تصفيه فاضلاب فولاد

پسابهاي صنعتي از جمله منابع مهم آلاينده محيط زيست به شمار مي روند در ضمن با توجه به روند روز افزون صنعتي شدن كشور به تدريج حجم آلودگيها و فاضلاب هاي صنعتي افزايش يافته .بنابراين ضروري است كه وضعيت اين آبها بصورت پيوسته مورد بررسي قرار گيرد و استفاده از آنها با آگاهي كامل و بصورت بهينه جهت جلوگيري از مخاطرات زيست محيطي و ورود تركيبات سمي به زنجيره غذائي صورت پذيرد. زيرا با ورود اين مواد به زنجيره غذايي در بافت هاي زنده تراكم پيدا كرده و دفع نمي شوند. اين تراكم يافتن، تا رسيدن به غلظت هاي سمي و ايجاد بيماري و حتي مرگ و مير موجودات زنده ادامه مي يابد.
با توجه به مطالب مذكور تدوين كنندگان استاندارد هاي زيست محيطي توجه ويژه اي به حدود غلظت فلزات سنگين كه توسط صنايع وارد محيط زيست مي شوند، نموده اند و هر ساله استاندارد هاي سختگيرانه تري در اين مورد وضع مي شود. لذا توجه به تصفيه ي زائدات اين صنايع و علي الخصوص تصفيه فاضلاب آنها داراي الزامات قانوني بوده و در نهايت نيز موجب سلامتي محيط زيست و پايستگي رشد اقتصادي خواهد شد.
مواد خام مورد استفاده در اين كارخانه مفتول هاي قطورتر توليد صنايع ذوب فولاد است كه به صورت بندل هاي چند تني وارد كارخانه شده و در انبار هاي سرپوشيده و يا فضاي آزاد نگهداري مي شوند تا به تدريج وارد فرآيندهاي توليد شوند. مفتول هاي خام مورد استفاده معمولاً داراي لايه هاي زنگ آهن و آلودگي بر روي سطح بوده لذا سطح آنها قبل از ورود به فرآيند توليد، بايد زنگ زدايي شده ولايه هاي سست سطحي برداشته شوند.
همچنين براي بالابردن مقاومت مفتول ها در هنگام فرآيند كشش و ايجاد لايه اي فسفاته روي سطح آنها بعد از زنگ زدايي از سطح، فرآيندي تكميلي روي مفتول ها صورت مي پذيرد تا آماده ورود به خط توليد شوند. براي مواد خام ساخته شده از فولاد كم كربن نيز قبل از ورود به خط توليد فرآيند آنيل كردن صورت مي پذيرد.

فرآيند توليد

به منظور توليد مفتول هاي منطبق بر نياز بازار، بايستي سطح فلز را آماده كرد. اولين قدم در آماده سازي سطح فلز به دست آوردن يك سطح تميز است . عمل فسفاته كاري بايد روي سطحي تميز و عاري از هر گونه آلودگي و زنگ و غيره انجام پذيرد تا به واسطه واكنش شيميايي بين يونهاي فسفات و سطح فلز عمل فسفاته انجام پذيرد، بنابراين تميزكاري قبل از فسفات كاري لازم و ضروري است.كه در اين مورد از اسيد سولفوريك 13% به روش غوطه وري براي زدودن زنگ آهن و محصولات خوردگي استفاده شده است. پس از اين مرحله بسته هاي مفتول از وان اسيد خارج شده با فشار آب شسته مي شوند و در وان محلول فسفاته روي غرقاب مي شوند. پوشش فسفاته به منظور آماده سازي سطوح آهني، استيل، استيل گالوانيزه يا آلومينيوم مي باشد كه توسط يك محلول رقيق اسيد فسفريك و مواد شيميايي ديگر صورت مي گيرد. سطح فلز با محلول اسيد واكنش شيميايي داده و يك سطح محافظت كننده از كريستالهاي فسفات بر روي لايه ايجاد مي كند.
استفاده از پوشش فسفات مزاياي ديگري نيز دارد. اين پوشش با ايجاد سطح صاف و روان، باعث شده جايگزين لايه هاي ضخيم روغن شده و با بوجود آوردن خاصيت ضد رطوبت فلز، از خوردگي آن جلوگيري به عمل مي آورد. در مرحله انتهايي مفتول وارد وان حاوي مواد صابوني و قليايي مي شود تا كريستالهاي ريز شكل بگيرند و فرآيند كشش بهتر انجام شود. در مورد مواد خام ساخته شده از فولاد كم كربن مرحله آنيل نمودن در كوره آنيل واقع در محوطه كارخانه صورت مي پذيرد.
در نهايت پس از طي مراحل آماده سازي مواد خام بسته به قطر نهايي مورد نياز توسط دستگاه هاي مخصوص مورد كشش قرار مي گيرند. در طي كشش مفتول ها در دستگاه مفتول از محلولي قليايي حاوي پودر كشش عبور داده مي شود تا هم فرآيند خنك كاري و هم فرآيند آغشته شدن سطح مفتول به مواد صابوني و پودر كشش جهت بهبود خواص كششي مفتول صورت پذيرد.
در مورد مفتول هايي كه نياز به روكش مسي دارند. پس از فرآيند كشش و ايجاد قطر مناسب براي مفتول، توسط دستگاهي مفتول به ترتيب از سه وان اسيد، كات كبود و آب عبور داد ميشود تا در وان اول فرآيند آماده سازي سطح مفتول، در وان دوم فرآيند نشاندن لايه مس روي سطح و در وان سوم فرآيند شستشوي مواد اضافي از سطح صورت پذيرد و در نهايت مفتول حاصل داراي روكشي ميكروني از مس گردد.
بخش لايه نشاني مس بر روي مفتول (به ترتيب از دور به نزديك: وان اسيد، كات كبود و آب) محلول سولفاته روي

