طرق معالجة المياه الملوثة بنيترات الأمونيوم العالية

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة O.K. في تاريخ 19-4-2016 الساعة 22:38. مع تطور الصناعة وزيادة عدد المصانع، يزداد كمية مياه الصرف الصناعي الغنية بالأمونيا في جميع أنحاء البلاد. وبما أن مكونات مياه الصرف الصناعي الغنية بالأمونيا معقدة وسامة للغاية، فإنها تشكل خطرًا كبيرًا على البيئة. فارتفاع نسبة الأمونيا يمكن أن يؤدي إلى تراكم المواد الغذائية في المياه، كما أن لها تأثيرات سرطانية شديدة. لقد حظيت مياه الصرف الصحي ذات التركيز العالي من الأمونيا والنيتروجين باهتمام كبير في مجال حماية البيئة وعلى مستوى العالم؛ واستجابةً لذلك، تم تطوير العديد من طرق معالجة هذه المياه في الداخل والخارج، وتشمل هذه الطرق جوانبًا فيزيائية وكيميائية وبيولوجية متنوعة. في معالجة المياه الملوثة بنسبة عالية من النيتروجين، لا يمكن لعملية واحدة فقط أن تجعل جودة المياه المخرجة مطابقة للمعايير. عادةً ما يتم استخدام عملية معالجة أولية بالإضافة إلى عملية أو أكثر من عمليات المعالجة المتقدمة. ومن بين عمليات المعالجة الأولية هناك طرق متعددة مثل طريقة الإزالة بالبخار، وتقنية الامتصاص باستخدام الأغشية، وطريقة الأكسدة الرطبة المحفزة. أما بالنسبة لعمليات المعالجة المتقدمة، فهناك العديد من التقنيات مثل طريقة الترسيب الكيميائي، وطريقة إزالة النيتروجين بيولوجيًا، وطريقة الأكسدة والاختزال الكيميائي، وطريقة إضافة الكلور في نقاط معينة، بالإضافة إلى الطريقة الكهربائية. عمومًا، الطرق الأكثر استخدامًا هي طريقة الإزالة بالنفخ (التقطير) + طريقة إزالة النيتروجين بيولوجيًا، أو طريقة الإزالة بالنفخ (التقطير) + طريقة الأكسدة والاختزال الكيميائي، أو يمكن أيضًا استخدام طريقة الغشاء السائل؛ فإذا كان الغشاء سليمًا ولا توجد مشاكل فيه، فيمكن لهذه الطريقة أن تحقق المعايير المطلوبة. طريقة النفخ/التقطير: يتم في هذه الطريقة تعريض الماء، الذي يعتبر مرحلة غير متصلة، للهواء، وذلك باستغلال الفرق بين التركيز الفعلي للمكونات في الماء والتركيز المتوازن لها، مما يؤدي إلى انتقال نيتروجين الأمونيا إلى الطور الغازي وبالتالي إزالته من المياه الملوثة. عادةً ما يكون نيتروجين الأمونيا موجودًا في الماء في حالة أيونات الأمونيوم (NH4+) والأمونيا الحرة (NH3). عند تعديل قيمة الرقم الهيدروجيني للمياه المستعملة إلى قيمة قلوية، يتحول الأمونيوم في الحالة الأيونية إلى أمونيا في الحالة الجزيئية، ثم يتم استخدام الهواء لإخراج الأمونيا من الماء. إذا تم استخدام البخار لعملية النفخ، فسيكون ذلك أفضل، حيث يمكن لدرجات الحرارة المرتفعة أن تسرع عملية فصل الأمونيا الحرة (NH3) من المياه العادمة. لكن استخدام البخار يكلف الكثير، لذلك يتم عادةً استخدام الهواء في عملية النفخ. لكن في التطبيق العملي، توجد أيضًا مشاكل مثل انخفاض كفاءة المعالجة، وظهور الرواسب التي تؤثر على سير العمليات، بالإضافة إلى استهلاك طاقة كبير وزيادة أعباء الصيانة، وكذلك احتمال حدوث تلوث ثانوي. تُستخدم هذه الطريقة غالبًا كمعالجة أولية لمياه الصرف الصناعي ذات نسبة النيتروجين العالية. طريقة الأكسدة والاختزال الكيميائي: تتضمن هذه الطريقة استخدام مادة جديدة لإزالة النيتروجين، وهذه المادة لها قدرة