تصفیه شیمیایی فاضلاب

در فرآیند تصفیه آب صنعتی، تصفیه شیمیایی فاضلاب یک فرایند پیچیده و اساسی است که به منظور حذف مواد آلوده شیمیایی از فاضلاب‌ها انجام می‌شود. این فرآیند با استفاده از ترکیبات شیمیایی به منظور کاهش آلودگی و بهبود کیفیت آب، به عنوان یک قدم مهم در مدیریت منابع آب، اجرا می‌شود. در این مقاله، بررسی خواهیم کرد که تصفیه شیمیایی فاضلاب چیست و از چه مراحلی تشکیل شده است، هم چنین به بررسی مزایا و معایب و کاربردهای آن خواهیم پرداخت.

همچنین ببینید: تصفیه فاضلاب صنعتی چیست

منظور از تصفیه شیمیایی فاضلاب چیست؟

تصفیه شیمیایی فاضلاب فرآیندی است که شامل استفاده از مواد شیمیایی مختلف برای حذف یا خنثی کردن آلاینده‌ها از پساب قبل از تخلیه در محیط زیست یا استفاده مجدد است. فاضلاب حاوی انواع آلاینده‌ها از جمله مواد آلی و معدنی، فلزات سنگین، مواد مغذی و عوامل بیماری‌زا می‌باشد که در صورت عدم تصفیه مناسب می‌تواند برای محیط زیست و سلامت انسان مضر باشد.

مراحل تصفیه شیمیایی فاضلاب

تصفیه شیمیایی فاضلاب از مراحل متعددی تشکیل شده است. در ادامه به بررسی روش‌های تصفیه شیمیایی فاضلاب خواهیم پرداخت:

ته‌نشینی

در حین فرایند ته‌نشینی، تجهیزات تصفیه شیمیایی فاضلاب باعث ایجاد رسوب فلزات در پساب می‌شوند. در تصفیه شیمیایی اغلب یون‌های باردار به آب اضافه می‌شوند. درنتیجه، یون‌های فلزی موجود می‌توانند با آنها واکنش داده و مواد جدید و بی‌ضرری تشکیل دهند.

خنثی‌سازی

هدف از خنثی‌سازی، تنظیم مقدار pH برای برآوردن نیازهای واحدهای مختلف در سیستم تصفیه فاضلاب است.

خنثی‌سازی ممکن است برای تصفیه فاضلاب اسیدی حاوی فلزات استفاده شود. در این روش با اضافه کردن یک معرف قلیایی به پساب اسیدی، مقدار pH آن افزایش یافته و رسوب تشکیل می‌شود. سپس این رسوب جمع آوری می‌شود. به این ترتیب، مقدار pH محلول ورودی در محدوده بهینه تنظیم می‌شود تا فلزات به‌صورت هیدروکسید رسوب کنند.

این مرحله قبل از مرحله اصلی تصفیه فاضلاب، یعنی شفاف‌سازی (= decantation) انجام می‌شود تا اهداف کلی تصفیه فاضلاب به صورت کامل تحقق یابد.

همچنین ببینید: تصفیه فیزیکی فاضلاب

انعقاد و لخته‌سازی

در فرآیندهای تصفیه پساب، از مواد شیمیایی لخته‌ساز و منعقد کننده برای حذف جامدات، شفاف‌سازی آب، سختی‌گیری با آهک، غلیظ شدن لجن و آبگیری مواد جامد استفاده می‌شود.

منعقد کننده‌ها بار منفی ذرات را خنثی کرده و نیروهایی که کلوئیدها را از هم دور نگه می‌دارند، را ناپایدار می‌کنند. منعقد کننده‌های تصفیه آب از مولکول‌هایی با بار مثبت تشکیل شده‌اند که وقتی به آب اضافه شده و مخلوط می‌شوند، این بار منفی را خنثی می‌کنند. منعقد کننده‌های معدنی، منعقد کننده‌های آلی یا ترکیبی از هر دو معمولاً برای حذف مواد جامد معلق از آب استفاده می‌شوند.