مصرف آب، توليد و دفع فاضلاب

همانطور كه از شرح فرآيند توليد مشخص است، غالب آب مصرفي و بالطبع فاضلاب توليدي به مرحله آماده سازي مفتول ها براي كشش (اسيد شويي و غرقاب نمودن در وان هاي فسفاته روي و مواد صابوني) اختصاص دارد. البته مقداري فاضلاب نيز در مرحله اجراي روكش مسي توليد مي شود. آب مورد استفاده در دستگاه هاي كشش جهت خنك سازي توسط شبكه اي جمع آوري شده و پس از گذراندن از توري به منظور جمع آوري براده هاي آهن به كولينگ تاور هاي واقع در اطراف سالن هاي توليد انتقال داده شده و در چرخه اي دوباره به دستگاه ها باز مي گردد؛ و فاضلاب خاصي در اين مرحله توليد نمي شود.
سرويس هاي بهداشتي ساختمان اداري، سرويس ها و محل استحمام ساختمان خدمات و رستوران محل هايي ديگري جهت توليد فاضلاب خانگي(بهداشتي) هستند. همچنين تعدادي شير آب در محوطه وجود دارد كه گاه به گاه توسط نيرو هاي كار مورد استفاده قرار مي گيرد.
تمامي فاضلاب هاي توليدي اعم از صنعتي و غيرصنعتي در اين مجموعه به چاه جذبي واقع در آن انتقال داده شده و دفع مي گردد كه بنا به اظهارات بهره برداران تاكنون مسئله اي در مورد تخليه و يا رفع گرفتگي و پرشدن چاه به وجود نيامده است.

مشخصات كيفي

به طور كلي فاضلاب كارخانه در بخش صنعتي از تركيب فاضلاب هاي اسيدي، قليايي كه حاوي مقادير بالايي فلزات سنگين از جمله آهن و روي و همچنين تركيب فسفات مي باشد، تشكيل شده است. اين فاضلاب حاوي جامدات معلق و محلول قابل توجه بوده كه پس از انجام آزمايشات توسط آزمايشگاه مشخصات ذيل درمورد فاضلاب خروجي بدست مي آيد .

