الطريقة الأساسية لمعالجة مياه الصرف الصحي هي استخدام وسائل تقنية مختلفة لفصل وإزالة وإعادة تدوير الملوثات الموجودة في مياه الصرف الصحي والمياه العادمة، أو تحويلها إلى مواد غير ضارة لتنقية المياه.
هناك العديد من الطرق لمعالجة مياه الصرف الصحي، والتي يمكن تصنيفها بشكل عام إلى أربع فئات وهي المعالجة البيولوجية، والمعالجة الفيزيائية، والمعالجة الكيميائية، والمعالجة الطبيعية.
1. المعالجة البيولوجية
من خلال أيض الكائنات الدقيقة، تتحول الملوثات العضوية، الموجودة في صورة محاليل وغرويات ومعلقات دقيقة في مياه الصرف الصحي، إلى مواد مستقرة وغير ضارة. ووفقًا لاختلاف الكائنات الدقيقة، تُقسم المعالجة البيولوجية إلى نوعين: المعالجة البيولوجية الهوائية والمعالجة البيولوجية اللاهوائية.
تُستخدم طريقة المعالجة البيولوجية الهوائية على نطاق واسع في المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي. ووفقًا لطرق المعالجة المختلفة، تُقسم طريقة المعالجة البيولوجية الهوائية إلى نوعين: طريقة الحمأة المنشطة وطريقة الأغشية الحيوية. تُعد عملية الحمأة المنشطة بحد ذاتها وحدة معالجة، وتتميز بأنماط تشغيل متنوعة. تشمل معدات معالجة الأغشية الحيوية مرشحًا حيويًا، وقرصًا دوارًا بيولوجيًا، وخزان أكسدة بيولوجيًا بالتلامس، وسريرًا مميعًا بيولوجيًا، وغيرها. تُسمى طريقة بركة الأكسدة البيولوجية أيضًا طريقة المعالجة البيولوجية الطبيعية. تُستخدم المعالجة البيولوجية اللاهوائية، المعروفة أيضًا باسم معالجة الاختزال البيولوجي، بشكل رئيسي لمعالجة مياه الصرف العضوي عالية التركيز والحمأة.
2. العلاج الطبيعي
يمكن تقسيم طرق فصل واستعادة الملوثات العالقة غير القابلة للذوبان (بما في ذلك أغشية الزيت وقطرات الزيت) في مياه الصرف الصحي عن طريق العمل الفيزيائي إلى طريقة الفصل بالجاذبية وطريقة الفصل بالطرد المركزي وطريقة الاحتفاظ بالغربال. تشمل وحدات المعالجة التي تنتمي إلى طريقة الفصل بالجاذبية الترسيب والتعويم (التعويم الهوائي) وما إلى ذلك، ومعدات المعالجة المقابلة هي غرفة الحصى وخزان الترسيب ومصيدة الشحوم وخزان التعويم الهوائي والأجهزة المساعدة الخاصة به وما إلى ذلك؛ الفصل بالطرد المركزي نفسه هو نوع من وحدات المعالجة، وتشمل أجهزة المعالجة المستخدمة أجهزة الطرد المركزي والهيدروسيكلون وما إلى ذلك؛ تحتوي طريقة الاحتفاظ بالغربال على وحدتي معالجة: الاحتفاظ بالغربال الشبكي والترشيح. يستخدم الأول شبكات وغربالات، بينما يستخدم الأخير مرشحات الرمل والمرشحات الدقيقة المسامية، وما إلى ذلك. طريقة المعالجة القائمة على مبدأ التبادل الحراري هي أيضًا طريقة معالجة فيزيائية، وتشمل وحدات المعالجة الخاصة بها التبخر والتبلور.
3. المعالجة الكيميائية
طريقة معالجة مياه الصرف الصحي، التي تفصل وتزيل الملوثات الذائبة والغروانية من مياه الصرف الصحي، أو تحولها إلى مواد غير ضارة من خلال التفاعلات الكيميائية ونقل الكتلة. في طريقة المعالجة الكيميائية، تعتمد وحدات المعالجة على التفاعل الكيميائي للجرعات: التخثر، والمعادلة، والأكسدة والاختزال، وغيرها؛ بينما تعتمد وحدات المعالجة على نقل الكتلة على: الاستخلاص، والنزع، والنزع، والامتزاز، والتبادل الأيوني، والتحليل الكهربائي، والتناضح العكسي، وغيرها. يُشار إلى وحدتي المعالجة الأخيرتين مجتمعتين بتقنية فصل الأغشية. من بينها، تتميز وحدة المعالجة التي تستخدم نقل الكتلة بتأثير كيميائي وتأثير فيزيائي، لذا يمكن فصلها عن طريقة المعالجة الكيميائية لتصبح نوعًا آخر من طرق المعالجة، تُسمى الطريقة الفيزيائية الكيميائية.
