فاضلاب صنعت فولاد

ترکیبات جامد سیانید در طول فرآیند سخت سازی سطوح فلز تشکیل می‌شود. محلول‌های تجاری موجود حاوی 0.50 سیانید سدیم و سیانید پتاسیم برای این منظور استفاده می‌شوند. هنگامی­که استفاده مکرر غلظت سیانید را به 20% کاهش داد، آن‌ها برای رسیدن به غلظت های مطلوب اضافه می‌شوند. در مصارف طولانی‌مدت این وان خالی می‌گردد که حاوی ترکیبات جامد سیانید است. گاندی و وارده، مطالعاتی در مقیاس آزمایشگاهی برای تصفیه‌ی زائدات سیانید جامد به‌وسیله کلریناسیون با پودرهای سفیدکننده ترتیب دادند.

5 گرم از زائدات جامد سیانید در آب حل و بعد از فیلتر شدن، با غلظت‌های مختلف از پودر سفیدکننده مخلوط شد. پس از زمان تماس 1 ساعته، نمونه‌ها ابتدا برای یافتن کلر باقی‌مانده و پس از کلرزدایی برای یافتن مقدار سیانید باقی‌مانده مورد آنالیز قرار گرفت. آن‌ها نسبت بهینه‌ی سیانید به کلر را به میزان 1 به 4.3 یافتند. ازن یک اکسیدکننده‌ی مناسب برای سیانیدهاست. این واکنش معمولاً به‌صورت زیر نوشته می‌شود. مقدار ازن موردنیاز تئوریکی به ازای هر کیلوگرم سیانید، 1.84 کیلوگرم است، اما در عمل 1.5 کیلوگرم است. این روش دارای مزیت عدم افزایش کلر به فاضلاب تصفیه‌شده می‌باشد؛ اما ازلحاظ هزینه با کلر یناسیون قلیایی مقایسه می‌شود.

اسیدسازی و هوادهی طبیعی و یا هوادهی طبیعی تحت‌فشار برای تخریب سیانیدها در مناطق دوردست مانند معادن طلا که HCN تشکیل‌شده، به دلیل اینکه اسیدسازی می‌تواند به‌طور کافی در هوای اطراف پراکنده می‌شود، یا در سود سوزآور جذب می‌شود، مناسب است. واکنش با سولفات آهن، اکسیداسیون الکترولیتیک یا استفاده از محصولات اضافی روش‌هایی هستند که در عمل برای تخریب سیانیدها متداول نیستند؛ اما تصفیه‌ی بیولوژیکی فاضلاب‌های مقاوم به سیانید با میکروارگانیسم‌های خو گرفته امکان‌پذیر است. کاول و همکاران، آزمایش‌هایی در مقیاس آزمایشگاهی با یک سیستم دومرحله‌ای شامل فرآیند لجن فعال اختلاط کامل (CMAS) و به دنبال آن برکه‌ی اکسیداسیون ترتیب دادند.

سیستم CMAS در غلظت ورودی حدود 200 میلی‌گرم در لیتر سیانید و در زمان‌ماند هیدرولیکی HRT) 24) ساعته و به دنبال آن در برکه‌ی اکسیداسیون با زمان‌ماند هیدرولیکی 7.5 روز کار می­کرد. غلظت سیانید خروجی در محدوده بین 0.12-0.23 میلی‌گرم در لیتر بود. آگاته مطالعاتی در مقیاس آزمایشگاهی برای تجزیه‌ی فاضلاب مقاوم به تیوسیانات با استفاده از جرم میکروبی خو گرفته در یک فرآیند لجن فعال ترتیب دادند. PH فاضلاب 13 و میزان تیوسیانات آن 9000 میلی‌گرم در لیتر بود. این فاضلاب (فاضلاب صنعت فولاد) به طور موفقیت آمیزی تصفیه گردید.

