تصفیه پساب صنایع نساجی؛ بررسی کامل مراحل، مواد شیمیایی و روش‌های تصفیه فاضلاب رنگرزی

تصفیه پساب صنایع نساجی؛ بررسی کامل مراحل، مواد شیمیایی و روش‌های تصفیه فاضلاب رنگرزی

در یک کارخانه رنگرزی پارچه، ممکن است پساب خروجی در ابتدای شیفت قلیایی و حاوی سود سوزآور باشد، چند ساعت بعد به جریان رنگی با مقدار زیادی نمک تبدیل شود و در پایان روز ترکیبات شوینده، مواد آهاری و باقی مانده مواد سفیدکننده وارد آن شوند. این تغییرات باعث می شود تصفیه پساب صنایع نساجی نسبت به بسیاری از فاضلاب های صنعتی دشوارتر باشد. مشکل تنها رنگ تیره فاضلاب نیست. مقدار بالای COD، وجود ترکیبات آلی مقاوم، شوری، تغییرات pH و مواد شیمیایی باقی مانده از تولید، همگی بر عملکرد تصفیه خانه تأثیر می گذارند. برای مثال، ممکن است پساب پس از انعقاد و ته نشینی کاملاً زلال به نظر برسد، اما هنوز مقدار زیادی مواد آلی محلول یا نمک داشته باشد. برای تصفیه مؤثر این فاضلاب باید چند روش در کنار یکدیگر قرار بگیرند. آشغال گیری و متعادل سازی، تنظیم pH، انعقاد و لخته سازی، تصفیه بیولوژیکی و در صورت نیاز فیلتراسیون پیشرفته و اسمز معکوس، بخش های اصلی یک سیستم تصفیه پساب نساجی را تشکیل می دهند.
در ادامه، فرآیند تصفیه فاضلاب رنگرزی و نساجی را از زمان ورود به تصفیه خانه تا تخلیه یا بازچرخانی بررسی می کنیم. در هر مرحله، تجهیزات، مواد شیمیایی مصرفی، مشکلات بهره برداری و معیارهای انتخاب مواد توضیح داده شده است.

پساب صنایع نساجی چه آلاینده هایی دارد؟

ترکیب فاضلاب هر کارخانه به جنس الیاف، روش رنگرزی و مواد شیمیایی مورد استفاده بستگی دارد. کارخانه ای که پارچه پنبه ای را با رنگ راکتیو رنگرزی می کند، معمولاً با مشکلات متفاوتی نسبت به واحد رنگرزی پلی استر روبه رو است.
منابع اصلی تولید پساب در صنعت نساجی عبارت اند از:

در رنگرزی پنبه با رنگ های راکتیو، نمک و قلیا برای جذب و تثبیت رنگ مصرف می شوند. بخشی از این مواد همراه آب شست وشو وارد تصفیه خانه می شود. برخلاف رنگ و مواد معلق، نمک های محلول با ته نشینی و تصفیه بیولوژیکی معمولی حذف نمی شوند. از طرف دیگر، پساب آهارگیری می تواند بدون داشتن رنگ شدید، COD بالایی ایجاد کند. به همین دلیل، طراحی تصفیه خانه صرفاً براساس رنگ ظاهری پساب تصمیم درستی نیست.
برای شناخت واقعی فاضلاب باید پارامترهای COD، BOD، TSS، TDS، EC، pH، دما و رنگ اندازه گیری شوند. در صورت استفاده از مواد شیمیایی خاص، بررسی فلزات و سمیت نیز ضرورت پیدا می کند.

