مياه الصرف الصحي من صناعة الورق والكرتون

يقدم

تُعد صناعة الورق والكرتون من أهم القطاعات في سلسلة إنتاج الورق والكرتون والتغليف الكرتوني ومنتجات السليلوز. ولا تقتصر أهمية هذه الصناعات على استخدامها لموارد الخشب والطاقة فحسب، بل تُشكل أيضًا تحديات بيئية جسيمة. ومن أهم هذه التحديات إدارة مياه الصرف الصحي، أو المخلفات السائلة التي تُنتجها. تتميز هذه المياه بتركيبة كيميائية معقدة، وتحتوي على كميات كبيرة من الملوثات العضوية، والمواد الصلبة العالقة، والكلوريدات، وعناصر كيميائية مختلفة. وإذا تم تصريفها في البيئة دون معالجة مناسبة، فقد تُسبب آثارًا ضارة على المياه السطحية، والتربة، والنظم البيئية الحيوية، وصحة الإنسان.

1. مصادر مياه الصرف الصحي من صناعة الورق والكرتون

١. عملية اللب:
في هذه المرحلة، يُحوّل الخشب أو المادة السليلوزية إلى لب. يُفصل اللجنين عن السليلوز من خلال عملية كيميائية. تحتوي مياه الصرف الناتجة عن هذه العملية على جسيمات عالقة ومركبات عضوية ومواد كيميائية. ومن أهم الملوثات السائل الأسود، الذي يحتوي على تركيزات عالية من المواد العضوية والأملاح.

٢. غسل اللب:
يُغسل اللب لإزالة المواد الزائدة. تحتوي مياه هذه العملية على مواد عضوية ومركبات ملحية.

٣. التبييض:
أثناء إنتاج الورق الأبيض، يجب تبييض اللب باستخدام المؤكسدات. تُنتج هذه الخطوة مواد عضوية ثابتة وكلوريدات ضارة بالبيئة.

4. تصنيع وطحن الورق:
في هذه المرحلة يتم إنتاج مياه الشرب والغسيل والتي تسمى “المياه البيضاء”، والتي تحتوي على الألياف الدقيقة والحشو والأصباغ والراتنجات.

تنظيف المعدات والتنظيف العام:
كما هو الحال في الصناعات الأخرى، فإن تنظيف المعدات وخطوط النقل تولد أيضًا بعض مياه الصرف الصحي.

2. خصائص مياه الصرف الصحي الناتجة عن صناعة الورق والكرتون

2.1 الخصائص الفيزيائية

المواد المعلقة: تتكون نسبة كبيرة من مياه الصرف الصحي من الألياف وجزيئات الحشو.
اللون: مياه الصرف الصحي عادة ما تكون ذات لون بني غامق بسبب وجود اللجنين والمركبات العضوية.
درجة الحرارة: عادة ما تكون درجة حرارة المياه الخارجة مرتفعة.
الرقم الهيدروجيني: اعتمادًا على مرحلة الإنتاج، يمكن أن يكون حمضيًا أو قلويًا.
الرائحة: قد تنتج مركبات الكبريت أو الظروف اللاهوائية روائح كريهة.

2.2 الخصائص الكيميائية

BOD و COD: القيم مرتفعة جدًا بسبب وجود المواد العضوية المذابة والمعلقة.
الأيونات والأملاح: بما في ذلك الصوديوم والكلوريد والكبريتات والكالسيوم وغيرها.
الفينولات والمركبات المكلورة: تستخدم بشكل خاص في التبييض .
إضافة المواد الكيميائية: الراتنجات والأصباغ والمواد اللاصقة.
المعادن الثقيلة: توجد بكميات صغيرة جدًا في بعض الحالات.

2.3 التأثير البيئي

ينخفض مستوى الأكسجين المذاب في المياه المستقبلة.
تعتبر الكلوريدات والمركبات الفينولية سامة للحياة المائية.
التأثيرات طويلة المدى مثل الطفرات والسرطان.

3. طرق معالجة مياه الصرف الصحي من صناعة الورق والكرتون

3.1 المعالجة المسبقة

الغربلة: إزالة المواد الخشنة.
الترسيب الأولي: فصل الجسيمات المعلقة.
التخثر والتكتل: تحويل الجسيمات الدقيقة إلى كتل قابلة للترسيب.
التعويم بالهواء المذاب (DAF): يزيل الجزيئات الخفيفة.
خزان التجانس: ينظم التقلبات في جودة وتدفق مياه الصرف الصحي .

