عامل معالجة المياه كلينوات بوليمر للمعادن الثقيلة

دراسة جدوى التطبيق في معالجة مياه الصرف الصناعي

1. مقدمة أساسية

يشير تلوث المعادن الثقيلة إلى التلوث البيئي الناجم عن المعادن الثقيلة أو مركباتها. وينتج هذا التلوث بشكل رئيسي عن عوامل بشرية مثل التعدين، وانبعاثات الغازات العادمة، ومياه الصرف الصحي، واستخدام منتجات المعادن الثقيلة. فعلى سبيل المثال، يُعزى مرض تلوث المياه في اليابان إلى تلوث الزئبق، بينما يُعزى مرض التهاب المفاصل إلى تلوث الكادميوم. وتعتمد درجة الضرر على تركيز المعادن الثقيلة وشكلها الكيميائي في البيئة والغذاء والكائنات الحية. ويتجلى تلوث المعادن الثقيلة بشكل رئيسي في تلوث المياه، كما يوجد جزء منه في الغلاف الجوي والنفايات الصلبة.

تشير المعادن الثقيلة إلى المعادن ذات الكثافة النوعية (الوزن النوعي) التي تزيد عن 4 أو 5، وهناك حوالي 45 نوعًا من المعادن، مثل النحاس والرصاص والزنك والحديد والماس والنيكل والفاناديوم والسيليكون والتيتانيوم والمنغنيز والكادميوم والزئبق والتنغستن والموليبدينوم والذهب والفضة، وما إلى ذلك. على الرغم من أن المنغنيز والنحاس والزنك وغيرها من المعادن الثقيلة هي عناصر نادرة ضرورية للأنشطة الحيوية، إلا أن معظم المعادن الثقيلة مثل الزئبق والرصاص والكادميوم، وما إلى ذلك، ليست ضرورية للأنشطة الحيوية، وجميع المعادن الثقيلة التي تتجاوز تركيزًا معينًا تصبح سامة لجسم الإنسان.

توجد المعادن الثقيلة عمومًا في الطبيعة بتراكيز طبيعية. إلا أنه نتيجةً لتزايد استغلالها وصهرها ومعالجتها وتصنيعها تجاريًا، تتسرب العديد من المعادن الثقيلة، كالرصاص والزئبق والكادميوم والكوبالت، إلى الغلاف الجوي والماء والتربة، مُسببةً تلوثًا بيئيًا خطيرًا. تستمر المعادن الثقيلة، بأشكالها الكيميائية المختلفة، في التواجد والتراكم والانتشار بعد دخولها البيئة أو النظام البيئي، مُسببةً أضرارًا. فعلى سبيل المثال، يمكن للمعادن الثقيلة المُصرّفة مع مياه الصرف الصحي أن تتراكم في الطحالب والطين القاعي حتى وإن كانت بتراكيز منخفضة، وأن تُمتص على سطح الأسماك والمحار، مما يؤدي إلى تراكمها في السلسلة الغذائية، وبالتالي التلوث. فعلى سبيل المثال، تُعزى أمراض المياه في اليابان إلى الزئبق الموجود في مياه الصرف الصحي الناتجة عن صناعة الصودا الكاوية، والذي يتحول إلى زئبق عضوي بفعل العمليات البيولوجية؛ ومثال آخر هو الألم، الذي ينتج عن الكادميوم المُصرّف من صناعة صهر الزنك وصناعة الطلاء الكهربائي بالكادميوم. يدخل الرصاص المنبعث من عوادم السيارات إلى البيئة من خلال الانتشار الجوي وعمليات أخرى، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في تركيز الرصاص السطحي الحالي، مما يؤدي إلى امتصاص الرصاص لدى البشر المعاصرين بمعدل أعلى بحوالي 100 مرة من امتصاصه لدى البشر البدائيين، مما يضر بصحة الإنسان.

عامل معالجة المياه بالمعادن الثقيلة ذو الجزيئات الكبيرة، وهو بوليمر سائل بني محمر، يتفاعل بسرعة مع أيونات المعادن الثقيلة المختلفة في مياه الصرف الصحي عند درجة حرارة الغرفة، مثل الزئبق (Hg+)، والكادميوم (Cd2+)، والنحاس (Cu2+)، والرصاص (Pb2+)، والمنغنيز (Mn2+)، والنيكل (Ni2+)، والزنك (Zn2+)، والكروم (Cr3+)، وغيرها. يتفاعل هذا العامل لتكوين أملاح متكاملة غير قابلة للذوبان في الماء، بنسبة إزالة تتجاوز 99%. تتميز طريقة المعالجة بالسهولة والبساطة، وانخفاض التكلفة، والفعالية الملحوظة، وقلة كمية الحمأة، والاستقرار، وعدم السمية، وعدم وجود تلوث ثانوي. يمكن استخدامه على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصحي في الصناعات الإلكترونية، والتعدين والصهر، ومعالجة المعادن، وإزالة الكبريت من محطات توليد الطاقة، وغيرها. نطاق الرقم الهيدروجيني المناسب: 2-7.

2. مجال تطبيق المنتج

باعتباره مزيلاً فعالاً للغاية لأيونات المعادن الثقيلة، فإنه يتمتع بنطاق واسع من التطبيقات. ويمكن استخدامه مع جميع أنواع مياه الصرف الصحي تقريباً التي تحتوي على أيونات المعادن الثقيلة.