مراحل تصفیه پساب نساجی از ابتدا تا انتها

فرآیند متداول تصفیه فاضلاب نساجی به شکل زیر است:
ورود پساب کارخانه،آشغال گیری، متعادل سازی، تنظیم pH، انعقاد و لخته سازی ،ته نشینی یا DAF، تصفیه بیولوژیکی ، تصفیه تکمیلی ، تخلیه مجاز یا بازچرخانی آب
این ترتیب در تمام تصفیه خانه ها ثابت نیست. بعضی واحدها ابتدا تصفیه بیولوژیکی انجام می دهند و سپس از انعقاد شیمیایی برای کاهش رنگ باقی مانده استفاده می کنند. انتخاب ترتیب مناسب به نسبت COD قابل تجزیه، نوع رنگ، شوری، کیفیت موردنیاز خروجی و هزینه بهره برداری بستگی دارد.

1. آشغال گیری و حذف مواد جامد درشت

اولین مرحله تصفیه، جلوگیری از ورود پرز، نخ، تکه های پارچه و سایر ذرات درشت به تجهیزات پایین دست است.
برای این کار از آشغال گیرهای میله ای، توری های ریز یا درام اسکرین استفاده می شود. انتخاب تجهیزات به اندازه ذرات و حجم پساب بستگی دارد.
اگر این مرحله به درستی انجام نشود، الیاف می توانند به پروانه پمپ بپیچند، مسیر انتقال پساب را مسدود کنند یا عملکرد تجهیزات مکانیکی را مختل سازند. آشغال گیری معمولاً بدون تزریق مواد شیمیایی انجام می شود. کنترل اختلاف سطح آب در دو طرف آشغال گیر و تخلیه منظم مواد جمع آوری شده، از نکات مهم نگهداری این بخش است.

2. متعادل سازی پساب در حوضچه Equalization

یکی از مشکلات متداول تصفیه خانه های نساجی، تغییر ناگهانی کیفیت فاضلاب ورودی است.
فرض کنید کارخانه در یک شیفت عملیات پخت قلیایی انجام می دهد و در شیفت بعد پساب شست وشوی رنگرزی وارد سیستم می شود. اگر جریان ها بدون اختلاط به مراحل بعدی برسند، دوز مواد منعقدکننده و شرایط تصفیه بیولوژیکی دائماً تغییر خواهد کرد. در مخزن متعادل سازی، پساب جریان های مختلف جمع آوری و مخلوط می شود تا نوسانات دبی، pH و بار آلودگی کاهش پیدا کند. برای جلوگیری از ته نشینی و ایجاد شرایط نامناسب، معمولاً از میکسر یا هوادهی اختلاطی استفاده می کنند. حجم این حوضچه باید براساس الگوی تولید کارخانه و تغییرات واقعی دبی محاسبه شود. طراحی مخزن کوچک تر از نیاز می تواند باعث ورود شوک آلودگی به واحد بیولوژیکی شود.

3. تنظیم pH فاضلاب نساجی

بسیاری از فرآیندهای نساجی، به خصوص پخت پنبه و بعضی مراحل رنگرزی، از مواد قلیایی استفاده می کنند. در نتیجه pH پساب ممکن است به مقادیر بالا برسد.
برای کاهش pH معمولاً از اسید سولفوریک یا در برخی سیستم ها اسید کلریدریک استفاده می شود. در شرایطی که پساب اسیدی باشد، سود مایع یا آهک برای افزایش pH کاربرد دارد. تنظیم pH دو هدف اصلی دارد: فراهم کردن شرایط مناسب انعقاد شیمیایی و جلوگیری از اختلال در فعالیت میکروارگانیسم های واحد بیولوژیکی. برای بسیاری از سیستم های هوازی، pH نزدیک به محدوده خنثی مناسب است، اما محدوده عملیاتی دقیق باید مطابق طراحی تعیین شود.

نکته اجرایی: تزریق اسید سولفوریک به پساب قلیایی ممکن است از نظر هزینه مناسب باشد، ولی مقدار سولفات ورودی و اثر آن بر شوری، خوردگی و سیستم بازچرخانی باید بررسی شود. انتخاب پمپ تزریق مقاوم، مخزن مناسب، اختلاط کافی و کنترل خودکار pH نیز اهمیت زیادی دارد.

