في صناعة معالجة المياه، يعد COD مؤشرًا أساسيًا لا يمكن تجاهله. سواء كانت مياه الصرف الصحي المنزلية أو مياه الصرف الصناعي، فإن جميع معايير التصريف تقريبًا تتضمن حدود COD. إذًا، ما الذي يمثله COD بالضبط؟ من أين يأتي COD في مياه الصرف الصحي؟ وما هي خطوات العلاج اللازمة للوصول إلى المستوى المطلوب؟ توضح هذه المقالة هذه الأسئلة في وقت واحد.
ما هو COD؟
COD هو اختصار للطلب على الأكسجين الكيميائي. ببساطة، فهو يقيس إجمالي كمية الأكسجين التي تستهلكها جميع المواد الموجودة في الماء والتي يمكن أكسدتها بواسطة المؤكسدات الكيميائية (المواد العضوية بشكل أساسي، ولكنها تتضمن أيضًا كمية صغيرة من المواد غير العضوية المختزلة).
وبعبارة أخرى، كلما ارتفعت قيمة COD، كلما زادت أكسدة "الأشياء القذرة" في الماء، وكلما زاد تلوث الماء. كلما انخفض COD، كلما كانت جودة المياه أنظف.
في معايير التفريغ الفعلية، تختلف حدود COD وفقًا لوجهة التفريغ والمتطلبات المحلية. على سبيل المثال، تتطلب معايير النفايات السائلة الشائعة لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي المنزلية COD أقل من أو يساوي 50 ملجم / لتر أو أقل من أو يساوي 100 ملجم / لتر. كما أن مياه الصرف الصناعي التي يتم تصريفها في شبكات الأنابيب البلدية أو المسطحات المائية الطبيعية لها حدود واضحة لـ COD.
من أين يأتي COD؟
أي مادة عضوية أو مادة مختزلة في الماء يمكن أكسدتها ستشكل COD. هناك ثلاثة مصادر رئيسية:
منزلي: بقايا الطعام، بقع الزيت، البراز، المنظفات، مياه الصرف الصحي للاستحمام.
الصناعية: النشا والسكريات من مصانع الأغذية، الدم من المسالخ، الأصباغ من الطباعة والصباغة، المذيبات الكيماوية، لب الخشب من صناعة الورق، سماد الماشية.
أخرى: فضلات أوراق النبات، بقايا الميكروبات، الكبريتيدات، النتريت.
تذكر ببساطة: أي شيء يمكن "تأكسده وحرقه" يعتبر COD.
كيف يمكن لـ COD تلبية معايير التفريغ؟
عادةً لا يكون تقليل COD في محطات معالجة مياه الصرف الصحي عملية -من خطوة واحدة، بل هو تخفيض تدريجي من خلال عمليات-متعددة المراحل. فيما يلي وصف لعملية العلاج القياسية في خمس مراحل.
الخطوة 1: المعالجة المسبقة – إزالة الجزيئات الكبيرة وبعض المواد العضوية العالقة
تشتمل وحدة المعالجة المسبقة بشكل أساسي على: الغربال، وغرفة الحصى، ومصيدة الشحوم، وخزان المعادلة.
تعترض الشاشة الحطام الكبير مثل أغصان الأشجار والأكياس البلاستيكية والخرق.
تسمح حجرة الحصى باستقرار الرمل والأحجار الصغيرة.
تعمل مصيدة الشحوم على إزالة الزيوت والشحوم العائمة.
يعمل خزان المعادلة على موازنة جودة المياه وكميتها لمنع التأثير على العمليات اللاحقة.
تعمل هذه الخطوة على إزالة بعض المواد العضوية العائمة والعالقة، مما يؤدي إلى انخفاض أولي في COD، ولكن التخفيض محدود.
الخطوة 2: التخثر الفيزيائي الكيميائي والترسيب - إزالة COD المعلقة والغروية
بعد المعالجة المسبقة، يبقى عدد كبير من الجزيئات الدقيقة العالقة والمواد العضوية الغروية في الماء. وهذه لا يمكن أن تستقر بسرعة عن طريق الجاذبية وتتطلب إضافة عوامل كيميائية للتخثر والترسيب.
العوامل شائعة الاستخدام: بولي ألومنيوم كلوريد (PAC) وبولي أكريلاميد (PAM).
مبدأ العمل: يعمل الكاشف على زعزعة استقرار الجزيئات الصغيرة والغرويات، مما يؤدي إلى تجميعها في كتل أكبر، والتي يتم فصلها بعد ذلك في خزان الترسيب. تعمل هذه الخطوة على إزالة COD المعلقة والغروية بشكل كبير، مما يجعل الماء أكثر وضوحًا.
