تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی
فهرست مطالب
فاضلاب ها حاوی مواد ریز معلق فلزات سنگین و در کل بار آلاینده ی زیادی هستند. روش های مختلفی برای انتخاب فرایند پکیج تصفیه فاضلاب وجد دارد که یکی از آن ها انعقاد الکتریکی است. این روش با استفاده از نیروی برق و الکترود ها باعث ته نشینی ذرات معلق و مواد محلول می شود. این روش برای ظرفیت های غیر بزرگ مانند کارواش و صنایع بسیار کار آمد بوده و یکی از مهم ترین مزایای آن ،عدم استفاده از مواد شیمیایی و زمان بازدهی بالا است. انعقاد الکتریکی یا Electrocoagulation یکی از رایج ترین و کاربردی ترین روش ها در تصفیه فاضلاب صنعتی نیز به شمار می رود که هدف اصلی در آن حذف فلزات و ذرات کلوئیدی معلق در پساب می باشد. با توجه به محدودیت هایی که در سایر روش های انعقاد و لخته سازی فاضلاب با مواد شیمیایی وجود دارد، در سال های اخیر استفاده از انعقاد الکتیریکی با رشد زیادی در تصفیه خانه های مختلف از قبیل نساجی و مواد معدنی و رنگرزی رایج شده است.
مشاوره رایگان
اگر سوال و ابهامی دارید ما شما را به صورت رایگان راهنمایی می کنیم
موارد استفاده از روش انعقاد در تصفیه فاضلاب
مهمترین و اصلیترین هدف استفاده از این روش در تصفیه فاضلاب، حذف ذرات و فلزات سنگین و کلوئیدی معلق با بار منفی است درنتیجه موارد استفاده از انعقاد الکتیریکی شامل موارد زیر می تواند باشد.
- از بین بردن فلزات سنگین در فاضلاب کارخانههای تولید مواد معدنی
- تصعیه فاضلاب پالایشگاه و پتروشیمی
- حذف اسیدهای چرب در فاضلابهای نساجی
- حذف مواد پلیمری در فاضلاب کارخانجات تولید پلاستیک
- حذف فلزات صنایع آبکاری
- تصفیه فاضلابهای کشتارگاه های صنعتی
- حذف ذرات چربی معلق در کارخانجات تولید مواد لبنی و شوینده
انعقاد الکتریکی چیست؟
ذرات معلق و کلوییدی موجود در فاضلاب دارای بار منفی و هم نام بوده و به همین دلیل یکدیگر را دفع نموده و در سطح فاضلاب معلق می باشند. به همین دلیل روش های مختلفی وجود دارد تا این ذرات را از نظر بار الکتریکی خنثی نمود تا بتوان آنها را ته نشین و جمع آوری کرد.فرایند استفاده از الکترودهای آلومینیومی یا آهن به عنوان کاتد و آند در فرآیند انعقاد ، انعقاد الکتریکی گفته میشود که با کمک جریان برق عمل می کند. پس از قرار گرفتن الکترودها درون پساب و با کمک جریان برق، دو قطب مثبت و منفی در واکنش با آب هیدرولیز شده و بار مثبت در محیط ایجاد می کنند. ورود یون های مثبت به فاضلاب منجر به خنثی سازی ذرات کلوئیدی با بار منفی خواهند شد ، با خنثی شدن ذرات نیروی جذب بین ذرات یا واندروالسی یاعث ایجاد لخته می شود که براحتی می توان آن هارا ته نشین کرد.
برخلاف سایر فرایند های انعقاد و لخته سازی با کمک مواد شیمیایی و پلیمری، در انعقاد الکتریکی در محل و به کمک الکترولیز صفحات آند و کاتد آلومینیومی و آهنی شرایط برای خنثی سازی بار الکتریکی ذرات کلوئیدی و ته نشینی آنها فراهم می گردد.
روش کار کرد انعقاد الکتریکی در تصفیه فاضلاب
فرآیند تصفیه و منعقد سازی ذرات کلوئیدی در روش انعقاد الکتریکی به شرح زیر می باشد:
- با توجه به نوع مواد آلی و فلزات سنگین موجود در پساب ها از صفحات آلومینیومی و آهنی به عنوان الکترود استفاده میشود.
- دو صفحه الکترود به کمک جریان برق مستقیم به هم متصل شده و در فاضلاب قرار خواهند گرفت و یک صفحه آند و دیگری کاتد خواهد شد.
