محققان در پژوهشی جدید، کارایی یک روش نوین برای تصفیه پساب صنایع لبنی را بررسی کردهاند؛ روشی که با استفاده از جریان برق و الکترودهای فلزی، برای کاهش آلودگی فاضلاب صنعتی و بهبود مدیریت آب مورد توجه قرار گرفته است.
به گزارش هیچ یک _ آب یکی از مهمترین نیازهای صنایع مختلف است و تقریبا هیچ واحد تولیدی بدون مصرف آب نمیتواند فعالیت کند. اما آبی که در روند تولید استفاده میشود، پس از آن به فاضلاب یا پساب صنعتی تبدیل میشود و اگر بدون تصفیه مناسب وارد محیط شود، میتواند به منابع آب، خاک و سلامت محیط زیست آسیب بزند. به همین دلیل، تصفیه فاضلاب صنعتی فقط یک کار فنی نیست، بلکه بخشی از مسئولیت زیستمحیطی صنایع به شمار میآید. در سالهای اخیر نیز با افزایش حساسیت نسبت به آلودگیهای صنعتی، توجه به ساخت و بهرهبرداری از تصفیهخانههای فاضلاب بیشتر شده است. با این حال، بسیاری از این سامانهها به دلیل طراحی نامناسب یا بهرهبرداری غیراصولی، بازده مطلوبی ندارند و با وجود هزینههای بالا، نتیجه مورد انتظار را فراهم نمیکنند.
از سوی دیگر، کمبود منابع آب در کشورهای خشک و نیمهخشک، اهمیت استفاده دوباره از پساب را بیشتر کرده است. پسابی که بهدرستی تصفیه شود، میتواند در بخشهایی مانند صنعت، کشاورزی، فضای سبز و حتی برخی مصارف شهری به کار رود و به کاهش فشار بر منابع آب شیرین کمک کند. البته این کار فقط زمانی مفید است که با برنامهریزی دقیق و نظارت مناسب انجام شود، زیرا استفاده نادرست از پساب میتواند پیامدهای زیانباری داشته باشد. در چنین شرایطی، یافتن روشهای کارآمدتر برای تصفیه پساب اهمیت زیادی پیدا میکند. یکی از روشهایی که در سالهای اخیر بیشتر مورد توجه قرار گرفته، «انعقاد الکتریکی» است؛ روشی که در آن به جای افزودن مستقیم مواد شیمیایی، با کمک جریان برق و الکترودهای فلزی، شرایط لازم برای جمع شدن و حذف آلایندهها فراهم میشود.
در همین زمینه، الهام ایزدینیا، استادیار گروه مهندسی عمران دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه شهید اشرفی اصفهانی در اصفهان، به همراه یک همکار دانشگاهی، پژوهشی درباره حذف مواد آلی از پساب صنایع لبنی انجام دادهاند. این پژوهش بهطور مشخص بر بررسی کارایی فرایند انعقاد الکتریکی در پساب یک واحد تولید بستنی متمرکز بوده و تلاش کرده است نشان دهد این روش در چه شرایطی میتواند عملکرد بهتری در کاهش آلودگی داشته باشد.
این بررسی بهصورت آزمایشگاهی و با ساخت یک پایلوت انجام شد؛ یعنی سامانهای کوچکتر از مقیاس صنعتی که برای شبیهسازی و ارزیابی فرایند استفاده میشود. نمونه مورد آزمایش از خروجی واحد متعادلساز کارخانه بستنی مهر در شهرک صنعتی جی اصفهان تهیه شد. پژوهشگران به مدت یک ماه، تغییرات چند شاخص مهم آلودگی را بررسی کردند. این شاخصها شامل COD، BOD و TSS بودند. COD نشاندهنده مقدار مواد آلی اکسیدشدنی در آب است، BOD میزان اکسیژنی را نشان میدهد که میکروارگانیسمها برای تجزیه مواد آلی نیاز دارند و TSS به ذرات معلق موجود در پساب اشاره دارد. در این آزمایش، زمان واکنش در ۱۵، ۳۰، ۴۵ و ۶۰ دقیقه، مقدار pH در ۳، ۵، ۷ و ۹ و شدت جریان در ۰/۷۵، ۱/۵، ۲/۲۵ و ۳ آمپر بررسی شد. همچنین چهار نوع چیدمان الکترود شامل آهن، آلومینیوم، ترکیب برابر آهن و آلومینیوم و ترکیب آهن و آلومینیوم با نسبت ۱ به ۲ بهعنوان آند مورد ارزیابی قرار گرفت.
