زمانی که انقلاب صنعتی در دهه 1850 شروع شد مهندسان و طراحان ابتداً به فکر اجرا، کیفیت و حداکثر تولید بودند و هدف اصلیشان تولید بیشتر بود و جنبههای زیست محیطی حائز هیچ اهمیتی نبود (1) و اکنون نیز صنایعی که از مدیریت ضعیفی برخوردار هستند به واسطه آلوده نمودن خاک، آب و هوا موجب زوال منابع زیست محیطی میگردند (2). از این رو فاضلابهای صنعتی یکی از مسائل زیست محیطی در جوامع انسانی می باشند (3).
تقریباً در تمام صنایع آب یک عامل مهم به حساب میآید و چون منابعاش محدود است بایستی در استفاده و یا بازیابی آن تلاش و دقت لازم صورت پذیرد. مصرف آب در صنعت از دو نظر بسیار حائز اهمیت میباشد: 1) نیاز صنایع به آب با گذشت زمان در حال افزایش است. 2) پساب آلوده این واحدها منابع آب و خاک را به شدت تهدید میکند (4).
هر روزه میلیونها لیتر فاضلاب از طریق کارخانهها و مراکز صنعتی جهان وارد رودخانهها، دریاها و منابع خاک میگردد و محیط زندگی انسان و دیگر موجودات زنده اعم از گیاهان و جانوران را آلوده میسازد (5). بطور کلی کیفیت فاضلابهای صنعتی با توجه به نوع فرآوردههای تولیدی هر صنعت متفاوت است (6، 7). در فاضلاب صنایع شیمیایی و الکترونیک مواد شیمیایی مختلفی از قبیل فنلها، بنزین، تولوئن، هیدورکربنهای دیگر و فلزات سنگین مختلف وجود دارد که بسیاری از آنها پتانسیل سرطانزایی دارند (8). بعنوان مثال واحدهای تولید مواد پاککننده و شوینده از حجم نسبتاً زیاد فاضلاب (در حدود m3/ton 200) برخوردار هستند که ویژگیهای کلی فاضلاب این واحدها را میتوان قلیائیت بالا، اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی پنج روزه (5-day Biochemical Oxygen Demand (BOD5) و اکسیژن مورد نیاز شیمیایی Chemical Oxygen Demand (COD) زیاد، وجود ترکیبات صابونی، سورفاکتانتها، جامدات معلق Suspended Solids (SS) ، روغن (Oil) و تغییرات شدید pH ذکر نمود (7، 9، 10). وجود مواد شیمیایی مانند سولفید هیدروژن و رنگهای سولفیدی و گوگردی در فاضلاب صنعت رنگ کاهش سریع اکسیژن محلول Dissolved Oxygen (DO) منابع آب را در پی دارد که در نهایت زندگی موجودات آبزی را به خطر میاندازد (11). در یک بررسی که از هشت واحد باطریسازی در امریکا صورت گرفته است به ازای هر باطری که ساخته میشود بین mg 451 تا mg 6810 سرب وارد فاضلاب شده و آب مصرفی از 11 تا 77 گالن به ازای هر باطری بوده است (12). با توجه به تمرکز صنایع بزرگ در شهر تهران و نظر به اینکه بخش قابل توجهی از این صنایع، صنایع شیمیایی و الکترونیک میباشند، مطالعه حاضر به بررسی کمیت و کیفیت فاضلاب صنایع شیمیایی و الکترونیک تهران بزرگ میپردازد که بیشک سهم قابل توجهی را در آلودگی آب و خاک دارد.
روش کار:
این تحقیق به مدت یک سال در دو بخش به ترتیب در زمینه میزان مصرف آب و کمیت و کیفیت فاضلاب تولیدی در صنایع شیمیایی و الکترونیک تهران بزرگ انجام گرفت.
