معالجة مياه الصرف الصحي بيض القرن العشرين يتعامل مع المحلول الملحي شديد الكاوية (غالبًا ما يكون قريبًا من الأس الهيدروجيني 14)، والملوحة العالية، والمواد الصلبة العالقة، والبروتينات والزيوت/الشحوم الناتجة عن الغسيل والتقشير. يشرح هذا الدليل اثنين من قطارات العمليات التي أثبتت جدواها، والتحكم الآمن في الأس الهيدروجيني ونطاقات التصميم التي يمكنك اختبارها على مقاعد البدلاء، وما يجب مراقبته من بدء التشغيل إلى الحالة المستقرة.
لماذا تمثل معالجة مياه الصرف الصحي في القرن الواحد والعشرين تحديًا؟
- درجة حموضة عالية جداً من هيدروكسيد الصوديوم الصوديوم/كا (OH)2 ماء مالح - يجب تحييده تحت السيطرة (ليس عن طريق التخفيف أبدًا).
- ملوحة عالية (محلول ملحي) - يثبط الإجهاد الأسموزي البيولوجيا اللاهوائية/اللاهوائية إذا لم يتم فصل أقوى التيارات.
- المواد العضوية - البروتينات/الببتيدات ومخلفات التتبيل تؤدي إلى COD/BOD.
- SS & FOG - وغالبًا ما تتطلب الغرامات والشحوم القشرية تنقية أمامية أو DAF.
خيارات عملية معالجة مياه الصرف الصحي بيض القرن العشرين
الخيار 1 - ضبط الأس الهيدروجيني ← التخثر/التخثر/التخثر اللاهوائي ← التنقية الهوائية ← التنقية الهوائية
- المعادلة (EQ):: التدفقات/الأحمال العازلة؛ الخلاط + التحكم في المستوى؛ يوصى بمسبار التوصيل.
- التحييد:: الجرعات الحمضية (حمض الهيدروكلوريك أو ثاني أكسيد الكربون المخصص للأغذية2) مع مجسات أس هيدروجيني مزدوجة ومضخات متشابكة؛ الأس الهيدروجيني المستهدف 6.8-7.5 قبل التخثر.
- التخثر/التخثر/التلبد: PAC/FeCl3 + بوليمر؛ إضافة د.د.أ.ف عند ارتفاع نسبة الضباب أو عند الحاجة إلى التقاط سريع للمواد الصلبة.
- اللاهوائية (UASB/أنموذجا (UASB/AnMBR):: إزالة نسبة عالية من ثاني أكسيد الكربون والغاز الحيوي؛ الحفاظ على ملوحة العلف ضمن الحدود المتكيفة.
- التلميع الهوائي (A/O أو SBR أو MBR):: إغلاق BOD/SS؛ النترجة في حالة وجود الأمونيا.
- جهاز التصفية الثانوي/الغشاء الثانوي:: تحقيق حد المواد الصلبة؛ مرشحات رملية/كربونية اختيارية للصقل النهائي.
نقاط القوة: انخفاض النفقات التشغيلية (رصيد الغاز الحيوي)، جيد للتدفقات المتوسطة والكبيرة. انتبه: يحتاج العلاج التعويضي بالهرمونات المعالجة بالهرمونات لفترة أطول، يحتاج علم الأحياء إلى التحكم في الملوحة.
الخيار 2 - خط فصل المحلول الملحي + مجرى مائي فيزيائي كيميائي رئيسي + مفاعل تخزين هوائي
- خط المحلول الملحي فقط:: جمع أقوى التتبيلة على حدة؛ التحييد المخصص في خزان صغير عالي العزم؛ مزج متحكم به أو تحلية جزئية إذا ظلت المادة الصلبة الصفرية زائدة.
- الخط الرئيسي:: ماء غسيل + محلول ملحي خفيف ← معادلة ← تخثر/فلوك ← تخثر/فلوك د.د.أ.ف.
- MBR:: التلميع الهوائي المدمج مع انخفاض ثابت في مستوى SS؛ لا يلزم وجود مصفاة منفصلة.
نقاط القوة: بصمة صغيرة، وبدء تشغيل أسرع، وقوي على تغيرات المناوبة. مقايضة: نفقات رأسمالية أعلى (أغشية) ونفقات تشغيلية معتدلة.
| البند | الخيار 1 | الخيار 2 |
|---|---|---|
| البصمة | متوسط-كبير | صغيرة |
| سرعة بدء التشغيل | أبطأ (البذور/التأقلم) | سريع |
| تحمّل الملوحة | يحتاج إلى تحكم دقيق | جيد (تيار مجزأ) |
| النفقات التشغيلية | منخفض (ائتمان الغاز الحيوي) | متوسط |
التحييد الآمن لمحلول ملحي بدرجة حموضة 14
- الأجهزة:: مجسات الأس الهيدروجيني المزدوجة (العمل/الاستعداد)، خلاط ثابت أو فلاش، مضخات الجرعات المتشابكة؛ ارتفاع/انخفاض الأس الهيدروجيني يعيد التدفق الزائد إلى المعادل.
- خيار الحمض: HCl مضغوط ودقيق؛ CO2 أكثر أمانًا ويقلل من التجاوز (يشكل بيكربونات). استخدم مواد مقاومة للتآكل والتهوية.
- مفهوم التحكم:: تقليم الأس الهيدروجيني الخشن في المعادل، وتقليم دقيق في خزان معادلة مخصص قبل التخثر/التخثر مباشرةً.
- السلامة:: التفاعل طارد للحرارة؛ إضافة الحمض إلى الماء؛ توفير احتواء ثانوي وغسل العينين/الاستحمام كممارسة قياسية للبيئة والصحة والسلامة.
