راههای حذف نمک آب

وجود غلظت بالای نمک های معدنی در آب باعث ایجاد شوری می شود. همچنین، نمک های معدنی خاص می توانند مشکلات زیادی از نظر کیفیت آب، جنبه ی گوارایی و مصارف صنعتی ایجاد نماید. اثر مواد معدنی می تواند روی سمیت، بهره برداری فرآیند و کیفیت محصول در فرآیندهای صنعتی باشد. حذف کل جامدات محلول از آب، نمک زدایی یا حذف نمک آب نامیده می شود. شوری آب خام بسته به منبع آب متغییر است. میزان شوری برحسب mg/l کل جامدات محلول TDS، یون کلراید یا نمک معمولی Nacl بیان می شود.

حذف نمک ( معدنی زدایی ) آب به وسیله فرآیندهای مختلفی قابل انجام است. برخی از این فرآیندها :

• تبادل یون
• فرآیندهای غشایی
• تقطیر
• انجماد

هستند. تبادل یون و فرآیندهای غشایی به طور معمول در تصفیه آب استفاده می شود.

تبادل یون برای حذف نمک آب

تبادل یون یک واحد فرآیندی مورد استفاده برای حذف انتخابی یون های نامطلوب و انواع کاتیون ها و کاتیون ها است.تبادل یون برای حذف مواد معدنی آب نیز استفاده می شود. در هر دو حالت بستر تبادل یون متشکل از یک فاز جامد و یک یون متحرک چسبیده به گروه عامل ثابت است. یون های متحرک موجود در رزین با یون های موجود در آب مبادله می شوند. رزین اشباع شده احیا شده و دوباره استفاده می شود. سیستم تبادل یون می تواند به صورت مداوم یا غیرمداوم بهره برداری می شود. در فرآیندهای غیرمداوم، رزین تا تکمیل واکنش با آب مخلوط می شود. رزین اشباع شده، ته نشین، تخلیه و احیا می گردد. در سیستم مداوم، آب از میان یک ستون پر شده با رزین های مورد نظر عبور داده می شود.

رزین های تبادل یون کاتیونی یا آنیونی هستند. رزین های کاتیونی یون های مثبت و رزین های آنیونی یون های منفی را مبادله می کنند. رزین های کاتیونی سدیمی کاتیون های دوظرفیتی مولد سختی را حذف نموده و آن ها را با یون های سدیم موجود روی بستر جایگزین می کنند. بستر با محلول کلرید سدیم احیا می شود. در رزین های کاتیونی هیدروژنی، یون های هیدروژن با یون های مختلف موجود در آب ( کلسیم، منیزیم، سدیم و پتاسیم و غیره ) جابجا می شوند. مبدل های کاتیونی هیدروژنی با اسید معدنی احیا می شوند. پرکاربردترین و ارزانترین ماده ی مورد استفاده برای احیای این رزین ها اسیدسولفوریک است.

کاربرد رزین کاتیونی سدیمی

• سختی گیری
• احیا

سیستم های تبادل یون اغلب به صورت ستون های حاوی بستر آکنده ی دانه ای طراحی می شوند. آب تحت فشار روی بستر چکانده می شود. وقتی همه ی ظرفیت تبادل رزین تمام شد، ستون ابتدا به منظور حذف جامدات به دام افتاده پس شویی می شود و سپس بستر احیا می شود. عملکرد رزین های کاتیونی و آنیونی ساختگی بهتر از زئولیت های طبیعی است. برای معدن زدایی آب ممکن است رزین های کاتیونی و آنیونی به صورت ستون های جداگانه ای سری نصب شوند و یا هر دو نوع رزین با هم مخلوط و در یک راکتور قرار داده شوند.