صنایع شیمیایی و الکترونیک در تهران بخش بزرگی از کل صنایع موجود در این شهر را تشکیل میدهند. مقدار فاضلاب صنایع، که فاضلاب صنایع شیمیایی و الکترونیک نیز بخشی از آن میباشد، ارتباط مستقیمی با بزرگی صنعت دارد. بنابراین از جمله معیارهای مهم در انتخاب صنایع نمونه، بزرگی صنعت (تعداد کارگران) به همراه کل آب مصرفی و فاضلاب تولیدی بود. معیار دیگر در انتخاب نمونه، نوع صنعت بود بدین ترتیب که سعی شد از هر صنعت حداقل یک مورد (با توجه به فراوانی و اهمیت صنعت) انتخاب و مطالعه شود. برای انتخاب نمونهها، صنایع شیمیایی و الکترونیک به 8 گروه صنعتی تقسیم شدند: 1- صنایع تولید مواد پاککننده و شوینده، 2- صنایع باطری، 3- صنایع نفت، 4- صنایع لاستیک، 5- صنایع پلاستیک، 6- صنایع رنگ، 7- صنایع الکترونیک و 8- صنایع شیمیایی متفرقه. در محدوده تهران 59 واحد صنعتی شیمیایی و الکترونیک با پرسنل بیش از 50 نفر وجود دارد که جامعه آماری این مطالعه را تشکیل میداد.
اندازه نمونه لازم برای این بررسی با استفاده از فرمول n= محاسبه گردید و برای جمعیت متنابهی (تعداد 59 واحد صنعتی) تصحیح شد. از مطالعات قبلی میانگین بار آلودگی BOD در حدود (kg/d 3000=SD) 4000 گزارش گردیده است (13) که با در نظر گرفتن دقت kg/d(d) 1000 و اطمینان 95%، اندازه نمونه لازم پس از تصحیح برای جمعیت متناهی 59 واحد صنعتی تحت بررسی، 18 بدست آمد. این 18 واحد نمونه متناسب با تعداد واحدهای صنعتی موجود در 8 گروه صنعت ذکر شده در بالا به صورت تصادفی در هر گروه صنعتی انتخاب گردیدند.
به منظور ثبت اطلاعات و دادهها پرسشنامهای با سه بخش 1) مشخصات عمومی صنعت، 2) مواد مصرفی و تولیدی صنعت و 3) مشخصات اختصاص واحد صنعتی (شامل میزان آب مصرفی، نقاط مصرف آب و تولید فاضلاب، میزان فاضلاب و مشخصات کیفی فاضلاب) تهیه گردید. قسمت اول و دوم پرسشنامه به روش مصاحبه و مشاهده تکمیل شد.
پس از هماهنگیهای لازم با صنایع ابتدا نقشهای از فاضلابروها (در صورت امکان) تهیه شد. سپس با نمونهبرداری از محلهای مناسب و آنالیز نمونهها در آزمایشگاه گروه مهندس بهداشت محیط دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی تهران، مشخص کردن دیاگرام بیلان مواد و اندازهگیری میزان جریان فاضلاب، قسمت سوم پرسشنامه نیز تکمیل گردید.
نتایج:
در طول دوره تحقیق از فاضلاب هر یک از 18 واحد صنعتی منتخب بطور متوسط پنج بار نمونهبرداری صورت گرفت و این نمونهها در آزمایشگاه گروه مهندسی بهداشت محیط دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی تهران بر اساس آخرین دستورالعملهای مرجع (14). برای اندازهگیری BOD5 و SS استفاده گردید. دبی (Discharge) فاضلاب کارخانهها نیز در محل اندازهگیری میشد.
نمودار (1) توزیع صنایع شیمیایی و الکترونیک را در تهران نشان میدهد. این نمودار نشان میدهد که توزیع این صنایع به گونهای ناموزون میباشد و تمرکز عمده آنها در منطقه غرب یعنی محدوده جادههای مخصوص و قدیم کرج میباشد. جدول (1) فاکتور مصرف آب 8 نوع صنعت شیمیایی و الکترونیکی را ارائه میدهد. برای محاسبه فاکتور مصرف آب در هر گروه از صنایع شیمیایی و الکترونیک، مقدار مصرف آب در کارخانههای بررسی شده در یک دوره فعالیت یک ساله بر ظرفیت تولید آنها تقسیم شد تا فاکتور مصرف آب بر حسب مترمکعب آب به ازای هر تن محصول بدست آید.
نمودار 1 – توزیع فاضلاب
در صنایع شیمیایی و الکترونیک تهران بزرگ به تفکیک مناطق مختلف
چنانکه نتایج جدول (1) نشان میدهد از میزان 757، 569، 43 متر مکعب کل مصرف آب در صنایع شیمیایی و الکترونیک در سال 1377، 3/40% از کل مصرف، مربوط به صنعت پلاستیک بوده که بیشترین مصرف آب را از آن خود ساخته است. همچنین معادل 3% کل مصرف به صنعت الکترونیک تعلق دارد که کمترین مصرف آب را دارد.