آلگارسامی، ویجیارگاوان و گاندی راجان، در مورد عملکرد تصفیه‌خانه با مقیاس کامل جهت تصفیه‌ی فاضلاب سیانید (جامد و محلول) بر اساس فرآیند کلریناسیون قلیایی مطالعه‌ای ترتیب دادند. آن‌ها دریافتند درصورتی‌که زائدات جامدات سیانید در رنج 2.5-0.2 میلی‌گرم در لیتر باشد، کاهش سیانید از فاضلاب محلول سیانید به کمتر از 0.8 میلی‌گرم در لیتر امکان‌پذیر نیست. مطالعه‌ی آن‌ها همچنین نشان داد که پساب تصفیه‌شده، غلظت کلر باقیمانده­ی 250-100 میلی‌گرم در لیتر خواهد داشت که نشان‌دهنده‌ی نیاز به کلرزدایی (اگر آب رقیق‌سازی کافی وجود نداشته باشد) قبل از تخلیه به محیط است. صنایع آبکاری، فاضلابی حاوی غلظت بالا و غیرقابل‌قبول از فلزات سنگین تولید می‌کند. کروم 6 ظرفیتی آلاینده متداولی است که می‌تواند هم به‌صورت آلاینده منفرد و هم به‌صورت ترکیب با عناصر دیگر نظیر مس، کادمیوم و روی وجود داشته باشد. با توجه به سمیت بالای آن‌ها، حذف آن‌ها قبل از تخلیه به محیط ضروری است. 

متداول‌ترین روش حذف کروم احیای شکل 6 ظرفیتی کروم به شکل 3 ظرفیتی آن با استفاده از سولفات آهن تحت شرایط اسیدی و ترسیب آن به‌عنوان هیدروکسید کروم به‌وسیله‌ی خنثی‌سازی اسیدیته با آهک است. روش‌های دیگری نیز مورداستفاده قرار می‌گیرد که تعدادی از آن در اینجا توصیف می‌شود. دشپانده و همکاران پیشنهاد ترکیب بیوراکتور غشایی با تعویض یون و نیروهای الکتروشیمیایی برای جداسازی کاهش کروم 6 ظرفیتی را پیشنهاد دادند. برای رسیدن به این هدف از واردکردن یک اختلاف‌پتانسیل به غشای تبادل یون استفاده می‌شود. استفاده از جاذب‌های ارزان‌قیمت ساخته‌شده از مواد زائد نیز برای حذف کروم به‌کاررفته است. مانجو و آنیرودان در مطالعات آزمایشگاهی خود از کربن فعال ساخته‌شده مبتنی بر فیبرهای مغز نارگیل استفاده کردند. آن‌ها وابستگی میزان کارایی کربن به دوز جاذب، غلظت اولیه ماده‌ی جذب‌شونده و زمان تماس دریافتند. این واکنش گرمازا است. بهترین مقدار PH، 2 بود. کربن مصرف‌شده با هیدروکسید سدیم M (مولار) قابل احیاء بود.

رای و سورندراکومارخاکستر کوره‌ی آجر و خاکستر فرار را به‌عنوان جاذب مورد آزمایش قراردادند. آن‌ها توانایی خوبی در هر دو ماده مشاهده کردند. در PH برابر با 1.3، غلظت Cr⁶⁺ ورودی بین 10 و 50 میلی‌گرم در لیتر، اندازه‌ی ذرات بین 124 و 853 میلی میکرون، دمای بین 25 تا 50 درجه و سرعت اختلاط 200-100 دور در دقیقه، خاکستر فرار بهتر از خاکستر کوره‌ی آجر بود. پانتیک و داس از ذرات جریان گاز کوره‌ی انفجار (BFD) در آزمایشات خود استفاده کرده و حذف بیش از 95% از ^{+ 6} Cr تحت شرایط دما و pH معین مشاهده کردند. فرآیند حذف با توجه به غلظت یون ^{+ 6} Cr از سنتیک درجه اول پیروی می‌کرد. سبوس گندم تصفیه‌شده با اسیدسولفوریک و به دنبال آن فعال‌سازی شده با ₂CO، کربن فعالی تولید کرد که %88 از کل کروم و حذف بیش از 99% ^{+ 6} Cr را ارائه داد.

