بررسی کارآیی سیستم تصفیه خانه فاضلاب شهرک صنعتی نور چمستان- معصومه واحدی؛ امیرحسین حمیدیان

0

فاضلاب­های صنعتی اغلب دارای ترکیبات سمی پیچیده و غیرقابل پیش­بینی می­باشند. به همین دلیل، امروزه اجرای طرح­های فاضلاب در مناطق شهری و شهرک­های صنعتی امری ضروری و بنیادی تلقی می­گردد. در سال­های اخیر ایجاد شهرک­های صنعتی که از جمله فعالیت­های مهم در امر کمک به توسعه و پیشرفت صنعت در کشور به حساب می­آید، باید به گونه­ای باشد که کمترین آسیب­ها را به محیط زیست منطقه وارد سازد.

با توجه به فاضلاب­های ورودی و خروجی در تصفیه خانه­ها، بررسی کارآیی برای کنترل عملکرد آن­ها ضروری است. در این مقاله کیفیت فاضلاب خروجی نهایی شهرک صنعتی چمستان از سال 1388 تا 1393 در ماه­های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. فاکتورهای مورد بررسی عبارت بودند از: کل مواد جامد معلق (TSS)،اکسیژن­خواهی شیمیایی (COD)،اکسیژن­خواهی زیستی (BOD5). نتایج نشان می­دهد که کیفیت فاضلاب خروجی نهایی شهرک صنعتی چمستان (ورودی تصفیه خانه) برای BOD5، COD، TSS به ترتیب برابر با 1100، 3500 و 1700 میلی­گرم بر لیتر می­باشد که کیفیت تصفیه مورد نظر طبق استانداردهای سازمان محیط­زیست جهت تخلیه به آب­های سطحی می­باشد.

کلمات کلیدی: فاضلاب صنعتی، تصفیه فاضلاب،شهرک صنعتی، چمستان

 

مقدمه

یکی از مهم­ترین عوامل آلوده­کننده محیط­زیست فاضلاب­ها می­باشند. فاضلاب محلول رقیقی است که 9/99 درصد آن را آب و 1/0 درصد آن را مواد جامد، ناخالصی­ها و آلاینده­هایی از قبیل عوامل بیولوژیکی و شیمیایی تشکیل می­دهد، که در صورت تخلیه (بدون تصفیه) آن­ها را به محیط­­­زیست و یا استفاده در مصارف کشاورزی سبب آلودگی منابع آب، خاک و محصولات کشاورزی شده و در نهایت باعث به مخاطره افتادن بهداشت و سلامت ساکنین منطقه خواهد گردید. به طوری که تخمین زده­اند هر متر مکعب فاضلاب تصفیه نشده می­تواند 40 تا 60 متر مکعب آب را به شدت آلوده نماید (حسینی، 1381، منزوی، 1379).

با توجه به موارد فوق نیاز به تصفیه فاضلاب در کشورهای پیشرفته و در حال توسعه اهمیت زیادی پیدا کرده است. توسعه روش­های تصفیه فاضلاب از سال 1900 میلادی شروع گردیده و همواره با تکامل روش­ها بر اساس انتظاری که انسان از تصفیه فاضلاب داشته توام بوده است نظر به این که استفاده از روش­های مدرن تصفیه فاضلاب همیشه و در همه مناطق به ویژه در کشورهای در حال توسعه به دلیل کمبود افراد کارآمد و متخصص، بالا بودن هزینه­های اولیه وسایل مکانیکی و الکتریکی، تولید مقادیر زیادل لجن و ایجاد وابستگی به کشورهای صنعتی امکان­پذیر نمی­باشد.

تصفیه موثر فاضلاب­های خانگی و صنعتی برای حفظ کیفیت آب­های پذیرنده از اهمیت زیادی برخوردار است. کیفیت پساب تصفیه­خانه­ها معمولا با پارامترهایی چون pH، اکسیژن محلول، اکسیژن شیمیایی، اکسیژن مورد بیولوژیکی لازم، مجموع کربن آلی، مجموع جامدات محلول، مجموع جامدات معلق، غلظت بعضی ترکیبات ویژه و سایر پارامترهای مربوط بیان می­شود. این روش نقایص فراوانی دارد از جمله، عدم تشخیص آثار هماهنگ و هم­زمان شاخص­ها و سمیت آن­ها است.

