آنچه در این مقاله می خوانید
روش‌های شیمیایی تصفیه فاضلاب
روش‌های شیمیایی تصفیه فاضلاب عمدتاً با هدف کمک به تسهیل واکنش‌ها و فرآیندهای شیمیایی انجام می‌شود ودر واقع جزء اصلی‌ترین بخش‌های فرآیند تصفیه محسوب می‌شوند. روش‌های شیمیایی متعددی برای تصفیه فاضلاب صنایع وجود دارد که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
تنظیم pH
اکسیداسیون مواد آلی مقاوم
گند زدایی
انعقاد و لخته سازی
جذب سطحی مواد آلی محلول و مقاوم
اکسیداسیون
اکسیداسیون شیمیایی به واکنش هایی می گویند که در طی آنها یک یا چند الکترون از ماده شیمیایی مورد نظر به ماده دیگر که اکسید کننده نامیده می شود منتقل می شوند. به عبارتی دیگر زمانی که الکترونها از یک یون، اتم یا مولکول حذف شوند، ماده اکسید شده و هنگامی که الکترونها به یک یون، اتم یا مولکول افزوده شوند ماده احیا می گردد. واکنش های اکسیداسیون و احیا نقش بسزایی در مهندسی محیط زیست دارند.
گند زدایی
گندزدایی فاضلاب (waste water disinfection) مهم ترین مرحله از فرآیند غیر فعال سازی میکروارگانیسم های بیماری زا یا همان پاتوژن ها می باشد. به منظور جلوگیری از آلودگی منابع آب و خاک و همچنین بیماری های ناشی از آن، لازم است که پس از فرآیند تصفیه فاضلاب انجام شود.
گندزدایی فاضلاب را نباید با استریلیزاسیون که به معنی نابودی کامل تمام موجودات زنده آب می باشد، اشتباه کرد. در فرآیند کلرزنی فاضلاب با استفاده از مواد گندزدا، میکروارگانیسم هایی که در مراحل تصفیه ایجاد شده اند را از بین می برند تا پساب خروجی مطابق با استانداردهای زیست محیطی گردد. گندزداها شامل مواد شیمیایی همچون گروه هالوژن، ازن، نقره، امواج uv می باشد.
انعقاد و لخته سازی
فرآیند انعقاد و لخته سازی (coagulation and flocculation) برای حذف مواد کلوئیدی مولد کدورت و رنگ (مواد آلی طبیعی) مورد استفاده قرار می گیرد. این فرآیند شامل دو مرحله انعقاد و لخته سازی می باشد که برای تکمیل آن یک مرحله ته نشین سازی نیز مورد نیاز است.
در مرحله اول، افزودن مواد منعقدکننده منجر به خنثی شدن بار ذرات کلوئیدی شده و در نتیجه این ذرات به یکدیگر نزدیک تر شده و تشکیل ذرات درشت تری می دهند. معمولا برای حذف مواد کلوئیدی آب و فاضلاب، از ترکیبات فلزاتی مانند آلومینیوم یا آهن استفاده می‌شود. املاح فلزات که به عنوان منعقد کننده وارد آب می‌شوند، در اثر هیدرولیز به صورت یونی یا هیدروکسیدهای باردار، در می‌آیند. بوجود آمدن این مولکول های باردار بزرگ با خنثی نمودن ذرات کلوئیدی و کاهش پتانسیل زتا (اختلاف پتانسیل بین فاز پخش شده و محیط اطراف آن) که عامل اصلی دافعه بین ذرات کلوئیدی می‌باشد، امکان لازم برای عمل نمودن نیروی واندروالسی را فراهم آورده و موجب چسبیدن ذرات به یکدیگر می‌شود. از انواع منعقدکننده ها می توان سولفات آلومینیوم، آلومینات سدیم، سولفات فرو، سولفات فریک، کلرور فریک را نام برد. در کنار استفاده از منعقدکننده ها می توان از کمک منعقدکننده ها نیز در مرحله انعقاد کمک گرفت. کمک منعقد کننده‌ها با ایجاد پل بین ذرات ریز لخته حاصل کار منعقد کننده‌ها، آنها را به صورت لخته‌های درشت و سنگین در آورده، عمل ته‌‌نشینی را سرعت می‌بخشند. همچنین محدوده PH را گسترش داده، مقدار مصرف ماده منعقد کننده را کاهش می‌دهند.