تجهیزات و بهره برداری تبادل یونی

تجهیزات مورد نیاز برای یک سیستم تبادل یون مورد استفاده برای معدنی زدایی آب شامل سیستم های پیش تصفیه، بستر تبادل یون، رزین ها، پمپ های تزریق، پمپ و مخازن ذخیره محلول احیا، سیستم پس شویی، و یک سیستم آب کشی است. روش های بهره برداری سیستم های تبادل یون به نوع آن بستگی داشته و توسط سازندگان آموزش داده می شود. به طور کلی، مراحل بهره برداری فرآیند تبادل یون معدنی زدایی متشکل از چهار مرحله حذف یون ها، پس شویی، احیا و آب کشی کند و تند بوده که به صورت متوالی بهره برداری می شود.

پارامترهای معمول طراحی شامل متوسط میزان جریان طراحی، کل جامدات محلول آب خام، کل جامدات محلول مورد نیاز در آب نهایی، میزان حذف مواد معدنی مورد نیاز، ظرفیت تبادل یون رزین ها و میزان بارگذاری هیدرولیکی بستر است.

فرآیندهای غشایی برای حذف نمک آب

فرآیندهای غشایی فرآیندهایی هستند که در آن ها از یک غشا برای نفوذ آب با کیفیت بالا و فیلتر جامدات محلول و معلق استفاده می شود. این فرآیندها براساس نیروی عامل به دو گروه تقسیم می شوند:

1. فرآیندهایی که نیروی عامل آن ها فشار بوده شامل اسمزمعکوس، نانوفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و میکروفیلتراسیون هستند
2. فرآیندهایی که نیروی عامل آن ها جریان الکتریسیته است مثل الکترودیالیز و الکترودیالیز معکوس

در صنعت آب از فرآیندهای غشایی برای معدن زدایی و حذف جامدات محلول و معلق استفاده می شود. این فرآیندهای غشایی برمبنای اسمزمعکوس توسعه داده شدند. اسمز، عبور طبیعی آب از میان یک غشا نیمه تراوا از محلول رقیق به غلیظ بوده تا جایی که غلظت محلول در دو طرف غشا برابر شود. فشار اسمزی، نیروی محرک پدیده اسمز است. در اسمز معکوس یک فشار خارجی بیشتر از فشار اسمزی به محلول وارد شده که باعث حرکت آب در خلاف جهت طبیعی در غشا می گردد. لذا آبی بدون مواد معدنی با کیفیت بالا تولید می شود. فرآیند اسمز معکوس RO برای معدنی زدایی آب های صنعتی یا نمک زدایی آب دریا در سیستم تامین آب آشامیدنی استفاده می شوند.

نافیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و میکروفیلتراسیون دیگر فرآیندهای غشایی بوده که معمولا برای معدنی زدایی استفاده نمی شوند اما برای حذف ذرات، رنگ و سایر آلایده های آلی و غیرآلی به کار می روند. گستره ی حذف ذرات در این فرآیندها کاملا متفاوت از فرآیند اسمزمعکوس است. در حال حاضر غشاهای استات سلولزی و پلی آمیدی ( نایلون ) بیشترین کاربرد را در سیستم های اسمز معکوس دارند.

طراحی یک سیستم غشایی برای حذف مواد معدنی از آب مستلزم لحاظ کردن متغیرهایی مثل ظرفیت واحد، شوری آب خام، پیش تصفیه ی مورد نیاز، میزان تولید آب، میزان ریجیکت، فشار کاری، دمای آب ورودی و روش دفع شوراب است. روش طراحی یک سیستم غشایی با هدف حذف مواد معدنی از آب شامل مراحل زیر است:

1. تعیین کیفیت آب خام و انتخاب فرآیند پیش تصفیه
2. انتخاب نوع سیستم اسمز معکوس با مشورت سازندگان این سیستم ها
3. انتخاب پارامترهای طراحی
4. محاسبه ی اندازه ی سیستم
5. تعیین انرژی مورد نیاز
6. انتخاب سیستم دفع شوراب
7. برآورد هزینه ی سیستم شامل هزینه ساخت و بهره برداری

تصفیه فاضلاب کارخانه بسته بندی گوشت

خصوصیات فاضلاب

پساب ناشی از بسته بندی گوشت حاوی بار بالایی از جامدات، مواد شـناور (چربـی)، خـون، فضولات و ترکیبات گوناگون آلی ناشی از پروتئین ها است. ترکیب فاضلاب ها تا حد بسیار زیادی به نوع محصول تولیدی، تأسیسات خط کشتار و فرایند تولید گوشت بستگی دارد.

