مؤشرات معالجة مياه الصرف الصحي إجمالي النيتروجين (TN) وإجمالي الفوسفور (TP)

في معالجة مياه الصرف الصحي، يعد إجمالي النيتروجين والفوسفور مؤشرين رئيسيين، على التوالي، مما يعكس محتوى النيتروجين والفوسفور في المسطح المائي. سيؤدي التصريف المفرط لهذه العناصر إلى إثراء المسطحات المائية ويسبب مشاكل تلوث المياه.

جدول المحتويات(انقر للذهاب إلى المكان الذي تريد رؤيته)

1. مؤشر معالجة مياه الصرف الصحي إجمالي النيتروجين (TN)

1.1 المصادر الرئيسية للنيتروجين الكلي (TN) في مياه الصرف الصحي

1.2 طرق إزالة النيتروجين الكلي (TN) من مياه الصرف الصحي

1.3 ما هو مؤشر النتروجين الكلي (TN) في معالجة مياه الصرف الصحي؟

2. معالجة مياه الصرف الصحي إجمالي الفوسفور (TP)

2.1 كيف يتم توليد إجمالي الفوسفور (TP) في مياه الصرف الصحي

2.2 كيفية إزالة الفوسفور الكلي (TP) أثناء معالجة مياه الصرف الصحي؟

1. مؤشر معالجة مياه الصرف الصحي إجمالي النيتروجين (TN)

1.1 المصادر الرئيسية للنيتروجين الكلي (TN) في مياه الصرف الصحي

• الصرف الصحي المنزلي:

تعتبر مياه الصرف الصحي المنزلية أحد المصادر الرئيسية للنيتروجين الكلي في مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية. يأتي هذا بشكل أساسي من الحياة اليومية للناس، مثل الغسيل والإخراج والأكل وما إلى ذلك. ومن بينها، تخضع المواد المحتوية على النيتروجين في البراز البشري، تحت تأثير البكتيريا، لعمليات مثل الأمونيا والنترجة، وأخيرًا تشكل نيتروجين الأمونيا، نترات النيتروجين وأشكال أخرى في مياه الصرف الصحي1. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي بقايا الطعام والمنظفات وما إلى ذلك أيضًا على كمية معينة من النيتروجين.

مياه الصرف الصناعي:

يتم إنتاج مياه الصرف الصحي المحتوية على النيتروجين في العديد من عمليات الإنتاج الصناعي، مثل الصناعات الكيميائية والصيدلانية والصناعات الغذائية وغيرها. ويأتي النيتروجين الموجود في مياه الصرف الصحي بشكل رئيسي من المواد الخام والوسيطة والمنتجات النهائية، بالإضافة إلى تصريف مياه الصرف الصحي أثناء عملية الإنتاج. على سبيل المثال، يأتي إجمالي النيتروجين في مياه الصرف الصحي للطباعة والصباغة بشكل رئيسي من اليوريا والأصباغ العضوية المحتوية على النيتروجين.

• الصرف الزراعي:

في الإنتاج الزراعي، ستنتج الأسمدة والمبيدات الحشرية وتربية الماشية والدواجن وما إلى ذلك مياه الصرف الصحي التي تحتوي على النيتروجين. وعلى وجه الخصوص، استخدام الأسمدة، حيث يتم طرد النيتروجين بسهولة إلى المسطحات المائية عن طريق مياه الأمطار، مما يسبب تلوث النيتروجين في المسطحات المائية.

• مصادر أخرى:

بالإضافة إلى المصادر الثلاثة الرئيسية المذكورة أعلاه، قد يأتي إجمالي النيتروجين في مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية أيضًا من مصادر أخرى، مثل الترسب الجوي، والتآكل بمياه الأمطار، وما إلى ذلك. وعلى الرغم من أن هذه المصادر تساهم بشكل ضئيل نسبيًا في إجمالي النيتروجين، إلا أنها قد تصبح أيضًا مصادر مهمة للتلوث بالنيتروجين في حالات محددة معينة.

• نترات النيتروجين في مياه الصرف الصناعي:

تحتوي العديد من مياه الصرف الصناعي على كمية كبيرة من نترات النيتروجين. على سبيل المثال، تستخدم الصناعات الكيميائية والدفاعية مواد النترات كمواد خام أو مواد مؤكسدة، وتستخدم مصانع أعلاف الماشية النترات أو النتريت كمضادات للأكسدة، والتي يمكن أن تنتج مياه صرف تحتوي على نترات النيتروجين.