4. انعقاد و لخته سازی؛ مرحله اصلی حذف رنگ و کدورت

در بسیاری از تصفیه خانه های نساجی، بخش قابل توجهی از هزینه مواد شیمیایی به واحد انعقاد و لخته سازی اختصاص دارد.
این مرحله برای حذف ذرات کلوئیدی، مواد معلق و بخشی از ترکیبات رنگی انجام می شود. در فرآیند انعقاد، ماده شیمیایی به پساب اضافه می شود تا پایداری ذرات کاهش یابد و امکان تجمع آن ها فراهم شود. سپس پلی الکترولیت با ایجاد اتصال میان ذرات، به تشکیل لخته های درشت تر کمک می کند.

مقایسه PAC و کلروفریک در تصفیه پساب نساجی
 

پلی آلومینیوم کلراید و کلروفریک از منعقدکننده های متداول هستند؛ اما عملکرد آن ها در پساب های مختلف یکسان نیست.

در پساب دارای رنگ دیسپرس و ذرات معلق، انعقاد ممکن است عملکرد مناسبی داشته باشد. اما رنگ های راکتیو محلول معمولاً چالش بیشتری ایجاد می کنند و ممکن است با PAC یا کلروفریک به تنهایی به خوبی حذف نشوند. افزایش بی حساب دوز منعقدکننده نیز همیشه نتیجه بهتری ندارد. مصرف بیش ازحد ممکن است هزینه، حجم لجن و مقدار ماده باقیمانده را افزایش دهد. به همین دلیل، مقایسه پلی آلومینیوم کلراید (PAC) و کلروفریک باید براساس درصد حذف رنگ و COD، مقدار لجن، pH مناسب و هزینه تصفیه هر مترمکعب انجام شود.

پلی الکترولیت در تصفیه پساب نساجی چه نقشی دارد؟
 

پس از تزریق منعقدکننده و اختلاط سریع، معمولاً نوبت به افزودن پلی الکترولیت می رسد. این مواد در انواع آنیونی، کاتیونی و نانیونی عرضه می شوند. انتخاب نوع مناسب به بار سطحی ذرات، منعقدکننده و شرایط شیمیایی پساب بستگی دارد.
پلی الکترولیت مناسب باعث تشکیل لخته های مقاوم تر و افزایش سرعت جداسازی می شود. مصرف بیش ازحد یا آماده سازی نادرست محلول پلیمر می تواند نتیجه معکوس داشته باشد. در خرید پلی الکترولیت باید علاوه بر قیمت هر کیلوگرم، دوز واقعی مصرف، سرعت ته نشینی، میزان آبگیری لجن و شرایط آماده سازی محلول بررسی شود.

چگونه دوز PAC و پلی الکترولیت تعیین می شود؟

روش متداول، آزمایش جار تست است.
در این آزمایش، نمونه های یکسان پساب با دوزهای متفاوت منعقدکننده و پلیمر آزمایش می شوند. سپس کیفیت لخته، سرعت ته نشینی، کدورت، رنگ و در صورت نیاز COD بررسی می شود. برای مثال، اگر جار تست نشان دهد دوز مناسب یک ماده تجاری ۱۵۰ میلی گرم بر لیتر است، مصرف تئوریک آن برای ۵۰۰ مترمکعب پساب روزانه حدود ۷۵ کیلوگرم در روز خواهد بود. این صرفاً یک مثال محاسباتی است و دوز واقعی باید در آزمایش تعیین شود.
نکته مهم دیگر، مشخص کردن مبنای دوز است؛ یعنی آیا مقدار اعلامی مربوط به محصول تجاری است یا ماده فعال موجود در آن.

