تصفیه پساب و مقابله با بحران کمبود آب

به گزارش خبرگزاری ایمنا، از گذشته تا امروز صنعت خمیر و کاغذ یکی از بزرگ‌ترین منابع آلودگی زیست‌محیطی بوده است، ازاین‌رو موضوع تصفیه پساب کاغذسازی از اهمیت بالایی برخوردار است. فاضلاب صنایع کاغذسازی علاوه بر حجم زیاد، دارای غلظت بالایی از آلاینده‌های فاضلاب به‌ویژه COD است. در این مقاله در مورد تصفیه فاضلاب کارخانه کاغذ سازی و همچنین روش تصفیه پساب در این صنایع بحث شده است.

صنعت کاغذ و فرایند تولید کاغذ به آب زیادی نیاز دارد و این صنعت یکی از صنایع پر پساب به شمار می‌رود. در کارخانه‌های کاغذسازی از منابع سلولزی همچون چوب و بامبو برای تولید خمیر کاغذ استفاده می‌شود. تخمین زده می‌شود که سالانه حدود ۱۰۰ میلیون کیلوگرم آلاینده سمی از این صنعت خارج می‌شود.

فرایند خمیرسازی و تولید خمیرکاغذ منبع اصلی آلودگی فاضلاب در صنعت کاغذسازی است. در این فرایند که پس از مرحله خردکردن (تولید خرده چوب) انجام می‌شود، تصفیه شیمیایی به‌منظور تجزیه بافت و الیاف سلولزی انجام می‌شود.

در نتیجه پسابی سرشار از لیگنین، چربی، کربوهیدرات و مواد شیمیایی تولید می‌کند. مرحله بعدی تولید خمیرکاغذ، رنگرزی است به‌طوری‌که خمیر تولید شده به رنگ سفید مناسب برای کاغذ درمی‌آید. در مرحله رنگرزی نیز مجموعه‌ای از فرایندهای شیمیایی صورت می‌گیرد که موجب تولید پساب رنگی می‌شود.

در نهایت پس از تولید خمیر کاغذ، سه مرحله عملیات شیمیایی، صاف کردن و خشک کردن باید انجام شود. برای این منظور از مواد شیمیایی همچون زاج، تالک و چسب به عنوان پرکننده در خمیر استفاده می‌شود و سپس این خمیر در فرایند صاف کردن از یک سری غلتک که از بزرگ به کوچک چیده شده‌اند عبور داده می‌شود تا لکه‌های احتمالی از بین برود و کامل صاف شود. پس از خشک شدن محصول، برش‌هایی در اندازه‌های مختلف انجام می‌شود و در نهایت کاغذ تولید می‌شود.

روش تصفیه پساب کارخانه کاغذ سازی

همانطور که در قسمت قبل گفته شد، عمده فاضلاب تولید شده توسط کارخانه کاغذسازی مربوط به خمیرسازی یا تولید خمیر است. در فرایندهای مختلف تولید خمیرکاغذ از مقادیر متفاوتی آب استفاده می‌شود و تمامی این فرایندها مصرف آب بالایی دارند. کیفیت پساب حاصل از مرحله تولید خمیر و رنگرزی به دلیل نوع فرایند و انواع مختلف مواد شیمیایی مورداستفاده، تفاوت زیادی دارد.

برای هر تن خمیرکاغذ تولیدی حدود ۲۰۰ مترمکعب آب مصرف می‌شود که بیشتر آن به‌خصوص پساب حاصل از فرایند تصفیه شیمیایی بسیار آلوده است. مهم‌ترین منابع آلودگی پساب کاغذسازی به فرایندهای غربالگری و شستشوی خمیر چوب و همچنین فرایند رنگرزی مربوط می‌شود.

در ادامه روش تصفیه فاضلاب کارخانه کاغذسازی بررسی شده است. به‌طورکلی فرایند تصفیه فاضلاب در تولید کاغذ و مقوا را می‌توان شامل دو مرحله زیر دانست:

در تصفیه اولیه پساب کاغذسازی، هدف حذف مواد جامد معلق همچون ذرات پوست، فیبر، ضایعات فیبر، پرکننده‌ها و پوشش‌ها و در نتیجه مواد آلی است. سیستم DAF (Dissolved Air Floatation) یکی از روش‌های شناورسازی با هوای محلول است که به‌عنوان تصفیه اولیه کارخانه‌های کاغذسازی استفاده می‌شود.

