تتمتع المواد الخافضة للتوتر السطحي بخصائص ممتازة، مثل التنظيف، والترطيب، والاستحلاب، والذوبان. تأتي مياه الصرف الصحي المحتوية على المواد الخافضة للتوتر السطحي من مصادر متنوعة، على سبيل المثال، مياه الصرف الصحي للمطابخ المنزلية، ومياه الصرف الصحي للفنادق، ومياه الصرف الصحي لغسيل الملابس، جميعها تحتوي على مواد خافضة للتوتر السطحي أنيونية (لاس)، بينما تُنتج صناعات مثل تصنيع المنظفات، والهندسة الكيميائية، والمنسوجات كميات كبيرة من مياه الصرف الصحي المحملة بالمواد الخافضة للتوتر السطحي.
جودة مياه الصرف الصحي
المواد الخافضة للتوتر السطحي في مياه الصرف الصحي غالبًا ما تكون أنيونية، ويغلب عليها ألكيل بنزين سلفونات الخطي (لاس). بالإضافة إلى المواد الخافضة للتوتر السطحي والملوثات الغروانية المستحلبة والمحمولة بواسطتها، تحتوي مياه الصرف الصحي أيضًا على مواد مساعدة، وعوامل تبييض، وزيوت، ومواد أخرى. مياه الصرف الصحي قلوية بشكل عام، ويتفاوت محتوى المواد الخافضة للتوتر السطحي تفاوتًا كبيرًا - يصل إلى 1000 ملغم/لتر في مياه غسل الصوف، على سبيل المثال، و12 ملغم/لتر فقط في مياه الاستحمام. كما تختلف قيمة الطلب الكيميائي للأكسجين (سمك القد) اختلافًا كبيرًا، حيث تتراوح بين مئات وعشرات الآلاف من ملغم/لتر أو أكثر. تنتشر مياه الصرف الصحي المحتوية على المواد الخافضة للتوتر السطحي على نطاق واسع، ومعالجتها ذات أهمية كبيرة لحماية الموارد، والحفاظ على التوازن البيئي، وتعزيز التنمية الاقتصادية.
تشمل مياه الصرف الناتجة عن عمليات إنتاج المنشآت الكيميائية الدقيقة - مثل تلك التي تُصنّع المنتجات الكيميائية اليومية، والزيوت والدهون، ومواد الطباعة والصباغة المساعدة، والمواد الخافضة للتوتر السطحي - مياه صرف غسيل الأرضيات، ومياه صرف تنظيف المفاعلات، ومياه صرف الإنتاج، وجميعها تحتوي على كميات كبيرة من المواد الخافضة للتوتر السطحي. يتميز هذا النوع من مياه الصرف بسمية بيولوجية عالية، ونسبة منخفضة من الكربون إلى البورون، وقابلية ضعيفة للتحلل البيولوجي. علاوة على ذلك، ونظرًا لتنوع المنتجات المُنتجة، تتفاوت الملوثات في مياه الصرف الإنتاجي تفاوتًا كبيرًا، وغالبًا ما تشمل موادًا حرارية خاصة. يتراوح الطلب الكيميائي الكيميائي لمياه الصرف الصحي عادةً بين عدة آلاف وعشرات الآلاف من ملغم/لتر، ويتجاوز أحيانًا 100,000 ملغم/لتر. وتتميز هذه المياه برغوة مفرطة، حيث تذوب الملوثات تمامًا في الماء.
مخاطر مياه الصرف الصحي المعالجة بالسطح
لاس مادة مقاومة بيولوجيًا، وتُصنف كملوث من الفئة الثانية وفقًا للمعايير البيئية الصينية. بعد استخدامها، تُشكل معظم المواد الخافضة للتوتر السطحي مواد غروانية مستحلبة تُصرف في البيئة الطبيعية مع مياه الصرف الصحي. لاس، باعتباره الملوث الرئيسي، يتحد مع ملوثات أخرى لتكوين جزيئات غروانية بدرجة معينة من التشتت بعد دخول المسطحات المائية. يمكن للمواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية تثبيط الكائنات الحية الدقيقة وقتلها، كما تعيق تحلل المواد السامة الأخرى. وفي الوقت نفسه، تُسبب المواد الخافضة للتوتر السطحي رغوة في الماء، مما يقلل من معدل إعادة الأكسجين ومستوى الأكسجين في الماء، مما يُؤدي إلى تدهور جودته. إذا تم تصريفه مباشرة في المسطحات المائية دون معالجة، فسيؤدي إلى تغذية البحيرات والأنهار والمسطحات المائية الأخرى بالمغذيات. يمكن لـ لاس أيضًا أن يستحلب ملوثات أخرى في الماء، مما يزيد من تركيزها وسميتها، مما يُسبب تلوثًا غير مباشر. تشكل مياه الصرف الصحي الناتجة عن إنتاج المواد الخافضة للتوتر السطحي، وكذلك مياه الصرف الصحي المحتوية على لاس مثل مياه الصرف الصحي للمطابخ ومياه الصرف الصحي للاستحمام ومياه الصرف الصحي للغسيل، مخاطر مزمنة كبيرة على الحيوانات والنباتات والبشر.
طرق العلاج
عملية التخثر البيوكيميائية لمعالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن المواد الخافضة للتوتر السطحي
بعد اعتراض الشوائب بواسطة شبكة، تدخل مياه الصرف الصحي إلى خزان معادلة، ثم تُرفع إلى مفاعل تخثر بواسطة مضخة غاطسة. يُحقن مُخثر غير عضوي (لجنة العمل السياسي) ومُخثر عضوي (سي جي-A) في خط أنابيب الرفع عبر مضخات قياس لتحقيق امتزاج فعال مع مياه الصرف. يعتمد مفاعل التخثر على تصميم تدفق السدادة، مع زيادة مساحة المقطع العرضي لقناة التفاعل تدريجيًا لتقليل التخثر. بعد ذلك، تتدفق مياه الصرف الصحي إلى خزان ترسيب لفصل المواد الصلبة عن السائلة. قبل دخول خزان التحميض المائي، يُضبط الرقم الهيدروجيني للسائل العلوي إلى 8-9 باستخدام قلوي، حسب جودة المياه، ثم تُصرف المياه المعالجة بعد خضوعها للتحميض المائي، وأكسدة التلامس، والترشيح الرملي.
يعتمد خزان الأكسدة التلامسية البيولوجية على عملية أكسدة تلامسية ثنائية المراحل، مُجهّز بحشوة ثلاثية الأبعاد على شكل زهرة البرقوق. يمكن تشغيل الخزانين الهوائيين بالتوازي أو بالتتابع، مع إمكانية التبديل وفقًا لمتطلبات جودة المياه ومعايير الصرف.
طريقة فصل الرغوة
تشير طريقة فصل الرغوة إلى عملية إدخال الهواء إلى مياه الصرف الصحي لتوليد فقاعات، مما يسمح لمادة لاس الموجودة في مياه الصرف الصحي بالامتصاص على أسطح الفقاعات، والارتفاع إلى سطح الماء لتخصيبها وتكوين طبقة رغوية، ثم تُزال طبقة الرغوة للتركيز وفصل لاس عن مياه الصرف الصحي. وقد طُوّرت هذه الطريقة صناعيًا في الصين وتعمل بثبات. يمكن إزالة الرغوة المنفصلة باستخدام مزيلات الرغوة (مثل السيليكون)، أو أنظمة التفريغ، أو مزيلات الرغوة الميكانيكية، ويمكن إعادة استخدام المركز أو معالجته بشكل أكبر. حاليًا، يُعد معدل إزالة سمك القد لفصل الرغوة منخفضًا نسبيًا (حوالي 50%)، لذا يجب دمجها مع طرق أخرى.
طريقة فصل الغشاء
تعتمد طريقة فصل الأغشية على انتقائية النفاذية العالية للأغشية لفصل المذيبات والمواد المذابة في المحاليل. ويمكن استخدام تقنيتي الترشيح الفائق (جامعة فلوريدا) والترشيح النانوي (ن ف) في فصل الأغشية لمعالجة مياه الصرف الصحي المحتوية على لاس. وعندما يتواجد لاس في مياه الصرف الصحي بشكل رئيسي في أشكال جزيئية وأيونية، فإن تقنية الترشيح النانوي تحقق نتائج معالجة أفضل.
طريقة الامتزاز
تشمل المواد الماصة المستخدمة في طريقة الامتزاز بشكل رئيسي الكربون المنشط، وراتنجات الامتزاز، والدياتوميت، والكاولين، وغيرها. في درجة حرارة الغرفة، تُظهر طريقة الكربون المنشط تأثيرات معالجة جيدة على مياه الصرف الصحي المحتوية على المواد الخافضة للتوتر السطحي - حيث يمكن أن تصل سعة امتزاز الكربون المنشط لـ لاس إلى 55.8 ملغم/غم، وتتوافق عملية الامتزاز مع معادلة فروندليش. ومع ذلك، يستهلك تجديد الكربون المنشط طاقة عالية، وتنخفض قدرته على الامتزاز بدرجات متفاوتة بعد التجديد، مما يحد من استخدامه.
معدات معالجة مياه الصرف الصحي بالسطح
