صنایع فولاد و گالوانیزه

تصفیه پساب صنایع فولاد و گالوانیزه

پسابهاي صنعتي از جمله منابع مهم آلاينده محيط زيست به شمار مي روند در ضمن با توجه به روند روز افزون صنعتي شدن كشور به تدريج حجم آلودگيها و فاضلاب هاي صنعتي افزايش يافته .بنابراين ضروری است که وضعيت اين آبها بصورت پيوسته مورد بررسي قرار گيرد و استفاده از آنها با آگاهي كامل و بصورت بهينه جهت جلوگيري از مخاطرات زيست محيطي و ورود تركيبات سمي به زنجيره غذائي صورت پذيرد. زیرا با ورود این مواد به زنجیره غذایی در بافت های زنده تراکم پیدا کرده و دفع نمی شوند. این تراکم یافتن، تا رسیدن به غلظت های سمی و ایجاد بیماری و حتی مرگ و میر موجودات زنده ادامه می یابد.
با توجه به مطالب مذکور تدوین کنندگان استاندارد های زیست محیطی توجه ویژه ای به حدود غلظت فلزات سنگین که توسط صنایع وارد محیط زیست می شوند، نموده اند و هر ساله استاندارد های سختگیرانه تری در این مورد وضع می شود. لذا توجه به تصفیه ی زائدات این صنایع و علی الخصوص تصفیه فاضلاب آنها دارای الزامات قانونی بوده و در نهایت نیز موجب سلامتی محیط زیست و پایستگی رشد اقتصادی خواهد شد.
مواد خام مورد استفاده در این کارخانه مفتول های قطورتر تولید صنایع ذوب فولاد است که به صورت بندل های چند تنی وارد کارخانه شده و در انبار های سرپوشیده و یا فضای آزاد نگهداری می شوند تا به تدریج وارد فرآیندهای تولید شوند. مفتول های خام مورد استفاده معمولاً دارای لایه های زنگ آهن و آلودگی بر روی سطح بوده لذا سطح آنها قبل از ورود به فرآیند تولید، باید زنگ زدایی شده ولایه های سست سطحی برداشته شوند.
همچنین برای بالابردن مقاومت مفتول ها در هنگام فرآیند کشش و ایجاد لایه ای فسفاته روی سطح آنها بعد از زنگ زدایی از سطح، فرآیندی تکمیلی روی مفتول ها صورت می پذیرد تا آماده ورود به خط تولید شوند. برای مواد خام ساخته شده از فولاد کم کربن نیز قبل از ورود به خط تولید فرآیند آنیل کردن صورت می پذیرد.

فرآیند تولید

به منظور تولید مفتول های منطبق بر نیاز بازار، بایستی سطح فلز را آماده کرد. اولين قدم در آماده سازي سطح فلز به دست آوردن يك سطح تميز است . عمل فسفاته كاري بايد روي سطحي تميز و عاري از هر گونه آلودگي و زنگ و غيره انجام پذيرد تا به واسطه واكنش شيميايي بين يونهاي فسفات و سطح فلز عمل فسفاته انجام پذيرد، بنابراين تميزكاري قبل از فسفات كاري لازم و ضروري است.که در این مورد از اسید سولفوریک 13% به روش غوطه وری برای زدودن زنگ آهن و محصولات خوردگی استفاده شده است. پس از این مرحله بسته های مفتول از وان اسید خارج شده با فشار آب شسته می شوند و در وان محلول فسفاته روی غرقاب می شوند. پوشش فسفاته به منظور آماده سازي سطوح آهني، استيل، استيل گالوانيزه يا آلومينيوم مي باشد كه توسط يك محلول رقيق اسيد فسفريك و مواد شيميايي ديگر صورت مي گيرد. سطح فلز با محلول اسيد واكنش شيميايي داده و يك سطح محافظت كننده از كريستالهاي فسفات بر روي لايه ايجاد مي كند.
استفاده از پوشش فسفات مزایای دیگری نیز دارد. این پوشش با ایجاد سطح صاف و روان، باعث شده جایگزین لایه های ضخیم روغن شده و با بوجود آوردن خاصیت ضد رطوبت فلز، از خوردگی آن جلوگیری به عمل می آورد. در مرحله انتهایی مفتول وارد وان حاوی مواد صابونی و قلیایی می شود تا کریستالهای ریز شکل بگیرند و فرآیند کشش بهتر انجام شود. در مورد مواد خام ساخته شده از فولاد کم کربن مرحله آنیل نمودن در کوره آنیل واقع در محوطه کارخانه صورت می پذیرد.
در نهایت پس از طی مراحل آماده سازی مواد خام بسته به قطر نهایی مورد نیاز توسط دستگاه های مخصوص مورد کشش قرار می گیرند. در طی کشش مفتول ها در دستگاه مفتول از محلولی قلیایی حاوی پودر کشش عبور داده می شود تا هم فرآیند خنک کاری و هم فرآیند آغشته شدن سطح مفتول به مواد صابونی و پودر کشش جهت بهبود خواص کششی مفتول صورت پذیرد.
در مورد مفتول هایی که نیاز به روکش مسی دارند. پس از فرآیند کشش و ایجاد قطر مناسب برای مفتول، توسط دستگاهی مفتول به ترتیب از سه وان اسید، کات کبود و آب عبور داد میشود تا در وان اول فرآیند آماده سازی سطح مفتول، در وان دوم فرآیند نشاندن لایه مس روی سطح و در وان سوم فرآیند شستشوی مواد اضافی از سطح صورت پذیرد و در نهایت مفتول حاصل دارای روکشی میکرونی از مس گردد.
بخش لایه نشانی مس بر روی مفتول (به ترتیب از دور به نزدیک: وان اسید، کات کبود و آب) محلول سولفاته روی