 فاضلابی که حاوی 300 میلی‌گرم در لیتر ^{+ 6} Cr بود، به‌وسیله‌ی این کربن مورد تصفیه قرار گرفت و ظرفیت حذف 45.6 میلی‌گرم ^{+ 6} Cr بر گرم جاذب مشاهده گردید، درحالی‌که ظرفیت حذف با کربن تجاری 35.4 میلی‌گرم بر mg بود. سینگ و لال جاذبی را به‌وسیله‌ی تصفیه‌ی برگ‌های چای مصرف‌شده با اسیدسولفوریک تولید کردند. در Ph بهینه‌ی 2، نقطه‌ی شکست در 39.3 میلی‌گرم بر گرم جاذب روی داد. جاذب مصرف‌شده به‌وسیله‌ی NH₄OH 3 مولار بازیابی گردید. مقدار ^{+ 6} Cr بازیابی شده 85% بود. سرکار و گوپتا، از آلومینای فعال برای تصفیه‌ی فاضلاب آبکاری کروم استفاده کردند. آن‌ها دریافتند که pH تأثیری در فرآیند جذب ندارد. آن‌ها بر اساس مشاهداتشان تصفیه‌ی پیوسته در یک ستون به ارتفاع 1 متر و قطر 50 سانتی‌متر که حاوی آلومینای فعال بود و توانایی تصفیه‌ی فاضلاب حاوی 140-30 میلی‌گرم بر لیتر ^{+ 6} Cr در 8 ساعت را داشت، پیشنهاد کردند. گوپتا و تیواری اکسید آلومینیوم را به‌عنوان جاذب به کاربردند و دریافتند که در حذف ^{+ 6} Cr از ایزوترم فروندلیچ پیروی می‌کند. بیشترین میزان حذف در pH، 6-4 انجام گردید. در غلظت 120 میلی‌گرم در لیتر ^{+ 6} Cr، میزان حذف 97-90 درصد بود. در pH برابر 4، ظرفیت نهایی جذب 11.7 میلی‌گرم بر gm جاذب مشاهده شد. ظرفیت جذب در حضور آنیون‌های دیگر نظیر سیانیدها کاهش می‌یافت.

علاوه بر سیانیدها و کروم، فلزات سنگین دیگری وجود دارد که سمی هستند و نیاز به حذف مؤثر دارند. برخی تلاش جهت رسیدن به اهداف در اینجا شرح داده‌شده است. ریو روش‌های مختلف کاهش، بازچرخش و بازیابی فاضلاب صنایع ذوب فلز M/SEPAvic را موردبحث قرارداد. تحقیقی درباره‌ی زائدات کیک فیلتر آبکاری الکتریکی فلز به‌منظور بازیابی نیکل، روی، مس و کروم انجام دادند. کمپانی‌های محلی استخراج فلز برای جابه‌جایی، اصلاح، خشک‌کردن، گلوله‌ای کردن کیک زائدات جمع‌آوری‌شده، با شرکت‌های عضو اتحادیه‌ی محلی مدیریت پسماند همکاری می‌کند. ارزیابی اقتصادی نشان داد که نیکل و مس می‌توانست به‌صورت سودمندی بازیابی گردد، درحالی‌که روی و کروم باید در منبع خود بازیابی گردد. دیگر روش‌ها شامل شناورسازی کلوئید، بازیابی الکترولیتیک، تکنولوژی‌های غشایی، محلول کردن فلزات مثل ترکیبات آمین و غیره است.

لویس یک بررسی موردی، در مورد بازچرخش موفقیت‌آمیز فاضلاب‌های صنعتی، به‌خصوص روی و مس انجام داد. فاضلاب ناشی از گالوانیزه کردن می‌تواند شامل 90-60 درصد روی باشد. بازیابی 60-40 درصد روی از این فاضلاب به‌وسیله‌ی تصفیه با اسیدسولفوریک، صافی سازی، تبخیر، کریستال سازی و سانتریفوژ کردن امکان‌پذیر است. برنج معمولاً از آلیاژ کردن الکترولیتیک روی و مس ساخته می‌شود. زائدات تولیدشده‌ی ناشی از ذوب مجدد برنج تحت عنوان خاکستر برنج خوانده می‌شود که می‌تواند در معرض فرآیندهای مرطوب قرار گیرد، زیرا فلز برنج با آب واکنش نمی‌دهد. روی موجود در برنج در طول ذوب مجدد اکسیدشده و جمع‌آوری می‌گردد. خاکستر برنج کوبیده می‌شود و خاکستر روی که شامل 94% رویو 4% آهن می‌باشد به‌منظور تعدیل محتوی مس به‌اندازه 60% به فلزمذاب اضافه می‌گردد.

