طرق المعالجة الشائعة لمياه الصرف الصحي الناتجة عن دباغة الجلود

تتمثل الطريقة الأساسية لمعالجة مياه الصرف الصحي في استخدام وسائل تقنية مختلفة لفصل وإزالة وإعادة تدوير الملوثات الموجودة في مياه الصرف الصحي، 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. العلاج البيولوجي

من خلال عمليات الأيض التي تقوم بها الكائنات الدقيقة، تتحول الملوثات العضوية الموجودة في مياه الصرف الصحي على شكل محاليل وغرويات ومعلقات دقيقة إلى مواد مستقرة وغير ضارة. وبحسب نوع الكائنات الدقيقة، يمكن تقسيم المعالجة البيولوجية إلى نوعين: المعالجة البيولوجية الهوائية والمعالجة البيولوجية اللاهوائية.

تُستخدم المعالجة البيولوجية الهوائية على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصحي. وبحسب طرق المعالجة المختلفة، تُقسم هذه الطريقة إلى نوعين: طريقة الحمأة المنشطة وطريقة الأغشية الحيوية. تُعدّ عملية الحمأة المنشطة وحدة معالجة بحد ذاتها، وتتضمن أنماط تشغيل متنوعة. أما معدات المعالجة في طريقة الأغشية الحيوية فتشمل المرشح الحيوي، والقرص الدوار البيولوجي، وخزان الأكسدة بالتماس البيولوجي، والطبقة المميعة البيولوجية، وغيرها. وتُعرف طريقة بركة الأكسدة البيولوجية أيضًا باسم طريقة المعالجة البيولوجية الطبيعية. أما المعالجة البيولوجية اللاهوائية، والمعروفة أيضًا باسم المعالجة بالاختزال البيولوجي، فتُستخدم بشكل أساسي لمعالجة مياه الصرف الصحي والحمأة ذات التركيز العالي من المواد العضوية.

2. العلاج الطبيعي

يمكن تقسيم طرق فصل واستخلاص الملوثات العالقة غير القابلة للذوبان (بما في ذلك طبقة الزيت وقطرات الزيت) في مياه الصرف الصحي بفعل العمليات الفيزيائية إلى ثلاث طرق: الفصل بالجاذبية، والفصل بالطرد المركزي، والفصل بالغربال. تشمل وحدات المعالجة في طريقة الفصل بالجاذبية الترسيب، والتعويم (التعويم الهوائي)، ومعدات المعالجة المستخدمة فيها مثل حجرة الحصى، وخزان الترسيب، ومصيدة الشحوم، وخزان التعويم الهوائي، والأجهزة المساعدة. أما الفصل بالطرد المركزي فهو وحدة معالجة بحد ذاتها، وتشمل أجهزة المعالجة المستخدمة فيه جهاز الطرد المركزي والهيدروسيكلون. وتتكون طريقة الفصل بالغربال من وحدتي معالجة: الفصل بالغربال الشبكي والترشيح. تستخدم الأولى الشبكات والغربال، بينما تستخدم الثانية مرشحات الرمل والمرشحات الدقيقة المسام. وتُعد طريقة المعالجة القائمة على مبدأ التبادل الحراري طريقة معالجة فيزيائية أيضاً، وتشمل وحدات المعالجة فيها التبخير والتبلور.

3. المعالجة الكيميائية

طريقة لمعالجة مياه الصرف الصحي تفصل وتزيل الملوثات الذائبة والغروية، أو تحولها إلى مواد غير ضارة من خلال التفاعلات الكيميائية ونقل الكتلة. في طريقة المعالجة الكيميائية، تشمل وحدات المعالجة القائمة على التفاعل الكيميائي: التخثير، والتعادل، والاختزال، وغيرها؛ بينما تشمل وحدات المعالجة القائمة على نقل الكتلة: الاستخلاص، والتجريد، والامتزاز، والتبادل الأيوني، والتحليل الكهربائي، والتناضح العكسي، وغيرها. يُشار إلى النوعين الأخيرين من وحدات المعالجة مجتمعةً بتقنية الفصل الغشائي. ومن بينها، تتميز وحدة المعالجة التي تستخدم نقل الكتلة بتأثير كيميائي وتأثير فيزيائي مرتبط به، لذا يمكن فصلها عن طريقة المعالجة الكيميائية لتُصبح نوعًا آخر من طرق المعالجة، يُسمى طريقة المعالجة الفيزيائية الكيميائية.

صورة

عملية معالجة مياه الصرف الصحي الشائعة

1. إزالة الشحوم من مياه الصرف الصحي

تُعدّ مؤشرات التلوث، مثل محتوى الزيت، وCODcr، وBOD5، في سائل نفايات إزالة الشحوم مرتفعة للغاية. تشمل طرق المعالجة الاستخلاص الحمضي، والطرد المركزي، والاستخلاص بالمذيبات. تُستخدم طريقة الاستخلاص الحمضي على نطاق واسع، حيث يُضاف حمض الكبريتيك (H2SO4) لضبط درجة الحموضة إلى 3-4 لفصل المستحلب، ثم يُبخّر ويُحرّك مع الملح، ويُترك عند ضغط 45-60 طن لمدة 2-4 ساعات، فيطفو الزيت تدريجيًا مُشكّلًا طبقة دهنية. تصل نسبة استخلاص الشحوم إلى 96%، وتزيد نسبة إزالة CODcr عن 92%. عمومًا، يبلغ تركيز الزيت في الماء الداخل 8-10 غ/لتر، بينما يقل تركيزه في الماء الخارج عن 0.1 غ/لتر. يُعالج الزيت المستخلص لاحقًا ويُحوّل إلى أحماض دهنية مختلطة تُستخدم في صناعة الصابون.

