مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح متداول و کارا برای تصفیه فاضلاب کارخانه‌های داروسازی که حاوی ترکیبات فعال زیستی (API) و هلگرها (هالوکربن‌ها، هالیدها) هستند، ارائه شده است. هر طرح از نظر سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX)، فضای مورد نیاز و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه و سپس اجزای هر طرح با جزئیات عملکرد و آلاینده‌های حذف‌شونده تشریح می‌شود.

طرح ۱: فرایند ترکیبی خنثی‌سازی – ته‌نشینی شیمیایی – زلال‌سازی – بیوفیلتر

• مقایسه اقتصادی و فضایی و ROI
  این طرح کم‌هزینه‌ترین گزینه است و تجهیزات ساده‌ای نیاز دارد، اما به‌دلیل استفاده از مخازن و حوضچه‌های متعدد فضای نسبتاً زیادی می‌طلبد. نرخ بازگشت سرمایه متوسط است چون بخش عمده حذف مواد آلی باکتریایی و رسوب‌گذاری انجام می‌شود اما بازه بازیابی ترکیبات فعال زیستی پایین است. هزینه عملیاتی (مواد شیمیایی و لجن‌برداری) متوسط ارزیابی می‌شود.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. مخزن برابرسازی (Equalization): جریان نوسانی کارخانه را یکنواخت کرده و pH و دبی را برای مراحل بعدی تثبیت می‌کند.

  2. واحد خنثی‌سازی شیمیایی (Chemical Neutralization): هالیدها و ترکیبات هالوکربنی می‌توانند در pH معین با افزودن اسید یا باز خاص تا حدی هیدرولیز یا رسوب دهند. کنترل pH نزدیک ۶–۷ باعث ته‌نشینی برخی نمک‌های هالیدی می‌شود.

  3. لخته‌سازی و ته‌نشینی (Coagulation–Flocculation–Sedimentation): با افزودن پلی‌الکترولیت‌ها، ذرات معلق، کلوئیدها و ترکیبات مولکولی بزرگ (تیلوز، مواد معلق زیستی) در حوضچه ته‌نشین می‌شوند.

  4. زلال‌سازی (Clarification): لجن سنگین رسوب داده‌شده جدا و به فرآیند لجن‌پالایش منتقل می‌شود.

  5. بیوفیلتر (Packed-Bed Biofilter): جریان پس از زلال‌سازی از بستر پرشده (پلیمر یا شن گرانوله) عبور کرده و میکروارگانیسم‌های چسبیده ترکیبات آلی قابل تجزیه (COD/BOD) و برخی APIهای ساده را تجزیه می‌کنند. حذف BOD تا ۸۰–۹۰ درصد و کاهش قابل توجه فلزات و مواد کلاته‌شده در این مرحله رخ می‌دهد.

طرح ۲: راکتور کُندریز (SBR) + اکسیداسیون پیشرفته (AOP) + جذب کربن فعال

• مقایسه اقتصادی و فضایی و ROI
  CAPEX و OPEX متوسط‌به‌بالا دارد (به‌دلیل تجهیزات UV/پراکسید و ستون‌های جذب) ولی فضای کمتر نسبت به طرح ۱ می‌برد، چون راکتورهای SBR به مخزن بزرگ زلال‌سازی نیاز ندارند. ROI مطلوب است زیرا با بازیابی بخشی از APIها و حذف کامل ترکیبات مقاوم، هزینه‌های جریمه زیست‌محیطی کاهش می‌یابد و کیفیت پساب به اندازه‌ای بالا می‌رود که قابلیت استفاده مجدد در فرایندهای کم‌خطر را دارد.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. راکتور ناپیوسته متوالی یا SBR (Sequencing Batch Reactor): فازهای خوراک‌دهی، هوا‌دهی و سکون متوالی، تجزیه بخش عمده BOD و TSS و مقداری از ترکیبات فعال زیستی را انجام می‌دهد. مزیت: کنترل دقیق زمان ماند و pH هر فاز برای بهینه‌سازی حذف مواد خاص.

  2. واحد اکسیداسیون پیشرفته (AOP): پساب خروجی SBR تحت تابش UV همراه H₂O₂ (یا ترکیب اوزون/پراکسی) قرار می‌گیرد تا رادیکال‌های •OH تولید و مولکول‌های پایدار API (مثل آنتی‌بیوتیک‌ها، هورمون‌ها) و هالوکربن‌ها به قطعات کوچک‌تر و قابل تجزیه تبدیل شوند.

  3. ستون جذب کربن فعال (GAC): پساب از ستون کربن عبور کرده و حلال‌های آلی باقی‌مانده، کلورفرم، تری‌هالومتان‌ها و مولکول‌های بزرگ تجزیه‌نشده روی سطح جذب می‌شوند. این مرحله تضمین حذف ۹۵–۹۹٪ ترکیبات هیدروفوب و هالوکربنی است.

طرح ۳: غشایی MBR (MBR) + اکسیداسیون الکتروشیمیایی + الکترودیالیز

• مقایسه اقتصادی و فضایی و ROI
  بالاترین CAPEX و OPEX را دارد، اما در فضا بسیار فشرده است و کیفیت پساب خروجی بسیار بالا (قابل ورود به چرخه تولید یا تخلیه بدون محدودیت) می‌شود. ROI در بلندمدت عالی است، زیرا هزینه پساب صفر شده و می‌توان بخش قابل توجهی از آب و نمک‌های ارزشمند را بازیافت کرد.

• اجزای اصلی و عملکرد

  1. راکتور غشایی بیولوژیک (MBR – Membrane Bioreactor): ترکیبی از راکتور هوادهی و فیلتراسیون غشایی (UF یا MF) که تمام ذرات معلق، باکتری‌ها، و بخش عظیمی از ترکیبات آلی درون فازی را جدا می‌کند. حذف BOD، TSS نزدیک به ۹۹٪ اتفاق می‌افتد.

  2. اکسیداسیون الکتروشیمیایی (Electrochemical Oxidation): جریان الکتریکی در سل الکترولیتیک بین الکترودهای خاص (گرافیتی یا تیتانیوم با پوشش اکسید فلزی) تولید رادیکال‌های قوی و اکسیدان‌هایی مانند •OH و ClO⁻ می‌کند. این بخش ترکیبات API با پیوندهای پایدار و هالیدها را اکسید و معدنی‌سازی می‌کند.

  3. الکترودیالیز (Electrodialysis): پساب غلیظ غشاءشده حاوی یون‌های هالید و نمک‌ها است؛ در این مرحله با عبور جریان الکتریکی از غشاءهای تبادل یونی، یون‌های خاص (Cl⁻، Br⁻، و سایر کاتین‌ها/آنیون‌ها) جدا شده و می‌توان آن‌ها را به‌صورت نمک خالص بازیافت کرد.

مقایسه نهایی
طرح ۱ از لحاظ سرمایه‌گذاری اولیه کمترین هزینه را دارد و نگهداری ساده است اما به فضای بزرگ و هزینه عملیاتی متوسط نیاز دارد و ROI آن محدود است. طرح ۲ هزینه و فضای متوسط می‌طلبد ولی با حذف پیشرفته ترکیبات مقاوم و بازیابی حلال/API، ROI مناسبی دارد. طرح ۳ گران‌ترین و پیچیده‌ترین گزینه است اما به لطف انعطاف‌پذیری بالا و کیفیت آب خروجی ممتاز و امکان بازیابی نمک‌ها و آب، در درازمدت بیشترین بازگشت سرمایه را رقم می‌زند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب