تصفیه فاضلاب کارواش

با رشد ناوگان خودروها، تخلیه فاضلاب از کارواش ها افزایش یافته است. در ایستگاه های کارواش، هزاران متر مکعب در هفته پساب تصفیه نشده تخلیه می شود که عموماً حاوی سورفاکتانت، گرد و غبار، فلز، روغن، مواد آلی و معدنی است. برای کاهش این مشکل، فناوری های مختلفی امتحان شده است، اما توجه کافی به این نوع فاضلاب بسیار رایج نشده است.

مبانی بیولوژیکی، فیزیک وشیمیایی، اکسیداسیون پیشرفته و فرآیند ترکیبی که تا به امروز برای تصفیه فاضلاب (CWW) مورد استفاده قرار گرفته است، در اینجا شرح و بحث شده است. در فرآیندهای بیولوژیکی، سیستم‌های جریان بیوراکتورهای غشایی مورد بررسی قرار می‌گیرند، در حالی که، فرآیندهای فیزیک وشیمیایی، انعقاد-لخته‌سازی، رسوب‌گذاری، جذب، جداسازی غشاء و فرآیندهای اکسیداسیون شیمیایی مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند.

برای فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، ارزیابی مناسب بودن آنها برای دستیابی به راه حل های توسعه پایدار سازگار با محیط زیست هدف 6 (SDG 6) مورد بحث قرار گرفت. علاوه بر این، این کار به فرآیندهای ترکیبی مانند انعقاد الکتریکی به عنوان یک سیستم هیبریدی با نانوفیلتراسیون، انعقاد شیمیایی و حامل های زیستی می پردازد. در نهایت، راندمان حذف، هزینه ها، پارامترها و شرایط عملیاتی هر فرآیند تصفیه برای بازیابی CWW مورد بررسی قرار می گیرد.

صنعت خودرو، به‌ویژه ایستگاه‌های کارواش، تقریباً 60 تا 70 لیتر آب در هر خودرو مصرف می‌کند که بسته به اندازه، سطح کثیفی و مکانیسم شستشو (دستی یا خودکار) تغییر می‌کند. این صنعت حجم بیش از حد آب مصرف می کند و به طور متوسط 150 تا 600 لیتر فاضلاب در هفته تولید می کند که باعث نگرانی اقتصادی و زیست محیطی می شود.

بسیاری از ایستگاه های کارواش از بهبود مدیریت و حفظ مقررات آب شیرین پیروی نمی کنند. در واقع، میانگین تولید فاضلاب آنها در روز در زمانی که سرویس توسط شیلنگ (شستشوی دستی) انجام می‌شود، 400 لیتر در روز است، در حالی که شستشوی انجام شده توسط تاسیسات دوز برنامه ریزی شده معمولی حدود 150 لیتر در روز است.

با توجه به موارد فوق شستشوی خودرو یکی از فعالیت های با مصرف زیاد آب شیرین است که از پساب های بازیافتی بهره مند می شود. با این وجود، نوع ویژگی های فاضلاب بر اساس تعداد وسایل نقلیه شسته شده، مواد پاک کننده استفاده شده و نوع کثیفی متفاوت است. استفاده از محصولات پاک کننده مانند مواد شوینده در فرآیند کارواش، فاضلاب هایی با غلظت بالایی از سورفکتانت ها تولید می کند که باعث تشکیل کف در سطح آب می شود.

در نتیجه، این محصولات باعث افزایش میزان مواد مغذی می‌شوند که باعث اتروفیکاسیون در اکوسیستم‌های آبی، کاهش میزان اکسیژن و افزایش pH توده‌های آبی دریافت‌کننده می‌شود که همه این‌ها منجر به مهاجرت اجباری و مرگ بسیاری از گونه‌های آبزی می‌شود.

در این زمینه اجرای سیستم های تصفیه فاضلاب در کارواش ها با قابلیت دستیابی به راندمان بالا در حذف آلاینده ها مورد نیاز است. بنابراین، آب تصفیه شده می تواند مورد استفاده مجدد قرار گیرد، مشروط بر اینکه پارامترهای کیفی آب، مانند کدورت، نیاز شیمیایی اکسیژن (COD)، pH، هدایت و غیره را برآورده کند. فاضلاب های حاصل از شستشوی وسایل نقلیه از طیف وسیعی از آلاینده های آلی، معدنی و بیولوژیکی تشکیل شده است که با استفاده از مواد پاک کننده مانند چربی زدا، شوینده ها، پاک کننده های اسیدی/قلیایی، براق کننده ها و واکس ها حذف می شوند. متعاقباً، یک سری ذرات با قطرهای مختلف در سوسپانسیون های آبی مانند ماسه، روغن، گریس، بقایای بنزین، آسفالت، نمک ها، فلزات، سورفکتانت های آنیونی و مواد آلی پیچیده ساختاری تشکیل می شوند.

به طور کلی در این نوع صنعت، فرآیندهای تصفیه آب بسته به آلاینده و اندازه ذرات آن به مراحل و تکنیک های مختلفی تقسیم می شوند. این روش ها شامل یک تصفیه اولیه با تمرکز بر حذف روغن های آزاد در امولسیون و به دنبال آن تصفیه ثانویه است که نیاز به کاهش کشش سطحی امولسیون آب-روغن و حذف روغن پراکنده دارد و در نهایت تصفیه سوم که مواد آلی و معدنی محلول را حذف می کند. هدف فن آوری های مورد مطالعه در یازده سال گذشته حذف آلاینده های موجود در پساب های ایستگاه های کارواش است.

درمان‌های بیولوژیکی از بیوراکتورهای غشایی (MBR) استفاده می‌کنند که اساساً شامل اتصال جریان مخازن بی‌هوازی، بی‌هوازی و هوازی با پارامترهای اندازه‌گیری شده مانند pH و شرایط دما است که رشد باکتری‌ها را متناسب با خواص بیوراکتورها تحریک می‌کند. سیستم‌های فیزیکوشیمیایی جایگزین‌هایی مانند فرآیندهای انعقاد، لخته‌سازی، رسوب‌گذاری و جذب را ارائه می‌دهند که تغییرات غلظت منعقدکننده-لخته‌کننده را علاوه بر روابط جاذب-جاذب در خالص‌سازی بهینه‌سازی، بررسی می‌کنند.

منعقد کننده ها – لخته کننده هایی که اغلب در تصفیه آب استفاده می شوند نمک های آهن (III) یا آلومینیوم به شکل کلرید یا سولفات هستند. مطالعات لخته‌سازهای منعقدکننده جدید، بر اساس کارایی یا هزینه آنها، با هدف جایگزینی منعقدکننده‌های معمولی است. به عنوان مثال، پلی آلومینیوم کلرید، پلی الکترولیت های آنیونی یا منعقد کننده های معدنی مانند زاج تجاری یا بازیابی شده از بوکسیت، همچنین با منعقد کننده-لخته کننده های منشأ طبیعی، که از طریق استخراج پروتئین 3-60 کیلو دالتون از گونه های گیاهی مانند Moringa oleifera و Strychnos Potatorum به دست می آید.

اینها قادر به بی ثبات کردن ذرات کلوئیدی و تشکیل لخته هستند. تیمارهای فیزیکوشیمیایی همچنین به فرآیندهای غشایی گسترش می‌یابند که در آن مواد متخلخل و جریان حجمی نفوذ با توجه به رویکردهای میکروفیلتراسیون، نانوفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس، بسته به قابلیت حیات و ظرفیت فیلتراسیون، مانند مطالعات غشاهای کائولن، روش‌های اولترا پلیمری مقایسه می‌شوند. غشاها و میکروفیلتراسیون آبدوست برای تصفیه پساب های زائد با محتوای بالای ذرات معلق استفاده می شود.

در واقع باید در نظر داشت که آب تصفیه شده دارای ذرات بزرگتر از 10 میکرومتر نمی باشد، زیرا می تواند به سطح وسایل نقلیه آسیب برساند. جداسازی غشاء تحت تأثیر اندازه ذرات آلاینده ها و وزن مولکولی پلیمر است که انواع مختلفی از فیلتراسیون برای آن وجود دارد. فرآیندهای انعقادی و جداسازی غشایی می توانند با افزودن مرحله اکسیداسیون توسط پراکسید هیدروژن (H2O2) یا ازن زنی، کارایی حذف خود را افزایش دهند. این مرحله اضافی باعث اکسیداسیون مواد آلی و همچنین شفاف سازی آب تصفیه شده می شود.

فناوری های جدید در تصفیه فاضلاب کارواش

اخیراً، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته الکتروشیمیایی (EAOPs) به عنوان فناوری‌های نویدبخش برای تصفیه فاضلاب کارواش، از طریق اکسیداسیون آلاینده‌های آلی پایدار از طریق رادیکال‌های هیدروکسیل عمدتاً (•OH) که بر روی سطح الکترود تولید می‌شوند، ظهور کرده‌اند. یکی دیگر از تکنیک های الکتروشیمیایی که به طور گسترده در تصفیه پساب خودرو استفاده می شود، انعقاد الکتریکی (EC) است.