3.2 المعالجة البيولوجية (الثانوية)

الطريقة الهوائية: مثل طريقة الحمأة المنشطة، ومفاعل الأغشية الحيوية المتنقلة، وما إلى ذلك.
الأساليب اللاهوائية: مثل مفاعلات UASB أو البرك اللاهوائية للحمل العضوي العالي.
الجمع بين اللاهوائي والهوائي: الطريقة الأكثر شيوعًا لتقليل أحمال الملوثات.

3.3 العلاجات التكميلية

الأغشية (UF، NF، RO): تستخدم لفصل الأملاح والمركبات العضوية.
امتصاص الكربون المنشط: يزيل المواد العضوية المتبقية.
الأكسدة المتقدمة: مثل الأوزون، الأشعة فوق البنفسجية/H₂O₂.
ترشيح الرمل والكربون: يزيل الجزيئات ويقلل اللون.

3.4 إدارة الحمأة

التكثيف وتجفيف المياه: استخدم مكبس الترشيح أو مرشح الحزام لتقليل حجم الحمأة.
الهضم اللاهوائي: ينتج الغاز الحيوي ويقلل من حجم الحمأة.
حرق النفايات أو دفنها: يعتمد على الظروف المحلية.

4. التحديات والقيود

هناك مركبات تقاوم التحلل.
التقلبات في نوعية وتدفق مياه الصرف الصحي.
تكاليف الطاقة والمواد الكيميائية مرتفعة.
مشكلة انسداد الغشاء.
إنه ينتج كمية كبيرة من الحمأة.
معايير بيئية صارمة.
القضايا الاقتصادية للوحدات الصغيرة.

5. الابتكار والنهج الجديدة

يتم إعادة استخدام المياه المعالجة في خط الإنتاج.
تحسين تصميم العملية لتقليل استهلاك المياه .
تطبيقات الأغشية المتقدمة والأنظمة الهجينة.
استخدام الفطريات والكائنات الدقيقة المتخصصة لتفتيت المركبات الصعبة.
يزيل اللون والمركبات السامة من خلال الأكسدة المتقدمة.
اعتماد التحكم الذكي والمراقبة في الوقت الحقيقي.

6. دراسات الحالة (أمثلة)

مواصفات المصنع:

الطاقة الإنتاجية: 10000 طن/سنة
حجم مياه الصرف الصحي: 5000 متر مكعب/يوم
خصائص المواد المؤثرة: COD = 1200 ملغم/لتر، BOD = 600 ملغم/لتر، SS = 1200 ملغم/لتر

خيارات المعالجة:
1. التجانس وتعديل الرقم الهيدروجيني
2. المعالجة المسبقة بـ DAF
3. المعالجة اللاهوائية (UASB)
4. المعالجة الهوائية (MBBR أو الحمأة المنشطة)
5. الترشيح أو إزالة اللون بالأوزون
6. تجفيف الحمأة بواسطة مكبس الترشيح

النتيجة: كان الطلب البيولوجي البيوكيميائي للمياه العادمة النهائية أقل من 25، وكان الطلب الكيميائي الكيميائي أقل من 150، وكان المحتوى الملحي أقل من 20 ملغم/لتر، وهو ما يتوافق مع المعايير.

7. الحلول المقترحة

المراقبة المستمرة وأتمتة النظام.
تحسين المواد الكيميائية المستخدمة.
إعادة تدوير جزء من المياه المعالجة.
استخدم الطاقة من الغاز الحيوي.
إدارة فعالة للحمأة.
التدريب المهني للموارد البشرية.
الالتزام باللوائح والحفاظ على تحديث المعدات.

ختاماً

تتطلب مياه الصرف الصحي الناتجة عن صناعة الورق والكرتون، نظرًا لاحتوائها على نسبة عالية من المواد العضوية والمواد الصلبة العالقة والمواد الكيميائية الخطرة ، نظام معالجة متعدد المراحل. ويمكن تحسين جودة مياه الصرف الصحي من خلال الجمع بين الطرق الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية والوسائل المساعدة. كما تُسهم التقنيات المبتكرة، مثل إعادة استخدام المياه وتكنولوجيا الأغشية والأكسدة المتقدمة، في التنمية المستدامة لهذه الصناعة. فالإدارة السليمة لمياه الصرف الصحي لا تحمي البيئة فحسب، بل توفر التكاليف وتُحسّن كفاءة استخدام الموارد أيضًا.