مخطط معالجة مياه الصرف الصحي باستخدام التخثير الكهربائي

في السنوات الأخيرة، ونظراً لتزايد الطلب على حماية البيئة وترشيد استهلاك الطاقة في الصناعة، اكتسب تطبيق تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي الحديثة أهمية متزايدة.  وتُعدّ عملية التخثير الكهربائي  (EC)  من أكثر الطرق كفاءةً وتطوراً في هذا المجال.  وتتميز أجهزة معالجة مياه الصرف الصحي  القائمة على هذه التقنية بأنها أنظمة مُسبقة الصنع وصغيرة الحجم، تستخدم التيار الكهربائي لإزالة الملوثات من مياه الصرف الصحي، وتُظهر كفاءة عالية في إزالة ملوثات مثل الدهون والمعادن الثقيلة والأصباغ والمواد العضوية.

---

1. مبدأ وآلية عملية التخثير الكهربائي.

في عملية التخثير الكهربائي، يُطبَّق تيار كهربائي مباشر بين قطبين كهربائيين موضوعين في مياه الصرف الصحي. عادةً ما يُصنع القطبان من الألومنيوم أو الحديد. عند مرور التيار الكهربائي، يذوب معدن المصعد تدريجيًا، مُطلقًا أيونات معدنية تعمل كمُرسبات. تُزعزع هذه الأيونات استقرار الجزيئات العالقة والمواد العضوية، مما يؤدي إلى تكتلها وترسيبها.

الخطوات الرئيسية في هذه العملية هي كما يلي:

1. تدخل مياه الصرف الصحي إلى الخلية الكهروكيميائية

2. الأيونات المعدنية المنبعثة من المصعد

3. عدم استقرار الحبيبات وتجلط الدم

4. ترسب أو طفو جلطات الدم

5. تصريف مياه الصرف الصحي بعد فصل الحمأة ومعالجتها

في بعض الأنظمة،  يتم استخدام مزيج من التخثير الكهربائي والتعويم  لتحسين كفاءة إزالة الدهون والجسيمات العالقة.

---

2. المكونات الرئيسية لحلول معالجة مياه الصرف الصحي التابعة للمفوضية الأوروبية

يتضمن نظام معالجة مياه الصرف الصحي الكامل الذي يستخدم تقنية التخثير الكهربائي عادةً المكونات التالية:

1. الجسم الرئيسي أو الخزان:
   مصنوع من البولي إيثيلين أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألياف الزجاجية، ومقاوم للتآكل.

2. المرشح الأساسي:
   يستخدم لإزالة المواد الصلبة الخشنة مثل البلاستيك والألياف والحطام العالق الذي قد يدخل النظام.

3. الخلية الكهروكيميائية:
   المكون الرئيسي لهذا النظام، ويتكون من مجموعة من الأنودات والكاثودات. يمر تيار كهربائي عبر هذا الجزء لبدء تفاعل التكثيف.

4. خزان الترسيب أو خزان التعويم:
   في هذا القسم، تترسب الكتل المتكونة أو يتم نقلها إلى سطح الماء لفصلها عن تيار الماء.

5. نظام تجميع الحمأة والتخلص منها:
   يتم تجميع الحمأة المتولدة في قاع النظام أو سطحه وتجهيزها للتجفيف أو النقل.

6. لوحة التحكم الكهربائية ومصدر الطاقة:
   تُستخدم هذه اللوحة للتحكم في التيار والجهد ووقت تشغيل النظام. وعادةً ما يُصمم هذا الجزء للتشغيل التلقائي الكامل.

7. نظام التحكم والمراقبة:
   يشمل أجهزة استشعار درجة الحموضة ودرجة الحرارة والتوصيل الكهربائي وتدفق مياه الصرف الصحي لضمان الأداء الأمثل والمستقر للمعدات.

---

3. مزايا استخدام العلاج بالتخثير الكهربائي

يتميز استخدام معدات معالجة مياه الصرف الصحي بالتخثير الكهربائي بالعديد من المزايا، مما يجعله خيارًا مثاليًا للعديد من الصناعات:

• لا حاجة تقريبًا لأي مواد كيميائية:
  في هذه الطريقة، يتم توليد الأيونات المتخثرة في الموقع دون الحاجة إلى إضافة مواد كيميائية مثل الشب أو كلوريد الحديديك.

• إنتاج أقل للحمأة، وجودة أعلى:
  إنتاج الحمأة أقل بكثير مما هو عليه مع الطرق الكيميائية، والحمأة الناتجة أسهل في التجفيف.

• فعال للغاية في إزالة الملوثات المختلفة:
  يمكن لـ EC إزالة الشحوم والزيوت والمعادن الثقيلة والطلاء والمركبات العضوية بشكل فعال.

• سرعة التشغيل العالية: عادةً ما تكتمل عملية التخثير الكهربائي في  وقت قصير
  ولا تتطلب إقامة طويلة.

• إمكانيات الأتمتة وسهولة التحكم:
  عادةً ما يتم تصميم التغليف ليكون مؤتمتًا بالكامل، مما يتطلب الحد الأدنى من التدخل البشري.

• حجم صغير:
  تصميم العبوة المدمج يجعلها مناسبة للاستخدام في الأماكن ذات المساحة المحدودة.

• متوافق مع أنواع مختلفة من مياه الصرف الصحي:
  تستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصناعي، ومغاسل السيارات، وصناعات الطلاء والراتنج، والمنظفات، ومصانع الطباعة.

افهم نظام الصرف الصحي في منزلك

---

4. قيود وتحديات نهج المفوضية الأوروبية

على الرغم من أن هذه الطريقة فعالة للغاية، إلا أنها، مثل التقنيات الأخرى، لها بعض القيود التي يجب مراعاتها أثناء عملية التصميم والتشغيل:

• تآكل الأقطاب الكهربائية:
  سيتآكل المصعد بمرور الوقت  وسيحتاج  إلى الاستبدال أو التنظيف.

• الترسبات على الأقطاب الكهربائية:
  يمكن أن تتشكل طبقات معدنية على الأقطاب الكهربائية، مما يتطلب تنظيفًا دوريًا.

• استهلاك الطاقة:
  تستهلك الكهرباء الطاقة، لذا فإن تحسين تصميم النظام أمر بالغ الأهمية لخفض التكاليف.

• يتطلب الأمر تحكمًا دقيقًا في المعايير:
  يجب ضبط عوامل مثل قيمة الرقم الهيدروجيني، والمسافة بين الأقطاب الكهربائية، وشدة التيار بعناية لتحقيق الأداء الأمثل.

• بالنسبة لبعض الملوثات القابلة للذوبان، فإن فعالية EC محدودة:
  في الحالات التي يكون فيها الملوث قابلاً للذوبان تمامًا، قد يكون من الضروري استخدام EC بالاشتراك مع طرق تكميلية.

---

5. تقنيات تصميم وتشغيل حزم العلاج بالتخثير الكهربائي

لضمان تحقيق نظام معالجة مياه الصرف الصحي للأداء الأمثل،  ينبغي مراعاة  النقاط التالية :

1. يُعد التحليل الشامل للتدفق الداخل:
   القياس الدقيق لـ COD وBOD وTSS ودرجة الحموضة ومحتوى الدهون والمعادن الثقيلة أمرًا بالغ الأهمية لاختيار التكوين الأمثل للنظام.

2. تحسين شدة التيار ووقت التلامس:
   التيار الزائد سيزيد من استهلاك الطاقة، بينما التيار غير الكافي سيقلل من الكفاءة.

3. اختيار النوع الصحيح وترتيب الأقطاب الكهربائية:
   مادة القطب الكهربائي (الألومنيوم أو الحديد) ونوع التوصيل (متوازي أو  متسلسل  ) لهما تأثير مباشر على الكفاءة.

4. التحكم في درجة الحموضة ودرجة الحرارة:
   عادةً ما يتم تحقيق نتائج التخثير الكهربائي المثلى عند درجة حموضة تتراوح بين 6 و 8.

5. تنظيف الأقطاب الكهربائية بشكل دوري:
   لمنع انخفاض الكفاءة، يجب تنظيف الأقطاب الكهربائية  بشكل دوري  بالماء أو محلول حمضي ضعيف.

6. التصميم المعياري والقابل للتطوير:
   يجب أن يسهل تصميم النظام زيادة السعة المستقبلية أو إضافة وحدات جديدة.

7. المراقبة المستمرة لجودة مياه الصرف الصحي:
   يعد قياس المعايير بشكل دوري مثل اللون والشحوم والطلب  الكيميائي على الأكسجين  أمرًا بالغ الأهمية لضمان الأداء الأمثل.

---

6. تطبيقات معدات التخثير الكهربائي في مختلف الصناعات

تُستخدم معدات معالجة مياه الصرف الصحي التي تعتمد على التكنولوجيا الكهروكيميائية على نطاق واسع في العديد من الصناعات، بما في ذلك:

• مغاسل السيارات ومراكز الخدمة:
  تقوم بإزالة الشحوم والزيوت والمنظفات من مياه الصرف الصحي.

• صناعات الطلاء والراتنج والطباعة:
  إزالة الأصباغ والمركبات العضوية التي يصعب تحللها بيولوجيًا.

• صناعة معالجة المعادن والطلاء الكهربائي:
  إزالة المعادن الثقيلة مثل الكروم والنحاس والزنك والنيكل.

• صناعة الأغذية والألبان:
  إزالة المواد العضوية والدهون والبروتينات من مياه الصرف الناتجة عن الإنتاج.

• المعالجة المسبقة قبل الأنظمة البيولوجية أو الغشائية:
  تقلل من حمل الملوثات وتطيل عمر الأنظمة اللاحقة.

---

7. الفوائد الاقتصادية والبيئية

إضافةً إلى مزاياها التقنية، تُعدّ عملية التخثير الكهربائي لمعالجة مياه الصرف الصحي مجدية اقتصاديًا وبيئيًا  .  تشمل هذه المزايا انخفاض استهلاك المواد الكيميائية، وتقليل كمية الحمأة المتولدة، وتوفير المساحة والطاقة، وإمكانية إعادة تدوير المياه المعالجة لأغراض غير الشرب. علاوة على ذلك، لا تُسبب هذه التقنية تلوثًا ثانويًا، وتُسهم في حماية موارد المياه.

---

8. ملخص واستنتاج

تُعدّ أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي بالتخثير الكهربائي تقنية حديثة وفعّالة واقتصادية في مجال معالجة مياه الصرف الصناعي. يستخدم هذا النظام التيار الكهربائي لإزالة مختلف الملوثات دون الحاجة إلى مواد كيميائية. ومن أهم مزاياه: الكفاءة العالية، وصغر الحجم  ، وانخفاض إنتاج الحمأة، وسهولة التشغيل الآلي.

في المستقبل، ومع التقدم في تصميم الأقطاب الكهربائية، وانخفاض استهلاك الطاقة، وتطوير التحكم الذكي، من المتوقع أن يلعب التخثير الكهربائي دورًا أكثر أهمية في أنظمة معالجة مياه الصرف الصناعي والبلدي.