مصرف آب، تولید و دفع فاضلاب

همانطور که از شرح فرآیند تولید مشخص است، غالب آب مصرفی و بالطبع فاضلاب تولیدی به مرحله آماده سازی مفتول ها برای کشش (اسید شویی و غرقاب نمودن در وان های فسفاته روی و مواد صابونی) اختصاص دارد. البته مقداری فاضلاب نیز در مرحله اجرای روکش مسی تولید می شود. آب مورد استفاده در دستگاه های کشش جهت خنک سازی توسط شبکه ای جمع آوری شده و پس از گذراندن از توری به منظور جمع آوری براده های آهن به کولینگ تاور های واقع در اطراف سالن های تولید انتقال داده شده و در چرخه ای دوباره به دستگاه ها باز می گردد؛ و فاضلاب خاصی در این مرحله تولید نمی شود.
سرویس های بهداشتی ساختمان اداری، سرویس ها و محل استحمام ساختمان خدمات و رستوران محل هایی دیگری جهت تولید فاضلاب خانگی(بهداشتی) هستند. همچنین تعدادی شیر آب در محوطه وجود دارد که گاه به گاه توسط نیرو های کار مورد استفاده قرار می گیرد.
تمامی فاضلاب های تولیدی اعم از صنعتی و غیرصنعتی در این مجموعه به چاه جذبی واقع در آن انتقال داده شده و دفع می گردد که بنا به اظهارات بهره برداران تاکنون مسئله ای در مورد تخلیه و یا رفع گرفتگی و پرشدن چاه به وجود نیامده است.

مشخصات کیفی

به طور کلی فاضلاب کارخانه در بخش صنعتی از ترکیب فاضلاب های اسیدی، قلیایی که حاوی مقادیر بالایی فلزات سنگین از جمله آهن و روی و همچنین ترکیب فسفات می باشد، تشکیل شده است. این فاضلاب حاوی جامدات معلق و محلول قابل توجه بوده که پس از انجام آزمایشات توسط آزمایشگاه مشخصات ذیل درمورد فاضلاب خروجی بدست می آید .

استانداردهای موجود :

