مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح معمول برای تصفیه فاضلاب کارخانه‌های تولید باتری و صنایع آلکالا که حاوی یون‌های سرب، اسید سولفوریک و قلیاهای قوی هستند، ارائه شده است. هر طرح را از نظر سرمایه‌­گذاری اولیه (CAPEX)، فضای مورد نیاز و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه گردیده و سپس اجزای هر طرح و عملکرد حذف‌کننده آنها را تشریح می‌گردد.

طرح ۱: خنثی‌سازی شیمیایی و رسوب‌گذاری ساده

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح کمترین سرمایه‌­گذاری اولیه را نیاز دارد چون تنها به مخازن pH، سیستم تزریق واکنشگر و حوضچه ته‌نشینی نیاز است. اما به‌خاطر حجم بالای مخازن و حوضچه‌­ها فضای نسبتاً زیادی (حدود ۸۰۰–۱۲۰۰ مترمربع) می‌طلبد. نرخ بازگشت سرمایه در کوتاه‌مدت پایین تا متوسط است، چرا که حذف سرب و تنظیم اسیدیته ساده ولی لجن تولیدی زیاد و فاقد درآمد جانبی است.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. مخزن برابرسازی (Equalization): همگن‌سازی دبی و غلظت اسید و قلیا، جلوگیری از شوک pH به سیستم، و ایجاد جریان یکنواخت به مراحل بعدی.

  2. تزریق آهک یا سود سوزآور (pH Adjustment): افزایش pH تا حدود 9–10 با آهک (Ca(OH)₂) یا سود (NaOH)؛ در این محدوده یون‌های Pb²⁺ به هیدروکسید سرب (Pb(OH)₂) نامحلول تبدیل شده رسوب می‌کنند و اسید اضافه خنثی می‌شود.

  3. رسوب‌گذاری (Flocculation and Sedimentation): افزودن پلی‌الکترولیت (پلی‌آلومینیوم کلراید) برای تشکیل لخته‌های بزرگ‌ و ته‌نشینی مؤثر؛ حذف ۸۰–۹۰٪ سرب و کاهش شدید اسیدیته.

  4. فیلتر شنی (Sand Filtration): حذف ذرات معلق باقیمانده و زلال‌سازی پساب تا شفافیت مناسب تخلیه.

طرح ۲: الکتروکوآگولاسیون و بازیابی آب قلیایی

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  CAPEX متوسط رو به بالا دارد چون باید سلول‌های الکترودی و تابلوهای کنترل قدرت نصب شوند، اما واحدها فشرده‌ترند و در حدود ۴۰۰–۶۰۰ مترمربع قابل استقرار هستند. هزینه عملیاتی برق نسبتاً بالاست ولی به‌دلیل حذف کارآمد سرب (بیش از ۹۰٪) بدون مصرف شیمیایی زیاد و امکان بازیابی آب قلیایی (قابل بازگشت به خط تولید)، ROI در میان‌مدت مناسب است.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. مخزن برابرسازی: همگن‌سازی جریان و کنترل دبی.

  2. الکتروکوآگولاسیون: عبور جریان مستقیم بین الکترودهای آهن یا آلومینیوم؛ یون‌های فلزی آزاد شونده باعث تشکیل هیدروکسیدهای فلزی (از جمله سرب) و لخته‌هایی می‌شوند که با ته‌نشینی جدا می‌گردند. حذف سرب تا بیش از ۹۰٪ بدون افزودن آهک.

  3. جداکننده هیدروسیکلون (اختیاری): جداسازی اولیه ذرات درشت لخته‌شده برای کاهش بار غشایی یا فیلتر.

  4. آب‌شور قلیایی بازیافتی (Recycled Alkaline Stream): جریان قلیایی خروجی قابل تنظیم برای مصرف مجدد در شستشو یا مرحله خنثی‌سازی دوباره، کاهش مصرف مواد شیمیایی و آب تازه.

  5. ممبران نفوذ معکوس (RO) یا اولترافیلتر (UF): فیلتراسیون نهایی برای برداشتن ذرات ریز و یون‌های باقیمانده، تضمین کیفیت پساب نهایی.

طرح ۳: MBR بیولوژیک + اکسیداسیون پیشرفته + تبادل یونی

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  گران‌ترین گزینه با بیشترین CAPEX و OPEX است، اما به‌دلیل تلفیق فرآیند بیولوژیک و غشایی فضای کمی (حدود ۳۰۰–۴۰۰ مترمربع) اشغال می‌کند. کیفیت پساب خروجی صنعتی‌خالص است و می‌توان بخش اعظم آب را مجدداً در خطوط شستشو یا رقیق‌سازی اسید استفاده کرد. هزینه کمتر دفع پساب و قابل فروش بودن جریان نمکی بازیابی‌شده، ROI بالایی در بلندمدت به همراه دارد.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. راکتور غشایی بیولوژیک (MBR): حذف اولیه COD/BOD اسیدی و قلیایی، کنترل ذرات معلق و کاهش بار آلی؛ فیلتراسیون UF/MF ذرات و باکتری‌ها را جدا می‌کند و کیفیت پساب را برای مرحله بعدی تضمین می‌کند.

  2. اکسیداسیون پیشرفته (AOP – UV/H₂O₂ یا ازن): تولید رادیکال •OH که ترکیبات آلاینده مقاوم (مانند ترکیبات آلی اسیدی و حلال‌های فرار) را معدنی می‌کند؛ آماده‌سازی پساب برای تبادل یونی و حذف کامل سرب.

  3. واحد تبادل یونی (Ion Exchange): ستون‌های رزین کاتیونی سرب را به خود جذب کرده و پس از اشباع، رزین احیا و جریان غلیظ‌شده سرب برای بازیابی مجدد یا دفع صنعتی آماده می‌شود؛ حذف نهایی سرب تا زیر حد تشخیص.

  4. بازچرخش آب و اسید/قلیا: آب خالص خروجی مجدداً در فرآیند شستشو یا تغذیه بویلرها به کار می‌رود و جریان اسیدی یا قلیایی کنسانتره برای تولید اسید سولفوریک بازیافتی یا قلیا قابل استفاده صنعتی است.

مقایسه نهایی
طرح ۱ کم‌هزینه و ساده است اما به فضای زیاد و تولید لجن فراوان نیاز دارد و ROI محدودی دارد. طرح ۲ با هزینه متوسط و فضای جمع‌وجورتری همراه است و از طریق الکتروکوآگولاسیون حذف مؤثر سرب و بازیابی قلیا، ROI مناسبی در میان‌مدت ارائه می‌دهد. طرح ۳ گرچه پرهزینه‌ترین و پیچیده‌ترین است، اما در فضا فشرده اجرا می‌شود، پساب و مواد بازیافتی با کیفیت بالایی تولید می‌کند و در درازمدت بیشترین بازگشت سرمایه را به همراه دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب