طرق معالجة مياه الصرف المتقدمة
طرق معالجة مياه الصرف المتقدمة!
لا تزال النفايات المتدفقة من محطة معالجة ثانوية نموذجية تحتوي على 20-40 ملغم / لتر من الطلب الأوكسجيني البيولوجي والتي قد تكون محل اعتراض في بعض الجداول. يمكن للمواد الصلبة المعلقة ، بالإضافة إلى المساهمة في الطلب الأوكسجيني البيولوجي ، أن تستقر على مجرى التيار وتثبط بعض أشكال الحياة المائية.
يمكن أن يسبب الطلب الأوكسجيني البيولوجي عند تصريفه في تيار ذي تدفق منخفض ، ضررًا بالحياة المائية عن طريق تقليل محتوى الأكسجين المذاب. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي النفايات السائلة الثانوية على كميات كبيرة من المغذيات النباتية والمواد الصلبة الذائبة. إذا كانت مياه الصرف الصحي ذات أصل صناعي ، فقد تحتوي أيضًا على آثار للمواد الكيميائية العضوية والمعادن الثقيلة والملوثات الأخرى.
يتم استخدام طرق مختلفة في معالجة النفايات المتقدمة لتلبية أي من الأهداف المحددة العديدة ، والتي تشمل إزالة
1. المواد الصلبة المعلقة
2. الطلب الأوكسجيني البيولوجي
3. المغذيات النباتية
4. المواد الصلبة الذائبة
5. المواد السامة
يمكن إدخال هذه الطرق في أي مرحلة من مراحل عملية المعالجة الكلية كما في حالة الممرات المائية الصناعية أو يمكن استخدامها للإزالة الكاملة للملوثات بعد المعالجة الثانوية.
1. إزالة المواد الصلبة المعلقة:
ينطوي هذا العلاج على إزالة تلك المواد التي تم نقلها من مستوصف علاج ثانوي. تم اقتراح العديد من الطرق التي تم استخدام طريقتين بشكل شائع.
الطريقتين هما الصباغ الدقيق والتخثر الكيميائي يليهما الترشيح والوسائط المختلطة:
تلطيخ الجزئي:
إنه نوع خاص من عملية الترشيح التي تستخدم فرن الترشيح من أسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ مع مسام دقيقة جدا من 60-70 ميكرون. هذا المرشح يساعد على إزالة الجزيئات الدقيقة جدا. يتم تحقيق معدلات تدفق عالية وضغوط منخفضة الظهر
التخثر والترويب:
الغرض من تجلط الدم هو تغيير هذه الجسيمات بطريقة تسمح لها بالالتزام ببعضها البعض. تظل معظم الغرويات ذات الاهتمام في معالجة المياه معلقة في المحلول لأن لها شحنة سطحية صافية سطحية تجعل الجسيمات تتنافر. يتمثل الإجراء المزمع للتخثر في تحييد هذه الشحنة ، مما يسمح للجزيئات بالتلاقي لتشكيل جزيئات أكبر يمكن إزالتها بسهولة من الماء الخام.
التجلط المعتاد هو الشب [AI 2 (S0 4 ) 2 '18H 2 0] ، على الرغم من FeCI 3 ، FeS0 4 وغيرها من المخثرات ، مثل polyelectrolytes ، يمكن استخدامها. الشبة عند إضافتها إلى الماء ، يتحلل الألمنيوم الموجود في هذا الملح بواسطة تفاعلات تستهلك قلوية في الماء مثل:
Al (HO) 6 ] + 3 3HC0 3 - AI (OH) 3 (s) + 3Co 2 + 6H 2 o ........................ (1)
الهلوكسيد الجيلاتيني المتكون على هذا النحو يحمل مواد معلقة عليه أثناء استقراره. تتفاعل أيونات المعادن في مواد التخثر أيضًا مع بروتينات الفيروسات وتدمر 99٪ من الفيروس في الماء. يمكن أيضا لكبريتات الأيونات (III) اللامائية أن تعمل كمخثر فعال مشابه لكبريتات الألمنيوم. ميزة مع الحديد (III) سلفات أنه يعمل على مدى واسع من درجة الحموضة.
الترشيح:
إذا تم تشكيلها بشكل صحيح ، يمكن إضافة المواد الكيميائية لتشجيع تجلط الدم والتربة إزالة كل من المواد الصلبة المعلقة والغروية. بعد أن يتم تشكيل الطوافة ، يتم توجيه المحلول إلى خزان تسوية حيث يسمح للطواحين بالاستقرار.
في حين يتم إزالة معظم المواد المرقمة في صهريج الترسيب ، لا يستقر بعض الطفو. تتم إزالة هذه الطفيليات عن طريق عملية الترشيح ، والتي تتم عادة باستخدام أسرة وسائط مسامية مثل الرمل أو الفحم. الاتجاه الحالي هو استخدام مرشح الوسائط المختلط الذي يتكون من العقيق الناعم في الطبقة السفلية ورمل السيليكا في الطبقة الوسطى والفحم الخشن في الطبقة العليا مما يقلل من الانسداد.
الترا الترشيح:
ا. انتقائي فقط جزيئات ذات حجم ووزن محدد.
ب. يزيل على سبيل المثال فيروسات مختلفة.
ج. تستخدم للتعقيم ، التوضيح ، معالجة مياه الصرف الصحي.
د. حجم الغشاء 1 _ - 0.01 ميكرون. يستخدم
هذه عملية ترشيح ديناميكية مع غلبة ظواهر فيزيائية (ميكانيكية) تشارك فيها ظواهر كيميائية أيضًا. الأغشية المستخدمة ، البوليمرية أو المعدنية ، تسمح بتمرير الأملاح الذائبة أثناء رفضها للأوزان الجزيئية العالية بشكل انتقائي.
تعتمد الانتقائية على بنية الغشاء وتعرف بأنها قطع الوزن الجزيئي ، والذي يمكن أن يفصل الغشاء بكفاءة 90٪ (على الرغم من أن هذا التعريف قد لا يكون صارمًا اعتمادًا على الشكل الجزيئي)
يمكن للأغشية التجارية المطبقة في الترشيح الفائق فصل المواد ذات الوزن الجزيئي بين 1.000 و 10.000. تعمل أنظمة الترشيح الفائق عمومًا في نطاق ضغط يتراوح بين 1.5 و 7 بار مع تصريف المياه الصناعية تتقلب تدفقات المتخللات بشكل عام بين 0.5 و 1 - 5 م 3 / h / m 2 ، اعتمادًا على تركيز المواد المراد فصلها ، مع استهلاك الطاقة التي تتراوح بين 2 و 20 كيلو واط في الساعة لكل متر مكعب من المتخلل. عملية الترشيح الفائق للمرور الأحادي هي أبسط العمليات وأكثرها شيوعاً لمعالجة المياه لأنها تسمح باستعادة نسب عالية من المتخلل (حوالي 90-95٪).
كان هناك تطبيق حديث نسبياً لهذه التقنية في قطاع تشطيب المعادن لاستعادة حمامات إزالة الشحم (أول حمام تنظيف في عمليات تشطيب المعادن ، للقطع التي لا تزال متسخة بمواد التشحيم).
يتم تمرير المحلول المراد معالجته من خلال الغشاء بسرعة معينة وتحت ضغط هيدروستاتيكي ، والحصول على جزء مركز من الزيوت والشحوم للتخلص منه ، في حين يتم استعادة الترشيح وإعادة استخدامها لإعداد حمامات جديدة.
تصفية نانو:
تستخدم تقنية الترشيح بالنانو بشكل رئيسي لإزالة أيونات قيمة وأيونات ذات قيمة أحادية أكبر مثل المعادن الثقيلة. يمكن النظر إلى هذه التقنية على أنها غشاء RO (غشاء عكسي). نظرًا لأن ترشيح النانو يستخدم أغشية أقل جودة ، فإن ضغط التغذية الخاص بنظام NF أقل بشكل عام مقارنة بأنظمة RO. كما أن معدل الملوث أقل مقارنة بأنظمة Ro.
2. إزالة المواد الصلبة الذائبة:
المواد الصلبة الذائبة هي من كل من الأنواع العضوية وغير العضوية. وقد تم التحقيق في عدد من الأساليب لإزالة المكونات غير العضوية من مياه الصرف الصحي.
ثلاث طرق التي يتم العثور على تطبيق واسع في معالجة النفايات المتقدمة هي التبادل الأيوني والغسيل الكلوي والتناضح العكسي. لإزالة المواد العضوية القابلة للذوبان من مياه الصرف الصحي ، فإن الطريقة الأكثر شيوعًا هي الامتزاز على الكربون المنشط. كما يستخدم استخراج المذيبات لاستعادة بعض المواد الكيميائية العضوية مثل الفينول الأمينات d من مياه الصرف الصناعي.
التبادل الأيوني:
وقد استخدمت هذه التقنية على نطاق واسع لإزالة الصلابة ، وأملاح الحديد والمنغنيز في إمدادات مياه الشرب. كما تم استخدامه بشكل انتقائي لإزالة الشوائب المحددة واستعادة المعادن الثمينة مثل الكروم والنيكل والنحاس والرصاص والكادميوم من تصريف النفايات الصناعية. وتستفيد العملية من قدرة بعض المواد الطبيعية والاصطناعية على استبدال أيوناتها.
وهناك عدد من المعادن التي تحدث بشكل طبيعي لها خصائص التبادل الأيوني. فيما بينها من أبرزها هي معادن سيليكات الألومنيوم ، والتي تسمى الزيوليت. تم تحضير الزيوليت الاصطناعي باستخدام محاليل سيليكات الصوديوم وألومينات الصوديوم.
بدائل من راتنجات التبادل الأيوني المركب تتكون من بوليمر عضوي مع مجموعات وظيفية ملحقة مثل (راتنجات التبادل الأيوني الحامضي القوي) أو - COO - 3 -SO H + ~ H + (راتنجات تبادل كاتيون حمضي ضعيف أو - N + (CH 3 ) 3 يمكن استخدام OH ~ (راتنجات تبادل الأنيون الأساسية بقوة).
في عملية تليين الماء ، يتم استبدال عناصر الصلابة المنتجة مثل الكالسيوم والمغنيسيوم بأيونات الصوديوم. عادة ما يستخدم راتينج تبادل الكاتيون في شكل الصوديوم. يمكن رؤية القدرة على تليين المياه للتبادل الكاتيوني عندما يتم تبادل أيون الصوديوم في الراتنج لأيون الكالسيوم في المحلول
التناضح العكسي:
في عملية التناضح العكسي ، يتم إنتاج ماء إزالة المعادن عن طريق إجبار الماء من خلال أغشية شبه منفذة عند الضغط العالي. في حالة التناضح العادى ، إذا تم تقسيم الوعاء بواسطة غشاء شبه منفرد (واحد قابل للنفاذ إلى الماء ولكن ليس المادة المذابة) ، وتم ملء حجرة واحدة بالماء وأخرى بمحلول ملح مركز ، فانتشر الماء من خلال الغشاء نحو المقصورة يحتوي على محلول ملح حتى يؤدي الاختلاف في مستويات المياه على جانبي الغشاء إلى خلق ضغط كافٍ لمواجهة تدفق الماء الأصلي. الفرق في المستويات يمثل الضغط التناضحي للحل.
يمكن تطبيق المعالجة الصناعية للنفايات السائلة ، باستخدام التناضح العكسي ، في القطاعات الرئيسية التالية:
ا. معالجة التدفقات الخارجة التي تحتوي على تلوينات مع إمكانية استردادها.
ب. معالجة التدفقات الخارجة المحتوية على مستحلبات زيتيّة ، دهانات اللاتكس والدهان الكهربي.
