في الوقت الراهن، تتسم معظم شركات الكيماويات المحلية بصغر حجمها وتخلفها في تطوير وتطبيق التقنيات. وتقتصر منتجاتها بشكل رئيسي على المبيدات الحشرية والأدوية والأسمدة الكيميائية وغيرها، وتتميز بنمط إنتاج واسع النطاق ومستوى تقني منخفض. وتتسم مياه الصرف الناتجة عن عمليات الإنتاج عمومًا بارتفاع محتواها من المكونات العضوية والسامة، وارتفاع مستوى نيتروجين الأمونيا، وحموضتها الشديدة، ولونها الداكن، مما يُسبب تلوثًا مائيًا خطيرًا ويجعل معالجة مياه الصرف مهمة بالغة الصعوبة.
1. شرح الخصائص
تشير مياه الصرف الكيميائي المختلطة عمومًا إلى المواد النفاياتية الناتجة عن الإنتاج الصناعي، والتي تحتوي على عدد كبير من المكونات التي تسبب تلوثًا خطيرًا للبيئة الطبيعية. وتتميز هذه الملوثات بالخصائص التالية:
أولًا، تتكون مياه الصرف الصحي بشكل رئيسي من مزيج من مياه الصرف الناتجة عن الإنتاج الصناعي ومياه الصرف الصحي المنزلية، حيث يفوق حجم تصريف مياه الصرف من المصانع الكيميائية حجم تصريف مياه الصرف الصحي المنزلية بكثير. ثانيًا، يتغير حجم ونوعية مياه الصرف الكيميائي المراد معالجتها بشكل كبير ضمن نطاق واسع من التقلبات. ثالثًا، حتى بعد خضوع مياه الصرف لمعالجة أولية أساسية قبل إرسالها إلى محطة المعالجة، فإنها لا تزال ذات تركيب معقد يحتوي على مجموعة متنوعة من المواد، ونسبة عالية من المكونات السامة، مما يُصعّب معالجتها ويقلل من قيمتها لإعادة التدوير. رابعًا، على الرغم من أن مؤشرات مثل الطلب الكيميائي للأكسجين (سمك القد) تستوفي المعايير المطلوبة بعد المعالجة الأولية الأساسية، إلا أن مشاكل مثل ارتفاع نسبة الملوحة، وارتفاع نسبة نيتروجين الأمونيا، وارتفاع تركيز مياه الصرف لا تزال تشكل تحديات رئيسية أمام معالجة مياه الصرف الصحي.
2. تحليل عمليات العلاج
2.1 عمليات المعالجة الفيزيائية والكيميائية
2.1.1 تنظيم جودة وكمية مياه الصرف الصحي
تتفاوت جودة وكمية مياه الصرف الصحي الكيميائية المختلطة المعالجة في محطة المعالجة بشكل كبير وتتقلب بشدة، مما يصعب استقرارها. ويؤدي ذلك إلى تأثيرات غير متوقعة على كمية ونوعية مياه الصرف الصحي أثناء عملية المعالجة، مما يعيق التشغيل الطبيعي للمعدات التقنية ويؤدي إلى ضعف الاستقرار. وفي بعض الحالات، قد يتسبب ذلك في أعطال وتلف المعدات، مما يؤثر على جودة وكفاءة معالجة مياه الصرف الصحي.
لمعالجة هذه المشكلة، يجب اتخاذ تدابير لتنظيم جودة وكمية مياه الصرف الصحي. ومن الممارسات الشائعة تصريف مياه الصرف الصحي التي تجمعها محطة المعالجة في خزان معادلة، مصمم لتجانس مكونات جودة المياه وضبط حجمها. ولا يمكن إجراء عمليات معالجة مياه الصرف الصحي اللاحقة إلا بعد هذه المعالجة الأولية.