قوية على الأكسدة والاختزال. خلال عملية إزالة النيتروجين، يتحول النيتروجين الموجود في المركبات العضوية التي تحتوي على النيتروجين، بالإضافة إلى المركبات غير العضوية التي تحتوي على النيتروجين مثل كبريتيدات النيتروجين وأملاح النيتروجين، إلى NH3 وNH2 وNH، ثم يتحول إلى NO وNO2، وأخيرًا يتحول إلى N2. بالطبع، يُستخدم هذا الأسلوب عادةً في المعالجة المتقدمة لمياه الصرف الصناعي التي تحتوي على تركيزات عالية من الأمونيا، بالإضافة إلى معالجة مياه الصرف الصناعي ذات التركيزات المتوسطة والمنخفضة من الأمونيا. خلال عملية إزالة النيتروجين، وإذا تم التحكم في كمية المواد المضافة بشكل صحيح، يمكن إزالة نيترات الأمونيا من الماء بالكامل، مما يؤدي إلى خفض الانبعاثات إلى الصفر. وفي الوقت نفسه، لا يتم إنتاج أي نفايات (نفايات صلبة) ضارة بالبيئة خلال عملية التفاعل. لا حاجة على الإطلاق للتفكير في مشكلة التخلص من النفايات الصلبة. طريقة الغشاء السائل: يكمن مبدأ معالجة مياه الصرف الصحي المحتوية على الأمونيا باستخدام طريقة امتصاص الغشاء في أن الغشاء المسامي غير القابل للماء (البوليبروبيلين، البوليتترافلوروإيثيلين، البوليفينيليدين فلوريد) يفصل بين مياه الصرف الصحي المحتوية على الأمونيا وسائل الامتصاص H2SO4 على جانبي الغشاء. ومن خلال ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني لمياه الصرف، يتحول أيون NH4+ الموجود فيها إلى غاز الأمونيا المتطاير NH3. وبفعل فرق التركيز للأمونيا على جانبي الغشاء، يتبخر الأمونيا الموجود في مياه الصرف عند واجهة الغشاء المسامي ويتطاير. ينتشر غاز NH3 عبر المسام الدقيقة في الغشاء إلى الجانب الآخر منه، وفي واجهة المسام مع سائل الامتصاص، يتم امتصاصه بواسطة H2SO4، مما يؤدي إلى تكوين مركب (NH4)2SO4 غير المتبخر، والذي يتم استرجاعه. نظرًا للاختلافات في أشكال الأمونيا الموجودة في المياه الملوثة وفي سائل الامتصاص، فإن الأمونيا الموجودة في المياه الملوثة يمكن أن تنتقل باستمرار إلى سائل الامتصاص من خلال تغير أشكالها، حتى يتم تحييد كل كمية H2SO4 الموجودة في سائل الامتصاص بواسطة الأمونيا. وبذلك، يمكن نظريًا أن تصل تركيز الأمونيا في المياه المعالجة إلى الصفر. أما التحدي الرئيسي في تقنية الامتصاص عبر الأغشية، فهو منع تسرب الغشاء. لضمان تدفق أعلى، فإن سمك الأغشية المسامية عادةً ما يكون رقيقًا، وبالتالي يسهل حدوث تسرب للمحلول المائي على جانبي الغشاء تحت تأثير الفرق في الضغط. طريقة إزالة النيتروجين بيولوجيًا: تعني هذه الطريقة إزالة النيتروجين الأموني من المياه الملوثة، وذلك من خلال تأثير مختلف الكائنات الدقيقة، حيث يتم تحويل النيتروجين الأموني إلى غاز النيتروجين من خلال سلسلة من التفاعلات مثل النترفикация والدينترفикация، وبذلك يتم التخلص من النيتروجين الأموني. في الوقت الحالي، لا يزال هذا الأسلوب يُستخدم على نطاق واسع، وهو فعّال جدًا في معالجة مياه الصرف الصناعي التي تحتوي على تركيزات متوسطة إلى منخفضة من النيتروجين. وهناك العديد من العمليات المتعلقة به، مثل A/O، A2/O، SBR، IBR، AB وغيرها. عيوب الطريقة البيولوجية هي احتياجها إلى مساحة كبيرة، وانخفاض نشاط الميكروبات في درجات الحرارة المنخفضة، بالإضافة إلى انخفاض كفاءتها في إزالة النيتروجين الأموني.