حتی جامع­ترین مشخصات فیزیکی- شیمیایی پساب اثرات سوء بر اکوسیستم آب­های پذیرنده را نشان نمی­دهد و اثرات زیستی پساب تنها با آزمایش­های زیست آزمونی مشخص می­شود Davis) و Ford، 1992,Metcalf و Eddy، 1991,APHA, AWWA, WEF، 1992,U.S.EPA، 2002). استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه شده به عنوان یک منبع ارزشمند آب برای مصارف مختلف از جمله کشاورزی و آبیاری فضای سبز یکی از مهم­ترین اهداف تصفیه فاضلاب و حفاظت از منابع به ویژه در مناطق کم­­آب محسوب می­گردد (Tchobanoglus و Burton، 2003, Donald و Rowe، 1995(.

در سال­های اخیر ایجاد شهرک­های صنعتی که از جمله فعالیت­های مهم در امر کمک به توسعه و پیشرفت صنعت در کشور به حساب می­آید، باید به گونه­ای باشد که کمترین آسیب­ها را به محیط­زیست منطقه وارد سازد(Abou-Elela و همکاران، 2012, Melidis و همکاران، 2008).تأسیس تصفیه­خانه­های فاضلاب به تنهایی نگرانی محیط­زیستی را برطرف نمی­کند،

بلکه برای رسیدن به استانداردهای مطلوب محیط­زیستی باید عملکرد این تصفیه­خانه­ ها به طور مستمر تحت بررسی و ارزیابی قرار گیرند (Cirja و همکاران، 2008). از جمله پارامترهایی که برای ارزیابی عملکرد تصفیه­خانه­های فاضلاب باید مورد توجه باشند، میزان اکسیژن مورد­نیاز شیمیایی(COD یا Chemical oxygen demand) و ترکیباته ازته و فسفره موجود در پساب خروجی از این تصفیه­خانه­ها می­باشد. مواد آلی تجزیه­پذیر زیستی (پروتئین­ها، کربوهیدرات­ها و چربی­ها) همواره بر حسب اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی و اکسیژن مورد نیازشیمیایی اندازه­گیری می­شوند.

اگر این مواد به شکل تصفیه نشده وارد محیط شوند، پایداری بیولوژیکی آن­ها می­تواند منجر به کاهش منابع اکسیژن و ایجاد شرایط بی­هوازی و ایجاد بوهای مشمئزکننده از جمله گاز هیدروژن سولفوره شود (Tchobanoglous و همکاران، 2004, Nemerow و همکاران، 2003).

تولید پساب­های ناشی از فعالیت­های شهرک­های صنعتی، باعث بر هم خوردن کیفیت آب­ها شده است. فسفات و نیترات موجود در این پساب­ها، مشکلات محیط­زیستی فراوانی ایجاد کرده است. تصفیه فاضلاب شهرک­های صنعتی برای رسیدن به استانداردهای مطلوب محیط­زیستی یک امری مهم تلقی می­گردد. با توجه به فاضلاب­های ورودی و خروجی در تصفیه­خانه­ها، بررسی کارآیی برای کنترل عملکرد آن­ها ضروری است.

تشریح مشخصات عمومی شهرک صنعتی نور چمستان

استان مازندران دارای 38 شهرک و ناحیه صنعتی می‌باشد. 10 مرکز دارای تصفیه­خانه فاضلاب صنعتی بوده و 28 مرکز فاقد تصفیه­خانه فاضلاب می‌باشد. شهرک صنعتی چمستان نور با ظرفیت 75 واحد صنعتی یکی از 10 شهرک و ناحیه صنعتی است که از سال 85 داری تصفیه­خانه فاضلاب بوده است. مطالعات طراحی تصفیه­خانه فاضلاب این شهرک در یک تفاهم­نامه به صورت مشترک برای شهرک­های صنعتی آمل، سلمانشهر، ساری1 و چمستان نور بوده است.

