تصفیه فاضلاب کارخانه‌های قند و شکر به دلیل مصرف بالا و تولید فاضلاب‌های آلوده از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. صنایع قند و شکر با استفاده زیاد از آب در فرآیندهای تولید خود، مقدار زیادی فاضلاب تولید می‌کنند که اگر به درستی تصفیه نشود، می‌تواند به محیط زیست آسیب جدی وارد کند. در این مقاله، ویژگی‌های فاضلاب کارخانه قند و شکر، اهمیت تصفیه آن، و روش‌های مختلف تصفیه مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
اهمیت تصفیه فاضلاب کارخانه قند و شکر
کارخانه‌های قند و شکر در ایران و سایر نقاط جهان از منابع آب زیادی استفاده می‌کنند. در فرآیند تولید، آب به مقدار زیاد مصرف شده و بخش عمده‌ای از آن به صورت فاضلاب به طبیعت وارد می‌شود. طبق برآوردها، این صنایع حدود 20 درصد از منابع آبی کشور را مصرف کرده و 45 درصد از این آب به مواد آلی آلوده می‌شود. این فاضلاب‌ها به دلیل داشتن بار آلاینده بالا می‌توانند به محیط زیست آسیب بزنند و موجب آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی شوند.
تصفیه فاضلاب این کارخانه‌ها برای جلوگیری از آسیب به منابع آبی و محیط زیست ضروری است. تصفیه مناسب فاضلاب می‌تواند منجر به بازیافت آب و استفاده مجدد آن در شستشوی تجهیزات و سالن‌ها شود و از این طریق مصرف منابع آبی را کاهش دهد.
منابع تولید فاضلاب در صنایع قند و شکر
فاضلاب‌های تولیدی در صنایع قند و شکر به چند منبع اصلی تقسیم می‌شوند:
- شستشوی چغندر: برای تمیز کردن چغندر از گل و لای، مقدار زیادی آب مصرف می‌شود. حدود 700 لیتر آب برای شستشوی یک تن چغندر استفاده می‌شود.
عصاره‌گیری: در مرحله عصاره‌گیری چغندر و نیشکر، 2000 تا 2500 لیتر آب به ازای هر تن مصرف می‌شود. - تصفیه شربت: برای تصفیه هر تن قند و شکر، 2 تا 10 لیتر آب استفاده می‌شود.
- تغلیظ شربت: برای هر لیتر شربت در مرحله تغلیظ، 1 تا 3 لیتر آب مصرف می‌شود.
- تبلور: تولید هر کیلوگرم شکر به 0.5 تا 1.5 لیتر آب نیاز دارد.
دیگ‌های بخار و شستشوی صافی: به ترتیب 70 و 20 لیتر آب مصرف می‌شود.
تقریباً 90 درصد از آب مصرفی در این مراحل به فاضلاب تبدیل می‌شود و تنها 10 درصد آن به صورت محصول نهایی باقی می‌ماند.
ویژگی‌های فاضلاب کارخانه قند و شکر
فاضلاب تولید شده در این کارخانه‌ها ویژگی‌های خاصی دارد که شامل موارد زیر است:
- BOD (تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی): 2450 تا 5500 ppm
- COD (تقاضای شیمیایی اکسیژن): 3200 تا 6400 ppm
- SS (جامدات معلق): 140 تا 300 ppm
- DS (جامدات حل‌شده): 50 تا 200 ppm
- PH: 5 تا 6.5
این فاضلاب‌ها معمولاً شامل مقادیر بالایی از قند، مواد آلی، روغن و گریس، و برخی میکروارگانیسم‌ها هستند. همچنین، به دلیل تولید گازهای گوگرد و سولفید هیدروژن، بوی آن‌ها به شدت بد و زننده است.
روش‌های تصفیه فاضلاب کارخانه قند و شکر
تصفیه فاضلاب کارخانه‌های قند و شکر نیاز به ترکیبی از روش‌های فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی دارد. در اینجا به بررسی این روش‌ها می‌پردازیم:
- تصفیه فیزیکی
در این مرحله، برای حذف ذرات معلق بزرگ مانند گل و لای از آشغالگیر و دانه‌گیر استفاده می‌شود. این مرحله باعث کاهش کدورت و SS (جامدات معلق) فاضلاب می‌شود. پس از این مرحله، فاضلاب به حالت بدون حرکت باقی می‌ماند تا ذرات معلق به تدریج در کف مخزن ته‌نشین شوند. - تصفیه بیولوژیکی
به دلیل میزان بالای مواد آلی در فاضلاب، تصفیه بیولوژیکی یکی از مراحل کلیدی است. روش‌های بیولوژیکی شامل موارد زیر است:
- روش USBF (مدل شفاف-کف): فاضلاب ابتدا به مرحله بی هوازی منتقل می‌شود تا مواد آلی تجزیه شوند. سپس به مرحله هوادهی منتقل می‌شود، جایی که باکتری‌ها با استفاده از اکسیژن مواد باقی‌مانده را تجزیه می‌کنند و لجن ته‌نشین می‌شود. بیوگازهای تولید شده در این مرحله به عنوان سوخت قابل استفاده هستند.
