فاضلابهای صنعتی اغلب دارای ترکیبات سمی پیچیده و غیرقابل پیشبینی میباشند. به همین دلیل، امروزه اجرای طرحهای فاضلاب در مناطق شهری و شهرکهای صنعتی امری ضروری و بنیادی تلقی میگردد. در سالهای اخیر ایجاد شهرکهای صنعتی که از جمله فعالیتهای مهم در امر کمک به توسعه و پیشرفت صنعت در کشور به حساب میآید، باید به گونهای باشد که کمترین آسیبها را به محیط زیست منطقه وارد سازد.
با توجه به فاضلابهای ورودی و خروجی در تصفیه خانهها، بررسی کارآیی برای کنترل عملکرد آنها ضروری است. در این مقاله کیفیت فاضلاب خروجی نهایی شهرک صنعتی چمستان از سال 1388 تا 1393 در ماههای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. فاکتورهای مورد بررسی عبارت بودند از: کل مواد جامد معلق (TSS)،اکسیژنخواهی شیمیایی (COD)،اکسیژنخواهی زیستی (BOD5). نتایج نشان میدهد که کیفیت فاضلاب خروجی نهایی شهرک صنعتی چمستان (ورودی تصفیه خانه) برای BOD5، COD، TSS به ترتیب برابر با 1100، 3500 و 1700 میلیگرم بر لیتر میباشد که کیفیت تصفیه مورد نظر طبق استانداردهای سازمان محیطزیست جهت تخلیه به آبهای سطحی میباشد.
کلمات کلیدی: فاضلاب صنعتی، تصفیه فاضلاب،شهرک صنعتی، چمستان
مقدمه
یکی از مهمترین عوامل آلودهکننده محیطزیست فاضلابها میباشند. فاضلاب محلول رقیقی است که 9/99 درصد آن را آب و 1/0 درصد آن را مواد جامد، ناخالصیها و آلایندههایی از قبیل عوامل بیولوژیکی و شیمیایی تشکیل میدهد، که در صورت تخلیه (بدون تصفیه) آنها را به محیطزیست و یا استفاده در مصارف کشاورزی سبب آلودگی منابع آب، خاک و محصولات کشاورزی شده و در نهایت باعث به مخاطره افتادن بهداشت و سلامت ساکنین منطقه خواهد گردید. به طوری که تخمین زدهاند هر متر مکعب فاضلاب تصفیه نشده میتواند 40 تا 60 متر مکعب آب را به شدت آلوده نماید (حسینی، 1381، منزوی، 1379).
با توجه به موارد فوق نیاز به تصفیه فاضلاب در کشورهای پیشرفته و در حال توسعه اهمیت زیادی پیدا کرده است. توسعه روشهای تصفیه فاضلاب از سال 1900 میلادی شروع گردیده و همواره با تکامل روشها بر اساس انتظاری که انسان از تصفیه فاضلاب داشته توام بوده است نظر به این که استفاده از روشهای مدرن تصفیه فاضلاب همیشه و در همه مناطق به ویژه در کشورهای در حال توسعه به دلیل کمبود افراد کارآمد و متخصص، بالا بودن هزینههای اولیه وسایل مکانیکی و الکتریکی، تولید مقادیر زیادل لجن و ایجاد وابستگی به کشورهای صنعتی امکانپذیر نمیباشد.
تصفیه موثر فاضلابهای خانگی و صنعتی برای حفظ کیفیت آبهای پذیرنده از اهمیت زیادی برخوردار است. کیفیت پساب تصفیهخانهها معمولا با پارامترهایی چون pH، اکسیژن محلول، اکسیژن شیمیایی، اکسیژن مورد بیولوژیکی لازم، مجموع کربن آلی، مجموع جامدات محلول، مجموع جامدات معلق، غلظت بعضی ترکیبات ویژه و سایر پارامترهای مربوط بیان میشود. این روش نقایص فراوانی دارد از جمله، عدم تشخیص آثار هماهنگ و همزمان شاخصها و سمیت آنها است.