فلوتاسیون هوای محلول (DAF) برای ذراتی که چگالی نزدیک به آب دارند و به‌سختی ته‌نشین می‌شوند استفاده می‌شود. همچنین پس از این مرحله از مواد منعقد کننده برای مخلوط‌کردن مواد شناور و جداسازی آسان آنها استفاده خواهد شد. بدیهی است که لجن به‌دست‌آمده رطوبت زیادی داردY بنابراین برای کاهش حجم، نیاز به آبگیری با فیلتر پرس خواهد بود.

در این مرحله از تصفیه هدف، تبدیل آلاینده‌ها از حالت محلول به حالت جامد معلق یا لجن است. انواع روش‌های تصفیه بیولوژیکی یا ثانویه به‌عنوان روش‌های پرکاربرد در تصفیه نهایی پساب صنایع کاغذسازی استفاده می‌شود.

تالاب‌های هوازی، سیستم‌های لجن فعال، تصفیه بی‌هوازی و تصفیه بیولوژیکی متوالی (هوازی – بی‌هوازی یا بی‌هوازی – هوازی) رایج‌ترین برنامه‌های تصفیه بیولوژیکی برای کارخانه‌های کاغذ هستند.

البته باید توجه داشت که طراحی سیستم تصفیه فاضلاب کارخانه‌های کاغذسازی از نظر استراتژی یکسان است؛ اما از نظر فنی با توجه به ویژگی‌های خطوط تولید می‌تواند متفاوت باشد.

صنعت کاغذسازی از انواع سیستم‌های تصفیه پساب و فرایندهای استفاده می‌کند. ترکیب این فرایندها به کیفیت پسابی که قرار است تصفیه شود بستگی دارد. در ادامه این روش‌های مختلف را با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار می‌دهیم.

فرایند ته نشینی

فناوری ته‌نشینی ساده‌ترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین روش جداسازی مواد جامد از فاز مایع در پساب کاغذ است. راندمان بالا در فرایندهای تصفیه پساب بعدی زمانی حاصل می‌شود که مواد جامد معلق در پساب تاحدامکان در یک مخزن ته‌نشین شده و لجن ته‌نشین شده از مخزن ته‌نشینی خارج شود.

فرایند تصفیه بیولوژیکی

تصفیه بیولوژیکی فاضلاب کاغذسازی برای تخریب آلاینده‌های حل شده در پساب‌ها توسط میکروارگانیسم‌ها طراحی شده است. میکروارگانیسم‌ها از این آلاینده‌ها به‌عنوان مواد مغذی و برای زندگی و تولیدمثل استفاده می‌کنند.

تصفیه بی‌هوازی

از اوایل دهه ۱۹۸۰، تصفیه بی‌هوازی پساب‌های صنعتی کاربرد گسترده‌ای در صنعت خمیر و کاغذ پیدا کرده است. تصفیه بی‌هوازی بیشتر برای پساب‌های منشأ گرفته از کارخانه‌های کاغذ بازیافتی استفاده می‌شود. علاوه بر این، پساب خمیرسازی مکانیکی (سفید شده با هیدروژن پراکسید)، خمیرسازی نیمه شیمیایی و میعانات اواپراتور سولفیت و کرافت ممکن است با این روش تصفیه شود.

تصفیه هوازی

میکروارگانیسم‌های هوازی برای حمایت از فعالیت متابولیکی خود به اکسیژن نیاز دارند. در تصفیه پساب، اکسیژن به‌صورت هوا توسط تجهیزات مخصوص هوادهی به پساب وارد می‌شود. تصفیه هوازی امکان تجزیه بیولوژیکی کامل پساب کارخانه کاغذ را فراهم می‌کند.

پس از جداسازی ذرات جامد معلق و حذف لجن ته‌نشین شده حاصل از تصفیه بیولوژیکی، به‌کارگیری فرایندهای مختلف دیگری برای حذف نیتروژن، فسفر، مواد جامد معلق اضافی، مواد آلی نسوز یا جامدات محلول ضروری است.

دستگاه الکتروکانی اختراع جدبد و ابتکاری تازه

علی علیخانی سازنده دستگاه الکتروکانی در گفت‌وگو با خبرنگار ایمنا اظهار کرد: دستگاه الکتروکانی بدون نیاز به برق، باتری، فیلتر و تعمیر و نگهداری، قادر است نیترات و آمونیاک موجود در آب را به حد استاندارد برساند. طول عمر این دستگاه بین ۲۰ تا ۲۵ سال است و مشابه داخلی و خارجی ندارد. این دستگاه از کانی نیترات، مگنت و سیم‌پیچ ساخته شده و بدون هیچ‌گونه انرژی یا شارژ کار می‌کند. برخلاف دستگاه‌های مشابه خارجی که با برق و باتری کار می‌کردند و سرطان‌زا بودند، دستگاه الکتروکانی هیچ خطری برای سلامت انسان ندارد.