- روش UASB (مخزن با جریان رو به بالا): فاضلاب از انتهای مخزن وارد می‌شود و باکتری‌ها از لجن فعال موجود تغذیه می‌کنند. این روش به دلیل تولید بیوگاز و کاهش مواد آلی موثر است. بیوگازها در انتهای مخزن جدا شده و فاضلاب تصفیه شده تخلیه می‌شود.
- روش UAFB (مخزن فیلتر هوایی): در این روش، صفحات پلاستیکی در مخزن قرار می‌گیرند و باکتری‌ها بر روی این صفحات رشد کرده و مواد آلی را تجزیه می‌کنند. فاضلاب پس از عبور از صفحات تخلیه شده و بیوگازها جدا می‌شود.
3.تصفیه شیمیایی
برای کاهش COD و بهبود کیفیت فاضلاب، روش‌های شیمیایی زیر به کار می‌روند:
انعقاد الکتریکی: با استفاده از الکترودها و جریان الکتریکی، ذرات معلق در فاضلاب خنثی می‌شوند.
اکسیداسیون: با افزودن مواد اکسیدکننده مانند ازن و پراکسید هیدروژن، مواد آلاینده اکسید و تجزیه می‌شوند.
رسوب‌گیری: با افزودن مواد رسوب‌گیر مانند هیدروکسید سدیم، فلزات سنگین حذف شده و PH فاضلاب به حالت خنثی در می‌آید.
توصیه‌ها و چالش‌ها
در پیاده‌سازی سیستم‌های تصفیه فاضلاب کارخانه‌های قند و شکر، باید به چند نکته و چالش مهم توجه کرد: - پیکربندی و طراحی سیستم: طراحی صحیح سیستم تصفیه با توجه به ویژگی‌های فاضلاب تولیدی و ظرفیت کارخانه از اهمیت زیادی برخوردار است. هر کارخانه ممکن است ویژگی‌های خاصی داشته باشد که نیاز به طراحی سفارشی برای سیستم تصفیه دارد. این طراحی باید شامل انتخاب مناسب روش‌های تصفیه و ظرفیت مناسب تجهیزات باشد.
- مدیریت لجن: یکی از چالش‌های عمده در تصفیه فاضلاب‌های قند و شکر، تولید حجم بالای لجن است. لجن تولیدی باید به طور موثر مدیریت و دفع شود. استفاده از روش‌های بی‌هوازی مانند UASB که لجن کمتری تولید می‌کند، می‌تواند به کاهش این مشکل کمک کند.
- کنترل بو و آلاینده‌ها: فاضلاب کارخانه‌های قند و شکر به دلیل تولید گازهای بدبو مانند سولفید هیدروژن، نیاز به کنترل و کاهش بو دارد. این می‌تواند با استفاده از سیستم‌های جذب بو و هوازدایی انجام شود.
- بازیافت آب: یکی از اهداف اصلی تصفیه فاضلاب، بازیافت آب برای استفاده مجدد در فرآیندهای صنعتی است. طراحی سیستم‌های تصفیه باید به گونه‌ای باشد که امکان بازیافت آب را به حداکثر برساند و از هدررفت منابع آبی جلوگیری کند.
- پایش و نظارت: برای اطمینان از عملکرد بهینه سیستم تصفیه، پایش مداوم و نظارت بر پارامترهای کیفی فاضلاب و پساب خروجی ضروری است. استفاده از سیستم‌های سنجش آنلاین می‌تواند به شناسایی و حل مشکلات در مراحل اولیه کمک کند
نتیجه‌گیری
به طور کلی، بهترین روش تصفیه فاضلاب کارخانه‌های قند و شکر، ترکیبی از روش‌های فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی است. استفاده از یک پکیج تصفیه فاضلاب که این روش‌ها را به صورت مرحله‌ای اجرا کند، می‌تواند به بهبود کیفیت فاضلاب و کاهش تاثیرات منفی آن بر محیط زیست کمک کند. طراحی و ساخت پکیج‌های تصفیه فاضلاب بر اساس آنالیز دقیق فاضلاب و ویژگی‌های آن انجام شده و با استفاده از متریال با کیفیت و استانداردهای روز دنیا، فرآیند تصفیه به صورت موثر و خودکار انجام می‌شود.