حتی جامعترین مشخصات فیزیکی- شیمیایی پساب اثرات سوء بر اکوسیستم آبهای پذیرنده را نشان نمیدهد و اثرات زیستی پساب تنها با آزمایشهای زیست آزمونی مشخص میشود Davis) و Ford، 1992,Metcalf و Eddy، 1991,APHA, AWWA, WEF، 1992,U.S.EPA، 2002). استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه شده به عنوان یک منبع ارزشمند آب برای مصارف مختلف از جمله کشاورزی و آبیاری فضای سبز یکی از مهمترین اهداف تصفیه فاضلاب و حفاظت از منابع به ویژه در مناطق کمآب محسوب میگردد (Tchobanoglus و Burton، 2003, Donald و Rowe، 1995(.
در سالهای اخیر ایجاد شهرکهای صنعتی که از جمله فعالیتهای مهم در امر کمک به توسعه و پیشرفت صنعت در کشور به حساب میآید، باید به گونهای باشد که کمترین آسیبها را به محیطزیست منطقه وارد سازد(Abou-Elela و همکاران، 2012, Melidis و همکاران، 2008).تأسیس تصفیهخانههای فاضلاب به تنهایی نگرانی محیطزیستی را برطرف نمیکند،
بلکه برای رسیدن به استانداردهای مطلوب محیطزیستی باید عملکرد این تصفیهخانه ها به طور مستمر تحت بررسی و ارزیابی قرار گیرند (Cirja و همکاران، 2008). از جمله پارامترهایی که برای ارزیابی عملکرد تصفیهخانههای فاضلاب باید مورد توجه باشند، میزان اکسیژن موردنیاز شیمیایی(COD یا Chemical oxygen demand) و ترکیباته ازته و فسفره موجود در پساب خروجی از این تصفیهخانهها میباشد. مواد آلی تجزیهپذیر زیستی (پروتئینها، کربوهیدراتها و چربیها) همواره بر حسب اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی و اکسیژن مورد نیازشیمیایی اندازهگیری میشوند.
اگر این مواد به شکل تصفیه نشده وارد محیط شوند، پایداری بیولوژیکی آنها میتواند منجر به کاهش منابع اکسیژن و ایجاد شرایط بیهوازی و ایجاد بوهای مشمئزکننده از جمله گاز هیدروژن سولفوره شود (Tchobanoglous و همکاران، 2004, Nemerow و همکاران، 2003).
تولید پسابهای ناشی از فعالیتهای شهرکهای صنعتی، باعث بر هم خوردن کیفیت آبها شده است. فسفات و نیترات موجود در این پسابها، مشکلات محیطزیستی فراوانی ایجاد کرده است. تصفیه فاضلاب شهرکهای صنعتی برای رسیدن به استانداردهای مطلوب محیطزیستی یک امری مهم تلقی میگردد. با توجه به فاضلابهای ورودی و خروجی در تصفیهخانهها، بررسی کارآیی برای کنترل عملکرد آنها ضروری است.
تشریح مشخصات عمومی شهرک صنعتی نور چمستان
استان مازندران دارای 38 شهرک و ناحیه صنعتی میباشد. 10 مرکز دارای تصفیهخانه فاضلاب صنعتی بوده و 28 مرکز فاقد تصفیهخانه فاضلاب میباشد. شهرک صنعتی چمستان نور با ظرفیت 75 واحد صنعتی یکی از 10 شهرک و ناحیه صنعتی است که از سال 85 داری تصفیهخانه فاضلاب بوده است. مطالعات طراحی تصفیهخانه فاضلاب این شهرک در یک تفاهمنامه به صورت مشترک برای شهرکهای صنعتی آمل، سلمانشهر، ساری1 و چمستان نور بوده است.
