حذف فلزات سنگین از فاضلاب

حذف فلزات سنگین از فاضلاب یکی از مسائل بحرانی در مدیریت آب و فاضلاب است که تاثیر زیادی بر محیط‌ زیست و سلامت عمومی دارد. فلزات سنگین مانند جیوه، کادمیوم، روی و سرب به دلیل خطرات جدی که برای انسان‌ها و جانداران دارند نیازمند حذف و کنترل دقیق هستند. این فلزات به طور طبیعی یا از منابع صنعتی و کشاورزی به فاضلاب افزوده می‌شوند و اگر از فاضلاب حذف نشوند می‌توانند در زمین‌های آبی و خاک غلبه کرده و به‌راحتی وارد زنجیره غذایی شوند.

روش‌های حذف فلزات سنگین از فاضلاب و تصفیه فاضلاب صنعتی شامل فرایندهای فیزیکی مانند فیلتراسیون، شیمیایی از قبیل انعقاد و لخته سازی، جذب و رسوب‌گذاری و بیولوژیکی مانند استفاده از میکروب‌ها و گیاهان جذب‌کننده است. این فرایندها به‌طور موثر فلزات سنگین را از فاضلاب حذف کرده و به این ترتیب موجب حفظ منابع آبی و حفاظت از سلامت محیط‌زیست می‌شوند.

بیشتر بخوانید: پکیج تصفیه فاضلاب بی هوازی

لزوم حذف فلزات سنگین از فاضلاب

لزوم حذف فلزات سنگین از فاضلاب به دلیل تاثیرات مخرب آنها بر محیط‌زیست و سلامت انسان‌ها بسیار حائز اهمیت است. فلزات سنگین مانند سرب، کادمیوم و جیوه می‌توانند به راحتی در آب‌ها و خاک‌ها نفوذ کنند و از طریق زنجیره غذایی به بدن انسان‌ها و حیوانات راه یابند. این فلزات دارای خاصیت تجمعی در بدن هستند و می‌توانند به بیماری‌های جدی مانند سرطان، نارسایی کلیه، مشکلات عصبی و اختلالات رشد منجر شوند. علاوه بر این آلودگی فلزات سنگین می‌تواند به کاهش کیفیت آب و خاک منجر شود، که در نهایت به کاهش تولیدات کشاورزی و تهدید حیات آبزیان می‌انجامد. به همین دلیل، استفاده از تکنیک‌های مختلف برای حذف فلزات سنگین از فاضلاب ضروری است تا بتوان از اثرات منفی آنها بر محیط‌ زیست و سلامت عمومی جلوگیری کرد. این اقدامات نه تنها به حفظ منابع طبیعی کمک می‌کند بلکه به ایجاد جوامعی سالم‌تر و پایدارتر نیز یاری می‌رساند. میتوان گفت که شرکت ارکان گستر میتواند به بهترین شکل ممکن چنین کاری را با استفاده از تجهیزات پیشرفته ای که تولید میکند انجام میدهد.

بیشتر بخوانید: چربی گیر فاضلاب به روش DAF و CPI

بهترین روش های حذف فلزات سنگین از فاضلاب

آلودگی فاضلاب به فلزات سنگین یکی از چالش‌های جدی محیط‌ زیستی و بهداشتی است که نیازمند راه‌حل‌های موثر و کارآمد است. فلزات سنگینی مانند سرب، کادمیوم، جیوه و کروم، به دلیل سمیت بالا و توانایی تجمع در موجودات زنده، می‌توانند اثرات مخربی بر سلامت انسان‌ها و اکوسیستم‌ها داشته باشند. 

بیشتر بخوانید: ایستگاه پمپاژ آب و فاضلاب

برای مقابله با این معضل روش‌های متعددی برای حذف فلزات سنگین از فاضلاب توسعه یافته‌اند که هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود هستند در ادامه به بررسی مهم‌ترین و موثرترین این روش‌ها پرداخته می‌شود.