وی افزود: دستگاه‌های تصفیه آب موجود در بازار مشکلات متعددی دارند. نخست اینکه با مصرف یک لیوان آب، سه لیوان آب هدر می‌رود. دوم اینکه طول عمر پایینی دارند و نیازمند تعویض مداوم فیلتر هستند. سوم و شاید مهم‌ترین مشکل این دستگاه‌ها این است که املاح مفید آب را حذف می‌کنند و آبی که تولید می‌شود شبیه آب مقطر است؛ آبی که نه برای انسان، نه برای حیوانات و نه برای گیاهان خاصیتی ندارد.

این سازنده جوان تأکید کرد: دستگاه من چیزی به آب اضافه نمی‌کند و چیزی هم از آن کم نمی‌کند. آب ورودی همان آب خروجی است، اما ساختار بلوری و شش‌ضلعی آب به شکل موازی در می‌آید و نیترات و آمونیاک موجود در آب عقیم می‌شوند و اثر زیان‌بارشان از بین می‌رود.این فرایند مشابه تغییر شکل ویروس کروناست که با تغییر ساختار تاجی خود بی‌اثر شد. به همین ترتیب، نیترات و آمونیاک در آب حضور دارند اما بی‌اثر و بی‌خطر می‌شوند.

علیخانی ادامه داد: ما دستگاه را روی پساب کارخانه کاغذسازی که یکی از آلوده‌ترین آب‌های جهان است آزمایش کردیم. نتایج نشان داد نیترات از ۱۸۹ به ۱۴۴ کاهش یافت و آمونیاک از ۱.۴ به ۰.۸ رسید. این نتایج در سخت‌ترین شرایط به دست آمد. اما برای مصارف کشاورزی، آبزی‌پروری و خانگی می‌توان نیترات و آمونیاک را به صفر رساند. این دستگاه از قطر یک دوم اینچ تا ۱۲ اینچ قابل تولید است و می‌تواند برای مصارف مختلف، فشارهای گوناگون و حجم‌های متفاوت آب طراحی شود. این قابلیت موجب می‌شود دستگاه در صنایع، کشاورزی و مصارف خانگی کاربرد گسترده‌ای داشته باشد.

وی یادآور شد: مزیت اصلی دستگاه الکتروکانی نسبت به رقیبان، عملکرد غیرتماسی و بلادرنگ آن است. این دستگاه نه‌تنها هزینه‌های جانبی ندارد، بلکه طول عمر بالایی دارد و املاح مفید آب را حفظ می‌کند. همین ویژگی‌ها آن را به گزینه‌ای مناسب برای جایگزینی دستگاه‌های پرهزینه و کم‌دوام موجود در بازار تبدیل می‌کند.با توجه به بحران جهانی آب، بازار دستگاه‌های تصفیه آب بسیار گسترده است. دستگاه الکتروکانی می‌تواند جایگزین مناسبی برای دستگاه‌های پرهزینه و کم‌دوام موجود باشد.

این سازنده جوان در پایان بیان کرد: خوشحال می‌شوم که مراکز و شرکت‌های مختلف طرح من را بررسی کنند. هدفم همکاری گسترده برای استفاده از این فناوری در کشور و جهان است. دستگاه الکتروکانی می‌تواند تحولی بزرگ در حوزه تصفیه آب ایجاد کند و بدون هزینه‌های جانبی، آب سالم و استاندارد را در اختیار مردم قرار دهد.

به گزارش ایمنا، اختراع دستگاه الکتروکانی توسط علی علیخانی نشان می‌دهد که نوآوری‌های بومی می‌توانند راه‌حل‌های پایدار و کم‌هزینه‌ای برای بحران‌های جهانی ارائه دهند. این دستگاه نه‌تنها مشکلات دستگاه‌های رایج را ندارد، بلکه با طول عمر بالا و عملکرد غیرتماسی، می‌تواند در صنایع مختلف و مصارف خانگی مورد استفاده قرار گیرد. آینده تصفیه آب با این اختراع ایرانی روشن‌تر خواهد بود.