جدول شماره 1 – فاکتور مصرف آب و توزیع مصرف آب در صنایع شیمیایی و الکترونیک شهر تهران بر اساس نوع صنعت
|
نوع صنعت |
فاکتور مصرف آب (m3/Ton) |
میزان مصرف آب (m3/year) |
|
تولید مواد شوینده و پاک کننده |
89/11 |
(3/9%) 4029147 |
|
پلاستیکسازی |
71/337 |
(3/40%) 17536502 |
|
رنگسازی |
47 |
(3/3%) 1434300 |
|
الکترونیک |
66/1 |
(3%) 1434300 |
|
پالیش نفت |
95/1 |
(8/18%) 8186550 |
|
لاستیکسازی |
77/104 |
(1/15%) 6595419 |
|
باطریسازی |
75/0 |
(3/6%) 2786540 |
|
تولید مواد شیمیایی متفرقه |
11/13 |
(9/3%) 1708679 |
|
مجموع صنایع |
__ |
(100%) 43569757 |
فاکتور تولید فاضلاب برای این 8 گروه صنعتی بدست آمده که در جدول (2) نشان داده شده است. نتایج مندرج در این جدول نشان میدهد که از کل میزان 739، 236، 22 متر مکعب فاضلاب تولید شده در سال 1377، 6/31% مربوط به صنعت پلاستیک میباشد که بیشترین میزان فاضلاب را تولید کرده است. 4/3% نیز به صنعت الکترونیک مربوط میشود که کمترین میزان فاضلاب را تولید کرده است.
شکل 2 – درصد تبدیل آب به فاضلاب در صنایع شیمیایی الکترونیک تهران بزرگ به تفکیک صنایع مختلف
جدول شماره 2 – فاکتور تولید فاضلاب و توزیع تولید فاضلاب در صنایع شیمیایی و الکترونیک شهر تهران بر اساس نوع صنعت
|
نوع صنعت |
فاکتور مصرف آب (m3/Ton) |
میزان مصرف آب (m3/year) |
|
تولید مواد شوینده و پاک کننده |
3/8 |
(7/12%) 2816954 |
|
پلاستیکسازی |
34/135 |
(6/31%) 7015673 |
|
رنگسازی |
38/28 |
(3/4%) 943953 |
|
الکترونیک |
97/0 |
(4/3%) 750234 |
|
پالیش نفت |
53/1 |
(6/29%) 6585226 |
|
لاستیکسازی |
32/39 |
(10%) 2222345 |
|
باطریسازی |
21/0 |
(6/3%) 825641 |
|
تولید مواد شیمیایی متفرقه |
51/9 |
(8/4%) 1077013 |
|
مجموع صنایع |
__ |
(100%) 22236739 |
شکل (2) توزیع فاضلاب حاصل از صنایع شیمیایی و الکترونیک را در مناطق مختلف تهران نشان میدهد. مشاهده میگردد که بیش از نیمی از مقدار فاضلابی که از این صنایع تولید میکنند در منطقه غرب یعنی محدوده جادههای مخصوص و قدیم کرج به محیط تخلیه میگردد.
فاضلاب تولید شده از صنایع شیمیایی و الکترونیک شهر تهران با دامنه تغییرات کمی و کیفیای که دارد باعث توزیع کاملاً غیریکنواخت بار آلودگی هم به لحاظ نوع صنعت و هم به لحاظ نوع منطقه شده است. جدول (3) بار آلودگی BOD را به تفکیک نوع صنعت نشان میدهد.
جدول شماره 3 – بار آلودگی BOD تولید شده از صنایع شیمیایی و الکترونیک شهر تهران به تفکیک صنایع مختلف
|
نوع صنعت |
مقدار فاضلاب (m3/d) |
بار آلودگی BOD (kg/d) |
|
تولید مواد شوینده و پاک کننده |
7718 |
(44%) 14108 |
|
پلاستیکسازی |
19221 |
(28%) 9072 |
|
رنگسازی |
2586 |
(5/7%) 2428 |
|
الکترونیک |
2055 |
(5/0%) 175 |
|
پالیش نفت |
1892 |
(10%) 3313 |
|
لاستیکسازی |
4078 |
(5%) 1721 |
|
باطریسازی |
2261 |
(2%) 581 |
|
تولید مواد شیمیایی متفرقه |
2951 |
(3%) 832 |
|
مجموع صنایع |
42761 |
(100%) 32230 |
Kg/d 14108 BOD که از صنایع تولیدکننده مواد شوینده و پاککننده تولید میشود، 44% کل بار آلودگی ایجاد شده را به خود اختصاص داده است که بیشترین سهم را در تولید BOD دارا میباشد. به همین ترتیب صنایع الکترونیک نیز با تولید kg/d 175 BOD، 5/0% کل بار آلودگی را تولید کرده است که کمترین سهم را در تولید دارد.