نتایج نشان دادند بهترین عملکرد این فرایند زمانی بهدست آمد که شرایط عملیاتی بهدرستی تنظیم شده بود. بیشترین راندمان حذف برای هر سه شاخص اصلی آلودگی یعنی COD، BOD و TSS در pH برابر با ۳، زمان واکنش ۶۰ دقیقه، الکترود ترکیبی آهن و آلومینیوم با نسبت برابر و شدت جریان ۲/۲۵ آمپر ثبت شد. در این وضعیت، حذف COD برابر ۸۹/۳ درصد، حذف BOD برابر ۹۵/۱ درصد و حذف TSS برابر ۸۲/۵ درصد بود. این ارقام نشان میدهند که فرایند انعقاد الکتریکی در شرایط مناسب میتواند بخش بزرگی از بار آلودگی پساب صنایع لبنی را کاهش دهد.
پژوهشگران همچنین دریافتند که pH یا همان میزان اسیدی یا قلیایی بودن محیط، نقشی بسیار تعیینکننده در بازده فرایند دارد. بهویژه در pH اسیدی ۳، شرایط برای حل شدن بهتر الکترودها و تولید بیشتر یونهای فلزی فراهم میشود؛ یونهایی که در تشکیل لخته و به دام انداختن آلایندهها نقش مهمی دارند.
در این مطالعه، صرف افزایش شدت جریان الکتریکی همیشه به معنی بهبود عملکرد نبود و در برخی حالتها، افزایش بیش از اندازه جریان حتی میتوانست کارایی را کاهش دهد. به همین دلیل، تنظیم همزمان pH، زمان واکنش و شدت جریان برای رسیدن به نتیجه بهتر ضروری ارزیابی شد.
اهمیت این یافتهها که در «فصلنامه علوم و مهندسی آب و فاضلاب» وابسته به انجمن آب و فاضلاب ایران منتشر شدهاند، فقط به کاهش چند شاخص آلودگی محدود نمیشود. بر اساس اطلاعات تکمیلی پژوهش، این روش توانسته است آلایندههای آلی مقاومتر را نیز کاهش دهد و پساب را برای مراحل بعدی تصفیه مناسبتر کند. به بیان ساده، وقتی بخشی از مواد آلی پیچیده و سختتجزیه حذف شوند، پساب برای ورود به واحدهای تصفیه زیستی آمادگی بیشتری پیدا میکند. این موضوع میتواند برای تصفیهخانههای مرکزی شهرکهای صنعتی یا واحدهایی که از روشهای زیستی استفاده میکنند، اهمیت زیادی داشته باشد.
نکته مهم دیگر، اثر مثبت استفاده از الکترودهای ترکیبی آهن و آلومینیوم است. پژوهش نشان داد ترکیب این دو فلز میتواند نوعی همافزایی ایجاد کند؛ یعنی هر کدام بخشی از کار را بهتر انجام دهند و در مجموع نتیجه بهتری حاصل شود. آلومینیوم در حذف ذرات کلوئیدی و مواد معلق مؤثر است و آهن علاوه بر کمک به تشکیل لخته، میتواند در شکستن برخی ترکیبات آلی پیچیده نیز نقش داشته باشد. همین موضوع باعث میشود لختههای تشکیلشده پایدارتر و متراکمتر باشند و توان بیشتری برای به دام انداختن آلایندهها پیدا کنند. از این منظر، این پژوهش میتواند برای طراحی یا بهینهسازی سامانههای تصفیه پساب در صنایع لبنی، یک راهنمای عملی و قابل استفاده باشد.
About The Author
