تصفیه فاضلاب به روش اکسیداسیون شیمیایی

مقدمه

اکسیداسیون شیمیایی یکی از مؤثرترین روش‌های تصفیه فاضلاب برای تجزیه ترکیبات آلی مقاوم و خطرناک است. این روش به‌ویژه در صنایعی مانند پتروشیمی، داروسازی و نساجی که با آلاینده‌های پیچیده سروکار دارند، کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده است. در این مقاله به بررسی جامع اصول، روش‌ها، کاربردها و مزایای تصفیه فاضلاب به روش اکسیداسیون شیمیایی می‌پردازیم.

1. اصول اکسیداسیون شیمیایی در تصفیه فاضلاب

1-1. مکانیسم عملکرد

اکسیداسیون شیمیایی فرآیندی است که در آن:

• ترکیبات آلی به CO₂ و H₂O تجزیه می‌شوند

• ترکیبات معدنی به فرم‌های کم‌خطرتر تبدیل می‌شوند

• ساختار مولکولی آلاینده‌ها شکسته می‌شود

1-2. عوامل مؤثر در فرآیند

• پتانسیل اکسیداسیون عامل شیمیایی

• pH و دمای فاضلاب

• زمان تماس

• وجود کاتالیست‌ها

2. انواع روش‌های اکسیداسیون شیمیایی

2-1. کلرزنی

• مواد مورد استفاده: گاز کلر، هیپوکلریت سدیم/کلسیم

• کاربردها: گندزدایی، اکسیداسیون ترکیبات آلی ساده

• محدودیت: تشکیل ترکیبات جانبی خطرناک (THMs)

2-2. ازن‌زنی

• ویژگی‌ها: قدرت اکسیداسیون بالا (E°=2.07V)

• مزایا:

  • تجزیه ترکیبات آروماتیک

  • عدم تشکیل لجن

  • گندزدایی همزمان

• معایب: هزینه بالای تولید ازن

2-3. پراکسید هیدروژن

• فرمول شیمیایی: H₂O₂

• کاربردهای ویژه:

  • همراه با UV (فرآیند UV/H₂O₂)

  • همراه با آهن (فرآیند فنتون)

• مزیت: محصول نهایی فقط آب است

2-4. پرمنگنات پتاسیم

• ویژگی: اکسیدکننده انتخابی

• کاربردها:

  • حذف فنول‌ها

  • اکسیداسیون ترکیبات گوگردی

• محدودیت: تولید دی‌اکسید منگنز

3. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

3-1. تعریف و مزایا

• ترکیب چندین روش اکسیداسیون

• تولید رادیکال‌های هیدروکسیل (•OH) با پتانسیل بالا (E°=2.8V)

• تجزیه کامل آلاینده‌های مقاوم

3-2. انواع فرآیندهای AOP

1. فرآیند فنتون: H₂O₂ + Fe²⁺

2. فتوکاتالیست: TiO₂/UV

3. ازن/H₂O₂

4. فرآیند فتوفنتون

4. کاربردهای صنعتی

4-1. صنایع شیمیایی و پتروشیمی

• تصفیه پساب حاوی فنول

• حذف ترکیبات آروماتیک

4-2. صنایع داروسازی

• تجزیه آنتی‌بیوتیک‌ها

• حذف هورمون‌ها

4-3. صنایع نساجی

• تخریب رنگ‌های صنعتی

• کاهش COD پساب رنگرزی

5. طراحی سیستم‌های اکسیداسیون

5-1. پارامترهای طراحی

• غلظت آلاینده‌ها

• نوع عامل اکسیدان

• زمان تماس مورد نیاز

• سیستم‌های کنترل pH

5-2. تجهیزات مورد نیاز

• مخازن واکنش

• سیستم‌های تزریق

• دستگاه‌های تولید ازن

• سیستم‌های UV

6. مزایا و محدودیت‌ها

6-1. مزایا

• تجزیه ترکیبات مقاوم

• کاهش سمیت فاضلاب

• فضای کم مورد نیاز

• انعطاف‌پذیری بالا

6-2. محدودیت‌ها

• هزینه بالای برخی روش‌ها

• نیاز به کنترل دقیق شرایط

• احتمال تشکیل محصولات جانبی

7. نتیجه‌گیری

اکسیداسیون شیمیایی به‌ویژه در قالب فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، راهکار مؤثری برای تصفیه فاضلاب‌های صنعتی پیچیده محسوب می‌شود. انتخاب روش مناسب باید بر اساس نوع آلاینده‌ها، هزینه‌های عملیاتی و استانداردهای مورد نیاز انجام شود. پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌های اکسیداسیون، امکان تصفیه مؤثرتر و اقتصادی‌تر فاضلاب‌های خطرناک را فراهم کرده است.

کلمات کلیدی: اکسیداسیون شیمیایی، ازن‌زنی، فرآیند فنتون، پراکسید هیدروژن، اکسیداسیون پیشرفته، تصفیه فاضلاب صنعتی، حذف ترکیبات مقاوم، رادیکال هیدروکسیل، سیستم‌های AOP