چند نمونه از کمک منعقد کننده‌ها‌ی مورد استفاده در تصفیه خانه‌ها عبارتند از : کربنات سدیم، آهک هیدراته، پلی الکترولیتها.
جهت مطالعه عمل انعقاد و تعیین میزان مواد منعقد کننده و نیز انتخاب نوع مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده از آزمایش جار تست استفاده می‌شود. در این آزمایش مقدار و میزان مواد شیمیایی لازم جهت عمل انعقاد، مقدار pH مناسب و نیز مواد شیمیایی مورد نیاز تعیین می شود.
مرحله دوم، لخته سازی است که لازمه آن اختلاط آرام سوسپانسیون برای تسریع تماس بین ذره ای است که منجر به تجمع ذرات کلوییدی و تبدیل آنها به لخته ی بزرگ با قابلیت ته نشینی بیشتر می شود. در حوضچه فلوکولاسیون از مخلوط کن پارویی یا تیغه ای که به آرامی در آب می چرخد استفاده می شود. این پاروها بطور افقی در جهت موازی یا متقاطع با جریان آب نصب می شوند. سرعت کم این پاروها باعث یک حرکت بسیار ملایم در سیال می‌گردد و در نتیجه سبب تصادم و نزدیکی ذرات به هم خواهد شد. سرعت زیاد در حوضچه لخته سازی، باعث شکسته شدن لخته های تشکیل شده خواهد شد. در نهایت، لخته های تشکیل شده، در حوضچه ته نشینی از سیال جدا می شود.
جذب سطحی مواد آلی محلول و مقاوم
فرآیند جذب سطحی یک فرآیند پیچیده الکتروشیمیایی است که در اثر نا متعادل بودن نیروهای سطحی در سطح مواد جاذب اتفاق می افتد. این فرآیند توسط نیروهای فیزیکی مانند پیوندهای واندروالس و همچنین باندهای شیمیایی انجام می شود.
به کمک جذب سطحی می توان بعضی از آلاینده های محیط زیست به خصوص مواد آلی مقاوم یا غیر قابل تجزیه بیولوژیکی موجود در فاضلاب بهداشتی را جذب نمود. البته فرآیند جذب سطحی به عنوان یک روش دفع نهایی جهت حذف آلاینده های فاضلاب شهری محسوب نمی شود، چون واکنش جذب سطحی در شرایط خاصی برگشت پذیر است و مواد جذب شده ممکن است دوباره واجذب شوند . به همین دلیل است که مواد جاذب نظیر کربن فعال مجدداً قابل احیاء هستند. فرآیند جذب سطحی توسط کربن فعال در کاهش ازت و فسفر انواع فاضلاب کارایی ندارد ولی در حذف رنگ بسیار موثر است.
عوامل مؤثر بر سرعت جذب مواد در فرآیند جذب سطحی عبارتند از:
خصوصیات ماده جاذب و جذب شونده | طول زنجیره کربن |
قطر ذرات جذب شونده | وجود ترکیبات آروماتیک |
قابلیت تماس ماده جاذب و حذب شونده | پلاریته |
قابلیت تجزیه پذیری ماده جذب شونده | غلظت مواد جذب شونده |
وجود شاخه های فرعی در ماده جذب شونده | حلالیت |
وزن مخصوص ماده جذب شونده | دما |
سطح ویژه ماده جذب شونده | pH |
سرعت جذب مواد در فرآیند جذب سطحی با دما، غلطت، طول زنجیره کربن، وجود شاخه های فرعی در ذرات یا مواد جذب شونده، سطح ماده جاذب و قابلیت تماس آنها با یکدیگر، رابطه مستقیم و با قطر، وزن مخصوص، درصد ترکیبات آروماتیک، پلاریته بودن، حلالیت ماده جذب شونده و pH محیط، رابطه عکس دارد.