• تحويل النيتروجين العضوي:

تتحلل مركبات النيتروجين العضوية وتتحول إلى نيتروجين الأمونيا تحت تأثير البكتيريا الأمونية. وتسمى هذه العملية تفاعل الأمونيا. على سبيل المثال، تتحلل الأحماض الأمينية إلى نيتروجين الأمونيا وثاني أكسيد الكربون تحت تأثير البكتيريا الأمونية.

• النترتة:

تعمل البكتيريا النتروجينية على تحويل نيتروجين الأمونيا إلى نتريت ونترات. تتضمن هذه العملية خطوتين: أولاً، تتم أكسدة نيتروجين الأمونيا إلى نتريت، ثم تتم أكسدة النتريت مرة أخرى إلى نترات.

• نزع النتروجين:

في ظل الظروف اللاهوائية، تعمل البكتيريا النازعة للنتروجين على تحويل النترات إلى غاز النيتروجين، وبالتالي إزالة النيتروجين الكلي. هذه الطريقة مناسبة لمعالجة مياه الصرف الصحي بتركيزات عالية من النيتروجين.

باختصار، يأتي إجمالي النيتروجين في مياه الصرف الصحي بشكل أساسي من مياه الصرف الصحي المنزلية ومياه الصرف الصناعي والصرف الزراعي وغيرها من المسارات، بما في ذلك تحويل النيتروجين العضوي والنترجة ونزع النتروجين. وتؤدي هذه المصادر وعمليات التحويل معًا إلى إنتاج النيتروجين الكلي في مياه الصرف الصحي.

1.2 طرق إزالة النيتروجين الكلي (TN) من مياه الصرف الصحي

في معالجة مياه الصرف الصحي، يعد النيتروجين الكلي (TN) مؤشرًا مهمًا لجودة المياه، وتشمل طرق إزالته بشكل أساسي الطرق البيولوجية والكيميائية والفيزيائية. فيما يلي طرق الإزالة التفصيلية وتطبيقاتها:

1.2.1 الطريقة البيولوجية

تقوم الطريقة البيولوجية بشكل أساسي بتحويل النيتروجين الكلي إلى مواد غير ضارة من خلال عمل الكائنات الحية الدقيقة.

• نزع النتروجين البيولوجي

العملية اللاهوائية/نقص الأكسجين/الهوائية (A2/O): يمكن لعملية معالجة مياه الصرف الصحي هذه إزالة النيتروجين والفوسفور في وقت واحد، بما في ذلك ثلاث مراحل: اللاهوائية، ونقص الأكسجين، والهوائية. في المرحلة اللاهوائية، تُستخدم الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية لمعالجة المواد العضوية في مياه الصرف الصحي لإنتاج الغاز الحيوي؛ في مرحلة نقص الأكسجين، تُستخدم بكتيريا إزالة النتروجين لتحويل نترات النيتروجين إلى غاز النيتروجين؛ في المرحلة الهوائية، تستخدم البكتيريا الآزوتية لتحويل نيتروجين الأمونيا إلى نيتروجين النترات.

إزالة النتروجين من سلالات متعدد الفوسفات: يمكن لسلالات إزالة النتروجين من متعدد الفوسفات المختارة من الحمأة المنشطة في الخندق الخارجي لخندق الأكسدة في محطة معالجة مياه الصرف الصحي إزالة نترات النيتروجين والفوسفور الكلي في مياه الصرف الصحي.

1.2.2 الطريقة الكيميائية

تعمل الطريقة الكيميائية بشكل رئيسي على إزالة هذه الملوثات عن طريق إضافة عوامل كيميائية للتفاعل مع النيتروجين الكلي لتوليد الرواسب أو الغازات.

1.2.3 نزع النتروجين الكيميائي

• مزيل نيتروجين الأمونيا: مناسبة لإزالة نيتروجين الأمونيا من النيتروجين الكلي. اعتمادا على نوعية المياه، وتأثير العلاج يختلف.

• التبادل الأيوني: إزالة النيتروجين الكلي عن طريق تبادل راتنج التبادل الأيوني مع أيونات النيتروجين في مياه الصرف الصحي.

• نفاذية الغشاء: باستخدام تكنولوجيا تخلل الغشاء، قم بإزالة النيتروجين الكلي من مياه الصرف الصحي من خلال النفاذ الانتقائي للغشاء شبه المنفذ.

• طريقة الامتزاز: من الأفضل استخدام الكربون المنشط والمواد الماصة الأخرى لامتصاص النيتروجين في مياه الصرف الصحي.