- الکترودها در تماس با آب واکنش شیمیایی برقرار نموده و هیدورلیز میشوند. در اثر این واکنش ها آلومینیوم هیدروکسید و اکسید آهن هیدروکسید سه ظرفیتی تولید میشوند که قدرت جذب بسیار بالایی دارند.
- تولید یون هایی با بار مثبت در گام قبل باعث میشود تا بار منفی ذرات کلوییدی خنثی شود.
- ذرات کلوئیدی به آلومینیوم هیدروکسید و اکسید آهن هیدروکسید سه ظرفیتی متصل شده و در مخزن یا پکیج تصفیه ته نشین خواهند شد.
- گازهای هیدروژن بسیار زیادی که در فرآیند هیدرولیز الکترودها تولید میشود نیز باعث میشوند تا حجم بسیار زیادی از ذرات سبک وزن به آنها متصل شده و روی سطح فاضلاب شناور شوند.
- در آخرین مرحله از این فرایند، لجن ته نشین شده در کف تصفیه خانه با کمک تجهیزات مختلف جمع آوری شده و فاکتورهای TSS، COD و BOD تا حد زیادی بهبود پیدا خواهند کرد.
پارامتر های موثر بر انعقاد الکتریکی
پارامتر های موثر بر انعقاد الکتریکی شامل دانسیته جریان،جنس الکترود،pH ،مدت زمان،فاصله ی بین الکترود ها و تعداد آن ها می باشد. در فرایند انعقاد الکتریکی ناخالصی در محصول نهایی نسبت به روش های انعقاد و لخته سازی کمتر خواهد بود.
در فرایند انعقاد الکتریکی، الکترود های آند که الکترود قربانی شونده است،از جنس فلزات چند ظرفیتی است و در اثر برقراری جریان برق،یون های مثبت فلزی از خود آزاد می کند در نتیجه ذرات معلق پایداری خود را در محیط از دست داده و در کنار هم تجمع یافته و تشکیل لخته می دهند.در اطراف الکترود کاتد گاز هیدروژن تولید می شود.عوامل مختلفی بر فرایند انعقاد الکتریکی موثر می باشند.
مزایا تصفیه فاضلاب با انعقاد الکتریکی
دلایل زیادی برای استفاده از منعقد سازی با کمک جریان الکتریکی در فرایندهای تصفیه و پیش تصفیه وجود دارد که از مهم ترین آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- قدرت و بازدهی بالا در حذف فلزات و ذرات کلوئیدی و تاثیر زیاد بر حذف بو و رنگ و کدورت در پساب ها
- کاهش مقدار لجن تولید شده پس از فرآیند ته نشینی به دلیل عدم استفاده از مواد شیمیایی جانبی
- پیاده سازی و اجرا آسان در مدت زمان کوتاه
- حذف بوی نامطبوع
- ایجاد لخته های بزرگتر نسبت به سایر روش های ترسیب و انعقاد و انجام فیلتراسیون آسان تر
- قابلیت حذف بیش از 90 درصد از فلزات سنگین، حذف تا 80 درصد TSS و حذف 50 درصد COD
- سرعت بالا در ته نشینی ذرات معلق و حذف فلزات
- عدم نیاز به مواد شیمیایی به طور مداوم برخلاف انعقاد سازی با مواد پلیمری و کاهش هزینه های اقتصادی
معایب تصفیه فاضلاب با انعقاد الکتریکی
به عنوان معایب انعقاد الکتریکی در تصفیه فاضلاب می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- نیاز به تعوض الکترود ها هر چند وقت یکبار
- نیاز به جریان الکتریکی و هزینه ی برق زیاد در حجم های بالا
مقایسه روش انعقاد الکتریکی با سایر روش های مشابه
فیلتراسیون مکانیکی تنها دو مشکل را برطرف می کند: مواد جامد معلق بزرگتر از 30 میکرومتر و روغن و گریس آزاد را از جریان فاضلاب حذف می کند. روغن و گریس امولسیون شده باعث آسیب به فیلترهای مدیا می شود و در نتیجه هزینه های نگهداری بالایی را به همراه دارد. انعقاد الکتریکی به هر اندازه ای از جامدات معلق (از جمله ذرات مخرب بیش و کمتر از 30 میکرومتر و فلزات سنگین که می توانند باعث سایش و پارگی واشرهای تحت فشار شوند و خطرات محیطی و کارکنان را به همراه داشته باشند) را حذف و جداسازی می نماید.
