استفاده از تکنولوژی پرتو الکترونی برای تصفیه فاضلاب

تکنولوژی پرتو الکترونی، یک تکنولوژی سالم و بی خطر در تصفیه بیولوژیکی به حساب می‌آید به طوری که غلظت مواد سمی را تا حد استاندارد تصفیه خانه های بیولوژیکی کاهش می‌دهد.

تصفیه فاضلاب های صنعتی توسط پرتو الکترونی به صورت فعال در شرکتEb-Tech در حال تحقیق و بررسی است. در این روش بسیاری از آلودگی‌ها در اثر واکنش با ذرات بسیار واکنش پذیر حاصل از الکترولیز آب (الکترون هیدراته، رادیکال آزاد OH و اتم H) تجزیه شده و از بین می‌روند. گاهی اوقات چنین واکنشهایی با فرآیندهای دیگر همراه می شود، و اثر هم افزایی با استفاده از روش ترکیبی مانند پرتو الکترونی با تصفیه بیولوژیکی، جذب و دیگر روش ها، اثر روش تصفیه پرتوی الکترونی را بهبود می بخشد. در روند تصفیه فاضلاب با پرتو الکترونی ، تحولات شیمیایی آلاینده ها که ناشی از اشعه یونیزاسیونمی باشد، موردنیاز است. در مقادیر جذب به حد کافی بالا، این تحولات می تواند به تجزیه کامل (حذف) ماده منجر شود. در شرایط واقعی، به عنوان مثال، در مقادیر نسبتا بالا از مواد آلاینده در فاضلاب و درمقادیر قابل قبول از لحاظ اقتصادی ، تجزیه بخشی از آلاینده به علاوه تحولات مولکول های آلاینده صورت می گیرد و بهره وری از این فرایند توسط تابش و تغییر ترکیب فاضلاب تحت تاثیر قرار می‌گیرد. (et.al. وودز، 1994).

از مزایای این روش عبارتست از:

‌صرفه جویی در منابع مختلف
‌ایمنی محیط زیست
‌بازدهی بالا
‌کاهش در مناطق عملیاتی

ساخت و بهره برداری از پایلوت آزمایشگاهی Eb-Tech

مطالعه بر روی سیستم آزمایشگاهی پرتو الکترونی به منظور امکان سنجی تصفیه فاضلاب توسط این روش انجام گرفته است. این تحقیق به صورت مشترک توسط شرکت های Eb-Tech، مرکز فناوری رنگرزی کره جنوبی و موسسه شیمی فیزیک آکادمی علوم روسیه در مسکو، روسیه انجام گرفته است. نتایج آزمایشگاهی تاثیر پرتو الکترونی بر روی تصفیه فاضلاب نشان دهنده عملکرد بسیارخوب این روش در حذف آلودگی‌ها می‌باشد.(شکل1)

استفاده از تابش الکترونی در مرحله تصفیه شیمیایی و یا درست قبل از تصفیه بیولوژیکی موجب کاهش مصرف مواد شیمیایی، کاهش مدت زمان تصفیه و افزایش سرعت جریان به اندازه %30 – %40 می‌شود.

شکل1 - تاثیر همزمان تصفیه بیولوژیکی و پرتو الکترونی

ساخت و بهره برداری از پایلوت صنعتی

این پایلوت برای تصفیه فاضلاب تا سرعت جریان های m3/day 1000 با شتاب دهنده الکترونی با توان MeV1 (مگا الکترون ولت) و KW 40 طراحی شده است. این شتاب دهنده در فوریه سال 1998 نصب شده و خط فنی آن در می 1998 راه اندازی شد. طرز کار سیستم به این صورت است که فاضلاب از تزریق کننده به محلی که پرتو الکترونی تابیده می‌شود تا رسیدن به عمق نفوذ مناسب، تزریق می‌شود. فاضلاب بعد از عبور از پرتو الکترونی به مرحله تصفیه بیولوژیکی وارد می‌شود. سیستم تصفیه بیولوژیکی از یک همگن ساز، خنثی کننده و 6 مرحله هوادهی تشکیل می‌شود. در هر مرحله هوادهی از مدیوم های بیولوژیکی برای هوادهی بهتر استفاده می‌شود.(شکل2)

شکل 2 - شماتیک سیستم تصفیه با پرتو الکترونی

نتایج آزمایش ها

نتایج حاصل از فرایند تصفیه با روش تابش پرتو الکترونی نشان دهنده تاثیر مثبت آن به همراه تصفیه بیولوژیکی می‌باشد. تصفیه مقدماتی توسط پرتو الکترونی، موجب کاهش قابل توجه TOC، BOD5 و CODCr می‌شود. همچنین تصفیه مقدماتی موجب کاهش مدت زمان لازم برای تصفیه بیولوژیکی می‌شود. علت این کاهش زمان ماند، بهبود میزان تجزیه پذیری مواد آلی می‌باشد.

شکل 3 - شتاب دهنده الکترون و فاضلاب در حال تزریق

داده های ارائه شده در نمودار شکل 4 نشان دهنده کاهش بیشتر آلاینده ها در هنگام استفاده از پرتو الکترونی می باشد. نکته دیگری که از این نمودار مشخص است، این مساله است که داده های بدست آمده در حالت وجود پرتو الکترونی به حالت خطی بدون وجود پرتو الکترونی نزدیک است و تفاوت آنها در این است که در حالت تصفیه مقدماتی با تابش الکترونی کاهش آلاینده ها در ابتدا شیب تندی دارد و در ادامه از سرعت آن کاسته می‌شود.

شکل 4 - تاثیر پرتوافکنی و تصفیه بیولوژیکی بر روی پارامترهای فاضلاب،1- بعد از تصفیه با پرتوافکنی،2- بدون تصفیه با پرتوافکنی a:TOC,b: CODCr, c:CODMn , d:BOD

ساختار دستگاه در اشل صنعتی

برای بررسی اقتصادی و تعیین میزان بازدهی سیستم تصفیه با پرتو الکترونی در مقیاس نیمه آزمایشگاهی، ساخت دستگاه تصفیه فاضلاب کارخانه رنگرزی در مقیاس صنعتی از سال 2003 با اهداف زیر آغاز شد:

کاهش میزان مواد شیمیایی مورد استفاده آغاز شده تا %50
‌افزایش بازدهی حذف مواد آلی خطرناک تا %30
‌کاهش زمان ماند در تاسیسات تصفیه بیولوژیکی

برای تصفیه 10000 مترمکعب فاضلاب در روز، شتاب دهنده ی MeV 1 با توان Kw400 موردنیاز بوده و سپس تصفیه بیولوژیکی آن انجام می‌شود.