با گذشت زمان از سال 84 تا کنون با توجه به مسائل اجتماعی-اقتصادی ترکیب واحدهای صنعتی دچار تغییر و به تبع کیفیت فاضلاب تولیدی نیز دچار تغییر میگردد. به طور کلی، شهرک صنعتی چمستان نور از نظر اراضی صنعتی 26 هکتار وسعت دارد که 81 قرارداد با سرمایه گذاران منعقد کرده و تعداد 58 واحد تولیدی و صنعتی در شهرک صنعتی چمستان با حجم سرمایهگذاری 415 میلیارد ریال به بهرهبرداری رسیدند و برای 1262 نفر شغل ایجاد کرده است. میزان آب مورد نیاز و آب تأمین شده شهرک برابر با 20 متر بر ثانیه میباشد.
در حال حاضر 22 واحد صنعتی در این شهرک فعال میباشد. در شرایط حاضر 80 درصد فاضلاب تولیدی متعلق به 6 واحد صنعتی بوده و 33 واحد صنعتی نیز فاقد فاضلاب صنعتی بوده با میزان فاضلاب تولیدی ناچیزی دارند. ظرفیت تصفیهخانه برای 400 مترمکعب فاضلاب صنعتی با حداکثر بار آلودگی اکسیژنخواهی شیمیایی (COD)، 2000 میلیگرم در لیتر طراحی شده و عمده مشکل فرآیند موجود عدم امکان تخلیه رسوب و همچنین تولید بوی نامطبوع برای همسایگاه تصفیهخانه است.
وضعیت موجود واحدهای فرآیندی و عملیاتی تصفیه خانه
تصفیهخانه شهرک صنعتی چمستان در حال حاضر به صورت لاگون بی هوازی و هوادهی طراحی شده است. به طور کلی در تصفیه خانه موجود فاضلاب به کانال آشغالگیری وارد میشود. که شامل یک سیستم آشغالگیر مکانیکی با فاصله باز دو سانتیمتر است و سیستم نظافت مکانیکی آن فعال نمیباشد. پس از آشغالگیری فاضلاب با گذر از واحد کنترل دبی که به صورت پارشال فلوم است به یک لاگون بیهوازی هدایت میشود.
سیستم تصفیه خانه کلاً به صورت تک مدول دیده شده است. لذا پس از تصفیه فیزیکی و گذر از واحد کنترل دبی فاضلاب به لاگون بیهوازی ژئوممبرانی موجود که دارای عمق 4متر میباشد وارد میگردد. لاگون بیهوازی طراحی شده ساده بوده و دارای سیستم همزن نمیباشد. پس از گذر زمان ماند پیشبینی شده فاضلاب به لاگون هوادهی که به کمک یک هواده سطحی هوارسانی میشود وارد گشته و سپس به لاگون زلالسازی هدایت میگردد. در انتها پساب تصفیه شده با کمک کلر ضدعفونی شده و پساب تصفیه شده به سوی رودخانه هدایت میشود.
نتایج
در مطالعه حاضر، با توجه به اطلاعات موجود تا پایان آذر ماه 93، کیفیت فاضلاب خروجی نهایی شهرک صنعتی چمستان از سال 1388 تا 1393 در ماههای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نمودار هر یک از فاکتورهای مورد بررسی عبارت از: کل مواد جامد معلق (TSS)، اکسیژنخواهی شیمیایی (COD) و اکسیژنخواهی زیستی (BOD5)، که در شکل های 1 تا 3نمایش داده شده است.
شکل 1: روند تغییرات کل مواد جامد معلق بر حسب میلی گرم بر لیتر در تصفیهخانه شهرک صنعتی چمستان
با توجه به نمودار کل مواد جامد معلق (TSS) بر حسب میلیگرم بر لیتر، بیشترین میزانTSS(میلیگرم بر لیتر)را در سالهای 90 و 93 مشاهده میکنیم یعنی بیشترین مقدار مواد جامد معلق را دارد و کیفیت را کاهش میدهد. به عنوان یک شاخص، میزانTSS(میلیگرم بر لیتر)فاضلاب شهری در حدود 300 میلیگرم بر لیتر میباشد، در این بررسی میزانTSS (میلیگرم بر لیتر) برابر با 1700 میلیگرم بر لیتر محاسبه شده است که تقریبا نصف میزان استاندارد فاضلاب شهری میباشد.
شکل 2: روند تغییرات اکسیژن خواهی شیمیایی بر حسب میلی گرم بر لیتر در تصفیهخانه شهرک صنعتی چمستان
COD یا همان اکسیژنخواهی شیمیایی یکی از مهمترین شاخصهای سنجش آلودگی فاضلاب میباشد. اندازهگیری مقدار مواد خارجی فاضلاب کلید اصلی در تعیین مقدار آلودگی و آلایندگی فاضلاب است. از طرفی تنوع و تعداد این مواد به قدری زیاد است که عملا امکان اندازهگیری هر یک از این مواد به صورت جداگانه وجود ندارد، از این رو لازم است که مقدار مواد را به طریقی غیر مستقیم اندازهگیری نمود. یکی از مناسبترین راهها تعیین میزان اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون است. چنان چه میدانیم برای اکسیداسیون هر مادهای مقداری اکسیژن نیاز است و از این رو هر چه مقدار مواد اکسیدشونده بیشتر باشد، مقدار اکسیژن بیشتری برای انجام اکسیداسیون لازم است. بنابراین برای تعیین مقدار مواد خارجی فاضلاب به جای اندازهگیری مستقیم آنها، مقدار اکسیژن مورد نیاز آنها برای اکسیدشدن را محاسبه مینمایند. در واقع COD مقدار اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون کل مواد میباشد. پس بدیهی است که هر چه میزان CODیک فاضلاب بیشتر باشد، مقدار مواد خارجی موجود در آن که باعث آلودگی فاضلاب میشود بیشتر خواهد بود. با توجه به نمودارCODدر سال 89 مقدار آن نزدیک به صفر بوده است و این یعنی مقدار مواد خارجی کمتر بوده و آلودگی فاضلاب نزدیک به صفر بوده است که میتواند ناشی از این باشد تعداد واحدهای شهرک صنعتی کم بوده است ولی از سال 89 به بعد افزایش یافته است که یکی از دلایل آن میتوان به افزایش تعداد واحدهای شهرک اشاره کرد. هر چه تعداد واحدها بیشتر باشد مسلما پساب خروجی افزایش مییابد و میزان مواد خارجی به فاضلاب بیشتر بوده است که باعث کاهش کیفیت پساب میشود.
شکل 3: روند تغییرات اکسیژن خواهی زیستی بر حسب میلی گرم بر لیتردر تصفیهخانه شهرک صنعتی چمستان
میزان اکسیژنخواهیزیستی (میلیگرم بر لیتر)باتوجه به نمودار از سال 88 میزان آن نزدیک به 300 میلیگرم بر لیتر است که برای محیطزیست و انسان بسیار خطرناک است. در سال 89 مقدار آن کاهش یافته و نزدیک به صفر رسیده است و آب تقریبا پاک بوده است که میتواند به دلیل افزایش فعالیتهای انسانی و افزایش تولید مواد آلیباشد. اما دوباره در سال 90 افزایش چشمگیری یافته است که میتواند ناشی از ورود پسابهای با میزان مواد غذایی بسیار بالا باشد که باعث بیش از حد میکروارگانیسمها شده است و میزان خلوص آب به شدت کاهش یافته است.
بحث
به منظور استفاده مجدد از پساب و یا تخلیه آن به منابع آبهای سطحی، میزان هر یک از پارامترهای TSS، BOD5 و COD باید در محدوده استاندارد باشد که در این مورد سازمان حفاظت محیطزیست ایران، با توجه به نوع استفاده از پساب، رهنمودهایی را ارائه نموده است. مطابق این استاندارد برای تخلیه پساب به آبهای سطحی، غلظت BOD5و TSS باید به ترتیب کمتر از 50 و 100 میلیگرم در لیتر باشد. این مقدار در استفاده پساب برای مصارف کشاورزی به ترتیب 100 و 40 میلیگرم در لیتر میباشد.