5. ته نشینی و شناورسازی؛ جداسازی لخته ها از آب

بعد از انعقاد و لخته سازی، باید لخته های تشکیل شده از جریان آب جدا شوند.
در کلاریفایر، لخته های سنگین به کف مخزن می روند و آب زلال از بخش بالایی خارج می شود. در سیستم DAF یا شناورسازی با هوای محلول، حباب های ریز به لخته ها متصل می شوند و آن ها را به سطح می آورند تا توسط اسکیمر جمع آوری شوند. برای پساب هایی که حاوی روغن های امولسیونی، مواد سبک یا لخته های کم چگالی هستند، DAF می تواند گزینه مناسبی باشد. در مقابل، وقتی لخته ها به خوبی ته نشین می شوند، کلاریفایر ممکن است از نظر هزینه و بهره برداری اقتصادی تر باشد.
اشتباه رایج: اگر آب خروجی کلاریفایر کدر باشد، نباید فوراً دوز پلیمر را افزایش داد. ممکن است مشکل از pH، اختلاط شدید، بارگذاری هیدرولیکی یا کیفیت لخته ها باشد.

6. تصفیه بیولوژیکی؛ کاهش BOD و COD پساب

پس از مراحل فیزیکی و شیمیایی، معمولاً هنوز مواد آلی محلول در فاضلاب وجود دارند. بخشی از این ترکیبات توسط میکروارگانیسم ها قابل تجزیه است. در تصفیه بیولوژیکی، باکتری ها تحت شرایط کنترل شده مواد آلی قابل تجزیه را مصرف می کنند.
سه روش رایج عبارت اند از:

• لجن فعال (Activated Sludge): پساب وارد حوضچه هوادهی می شود و باکتری ها با استفاده از اکسیژن، مواد آلی را تجزیه می کنند. پس از آن، لجن در زلال ساز ثانویه جدا و بخشی از آن به سیستم برگردانده می شود.
• MBBR: در این سیستم، باکتری ها روی مدیاهای پلاستیکی متحرک رشد می کنند. این روش در بعضی پروژه های افزایش ظرفیت یا اصلاح تصفیه خانه کاربرد دارد.
• MBR: ترکیبی از تصفیه بیولوژیکی و فیلتراسیون غشایی است که خروجی با مواد معلق پایین تولید می کند، اما هزینه تجهیزات و کنترل گرفتگی ممبران بالاتر است.

در این بخش، کنترل اکسیژن محلول، pH، دما، بار آلی، سن لجن و غلظت میکروارگانیسم ها اهمیت دارد. پساب نساجی ممکن است از نظر نیتروژن و فسفر برای رشد باکتری ها فقیر باشد. در چنین شرایطی می توان براساس آزمایش از منابع نیتروژن مانند اوره و منابع فسفر مانند اسید فسفریک استفاده کرد. ورود ناگهانی پساب بسیار شور، اکسیدکننده یا حاوی ترکیبات بازدارنده نیز می تواند عملکرد بیولوژیکی را کاهش دهد.
 

7. حذف رنگ باقی مانده با روش های تصفیه پیشرفته

گاهی پساب پس از تصفیه بیولوژیکی هنوز رنگ دارد. این وضعیت به خصوص زمانی دیده می شود که بخشی از ترکیبات رنگی در برابر تجزیه زیستی مقاوم باشند.
برای تصفیه تکمیلی می توان از ازن زنی، فرآیند فنتون، کربن فعال یا فناوری های غشایی استفاده کرد. در ازن زنی، از خاصیت اکسیدکنندگی ازن برای تخریب ساختار برخی مولکول های رنگ استفاده می شود. این روش به تجهیزات تولید ازن و کنترل شرایط واکنش نیاز دارد. در فرآیند فنتون، آب اکسیژنه در حضور آهن دوظرفیتی و pH مناسب، گونه های اکسیدکننده فعال تولید می کند. این روش می تواند برای کاهش رنگ و بخشی از ترکیبات آلی مقاوم مؤثر باشد، اما مصرف مواد و تولید لجن آهنی باید در ارزیابی اقتصادی لحاظ شود. کربن فعال نیز برای جذب بخشی از ترکیبات آلی و رنگ باقی مانده کاربرد دارد. محدودیت آن اشباع ظرفیت جذب و نیاز به احیا یا تعویض است. انتخاب این روش ها باید براساس آزمایش قابلیت تصفیه، کیفیت خروجی و هزینه عملیاتی باشد.