بیشتر بخوانید: ابزار دقیق

روش‌های فیزیکی

روش‌های فیزیکی شامل فیلتراسیون، تبخیر و ته‌نشینی می‌شود. این روش‌ها به‌طور عمده بر اساس جداسازی فیزیکی فلزات سنگین از آب عمل می‌کنند. فیلتراسیون به‌عنوان یکی از پرکاربردترین روش‌ها با استفاده از فیلترهای مخصوص ذرات فلزات سنگین را به دام می‌اندازد.

بیشتر بخوانید:‌ پکیج تزریق مواد شیمیایی

فیلترهای غشایی و نانو فیلترها به دلیل دقت بالا در جداسازی به‌ویژه برای حذف فلزات سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال این روش‌ها نیازمند تجهیزات پیشرفته و نگهداری منظم هستند و ممکن است هزینه‌های بالایی را به‌همراه داشته باشند. همچنین در این روش‌ها مسئله دفع لجن‌های تولید شده نیز باید مدیریت شود.

بیشتر بخوانید: قطره گیر تیغه ای

روش‌های شیمیایی

روش‌های شیمیایی شامل استفاده از مواد شیمیایی مانند آهک، کلرید آهن و سولفات آلومینیوم برای رسوب‌گذاری و جداسازی فلزات سنگین است. در این روش‌ها مواد شیمیایی به فاضلاب اضافه می‌شوند و با ایجاد واکنش‌های شیمیایی فلزات سنگین به‌صورت رسوب از آب جدا می‌شوند. این رسوب‌ها سپس از فاضلاب جدا می‌شوند و می‌توانند دفع یا بازیافت شوند.

بیشتر بخوانید: بگ فیلتر

روش‌های شیمیایی به دلیل سرعت و کارایی بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند اما نیازمند مدیریت دقیق و کنترل شرایط واکنش‌ها هستند. همچنین استفاده از مواد شیمیایی ممکن است به تولید مواد جانبی مضر منجر شود که خود نیازمند مدیریت و دفع صحیح هستند.

بیشتر بخوانید: بلوئر هوا

روش‌های بیولوژیکی

روش‌های بیولوژیکی شامل استفاده از میکروارگانیسم‌ها، گیاهان و جلبک‌ها برای جذب و تجزیه فلزات سنگین هستند. این روش‌ها به‌عنوان روش‌های پایدار و دوستدار محیط‌ زیست شناخته می‌شوند. زیرا از فرآیندهای طبیعی برای حذف آلاینده‌ها استفاده می‌کنند. در روش‌های بیولوژیکی، گیاهان مانند گیاهان آبزی و جلبک‌ها توانایی جذب فلزات سنگین از آب را دارند.

بیشتر بخوانید: بگ فیلتر صنایع غذایی

میکروارگانیسم‌ها نیز می‌توانند فلزات را به ترکیبات کم‌خطرتر تبدیل کنند. این روش‌ها نیازمند زمان بیشتری نسبت به روش‌های فیزیکی و شیمیایی هستند اما به دلیل هزینه پایین و عدم تولید مواد جانبی مضر بسیار مناسب برای استفاده در مقیاس بزرگ و درازمدت هستند.

بیشتر بخوانید: زباله سوز

روش‌های جذب

روش‌های جذب شامل استفاده از مواد جاذب مانند کربن فعال، زئولیت‌ها و نانوذرات برای جذب فلزات سنگین از فاضلاب هستند. این مواد دارای سطح ویژه بالایی هستند که می‌توانند فلزات سنگین را به خود جذب کرده و از آب جدا کنند. کربن فعال به دلیل کارایی بالا و قابلیت بازیافت یکی از پرکاربردترین مواد جاذب است.

بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب بهداشتی

نانوذرات نیز به دلیل سطح ویژه بسیار بالا و قابلیت تنظیم خصوصیات سطحی در سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. روش‌های جذب به دلیل کارایی بالا و قابلیت استفاده مجدد از مواد جاذب بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند اما نیازمند مدیریت دقیق و جایگزینی منظم مواد جاذب هستند.