با گذشت زمان از سال 84 تا کنون با توجه به مسائل اجتماعی-اقتصادی ترکیب واحدهای صنعتی دچار تغییر و به تبع کیفیت فاضلاب تولیدی نیز دچار تغییر می‌گردد. به طور کلی، شهرک صنعتی چمستان نور از نظر اراضی صنعتی 26 هکتار وسعت دارد که 81 قرارداد با سرمایه گذاران منعقد کرده و تعداد 58 واحد تولیدی و صنعتی در شهرک صنعتی چمستان با حجم سرمایه­گذاری 415 میلیارد ریال به بهره­برداری رسیدند و برای 1262 نفر شغل ایجاد کرده است. میزان آب مورد نیاز و آب تأمین شده شهرک برابر با 20 متر بر ثانیه می­باشد.

در حال حاضر 22 واحد صنعتی در این شهرک فعال می‌باشد. در شرایط حاضر 80 درصد فاضلاب تولیدی متعلق به 6 واحد صنعتی بوده و 33 واحد صنعتی نیز فاقد فاضلاب صنعتی بوده با میزان فاضلاب تولیدی ناچیزی دارند. ظرفیت تصفیه­خانه برای 400 مترمکعب فاضلاب صنعتی با حداکثر بار آلودگی اکسیژن­خواهی شیمیایی (COD)، 2000 میلی­گرم در لیتر طراحی شده و عمده مشکل فرآیند موجود عدم امکان تخلیه رسوب و همچنین تولید بوی نامطبوع برای همسایگاه تصفیه­خانه است.

وضعیت موجود واحدهای فرآیندی و عملیاتی تصفیه خانه

تصفیه­خانه شهرک صنعتی چمستان در حال حاضر به صورت لاگون بی هوازی و هوادهی طراحی شده است. به طور کلی در تصفیه خانه موجود فاضلاب به کانال آشغالگیری وارد می‌شود. که شامل یک سیستم آشغالگیر مکانیکی  با فاصله باز دو سانتی­متر است و سیستم نظافت مکانیکی آن فعال نمی‌باشد. پس از آشغالگیری فاضلاب با گذر از واحد کنترل دبی که به صورت پارشال فلوم است به یک لاگون بی‌هوازی هدایت می‌شود.

سیستم تصفیه خانه کلاً به صورت تک مدول دیده شده است. لذا پس از تصفیه فیزیکی و گذر از واحد کنترل دبی فاضلاب به لاگون بی‌هوازی ژئوممبرانی موجود که دارای عمق 4متر می‌باشد وارد می‌گردد. لاگون بی‌هوازی طراحی شده ساده بوده و دارای سیستم همزن نمی‌باشد. پس از گذر زمان ماند پیش‌بینی شده فاضلاب به لاگون هوادهی که به کمک یک هواده سطحی هوارسانی می‌شود وارد گشته و سپس به لاگون زلالسازی هدایت می‌گردد. در انتها پساب تصفیه شده با کمک کلر ضدعفونی شده و پساب تصفیه شده به سوی رودخانه هدایت می‌شود.

نتایج

در مطالعه حاضر، با توجه به اطلاعات موجود تا پایان آذر ماه 93، کیفیت فاضلاب خروجی نهایی شهرک صنعتی چمستان از سال 1388 تا 1393 در ماه­های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نمودار هر یک از فاکتورهای مورد بررسی عبارت از: کل مواد جامد معلق (TSS)، اکسیژن­خواهی شیمیایی (COD) و اکسیژن­خواهی زیستی (BOD5)، که در شکل های 1 تا 3نمایش داده شده است.

شکل 1: روند تغییرات کل مواد جامد معلق بر حسب میلی گرم بر لیتر در تصفیه­خانه شهرک صنعتی چمستان

با توجه به نمودار کل مواد جامد معلق (TSS) بر حسب میلی­گرم بر لیتر، بیشترین میزانTSS(میلی­گرم بر لیتر)را در سال­های 90 و 93 مشاهده می­کنیم یعنی بیشترین مقدار مواد جامد معلق را دارد و کیفیت را کاهش می­دهد. به عنوان یک شاخص، میزانTSS(میلی­گرم بر لیتر)فاضلاب شهری در حدود 300 میلی­گرم بر لیتر می­باشد، در این بررسی میزانTSS (میلی­گرم بر لیتر) برابر با 1700 میلی­گرم بر لیتر محاسبه شده است که تقریبا نصف میزان استاندارد فاضلاب شهری می­باشد.