تصفیهخانه شهرک صنعتی چمستان، با مساحت 75 هکتار و دبی متوسط 400 مترمکعب در روز، کیفیت فاضلاب خروجی نهایی شهرک صنعتی چمستان (ورودی تصفیهخانه) برای BOD5، COD، TSS به ترتیب برابر با 1100، 3500 و 1700 میلیگرم بر لیتر میباشد که کیفیت تصفیه مورد نظر طبق استانداردهای سازمان محیطزیست جهت تخلیه به آبهای سطحی میباشد. از طرفی،فاز اول تصفيهخانه شهرک صنعتي چمستان با ظرفيت پالايش 350 مترمکعب در شبانه روز در سال 84 افتتاح و به بهرهبرداري رسيد که مدول دوم تصفيهخانه فاضلاب اين شهرک صنعتي نيز بعنوان اولين تصفيهخانه مجهز به واحدهاي تصفيه شيميايي ، بعلت ماهيت واحدهاي توليدي مستقردر آن شهرک، در حال اجرا است. بنابراین کیفیت فاضلاب تصفیه شده با توجه به استانداردهای محیطزیستی مناسب برای تخلیه و مصارف کشاورزی میباشد.
کیفیت پساب تصفیهخانه های ذکر شده، از نظر استانداردهای محیطزیستی وضع مطلوبی دارند، همچنین به منظور استفاده از پساب، علاوه بر کیفیت شیمیایی، کیفیت میکروبی خصوصا شاخصهای میکروبی نظیر کلیفرمها و کلیفرمهای مدفوعی بسیار حائز اهمیت میباشد که ممکن است در تصفیهخانههای مذکور طبق استاندارد نباشد که در این صورت تخلیه پساب به آبهای سطحی و مصارف کشاورزی توصیه نمیشود. بنابراین توجه به کیفیت میکروبی نیز مهم میباشد.
منابع
حسینی میرمختار: دفع فاضلاب در اجتماعات کوچک. چاپ دوم، ارومیه، انتشارات دانشگاه علوم پزشکی ارومیه، 1381، ص 36-37.
منزوی محمد تقی: تصفیه فاضلاب شهری. تهران، انتشارات دانشگاه تهران، 1379، ص 6-74.
Abou-Elela SI, Nasr FA, El-Shafai SA. Wastewater management in small- and medium-size enterprises: case studies. The Environmentalist 2012; 28(3): 289-96.
APHA, AWWA, WEF”. Standard methodsfor the examination of water and wastewater “18 Th Edition, 1992.
Cirja M, Ivashechkin P, Schäffer A, Corvini PF. Factors affecting the removal of organic micropollutants from wastewater in conventional treatment plants (CTP) and membrane bioreactors (MBR). Reviews in Environmental Science and Bio/Technology 2008; 7(1): 61-78.
Davis L & Ford P. “Toxicity reductionevaluation and control”. Technomic Publishing Company. INC,1992
Donald R, Rowe I. Handbook of WastewaterReclamationandReuse. BocaRaton:CRCPress; 1995.
Metcalf and Eddy,Inc.WastewaterEngineering ” Treatment, disposal andreuse”. McGraw Hill book Co,Newyork,1991.
Melidis P, Vaiopoulou E, Aivasidis A. Development and implementation of microbial sensors for efficient process control in wastewater treatment plants. Bioprocess BiosystEng 2008; 31(3): 277-82.
Nemerow NL, Agardy FJ, Salvato JA. Environmental Engineering, 3 Volume Set. 5th ed.New Jersey, NJ: JohnWiley & Sons; 2003.
Tchobanoglus G, Burton FL. WastewaterEngineering.4th ed, New York: McGraw Hill; 2003.
Tchobanoglous G, Louis F, Burton H, Stensel D. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse. 4th ed. New York, NY: McGraw-Hill; 2004. p. 48-53.
U.S.Environmental Protection Agency.Methods for measuring the acute toxicity ofeffluents and receiving waters to fresh waterand marine organisms. 2002; EPA821-Ro2-o12.