 سپس این فلز به‌صورت شمش درمی‌آید. کالیانی و همکاران به‌منظور ارزیابی ظرفیت جذب نیکل آزمایش‌هایی را با خاکستر فعال طبیعی و شکل اصلاح‌شده‌ی آن با اسید ترتیب دادند. وابستگی میزان جذب نیکل به مقدار خاکستر فرار، غلظت یون فلز زمان تماس و pH محلول فلز مشخص گردید. pH بهینه 6.2 بود. داده‌های موازنه‌ی جذب سطحی با ایزوترم های فروندلیخ، لانگمویر و ردلیچ پترسون همبستگی داشت. بیشترین ظرفیت‌های تک لایه‌های خاکستر فرار طبیعی و شکل اصلاح‌شده‌ی با اسید آن به ترتیب 41.7 میلی‌گرم در gm جاذب و 62.9 میلی‌گرم در gm جاذب بود.

گیک واد و بهارادواج از خاکستر فرار برای حذف روی از فاضلاب ابریشم مصنوعی چسبناک استفاده کردند. این آزمایش با استفاده از یک ستون آکنده یک زلال‌ساز، به‌منظور یافتن میزان خاکستر فرار موردنیاز برای میزان حذف یکسان در هر واحد، همراه با کاهش COD و روی انجام گردید. این ستون‌های آکنده در اولین راه‌اندازی میزان حذف 94% روی را ارائه داد ولی در بهره‌برداری‌های بعدی کاهش شدیدی مشاهده گردیده نشان‌دهنده‌ی نیاز به احیاء جاذب بود. نسبت خاکستر فرار به فاضلاب 1:1 بود که بسیار زیاد بود. آزمایش زلال سازی به تنها 5-3% خاکستر فرار برای تصفیه‌ی 30 لیتر فاضلاب به ازای هر ساعت نیاز داشت. اگرچه حذف روی در زلال‌ساز فقط 50% بود، اما مقدار خاکستر فرار موردنیاز بسیار کمتر از مقدار موردنیاز آن در بستر آکنده بود.

کاهش میزان COD در هر دو مورد محسوس بود. سشادری و همکاران به حذف مس از پساب اسیدی تولیدشده در طول تولید صفحه مدار الکتریکی پرداختند. آن‌ها از یک ستون کربن فعال به‌عنوان الکترود استفاده کردند. میزان حذف مس تابع میزان جریان به‌کاررفته، غلظت اولیه مس و مساحت سطح کاتد بود. مقادیر بهینه‌ی به‌دست‌آمده شامل: جریان -5 آمپر، مساحت سطح -180 سانتی‌متر مربع برای غلظت اولیه مس حاوی mg 10-1 جاذب بر لیتر است. مزیت این روش بازیابی مس و عدم افزودن مواد شیمیایی است.

رائو و همکاران خاکستر کف ایستگاه‌های انرژی حرارتی را به‌عنوان جاذبی برای جذب یون نیکل از فاضلاب موردمطالعه قراردادند. بیشترین میزان حذف در pH بین 11.5 تا 12 به دست آمد. رای و همکاران از سنبل آبی برای حذف مس از محلول آبی استفاده کردند. این گیاه در تماس با غلظت مس از 20-0.1 میلی‌گرم در لیتر قرار گرفت. جذب سریع در طول 96 ساعت اول مشاهده گردید؛ اما پس‌ازآن این سرعت نسبتاً ثابت ماند. تماس بعدی این گیاه با فاضلاب توانایی جذب مس توسط این گیاه را نشان داد، اما میزان جذب به‌شدت کاهش‌یافته بود. لومبا و پاندینگ خصوصیت خاکستر حاصل از کارخانه‌ی فولاد محتوی آهن و منگنز در حالتی مناسب برای احیاء الکتروشیمیایی تعدادی از یون فلزی خارجی اضافه‌شده موردمطالعه قرار گرفت. آن‌ها دریافتند که امکان حذف انتخابی فلزاتی جیوه، سرب، مس و روی از فاضلاب با کنترل پارامترهایی مانند وزن خاکستر به‌کاررفته، pH، غلظت فلز، میزان جریان و EMF به‌کاررفته وجود دارد.