جدول (4) نیز بار آلودگی SS را به تفکیک نوع صنعت نشان میدهد. مشخص است که صنایع تولیدکننده مواد شوینده و پاککننده با تولید kg SS/d 12218 معادل 41% و صنایع باطریسازی با تولید kg SS/d 310 معادل 1% کل جامدات معلق تولیدکننده از صنایع شیمیایی و الکترونیک شهر تهران به ترتیب بیشترین و کمترین سهم را در تولید آلودگی به خود اختصاص دادهاند.
جدول شماره 4 – بار آلودگی SS تولید شده از صنایع شیمیایی و الکترونیک شهر تهران به تفکیک صنایع مختلف
|
نوع صنعت |
مقدار فاضلاب (m3/d) |
بار آلودگی BOD (kg/d) |
|
تولید مواد شوینده و پاک کننده |
7718 |
(41%) 12218 |
|
پلاستیکسازی |
19221 |
(5/31%) 9363 |
|
رنگسازی |
2586 |
(11%) 3248 |
|
الکترونیک |
- |
- |
|
پالیش نفت |
1892 |
(3%) 923 |
|
لاستیکسازی |
4078 |
(5/1%) 400 |
|
باطریسازی |
2261 |
(1%) 310 |
|
تولید مواد شیمیایی متفرقه |
2951 |
(11%) 3399 |
|
مجموع صنایع |
42706 |
(100%) 29859 |
بحث و نتیجهگیری:
مسئله کمیت و کیفیت فاضلاب صنعتی معضلی است که نه تنها گریبانگیر تهران و دیگر شهرهای کشورمان میباشد بلکه شهرهای بزرگ و کوچک کشورهای مختلف جهان نیز با این معضل زیست محیطی دست و پنجه نرم میکنند. در این مطالعه در راستای توسعه صنعتی، در سال 1377 تلاشی به منظور تعیین کمیت و کیفیت فاضلاب صنایع شیمیایی و الکترونیک آغاز شد. هر چند مطالعه مربوط به سال 1377 میباشد، اما مراجعات پیوسته صنایع مختلف به گروههای مهندسی بهداشت محیط و حرفهای در طول سالهای 77 تا 83 در زمینه طرحهای تحقیقاتی بهداشت محیط و حرفهای و نیز بازبینیهای فنیای که در سال 1383 از این صنایع صورت گرفت نشان میدهد که نه تنها مشکل فاضلاب صنعتی به قوت خود باقی مانده است بلکه این مشکل رو به رشد نیز میباشد. مقایسه میان نتایج این مطالعه و نتایج مطالعات انجام شده در کشورهای دیگر نشان میدهد فاضلاب صنایع تهران هم به لحاظ کمی و هم به لحاظ کیفی نیازمند برنامهریزی و کنترل مناسب میباشد. در سال 1995 بار آلودگی BOD و SS تخلیه شده در منطقه مدیترانه شمال شرقی به ترتیب kg/d 21370 و kg/d 7397 (15) و در سال 1994 بار آلودگی BOD و SS در منطقه ازمیر ترکیه به ترتیب kg/d 79452 و kg/d 54794 بوده است (15). مقدار فاضلاب صنعتیای که در سال 1995 در منطقه صنعتی چورلو ترکیه تولید شده است m3/year 22236739 فاضلاب با بار آلودگی BOD kg/d 32230 و بار آلودگی kg/d SS 29859 به محیط تخلیه گردیده است. یادآوری این نکته ضروری است که دادههای این مطالعه فقط به صنایع شیمیایی و الکترونیک تعلق دارد که تنها 21% از کل صنایع را در این شهر تشکیل میدهند، در حالی که دادههای مناطق مدیترانه شمال شرقی، ازمیر و چورلو مربوط به کل صنایع میباشد. بنابراین اگر کل صنایع موجود در شهر تهران در نظر گرفته شود مشخص میگردد که حجم عظیمی از فاضلاب صنعتی با بار آلودگی بسیار بالا هر ساله به محیط زیست تهران تخلیه میشود که پتانسیل استفاده مجدد دارد. همجواری بیش از 50% مزارع و زمینهای کشاورزی با مناطق تمرکز (منطقه غرب تهران) صنایع شیمیایی و الکترونیک زمینه استفاده مجدد از فاضلاب این صنایع را هموار ساخته است. یکی از راه حلهای این مشکل زیست محیطی استفاده از فاضلاب این صنایع پس از تصفیه لازم در بخش کشاورزی میباشد. به نظر میرسد ارزیابیهای مفصلتر پروفیلهای آلودگی حاصل از فاضلاب صنعتی لازم است تا سهم هر یک از صنایع در آلودگی محیط زیست شهر تهران تعیین گردد. نتایج این مطالعه میتواند از دیدگاههای مختلفی ارزیابی شود و مبنایی را برای بررسی آلودگی و نیز راهبردهای در حال توسعه کنترل فراهم آورد.