لخته ساز‌ها ذرات ناپایدار شده را با هم جمع می‌کنند و باعث تجمع آن‌ها و خروج آن‌ها از محلول می‌شوند. نمونه‌هایی از لخته‌سازهای تصفیه شیمیایی شامل پلیمرهای با وزن مولکولی کم، متوسط و بالا هستند.

اکسیداسیون

اکسیداسیون، BOD فاضلاب و هم‌چنین سمیت برخی ناخالصی‌ها را کاهش می‌دهد. تصفیه ثانویه، برخی ناخالصی‌ها را به دی اکسید کربن، آب و جامدات زیستی تبدیل می‌کند. اکسیداسیون شیمیایی به طور گسترده برای گند‌‌زدایی استفاده می‌شود.

تبادل یونی

فرآیند تبادل یونی، مشابه فرآیند اسمز معکوس، برای سختی‌گیری آب استفاده می‌شود. کلسیم و منیزیم یون‌های رایجی هستند که منجر به سختی آب می‌شوند. برای سختی‌گیری آب، یون‌های سدیم با بار مثبت به شکل نمک کلرید سدیم محلول یا آب نمک معرفی می‌شوند. یون‌های سخت کلسیم و منیزیم با یون های سدیم جایگزین شده و یون‌های سدیم آزاد به سادگی در آب آزاد می‌شوند. با این حال، پس از سختی‌گیری حجم زیادی از آب، محلول سختی‌گیر ممکن است با یون‌های کلسیم و منیزیم اضافی اشباع شود، که نیاز به شارژ مجدد محلول با یون‌های سدیم دارد.

گندزدایی

گندزدایی، که میکروارگانیسم‌های مضر مانند ویروس‌ها و باکتری‌ها را از بین برده یا استریل می‌کند، گاهی اوقات مرحله نهایی در تصفیه فاضلاب است که قبل از استفاده مجدد نیاز به تصفیه دقیق دارد. کلر یک ضدعفونی کننده رایج و مقرون به صرفه است. گزینه‌های دیگر عبارتند از تصفیه ازن و ضدعفونی آب با فیلتر uv.

انواع مواد شیمیایی مورد استفاده در تصفیه شیمیایی فاضلاب

مواد شیمیایی مختلفی در تصفیه شیمیایی فاضلاب جهت تسهیل در حذف یا خنثی‌سازی آلاینده‌ها استفاده می‌شود. انتخاب این مواد شیمیایی خاص به ویژگی‌های فاضلاب و انواع آلاینده‌های موجود در آن بستگی دارد. در اینجا برخی از مواد شیمیایی رایج مورد استفاده در مراحل مختلف تصفیه شیمیایی فاضلاب آورده شده است:

• منعقد کننده‌ها: سولفات آلومینیوم (آلوم)، کلرید آهن، سولفات آهن، منعقد کننده های پلیمری.
• لخته کننده‌ها: پلی الکترولیت‌ها (پلی آکریل آمید، پلی DADMAC)، پلیمرهای آلی.
• ضدعفونی کننده‌ها: کلر، هیپوکلریت سدیم، دی اکسید کلر، ازن، نور فرابنفش (UV)، هیدروژن پروکسید.
• مواد شیمیایی تنظیم کننده pH: آهک (هیدروکسید کلسیم)، هیدروکسید سدیم، اسید سولفوریک، دی اکسید کربن.
• عوامل رسوب دهنده: اکسید کلسیم، کربنات سدیم، آلومینات سدیم.
• پلی فسفات‌ها: در جداسازی یون‌های فلزی استفاده می‌شود.