آبکاری سرب و کادمیوم در حمام محلول بورات انجام می‌شود و پسابی حاوی 250-100 میلی‌گرم بر لیتر سرب و 50-7 میلی‌گرم در لیتر کادمیوم تولید می‌کند. موتوکاماران، بالاسوبرامانیام و راما کریشنا برای حذف این فلزات از کربنی که به‌طور شیمیایی فعال‌شده بود، انجام دادند.

پوست نارگیل اصلاح‌شده با اسیدسولفوریک در حضور پر سولفات پتاسیم یا پراکسید هیدروژن به‌عنوان کربن فعال در Ph در رنج 6.5-3 برای سرب و 9.5-4 برای کادمیوم مورداستفاده قرار گرفت.

برتری این کربن نسبت به کربن فعال‌شده با بخار آشکار شد. ظرفیت‌های ستون برای سرب و کادمیوم به ترتیب 133.3 و 66.7 میلی‌گرم بر (gm) جاذب مشاهده گردید. احیای آن با اسید معدنی رقیق امکان‌پذیر بود. این کربن ظرفیت جذب خود را حتی پس از 5 بار احیاء حفظ کرد.

هانارا و پراباکار از غشای اسمز معکوس برای جداسازی کادمیوم از فاضلاب استفاده کردند. آن‌ها دریافتند که برای این کار غشای پلی آمید بهتر از غشای سلولزی بود. مایع تراوش شده می‌توانست مجدداً در فرآیند آبکاری استفاده شود و زائدات می‌توانست برای بازیابی کادمیوم مجدداً تصفیه گردد. نارایانا وکریشنایا مقدار بهینه جهت جذب ⁶ Cr⁺روی زغال بیتومینوس و pH بهینه‌ی احیا ⁶ Cr⁺به 3⁺ Cr برای حذف آن از فاضلاب را تعیین کردند. مقادیر pH تعیین‌شده توسط آن‌ها برای جذب 2 و برای احیاء 1 بود.

اطلاعاتی درباره‌ی کارخانه‌های ساخت فولاد در بالی، دورگاپور، رورکلا، بوکاروارائه دادند. شارما و نایک پساب‌های حاصل از کارخانه‌ی فولاد بی لای را برای تعیین ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی و تعیین مناسب بودن آن برای استفاده در آبیاری مورد آنالیز قراردادند. نمونه هااز 15 کیلومتری پایین‌دست کارخانه جمع‌آوری گردید. آن‌ها دریافتند که PH، محتوای فنول و آمونیاک کمتر از مقادیر گزارش‌شده‌ی مجتمع کارخانه‌های فولاد بود؛ اما مقادیر فنول و آمونیاک در پساب بیش‌تر از محدوده‌ی مجاز تخلیه به آب‌های سطحی بود. سینگ روش‌های اندازه‌گیری مختلف انجام‌شده در کارخانه‌ی فولاد لویدز در واردها را به‌منظور کنترل آلودگی هوا و آب شرح داد. حجم آب‌باز گردش شده به ازای هر تن فولاد تولیدشده 135 مترمکعب است درحالی‌که مصرف واقعی تنها 6 مترمکعب تخمین زده شد.

تیروپاتی توضیحاتی تفصیلی درباره‌ی اقدامات مدیریتی انجام‌شده درباره‌ی آب و فاضلاب در صنایع استرلایت (کمپانی که تولیدکننده‌ی فلزات غیر آهنی در هند است) ارائه داد. این صنعت، کارخانه‌ی “تخلیه‌ی صفر”است که مس را گداخته می‌کند و دارای کارخانه‌ی اسیدسولفوریک و اسید فسفریک در خود است. دی‌اکسید سولفور تولیدشده در طول گداخت فلز جهت ساخت اسیدسولفوریک استفاده می‌شود. حجم آب ورودی به کارخانه 10⁶×15.9 لیتر بر روز است؛ اما بازچرخش، حفظ آب و استفاده از هوا به‌جای آب‌خنک سازی درجاهایی که امکان‌پذیر باشد، منجر به ذخیره حدود 10⁶×9 لیتر بر روز آب می‌شود. به‌علاوه برکه‌های جمع‌آوری نیز برای جمع‌آوری آب باران موجود جهت استفاده در کارخانه ساخته می‌شود.