ج. معالجة التدفقات الخارجة من صناعة تشطيب المعادن باستعادة المحاليل المركزة للأملاح المعدنية وإعادة استخدام المياه في التنظيف
د. معالجة مياه الصرف الصحي من الكيماويات العضوية ، في الصناعات الكيماوية والأدوية العضوية
يختلف استخدام التناضح العكسي لمعالجة مياه الصرف اختلافاً كبيراً عن عملية تنقية المياه العامة. ويرجع ذلك في المقام الأول إلى حقيقة أن مياه الصرف تحتوي عمومًا على مستويات أعلى ومجموعة أكثر تنوعًا من الملوثات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مياه الصرف الصناعية لديها درجة عالية من التغير. تختلف مياه الصرف من صناعة إلى أخرى ويمكن أن تتغير مع ساعة إلى ساعة في أي منشأة فردية.
أهم عامل في معالجة المياه العادمة الصناعية مع RO هو ضد التلوث العضوي ، التدريج المعدني والتدهور الكيميائي. قبل اعتبار RO ، يلزم توازن كاتيون / أنيون كامل ، ويجب تحديد المواد النفاذة المحتملة.
تشمل المواد المانعة للتسرب وغير العضوي المحتملة لأغشية RO: الكالسيوم والحديد والألمنيوم وغيرها من المعادن الثقيلة غير القابلة للذوبان. وتشمل المواد العضوية المحتملة المواد الخافضة للتوتر السطحي ، والأجسام الملونة ، والمواد النفاذة ، والبكتيريا. يمكن أن تسهم مستويات BOD و COD العالية أيضًا في تلوث الأغشية.
مجموعة واسعة من تقنيات المعالجة المسبقة متوفرة. على وجه التحديد في التشطيب المعدني ، لوحات الدوائر المطبوعة والصناعات الدقيقة ، تتم معالجة مياه الشطف من عمليات التصنيع عادةً لإزالة المعادن الثقيلة ثم تصريفها إلى المجاري.
عادة ما تحتوي النفايات السائلة التي يتم تصريفها على المجاري على ما بين 200 إلى 10000 جزء في المليون من المواد الصلبة الذائبة الكلية (TDS). مع تقنية المعالجة المناسبة تليها RO ، يمكن معالجة هذا التدفق وإعادة تدويره. يمكن معالجة الصرف الأيوني لمنتج RO التناسق مزيد من المياه وجعلها مناسبة لجميع الشطف.
لتصميم نظام ناجح وفعال من حيث التكلفة ، من الضروري تقييم كل طلب فردي لأن درجة الحموضة ، وإمكانيات التأكسد وتركيز الأملاح الذائبة في مياه الصرف الصحي العادمة غالباً ما تتجاوز حدود التشغيل لأنظمة التناضح العكسي. بعد اكتمال التقييم التفصيلي لمياه الصرف الصحي ، يحتاج المرء إلى تحديد كيمياء مسبقة للتكيف الأمثل ويختار أفضل تكنولوجيا المعالجة المسبقة للتطبيق.
عملية التناضح العكسي يولد ارتفاع تدفق TDS النفايات. ما يقرب من 25-40 ٪ من النفايات التي ترفض مع تركيز TDS عالية سوف يتم توليدها من مياه التغذية. يجب تبخر هذه النفايات في أنظمة التبخر القسري للتركيز وإزالة الشوائب العضوية منه.
3. التبخر الحراري :
يمكن أن يتخذ التبخر شكل التقطير الفراغي والتبخر في الغلاف الجوي والتبخر الحراري. يتم إنجاز التقطير الفراغي عن طريق رسم فراغ في غرفة وتبخير الماء في درجات حرارة منخفضة ، وعادة في حدود 90-150 درجة فهرنهايت. تتميز هذه التكنولوجيا بتكلفة الطاقة المنخفضة ومتطلبات القوى العاملة المتوسطة إلى العالية والتكلفة الرأسمالية العالية جدًا.
ينطوي التبخر في الغلاف الجوي على رش المياه العادمة عبر وسط مساحة عالية وضخ كميات كبيرة من الهواء عبر الوسط. يتميز هذا النوع من التبخر بتكلفة طاقة معتدلة ، وتكلفة رأسمالية معتدلة ، ومتطلبات عالية من القوى العاملة بسبب الميل للقاذورات وانخفاض المخرجات الناتجة عن التغيرات في الظروف الجوية.
