سیستم تصفیه فاضلاب بدون پساب (Zero Liquid Discharge) چیست؟ 

تخلیه صفر مایع (Zero Liquid Discharge - ZLD) یک راهبرد جامع مدیریت فاضلاب است که با هدف حذف کامل پساب مایع از یک واحد صنعتی طراحی می‌گردد و تمرکز اصلی آن بر بازیافت و استفاده مجدد حداکثری از آب است. این رویکرد به ویژه در مناطقی که با کمبود منابع آبی مواجه‌اند یا در صنایعی که محدودیت‌های زیست‌محیطی سختگیرانه‌ای در زمینه دفع فاضلاب دارند، از اهمیت بالایی برخوردار است.

در صورتی که میزان تخلیه پساب به محیط پذیرنده به صفر نرسد ولی با استفاده از فرآیندهای مناسب این مقدار به حداقل ممکن کاهش داده شود، به این فرآیند و روش، حداقل تخلیه مایع (Minimum liquid discharge) (MLD) گفته می‌شود.

تخلیه صفر مایع (ZLD)؛ یک استراتژی مدیریت فاضلاب پیشرفته

مفهوم تخلیه صفر مایع (ZLD)  ریشه در مقررات زیست‌محیطی دهه ۱۹۷۰ دارد که برای نیروگاه‌های اطراف رودخانه کلرادو اعمال شد تا میزان شوری آب رودخانه کاهش یابد. هدف اصلی سیستم‌های ZLD بازیابی و استفاده مجدد از تمام آب درون محدوده کارخانه است تا از خروج هرگونه پساب مایع جلوگیری شود.

در حالی که سیستم‌های بازیافت آب با نرخ بالا (High-Recovery)  اغلب به ZLD نزدیک هستند، اما هر سیستم بازیافت بالا لزوماً ZLD محسوب نمی‌شود. تفاوت اساسی این است که در ZLD، تمامی آب بازگردانده می‌شود و پساب باقی‌مانده به‌صورت خشک یا نیمه‌خشک در محل مدیریت می‌شود، در حالی که در سایر سیستم‌های بازیافت، ممکن است هنوز جریان مایع زائد وجود داشته باشد که نیاز به دفع دارد.

Zero-liquid discharge (ZLD) technology

سیستم‌های ZLD  معمولاً شامل چندین مرحله تصفیه هستند که عبارتند از:

1. پیش‌تصفیه (Pretreatment): شامل فرآیندهایی مانند ته‌نشینی، انعقاد، لخته‌سازی و میکروفیلتراسیون برای حذف جامدات معلق و ناخالصی‌ها.
2. اسمز معکوس (RO): یک فناوری غشایی برای حذف مواد جامد محلول و تولید آب تصفیه‌شده.
3. تکنولوژی‌های غشایی پیشرفته: از جمله الکترودیالیز معکوس (EDR) برای تغلیظ بیشتر شورابه.
4. فرآیندهای حرارتی: مانند تبخیرکننده‌ها (Evaporators)، تغلیظ‌کننده‌های شورابه (Brine Concentrators) و متبلورکننده‌ها (Crystallizers) که برای کاهش حجم شورابه استفاده می‌شوند.
5. مدیریت نهایی شورابه: شامل خشک‌کن‌های اسپری (Spray Dryers) و حوضچه‌های تبخیری (Evaporation Ponds) برای دفع شورابه در داخل کارخانه.
6. دفع ضایعات جامد: شامل استفاده از سانتریفیوژها و تجهیزات خشک‌کننده برای جداسازی نهایی مواد جامد و دفع در محل دفن زباله‌های صنعتی.

تبخیر کننده‌ها (Falling Film Evaporators)، که گاهی اوقات غلیظ کننده آب نمک نیز نامیده می شوند، یک فناوری عالی برای انتقال حرارت کارآمد، تقطیر با خلوص بالا و دستیابی به بازیابی آب بیش از 90٪ هستند. آب بازیافت شده در یک غلیظ کننده آب نمک، برای یک برج خنک کننده مناسب است و می تواند جهت سایر فرآیندهای کارخانه‌ها از جمله آب تغذیه دمینرالایزر هم بازیافت شود. این تبخیرکننده‌ها را می توان با فشرده سازی مجدد بخار مکانیکی (MVR)،  بسته به هزینه های نسبی برق و بخار هدایت کرد.

همچنین کریستالایزرها (متبلور کننده‌ها) برای رسیدگی به کریستالیزاسیون مداوم نمک های محلول مختلف طراحی شده اند که گاهی اوقات می‌توانند به عنوان محصولات جانبی ارزشمند بازیابی شوند. کریستالایزرهای فاضلاب برای تغلیظ پساب خروجی تبخیر کننده‌ها استفاده می شوند و هنگامی که به آبگیری جامدات مجهز شوند، یک سیستم تخلیه مایع صفر واقعی را تشکیل می‌دهند. این کریستالایزرهای آب نمک معمولاً توسط بخار هدایت می‌شوند، اما در برخی موارد می‌توانند از فناوری MVR برای بازیافت بخار برای کاهش مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی استفاده کنند. بنابراین سیستم کریستالایزر یک نوع اواپراتور با گردش اجباری است که به طور خاص برای رسوب و رشد کریستال‌هادر آب نمک به هنگام تبخیر مداوم آب طراحی شده است. دوغاب آب نمک از طریق مبدل حرارتی گردش اجباری (FCHX) پمپ می شود، جایی که با بخار کمپرسور بخار، کریستالایزر بالاتر از دمای جوش معمولی خود گرم می شود.