بیشتر بخوانید: بگ فیلتر ذوب آهن و فلزات

روش‌های الکتروشیمیایی

روش‌های الکتروشیمیایی شامل استفاده از جریان الکتریکی برای جداسازی فلزات سنگین از فاضلاب هستند. در این روش‌ها با اعمال جریان الکتریکی یون‌های فلزات سنگین به سمت الکترودها جذب شده و از آب جدا می‌شوند. روش‌های الکتروشیمیایی به دلیل کارایی بالا و قابلیت کنترل دقیق بسیار موثر هستند. این روش‌ها می‌توانند به‌طور همزمان چندین نوع فلز سنگین را از آب جدا کنند. با این حال نیازمند تجهیزات پیشرفته و مصرف انرژی بالا هستند که ممکن است هزینه‌های اجرایی را افزایش دهند.

استفاده از روش‌های مختلف حذف فلزات سنگین از فاضلاب بسته به شرایط خاص هر محل و نوع فلزات موجود در فاضلاب متفاوت است و انتخاب مناسب‌ترین روش نیازمند بررسی دقیق و کارشناسی است.

کاربرد و اهمیت حذف فلزات سنگین در فاضلاب

حذف فلزات سنگین در موارد و صنایع زیر کاربرد بسیاری دارد برخی از این صنایع عبارتند از:

پکیج تصفیه فاضلاب صنایع ابکاری

پکیج تصفیه فاضلاب صنایع باطری سازی

پکیج تصفیه فاضلاب صنایع خوردو و ساخت قطعات

تصفیه فاضلاب صنایع فولاد

جداسازی فلزات سنگین با فرایند غشایی

فرایند غشایی برای جداسازی فلزات سنگین از آب و فاضلاب یکی از روش‌های کارآمد و مؤثر است. این فرایند شامل استفاده از غشاهای نیمه‌تراوا است که توانایی عبور دادن مولکول‌های آب و جلوگیری از عبور یون‌های فلزات سنگین را دارند. با اعمال فشار آب تمیز از غشا عبور کرده و فلزات سنگین به‌صورت غلیظ‌تر در پشت غشا باقی می‌مانند. این روش به دلیل راندمان بالا، مصرف انرژی کم و عدم نیاز به مواد شیمیایی اضافی مورد توجه بسیاری از صنایع و پژوهشگران قرار گرفته است. استفاده از فناوری‌های مختلف غشایی مانند اسمز معکوس، نانو فیلتراسیون و اولترافیلتراسیون می‌تواند به بهبود کارایی و افزایش سطح تصفیه کمک کند.

استاندارد فلزات سنگین در آب آشامیدنی

استاندارد فلزات سنگین در آب آشامیدنی بر اساس دستورالعمل‌های سازمان بهداشت جهانی (WHO) و سایر نهادهای بهداشتی جهانی تعیین می‌شود. این استانداردها برای اطمینان از ایمنی و سلامت آب آشامیدنی است و شامل مقادیر مجاز برای فلزات سنگین مختلف می‌شود. در زیر مقادیر مجاز برای برخی از فلزات سنگین اصلی که معمولاً در آب آشامیدنی ممکن است وجود داشته باشند، آورده شده است:

1. سرب (Lead): حداکثر 10 میکروگرم در لیتر (10 µg/L)
2. کادمیوم (Cadmium): حداکثر 3 میکروگرم در لیتر (3 µg/L)
3. جیوه (Mercury): حداکثر 1 میکروگرم در لیتر (1 µg/L)
4. آرسنیک (Arsenic): حداکثر 10 میکروگرم در لیتر (10 µg/L)
5. کروم (Chromium): حداکثر 50 میکروگرم در لیتر (50 µg/L)
6. نیکل (Nickel): حداکثر 20 میکروگرم در لیتر (20 µg/L)

این استانداردها بسته به کشور و مقررات محلی ممکن است کمی متفاوت باشند، اما معمولاً به این حدود پایبند هستند. هدف اصلی این استانداردها جلوگیری از اثرات منفی این فلزات سنگین بر سلامت انسان است.