2. مياه الصرف الناتجة عن عمليات التكليس وإزالة الشعر

تحتوي مياه الصرف الناتجة عن عمليات التكليس وإزالة الشعر على البروتين والجير وكبريتيد الصوديوم والمواد الصلبة العالقة، و28% من إجمالي الطلب الكيميائي للأكسجين، و92% من إجمالي الكبريتيد، و75% من إجمالي المواد الصلبة العالقة. وتشمل طرق المعالجة التحميض والترسيب الكيميائي والأكسدة.

تُستخدم طريقة التحميض بشكل شائع في الإنتاج. ففي ظل ضغط سلبي، يُضاف حمض الكبريتيك (H2SO4) لضبط درجة الحموضة إلى 4-4.5، مما يُنتج غاز كبريتيد الهيدروجين (H2S). يُمتص هذا الغاز بمحلول هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، ويُنتج قلوي مُكبرت لإعادة استخدامه. يُرشح البروتين الذائب المترسب في مياه الصرف، ويُغسل، ويُجفف، ليُصبح منتجًا نهائيًا. تصل نسبة إزالة الكبريتيد إلى أكثر من 90%، بينما ينخفض ​​كل من الطلب الكيميائي للأكسجين (CODcr) والمواد الصلبة العالقة (SS) بنسبة 85% و95% على التوالي. تتميز هذه الطريقة بانخفاض تكلفتها، وبساطة عملية الإنتاج، وسهولة التحكم بها، وتقصير دورة الإنتاج.

3. مياه الصرف الناتجة عن دباغة الكروم

يُعدّ معدن الكروم الثلاثي (Cr3+) الملوث الرئيسي لمياه الصرف الناتجة عن دباغة الكروم، حيث يبلغ تركيزه الكتلي حوالي 3-4 غ/لتر، وتكون درجة حموضته حمضية ضعيفة. تشمل طرق المعالجة الترسيب القلوي وإعادة التدوير المباشر. تستخدم 90% من المدابغ المحلية طريقة الترسيب القلوي، وذلك بإضافة الجير وهيدروكسيد الصوديوم وأكسيد المغنيسيوم، وغيرها، إلى سائل الكروم المُستعمل، ثم تُجرى عملية تفاعل وتجفيف للحصول على حمأة تحتوي على الكروم، والتي يُمكن إعادة استخدامها في عملية الدباغة بعد إذابتها في حمض الكبريتيك.

أثناء التفاعل، تتراوح قيمة الرقم الهيدروجيني بين 8.2 و8.5، وتكون عملية الترسيب في أفضل حالاتها عند درجة حرارة 40 درجة مئوية. يُستخدم أكسيد المغنيسيوم كعامل ترسيب قلوي، وتبلغ نسبة استخلاص الكروم 99%، بينما يقل تركيز الكروم في السائل الخارج عن 1 ملغم/لتر. مع ذلك، تُعد هذه الطريقة مناسبة للمدابغ واسعة النطاق، إلا أن الشوائب الموجودة في طين الكروم المُعاد تدويره، مثل الزيوت الذائبة والبروتينات، ستؤثر سلبًا على فعالية الدباغة.

4. معالجة شاملة لمياه الصرف الصحي

4.1. نظام المعالجة الأولية: يتضمن بشكل أساسي مرافق معالجة مثل الشبكة، وخزان التنظيم، وخزان الترسيب، وخزان التعويم الهوائي. تتميز مياه الصرف الصحي الناتجة عن دباغة الجلود بتركيز عالٍ من المواد العضوية والمواد الصلبة العالقة. يُستخدم نظام المعالجة الأولية لضبط حجم المياه وجودتها، وإزالة المواد الصلبة العالقة، وتقليل جزء من الحمل التلوثي، وتهيئة الظروف المناسبة للمعالجة البيولوجية اللاحقة.

4.2. نظام المعالجة البيولوجية: تتراوح كثافة الأكسجين الكيميائي الحيوي (CODcr) في مياه الصرف الصحي للدباغة عادةً بين 3000 و4000 ملغم/لتر، بينما تتراوح كثافة الأكسجين الحيوي المطلوب (BOD5) بين 1000 و2000 ملغم/لتر، مما يجعلها مياه صرف عضوية عالية التركيز. تبلغ نسبة كتلة الأكسجين الحيوي المطلوب (BOD5) إلى كتلة الأكسجين الكيميائي الحيوي (CODcr) 0.3-0.6، وهي نسبة مناسبة للمعالجة البيولوجية. في الوقت الحالي، تُستخدم أحواض الأكسدة، ومفاعلات الدفعات المتتابعة (SBR)، والأكسدة البيولوجية بالتلامس على نطاق واسع في الصين، بينما تُستخدم أيضًا التهوية النفاثة، ومفاعلات الأغشية الحيوية الدفعية (SBBR)، والمفاعلات ذات الطبقة المميعة، ومفاعلات الحمأة اللاهوائية ذات التدفق الصاعد (UASB).