نگاهی به شاخص های آلاینده در فاضلاب های صنعتی

نگاهی به شاخص‌های آلاینده در فاضلاب‌های صنعتی( مدیریت پساب واحدهای چاپی)

فاضلاب صنعتی چیست

آلاینده فاضلاب‌های صنعتی

همانگونه که گفته شد آلاینده‌های موجود در فاضلاب‌های صنعتی بسیار متنوع هستند. این آلاینده‌ها شامل آلاینده‌های معدنی(غیر آلی) و آلی هستند. تاکنون هزاران هزار ترکیب آلی سنتتیک ساخته شده که در صنایع، تولید یا مصرف می‌شوند و ورود آنها به فاضلاب‌ها اجتناب‌ناپذیر است. در مدیریت فاضلاب‌های صنعتی اگر هر آلاینده به طور جداگانه مورد بررسی قرار گیرد کاری بسیار مشکل و غیرممکن خواهد بود، بنابراین برای راحتی کار چندین شاخص یا پارامتر را که نمایانگر آلاینده‌های کل صنایع باشد مورد توجه قرار می‌دهند. در زیر به این پارامتر‌ها اشاره می‌شود.

جامدات کل

 ‏‏Total Solidsجامدات محلول ،‏Total Dissolved Solids   جامدات معلق ،  ‏Total Suspended Solids   جامدات کل به کلیه ناخالصی‌هایی گفته می‌شود که در یک نمونه فاضلاب وجود دارد و بر حسب میلی‌گرم در لیتر بیان می‌شود. جامدات کل به دو دسته جامدات محلول و معلق تقسیم‌بندی می‌شود. به طور کلی جامدات به عنوان شاخصی از درجه آلودگی فاضلاب محسوب می‌شود. به طوری‌که هر چه میزان کل جامدات در فاضلاب بیشتر باشد، احتمال وجود آلودگی آن فاضلاب بیشتر است. برای مثال املاح محلول ممکن است ناشی از یک ماده سمی مانند کروم در فاضلاب باشد یا ناشی از یک ماده با مواد سمی بسیار کمتر مانند کلرور سدیم.

 رنگ (Color): رنگ که از عواملی مانند انواع رنگ‌ها، جوهر و مرکب ایجاد می‌شود. علاوه بر این‌که از نظر زیبا شناختی، چهره محیط زیست را مخدوش می‌کند، مانع از نفوذ نور به آب و رشد گیاهان آبزی داخل آن مثل جلبک‌ها می‌شود که برای رشد به نور خورشید نیاز دارند. این جلبک‌ها که غذای ماهی‌ها به شمار می‌روند، اکوسیستم را تحت تاثیر قرار می‌دهند. بسته به نوع ماده رنگی و این‌که در چه ماده‌ای  محلول باشد، رنگ می‌تواند روی سطح را بپوشاند و یا در آب مخلوط شود. رنگ حقیقی فاضلاب که  ناشی از عوامل محلول ایجاد کننده رنگ در فاضلاب است، از اهمیت بیشتری برخوردار است و  با واحد رنگ حقیقی یا TCU بیان می‌شود.

کدورت (Turbidity): مبنای اندازه‌گیری این پارامتر هم بر اساس تفرق و انعکاس نور است که با دستگاهی به نام کدورت‌سنج اندازه‌گیری و با واحد NTU بیان می‌شود.کدورت، ناشی از مواد معلق و ذرات کلوئیدی در فاضلاب است. کدورت علاوه بر ایجاد تیرگی در آب، در کف رودخانه انباشته می‌شود و برای موجودات کف‌زی خطرآفرین است و باعث گرفتگی آبشش ماهیان شده و یا روی تخم ماهی‌ها را می‌پوشاند و باعث نابودی آنها می‌شود

 بو(odour)  : یکی از شاخص‌‌هایی است که به خصوص از وجود ترکیب‌های آلی در فاضلاب مانند حلال‌های آلی آروماتیک یا حلقوی ایجاد می‌شود. همچنین از تجزیه‌ بیولوژیکی ترکیب‌های آلی در فاضلاب در شرایط غیر هوازی در محیط اتفاق می‌افتد و گازهای بودار مانند هیدروژن سولفید، آمونیاک و یا ترکیب‌های آمین‌ها، دی‌آمین‌ها، اندول و... را تولید می‌کنند که این ترکیب‌ها دارای بو‌های بسیار ناخوشایند و متعفن هستند.

