روش های تصفیه پیشرفته فاضلاب + معرفی محصول

تصفیه پیشرفته فاضلاب یکی از موضوعات مهمی است که مرحله میانی در تصفیه فاضلاب است. در این مقاله انواع روش های پیشرفته تصفیه فاضلاب را به‌طور کامل و تخصصی بررسی خواهیم کرد.

اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب

گاهی اوقات، در تصفیه آب و فاضلاب سودآور است که مواد تشکیل‌دهنده شیمیایی نامطلوب را به مواد کم‌خطر تبدیل کنید. به‌عنوان‌مثال، مولکول سمی فنل را می‌توان با یک ماده اکسیدکننده قوی به دی‌اکسیدکربن (CO2) و آب اکسید کرد. بااین‌حال، بسته به ماده اکسیدکننده و شرایط اکسیدکننده، ترکیباتی با سمیت بسیار کمتر به‌عنوان محصولات اکسیداسیون میانی تشکیل می‌شوند. اکسیداسیون بیشتر این ترکیبات اغلب از منظر اقتصادی توجیه نمی‌شود.

اکسیداسیون به‌عنوان یک مرحله تصفیه، تا حد زیادی به تصفیه آب آشامیدنی، تصفیه‌های تخصصی صنعتی آب و فاضلاب و تصفیه فاضلاب درجه سه محدود می‌شود. دلایل استفاده از اکسیداسیون شیمیایی در درجه اول اقتصادی است.

در انتخاب عوامل اکسیدکننده مناسب برای تصفیه آب یا فاضلاب باید جنبه‌های مختلفی در نظر گرفته شود:

• تأثیر تصفیه
• هزینه‌ها
• سهولت در کار
• سازگاری با مراحل تصفیه قبلی یا بعدی
• ماهیت عملیات اکسیداسیون
• استفاده از آب تصفیه شده (عدم وجود مواد اکسیدکننده در آب نهایی)

فقط چند عامل اکسیدکننده قادر به تأمین بیشتر این نیازها هستند:

• اکسیژن یا هوا
• ازن
• آب‌ اکسیژنه
• پتاسیم پرمنگنات
• کلر یا هیپوکلریت
• دی‌اکسید کلر

واکنش ترکیبات آلی انتخاب شده با توجه‌ به اکسیداسیون به شرح زیر است:

واکنش‌پذیری بالا

فنل‌ها، آلدئیدها، آمین‌های آروماتیک و برخی از ترکیبات آلی گوگرد، به‌عنوان‌مثال، تیو الکل‌ها و تیواترها

واکنش‌پذیری متوسط

الکل‌ها ، مواد آروماتیک آلکیله، مواد آروماتیک نیتروژن‌دار شده، گروه‌های آلکیل اشباع نشده، کربوهیدرات‌ها، کتون‌های آلیفاتیک، اسیدها، استرها و آمین‌ها

واکنش‌پذیری کم

هیدروکربن‌های هالوژنه، ترکیبات آلیفاتیک اشباع و بنزن

اکسیژن (O2) علاوه بر اهمیت آن در اکسیداسیون بیولوژیکی، به‌عنوان یک اکسیدان شیمیایی در تصفیه آب و فاضلاب نقش مهمی دارد. اکسیژن به‌عنوان یک اکسیدان از نظر اقتصادی بیشترین جذابیت را دارد؛ زیرا می‌تواند به‌راحتی به‌صورت هوا (هوادهی) استفاده شود.

فرایندهای پیشرفته تصفیه فاضلاب

اهداف اصلی هوادهی در کاربردهای تصفیه فاضلاب عمومی عبارت‌اند از:

• اکسیداسیون سولفیدها
• کاهش نیاز اکسیژن فاضلاب نفوذی به یک سیستم بیولوژیکی ثانویه
• اکسیداسیون شیمیایی و متعاقب آن حذف آهن و منگنز دو ظرفیتی
• تخریب طعم و بو که به ترکیبات آلی منتقل می‌شود

ازن

ازن (O3) قوی‌ترین اکسیدان از نظر کاربردی و بسیار متداول است. از اوزون در برخی از تصفیه‌خانه‌های اروپا و ایالات متحده برای تصفیه و ضدعفونی آب آشامیدنی استفاده می‌شود. ازن همچنین به دلیل کاربردهای تصفیه فاضلاب، علاقه قابل‌توجهی در ایالات متحده به خود جلب کرده است.  برخی از خصوصیات ازن باعث جذابیت آن در تصفیه فاضلاب می‌شود.

• ازن یک اکسیدان قوی است که با اکثر ترکیبات آلی و میکروارگانیسم‌های موجود در آب‌های طبیعی و فاضلاب به‌سرعت واکنش نشان می‌دهد.
• باعث ایجاد طعم یا بو به آب نمی‌شود و یا مواد جامد محلول کل (TDS) را افزایش نمی‌دهد.
• از طریق اکسیژن موجود در هوا توسط انرژی الکتریکی تولید می‌شود

معایب موجود عمدتاً به هزینه‌ها و کارایی تجهیزات تولید ازن، امکان‌سنجی روش‌های تزریق گاز و مشکلات موجود در نگهداری باقیمانده ازن به دلیل سرعت واکنش سریع مربوط می‌شود. ازن از اکسیژن تولید می‌شود و مولدهای موجود در حال حاضر حدود 7.5 کیلووات‌ساعت برق برای هر پوند (16.5 کیلووات‌ساعت / کیلوگرم) ازن تولید شده هنگام استفاده از هوا به‌عنوان خوراک مصرف می‌کنند.

کاربرد ازن

به‌طورکلی، ازن جهت موارد زیر مفید است:

• حذف رنگ
• ازبین‌بردن طعم و بو
• ضدعفونی
• حذف آهن و منگنز
• اکسیداسیون فنل
• اکسیداسیون سیانور

عمدتاً به دلایل اقتصادی، استفاده از ازن در درجه اول فقط به عملیات تصفیه محدود شده است که شامل غلظت نسبتاً کمی از مواد اکسید شده یا تصفیه محلول‌هایی است که مشکلات غیرقابل‌حل دیگری را نشان می‌دهد. در تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی، ازن عمدتاً به‌عنوان یک روش تصفیه فاضلاب درجه سوم برای ازبین‌بردن مواد زائد آلی مقاوم به کار می‌رود، فقط پس از حذف مواد آلی توسط فرایندهای کم‌هزینه‌تر.

آب‌ اکسیژنه

آب‌اکسیژنه (H2O2) یا هیدروژن پراکسید، یک ماده اکسیدکننده قوی است که اکثر ترکیبات آلی و معدنی را اکسید می‌کند. این ماده معمولاً در کاربردهایی که به کلر نیاز دارند، استفاده می‌شود، اما به دلیل نیاز به استفاده یا جلوگیری از تشکیل کلرآمین ها یا مواد آلی کلردار، ممکن است پراکسید ماده شیمیایی موردنظر باشد.

کاربرد هیدروژن پراکسید

کاربردهای آب اکسیژنه H2O2 عبارتند از:

کنترل بو: آب‌اکسیژنه سولفید هیدروژن، مرکاپتان‌ها، آمین‌ها و آلدئیدها را اکسید می‌کند. آب‌اکسیژنه ممکن است مستقیماً به مواد زائد آبی حاوی این ترکیبات، اعمال شود. اگر بوها ناشی از فعالیت بیولوژیکی باشد، ممکن است آب‌اکسیژنه به‌عنوان منبع اکسیژن برای ازبین‌بردن شرایط بی اکسیژن که باعث ایجاد بو از طریق فعالیت باکتریایی بی‌هوازی می‌شود، اضافه شود.

حذف BOD / COD: آب‌اکسیژنه آلاینده‌های آلی و غیرآلی را اکسید می‌کند که به تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) و تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD) کمک می‌کند.

اکسیداسیون غیرآلی: آب‌اکسیژنه، سیانیدها، اکسیدهای نیتروژن (NOx)، اکسیدهای گوگرد (SOx)، نیتریت‌ها، هیدرازین، کربونیل سولفید و سایر ترکیبات گوگرد کاهش‌یافته (کنترل بو و خوردگی) را اکسید می‌کند.

اکسیداسیون آلی – آب‌اکسیژنه اکسیداسیون فرمالدئید، دی سولفید کربن، کربوهیدرات‌ها، ترکیبات نیتروژن و سایر مواد آلی محلول در آب را انجام می‌دهد. از آب‌اکسیژنه به همراه نور ماورای بنفش می‌توان برای ازبین‌بردن فنل‌ها، سموم دفع آفات، و سایر مواد آلی استفاده نمود.

اکسیداسیون فلزات: آب‌اکسیژنه یون‌های فلزی مانند آهن، منگنز، آرسنیک و سلنیوم را اکسید می‌کند.

ضدعفونی و کنترل بیولوژیکی: آب‌اکسیژنه می‌تواند برای کنترل رشد بیولوژیکی در منابع آب و سیستم‌های خنک‌کننده مورداستفاده قرار گیرد و می‌تواند برای ضدعفونی آب‌های فرایند و بیولوژیکی استفاده شود.

پرمنگنات در تصفیه فاضلاب

پرمنگنات

پرمنگنات پتاسیم (KMnO4) به دلایل مختلفی در تصفیه آب سودمند است:

• پرمنگنات پتاسیم یک ماده اکسیدکننده قوی است و به‌راحتی با ناخالصی‌هایی مانند آهن، منگنز، سولفید، سیانید، فنل و سایر ترکیبات تولیدکننده بو و بو واکنش نشان می‌دهد.
• پرمنگنات پتاسیم بسته به غلظت اعمال شده باعث ازبین‌رفتن و جلوگیری از رشد طیف وسیعی از جلبک‌ها و میکروارگانیسم‌ها می‌شود.
• تغذیه و نظارت بر پرمنگنات سدیم آسان است و بنابراین به‌راحتی با عملیات متداول تصفیه آب سازگار است
• پرمنگنات پتاسیم با کاهش، دی‌اکسید منگنز آبدار ایجاد می‌کند که خواص جاذب از خود نشان می‌دهد که اغلب آن را برای لخته‌شدن و رسوب آب‌های کدورت کم مفید می‌کند.
• پرمنگنات پتاسیم مانند ازن، طعم و بو را به آب تصفیه شده نمی‌دهد.

یک عیب عملیاتی برای تصفیه پرمنگنات، ضرورت جداسازی دی‌اکسید منگنز آبدار نامحلول است. بااین‌حال، این معمولاً مشکلی در کاربردهای مربوط به عملیات انعقاد، رسوب‌گذاری یا فیلتراسیون ایجاد نمی‌کند.

کاربرد پرمنگنات

کاربردهای اساسی پرمنگنات در تصفیه آب عبارتند از:

• فرایند تصفیه آب (به‌عنوان‌مثال، کنترل جلبک و حذف مواد آلی، منگنز و آهن)
• تصفیه فاضلاب صنعتی (به‌عنوان‌مثال، حذف فنل و سولفید هیدروژن)
• تصفیه آب قابل شرب (به‌عنوان‌مثال، کنترل طعم و بو؛ حذف فنل‌ها، منگنز، آهن، سولفید هیدروژن و ترکیبات مربوطه؛ و کنترل جلبک‌ها در مخازن)

خرید مواد ضد جلبک با قیمت مناسب

امکان اقتصادی و کارایی این فرایندها را می‌توان با ترکیب چندین مرحله درمان به طور مکرر بهبود بخشید. به‌عنوان‌مثال، اغلب در حذف آهن و منگنز مناسب است که در صورت وجود، از هوادهی استفاده شود و از پرمنگنات برای تکمیل اکسیداسیون قسمت باقیمانده از گونه‌های فلزی دو ظرفیتی استفاده شود. به همین ترتیب، تیمار پرمنگنات اغلب با جذب کربن و کلرزنی تکمیل می‌شود و بالعکس.

اکسیداسیون آهن (Fe + 2) ، منگنز (Mn + 2) ، سولفید (S – 2) و سیانید (CN–) از بسیاری از واکنش‌های تحت پرمنگنات با لایه‌های غیرآلی، موردتوجه عمده تصفیه آب و فاضلاب است. اکسیداسیون آهن آهنی با پرمنگنات بسیار سریع و کاملاً مستقل از pH است. واکنش سیانید با

پرمنگنات به‌شدت توسط یون مس کاتالیز می‌شود و در حضور هیدروکسید کلسیم به‌سرعت پیش می‌رود. به‌طورکلی، حمله پرمنگنات به ترکیبات آلی عمدتاً به گروه‌های عاملی و پیوندهای متعدد محدود می‌شود. برخی از مواد آروماتیک تحت اکسیداسیون بیشتری از جمله شکستن حلقه بنزن می‌شوند.

ویژگی کلی دیگر این است که سرعت واکنش با بسیاری از ترکیبات آلی در شرایط قلیایی سریع‌تر است. خوشبختانه، اکسیداسیون اکثر مواد آلی آروماتیک (مانند آلدئیدها، آمین‌ها، فنل‌ها، ترکیبات گوگرد و ترکیبات اشباع نشده) معمولاً بوی این محصولات را به حداقل می‌رساند. بااین‌حال، گاهی اوقات این وضعیت برعکس می‌شود. اکسیداسیون مکرر با پرمنگنات، به‌جای تخریب کامل مولکول آلی، فقط شامل اکسیداسیون انتخابی گروه‌های عاملی خاص است.

پرمنگنات در تصفیه آب

کلر

کلر (Cl2) سابقه طولانی در کاربرد موفقیت‌آمیز به‌عنوان ضد عفونی‌ کننده در عمل تصفیه آب و فاضلاب دارد. بین کلر و محصولات مشتق شده از آن به‌عنوان اکسیدان و ضدعفونی‌کننده تفاوت‌های زیادی وجود دارد. بااین‌حال، استفاده اولیه از کلر در تصفیه آب و فاضلاب برای ضدعفونی است. درحالی‌که اثر ضدباکتریایی کلر با کاهش pH افزایش می‌یابد ، اما اثر اکسیدکننده آن نسبت به گونه‌هایی مانند آهن (Fe + 2) ، منگنز (Mn + 2) ، سولفید (S – 2) ، نیتریت (NO2–) و سیانید (CN– ) معمولاً با افزایش PH افزایش می‌یابد.

بیشتر بخوانید: انواع مواد ضد عفونی کننده

از کلر معمولاً برای اکسیداسیون شیمیایی سیانید در فاضلاب‌های صنعتی و برای حذف اکسیداتیو آهن و منگنز از منابع آب استفاده می‌شود. بیشترین فرایند اکسیداسیون شامل کلر، درمان سیانور توسط کلرزنی قلیایی است. از بین بسیاری از روش‌های پیشنهادی برای تصفیه سیانور، اکسیداسیون با هیپوکلریت بیشترین پذیرش را داشته است.

سیانور در تعدادی از فاضلاب‌های مختلف صنعتی وجود دارد، اما باتوجه‌به پسماندهای ناشی از عملیات آبکاری، نگرانی خاصی دارد. به دلیل خواص سمی سیانید، همه فاضلاب‌های حاوی این ترکیبات باید به‌دقت تصفیه شوند. در برخی موارد، اکسیداسیون به سیانات بسیار سمی (CNO–) رضایت‌بخش است. در برخی دیگر، تخریب کامل سیانید به دی‌اکسیدکربن و نیتروژن موردنیاز است.

سیانیدها در فاضلاب‌های صنعتی معمولاً به‌صورت سیانیدهای آزاد (CN–) یا در مجتمع‌های فلزات سنگین رخ می‌دهند. به‌استثنای مجتمع‌های سیانیدی آهن و تا حدی نیکل، سیانور توسط اکسیداسیون قلیایی (pH بالاتر از 10) با هیپوکلریت از نظر کمی و سریع به سیانات تبدیل می‌شود.
فرو سیانید [Fe (CN) 6] –4 به مجموعه فری سیانید مربوطه [Fe (CN) 6] –3 اکسید می‌شود که در برابر حمله بیشتر هیپوکلریت مقاومت می‌کند. مجتمع‌های نیکل برای سرعت‌بخشیدن به واکنش کند، به هیپوکلریت با اکتیویتیه بالا (بیش از 20٪) نیاز دارند.

مواد زائد فنل نیز با موفقیت با کلر اکسیدشده‌اند. دی‌اکسید کلر، ازن و پرمنگنات پتاسیم گزینه‌های جایگزینی هستند، اما به نظر می‌رسد کلر معرف انتخابی است؛ زیرا عمده آن برای هر واحد اکسیدکننده معادل آن کمتر است. آمونیاک می‌تواند مصرف کلر را افزایش دهد؛ زیرا کلر قبل از واکنش با فنول ترجیحاً با آمونیاک واکنش می‌دهد.

کلر در تصفیه آب

جهت فروش عمده مواد شیمیایی و مواد مورد نیاز تصفیه آب و فاضلاب با شرکت دکتر کمیکال در تماس بگیرید تا از راهنمایی‌های لازم و مشاوره تخصصی برخوردار شوید.