حذف مواد آلی از جملهfog از پساب صنعتی

مقدمه

مشکلات ناشی از  وجود FOG (چربی، روغن و گریس) در پساب و فاضلاب ها و همچنین ورود این مواد به سیستم فاضلاب، نه تنها بر عملکرد سیستم فاضلاب و عملیات تصفیه فاضلاب صنعتی و شهری تأثیر می‌گذارد، بلکه عمر سیستم را نیز کاهش داده و هزینه‌های نگهداری را افزایش می‌دهد؛ که منجر به تحمیل هزینه‌های بالا به صنایع و شهرها خواهد شد. از خطرات مهم رسوب این مواد و انسداد در خطوط لوله، میتوان خطر سرریز فاضلاب را نام برد که عواقب زیست محیطی و بهداشتی را به دلیل قرار گرفتن در معرض عوامل بیماری زا موجود در فاضلاب مانندE. coli ، مطرح می‌کند. همچنین این سرریز فاضلاب میتواند باعث آلودگی و کاهش کیفیت آب در نهرها، رودخانه‌ها و دریاچه‌ها شود حتی ممکن است آب‌های زیرزمینی را نیز آلوده کنند. علاوه بر این‌ها، سیلاب فاضلاب‌های حاوی چربی می‌تواند منجر به آلودگی قابل توجه زمین شود و گاها ممکن است نیاز به تعویض خاک منطقه آلوده باشد.

منابع چربی، روغن و گریس

FOG از منابع مختلفی وارد سیستم فاضلاب می‌شود که می‌توان آنها را به طور کلی به سه گروه خانگی، تجاری و صنعتی دسته بندی کرد.

منابع خانگی به ویژه در زمان‌های خاصی از سال مانند اعیاد و سایر مناسبت‌ها که غذا بخش عمده‌ای از جشن‌ها را تشکیل می‌دهد، مهم هستند. سازمان CRD[1] تخمین می زند که سالانه تقریباً ۱،۰۰۰،۰۰۰ کیلوگرم چربی، روغن و گریس از منابع خانگی وارد سیستم فاضلاب می‌شود(یعنی چیزی حدود ۶۰ درصد از کل FOGها).

منابع تجاری و خدماتی شهری مانند رستوران ها و بیمارستان و …نیز از عوامل اصلی ایجاد FOG در فاضلاب هستند. به عنوان مثال، سوابق تعمیر و نگهداری لوله های فاضلاب شهرداری شهر دوبلین نشان می‌دهد که FOG یک مشکل جدی در مناطقی است که در آن مراکز خدماتی، تجاری و تفریحی وجود دارند.

مراکز مرتبط با صنعت از جمله کشتارگاه ها، صنایع دامی، صنایع غذایی، صنایع بزرگی چون فولاد و… منبع مهم FOG در صنعت هستند. آنالیز پساب تولید شده این صنایع، توسط سازمان‌های مربوطه کنترل می‌شود. اما با این حال هنوز منبع عظیم FOG هستند که خطر آلوده آلودگی زیست محیطی را دارند.

مشکلات موجود در فاضلاب و عملیات تصفیه‌ی پساب

به دلیل واکنش‌های شیمیایی یا فرآیندهای تجمع فیزیکی، FOG می‌تواند روی دیواره‌های لوله‌ی فاضلاب تجمع پیدا کند. این رسوبات تمایل دارند در بالای خط آب ایجاد شوند و این امر، به دلیل تغییر سطح آب، باعث تجمع در مساحت گسترده‌تری می‌شود.

چهار جزء اصلی در تشکیل رسوب نقش دارند این چهار جز شامل کلسیم، اسیدهای چرب آزاد، FOG و آب هستند. برای پدید آمدن رسوب بر روی سطح، الزاما باید هر چهار جزء حضور داشته باشند و در غیاب حتی یک مور هم احتمالا رسوبی تشکیل نمی‌شود. رسوبات در مناطق با سختی آب بیشتر، محکم‌تر بوده و نقطه ذوب و انسجام بالاتری دارند.

در برخی از نقاط یک سیستم فاضلاب، نقاطی هستند که در آن ها تجمع FOG و انسداد لوله بیشتر دیده می‌شود. عوامل متعددی ممکن است در این امر دخیل باشند این موارد عبارتند از:

• موقعیت سیستم فاضلاب نسبت به مناطق خانگی، تجاری و صنعتی
• خصوصیت و جنس لوله‌های فاضلاب
• ویژگی‌های شبکه‌ی فاضلاب
• برنامه‌های تعمیر و نگهداری

اجزاء رسوبات FOG

ترکیبات FOG در شبکه‌ی فاضلاب متغیر است. از بین مواد موجود در FOG، کلسیم بیشترین مقدار را دارد. یافته‌ها حاکی از آن است که رسوبات FOG ، عمدتاً شامل نمک‌های کلسیم است. برخی بر این باورند که کلسیم از بتن (لوله‌ی فاضلاب) شسته می‌شود و پیشنهاد شده است که با استفاده از مواد جایگزین مثل چربی‌گیرها و استفاده از پوشش‌های ضد زنگ روی سطوح بتنی لوله‌های پیش ساخته، این میزان را کاهش داده و این منجر به کاهش رسوب FOG در فاضلاب شود.

 

معزل روغن‌های غیر رسوبی

بسیاری از روغن‌ها در دمای پایین منجمد شده و رسوب می‌دهند، اما اگر به صورت مایع باقی بمانند، همچنان مشکل ساز خواهند بود. آنها اغلب به رسوبات چربی و گریس متصل می‌شوند و امکان تشکیل رسوب FOG در آن مناطق را افزایش می‌دهند. علاوه بر این، برخی روغن‌ها ممکن است خیلی سریع در سیستم حرکت کنند تا در فرآیند تصفیه کاملاً تجزیه شده و بنابراین در آب تصفیه شده باقی می‌مانند.