مطابق استاندارد خروجي فاضلاب ايران كه به استناد ماده 5 آيين نامه جلوگيري از آلودگي آب ها تهيه شده مقادير مجاز تخليه آلاينده هاي آهن، روي، مس و فسفات در آبهاي سطحي و چاه هاي جذبي به ترتيب 3، 2، 1و 6(برحسب فسفر) ميلي گرم در ليتر مي باشد. همچنين بر اساس اين استاندارد فاضلاب هاي حاوي آهن و روي با غلظت هاي مذكور قابليت استفاده براي مقاصد كشاورزي و آبياري را دارند.
در مورد pH براي تخليه در آبهاي سطحي، چاه هاي جذبي و مصارف كشاورزي به ترتيب حدود 6.5 تا 8.5، 5 تا 9 و 6 تا 8.5 تعيين شده است. در مورد دما تنها براي تخليه آبهاي سطحي در شعاع 200 متري محل تخليه نبايد اختلاف دمايي برابر 3 درجه ايجاد گردد و محدوديتي براي تخليه به چاه جذبي و مصرف كشاورزي وجود ندارد. رنگ و كدورت خروجي نيز نبايد از 75 و 50 واحد تجاوز كند البته در مورد تخليه به چاه جذبي محدوديت كدورتي وجود ندارد.
مجموع مواد جامد معلق براي تخليه به آبهاي سطحي و مصرف كشاورزي به ترتيب نبايد از 40 و 100 ميلي گرم در ليتر تجاوز