 

شکل 2: روند تغییرات اکسیژن خواهی شیمیایی بر حسب میلی گرم بر لیتر در تصفیه­خانه شهرک صنعتی چمستان

COD یا همان اکسیژن­خواهی شیمیایی یکی از مهم­ترین شاخص­های سنجش آلودگی فاضلاب می­باشد. اندازه­گیری مقدار مواد خارجی فاضلاب کلید اصلی در تعیین مقدار آلودگی و آلایندگی فاضلاب است. از طرفی تنوع و تعداد این مواد به قدری زیاد است که عملا امکان اندازه­گیری هر یک از این مواد به صورت جداگانه وجود ندارد، از این رو لازم است که مقدار مواد را به طریقی غیر مستقیم اندازه­گیری نمود. یکی از مناسب­ترین راه­ها تعیین میزان اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون است. چنان چه می­دانیم برای اکسیداسیون هر ماده­ای مقداری اکسیژن نیاز است و از این رو هر چه مقدار مواد اکسید­شونده بیشتر باشد، مقدار اکسیژن بیشتری برای انجام اکسیداسیون لازم است. بنابراین برای تعیین مقدار مواد خارجی فاضلاب به جای اندازه­گیری مستقیم آن­ها، مقدار اکسیژن مورد نیاز آن­ها برای اکسید­شدن را محاسبه می­نمایند. در واقع COD مقدار اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون کل مواد می­باشد. پس بدیهی است که هر چه میزان CODیک فاضلاب بیشتر باشد، مقدار مواد خارجی موجود در آن که باعث آلودگی فاضلاب می­شود بیشتر خواهد بود. با توجه به نمودارCODدر سال 89 مقدار آن نزدیک به صفر بوده است و این یعنی مقدار مواد خارجی کمتر بوده و آلودگی فاضلاب نزدیک به صفر بوده است که می­تواند ناشی از این باشد تعداد واحدهای شهرک صنعتی کم بوده است ولی از سال 89 به بعد افزایش یافته است که یکی از دلایل آن می­توان به افزایش تعداد واحدهای شهرک اشاره کرد. هر چه تعداد واحدها بیشتر باشد مسلما پساب خروجی افزایش می­یابد و میزان مواد خارجی به فاضلاب بیشتر بوده است که باعث کاهش کیفیت پساب می­شود.

 

شکل 3: روند تغییرات اکسیژن خواهی زیستی بر حسب میلی گرم بر لیتردر تصفیه­خانه شهرک صنعتی چمستان

میزان اکسیژن­خواهی­زیستی (میلی­گرم بر لیتر)باتوجه به نمودار از سال 88 میزان آن نزدیک به 300 میلی­گرم بر لیتر است که برای محیط­زیست و انسان بسیار خطرناک است. در سال 89 مقدار آن کاهش یافته و نزدیک به صفر رسیده است و آب تقریبا پاک بوده است که می­تواند به دلیل افزایش فعالیت­های انسانی و افزایش تولید مواد آلیباشد. اما دوباره در سال 90 افزایش چشم­گیری یافته است که می­تواند ناشی از ورود پساب­های با میزان مواد غذایی بسیار بالا باشد که باعث بیش از حد میکروارگانیسم­ها شده است و میزان خلوص آب به شدت کاهش یافته است.

 

بحث

به منظور استفاده مجدد از پساب و یا تخلیه آن به منابع آب­های سطحی، میزان هر یک از پارامترهای TSS، BOD5 و COD باید در محدوده استاندارد باشد که در این مورد سازمان حفاظت محیط­زیست ایران، با توجه به نوع استفاده از پساب، رهنمودهایی را ارائه نموده است. مطابق این استاندارد برای تخلیه پساب به آب­های سطحی، غلظت BOD5و TSS باید به ترتیب کمتر از 50 و 100 میلی­گرم در لیتر باشد. این مقدار در استفاده پساب برای مصارف کشاورزی به ترتیب 100 و 40 میلی­گرم در لیتر می­باشد.

