مقدمة
تأتي مياه الصرف الصحي للسكر بشكل رئيسي من عملية إنتاج السكر والاستخدام الشامل لمنتجات السكر الثانوية. وهي أساساً مياه الصرف الصحي التي يتم تصريفها من عملية إنتاج السكر باستخدام البنجر أو قصب السكر كمواد خام، ممزوجة بمياه الصرف الصحي للمزلقانات، ومياه الصرف الصحي لعصر السكر، ومياه الصرف الصحي للتقطير، ومياه الغسيل الأرضي وغيرها من مياه الصرف الصحي الشاملة.
خصائص مياه الصرف الصحي السكرية
مياه الصرف الصحي الناتجة عن السكر هي مياه صرف عضوية ذات نسبة عالية من COD و BOD، وقابلية تحلل بيولوجي جيدة ولون عالي. يمكن أن يتسبب التصريف المباشر في الأنهار بسهولة في نقص الأكسجين والتخثث في المسطحات المائية، مما يؤثر على بقاء العوالق والطحالب في المسطحات المائية. في الحالات الشديدة، تتكاثر الطحالب بشكل كبير، مما يتسبب في موت الكائنات الهوائية في المياه بسبب نقص الأكسجين، ويؤدي في النهاية إلى تدهور المسطحات المائية.
تكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصحي للسكر في الوقت الحاضر، تشمل تكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصحي للسكر بشكل رئيسي الطريقة الفيزيائية والكيميائية والطريقة الكيميائية الحيوية. نظرًا لقابلية التحلل البيولوجي الجيدة لمياه الصرف الصحي للسكر، غالبًا ما تستخدم الطريقة الكيميائية الحيوية لمعالجة مياه الصرف الصحي هذه في الداخل والخارج. تشمل الطريقة الكيميائية الحيوية بشكل أساسي المعالجة اللاهوائية، والمعالجة الهوائية، والمعالجة اللاهوائية الهوائية، والمعالجة اللاهوائية الهوائية، وما إلى ذلك.
1. الطريقة الفيزيائية والكيميائية تستخدم الطريقة الفيزيائية والكيميائية بشكل رئيسي في المعالجة المسبقة لمياه الصرف الصحي. وتشمل هذه الطريقة: طريقة الترسيب بالتخثر، وطريقة الامتزاز، وطريقة التبادل الأيوني، وطريقة الاستخلاص، وطريقة غسيل الكلى بالانتشار، وطريقة الغسيل الكهربائي، إلخ.
2. طريقة المعالجة اللاهوائية البيولوجية اللاهوائية تعتبر المعالجة اللاهوائية لمياه الصرف الصحي مناسبة جداً عندما يكون محتوى المادة العضوية مرتفعاً. ونظرًا لقلة كمية الحمأة الناتجة أثناء المعالجة اللاهوائية، فإن الحاجة إلى المغذيات منخفضة. وفي الوقت نفسه، يمكن استخدام الميثان الناتج كمصدر محتمل للطاقة للقضاء على التلوث الناتج عن انبعاثات الغازات. تكلفة الاستثمار منخفضة بشكل عام، وتكاليف التشغيل والإدارة أقل بكثير من العمليات الهوائية. وقد استخدمت على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصحي في صناعة السكر.
مفاعل بطانية الحمأة اللاهوائية المتدفقة لأعلى (UASB) هو شكل تمثيلي للمعالجة اللاهوائية. في المفاعل، تدخل مياه الصرف الصحي بالتساوي من الأسفل وتتحرك لأعلى. الجزء السفلي من المفاعل عبارة عن طبقة حمأة بتركيز أعلى، والجزء العلوي عبارة عن طبقة حمأة معلقة بتركيز أقل. وفي ظل الظروف العادية، عند معالجة مياه الصرف الصحي لسكر البنجر، يمكن أن يصل الحمل الحجمي إلى 20.7 كجم من ثاني أكسيد الكربون/(م3-د)، ويبلغ معدل إزالة ثاني أكسيد الكربون حوالي 82%.
كما أن عملية UASB لها أيضًا العيوب التالية: لا توجد طريقة تصميم ناضجة للفاصل ثلاثي المراحل؛ زراعة الحمأة الحبيبية صعبة، وتستغرق وقتًا طويلًا لبدء التشغيل وتشكيل حمأة حبيبية مستقرة لأول مرة؛ تحتاج معظم مفاعلات UASB إلى التحكم بشكل صحيح في تركيز المواد الصلبة العالقة في مياه المدخل لمنع الانسداد وقصر الدائرة؛ مقاومة حمل الصدمات ليست قوية، ولا تصل جودة مياه الصرف إلى جودة مياه الصرف في عملية المعالجة الثانوية التقليدية.
3. الطريقة البيولوجية الهوائية تشمل الطريقة البيولوجية الهوائية أساساً طريقة الحمأة المنشطة وطريقة الأغشية الحيوية الرقيقة.
تسلسل طريقة الحمأة المنشطة على دفعات متسلسلة، الهيكل الرئيسي هو خزان تفاعل SBR، حيث يتم الانتهاء من عمليات مدخل المياه، والتفاعل، والترسيب، والصبّ، وتصريف الحمأة، وما إلى ذلك بالتسلسل. بالمقارنة مع طريقة الحمأة المنشطة المستمرة، تتميز هذه العملية بمزايا عدد أقل من هياكل المعالجة، والاستقرار الهوائي للحمأة، والمقاومة القوية لحمل الصدمات، ومعدل استخدام الأكسجين العالي، وانخفاض احتمال توسع الحمأة، وتأثير المعالجة المستقر. وعادة ما تستخدم هذه العملية مع عمليات أخرى في الهندسة الفعلية.
تعميم نظام الحمأة المنشطة، تعتمد هذه العملية على تعميم مدخل المياه في وضع التشغيل، وينقسم المفاعل إلى ثلاث مناطق: المحدد، ومنطقة الأكسدة ومنطقة التفاعل الرئيسية. تعمل هذه العملية على تحسين تصميم محدد الحمأة المنشطة، وتتميز بمرونة التصميم ووضع التشغيل، والتي لا تعكس فقط مزايا مفاعل الحمأة المنشطة مثل العملية البسيطة وقلة المباني، ولكنها تتغلب أيضًا على بعض أوجه القصور في مفاعل الحمأة المنشطة.
عملية الجمع بين الغشاء الحيوي الرقيق/الحمأة المنشطة، هذه العملية المدمجة هي تقنية معالجة بيولوجية لمياه الصرف الصحي تجمع بين طريقة الحمأة المنشطة وطريقة الغشاء الحيوي الرقيق. فمن ناحية، تتميز بخصائص الحمل العالي لطريقة الأغشية الحيوية، وبالتالي تقليل حجم الهيكل والاستثمار، ومن ناحية أخرى، تتميز أيضًا بخصائص التلامس الكافي بين المواد الصلبة والسائلة لطريقة الحمأة المنشطة، وكفاءة إزالة عالية للملوثات العضوية، وجودة نفايات سائلة مستقرة وجيدة.
4. عملية المعالجة اللاهوائية الهوائية - اللاهوائية تعتبر المعالجة البيولوجية اللاهوائية مناسبة لمعالجة مياه الصرف الصحي العضوية عالية التركيز، ولها مزايا انخفاض استهلاك الطاقة، وارتفاع حمل الإزالة، وإعادة تدوير الغاز الحيوي كطاقة، ولكن من الصعب أن تفي نفاياتها السائلة بمعيار التصريف؛ في حين أن المعالجة البيولوجية الهوائية مناسبة لمعالجة مياه الصرف الصحي ذات التركيز المنخفض، ولها مزايا جودة النفايات السائلة الجيدة بعد التنقية.