حذف و تصفیه‌ی FOG

یکی از رایج ترین روش‌های تصفیه فاضلاب صنعتی ، جلوگیری از ورود FOG به سیستم فاضلاب است که برای این امر نصب چربی‌گیر در خروجی فاضلاب ضروری است. چربی گیرها در اشکال و اندازه‌های مختلف وجود دارند و به عنوان واحدهای بازیابی خودکار گریس، گیرنده‌های گریس و دستگاه‌های کاهش چربی، شناخته می‌شوند.

جمع‌آوری FOG ها از نقاط با رسوب‌گذاری بالا، ممکن است یک گزینه‌ی مناسب برای تصفیه و در نتیجه استفاده‌ی مجدد از FOG باشد. این گزینه ممکن است یک راه حل  مفید برای سیستم فاضلاب که رسوبات بالایی دارد مناسب باشد ولی بعید است برای مناطقی از سیستم تصفیه که رسوبات کمتری دارد مقرون به صرفه باشد.

روش‌های حذف مواد آلی از جمله FOG

فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته ی AOPها به عنوان روشی مطمئن برای تخریب مواد آلاینده‌ی مقاوم در برابر روش‌های تخریبی زیستی شناخته شده است. این دسته، فرآیندهایی را شامل می‌شوند که در آن‎‌ها رادیکال هیدروکسیل به عنوان یک اکسید کننده‌ی بسیار قوی، با مولکول ماده‌ی آلاینده وارد واکنش می‌شوند و موجب تخریب کامل و یا تولید مواد واسطه‌ی قابل تخریب به روش زیستی می‌شود. در مواردی که تخریب کامل مولکولی صورت گیرد، این فرآیند منجر به تولید آب و دی اکسید کربن و مواد غیر آلی می‌شود.

ازناسیون

از آنجا که استفاده از ازن به عنوان یک اکسنده به تنهایی منجر به اکسیداسیون کامل ماده‌ی آلی و تبدیل آن به آب و دی اکسید کربن نمی‌گردد، با تاباندن نور UV به ازن و تولید رادیکال‌های هیدروکسیل میتوان واکنش اکسیداسیون را کامل کرد.

فنتون

در برخی از واکنش‌های اکسیداسیون که منجر به تولید رادیکال هیدروکسیل می‌شوند، واکنش‌هایی که یون فلزی در آن‌ها مشارکت می‌کند کاربرد فرآوانی دارند. در بین این دسته، واکنش فنتون از اهمیت بالایی برخوردار است که در آن رادیکال‌های هیدروکسیل توسط تجزیه هیدروژن پراکسید به وسیله‌ی یون فرو تشکیل می‌شود.

فتوکاتالیست

فرآیندهای فتوکاتالیستی به دو دسته‌ی همگن و ناهمگن تقسیم می‌شوند. در طی فرآیندهای فتوکاتالیستی همگن، رادیکال های هیدروکسیل در محلول هیدروژن پراکسید و یونهای فرو در حضور نور و شرایط اسیدی تولید میشوند. تاباندن نور در طی فرآیند موجب تسریع تشکیل رادیکال های هیدروکسیل میشود. یکی از مزایای فتوکاتالیستی همگن نسبت به نوع ناهمگن، امکان استفاده از نور در بازه‌ی وسیع‌تر است. مزایای روش فتوکاتالیستی نسبت به روش های دیگر را در زیر به آن اشاره میکنیم:

۱-بازدهی بالا در تخریب مواد آلی

۲-تجزیه‌ی گسترده‌ای از آلاینده‌ها

۳-عملکرد در دما و فشار محیط

۴-توانایی تخریب کامل مواد آلی

۵-عدم نیاز به اکسنده‌های شیمیایی خطرناک و گران قیمت

۶- استفاده از فتوکاتالیست‌های ارزان، پایدار و قابل دسترس

استفاده‌ی مجدد از FOG

چندین گزینه برای استفاده از FOG وجود دارد از جمله میتوان موارد دفن کردن، استفاده برای کشاورزی، کمپوست، تولید روان‌کننده‌ها یا صابون‌های صنعتی، سوزاندن، تصفیه‌ی همزمان بی هوازی یا تولید بیودیزل را نام برد.

نتیجه‌گیری

در اینجا ما با علم امروز، در خصوص بهترین شیوه‌ی مدیریت FOG، فرصت‌هایی را برای استفاده مجدد از FOG بررسی کرده‌ایم. برای کنترل موثر FOG نیاز به کنترل منبع، اقدام و نگهداری داریم. شناسایی نقاط با رسوب‌گذاری بیشتر و انسداد مربوط به FOG اولین قدم اساسی در مدیریت FOG است. به نظر می‌رسد جمع‌آوری FOG در مبدا، مقرون به صرفه‌ترین گزینه برای استفاده‌ی مجدد از FOG است. در حالی که چربی‌ها، روغن‌ها و گریس‌ها در سیستم فاضلاب یک مشکل بزرگ هستند، فرصتی برای استفاده‌ی مفید از آن‌ها وجود دارد که هم محیط‌زیست و هم کارآیی تصفیه‌ی پساب را بهبود ببخشد. استفاده‌ی مجدد از FOG می‌تواند با تولید بیودیزل و افزایش بازده تصفیه‌ی بی‌هوازی تولید درآمد کند و از این طریق هزینه‌ی انجام شده برای تصفیه‌ی فاضلاب بازگشت پیدا میکند. و از طرف دیگر برای حذف کامل آن می‌توان از روشی با بازده بالا و مقرون به صرفه‌ی استفاده از فتوکاتالیست استفاده کرد.