در این مراحل انواع ترکیبات آلی قابل تجزیه بیولوژیکی که عمدتاً چربی و پروتئین هستند به دو صورت معلق و محلول تولید می گردند. این فاضلاب از نظر اکسیژن مورد نیـاز بیوشـیمیایی BOD ،اکسـیژن مـورد نیـاز شیمیایی COD ،جامدات معلق SS ،نیتروژن و فسفر در مقایسه با فاضلاب شـهری بسـیار قـوی تر اسـت.

می توان فاضلاب تولیدی در کارخانه فرآوری گوشت را به چهار رده تقسیم کرده است. این چهار رده شامل:

• فاضلاب حاوی فضولات و مواد دفعی
• فاضلاب عاری از فضولات و مواد دفعی – حاوی مقادیر گریس بـالا
• فاضـلاب عاری از فضولات و مواد دفعی – حاوی مقادیر کمی گریس
•  آب تمیز

فرآیند تصفیه فاضلاب کارخانه

درجه تصفیه فاضلاب به خصوصیات کیفی پساب قابل دفع به محیط زیست بستگی دارد. فاضلاب هایی کـه مستقیماً به داخل سیستم فاضلاب رو دفع می گردند نسبت به آنهایی که به منابع آب دفع می گردند، نیـاز بـه تصفیه کمتری دارند. در اتحادیه اروپا تخلیه مستقیم بایستی استانداردهای تخلیه فاضلاب را تأمین نماید.

واحدهای لازم برای تصفیه فاضـلاب کشـتارگاه های حیوانـات و ماکیـان شـامل:

آشـغالگیری در سـایزهای مختلف، حوض متعادل سازی، شناورسازی با هوای محلـول و تصـفیه بیولـوژیکی ( بی هوازی – هوازی ) هسـتند.

 تصفیه فاضلاب صنایع خمیر مایه

صنعت خمیرمایه کشور بدلیل ماهیت خاص پساب کارخانه ها و فرایند بسیار پیچیده تصفیه فاضلاب صنایع خمیرمایه، از دیرباز با چالش تصفیه پساب روبرو بوده است.ملاس اساسا به عنوان ماده خام اصلی در تولید خمیر مایه به کار می رود. ملاس حاوی 50-45% شکر باقی مانده، 15-20% مواد آلی بدون شکر، 15-10% خاکستر (کود) و حدود 20% آب می باشد.

طی تخمیر خمیر مایه، شکرهای موجود در ملاس منبع کربن و انرژی می باشند. بخش عمده مواد بدون شکر در ملاس توسط خمیر مایه قابل جذب نمی باشند و بدون تغییر در فاضلاب آزاد می شوند. این ترکیبات پس ماند اصلی در فرایند خمیر مایه می باشند. علاوه بر مواد شیمیایی اضافه شده طی تخمیر (آنتی فوم ها، پرپیونیک اسید، اب نمک و …). متابولیت ها و سل های باقی مانده خمیرمایه در فاضلاب وجود دارند. درصد بالای مواد آلی و معدنی موجود در پساب واحدهای صنایع غذایی به ویژه صنایع تولید خمیر مایه، به عنوان یکی از مشکل ترین پساب های صنعتی مطرح شده است، از طرف دیگر وجود مواد سمی نظیر ترکیبات آروماتیک به خصوص فنول ها و درصد بالای مواد معدنی و pH پایین بر مشکلات تصفیه این پساب ها افزوده است. ملاس نیشکر همچنین حاوی حدد 2% رنگدانه قهوه ای که ملانویید نام دارد می باشد که باعث تیره شدن فاضلاب می گردد. فاضلاب خمیرمایه با تصفیه بیولوژیکی معمول مثل سیستم لجن فعال، الگون های هوادهی و برکه های بی هوازی حذف نمی شود. زیرا ملانوییدها خاصیت آنتی اکسیدانی دارند و مانع از رشد میکروارگانیسم ها میشوند. 