تصفیه به روش شیمیایی به جامدات معلق، روغن و گریس و برخی فلزات سنگین می پردازد، اما ممکن است برای تصفیه مناسب به حداکثر سه پلیمر و چندین تنظیم pH نیاز داشته باشد. روش انعقاد شیمیایی نیاز به افزودن مواد شیمیایی دارد که منجر به تصفیه گران، کثیف و کار فشرده می شود. این فرآیند همچنین نیازمند افزودن هوای فشرده برای شناورسازی آلایندههای منعقد شده است. به طور کلی فیلتراسیون نیز به عنوان مرحله پس از تصفیه به عنوان تصفیه تکمیلی مورد نیاز است. انعقاد الکتریکی نیازی به فیلتر، تعمیر و نگهداری روزانه، و هیچ افزودنی ندارد و هر اندازه جامدات معلق، روغن، گریس و فلزات سنگین را حذف می کند.
مقایسه انعقاد و لخته سازی با انعقاد الکتریکی
اصول انعقاد الکتریکی همانند انعقاد و لخته سازی است، تفاوت بین این دو روش در اضافه کردن منعقد کننده است.در روش انعقاد الکتریکی،منعقد کننده به صورت الکتریکی تولید می شود و پساب در یک سل الکتروشیمیایی تصفیه می شود.زمانی که سیستم در تماس با یک منبع برق خارجی قرار می گیرد،آندهای قربانی به دلیل اکسیداسیون در محلول خورده می شوند و باعث آزاد سازی کاتیون ها منعقد کننده در سل می شوند.در صورتی که بین الکترودها یک اختلاف پتانسیل ایجاد می شود،آندها می توانند باعث آزادسازی منعقد کننده ها شوند.
در انعقاد الکتریکی،منعقد کننده از اکسایش الکترود یک آند قربانی،بطور معمول از جنس آلومینیوم یا آهن ،که منجر به انحلال الکترودی کاتیون های فلزی همانند انعقاد شیمیایی می شود،بدست می آید. هم در انعقاد الکتریکی و هم در انعقاد و لخته سازی،این کاتیون ها منجر به باردار شدن ذرات موجود معلق می شود. مثلا انعقاد الکتریکی برای رنگبری و حذف کدورت رنگ فاضلاب نساجی با وجود بازده حذف کمتر مقرون بصرفه تر از انعقاد و لخته سازی شیمیایی است.
سوالات متداول
موارد استفاده از تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی چیست؟
می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تصفیه فاضلاب نساجی
- تصفیه فاضلاب بیمارستان
- تصفیه فاضلاب کارخانه کاغذسازی
- تصفیه فاضلاب کارخانه تولید روغن
- تصفیه فاضلاب کارواش
- تصفیه فاضلاب آشپزخانه
- تصفیه فاضلاب صنایع فلزی و آبکاری
- تصفیه فاضلاب قالیشویی
کدام روش انعقاد شمیایی یا اکتریکی بهتر است؟
هر یک از روش های انعقاد الکتریکی و انعقاد با مواد شیمیایی دارای نقاط مثبت و منفی خاصی هستند و متناسب با شرایط و نوع و مقدار فاضلاب می توان آنها را انتخاب کرد و در شرایط مختلفی مزیت بر یک دیگر دارند. یکی از مهم ترین تفاوت های روش انعقاد الکتریکی و انعقاد شیمیایی در نوع مواد استفاده شده در آنها است. در روش انعقاد الکتریکی مواد شیمیایی جانبی استفاده نشده و ترکیبات مضر جانبی تولید نخواهند شد. در لخته سازی با مواد شیمیایی از مواد منعقدکننده استفاده میشود که می تواند منجر به تولید ترکیبات مضر جانبی شود.علاوه براین، در روش انعقاد الکتریکی مقدار مواد ته نشین شده در کف مخزن وزن بسیار سبک تری نسبت به روش های ترسیب و انعقاد با مواد شیمیایی دارد و از طرفی در اکثر مواقع به دلیل مصرف برق زیاد در روش الکتریکی صرف اقتصادی ندارد.و در نتیجه با سنجیدن شرایط و نوع فاضلاب می توان بهترین انتخاب را داشت.