8. فیلتراسیون، RO و بازچرخانی آب در کارخانه نساجی

در کارخانه هایی که مصرف آب بالایی دارند، استفاده مجدد از پساب تصفیه شده می تواند مصرف آب تازه را کاهش دهد.
برای بازچرخانی، ممکن است پساب پس از تصفیه متداول از فیلتر شنی، اولترافیلتراسیون و سپس اسمز معکوس عبور کند. فیلتر شنی برای حذف ذرات معلق باقی مانده استفاده می شود. UF ذرات ریز و کلوئیدها را کاهش می دهد و RO برای حذف بخش عمده ای از نمک های محلول کاربرد دارد. در رنگرزی پنبه، به خصوص با رنگ های راکتیو، بالا بودن TDS و EC ممکن است استفاده مجدد از آب را محدود کند. در این شرایط، نمک زدایی اهمیت پیدا می کند.

نقش آنتی اسکالانت در سیستم RO نساجی

وجود یون هایی مانند کلسیم و سولفات می تواند خطر رسوب گذاری روی فیلتر ممبران را افزایش دهد.
آنتی اسکالانت برای کنترل تشکیل رسوبات معدنی استفاده می شود؛ نه حذف نمک از آب. برای انتخاب محصول مناسب باید آنالیز کامل آب، میزان بازیابی سیستم، pH، دما و نوع ممبران بررسی شود. باید توجه داشت که RO دو جریان خروجی تولید می کند: آب تصفیه شده و پساب غلیظ. دفع یا بازیابی جریان غلیظ نیز بخشی از طراحی سیستم است. در پروژه های تخلیه مایع صفر یا ZLD، معمولاً به مراحل بیشتری مانند تغلیظ و کریستالیزاسیون نیاز است.

مدیریت لجن در تصفیه خانه نساجی

در مراحل انعقاد، ته نشینی و تصفیه بیولوژیکی، لجن تولید می شود. لجن شیمیایی ممکن است حاوی هیدروکسیدهای آهن یا آلومینیوم، رنگ و سایر آلاینده های جداشده باشد. لجن بیولوژیکی نیز شامل زیست توده مازاد است. برای کاهش حجم و هزینه حمل لجن، معمولاً از تغلیظ و تجهیزات آبگیری مانند فیلترپرس، اسکروپرس یا سانتریفیوژ استفاده می شود.
پلی الکترولیت مخصوص آبگیری لجن می تواند جداسازی آب را بهبود دهد. انتخاب آن باید با تست عملی و بررسی درصد ماده خشک کیک لجن انجام شود. لجن خشک شده نیز باید براساس ویژگی های شیمیایی و الزامات قانونی مدیریت شود؛ خشک شدن لجن به معنی بی خطرشدن آن نیست.

مهم ترین مواد شیمیایی مورد استفاده در تصفیه فاضلاب نساجی

برای مدیر خرید یا مسئول تصفیه خانه، شناخت محل مصرف هر ماده به جلوگیری از خرید نادرست کمک می کند.
هنگام خرید این مواد، تنها مقایسه قیمت هر کیلوگرم یا هر لیتر کافی نیست. درصد ماده فعال، خلوص، سازگاری با تجهیزات، مقدار مصرف واقعی و کیفیت خروجی باید در محاسبه هزینه لحاظ شوند.