3. استخدام الطريقة وتدفق العملية النموذجي

1. كيفية الاستخدام

1. أضف وحرك

① أضف عامل معالجة المياه بالمعادن الثقيلة البوليمرية مباشرة إلى مياه الصرف الصحي المحتوية على أيونات المعادن الثقيلة، يحدث تفاعل فوري، وأفضل طريقة هي التقليب كل 10 دقائق.

② بالنسبة لتركيزات المعادن الثقيلة غير المؤكدة في مياه الصرف الصحي، يجب استخدام التجارب المختبرية لتحديد كمية المعادن الثقيلة المضافة.

③ لمعالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على أيونات المعادن الثقيلة بتراكيز مختلفة، يمكن التحكم تلقائيًا في كمية المواد الخام المضافة بواسطة ORP

2. المعدات النموذجية والعملية التكنولوجية

1. معالجة الماء مسبقًا. 2. للحصول على درجة حموضة تتراوح بين 2 و7، أضف حمضًا أو قلويًا باستخدام منظم درجة الحموضة. 3. تحكم في كمية المواد الخام المضافة باستخدام منظم الأكسدة والاختزال. 4. مُرَسِّب (كبريتات البوتاسيوم والألومنيوم). 5. زمن بقاء الماء في خزان التحريك 10 دقائق. 6. زمن بقاء الماء في خزان التكتل 10 دقائق. 7. خزان الترسيب ذو الألواح المائلة. 8. الحمأة. 9. الخزان. 10. المرشح. 12. التحكم النهائي في درجة حموضة حوض التصريف. 12. مياه التصريف.

4. تحليل الفوائد الاقتصادية

إذا أخذنا مياه الصرف الناتجة عن الطلاء الكهربائي كمثال على مياه الصرف المحتوية على المعادن الثقيلة، فإن الشركات العاملة في هذا القطاع وحده ستحقق فوائد اجتماعية واقتصادية هائلة. تتكون مياه الصرف الناتجة عن الطلاء الكهربائي بشكل رئيسي من مياه شطف قطع الطلاء وكمية قليلة من مخلفات العمليات. يختلف نوع المعادن الثقيلة ومحتواها وشكلها في مياه الصرف اختلافًا كبيرًا باختلاف أنواع الإنتاج، حيث تحتوي بشكل أساسي على أيونات معادن ثقيلة مثل النحاس والكروم والزنك والكادميوم والنيكل. ووفقًا لإحصاءات غير مكتملة، يتجاوز حجم مياه الصرف السنوية الناتجة عن صناعة الطلاء الكهربائي وحدها 400 مليون طن.

تُعتبر المعالجة الكيميائية لمياه الصرف الناتجة عن الطلاء الكهربائي الطريقة الأكثر فعالية وشمولية. مع ذلك، وبناءً على نتائج سنوات عديدة، تُعاني هذه الطريقة من مشاكل مثل عدم استقرار التشغيل، وانخفاض الكفاءة الاقتصادية، وسوء الأثر البيئي. وقد حلّ استخدام عامل معالجة المياه بالبوليمرات لإزالة المعادن الثقيلة هذه المشاكل بشكل فعّال.

4. تقييم شامل للمشروع

1. يتمتع بقدرة اختزال قوية للكروم، ونطاق الرقم الهيدروجيني لاختزال الكروم واسع (2-6)، ومعظمها حمضي قليلاً.

يمكن لمياه الصرف الصحي المختلطة أن تلغي الحاجة إلى إضافة الحمض.

٢. يتميز هذا المنتج بقلوية عالية، ويمكن رفع قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) عند إضافته. وعندما يصل الرقم الهيدروجيني إلى ٧٫٠، يمكن أن تصل تركيزات الكروم سداسي التكافؤ (Cr(VI))، والكروم ثلاثي التكافؤ (Cr3+)، والنحاس ثنائي التكافؤ (Cu2+)، والنيكل ثنائي التكافؤ (Ni2+)، والزنك ثنائي التكافؤ (Zn2+)، والحديد ثنائي التكافؤ (Fe2+)، وغيرها، إلى المستوى القياسي، أي يمكن ترسيب المعادن الثقيلة مع خفض تركيز الكروم سداسي التكافؤ. وتتوافق المياه المعالجة تمامًا مع معيار التصريف الوطني من الدرجة الأولى.

3. انخفاض التكلفة. بالمقارنة مع كبريتيد الصوديوم التقليدي، انخفضت تكلفة المعالجة بأكثر من 0.1 يوان صيني للطن.

4. تتميز عملية المعالجة بالسرعة العالية، كما أن مشروع حماية البيئة عالي الكفاءة. يسهل ترسيب المواد، وهو أسرع بمرتين من طريقة الجير. يتم ترسيب الفلوريد والفوسفور في مياه الصرف الصحي في آن واحد.

5. كمية الحمأة صغيرة، نصف كمية الحمأة الناتجة عن طريقة الترسيب الكيميائي التقليدية فقط

6. لا يوجد تلوث ثانوي بالمعادن الثقيلة بعد المعالجة، كما أن كربونات النحاس الأساسية التقليدية سهلة التحلل المائي؛

7. يمكن معالجتها بشكل مستمر دون أن تتسبب في انسداد قماش الترشيح

مصدر هذا المقال: سينا ​​أيوين (شاركت المعلومات)