1.2.4 الطريقة الفيزيائية

تقوم الطريقة الفيزيائية بشكل رئيسي بإزالة النيتروجين الكلي من خلال الوسائل الفيزيائية، مثل الترشيح والترسيب.

1.2.5 طريقة الترشيح

امتصاص الكربون المنشط: استخدام المساحة السطحية الهائلة المحددة من الكربون المنشط لامتصاص الفوسفور المتبقي في مياه الصرف الصحي يجعل تأثير المعالجة أفضل.

خاتمة

في معالجة مياه الصرف الصحي، تشمل طرق إزالة النيتروجين الكلي بشكل فعال العمليات البيولوجية والكيميائية والفيزيائية. كل طريقة لها نطاق تطبيقها ومزاياها وعيوبها. في التطبيقات العملية، عادة ما يتم الجمع بين تقنيات متعددة لتحقيق أفضل تأثير علاجي.

1.3. ما هو مؤشر النيتروجين الكلي (TN) في معالجة مياه الصرف الصحي؟

يشير مؤشر إجمالي النيتروجين (TN) في معالجة مياه الصرف الصحي إلى مجموع جميع مركبات النيتروجين في مياه الصرف الصحي، بما في ذلك الأشكال التالية بشكل رئيسي:

• النيتروجين العضوي:

النيتروجين الموجود في المواد العضوية مثل البروتينات والأحماض الأمينية.

• نيتروجين الأمونيا (NH₃-N):

النيتروجين على شكل أمونيا أو أيونات الأمونيوم في مياه الصرف الصحي.

• نيتروجين النتريت (NO₂-N):

النيتروجين على شكل نتريت في مياه الصرف الصحي.

• نترات النيتروجين (NO₃-N):

النيتروجين على شكل نترات في مياه الصرف الصحي.

1.3.1 مؤشر إجمالي النيتروجين

يتضمن مؤشر إجمالي النيتروجين عادة الجوانب التالية:

• تركيز:

يُعبَّر عادةً عن إجمالي تركيز النيتروجين بالملليمول لكل لتر (مليمول/لتر) أو الملليجرام لكل لتر (ملجم/لتر).

• معدل الإزالة:

في معالجة مياه الصرف الصحي، يعد معدل إزالة النيتروجين الإجمالي مؤشرًا أساسيًا لقياس تأثير المعالجة. يشير معدل الإزالة إلى نسبة إجمالي تركيز النيتروجين في الماء بعد المعالجة إلى إجمالي تركيز النيتروجين قبل المعالجة.

• معايير التفريغ:

لدى البلدان والمناطق المختلفة معايير مختلفة لمحتوى النيتروجين الإجمالي في تصريف مياه الصرف الصحي. على سبيل المثال، ينص معيار الصين المتكامل لتصريف مياه الصرف الصحي (GB 8978-1996) على مستويات مختلفة من معايير التصريف.

1.3.2 رصد ومراقبة النيتروجين الكلي

ولضمان فعالية معالجة مياه الصرف الصحي، يجب مراقبة إجمالي تركيز النيتروجين بانتظام. يمكن لمعدات المراقبة عبر الإنترنت مراقبة إجمالي تركيز النيتروجين في مياه الصرف الصحي في الوقت الفعلي للمساعدة في التحكم في عملية المعالجة وضبطها.

2. معالجة مياه الصرف الصحي إجمالي الفوسفور (TP)

2.1 كيف يتم توليد إجمالي الفوسفور (TP) في مياه الصرف الصحي

2.1.1 الصرف الصحي المنزلي:

• تعتبر مياه الصرف الصحي المنزلية أحد المصادر الرئيسية للفوسفور الكلي. يعد استخدام المنظفات التي تحتوي على الفوسفور هو المصدر الرئيسي للفسفور في مياه الصرف الصحي المنزلية. ويتدفق الفوسفات الموجود في هذه المنظفات إلى المسطحات المائية مع مياه الصرف الصحي، مما يسبب زيادة كبيرة في محتوى الفوسفور في المسطحات المائية.

• تعتبر النفايات البشرية أيضًا مصدرًا أساسيًا للفوسفور في مياه الصرف الصحي المنزلية.

2.1.2 مياه الصرف الصناعي:

• يأتي الفوسفور الموجود في مياه الصرف الصناعي بشكل رئيسي من الصناعات الكيميائية وصناعة الورق والمطاط والصبغ وطباعة المنسوجات والصباغة والمبيدات الحشرية وفحم الكوك والبتروكيماويات والتخمير والصناعات الدوائية والطبية والصناعات الغذائية. غالبًا ما تحتوي مياه الصرف الصحي الناتجة عن هذه الصناعات على مركبات الفسفور العضوي.

