می‌گیرد. در نهایت نمک‌های سنگین (Cr, Pb, Zn salts) به‌صورت کریستال خالص برداشت می‌شوند و آب مقطر بازیابی‌شده می‌تواند مجدداً وارد خط تولید گردد.

مقایسه نهایی
طرح ۱ از نظر هزینه اولیه کم‌ترین مقدار و از نظر فضای لازم بیشترین مساحت را می‌طلبد؛ ROI آن محدود است زیرا حذف رنگ مقاوم و نمک‌های محلول صورت نمی‌گیرد. طرح ۲ سرمایه‌گذاری و فضای متوسط دارد ولی با ترکیب جذب کربن، اکسیداسیون پیشرفته و غشاها، می‌تواند بخش بزرگی از رنگ‌ها و نمک‌های سنگین را حذف کند و ROI معقولی ارائه نماید. طرح ۳ گرچه گران‌ترین گزینه است، اما در فضا فشرده بوده و به واسطه کیفیت عالی پساب خروجی و امکان بازیابی مجدد آب و نمک‌ها، در بلندمدت بالاترین نرخ بازگشت سرمایه را خواهد داشت.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب