تطهير المياه العادمة: الطرق وخصائصها

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

لا يوجد حاليا طريقة عالمية واحدة. يعتمد اختيار الطريقة المناسبة لتطهير مياه الصرف الصحي على نتائج الاختبارات المعملية الأولية. تستخدم طرق مختلفة في المصارف الخاصة والصناعية والعامة.

درجة التنظيف المطلوبة

في بعض الحالات يكفي تصفية المياه الى المستوى الفني. تتيح بعض الصناعات تبسيط آليات التنظيف. يحدث هذا عادة في المصانع التي لا يكون فيها مستوى التلوث البيولوجي حرجًا. إن إجراءات الترشيح الأولية ، بغض النظر عن الغرض والغرض النهائي من الماء ، هي نفسها بشكل عام. تبدأ الخلافات فقط في المرحلة النهائية حيث يتم تحديد درجة التنقية المطلوبة.

على سبيل المثال ، يتم فرض متطلبات مختلفة جدًا اليوم على تطهير مياه الصرف الصحي في تحويل مياه الصرف الصحي المنزلية والسائلة من المصادر الطبيعية إلى مياه شرب نظيفة. تم بالفعل مراعاة عدد من القواعد والمعايير الصحية الإلزامية هنا. بشكل عام ، يصبح الإجراء أكثر تعقيدًا وتكلفة. لهذا السبب كل مدينة او صناعية تنظيفيوجد بالمحطة معمل خاص بها ، حيث يقوم المتخصصون بمراقبة جودة تنقية المياه بانتظام.

الأساليب الفعلية

الغرض من هذه الإجراءات هو تقليل مخاطر الإصابة بالأمراض المعدية الجماعية ، وكذلك القضاء على المتطلبات الأساسية للتأثير السلبي على صحة الناس. يمكن تقسيم جميع طرق تطهير مياه الصرف الصحي إلى أربع مجموعات كبيرة.

1. التنظيف المادي. يشمل التعرض للماء بالإشعاع الكهرومغناطيسي أو الكهرباء.
2. التنظيف الكيميائي. ويتم العمل الأساسي من خلال إدخال عناصر ووصلات متنوعة.
3. تنظيف فيزيائي-كيميائي. يعني استخدام طرق التصفية المشتركة.
4. العلاج البيولوجي. مقدمة من طرق التكاثر الحيوي الطبيعي والاصطناعي.

كما تظهر الممارسة ، فإن الاستخدام المتتالي لأساليب التنظيف المختلفة يوضح أكبر قدر من الكفاءة. إذا كانت هناك حاجة ، فلن يتم تطهير المياه نفسها فحسب ، بل يتم أيضًا تطهير الأشياء التي تلامسها بشكل مباشر ، على سبيل المثال ، المعدات والمواد والأجهزة الجراحية في الصناعات الغذائية والكيميائية الحيوية. للاحتياجات الفنية ، يُسمح بطرق تنظيف أكثر صرامة.

التطهير المادي بالإشعاع

تعتبر هذه المجموعة من الخيارات بسيطة للغاية وغير مكلفة للتشغيل. الأكثر شيوعًا هي أجهزة الأشعة تحت الحمراء والمؤينة ، بالإضافة إلى بواعث الأشعة فوق البنفسجية. تطهير مياه الصرف الصحي بمساعدة آخرتؤثر هذه الأنواع من المعدات بشكل مباشر على الحمض النووي للكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في السائل. الأشعة فوق البنفسجية غير مرئية للعين البشرية ، ومع ذلك ، فإن التأثير الموجه للموجات التي يبلغ طولها الموجي حوالي 255 نانومتر يدمر بنية جميع البكتيريا والفيروسات التي يحتمل أن تكون خطرة.

من مزايا هذه الطريقة عدم وجود آثار سلبية متبقية. أدت التكلفة المنخفضة للمعدات إلى حقيقة أن طريقة التنظيف هذه أصبحت واحدة من أكثر طرق التنظيف شيوعًا في الصناعة. في بعض الحالات ، يتم الجمع بين التطهير بالأشعة فوق البنفسجية لمياه الصرف الصحي والتعرض لأشعة الشمس المباشرة. تساعد التهوية القسرية في البرك المفتوحة أيضًا على وقف تكاثر الكائنات الحية الدقيقة وتدميرها.

تعتبر الأشعة تحت الحمراء طريقة غير مباشرة ، حيث لا يوجد لها تأثير مبيد للجراثيم. يحدث التطهير السائل بسبب تسخين الأشياء المادية وتراكم الملوثات المختلفة. يستخدم الإشعاع المؤين فقط في المواقف التي لا تحقق فيها الخيارات الأخرى النتيجة المرجوة. الطريقة مكلفة للغاية وصعبة الاستخدام.

ميزات تطهير مياه الصرف الصحي بالأشعة فوق البنفسجية

في مثال هذه الطريقة ، يمكنك التفكير في جهاز التثبيت الرئيسي ومبدأ الاستخدام. في أي إصدار هناك وحدة رئيسية - كاميرا الأشعة فوق البنفسجية أو غرفة التطهير. يتم إنشاء موجات كهرومغناطيسية طيفية ذات تردد معين داخل الجهاز. مادة الحجرة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، وهي مناسبةاستخدامها في صناعة المواد الغذائية. توجد الكوابح نفسها في ما يسمى بخزانات الصابورة الإلكترونية. يتم توفير الأتمتة بواسطة وحدة نظام التحكم ، ووحدة الغسيل الكيميائي لأغطية الكوارتز مسؤولة عن التشغيل السلس.

التثبيت بالأشعة فوق البنفسجية لتطهير مياه الصرف الصحي مناسب في جميع الحالات تقريبًا. ومع ذلك ، يمكن تنظيف السائل المعكر والملوث بشدة بشكل أسوأ إلى حد ما. يتم تحضير هذه المياه مبدئيًا بواسطة طرق أخرى للمعالجة اللاحقة بالأشعة فوق البنفسجية. يتيح التنقية الأولية للسائل من مختلف المكونات الميكانيكية والعناصر الملونة والفطريات وجدران الخلايا زيادة فعالية التعرض للأشعة فوق البنفسجية. الصداقة والسلامة البيئية لطريقة المعالجة هذه تجعل السائل آمنًا للاستهلاك البشري ، حيث تظل الخصائص الكيميائية والحسية على حالها.

طرق التنظيف المادي الأخرى

الخيارات أدناه غالبًا ما يتم دمجها مع التطهير بالأشعة فوق البنفسجية لمياه الصرف الصحي. من بين طرق التنظيف الفيزيائية الأخرى ، هناك تأثيرات حرارية وتيارات كهربائية ذات ترددات عالية وعالية جدًا ، بالإضافة إلى الموجات فوق الصوتية. هذا الأخير ، على سبيل المثال ، يدمر أغشية الخلايا من الفيروسات والبكتيريا بسبب التردد العالي لتذبذبات الإشارة المطبقة. تعمل وحدات الموجات فوق الصوتية بشكل أكثر فاعلية بالاشتراك مع عوامل مبيدات الجراثيم المضافة إلى الماء.

الطريقة التالية مألوفة للجميع على مستوى الأسرة: يعمل التأثير الحراري ببساطة عن طريق غلي الماء في غلاية. يحدث الموت الكامل لجميع الكائنات الحية الدقيقة المحتملة فقط بعد ذلك30-40 دقيقة من وجودها في سائل مغلي. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة مكلفة للغاية من الناحية المالية. يتطلب تسخين كمية كبيرة من الماء قدرًا كبيرًا من الطاقة. الفيروسات والبكتيريا وجراثيمها قادرة على البقاء على قيد الحياة بنجاح في الماء المغلي لفترة قصيرة من الزمن.

إن تشغيل تركيبات التيارات الكهربائية ذات الموصلية العالية والفائقة للغاية يشبه من نواح كثيرة الطريقة السابقة. هنا ، بنفس الطريقة ، تتأثر الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض بتسخين السائل. محطة تطهير مياه الصرف الصحي من هذا النوع تعمل مثل فرن الميكروويف التقليدي. تؤثر الترددات العالية جدًا لتذبذبات المجال الكهرومغناطيسي سلبًا على التركيب الخلوي للبكتيريا والفيروسات.

طرق التطهير الكيميائي

هناك عدد كبير من العناصر التي يمكن أن تدمر كل المواد العضوية التي تعيش في سائل بكفاءة عالية. وتشمل مركبات البروم واليود والأوزون وبيروكسيد الهيدروجين. ومع ذلك ، أولاً وقبل كل شيء ، يتبادر إلى الذهن التطهير الكيميائي لمياه الصرف الصحي بالكلور. يتم استخدام هذه المادة في كثير من الأحيان أكثر من غيرها. يمكن استخدام غاز الكلور أو هيبوكلوريت الكالسيوم أو الصوديوم أو ثاني أكسيد الكلور أو كلوريد البروم أو النيرتان أو الكلورامين أو التبييض. المشكلة الرئيسية هي أن كل هذه المواد ضارة بجسم الإنسان. لهذا السبب ، مطلوب تطهير إضافي للمياه بعد تطبيق الكلور.

يمكنك أيضًا اختيار تنظيف لطيف. ثاني أكسيد الكلور الأقل ضررًا للإنسانتتكيف مع تدمير الفيروسات والبكتيريا أسوأ إلى حد ما من نظائرها. إذا تحدثنا عن عناصر ومركبات أخرى لتطهير مياه الشرب ، فلا يسعنا إلا التفكير في برمنجنات البوتاسيوم وحمض الباراسيتيك والمطهرات الكيميائية المماثلة. ومع ذلك ، فإن الخصائص الضعيفة جدًا للجراثيم لا تسمح لها بالتنافس مع الكلور ومشتقاته. في بعض الأحيان يتم استخدام معادن معينة ، مثل مركبات النحاس والفضة. إنهم قادرون على إطلاق أيونات ذات خصائص مبيدة للجراثيم. فعالية تطهير المعادن منخفضة للغاية ، وبالتالي فإن الطريقة تستخدم فقط كطريقة إضافية.

ميزات استخدام اليود والبروم

تم استخدام العوامل المبيدة للجراثيم المذكورة أعلاه لفترة طويلة في التطبيقات الطبية المختلفة. ومع ذلك ، يتم توزيع اليود نفسه بشكل سيئ في السوائل بمفرده ، ولهذا السبب من الضروري استخدام المركبات العضوية لهذا العنصر في تنقية وتطهير مياه الصرف الصحي. بعد العملية ، تبقى رائحة محددة للغاية. لهذا السبب ، من المستحسن استخدام اليود فقط للمياه التقنية ، ولكن ليس لمياه الشرب. في الأحجام الصناعية الكبيرة ، هذه المركبات غير عملية للاستخدام بسبب توزيعها المنخفض. اليود لا يقاوم أشعة الشمس ولا يتفاعل مع الأمونيا مثل الكلور.

يظهر البروم في ضوء أكثر ملاءمة. إنه غير سام وخالي من أي رائحة مميزة وغير ضار بالبشر. مع كل مزايا البروم ، يتطلب استخدام تركيزات أعلى من البرومنفس حجم السائل مقارنة باليود. يتم تحقيق أداء عالي للجراثيم بسبب أكسدة المادة. ينصح الخبراء بإضافة البروم أو اليود في الأماكن التي يتم فيها استخدام نفس الماء عدة مرات. لا تزال السمية العالية للمنتجات الثانوية التي تشكلت أثناء العمل لا تسمح باستخدام هذه العناصر غير المكلفة في كل مكان.

تطهير الأوزون

يتم استخدام الطريقة بنشاط من قبل الشركات في أوروبا وأمريكا الشمالية. تتعامل مركبات الأوزون بسهولة مع مجموعة واسعة من الفيروسات والبكتيريا والفطريات الضارة ومسببات الأمراض الأخرى. إذا تحدثنا عن أنظمة معقدة لتطهير مياه الصرف الصحي ، فيمكن تسمية هذه الطريقة بالنهائي أو النهائي. أثناء عملية الأوزون ، يتم بالفعل ترشيح السائل ومعالجته تمامًا باستخدام طرق تنقية فيزيائية وكيميائية أخرى. من بين الجوانب السلبية لاستخدام هذه الطريقة ، يمكن للمرء أن يلاحظ ضعف قابلية الذوبان لهذا التعديل للأكسجين في الماء ، وخطر انفجار المكونات وزيادة مستوى السموم المنبعثة. المنتجات الثانوية التي تظهر نتيجة لعملية التنظيف يمكن أن تضر بالبشر والبيئة.