تصفیه­خانه شهرک صنعتی چمستان، با مساحت 75 هکتار و دبی متوسط 400 متر­مکعب در روز، کیفیت فاضلاب خروجی نهایی شهرک صنعتی چمستان (ورودی تصفیه­خانه) برای BOD5، COD، TSS به ترتیب برابر با 1100، 3500 و 1700 میلی­گرم بر لیتر می­باشد که کیفیت تصفیه مورد نظر طبق استانداردهای سازمان محیط­زیست جهت تخلیه به آب­های سطحی می­باشد. از طرفی،فاز اول تصفيه­خانه شهرک صنعتي چمستان با ظرفيت پالايش 350 متر­مکعب در شبانه روز در سال 84 افتتاح و به بهره­برداري رسيد که مدول دوم تصفيه­خانه فاضلاب اين شهرک صنعتي نيز بعنوان اولين تصفيه­خانه مجهز به واحدهاي تصفيه شيميايي ، بعلت ماهيت واحدهاي توليدي مستقردر آن شهرک، در حال اجرا است. بنابراین کیفیت فاضلاب تصفیه شده با توجه به استانداردهای محیط­زیستی مناسب برای تخلیه و مصارف کشاورزی می­باشد.

کیفیت پساب تصفیه­خانه های ذکر شده، از نظر استانداردهای محیط­­زیستی وضع مطلوبی دارند، همچنین به منظور استفاده از پساب، علاوه بر کیفیت شیمیایی، کیفیت میکروبی خصوصا شاخص­های میکروبی نظیر کلیفرم­ها و کلیفرم­های مدفوعی بسیار حائز اهمیت می­باشد که ممکن است در تصفیه­خانه­های مذکور طبق استاندارد نباشد که در این صورت تخلیه پساب به آب­های سطحی و مصارف کشاورزی توصیه نمی­شود. بنابراین توجه به کیفیت میکروبی نیز مهم می­باشد.

منابع

حسینی میرمختار: دفع فاضلاب در اجتماعات کوچک. چاپ دوم، ارومیه، انتشارات دانشگاه علوم پزشکی ارومیه، 1381، ص 36-37.

منزوی محمد تقی: تصفیه فاضلاب شهری. تهران، انتشارات دانشگاه تهران، 1379، ص 6-74.

Abou-Elela SI, Nasr FA, El-Shafai SA. Wastewater management in small- and medium-size enterprises: case studies. The Environmentalist 2012; 28(3): 289-96.

APHA, AWWA, WEF”. Standard methodsfor the examination of water and wastewater “18 Th Edition, 1992.

Cirja M, Ivashechkin P, Schäffer A, Corvini PF. Factors affecting the removal of organic micropollutants from wastewater in conventional treatment plants (CTP) and membrane bioreactors (MBR). Reviews in Environmental Science and Bio/Technology 2008; 7(1): 61-78.

Davis L & Ford P. “Toxicity reductionevaluation and control”. Technomic Publishing Company. INC,1992

Donald R, Rowe I. Handbook of WastewaterReclamationandReuse. BocaRaton:CRCPress; 1995.

Metcalf and Eddy,Inc.WastewaterEngineering ” Treatment, disposal andreuse”. McGraw Hill book Co,Newyork,1991.

Melidis P, Vaiopoulou E, Aivasidis A. Development and implementation of microbial sensors for efficient process control in wastewater treatment plants. Bioprocess BiosystEng 2008; 31(3): 277-82.

Nemerow NL, Agardy FJ, Salvato JA. Environmental Engineering, 3 Volume Set. 5th ed.New Jersey, NJ: JohnWiley & Sons; 2003.

Tchobanoglus G, Burton FL. WastewaterEngineering.4th ed, New York: McGraw Hill; 2003.

Tchobanoglous G, Louis F, Burton H, Stensel D. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse. 4th ed. New York, NY: McGraw-Hill; 2004. p. 48-53.

U.S.Environmental Protection Agency.Methods for measuring the acute toxicity ofeffluents and receiving waters to fresh waterand marine organisms. 2002; EPA821-Ro2-o12.

 

اشتراک:

درباره نویسنده

نظرات بسته اند