فاضلاب خروجی از کارخانه خمیر مایه حاوی  مقادیر زیادی موادآلی و رنگ  است که  برای محیط  زیست مضر و خطرناک است .دفع مستقیم و مستمر این پساب درخاک موجب کاهش کیفیت خاک و از بین رفتن محصولات کشاورزی می شود .درصورت تخلیه در رودخانه یا دریا حیات آبزیان را در معرض تهدید جدی قرار می دهد. بنابراین یک تصفیه مناسب قبل از تخلیه این فاضلاب به محیط زیست ضروری می باشد.

پساب خمیر  مایه به علت دارابودن غلظت CODوBOD بالا یکی از عمده  آلودگی های صنعتی  محیط زیست محسوب می شود .عمده مشکل پساب خمیر مایه، غلظت بالای COD،رنگ قهوه ای تیره ،بو و لجن ایجادشده در حین فرآیند تصفیه می باشد .در کشورهای صنعتی حدود 25% از هزینه تولید خمیر مایه مربوط به تصفیه پساب میباشد.

بخشهای مختلف تولید فاضلاب در کارخانه خمیر مایه:

• فاضلاب فرآیند تولید
• فاضلاب ماشین آلات ودیگ بخار
• فاضلاب بهداشتی
• فاضلاب خط تولید خمیر مایه
• بخش تهیه محلول های شیمیایی اوره ودی آمونیوم فسفات
• آماده سازی محلول ملاس –ساخت محلول کربنات سدیم می باشد .
• کشت خالص خمیر مایه(آماده سازی محیط کشت برای عملیات تخمیر ،کشت خالص مخمر وعملیات شستشو باسود داغ می باشد )
• تخمیر خمیر مایه مادر و تجارتی
• سپراتورها (جداکننده ها )
• شستشوی درجا
• فاضلاب حاصل از شستشوی تانک ها ومخازن و خطوط لوله

فاضلاب تولیدی سپراتورها

بیشترین حجم فاضلاب مربوط به این گروه میباشد .دراین قسمت جداسازی ناخالصی ها ازکرم خمیر مایه صورت می گیرد که شامل ملاس ،اوره و فسفات می باشد.

فاضلاب تولیدی بخش فیلتراسیون

فاضلاب این بخش ناشی از فیلتر پرس که شامل مخمر زنده وشستشوی زمین می باشد.

فاضلاب ماشین آلات ودیگ بخار

این فاضلاب که از بخش هایی مانند پمپها والکتروموتورها که درجریان  خط تولید وجود دارند حاصل میگردد وحاوی روغن وگریس است .روغن وگریس اساس یک فاضلاب صنعتی را تشکیل می دهند.

فاضلاب انسانی

فاضلاب انسانی حاصل از دستشویی ها ،حمامها ، آشپزخانه وامکانات رفاهی است که مورد استفاده پرسنل قرار می گیرد .این پساب یکی از پساب هایی است که وارد پساب نهایی کارخانه میشود.

روش های تصفیه فاضلاب 

از یک روش نمی توان فاضلاب صنایع خمیر مایه را تصفیه کرد و باید از چندین روش برای تصفیه فاضلاب صنایع خمیر مایه استفاده کرد:

• الکتروکواگولیشن ( انعقاد الکتریکی )
• اکسیداسیون پیشرفته
• انعقاد شیمیایی 
• میکروبیولوژیکی

چه موادی با ازن سازگاری دارند؟

• سرامیک
• شیشه
• استنلس استیل L316 و L304
• تفلون ETFE و PTFE
• گورتکس

چه موادی با ازن سازگاری ندارند؟

ازن باعث نابودی فولاد، مس ، لاستیک ، وکائوچو می شود.