يتكون مخطط الجهاز من ست كتل رئيسية في وقت واحد. القائمة الكاملة مذكورة أدناه:

1. مولدات الأوزون. تقع مباشرة أمام خزان المعالجة الأولية. توفير هذا العنصر لكتل أخرى.
2. مقصورات لتوزيع الأوزون الأولي والثانوي.
3. بلوك لـتراكمات الحمأة الناتجة
4. مرشح رملي خاص. يقع عادة بين مقصورات الأوزون الأولية والثانوية.
5. وحدة معالجة الأشعة فوق البنفسجية.
6. مرشح الامتصاص.

طرق التطهير الفيزيائية والكيميائية

بشكل عام ، يمكننا القول أن مستوى جودة التأثيرات المختلفة على السائل غالبًا ما يرتفع بسبب إضافة أي مواد وعناصر لها الخصائص الضرورية للجراثيم. في بعض الأحيان يتم استخدام تيار كهربائي مباشر أيضًا في وحدة خاصة لتطهير مياه الصرف الصحي. يكون التفريغ على اتصال ممتاز بالفيروسات والبكتيريا في السائل. يمكن أن تؤدي إضافة عناصر كيميائية معينة إلى الماء الذي يتعرض لتيار كهربائي مستمر إلى تفكك الجزيئات إلى أيونات. يصنف الخبراء طريقة التنظيف هذه على أنها طريقة فيزيائية-كيميائية.

يتم تحقيق التدمير الفعال لخلايا الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض من خلال مشاركة الفيروسات والبكتيريا نفسها في عملية تفكك الخلايا. في كثير من الأحيان ، يتم أيضًا إجراء التحلل المائي وتأين الماء. يمكن أيضًا تتبع العمل المشترك للطرق الفيزيائية والكيميائية عند تسخين السائل. للحصول على أفضل مستوى من تطهير مياه الصرف الصحي ، يتم الجمع بين درجات الحرارة المرتفعة مع إضافة مكونات معينة ، مثل الصابون البسيط أو الغسول. في الحالات الأكثر تعقيدًا ، يتم بالفعل استخدام المطهرات الخاصة ، التي تم تطويرها واختبارها في المختبرات.

استخدام biocenoses للتنظيف

طريقة جديدة نسبيًا. يحدث تطهير حمأة الصرف الصحي بسبب البكتيريا اللاهوائية والهوائية ، التي تتغذى على ملوثات بيولوجية مختلفة. تسمح لك الإنزيمات الخاصة بتفكيك الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض إلى مركبات كيميائية بسيطة. بعد ذلك ، تمتص البكتيريا جميع المواد العضوية الموجودة. يقوم المتخصصون بتربية ثقافات هؤلاء "المنظفات" بشكل مصطنع ، مما يخلق ظروفًا مناسبة لوجودهم وتكاثرهم. موطن البكتيريا أقرب ما يكون إلى الطبيعي. عادةً ما يتم استخدام هذه الطريقة كواحدة من الطرق الأخيرة ، عندما يكون الماء قد عولج بالفعل بشكل كافٍ بالأشعة فوق البنفسجية أو المعالجة بالكلور أو بالأوزون أو الموجات فوق الصوتية.

من المستحيل ببساطة اختيار أفضل طريقة تنظيف يمكن اعتبارها عالمية. بالنسبة للجزء الأكبر ، كل شيء يعتمد على الغرض المحدد للمياه المطهرة ، وكذلك نتائج التحليل المختبري الكيميائي والبكتريولوجي. في الأساس ، يتم اختيار طريقتين أو ثلاث أكثر الطرق فعالية. هناك فارق بسيط مثير للاهتمام وهو أن البكتيريا والفيروسات يمكن أن تتكيف في النهاية وتصبح محصنة ضد تأثيرات معينة. هذا هو السبب في أن الخبراء يأخذون بانتظام عينات من مياه الصرف الصحي والتحقق من مستوى التنقية الكافي من الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض.