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