مشخصه اصلی آن تولید درجا منعقد کننده ها با فرآیندهای اکسیداسیون الکترودهای آهن یا آلومینیوم (آندهای قربانی)، تولید یون های محلول (Fe3+ یا Al3+) است که قادر به بی ثبات کردن ذرات کلوئیدی یا امولسیون شده هستند. به این ترتیب، توسعه فن‌آوری‌ها و راه‌حل‌های هوشمند آب نقشی کلیدی در دستیابی به SDG6 ایفا می‌کند، زیرا اگر اجرای آن به منظور تضمین پایداری و افزایش شایستگی در مدیریت آب (تصفیه و توزیع آب) انجام شود، فرصتی برای استفاده انسانی با هزینه کم، تطبیق پذیری بالا و سودآوری اساسی می باشد.

در همین حال، فرآیندهای ترکیبی نیز با هدف بهینه‌سازی عملکرد تکنیک‌های بیولوژیکی، فیزیکوشیمیایی یا الکتروشیمیایی، از نظر مصرف انرژی، هزینه‌ها، راندمان حذف و همچنین طراحی و توسعه راه‌حل‌های مقرون‌به‌صرفه پدید می‌آیند که دسترسی به منابع حیاتی را تضمین می‌کنند. بخش های ارتباطی در مورد امنیت آب، این مفهوم وظایف مرتبط با یکدیگر را فشرده می کند و مرکزیت آب را برای دستیابی به احساس امنیت، توسعه، پایداری و رفاه انسان در همه سطوح برجسته می کند. در سیستم‌های ترکیبی، انعقاد الکتریکی توسط فیلتراسیون یا فرآیندهای اکسیداسیون الکتروشیمیایی به حذف سورفکتانت بیش از 90 درصد می‌رسد.

بنابراین، این بررسی فن‌آوری‌های مختلف مورد مطالعه برای تصفیه فاضلاب کارواش را که در دهه گذشته گزارش شده‌اند، با هدف مشترک به دست آوردن آب تصفیه‌شده که استانداردهای زیست‌محیطی برای استفاده مجدد از آن را برآورده می‌کند، خلاصه و مورد بحث قرار می‌دهد. اصول، معادلات و واکنش‌های فرآیندهای مرسوم، مانند بیورآکتورهای غشایی، انعقاد-لخته‌سازی، جداسازی غشا، اکسیداسیون شیمیایی، علاوه بر درمان‌های غیر متعارف به عنوان فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) مانند EAOPs، الکترو فنتون (EF) و EC مورد بررسی قرار می‌گیرند.

علاوه بر این، سیستم هیبریدی مانند EC-nanofiltration یا EC-EAOPs توضیح داده شده است. در نهایت، آخرین کارهای گزارش شده برای اصلاح فاضلاب با تمرکز بر راندمان به دست آمده برای حذف سورفکتانت ها و سایر آلاینده ها و همچنین شرایط عملیاتی و آزمایشی خلاصه می شود.

روش های تصفیه فاضلاب کارواش

1-  انعقاد الکتریکی Electrocoagulation (EC)

  انعقاد الکتریکی از هیدروکسیدهای فلزی تولید شده توسط الکترولیز برای حذف آلاینده های فاضلاب استفاده می کند. در طول واکنش الکترولیز، یک آند قربانی یک واکنش اکسیداسیون برای آزاد کردن یون‌های فلزی انجام می‌دهد، در حالی که کاتد برای کاهش یون‌های فلز به فلز و تولید هیدروژن، تحت یک واکنش احیا قرار می‌گیرد. آندهای فلزی رایج شامل آلومینیوم و آهن هستند.

فرآیند EC دارای نرخ حذف کدورت تقریباً 90٪ است. هنگامی که با روش جذب یا حذف الکترواکسیداسیون همراه شود، می توان نرخ حذف کدورت فرآیند EC را افزایش داد. علاوه بر این، فرآیند EC دارای نرخ حذف COD تقریباً 80٪ است. هنگامی که این روش با سایر روش های تصفیه ترکیب می شود، میزان حذف COD از فرآیند EC می تواند افزایش یابد.