صورة
عملية معالجة مياه الصرف الصحي الشائعة
1. إزالة الشحوم من مياه الصرف الصحي
مؤشرات التلوث، مثل محتوى الزيت، وCOCDr، وBOD5 في سائل نفايات إزالة الشحوم، مرتفعة للغاية. تشمل طرق المعالجة الاستخلاص بالحامض، والطرد المركزي، والاستخلاص بالمذيبات. تُستخدم طريقة الاستخلاص بالحامض على نطاق واسع، بإضافة H2SO4 لضبط قيمة الرقم الهيدروجيني إلى 3-4 لإزالة المستحلب، والتبخير والتحريك بالملح، والترك عند درجة حرارة 45-60 طنًا لمدة 2-4 ساعات، حيث يطفو الزيت تدريجيًا ليشكل طبقة دهنية. يمكن أن تصل نسبة استرداد الشحوم إلى 96%، وتتجاوز نسبة إزالة CODcr 92%. عمومًا، يتراوح تركيز كتلة الزيت في مدخل الماء بين 8-10 جم/لتر، بينما يقل تركيز كتلة الزيت في مخرج الماء عن 0.1 جم/لتر. يُعالَج الزيت المُستعاد ويُحوَّل إلى أحماض دهنية مختلطة تُستخدم في صناعة الصابون.
2. مياه الصرف الصحي الناتجة عن إزالة الشعر والتكلس
تحتوي مياه الصرف الناتجة عن التكلس وإزالة الشعر على بروتين، وجير، وكبريتيد الصوديوم، ومواد صلبة عالقة، و28% من إجمالي CODcr، و92% من إجمالي S2-، و75% من إجمالي SS. تشمل طرق المعالجة التحميض، والترسيب الكيميائي، والأكسدة.
تُستخدم طريقة التحميض بكثرة في الإنتاج. تحت ضغط سلبي، يُضاف H2SO4 لضبط الرقم الهيدروجيني (pH) إلى 4-4.5، ويُولَّد غاز H2S، ويُمتص بمحلول NaOH، ويُولَّد قلوي مُكَبَّر لإعادة الاستخدام. يُرشَّح البروتين الذائب المترسَّب في مياه الصرف، ويُغسل، ويُجفف، ليصبح منتجًا. يمكن أن يصل معدل إزالة الكبريتيد إلى أكثر من 90%، وينخفض CODcr وSS بنسبة 85% و95% على التوالي. تتميز هذه الطريقة بانخفاض تكلفتها، وسهولة عملية الإنتاج، وسهولة التحكم، وتقصير دورة الإنتاج.
3. مياه الصرف الصحي الناتجة عن دباغة الكروم
الملوث الرئيسي لمياه الصرف الصحي الناتجة عن دباغة الكروم هو معدن الكروم الثقيل Cr3+، بتركيز كتلة يتراوح بين 3 و4 غ/لتر، ودرجة الحموضة (pH) فيه ضعيفة الحموضة. تشمل طرق المعالجة الترسيب القلوي وإعادة التدوير المباشر. 90% من المدابغ المحلية تستخدم الترسيب القلوي، بإضافة الجير، وهيدروكسيد الصوديوم، وأكسيد المغنيسيوم، وغيرها إلى سائل الكروم المُهدر، ثم التفاعل والتجفيف للحصول على رواسب تحتوي على الكروم، والتي يمكن إعادة استخدامها في عملية الدباغة بعد إذابتها في حمض الكبريتيك.
أثناء التفاعل، تتراوح قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) بين 8.2 و8.5، ويكون الترسيب أفضل عند 40 درجة مئوية. المادة المترسبة القلوية هي أكسيد المغنيسيوم، وتبلغ نسبة استخلاص الكروم 99%، والتركيز الكتلي للكروم في النفايات أقل من 1 ملغم/لتر. مع ذلك، تُناسب هذه الطريقة المدابغ الكبيرة، وستؤثر الشوائب، مثل الزيت القابل للذوبان والبروتين في طين الكروم المُعاد تدويره، على تأثير الدباغة.
4. مياه الصرف الصحي الشاملة
٤.١. نظام المعالجة المسبقة: يشمل بشكل رئيسي مرافق معالجة مثل الشبكة، وخزان التنظيم، وخزان الترسيب، وخزان التعويم الهوائي. يتميز تركيز المواد العضوية والمواد الصلبة العالقة في مياه الصرف الصحي للمدابغ بارتفاعه. يُستخدم نظام المعالجة المسبقة لضبط حجم المياه وجودتها، وإزالة SS والمواد الصلبة العالقة، وتقليل جزء من التلوث، وتهيئة ظروف مناسبة للمعالجة البيولوجية اللاحقة.
٤.٢. نظام المعالجة البيولوجية: تتراوح قيمة ρ(CODcr) لمياه الصرف الصحي للمدابغ عادةً بين ٣٠٠٠ و٤٠٠٠ ملجم/لتر، وقيمة ρ(BOD5) بين ١٠٠٠ و٢٠٠٠ ملجم/لتر، وهي مياه صرف صحي عضوية عالية التركيز، وتتراوح قيمتها بين ٠.٣ و٠.٦ ملجم/لتر، وهي مناسبة للمعالجة البيولوجية. حاليًا، تُستخدم خنادق الأكسدة، ومفاعلات SBR، والأكسدة البيولوجية بالتلامس على نطاق واسع في الصين، بينما تُستخدم التهوية النفاثة، ومفاعلات الأغشية الحيوية الدفعية (SBBR)، والطبقة المميعة، وطبقة الحمأة اللاهوائية ذات التدفق الصاعد (UASB).
وقت النشر: ١٧ يناير ٢٠٢٣
