چرا COD فاضلاب‌های کک‌سازی به سختی قابل تجزیه است؟

Thread Content

چرا COD فاضلاب‌های کک‌سازی به سختی قابل تجزیه است؟ در حال حاضر، COD یکی از چالش‌های اصلی در تصفیه فاضلاب‌های کک‌سازی محسوب می‌شود. همه افراد حاضر در این صنعت می‌دانند که در آب‌های فاضلاب ناشی از فرآیند کوکینگ، مواد بسیاری وجود دارد که چندحلقه‌ای و با زنجیره‌های بلند هستند و قابلیت تجزیه پایینی دارند. بسیاری از دانشگاه‌ها و مؤسسات تحقیقاتی آزمایش‌هایی انجام داده‌اند که نشان می‌دهد، صرف‌نظر از اینکه زمان بیوشیمیایی چقدر افزایش یابد، مقدار باقی‌مانده COD هرگز کاهش نخواهد یافت. پس چرا توضیح COD اینقدر دشوار است؟ ابتدا بیایید به ترکیب COD در فاضلاب کاتالیزوری نگاه کنیم. بر اساس اطلاعات موجود، COD فاضلاب‌های کک‌سازی عمدتاً از سه بخش تشکیل شده است: اجزای آلی، اجزای غیرآلی و مواد معلق. برای بررسی ترکیب COD فاضلاب‌های کاتالیزوری، موسساتی مانند موسسه تحقیقات کاتالیزوری آنشان و موسسه ساختمانی هاربین، با استفاده از آب‌های ورودی و خروجی فرآیندهای بیوشیمیایی در کارخانه صنایع شیمیایی آنشان، میزان مواد غیرآلی و آلی اصلی موجود در فاضلاب‌های کاتالیزوری و همچنین مقدار COD آن‌ها را اندازه‌گیری کردند؛ همچنین مقدار COD مربوط به مواد معلق موجود در فاضلاب نیز اندازه‌گیری شد. روش تعیین COD، روش پتاسیم دی‌کرومات است. بر اساس تحقیقات، ترکیبات غیرآلی که منبع COD در فاضلاب کاتالیزوری هستند، شامل SCN-، CN-، S2-، NO2- و غیره می‌باشند؛ در حالی که SCN- مهم‌ترین ترکیب غیرآلی تشکیل‌دهنده COD است. در همین حال، موسساتی مانند آکادمی فرآوری کک آنشان و آکادمی ساخت‌وساز هاربین، با بررسی آب‌های ورودی و خروجی شیمیایی کارخانه فولاد آنشان، نشان دادند که مقدار COD اجزای آلی اصلی موجود در آب‌های ورودی، حدود ۷۰ درصد از کل مقدار COD آب‌های فاضلاب ناشی از فرآیند کک‌سازی را تشکیل می‌دهد. این اجزای آلی عمدتاً شامل ترکیبات فنولی، ترکیبات حلقوی و مواد نافتالنی هستند؛ در این میان، COD مربوط به ترکیبات فنولی حدود ۳۰ درصد از کل مقدار COD را تشکیل می‌دهد. مقدار COD مربوط به اجزای آلی اصلی موجود در آب‌های بیولوژیکی، حدود ۲۰ درصد از کل مقدار COD را تشکیل می‌دهد؛ در این میان، اجزای نفتالن و هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای دارای مقدار COD بالاتری هستند و هر کدام بیش از ۱۰ درصد از کل COD را تشکیل می‌دهند. مواد معلق عمدتاً شامل گرد زغال، گرد کک و روغن‌های غیرحل‌شونده در آب می‌باشند. در میان سه دسته ماده تشکیل‌دهنده COD، اجزای آلی و غیرآلی سهم عمده‌ای را دارند. “نحوه تجزیه مولکول‌های زنجیره‌بلند یک مسئله دشوار است؛ ترکیبات آروماتیک چندحلقه‌ای و آروماتیک ناهمگن بسیار زیاد هستند، و این حلقه‌ها بزرگترین دلیل دشواری در تجزیه آن‌ها محسوب می‌شوند. میکروارگانیسم‌ها می‌توانند در یک مرحله خاص، با کمک آنزیم‌ها، آن حلقه را باز کنند؛ اکنون در حال جستجوی روشی هستیم که هم عملکرد خوبی داشته باشد و هم هزینه کمی داشته باشد؛ این یک نقطه شروع برای پیشرفت است. ”پروفسور ون دونگ‌هوی از دانشکده علوم محیطی و مهندسی دانشگاه پکن چنین گفت. چرا فرآیندهای پیش‌پردازش در آب‌های زباله کک‌سازی اینقدر مهم هستند؟ فرآیندهای پیش‌پردازش آب‌های فاضلاب کک‌سازی عمدتاً شامل بخارسازی آمونیاک، حذف سیانید و حذف روغن می‌باشد. نقش هر یک از این فرآیندها چیست؟ “فرآوری بیوشیمیایی نیازمند شرایط خاصی است؛ مثلاً آب‌های فاضلاب حاصل از فرآیندهای کاتالیزیک حاوی مقادیری روغن و سولفید هستند. بنابراین، ابتدا نیاز به فرآیندهای پیش‌فرآوری وجود دارد، مانند جداسازی روغن، حذف سولفیدها و تبخیر آمونیاک. به‌ویژه تبخیر آمونیاک بسیار ضروری است؛ زیرا بدون آن، امکان فرآوری بعدی وجود نخواهد داشت. ”لی تیان‌زنگ از گروه ساند به خبرنگاران وب‌سایت «شوی‌وانگ» گفت: «چون میزان نیتروژن آمونیاکی در فاضلاب‌های حاصل از فرآیند کوکینگ معمولاً بالاتر از ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ است، با روش‌هایی مانند استخراج گازی یا افزودن قلیا، می‌توان میزان آمونیاک را به زیر ۱۰۰ رساند. برخی از تولیدکنندگان تمایلی به استفاده از قلیا ندارند، اما در مراحل پس‌تر همچنان لازم است آن را اضافه کنند. در واقع، با درک این موضوع، افزودن قلیا در مرحله پیش‌پردازش، نتایج بهتری خواهد داشت.» پیش‌پردازش برای تضمین عملکرد صحیح بیوشیمیایی انجام می‌شود. ” ون دونگ‌هوی تأکید کرد: «فناوری پردازش بیوشیمیایی می‌تواند استانداردها را برآورده کند، اما باید با روش‌های دیگر پردازش فیزیکوشیمیایی ترکیب شود؛ فرآیند پیش‌پردازش ضروری است. برخی مواد را می‌توان بازیافت کرد؛ اگر پیش‌پردازش به درستی انجام نشود، تأثیر زیادی بر فرآیندهای پردازش مرحله دوم خواهد داشت.» فرآیندهای پیش‌پردازش عمدتاً شامل بخارسازی آمونیاک و حذف روغن است و بخارسازی آمونیاک ضروری‌ترین آن‌هاست. ” چرا تحقیقات در زمینه فناوری تقویت زیستی اینقدر محبوب است؟ به گفته کارشناسان، فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب‌های معمولی معمولاً بر موادی بازمی‌گردد که به راحتی قابل تجزیه هستند؛ برای تجزیه این مواد، میکروارگانیسم‌ها نقش اصلی را ایفا می‌کنند. این میکروارگانیسم‌ها در محیط‌های طبیعی، فاضلاب‌های خانگی و خاک یافت می‌شوند. اما اگر فاضلاب حاوی مقادیر زیادی مواد سمی و مضر باشد، نه تنها میکروارگانیسم‌ها قادر به تجزیه آن‌ها نیستند، بلکه ممکن است برای میکروارگانیسم‌ها نیز مخرب باشند؛ مواد سمی و مضر میکروارگانیسم‌ها را از بین می‌برند و در نتیجه پردازش مستقیم آن با روش‌های زیستی دشوار می‌شود. مشکل همینجاست؛ ارزان‌ترین و مؤثرترین روش، روش فرآوری بیوشیمیایی است، در