2- فلوکولاسیون-فلوتاسیون (Flocculation–Flotation)

FF افزودن فلوکولانت پلیمری و شناورسازی حباب هوا را برای جداسازی آلاینده ها در فاضلاب کارواش ترکیب می کند. نرخ حذف کدورت و SS در فرآیند FF به ترتیب تقریباً 85% و 90% است. هنگامی که با سایر روش های تصفیه همراه می‌شود، میزان حذف کدورت و SS این فرآیند می‌تواند به 96 درصد برسد. فرآیند FF دارای نرخ حذف COD تقریباً 70 تا 80 درصد است که زمانی که این فرآیند با سایر روش های تصفیه همراه شود می‌توان آن را افزایش داد.

3-فیلتراسیون (Filtration)

در سال‌های اخیر، فیلتراسیون به روشی عالی برای جداسازی جامد-مایع تبدیل شده است، و فیلتراسیون غشایی به‌ویژه در بسیاری از زمینه‌ها، به‌عنوان مثال، فرآوری مواد معدنی، حذف سورفکتانت‌ها، فیلتراسیون سوسپانسیون و غیره استفاده شده است. هنگامی که عنصر فیلتر دارای گزینش پذیری کافی باشد، فرآیند لخته سازی-فیلتراسیون می تواند به نرخ حذف کدورت و SS بیش از 99% برسد.

با این حال، جریان فیلتر لخته سازی-اولترافیلتراسیون و لخته سازی-نانو فیلتراسیون به ترتیب تقریباً 50 و 10 LMH (L/m2-h) است. برای طراحی تصفیه فاضلاب برای یک کارواش در مقیاس متوسط، یک سیستم اولترافیلتراسیون با اندازه تقریباً 100 متر مربع مورد نیاز است. چنین سیستمی فضای بزرگی را اشغال می کند و بنابراین برای مناطق شهری بسیار توسعه یافته نامناسب خواهد بود. علیرغم توانایی حذف COD جزئی، نرخ کلی حذف COD در فرآیند لخته سازی-فیلتراسیون تقریباً 60٪ است. فرآیند انعقاد-فیلتراسیون به ترتیب میزان کدورت و حذف COD تقریباً 90% و 60% دارد.

4- انعقاد – لخته سازی (Coagulation–Flocculation)

فرآیندهای انعقاد لخته سازی (CF) یک سیستم واکنش دو مرحله ای است. در انعقاد، یک منعقد کننده مانند پلی آلومینیوم کلرید (PAC) یا کلرید آهن به فاضلاب اضافه می شود تا بار سطحی آلاینده های ذرات را اصلاح کند و در نتیجه دافعه الکترواستاتیکی بین ذرات را از بین می برد. سپس لخته‌ساز (یعنی پلیمر) به فاضلاب اضافه می‌شود تا ذرات الکترواستاتیک تقریباً خنثی را جمع کرده و لخته‌هایی را برای حذف آسان‌تر آلاینده تشکیل دهد. به طور کلی، نرخ حذف کدورت CF با فاضلاب کارواش بیش از 90٪. می باشد. با این حال، نرخ حذف COD، O&G، و AS خیلی خوب نیست. علاوه بر این، CF نیاز به افزودن فلوکولانت مناسب دارد که به راحتی می تواند باعث افزایش هزینه و آلودگی ثانویه شود.

5- زیست درمانی (Bio-Treatment)

میکروارگانیسم های هوازی در فاضلاب، مواد آلی را به H2O و CO2 تجزیه می کنند، در حالی که زیست توده مرده میکروارگانیسم ها لجن را در فاضلاب تشکیل می دهد. برای تصفیه بیولوژیکی و به دنبال آن تصفیه فیلتراسیون، میزان حذف کدورت، COD و AS می تواند به بیش از 95٪ برسد.

نتیجه گیری

فن آوری های خلاصه شده که در اینجا بررسی شد تاکنون برای پکیج تصفیه فاضلاب کارواش و برآورده کردن استانداردهای کیفیت آب برای استفاده مجدد مطابق با هدف توسعه پایدار و اقتصادی استفاده شده است. با این حال، کارایی هر فرآیند در درصد حذف، انرژی، زمان و هزینه متفاوت است. به طور کلی، فرآیندهای فیزیکوشیمیایی انعقاد و غشاها در حذف کل جامدات، کدورت، روغن و چربی ها امیدوارکننده هستند. در همین حال، AOP ها به طور کامل آلاینده های پایدار را کانی می کنند.

شرکت آرکاگستر با بهره گیری از کادر مجرب مهندسین آماده است تا شما صاحبان کارواش ها را در جهت انتخاب روش و سیستم مناسب تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن یاری نماید.