كيفية تقدير الطلب على الأحماض (المعايرة → المقياس الكامل)
- خذ عينة مخلوطة جيداً سعة 1 لتر.
- معايرة باستخدام HCl من درجة حموضة معروفة إلى الرقم الهيدروجيني 7.0؛ سجل الحجم المستخدم: V_HCl (باللتر).
- بالنسبة إلى 1.0 N HCl: مكافئ الحمض لكل لتر = V_HCl × 1.0.
- لكل متر مكعب من المتطلبات = (مكافئ الحمض لكل لتر) × 1000. إذا كنت تستخدم 10 N HCl، فاقسم الناتج على 10 للحصول على لتر لكل متر مكعب.
مثال عملي (خطوة بخطوة): تحتاج العينة سعة 1 لتر إلى 0.20 L من 1.0 N HCl للوصول إلى الأس الهيدروجيني 7.0.
معادلات الأحماض = 0.20 × 1.0 = 0.20 مول/لتر.
لكل متر مكعب = 0.20 × 1000 = 0.20 × 1000 = 200 مول H⁺ المكافئ.
استخدام 10 N HCl:: الحجم لكل متر مكعب = 200 ÷ 10 = 20 لتر/م³.
أضف هامش تحكم 10-20%؛ دع حلقة PID تشذيب دقيق.
ملاحظة: إذا كنت بحاجة إلى تحويل النسبة المئوية الكتلية لكلوريد حمض الهيدروكلوريك إلى النسبة الطبيعية، فاستخدم قيم SDS لـ wt% و الكثافة.
التقريب لـ HCl (أحادي البروتين): N ≈ (الكثافة × wt1T% × 10) / 36.46 (الكثافة بالغرام/ملليتر؛ wt% كـ %). مثال: 31% HCl عند 1.15 جم/مل → N ≈ (1.15 × 31 × 31 × 10) / 36.46 ≈ 9.8 نيوتن.
نطاقات التصميم النموذجي (اختبار المنصة قبل التصميم النهائي)
- EQ HRT: 6-12 h.
- تجلط/فلوك:: المزيج الوميضي \(G-t\) ≈ 300-1000؛ السوائل \(G-t\) ≈ 20,000-80,000؛ التحسين عن طريق اختبارات الجرة.
- د.د.أ.ف:: التحميل السطحي \( \mathrm{SLR} = Q/A \\) = 5-10 م³-م²-ح-¹؛
- UASB/AnMBR:: التحميل العضوي \( \mathrm{OLR} = Q \times \mathrm{COD}_in}{in}/V \) = 1-6 كجم COD-m-³-d-¹؛
- MBR: MLSS 6-12 غم-ل-ل-¹؛ SRT 12-25 د؛ مراقبة TMP وضبط مشغلات التنظيف المكاني.
- الأس الهيدروجيني النهائي:: عادةً 6-9؛ COD/BOD/BOD/SS لتلبية التصريح الخاص بك أو ما يعادله من المعايير المحلية A/B.
التشغيل والمراقبة
- عبر الإنترنت: الأس الهيدروجيني (مزدوج)، الموصلية (الملوحة)، وضغط الأكسجين في الخزانات الهوائية، ودرجة الأكسدة الأوزون في اللاهوائية، ومستوى واجهة الترشيح المائي DAF، وTMPR TMP.
- المختبر الروتيني: COD، BOD5، SS، الزيت/الشحوم؛ تسجيل استخدام المواد الكيميائية وأحجام الحمأة.
- الحمأة: نزع المياه من الحمأة (حزام/لوح)؛ فصل التيارات الغنية بالمحلول الملحي للتخلص المرخص لها.
الأسئلة الشائعة
هل نحتاج إلى خزان منفصل للمحلول الملحي الأقوى؟
نعم. الفصل يحمي البيولوجيا من الصدمة الملحية ويقلل بشكل كبير من فترة التعقيم الكلي. ويعتبر خزان التحييد الصغير المخصص لخط المحلول الملحي من أفضل الممارسات.
HCl مقابل CO₂ - أيهما أفضل للمعادلة؟
يوفر HCl تحكمًا محكمًا مع مساحة صغيرة. ويعد ثاني أكسيد الكربون أكثر أمانًا بطبيعته ويقلل من التجاوز؛ وتستخدم العديد من المحطات ثاني أكسيد الكربون للتشذيب بالجملة وجرعة صغيرة من HCl للتحكم الدقيق في نقطة الضبط.
كيف نختار بين الخيار 1 والخيار 2؟
إذا كانت الأرض متاحة وكانت النفقات التشغيلية طويلة الأجل هي الأكثر أهمية، فاختر الخيار 1 مع استعادة الطاقة اللاهوائية. أما إذا كانت المساحة ضيقة أو كانت التدفقات متفاوتة أو كانت هناك حاجة إلى التشغيل السريع، فيفضل الخيار 2 مع تقسيم المحلول الملحي + MBR.
إشعار هندسي (اقرأ قبل أن تصمم)
القيم أعلاه هي النطاقات النموذجية من الممارسة على مقاعد البدلاء. تحقق دائمًا من المعايرة, اختبارات البرطمانات وحيثما أمكن، تصميم تجريبي صغير قبل التصميم على نطاق كامل. لا تستبدل التخفيف بالمعالجة. قم بتركيب مجسات مزدوجة للأس الهيدروجيني، وأجهزة تعشيق الجرعات والتهوية والاحتواء الثانوي وغسل العينين/الدش وفقاً لممارسات البيئة والصحة والسلامة القياسية.