مشکلات رایج در تصفیه پساب نساجی و راهکارهای عملی

1. مصرف بالای PAC یا کلروفریک: ممکن است ناشی از pH نامناسب، ترکیب متغیر پساب یا انتخاب اشتباه منعقدکننده باشد. پیش از افزایش دوز، جار تست در pHهای مختلف انجام شود.
2. باقی ماندن رنگ در خروجی: بعضی رنگ های محلول، به خصوص برخی رنگ های راکتیو، به خوبی با انعقاد معمولی حذف نمی شوند. در این شرایط باید فرآیند رنگ بری تکمیلی بررسی شود.
3. ایجاد کف در حوضچه هوادهی: سورفکتانت ها و بعضی مشکلات بهره برداری بیولوژیکی می توانند عامل کف باشند. مصرف ضدکف بدون شناسایی علت ممکن است فقط مشکل را پنهان کند.
4. افزایش COD خروجی: ورود بار آلی بیش ازحد، کمبود اکسیژن، شوک سمی یا وجود ترکیبات غیرقابل تجزیه از دلایل احتمالی هستند.
5. گرفتگی مکرر ممبران RO: رسوب معدنی، گرفتگی کلوئیدی و رشد بیولوژیکی دلایل متفاوتی دارند. همه این مشکلات با افزایش آنتی اسکالانت برطرف نمی شوند.
6. آبگیری ضعیف لجن: انتخاب نامناسب پلیمر، آماده سازی غیراصولی محلول و شرایط نامناسب تجهیزات می توانند باعث افزایش رطوبت کیک لجن شوند.

هنگام خرید مواد تصفیه پساب نساجی به چه نکاتی توجه کنیم؟

خرید ماده شیمیایی مناسب باید از شناخت مشکل واقعی تصفیه خانه شروع شود.
اگر مشکل خروجی، کدورت و ذرات معلق باشد، انتخاب منعقدکننده و پلی الکترولیت مناسب اهمیت دارد. اگر مشکل اصلی COD محلول باشد، افزایش ماده منعقدکننده الزاماً پاسخ درستی نیست. برای شوری بالا نیز باید عملکرد سیستم نمک زدایی و کیفیت آب موردنیاز بررسی شود. مدیر خرید بهتر است پیش از ثبت سفارش، آنالیز پساب، دبی روزانه، مشخصات مواد مصرفی فعلی، نتیجه جار تست و کیفیت مورد انتظار خروجی را در اختیار تأمین کننده قرار دهد. گواهی آنالیز محصول، برگه اطلاعات ایمنی، غلظت واقعی ماده، شرایط نگهداری و سازگاری با سیستم تزریق نیز باید کنترل شوند. برای مقایسه دو محصول، هزینه واقعی تصفیه هر مترمکعب پساب معیار مناسب تری نسبت به قیمت واحد ماده است.
برای مثال، ممکن است یک منعقدکننده قیمت خرید بالاتری داشته باشد، اما به دلیل دوز مصرفی کمتر یا کاهش حجم لجن، هزینه عملیاتی مناسب تری ایجاد کند. چنین مزیتی فقط با آزمایش و محاسبه قابل اثبات است.

انتخاب فرآیند و مواد مناسب برای تصفیه پساب نساجی

تصفیه فاضلاب نساجی به یک ماده شیمیایی یا یک دستگاه محدود نمی شود. تغییرات pH، نوع رنگ، COD، مواد معلق و شوری مشخص می کنند که هر کارخانه به چه ترکیبی از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی و غشایی نیاز دارد.
در واحد انعقاد، انتخاب PAC یا کلروفریک و پلی الکترولیت باید با جار تست انجام شود. در تصفیه بیولوژیکی، کنترل بار آلی و شرایط میکروارگانیسم ها اهمیت دارد و برای بازچرخانی آب، کیفیت خروجی و محدودیت املاح تعیین کننده است.
برای انتخاب و خرید مواد شیمیایی تصفیه پساب صنایع نساجی، می توانید مشخصات فنی پساب و مواد مصرفی فعلی کارخانه را در اختیار کارشناسان دلکو صنعت قرار دهید تا گزینه های مناسب تأمین و مصرف مواد شیمیایی براساس شرایط واقعی خط تصفیه بررسی شوند.