يتم إنجاز التبخر الحراري / التقطير عن طريق تسخين المياه العادمة إلى درجة حرارة الغليان وتبخير تيار النفايات بمعدلات مختلفة على أساس كمية الطاقة (BTU) المدخلات في النظام. يتميز هذا النوع من التبخر بتكلفة متوسطة إلى مرتفعة ، ومتطلبات طاقة بشرية منخفضة ، وتكلفة رأسمالية معتدلة ، ومرونة عالية وموثوقية عالية. هذا النظام لديه القدرة على استنفاد المياه كبخار الماء النظيف أو استعادة المياه كماء مقطر.
مزايا التبخر الحراري على المعالجة الكيميائية هي كما يلي:
صفر التفريغ:
التبخير يقضي تماما على تدفق التصريف. هذا يزيل المسؤولية إلى مجلس مكافحة التلوث الخاص بك فضلا عن الازعاج والنفقات المرتبطة بانتهاكات التصريف المحتملة.
الحل الشامل:
لا تعالج المعالجة الكيميائية تمامًا المعلمات مثل الزيوت المستحلب ، أو طلب الأكسجين الكيميائي (COD) ، أو طلب الأكسجين البيولوجي (BOD) ، أو المواد الصلبة الذائبة في مياه الصرف الصحي للتصريف. يصبح هذا الأمر أكثر أهمية كل عام حيث تصبح حدود تصريف السيطرة على التلوث أكثر صرامة
أقل تكلفة للتخلص:
بسبب إضافة الكيمياء ، سيكون حجم الحمأة الناتجة عن المعالجة الكيميائية أكبر من التبخر الذي لا يتطلب عادة إضافة كيمياء. وهذا يترجم إلى تقليل مسؤولية التخلص وتكلفة التبخر.
4. إزالة المركبات العضوية الذائبة:
واحدة من الأساليب الأكثر استخداما لإزالة المواد العضوية ينطوي على عملية الامتزاز ، وهو التصاق المادية للمواد الكيميائية على سطح المادة الصلبة. ترتبط فعالية الممتزات ارتباطًا مباشرًا بكمية المساحة المتاحة لجذب جسيمات الملوثات.
المزيَّن الأكثر استخدامًا هو مصفوفة مسامية جدًا من الكربون المنشط المحبب ، الذي يحتوي على مساحة سطحية هائلة (~ 1000 م 2 / جم). وربما تكون الامتزاز على الكربون المنشط الطريقة الأكثر اقتصادية وجذابة من الناحية التقنية المتاحة لإزالة المواد العضوية القابلة للذوبان مثل الفينول ، والهيدروكربونات المعالجة بالكلور ، والمواد الفاعلة بالسطح ، والمواد المنتجة للروائح والروائح من مياه الصرف.
تتكون أنظمة معالجة الكربون المنشط الحبيبي من سلسلة من الأوعية الكبيرة المليئة جزئياً بالمواد الممتزة. يدخل الماء الملوث قمة كل وعاء ، ويتسرب من خلال الكربون المنشط المحبب ، ويتم إطلاقه في القاع.
بعد فترة من الزمن ، يصبح فلتر الكربون مسدودًا بالملوثات الممتزة ويجب استبداله أو تجديده. يتم تجديد الكربون عن طريق تسخينه إلى 950 درجة مئوية في جو هواء البخار. هذه العملية تتأكسد السطح ، مع خسارة ما يقرب من 10 ٪ من الكربون (الجدول 9.3).
البوليمرات العضوية الاصطناعية مثل Amberlite XAD-4 لها أسطح مسعور ومفيد للغاية في إزالة المركبات العضوية غير القابلة للذوبان نسبيا مثل مبيدات الآفات المكلورة. يتم إعادة توليد هذه المواد الماصة بسهولة عن طريق المذيبات مثل الأيزوبروبانول والأسيتون.