مزایا و معایب تصفیه شیمیایی فاضلاب

مزایا

• فرآیندهای تصفیه شیمیایی به طور موثر طیف گسترده‌ای از آلاینده‌ها را حذف می‌کنند، از جمله جامدات معلق، ترکیبات آلی و عوامل بیماری‌زا، که منجر به آب تصفیه شده با کیفیت بالا می‌شوند.
• تصفیه شیمیایی را می‌توان با ویژگی‌های خاص فاضلاب تنظیم کرد و آن را با فرآیندهای صنعتی و آلاینده‌های مختلف سازگار کرد.
• روش‌های شیمیایی اغلب نتایج سریع‌تری را در مقایسه با تصفیه بیولوژیکی ارائه می‌دهند و آن‌ها را برای شرایطی که نیاز به حذف فوری آلاینده دارند، مناسب می‌کند.
• روش‌های ضدعفونی شیمیایی می‌توانند به طور موثر میکروارگانیسم‌های مضر را از بین ببرند یا غیرفعال کنند و خطر بیماری‌های ناشی از آب را کاهش دهند.
•  تصفیه‌های شیمیایی را می‌توان با سایر فرآیندهای فیزیکی و بیولوژیکی برای ایجاد سیستم‌های تصفیه فاضلاب جامع ادغام کرد.

معایب

• استفاده از مواد شیمیایی ممکن است بقایایی را در آب تصفیه شده باقی بگذارد که به طور بالقوه منجر به نگرانی‌های زیست محیطی و نیاز به مراحل تصفیه اضافی می‌شود.
• تصفیه شیمیایی، به ویژه مواد ضد عفونی کننده، به دلیل هزینه‌های خرید، نگهداری و جابجایی پرهزینه هستند.
• تخلیه برخی از مواد شیمیایی به داخل آب ممکن است اثرات نامطلوبی بر اکوسیستم‌های آبی داشته باشند و بر زندگی آبزیان و گونه‌های زیستی تأثیر بگذارند.
• فرایند‌های تصفیه شیمیایی اغلب لجن را به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌کنند که ممکن است نیاز به تصفیه و دفع بیشتری داشته باشند و پیچیدگی و هزینه را به فرآیند کلی اضافه کنند.
• تنظیم pH با استفاده از مواد شیمیایی منجر به نوسانات سریع pH شود که ممکن است کنترل آن چالش برانگیز باشد و بر کارایی فرآیندهای تصفیه بعدی تأثیر بگذارد.
• برخی از مواد شیمیایی مورد استفاده در تصفیه فاضلاب می‌توانند برای سلامتی انسان خطرناک باشند و نیاز به روش‌های دقیق نگهداری و دفع برای جلوگیری از آلودگی دارند.
• اثربخشی تصفیه شیمیایی به عوامل خارجی مانند دما، pH و ماهیت آلاینده‌ها بستگی دارد که در طول زمان می‌تواند متفاوت باشد.

کاربردهای تصفیه شیمیایی فاضلاب

تصفیه شیمیایی به طور گسترده برای تصفیه فاضلاب‌های شهری و صنعتی به کار گرفته می‌شود. در تصفیه فاضلاب شهری، اطمینان حاصل می‌شود که مواد آلاینده و باکتری‌ها قبل از دفع یا استفاده مجدد، به‌طور مؤثر حذف شوند. صنایعی نظیر فولاد و معدن، نفت و گاز، کاغذ و سلولز، نساجی، داروسازی و الکترونیک از تصفیه شیمیایی برای حذف آلاینده‌های خاص تولید شده در فرآیندهای خود استفاده می‌کنند. این نوع تصفیه‌ برای حذف فلزات سنگین، ترکیبات آلی، روغن و آلاینده‌های دیگر بسیار حیاتی است. به علاوه، تصفیه شیمیایی فاضلاب در مدیریت آب‌های روان‌ کشاورزی و شیرابه زباله نیز به کار می‌رود. فرآیندها و مواد شیمیایی مورد استفاده بسته به صنعت و ترکیب فاضلاب متفاوت بوده و هدف کلی این است که تصفیه به صورت مؤثری انجام شود، استانداردهای زیست محیطی رعایت شود و تأثیرات منفی بر اکوسیستم‌ها به حداقل رسانده شود.