منابع References
1. Lewise D, Trantolo DJ. Process engineering for pollution control and wasted minimization. New York: Dekker;1994.
2. UNEP, The environmental management at industrial estates. UNEP Technical Report. 1997;39:150-152.
3. Rajeshwari S, Mamasivayam C, Kadirvelu K. Orange peel as an adsorbent in the removal of acid violet 17 (Acid Dye) from aqueous solutions. Waste Management. 2001;21:10-11.
4. Gambbir SP. Resource recovery oil from sludge. Power Sources. 1983;11:203-204.
5. سلطانی محمود. فاضلابهای صنعتی و اثر آن بر محیط زیست، مجله اطلاعات عمومی، 1370، شماره 3، ص 36-38.
6. منزوی محمدتقی. فاضلابهای شهری (تصفیه فاضلاب)، چاپ اول جلد دوم، تهران، انتشارات جهاد دانشگاهی دانشگاه تهران، 1364، ص 10-11.
7. Taunsstein N, Fresenius W, Schnider W. Wastewater technology, collection, treatment and analysis of wastewater. Springer-Bertinn. 1989;30:68-90.
8. Dutta PK. An overview of textile pollution and its remedy. Indian J Environ Pollution: 1994;14:443-446.
9. Arceivala S J. Wastewater treatment for pollution control. Philadelphia: Mc Graw-Hill;1998.
10. Varshney CK. Water pollution and management. Willy Eastern Limmited: New Delhi; 1983.
11. Shams P, Panday G, Age DA. The progressive formation of sulphate in the textile mill effluents. Indian J Environ Health. 1994;36:263-266.
12. Yamasaki K. Future outlook for lead/acid batteries in Japan. Power Sources. 1984;11:3-5.
13. Gorgun E, Germirli FB, Orhon D, Ozbasaran M, Seskin N. Wastewater characterization in metropolitan areas with significant agro industries. Water Sci Technol. 1999;40:13-21.
14. Arnold E, Greenberg Lenore S. Clesceri, Andrew D. Eaton. Standard methods for examination of water and wastewater. American Public Health Association. 1992.
15. Samsunlu L. Coastal pollution and mitigation measures in Turkey. Water Sci Technol. 1999;39: 13-20.
نرم افزار Crocodile chemistry علی رغم نام ترسناکش، یکی ازجالب ترین و دوست داشتنی ترین نرم افزارهای آموزش شیمی آزمایشگاهی درسطح دبیرستان است و هرکس که برای اولین بار کار با آن را تجربه کند، بدون شک چند ساعتی را بی اختیار صرف بررسی قسمت های متنوع و جالب این آزمایشگاه مجازی خواهد کرد. از ویژگی های مهم این برنامه کاربر پسند (User Friendly) بودن آن است، به گونه ای که حتی کاربر نیاز به یادگیری طرز کار با برنامه یا مراجعه به Help برنامه را احساس نمی کند، هر چند که برنامه Tutorial های قوی ای نیز دارد. مواد و وسایلی که انتخاب شده اند، به طور کامل نیازهای یک آزمایش در سطح دروس دبیرستان را تامین می کنند ونحوه ی کار با آن ها بسیار راحت است. اگر پیش ازاین با برنامه های مشابه نظیر Chemlab کار کرده و مشکلات کار با آن ها راتجربه کرده باشید، متوجه خواهید شد که برنامه Crocodile به گونه ای طراحی شده که با حداقل پیام های خطا (ی اعصاب خرد کن) مواجه شده و البته پس از کمی آشنایی بیشتر با برنامه، اصلا مواجه نمی شوید.
ALE GHASEMI