تئوري راهكارهاي تصفيه و دفع

بخش اعظم آلاينده هاي فاضلاب مورد مطالعه را فلزات سنگين تشكيل مي دهند . به طور معمول در دنيا روش هاي حذف فلزات سنگين به روش هاي ابتدايي(متعارف)، روش هاي پيشرفته و روش هاي نوين تقسيم بندي مي شوند. برخي از روش هاي ابتدايي حذف فلز سنگين عبارتند از: ترسيب شيميايي و سيماني كردن. در روش هاي پيشرفته نيز از الكترودياليز، جذب يوني، فرآيندهاي غشايي، جذب با كربن فعال و جذب توسط موجودات زنده جهت حذف فلزات سنگين استفاده مي شود. روش هاي ابتدايي معمولاً هزينه بالايي نداشته ولي راندمان متغيير و در برخي موارد پاييني دارند اما روش هاي پيشرفته قابليت حذف فلزات سنگين تا مقادير باقي مانده بسيار پايين را دارند و از طرفي امكان بازيابي فلزات سنگين در اين روشها مي باشد.
در اكثر روش هاي ابتدايي حذف فلزات و مخصوصاً در ترسيب شيميايي تنظيم pH و نوع ماده شيميايي رسوب دهنده از اهميت بالايي برخوردار است.
فسفات نيز از ديگر موادي است كه در پساب اين كارخانه غلظت زيادي دارد. به منظور حذف فسفات نيز مي توان از روشهاي متنوعي استفاده كرد ولي همانطور كه اشاره شد به دنبال روشي هستيم كه بتوان با كمترين هزينه و امكانات به بالاترين راندمان براي حذف اين مواد دست يافت.
فسفر در درياچه ها و مخازن به شكل معدني (3-(PO4 جذب جلبك مي گردد و وارد ساختار تركيبات آلي مي شود . وقتي جلبك ها مي ميرند در طول عمل تجزيه شدن آنها ، فسفر به صورت معدني آزاد مي گردد. آزاد شدن فسفر از سلولهاي جلبك مرده به سرعت صورت مي گيرد، با اين حال به مرور فسفر از طريق تجزيه مواد آلي ، رسوب شيميايي به وسيله آهن ، آلومينيوم ، كلسيم و مجاورت با ذرات رس ته نشين مي شود. غلظت بيش از حد فسفر سبب پديده اتريفكاسيون مي شود و اين پديده در درياچه سبب كاهش ميزان اكسيژن محلول مي شود و در نهايت مرگ آبزيان و موجودات زنده در آب مي گردد .
يكي از روشهاي متداول حذف فسفر، افزودن مواد شيميايي از قبيل آهك و نمكهاي آهن و آلومينيوم است . علاوه بر روشهاي شيميايي براي حذف فسفر، مي توان از روشهاي بيولوژيكي نيز استفاده كرد. اين روشها عمدتا تكنيكهاي تغيير شكل يافته اي از فرايند لجن فعال كه قادرند در صورت هوادهي شديد تا 80 در صد فسفر را حذف كنند اين روشها شامل در انواع مختلف و با توجه به امكانات موجود و روش هاي مناسب براي حذف باقي آلاينده هاي موجود به كار مي روند.
روش معمول ترسيب شيميايي توسط يونهاي هيدروكسيد يا سولفيد و كربنات مدت هاست براي جدا كردن فلزات سنگين از فاضلاب به كار مي رود. اين مواد بسته به pH محيط با فلزات سنگين رسوب پايدار تشكيل داده و مي توان با رسوب فلز و جمع آوري لجن آن فاضلاب را تصفيه نمود( و در نهايت فلزات از طريق لجن تشكيل شده از پساب دفع مي شوند.) نمودارهايي براي مشخص نمودن رابطه pH با غلظت فلزات رسوب نيافته مختلف براي مواد ترسيب دهنده گوناگون وجود دارد(نمودارهايي به منظور مشخص نمودن رابطه بين pH با غلظت نمك فلزات محلول رسم شده است.)
همانطوركه در نمودار 1 مشاهده مي شود (فلدر & وسلي, 2000) براي رساندن غلظت فلز روي به ميزان مجاز استاندارد براي تخليه با استفاده از ماده ترسيب دهنده هيدروكسيد به pH 9 تا 11 نياز مي باشد. همچنين در اين نمودار مشاهده مي گردد غلظت فلز مس پس از ترسيب با هيدروكسيد در محدوده pH 7.5 تا 11 به زير حد استاندارد مي رسد لذا مي توان آنرا نيز به همراه روي توسط هيدروكسيد تا غلظت مجاز استاندارد تخليه تصفيه نمود. همچنين مي توان ديد كه، با استفاده از سولفيد در اين حدود pH مي توان به غلظت هاي پايين تري نيز دست يافت.
در مورد آهن نيز در pH حدود 7 اكسيد شدن آهن محلول از فرو به فريك در حضور اكسيژن باعث مي شود كه هيدروكسيد فريك تشكيل شده نامحلول شده و سريعاً رسوب كند البته افزايش pH و همينطور وجود يون سيانيد و تشكيل كمپلكس با آهن موجب حل شدن دوباره رسوبات مي شود. مورد قابل توجه در اين فرآيند حضور اكسيژن كافي جهت اكسيد نمودن آهن فرو به فريك مي باشد.
رابطه pH و غلظت هاي حاصل فلزات سنگين پس از ترسيب با هيدروكسيد يا سولفيد:
با اين اوصاف در استفاده از روش هاي ترسيب شيميايي نياز به تنظيم pH مي باشد و در نهايت نيز پس از انجام ترسيب براي بازگرداندن pH فاضلاب به حد استاندارد يك مرحله تنظيم pH نياز است. روش هاي مبتني بر جذب مانند استفاده از كربن فعال و يا جذب توسط ميكرو ارگانيزم ها داراي مشكلاتي مانند، عدم امكان بازيابي كربن فعال در حذف فلزات سنگين و نياز به مقادير زياد كربن فعال و همچنين بهره برداري تخصصي و نياز به تجهيزات گسترده جهت جذب فلزات سنگين توسط ميكروارگانيزم ها، مي باشد.
روش هاي ديگر از جمله استفاده از اسمز معكوس و الكترودياليز روش هايي با كارايي مطلوب و امكان بازيابي مواد تصفيه شده هستند، اما هر دو روش مصرف انرژي قابل توجهي داشته و در آنها از تجهيزات مكانيكي متعددي استفاده شده كه نياز به نگهداري دوره اي دارند. البته روش هاي مذكور براي فاضلاب هايي با كميت نه چندان بالا و در كنار روش هاي معمول و بعنوان مكمل نهايي آنها هم از نظر اقتصادي و هم از نظر كيفي و فني داراي توجيه هستند. روش تعويض يوني نيز مانند دو روش قبل داراي مزايايي از جمله كارايي بالا و قابليت بازيابي مواد تصفيه شده، است. همچنين نسبت به روش هاي قبل داراي مزيتي مانند مصرف كم انرژي مي باشد. اما روش مذكور نياز به استفاده از رزين ها جهت تعويض يون و در نتيجه شارژ و بازيابي دوره اي آنها دارد. اين روش نيز مانند روش قبل در مورد فاضلاب هاي حجيم با غلظت هاي بالا توجيه نداشته و در صورتي كه در مرحله اول با روش هاي كم هزينه تر غلظت آلاينده را به حد پاييني رسانده باشيم، مي تواند مكمل خوبي بوده و غلظت آلاينده را با هزينه معقول به حد استاندارد و حتي مقاديري بسيار پايين برساند. از اين روش حتي در توليد آبهاي عاري از مواد معدني استفاده مي شوند كه نشان دهنده كارايي و قابليت بالاي آن است.
در مورد حذف فسفات استفاده در از روش ترسيب با كمك مواد شيميايي روش معمول و متداولي بوده است. در اين فرآيند متداولترين نمكهاي فلزي مورد استفاده سولفات آلومينيم (آلوم) و كلريد فريك مي باشند. سولفات فروس و كلريد فروس كه از محصولات جانبي عمليات فولاد كاري تحت عنوان آب ترش توليد مي شوند نيز مورد استفاده قرار مي گيرند. آلومينات سديم عمدتا براي فاضلاب هايي كه قلياييت كمي دارند استفاده مي شوند. در ادامه مي توان به كلرو هيدرات آلومينيم و پلي آلومينيم كلرايد و برخي از انواع پليمر هاي آنيوني اشاره كرد. امروزه در اغلب تصفيه خانه ها، آهك در حذف فسفر جاي خود را به كلريد فريك و آلوم داده است. علت اصلي آن است كه با اضافه كردن آهك، حجم لجن توليدي در مقايسه با نمكهاي فلزي بالاست. مكانيزم واكنش بدين صورت است كه يون فلزي با ارتوفسفات تا تشكيل رسوب نامحلول فسفات فلزي واكنش مي دهد. به منظور تعيين مقدار بهينه مواد شيميايي ، مي توان از آزمون جار تست استفاده كرد. در ضمن pH بهينه در حذف فسفر با آلوم بين 5/5 تا5/6 مي باشد. در حين استفاده از آلوم pH كاهش مي يابد كه اين شدت كاهش به قلياييت فاضلاب و مقدار تزريقي آلوم بستگي دارد. مي توان اين كاهش pH را با افزودن مواد شيميايي قليايي جبران كرد.
هر دو فرم يونهاي فرو (Fe2+ ) و فريك(Fe3+ ) به فرمهاي كلريد فريك ، كلريد فرو ، سولفات فريك و سولفات فرو مورد استفاده قرار مي گيرند . كلريد فرو و سولفات فرو از محصولات عمليات فلز كاري مي باشند . هر چند كه اين دو داراي مقادير بالايي از اسيد هيدرو كلريد ريك و سولفوريك مي باشند و مي توانند منجر به كاهش pH شوند .
در مورد روش هاي حذف بيولوژيكي فسفر در ادامه به اختصار به برخي از روش هاي به كار رفته اشاره مي گردد:

تنها فرايند بيولوژيكي حذف فسفراست كه در مسير جريان لجن برگشتي يك ناحيه بي هوازي منظور شده است كه حدود 20 تا 30 درصد از جريان لجن برگشتي وارد تانك بي هوازي شده و در نهايت فسفر در اين تانك آزاد مي شود و سپس همراه جريان سرباره راهي تانك ترسيب شيميايي شده و در آنجا با افزودن آهك به طريق شيميايي رسوب داده مي شود
در اين سيستم چون تنها بخشي از جريان فاضلاب در معرض تصفيه شيميايي قرار مي گيرد ، مقدار آهك مصرفي نسبت به سيستمهاي آهك زني مصرف آهك كمتر بوده و لجن توليدي كمتر است.

در اين سيستم بر گشت لجن از مراحل هوازي به مرحله آنوكسيك درون برگشت مي شود.

در اين روش با قطع عمل هوادهي در بالا دست تانك هوادهي منطقه اي بي هوازي ايجاد مي شود.

اين روش به منظور حذف نيتروژن و فسفر طراحي شده است.

با اعمال تغييراتي در سيستم SBR متعارف از طريق افزودن دو مرحله بيهوازي و هوادهي امكان حذف فسفر فراهم مي شود. شامل 5 مرحله :
1- مرحله پر شدن (filling)
2- مرحله اختلاط بي هوازي (anaerobic mix)
3- مرحله هوادهي(aeration)
4- مرحله ته نشيني(settling)
5- مرحله تخليه (withdrawal)
شركت پالود صنعت نيكان با استفاده از توانمندي مهندسين و تكنولوژيهاي روز دنيا ، سعي بر رفع اين معظل نموده اند . لذا شركت با هدف به حداقل رساندن هزينه هاي تصفيه فاضلاب هاي صنعتي و حفظ محيط زيست آماده همكاري در تصفيه پساب كارخانه هاي فولاد و مفتول سازي ... مي باشد.كليه سيستم هاي تصفيه فاضلاب طراحي شده در قالب پكيج آماده در خدمت مراكز صنعتي قرار ميگيرد .