مقایسه انواع روش های حذف فلزات سنگین از آب و پساب

برای حذف فلزات سنگین از آب و پساب، چندین روش وجود دارد که هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند. این روش‌ها را می‌توان به دسته‌های مختلف فیزیکی، شیمیایی، و بیولوژیکی تقسیم کرد. در ادامه به مقایسه برخی از این روش‌ها می‌پردازیم:

1. روش‌های فیزیکی

• فیلتراسیون غشایی (Membrane Filtration)
  • شرح: استفاده از غشاهای نیمه‌تراوا برای جدا کردن فلزات سنگین از آب.
  • مزایا: کارایی بالا در حذف طیف گسترده‌ای از فلزات، امکان حذف همزمان مواد دیگر.
  • معایب: هزینه بالا، نیاز به نگهداری منظم، تولید پساب غلیظ (کنسانتره) که نیاز به مدیریت دارد.
• جذب سطحی (Adsorption)
  • شرح: استفاده از مواد جاذب مانند زغال فعال یا نانومواد برای جذب فلزات سنگین از آب.
  • مزایا: قابلیت استفاده در شرایط مختلف، هزینه نسبتاً کم، امکان بازیافت مواد جاذب.
  • معایب: نیاز به تعویض یا بازیابی جاذب‌ها، کارایی محدود در غلظت‌های بالا.

2. روش‌های شیمیایی

• ترسیب شیمیایی (Chemical Precipitation)
  • شرح: افزودن مواد شیمیایی به آب برای تشکیل رسوباتی که فلزات سنگین را به دام می‌اندازند.
  • مزایا: هزینه پایین، کاربرد وسیع در صنایع.
  • معایب: تولید لجن، نیاز به مدیریت پسماندهای تولید شده، کارایی پایین در غلظت‌های پایین.
• تبادل یونی (Ion Exchange)
  • شرح: تبادل یون‌های فلزات سنگین با یون‌های غیرمضر در یک رزین تبادل یونی.
  • مزایا: کارایی بالا، قابلیت بازتولید رزین‌ها، حذف انتخابی یون‌ها.
  • معایب: هزینه بالا، حساسیت به آلودگی‌های آلی، نیاز به نگهداری دقیق.

3. روش‌های بیولوژیکی

• بیورمیدیشن (Bioremediation)
  • شرح: استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای تجزیه یا تثبیت فلزات سنگین.
  • مزایا: دوستدار محیط زیست، کم‌هزینه، عدم تولید لجن.
  • معایب: زمان‌بر بودن فرایند، نیاز به شرایط محیطی خاص، محدودیت در غلظت‌های بالا.
• گیاه‌پالایی (Phytoremediation)
  • شرح: استفاده از گیاهان برای جذب، تجمع یا تجزیه فلزات سنگین.
  • مزایا: هزینه کم، پایداری، قابلیت استفاده در مناطق بزرگ.
  • معایب: نیاز به زمان طولانی، کارایی محدود برای غلظت‌های بسیار بالا، محدودیت در انتخاب گیاهان مناسب.

مقایسه کلی

• هزینه: روش‌های شیمیایی معمولاً ارزان‌تر از روش‌های فیزیکی و بیولوژیکی هستند.
• کارایی: روش‌های فیزیکی مانند فیلتراسیون غشایی و تبادل یونی کارایی بالاتری دارند، اما هزینه‌بر هستند.
• دوستداری محیط زیست: روش‌های بیولوژیکی با محیط زیست سازگارتر هستند اما نیاز به زمان بیشتری دارند.
• مدیریت پسماند: روش‌های شیمیایی معمولاً پسماند بیشتری تولید می‌کنند که نیاز به مدیریت خاص دارد، در حالی که روش‌های بیولوژیکی پسماند کمتری ایجاد می‌کنند.

هر یک از این روش‌ها بسته به شرایط خاص (مانند نوع فلزات، غلظت آن‌ها، هزینه‌ها و ملاحظات زیست‌محیطی) ممکن است مناسب‌تر باشد. در بسیاری از موارد، ترکیبی از این روش‌ها به کار گرفته می‌شود تا به بهترین نتیجه دست یابد.