الخطوة 3: المعالجة البيولوجية – الخطوة الأساسية في إزالة COD المذاب
تعد المعالجة البيولوجية هي الخطوة الأكثر أهمية واقتصادية في معظم محطات معالجة مياه الصرف الصحي لتقليل COD. ويستخدم النشاط الأيضي للكائنات الحية الدقيقة لتحليل المواد العضوية الذائبة في الماء إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.
تشمل العمليات الشائعة: عملية A/O، عملية A²/O، خندق الأكسدة، SBR (مفاعل الدفعة التسلسلية)، MBR (مفاعل حيوي غشائي)، إلخ.
بشكل عام، يتم تقسيمها إلى بيئتين:
المرحلة اللاهوائية: في ظل الظروف الخالية من الأكسجين-، تقوم البكتيريا اللاهوائية بتحليل الجزيئات العضوية الكبيرة إلى أحماض عضوية أصغر وميثان، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة المعالجة الهوائية اللاحقة. مناسب لمياه الصرف الصحي العضوية ذات التركيز العالي-.
المرحلة الهوائية: توفر التهوية الأكسجين، مما يسمح للكائنات الحية الدقيقة الهوائية بالتكاثر بسرعة واستهلاك المواد العضوية الموجودة في الماء بسرعة، مما يؤدي إلى أكسدتها وتحللها تمامًا.
يمكن لهذه المرحلة إزالة 70% إلى 90% أو أكثر من COD، وهو أمر بالغ الأهمية لتحقيق العلاج المتوافق.
الخطوة 4: العلاج المتقدم - تقليل COD المتبقي بعد المعالجة البيولوجية
بعد المعالجة البيولوجية، تتم إزالة معظم المواد العضوية القابلة للتحلل بسهولة، ولكن قد تظل كمية صغيرة من المواد العضوية المتمردة في الماء، أو قد لا يزال COD غير مطابق لمعايير التفريغ. ومن ثم مطلوب العلاج المتقدم.
تشمل الطرق الشائعة ما يلي:
خزان الترسيب الثانوي: يفصل الحمأة المنشطة عن الماء في نظام المعالجة البيولوجية، مما يؤدي إلى تصفية النفايات السائلة. يعد هذا جزءًا من العملية التقليدية، لكن استخدامه وحده لا يمكن أن يؤدي إلى تقليل COD المذاب.
أكسدة الفنتون: تؤدي إضافة بيروكسيد الهيدروجين وأملاح الحديدوز إلى توليد جذور الهيدروكسيل شديدة الأكسدة، والتي يمكن أن تدمر المواد العضوية المتمردة بهياكل جزيئية مستقرة. مناسبة بشكل خاص لمياه الصرف الصناعي من الصناعات الكيميائية والصيدلانية.
امتصاص الكربون المنشط: يستخدم البنية المسامية للكربون المنشط لامتصاص بقايا المواد العضوية واللون، مما يؤدي إلى تقليل COD.
ترشيح غشاء MBR: تقوم وحدة الغشاء مباشرة باحتجاز الغرويات والكائنات الحية الدقيقة، مما يؤدي إلى انخفاض شديد في المواد الصلبة العالقة و COD في النفايات السائلة.
الغرض من هذه الخطوة هو تقليل COD الذي لا تستطيع المعالجة البيولوجية التعامل معه، مما يضمن أن النفايات السائلة النهائية تلبي المعايير.
الخطوة 5: التطهير والتفريغ
وأخيرًا، تخضع مياه الصرف الصحي للتطهير (على سبيل المثال، الضوء فوق البنفسجي، أو هيبوكلوريت الصوديوم، أو الأوزون) لقتل الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض. في الوقت نفسه، تلبي مؤشرات مثل COD، ونيتروجين الأمونيا، والفوسفور الكلي معايير التفريغ، مما يسمح بتصريفها في المسطحات المائية الطبيعية أو إعادة استخدامها (على سبيل المثال، في تنسيق الحدائق، والتنظيف، وما إلى ذلك).
تتميز أنواع المياه المختلفة بتركيزات مختلفة من COD ومتطلبات معالجة مختلفة، ويجب تصميم مجموعات عمليات محددة بناءً على الظروف الفعلية. ومع ذلك، فإن فهم هذا المسار الأساسي يظهر بوضوح أن COD في مياه الصرف الصحي لا يختفي من الهواء، ولكن يتم تقليله خطوة بخطوة من خلال الاعتراض الفيزيائي، والترسيب الكيميائي، والتحلل الميكروبي، والأكسدة المتقدمة، والترشيح بالامتزاز.
إذا كانت شركتك أو مشروعك يواجه تجاوز COD للمعايير، فإن التحقق من أوجه القصور في الخطوات المذكورة أعلاه غالبًا ما يوفر اتجاهًا لحل المشكلة.