شماتیک فرآیندی (نمودار جریان) سیستم تصفیه فاضلاب بدون پساب ترکیبی حرارتی - اسمز معکوس

به طور کلی، خروجی عملیات حرارتی ( آخرین مرحله فرآیند ZLD) که معمولاً از تبخیر کننده و کریستالایزر تشکیل شده است، نمک های کریستالی NaCl، Na2SO4 و ... می باشد. این نمک ها را می‌توان به فروش گذاشت تا پردازش‌های بیشتری روی آنها انجام شده و در اقسام مختلف،قابل استفاده باشند. هر گونه زباله جامد غیرقابل استفاده، در محل دفن زباله های کنترل شده دفن می شود. آب تبخیر شده را نیز می‌توان مجدداً به وسیله فرآیند میعان استفاده کرد.

راندمان بازیابی آب مهم‌ترین شاخص عملکرد سیستم‌های ZLD است. برخی از معیارهای عملکردی به شرح زیر است:

• سیستم‌های بازیافت بالا معمولاً بیش از ۹۲٪ آب را بازیابی می‌کنند.
• تبخیرکننده‌ها قادر به بازیابی حدود ۹۵٪ از فاضلاب به‌صورت آب مقطر قابل استفاده هستند.
• فناوری‌های غشایی مانند اسمز معکوس (RO) به طور معمول نرخ بازیافت تا ۹۰٪ دارند.
• عملکرد تغلیظ‌کننده‌های شورابه به ترکیب شیمیایی خوراک بستگی دارد؛ حضور ترکیباتی مانند کلسیم، سولفات، بی‌کربنات و سیلیس می‌تواند باعث رسوب‌گذاری شده و راندمان را کاهش دهد.

مزایا و معایب سیستم‌های ZLD

مزایا:
 حذف کامل پساب مایع و کاهش نگرانی‌های زیست‌محیطی (تخلیه مایع صفر)
بازیافت و استفاده مجدد از آب برای کاهش وابستگی به منابع آب جدید
 کاهش هزینه‌های مدیریت فاضلاب از طریق بازیابی آب و املاح ارزشمند
 امکان استخراج مواد باارزش از جریان‌های زائد و تولید آب باکیفیت برای استفاده مجدد

معایب:
هزینه‌های سرمایه‌گذاری و عملیاتی بالا که ممکن است برای بسیاری از صنایع غیرقابل توجیه باشد.
پیچیدگی فنی بالا که نیازمند نیروی متخصص و عملیات دقیق است.
مصرف انرژی زیاد به‌ویژه در فرآیندهای حرارتی مانند تبخیر و تغلیظ.
نیاز به استفاده از مواد شیمیایی بیشتر که می‌تواند هزینه‌های نگهداری و خرابی ناشی از رسوب‌گذاری و گرفتگی غشاها را افزایش دهد.
ایجاد ضایعات جامد که نیازمند دفع ایمن و کارآمد است.

بنابراین سیستم‌های ZLD یک رویکرد پیشرفته برای حفاظت از منابع آبی و جلوگیری از آلودگی زیست‌محیطی هستند. با این حال، هزینه بالا، پیچیدگی عملیاتی و مصرف انرژی زیاد از چالش‌های اصلی اجرای این سیستم‌ها است.

دانلود مقاله جامع مروری سامانه تخلیه مایع صفر (رویکردهای نوین در بازیابی آب)

کاربرد ZLD زمانی توجیه‌پذیر است که:

• محدودیت‌های سختگیرانه زیست‌محیطی وجود داشته باشد.
• قیمت آب بالا باشد و بازیافت آب ارزش اقتصادی داشته باشد.
• امکان استخراج مواد ارزشمند از شورابه وجود داشته باشد.

   ویدیو آموزشی - سیستم تصفیه فاضلاب بدون پساب

• سامانه های ZLD به عنوان یک راهکار ضروری برای مدیریت و استفادۀ بهینه از پسابهای صنعتی و بازیافت آب محسوب می‌شوند که می‌توانند بازیابی آب را از منابع آبی نامتعارف در سراسر جهران افزایش دهند. اطلاعات ارائه شده در وبسایت کلی می باشد. جهت دریافت اطلاعات بیشتر در خصوص تصفیه فاضلاب، تصفیه فاضلاب به روش ZLD و... می‌توانید با کارشناسان شرکت ابنیه پایدار سبز تماس گرفته و از اطلاعات بیشتر برخوردار گردید.---