یک منبع جدید از زائدات سمی حاوی فلزات سنگین و دیگر ترکیبات آلی که می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی در آلودگی سهیم باشد، زائدات الکترونیک است. این زائدات از کامپیوترهای بی‌مصرف، مانیتورها، دستگاه‌های تلویزیون، سیستم‌های استریو، دستگاه‌های کپی، ماشین‌های فاکس و ابزار خانگی برقی ایجاد می‌شود. آلاینده‌های حاصل عبارتنداز: سرب و کادمیوم در مدار الکتریکی، اکسید سرب و کادمیوم در لوله‌های اشعه‌ی کاتدی مانیتورها، جیوه در سوئیچ‌ها و مانیتورها صفحه‌ی تخت، کادمیوم در باتری‌های کامپیوترها، بی فنیل‌های پلی کلری نه در خازن‌ها و مبدل‌های قدیمی، بازدارنده‌های شعله برمینه شده در تخته‌مدارهای الکتریکی، روکش‌های پلاستیکی، کابل‌ها و کابل‌های pvc مقاوم که در هنگام سوختن برای بازیابی مس از سیم‌ها تولید دی‌اکسیدها و فوران‌های بسیار سمی می‌کنند.

دوی، شوبا و کمبل اقداماتی نظیر پذیرفتن تکنولوژی‌های پاک‌کننده، طراحی فرآورده‌های دوستدار محیط‌زیست، تخلیه صفر زائدات، کاهش زائدات در منبع، بازچرخش و استفاده از مواد زائد، سوزاندن و دفع را که باعث کاهش مشکلات مربوط به زائدات گردد، پیشنهاد دادند. علاوه براین، انتظار می‌رود بخش‌های دولتی و شرکت‌های بزرگ سیاست‌هایی مربوط به لوازم الکترونیکی به‌منظور کاهش مشکل زباله‌های الکترونیکی تدوین نمایند. در این میان اقداماتی که می‌تواند از آب حفاظت کند و بازیابی فلزات باارزش در صنایع آبکاری آسان‌تر نمایدعبارتنداز:

 1) فراهم کردن شستشوی ساکن به‌جای شست و شوی متحرک به سطوح آبکاری شده.

2) افزایش زمان آبکشی مواد آبکاری شده.

3) استفاده از سیستم‌های شست و شوی جریان مخالف، به‌طوری‌که مواد آبکاری شده از میان تانک شست‌وشوی ساکن از چپ به راست عبور داده می‌شود، درحالی‌که آب شست‌وشو تنها برای آخرین تانک شست‌وشو فراهم می‌گردد. سر زیر آن در تانک بالادست آخرین تانک جمع‌آوری می‌شود، بنابراین آب شست‌وشو در مسیر مخالف نسبت به مسیر حرکت وسایل آبکاری شده یعنی از راست به چپ جریان می‌یابد. محتویات تانک شست‌وشوی اول می‌تواند با مواد شیمیایی لازم اصلاح‌شده و به وان آبکاری برگشت داده شود. به‌عنوان روشی دیگر، آن‌ها می‌توانند برای حذف مواد معدنی مورداستفاده قرار گیرنده ازیک‌طرف فلزات باارزش آن و از طرف دیگر آب قابل‌استفاده‌ی مجدد بازیابی گردد. هسلر کاربردهای مختلف فرآیند تعویض یون را برای رسیدن به اهداف فوق توصیف نمود.

(فاضلاب صنعت فولاد-فاضلاب صنعت فولاد-فاضلاب صنعت فولاد-فاضلاب صنعت فولاد-فاضلاب صنعت فولاد-فاضلاب صنعت فولاد-فاضلاب صنعت فولاد-فاضلاب صنعت فولاد-فاضلاب صنعت فولاد-فاضلاب صنعت فولاد-فاضلاب صنعت فولاد-فاضلاب صنعت فولاد-فاضلاب صنعت فولاد-فاضلاب صنعت فولاد)