مطابق استاندارد خروجی فاضلاب ایران که به استناد ماده 5 آیین نامه جلوگیری از آلودگی آب ها تهیه شده مقادیر مجاز تخلیه آلاینده های آهن، روی، مس و فسفات در آبهای سطحی و چاه های جذبی به ترتیب 3، 2، 1و 6(برحسب فسفر) میلی گرم در لیتر می باشد. همچنین بر اساس این استاندارد فاضلاب های حاوی آهن و روی با غلظت های مذکور قابلیت استفاده برای مقاصد کشاورزی و آبیاری را دارند.
در مورد pH برای تخلیه در آبهای سطحی، چاه های جذبی و مصارف کشاورزی به ترتیب حدود 6.5 تا 8.5، 5 تا 9 و 6 تا 8.5 تعیین شده است. در مورد دما تنها برای تخلیه آبهای سطحی در شعاع 200 متری محل تخلیه نباید اختلاف دمایی برابر 3 درجه ایجاد گردد و محدودیتی برای تخلیه به چاه جذبی و مصرف کشاورزی وجود ندارد. رنگ و کدورت خروجی نیز نباید از 75 و 50 واحد تجاوز کند البته در مورد تخلیه به چاه جذبی محدودیت کدورتی وجود ندارد.
مجموع مواد جامد معلق برای تخلیه به آبهای سطحی و مصرف کشاورزی به ترتیب نباید از 40 و 100 میلی گرم در لیتر تجاوز کند.

تئوری راهکارهای تصفیه و دفع

بخش اعظم آلاینده های فاضلاب مورد مطالعه را فلزات سنگین تشکیل می دهند . به طور معمول در دنیا روش های حذف فلزات سنگین به روش های ابتدایی(متعارف)، روش های پیشرفته و روش های نوین تقسیم بندی می شوند. برخی از روش های ابتدایی حذف فلز سنگین عبارتند از: ترسیب شیمیایی و سیمانی کردن. در روش های پیشرفته نیز از الکترودیالیز، جذب یونی، فرآیندهای غشایی، جذب با کربن فعال و جذب توسط موجودات زنده جهت حذف فلزات سنگین استفاده می شود. روش های ابتدایی معمولاً هزینه بالایی نداشته ولی راندمان متغییر و در برخی موارد پایینی دارند اما روش های پیشرفته قابلیت حذف فلزات سنگین تا مقادیر باقی مانده بسیار پایین را دارند و از طرفی امکان بازیابی فلزات سنگین در این روشها می باشد.
در اکثر روش های ابتدایی حذف فلزات و مخصوصاً در ترسیب شیمیایی تنظیم pH و نوع ماده شیمیایی رسوب دهنده از اهمیت بالایی برخوردار است.
فسفات نیز از دیگر موادی است که در پساب این کارخانه غلظت زیادی دارد. به منظور حذف فسفات نیز می توان از روشهای متنوعی استفاده کرد ولی همانطور که اشاره شد به دنبال روشی هستیم که بتوان با کمترین هزینه و امکانات به بالاترین راندمان برای حذف این مواد دست یافت.
فسفر در دریاچه ها و مخازن به شکل معدنی (3-(PO4 جذب جلبک می گردد و وارد ساختار ترکیبات آلی می شود . وقتی جلبک ها می میرند در طول عمل تجزیه شدن آنها ، فسفر به صورت معدنی آزاد می گردد. آزاد شدن فسفر از سلولهای جلبک مرده به سرعت صورت می گیرد، با این حال به مرور فسفر از طریق تجزیه مواد آلی ، رسوب شیمیایی به وسیله آهن ، آلومینیوم ، کلسیم و مجاورت با ذرات رس ته نشین می شود. غلظت بیش از حد فسفر سبب پدیده اتریفکاسیون می شود و این پدیده در دریاچه سبب کاهش میزان اکسیژن محلول می شود و در نهایت مرگ آبزیان و موجودات زنده در آب می گردد .
یکی از روشهای متداول حذف فسفر، افزودن مواد شیمیایی از قبیل آهک و نمکهای آهن و آلومینیوم است . علاوه بر روشهای شیمیایی برای حذف فسفر، می توان از روشهای بیولوژیکی نیز استفاده کرد. این روشها عمدتا تکنیکهای تغییر شکل یافته ای از فرایند لجن فعال که قادرند در صورت هوادهي شديد تا 80 در صد فسفر را حذف کنند این روشها شامل در انواع مختلف و با توجه به امکانات موجود و روش های مناسب برای حذف باقی آلاینده های موجود به کار می روند.
روش معمول ترسیب شیمیایی توسط یونهای هیدروکسید یا سولفید و کربنات مدت هاست برای جدا کردن فلزات سنگین از فاضلاب به کار می رود. این مواد بسته به pH محیط با فلزات سنگین رسوب پایدار تشکیل داده و می توان با رسوب فلز و جمع آوری لجن آن فاضلاب را تصفیه نمود( و در نهایت فلزات از طریق لجن تشکیل شده از پساب دفع می شوند.) نمودارهایی برای مشخص نمودن رابطه pH با غلظت فلزات رسوب نیافته مختلف برای مواد ترسیب دهنده گوناگون وجود دارد(نمودارهایی به منظور مشخص نمودن رابطه بین pH با غلظت نمک فلزات محلول رسم شده است.)
همانطورکه در نمودار 1 مشاهده می شود (فلدر & وسلی, 2000) برای رساندن غلظت فلز روی به میزان مجاز استاندارد برای تخلیه با استفاده از ماده ترسیب دهنده هیدروکسید به pH 9 تا 11 نیاز می باشد. همچنین در این نمودار مشاهده می گردد غلظت فلز مس پس از ترسیب با هیدروکسید در محدوده pH 7.5 تا 11 به زیر حد استاندارد می رسد لذا می توان آنرا نیز به همراه روی توسط هیدروکسید تا غلظت مجاز استاندارد تخلیه تصفیه نمود. همچنین می توان دید که، با استفاده از سولفید در این حدود pH می توان به غلظت های پایین تری نیز دست یافت.
در مورد آهن نیز در pH حدود 7 اکسید شدن آهن محلول از فرو به فریک در حضور اکسیژن باعث می شود که هیدروکسید فریک تشکیل شده نامحلول شده و سریعاً رسوب کند البته افزایش pH و همینطور وجود یون سیانید و تشکیل کمپلکس با آهن موجب حل شدن دوباره رسوبات می شود. مورد قابل توجه در این فرآیند حضور اکسیژن کافی جهت اکسید نمودن آهن فرو به فریک می باشد.
رابطه pH و غلظت های حاصل فلزات سنگین پس از ترسیب با هیدروکسید یا سولفید:
با این اوصاف در استفاده از روش های ترسیب شیمیایی نیاز به تنظیم pH می باشد و در نهایت نیز پس از انجام ترسیب برای بازگرداندن pH فاضلاب به حد استاندارد یک مرحله تنظیم pH نیاز است. روش های مبتنی بر جذب مانند استفاده از کربن فعال و یا جذب توسط میکرو ارگانیزم ها دارای مشکلاتی مانند، عدم امکان بازیابی کربن فعال در حذف فلزات سنگین و نیاز به مقادیر زیاد کربن فعال و همچنین بهره برداری تخصصی و نیاز به تجهیزات گسترده جهت جذب فلزات سنگین توسط میکروارگانیزم ها، می باشد.
روش های دیگر از جمله استفاده از اسمز معکوس و الکترودیالیز روش هایی با کارایی مطلوب و امکان بازیابی مواد تصفیه شده هستند، اما هر دو روش مصرف انرژی قابل توجهی داشته و در آنها از تجهیزات مکانیکی متعددی استفاده شده که نیاز به نگهداری دوره ای دارند. البته روش های مذکور برای فاضلاب هایی با کمیت نه چندان بالا و در کنار روش های معمول و بعنوان مکمل نهایی آنها هم از نظر اقتصادی و هم از نظر کیفی و فنی دارای توجیه هستند. روش تعویض یونی نیز مانند دو روش قبل دارای مزایایی از جمله کارایی بالا و قابلیت بازیابی مواد تصفیه شده، است. همچنین نسبت به روش های قبل دارای مزیتی مانند مصرف کم انرژی می باشد. اما روش مذکور نیاز به استفاده از رزین ها جهت تعویض یون و در نتیجه شارژ و بازیابی دوره ای آنها دارد. این روش نیز مانند روش قبل در مورد فاضلاب های حجیم با غلظت های بالا توجیه نداشته و در صورتی که در مرحله اول با روش های کم هزینه تر غلظت آلاینده را به حد پایینی رسانده باشیم، می تواند مکمل خوبی بوده و غلظت آلاینده را با هزینه معقول به حد استاندارد و حتی مقادیری بسیار پایین برساند. از این روش حتی در تولید آبهای عاری از مواد معدنی استفاده می شوند که نشان دهنده کارایی و قابلیت بالای آن است.
در مورد حذف فسفات استفاده در از روش ترسیب با کمک مواد شیمیایی روش معمول و متداولی بوده است. در این فرآیند متداولترین نمکهای فلزی مورد استفاده سولفات آلومینیم (آلوم) و کلرید فریك می باشند. سولفات فروس و کلرید فروس که از محصولات جانبی عملیات فولاد کاری تحت عنوان آب ترش تولید می شوند نیز مورد استفاده قرار می گیرند. آلومینات سدیم عمدتا برای فاضلاب هایی که قلیاییت کمی دارند استفاده می شوند. در ادامه می توان به کلرو هیدرات آلومینیم و پلی آلومینیم کلراید و برخی از انواع پلیمر های آنیونی اشاره کرد. امروزه در اغلب تصفیه خانه ها، آهک در حذف فسفر جای خود را به کلرید فریک و آلوم داده است. علت اصلی آن است که با اضافه کردن آهک، حجم لجن تولیدی در مقایسه با نمکهای فلزی بالاست. مکانیزم واکنش بدین صورت است که یون فلزی با ارتوفسفات تا تشکیل رسوب نامحلول فسفات فلزی واکنش می دهد. به منظور تعیین مقدار بهینه مواد شیمیایی ، می توان از آزمون جار تست استفاده کرد. در ضمن pH بهینه در حذف فسفر با آلوم بین 5/5 تا5/6 می باشد. در حین استفاده از آلوم pH کاهش می یابد که این شدت کاهش به قلیاییت فاضلاب و مقدار تزریقی آلوم بستگی دارد. می توان این کاهش pH را با افزودن مواد شیمیایی قلیایی جبران کرد.
هر دو فرم یونهای فرو (Fe2+ ) و فریک(Fe3+ ) به فرمهای کلرید فریک ، کلرید فرو ، سولفات فریک و سولفات فرو مورد استفاده قرار می گیرند . کلرید فرو و سولفات فرو از محصولات عملیات فلز کاری می باشند . هر چند که این دو دارای مقادیر بالایی از اسید هیدرو کلرید ریک و سولفوریک می باشند و می توانند منجر به کاهش pH شوند .
در مورد روش های حذف بیولوژیکی فسفر در ادامه به اختصار به برخی از روش های به کار رفته اشاره می گردد:

فرایند فوستریپ (Phostrip )

تنها فرایند بیولوژیکی حذف فسفراست که در مسیر جریان لجن برگشتی یک ناحیه بی هوازی منظور شده است که حدود 20 تا 30 درصد از جریان لجن برگشتی وارد تانک بی هوازی شده و در نهایت فسفر در این تانک آزاد می شود و سپس همراه جریان سرباره راهی تانک ترسیب شیمیایی شده و در آنجا با افزودن آهک به طریق شیمیایی رسوب داده می شود
در این سیستم چون تنها بخشی از جریان فاضلاب در معرض تصفیه شیمیایی قرار می گیرد ، مقدار آهک مصرفی نسبت به سیستمهای آهک زنی مصرف آهک کمتر بوده و لجن تولیدی کمتر است.

فرایند اصلاح شده باردن فو (modified Bardenpho process)

در این سیستم بر گشت لجن از مراحل هوازی به مرحله آنوکسیک درون برگشت می شود.

فرایند A/O

در این روش با قطع عمل هوادهی در بالا دست تانک هوادهی منطقه ای بی هوازی ایجاد می شود.

فرایند UCT (University of Cape Town)

این روش به منظور حذف نیتروژن و فسفر طراحی شده است.

فرایند SBR ( sequencing batch reactor)

با اعمال تغییراتی در سیستم SBR متعارف از طریق افزودن دو مرحله بیهوازی و هوادهی امکان حذف فسفر فراهم می شود. شامل 5 مرحله :
1- مرحله پر شدن (filling)
2- مرحله اختلاط بی هوازی (anaerobic mix)
3- مرحله هوادهی(aeration)
4- مرحله ته نشینی(settling)
5- مرحله تخلیه (withdrawal)
شرکت پالود صنعت نیکان با استفاده از توانمندی مهندسین و تکنولوژیهای روز دنیا ، سعی بر رفع این معظل نموده اند . لذا شرکت با هدف به حداقل رساندن هزینه های تصفیه فاضلاب های صنعتی و حفظ محیط زیست آماده همکاری در تصفیه پساب کارخانه های فولاد و مفتول سازی ... می باشد.کلیه سیستم های تصفیه فاضلاب طراحی شده در قالب پکیج آماده در خدمت مراکز صنعتی قرار میگیرد .