2.1.2 معالجة عزل المواد العضوية الشبيهة بالزيت
تحتوي مياه الصرف الكيميائي المختلطة على كميات كبيرة من الملوثات الزيتية ذات الذوبان الضعيف للغاية في الماء. تتميز هذه الملوثات بقدرة امتصاص عالية، حيث يمكنها امتصاص الكائنات الحية النشطة على سطح الأغشية الحيوية لمياه الصرف وجزيئات الحمأة الزيتية، مما يعزلها عن الأكسجين. ونتيجة لذلك، ينخفض النشاط البيولوجي لهذه الكائنات أو حتى ينعدم، مما يُضعف كفاءة معالجة مياه الصرف. لذا، فإن المعالجة العلمية لهذه الملوثات ضرورية لتحسين فعالية معالجة مياه الصرف.
لمعالجة الملوثات المذكورة أعلاه، يمكن تصريف مياه الصرف الكيميائي المحتوية على مواد عضوية شبيهة بالزيت مركزياً إلى خزان فصل الزيت لترسيب المواد العضوية. تفصل هذه العملية مياه الصرف عن المواد الشبيهة بالزيت، مما يقلل من تركيز المواد المترسبة فيها. بعد ذلك، تُجرى معالجة إضافية باستخدام مواد كيميائية لتقليل تركيز المواد العضوية الشبيهة بالزيت في مياه الصرف، وبالتالي تعزيز فعالية المعالجة.
2.1.3 معالجة التعويم الهوائي
تعتمد عملية المعالجة هذه بشكل أساسي على معدات قادرة على توليد فقاعات هوائية. في معالجة مياه الصرف الصحي، يُستخدم عدد كبير من الفقاعات عالية التشتت لامتصاص الجزيئات العالقة في مياه الصرف؛ ومع صعود الفقاعات، تنفصل المواد عن مياه الصرف. وتستهدف هذه العملية بشكل رئيسي الجزيئات الصلبة العالقة الكارهة للماء والمواد العالقة الشبيهة بالزيت. تشمل طرق التعويم الهوائي الشائعة في الصين: التعويم الهوائي بالضغط المذاب، والتعويم الهوائي بالقطع الدوراني، والتعويم الهوائي بالتجويف.
2.1.4 علاج التخثر
تعتمد هذه التقنية على إضافة مادة مُخثِّرة إلى مياه الصرف الصحي المراد معالجتها وخلطها بها. ومن خلال سلسلة من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية، تتجمع الملوثات العالقة والمواد قليلة الترسيب في مياه الصرف الصحي لتكوين جزيئات أكبر، والتي تُفصل بعد ذلك عن مياه الصرف الصحي. غالبًا ما تتطلب طريقة المعالجة بالتخثير دمجها مع تقنيات أخرى مثل الترسيب والتعويم الهوائي لضمان جودة فصل مياه الصرف الصحي. يُفضَّل عمومًا استخدام المواد المُخثِّرة المختلطة، بينما لا يُنصح باستخدام المواد المُخثِّرة أحادية النوع.
2.2 عمليات المعالجة البيوكيميائية
2.2.1 التحلل المائي والتحميض
2.2.2 عملية اللاهوائية-الهوائية (عملية A/O)
2.2.3 عملية معالجة مياه الصرف الصحي ميثاق
طُوّرت هذه العملية من قِبل شركة دوبونت عام ١٩٧٢. وهي تقنية تعتمد على الحمأة المنشطة ومسحوق الكربون المنشط، وتتميز بنطاق تطبيقات واسع، وقد اعتُمدت على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الكيميائي المختلطة، مثل مياه الصرف الناتجة عن صناعة البتروكيماويات، وفحم الكوك، وصناعة الورق. إضافةً إلى ذلك، تتميز هذه التقنية بتأثيرها الكبير في عملية النترجة. ونظرًا لأدائها الممتاز في إزالة نيتروجين الأمونيا وخفض اللون، تُستخدم بكثرة في معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية ضمن عمليات الإدارة البيئية الحضرية. تتضمن هذه العملية إضافة كمية مناسبة من مسحوق الكربون المنشط إلى مياه الصرف الصحي، مما يقلل من الحمل العضوي فيها ويعزز كفاءة إزالة المواد العضوية في نظام المعالجة البيوكيميائية.