بهمین دلیل باید همه ی دستگاه های تزریق ازن و لوله های متعلق به دستگاه که محل عبور ازن محلول است باید از جنس فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم باشد .

نیمه عمر ازن چقدر است؟

در شرایط استاندارد (در دمای 21 درجه سانتیگراد و فشار معادل یک بار) نیمه عمر ازن معادل 20 دقیقه می باشد.

نیمه عمر ازن حل شده در

• در     pH  6           برابر 20 دقیقه
• در     pH  7            برابر 15 دقیقه
• در     pH  8            برابربا 5 دقیقه

می باشد.

روش های تزریق ازن 

دستگاه ازن ژنراتور می تواند به دو صورت تزریق شود :

• تزریق با ونتوری
• تزریق با دیفیوزر

 فرآیند انعقاد الکتریکی چیست؟

فرآیند انعقاد الکتریکی (EC) میتواند در گستره وسیعی از سیستم های تصفیه آب و فاضلاب به کار برده شود و در حذف آلاینده ها ی غیرآلی و پاتوژنها بسیارمؤثرعمل میکند. ازمزایای این روش می توان به سهولت بهره برداری، کاهش حجم لجن وعدم نیاز به استفاده ازمواد شیمیایی اشاره کرد. این فرآیند در تصفیه بسیاری از آلاینده ها مؤثرنشان داده است. بنابراین اگر انعقاد الکتریکی را جانشین لخته سازی متعارف شیمیایی بدانیم، با اندکی تغییردر تصفیه خانه های فعلی میتوان آنهارا کارآمدتر نمود و مشکلات ناشی از لخته سازی شیمیایی را از بین برد.
در فرآیند انعقاد الکتریکی آلاینده های محلول، امولسیون و معلق در محیط آبی به وسیله ورود جریان الکتریکی به آن محیط بی ثبات می شوند. در ساده ترین شکل، رآکتور انعقاد الکتریکی از یک سلول الکترولیتی، یک کاتد و یک آند تشکیل شده است. آند و کاتد که صفحات فلزی رسانا هستند،می توانند ازیک جنس یا جنسهای مختلف باشند. به آند ، الکترود قربانی نیز می گویند.

انعقاد الکتریکی روش تولید عوامل ناپایدارکننده مثل آهن یا آلومینیوم است که ذرات را همانند آهن رباهای کوچکی میسازد که همدیگر را جذب وتولید لخته می کنند. به عنوان مثال استفاده از آند آلومینیوم سبب آزاد شدن کاتیون های آلومینیوم درمحیط آبی شده که اثراتی همانند لخته سازهای شیمیایی متعارف ایجاد میکند. الکترولیز آب منجر به تولید حبابهای ریزاکسیژن و هیدروژن میشود. این حباب ها فلوکهای شکل گرفته را به هم می رساند و شناورمیکند. به این ترتیب آلاینده ها روی سطح آب شناورمی شوند. به این شناور شدن آلاینده ها به وسیله حبابهای گاز ناشی از فعالیت ها یا الکتروشیمیایی را شناورسازی الکتریکی می گوییم.

شناورسازی الکتریکی تأثیر زیادی بر فرآیند انعقاد الکتریکی دارد و موفقیت شناورسازی به اندازه حباب ها بستگی دارد زیرا هر چه حباب ها ریزتر باشند سطح بیشتری برای اتصال ذرات درمحیط آبی فراهم می شود ودر نتیجه بازده حذف آلاینده بیشتر می گردد. به این ترتیب فرآیند انعقاد - شناورسازی الکتریکی شکل می گیرد که روشی جدید برای حذف آلاینده ها از آب و فاضلاب به حساب می آید.