 دما (Thermal Pollution): اگر فاضلاب‌های صنعتی با دمای بالا وارد رودخانه شود، علاوه بر این‌که انحلال اکسیژن در آب را کاهش می‌دهد –انحلال‌پذیری گازها در مایع با افزایش دما کاهش می‌یابد- فعالیت و متابولیسم و سوخت و ساز موجودات زنده را هم زیاد می‌کند و این باعث می‌شود که ماهی‌ها و موجودات اکسیژن‌خواه در آب به اکسیژن بیشتری نیاز داشته باشند، در صورتی که اکسیژن کمتری در آب موجود است و این اثر مضاعف و تشدیدکننده می‌تواند باعث نابودی ماهی‌ها شود. دمای بالا باعث تشدید فعالیت‌های بیولوژیکی و ایجاد بوی بیشتر در آب می‌شود.

 روغن و چربی (Oil & greas): چربی و روغن، ذرات کلوئیدی و امولسیون‌هایی تشکیل می‌دهند که بسته به نوع و منشا چربی می‌تواند به صورت ذرات بزرگی در سطح آب درآید. اگر پایه‌های حلال چرب باشد ایجاد مشکل می‌کند. ورود چربی و روغن از طریق فاضلاب در محیط باعث بروز مشکلات زیادی می‌شود. چربی و روغن ممکن است به‌طور ناقص تجزیه شده و بو‌های ناخوشایند تولید کند. این مواد سطح آب را می‌پوشانند و علاوه بر ایجاد مناظر ناخوشایند، باعث عدم نفوذ نور و اکسیژن به آب می‌شوند. همچنین نفوذ پذیری و حاصلخیزی خاک‌های کشاورزی را از بین می‌برند.

 PH با توجه به کاربرد ترکیب‌های اسیدی و قلیایی در صنایع، اغلب فاضلاب‌های صنعتی دارای PH اسیدی و یا قلیایی هستند. PH متعادل بین 5/6 تا 5/8 است و بالاتر و یا پایین‌تر بودن آن باعث خوردگی می‌شود. علاوه بر آن، موجودات آبزی به تغییرات PH حساس هستند و بنابراین ممکن است کل اکولوژی رودخانه و یا دریاچه تحت تاثیر قرار گیرد

 فلزات سنگین( Heavy metal)  وجود فلزات سنگین در بسیاری از فاضلاب‌های صنعتی بسیار خطرناک است. این فلزات مانند کروم، نقره، جیوه، روی، مس، آهن، کادمیوم، سلنیوم، آلومینیوم، کبالت و... دارای مواد سمی بالا برای انسان و دیگر موجودات زنده هستند. این آلاینده‌ها در شمار سموم سیستمیک طبقه‌بندی می‌شوند و هر کدام از آنها در عضو خاصی از بدن مانند ریه، کبد،‌ کلیه و حتی دستگاه اعصاب مرکزی تجمع می‌کنند و در دراز مدت منجر به بروز بیماری‌‌های خطرناک از جمله سرطان می‌شوند. این فلزات می‌توانند در موجودات آبزی و ‌گیاهان هم ذخیره شوند و انسان با مصرف آنها دچار بیماری شود. با توجه به خصلت تجمع‌پذیری این فلزات، اثرات آنها می‌تواند به مرور زمان ایجاد شود.

مواد کف کننده (Detergent)   کاربرد مواد تمیزکننده مانند دترجنت‌ها در بیشتر صنایع متداول است، به خصوص در فاضلاب صنایع تولید مواد پاک کننده و دترجنت این ترکیب‌ها وجود دارد. این ترکیب‌ها در آب علاوه بر ایجاد کف که مانع نفوذ نور خورشید و اکسیژن می‌شوند و ایجاد مناظر ناخوشایندی می‌کنند، همچنین دارای مواد سمی برای موجودات آبزی هستند.

ترکیب‌های ازت و فسفر( Nitrogen & phosphor)   وجود ازت و فسفر در فاضلاب و ورود این ترکیب‌ها به منابع آب، سبب رشد زیاد موجودات گیاهی آبی به خصوص جلبک‌ها در آب می‌شود. این مسأله علاوه بر افت شدید کیفیت آب برای مصارف مختلف، در درازمدت ممکن است به از بین رفتن و پیری زودرس منابع آب منجر شود. تبدیل بیولوژیکی این ترکیب‌ها در آب ممکن است به تولید نیتریت و نیترات منجر شود که آلودگی منابع آب زیر زمینی با این ترکیب‌ها یک مشکل اساسی خواهد بود.

مواد رادیو اکتیو: مواد رادیو اکتیو ممکن است در بعضی از صنایع (به خصوص تولید انرژی) مورد استفاده قرار گیرد که با توجه به خطر بسیار شدید این ترکیب‌ها، اقدامات ویژه‌ای برای کنترل آنها  و عدم نفوذ این ترکیب‌ها به محیط اعمال می‌شود.

ترکیب‌های آلی با شاخص COD و BOD  از جمله ترکیب‌های بسیار مهم در فاضلاب‌های صنعتی که اقدامات کنترلی مناسبی در جهت تصفیه آنها باید انجام شود، ترکیب‌های آلی هستند. به طور کلی در بیشتر فاضلاب‌های صنعتی مواد آلی وجود دارد. این ترکیب‌ها به دو طبقه تقسیم می‌شوند که هر دو دارای اهمیت هستند.

مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی

 مواد آلی غیر قابل تجزیه بیولوژیکی

مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی: این مواد به عنوان غذا یا منبع انرژی توسط میکرو ارگانیسم‌ها تجزیه می‌شوند. این مواد در خلال تجزیه، اکسیژن آب را مصرف می‌کنند و سایر موجودات آبزی داخل رودخانه اعم از ماهی‌ها و سایر موجودات برای تنفس با مشکل مواجه می­‌شوند. اگر اکسیژن مورد نیاز آبزیان تمام شود، تجزیه به شکل بی‌هوازی درآمده و ممکن است شرایط عفونی و سپتیک ایجاد شود، که علاوه بر ایجاد بو، ترکیب‌های آلی اسیدی خطرناکی هم تولید می‌­شود.

 مواد آلی غیر قابل تجزیه بیولوژیکی: این مواد مقاوم به تجزیه بیولوژیکی هستند و ممکن است مدت زمان زیادی (حتی سالیان دراز) در محیط باقی بمانند. اغلب این ترکیب‌ها سنتتیک هستند و از طریق فاضلاب صنایع ممکن است به محیط وارد شوند. این مواد در صورت داشتن مواد سمی، ضرر بیشتری را متوجه محیط زیست می‌کنند.

 اکسیژن‌ مورد نیاز بیوشیمیایی (BOD)  شاخص ترکیب‌های آلی قابل تجزیه در فاضلاب میزان اکسیژنی است که میکرو ارگانیسم‌ها نیاز دارند تا مواد آلی قابل تجزیه را تجزیه کنند. هرچه مواد آلی بیشتر باشد، BOD بالاتر است. بنابراین شاخص بسیار مهمی در تعیین درجه آلودگی فاضلاب به مواد آلی قابل تجزیه و میزان اکسیژن خواهی فاضلاب است.

اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)  میزانی از مواد اکسیدکننده در آزمایشگاه برای اکسید کردن مواد آلی فاضلاب است. این شاخص بیانگر غلظت کل مواد آلی موجود در فاضلاب است و به عنوان یک شاخص مهم در تعیین درجه آلودگی فاضلاب به ترکیبات آلی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. فاضلاب‌هایی که نسبت BOD به COD پایین دارند، دارای قابلیت تجزیه پایین هستند و بنابراین اگر مواد آلی آنها سمی باشد، خطرات بهداشتی بیشتری دارند.

فاضلاب در صنعت چاپ

 صنایع چاپ شامل مجموعه‌ای از فرایندهای متفاوتی را شامل می‌شود که ممکن است فاضلاب‌هایی با ماهیت مختلف تولید کند. گرچه حجم این فاضلاب‌ها ممکن است کم باشد، ولی درجه آلودگی آنها بالا است. وجود فلزات سنگین به خصوص نقره، کروم، کادمیم و جیوه در این فاضلاب‌ها ، استفاده از محلول‌های قلیایی و اسیدی در فرایندهای ظهور و ثبوت، استفاده از مواد اکسیدکننده مانند آب اکسیژنه یا حلال‌های آلی، استفاده از جوهرهای رنگی و مرکب و ترکیب‌های رنگی دیگر، باعث می‌شود این فاضلاب‌ها دارای PH اسیدی یا قلیایی، مواد سمی مربوط به فلزات و مواد آلی، دارای COD بالا، رنگ بالا و جامدات محلول بالا باشد. بنزین و گازوییل مورد استفاده در صنعت چاپ نیز که ترکیب‌های آلی هیدروکربنی سبکی هستند، علاوه بر بالا بردن پارامتر چربی و روغن، امولسیون‌هایی تشکیل می‌دهند که تجزیه‌پذیری پایینی دارند و حذف آنها مشکل است.