حالی که هزینه روش فرآوری فیزیکوشیمیایی بسیار بالاست ； اما در مورد فاضلاب‌های ناشی از فرآیند کوکینگ، وضعیت کیفیت آب بسیار پیچیده است؛ این فاضلاب‌ها حاوی مواد سمی و مضر زیادی هستند که می‌توانند بر عملکرد روش‌های تصفیه بیولوژیکی تأثیر منفی بگذارند. بنابراین، برای تصفیه فاضلاب‌های کوکینگ با روش‌های بیولوژیکی، کارهای زیادی در زمینه میکروارگانیسم‌ها وجود دارد که نیاز به مطالعه دارد. پس کارهای تحقیقاتی چه هستند؟ نخست، از نظر فرآیندی، چگونه می‌توان با تغییر پارامترها و شرایط فرآیندی، آب‌های آلوده را تا حدی تجزیه کرد؛ اما در عمل، روش‌های مبتنی بر تغییرات فرآیندی تأثیر محدودی دارند و دفع آب‌های آلوده مطابق استانداردها دشوار است. در نتیجه، مواد سمی و مضر همچنان در آب‌های آلوده وجود داشته و به منابع آبی راه می‌یابند. دوم اینکه، پس از چندین دهه توسعه، تحقیق و توسعه در زمینه میکروارگانیسم‌ها رونق گرفته است و پررونق‌ترین بخش آن، تحقیقات مربوط به باکتری‌های تجزیه‌کننده است. روش سنتی برای به‌دست آوردن باکتری‌های تجزیه‌کننده، انتخاب باکتری‌ها یا میکروارگانیسم‌های مقاوم‌تر از فاضلاب‌های کاتالیزوری یا لجن‌های آلوده به آن‌ها است و سپس از طریق ترکیبات خاص، سویه مورد نیاز تهیه می‌شود. اما در حال حاضر، تعداد باکتری‌هایی که می‌توان آن‌ها را از محیط طبیعی جدا کرد بسیار کم است؛ میکروارگانیسم‌هایی که قابل کشت هستند، تنها ۰.۱٪ از میکروارگانیسم‌های موجود در محیط طبیعی را تشکیل می‌دهند ； مشکل دیگر این است که باکتری‌های مورد استفاده، در آزمایشگاه و در مدت زمان کوتاه، عملکرد بسیار خوبی دارند؛ اما در کاربردهای واقعی، اغلب تغییراتی رخ می‌دهد. فاضلاب‌های واقعی علاوه بر حاوی مواد سمی و مضر، حاوی مواد دیگری مانند نیتروژن آمونیاکی نیز هستند. همچنین، میزان و کیفیت آب نیز پایدار نیست؛ این موارد همگی تأثیرات زیادی بر کاربرد واقعی میکروارگانیسم‌ها دارند. تاکنون هیچ آنتی‌بیوتیک بسیار مؤثری کشف نشده است که بتوان از آن به طور موفقیت‌آمیز در فاضلاب‌های کاتالیزوری استفاده کرد. علاوه بر این، کارشناسان نگرانی خود را نسبت به کارخانه‌های پردازش نیز ابراز کرده‌اند. “مدیریت کارخانه‌های پردازش فاضلاب نیاز مبرمی به تقویت دارد؛ ما اغلب برای گرفتن فاضلاب به برخی کارخانه‌های کک‌سازی می‌رویم و متوجه مشکلات عمده‌ای در زمینه مدیریت می‌شویم. به عنوان مثال، شرایط تولید مدام در حال تغییر است و کیفیت آب در حال تغییر، بر روش‌های پردازش بیولوژیکی تأثیر منفی زیادی دارد. اگر ویژگی‌های آب ورودی مدام تغییر کند، کارخانه‌های پردازش فاضلاب نیز نمی‌توانند کاری انجام دهند؛ لجن نیز در وضعیتی نیمه‌مرده قرار می‌گیرد که تأثیر زیادی بر کارایی پردازش دارد. بنابراین من پیشنهاد می‌کنم که مراحل تولید و مدیریت تا حد امکان پایدارتر و دقیق‌تر باشند،» گفت ون دونگ‌هوی.