از مشکلات مدیریتی در رابطه با نظارت و کنترل بر دفع بهداشتی فاضلاب صنایع چاپ، باید به پراکندگی این واحدها و وجود کارگاه‌های کوچک اشاره کرد. به هر حال پیشنهاد می‌شود سازمان حفاظت محیط زیست و ارگان‌های ذی‌ربط با ارایه مستندات آموزشی و رهنمود‌های مناسب در قالب کارگاه‌های آموزشی، صاحبان و مدیران این اماکن را با راهکارهای مناسب مدیریت فاضلاب این واحدها آشنا سازد.

یکی از معمول‌ترین راهکارها آن است که فاضلاب ناشی از محلول‌های رنگی، فرایند‌های ظهور و ثبوت به نحو مناسب به حوضچه‌ها یا تشتک‌هایی از جنس پلی اتیلن و یا فلزی ضد زنگ هدایت شده و پس از جمع آوری با روش‌های مناسب تصفیه و دفع شود.

‌در ‌صورت ‌استفاده ‌از ‌ظهور ‌دستی ‌می‌بایست ‌یک ‌سینک ‌و ‌تشتک ‌ظهور ‌با ‌امکانات ‌شست‌وشو ‌و ‌تخلیه ‌فاضلاب ‌نیز ‌تعبیه ‌شود. یک مخزن ‌شست ‌و شو ‌جهت ‌تمیز ‌کردن ‌غلطک‌ها ‌نیز ‌می‌بایست ‌تعبیه ‌شود.

در ‌بخش ‌تهیه ‌پلیت ‌به ویژه ‌بخش ‌ظهور، ‌‌انشعاب ‌فاضلاب ‌و ‌کف‌شوی ‌تخلیه ‌جهت ‌شست‌وشوی ‌نشتی‌های ‌احتمالی ‌مواد ‌شیمیایی ‌ظهور ‌پلیت ‌تعبیه ‌شود.

به هر حال پیشنهاد می‌شود در واحد‌های کوچک و پراکنده، فاضلاب‌های با حجم کم در تانک‌هایی ذخیره شوند و پس از جمع آوری با تانکرهای مخصوص حمل، به یک تصفیه‌خانه مرکزی انتقال داده شوند. در چاپخانه‌های بزرگ باید تصفیه‌خانه‌های مناسب به طور جداگانه ساخته و مورد بهره‌برداری قرار گیرد. در ضمن بازیافت بعضی از فلزات یا ترکیب‌های دیگر مانند نقره از فاضلاب، می‌تواند اقتصادی باشد که باید در طرح تصفیه در نظر گرفته شود. 

برای حذف آلاینده‌های صنعت چاپ می‌توان از روش‌هایی مانند ته‌نشین‌سازی، انعقاد، فیلتراسیون، ‌حوضچه تصفیه و هوادهی استفاده کرد. برای بازیابی فلزات سنگین هم می‌توان از روش تعویض یونی استفاده کرد (که فلزات با ارزش مثل نقره نیز به این ترتیب استحصال می‌شود) و کاتیون‌های خطرناک را با کاتیون‌های بی‌خطر و با مواد سمی کم جایگزین ساخت. روش ترسیب هم با کنترل PH می‌تواند فلزات سنگین را نامحلول و ته‌نشین کند و رسوب دهد. روش تصفیه فیزیکی و شیمیایی مانند جذب سطحی با کربن فعال، ‌اکسیداسیون پیشرفته برای حذف رنگ، کدورت و COD نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

_{دکتر احمدرضا یزدان‌بخش}

_{دانشیار دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی}

Instagram.com/mehdizade_print

https://www.linkedin.com/in/mohammadreza-mehdizade

09101436763