• تشمل مصادر الفوسفور في مياه الصرف الصناعي أيضًا مياه الصرف الصحي الفوسفاتية الناتجة أثناء إنتاج المواد الكيميائية الفوسفورية ومعالجة الأسطح المعدنية.

2.1.3 الصرف الزراعي:

• يعد الصرف الزراعي مصدرًا مهمًا آخر للفوسفور الكلي. الاستخدام المفرط للأسمدة الفوسفاتية هو المصدر الأساسي للفسفور في مياه الصرف الزراعي.

• كما تعد النفايات الزراعية، مثل روث الماشية، مصدرًا أساسيًا للفوسفور.

2.1.4 مصادر أخرى:

• كما أن هطول الأمطار وتساقط الثلوج يجلب بعض الفوسفور، وإن كان بكميات أقل.

• يمكن أيضًا أن يحمل الجريان السطحي والمياه الجوفية الفوسفور إلى المسطحات المائية.

2.1.5 إطلاق الرواسب داخل المسطحات المائية:

• يمكن أيضًا إطلاق الفوسفور الموجود في الرواسب داخل المسطحات المائية إلى المسطحات المائية في ظل ظروف معينة، خاصة عندما تصبح المسطحات المائية مغذية.

خلاصة القول، إن إجمالي الفسفور في مياه الصرف الصحي يأتي بشكل رئيسي من إطلاق مياه الصرف الصحي المنزلية، ومياه الصرف الصناعي، والصرف الزراعي، والرواسب الرواسب داخل المسطحات المائية. وتؤدي هذه المصادر مجتمعة إلى تراكم الفوسفور الكلي في المسطحات المائية، مما قد يؤدي إلى مشاكل مثل التخثث في المسطحات المائية.

2.2 كيفية إزالة الفوسفور الكلي (TP) أثناء معالجة مياه الصرف الصحي؟

في عملية معالجة مياه الصرف الصحي، تشمل طرق إزالة الفوسفور الكلي (TP) بشكل أساسي الترسيب الكيميائي، والمعالجة البيولوجية، والامتزاز، وفصل الغشاء، وامتصاص النبات، والمعالجة المسبقة. وفيما يلي مقدمة تفصيلية لهذه الأساليب:

2.2.1 طريقة الترسيب الكيميائي

طريقة الترسيب الكيميائي هي إضافة عوامل كيميائية (مثل أملاح الألومنيوم، أملاح الحديد، أملاح الكالسيوم وغيرها) إلى مياه الصرف الصحي لتتفاعل مع الفوسفات الموجود في الماء لتكوين رواسب فوسفات غير قابلة للذوبان، ومن ثم إزالتها من الماء عن طريق الترسيب أو الترشيح . هذه الطريقة سريعة لكن تكلفتها مرتفعة.

2.2.2 طريقة المعالجة البيولوجية

تستخدم طريقة المعالجة البيولوجية بشكل أساسي عمل الكائنات الحية الدقيقة لامتصاص الفوسفور في الخلايا من خلال تخليق الخلايا، ثم إطلاق الفسفور في ظل الظروف اللاهوائية، وتحقيق إزالة الفسفور عن طريق تفريغ الحمأة المتبقية الغنية بالفوسفور. هذه الطريقة منخفضة التكلفة، ولكن دورتها طويلة.

2.2.3 طريقة الامتزاز

تستخدم طريقة الامتزاز مواد ذات قدرة عالية على امتصاص الفوسفور (مثل الزيوليت والكربون المنشط وفحم العظام وما إلى ذلك) لامتصاص الفوسفات في الماء. تتميز هذه الطريقة بمزايا السعة الكبيرة والاستهلاك المنخفض للطاقة والتلوث المنخفض والإزالة السريعة وقابلية إعادة التدوير.

2.2.4 طريقة فصل الغشاء

تشتمل طريقة الفصل الغشائي على تقنيات مثل التناضح العكسي (RO) والترشيح النانوي (NF)، والتي يمكنها إزالة الفوسفات من الماء بشكل فعال. هذه الطريقة مناسبة لمعالجة الفوسفور عالي التركيز، لكن تكاليف الاستثمار والتشغيل في المعدات مرتفعة.

2.2.5 طريقة امتصاص النبات

في أنظمة الأراضي الرطبة أو الأراضي الرطبة الاصطناعية، يمكن للنباتات المائية امتصاص الفوسفور في الماء، ثم إزالة الفوسفور عن طريق حصاد النباتات. هذه الطريقة مناسبة لمعالجة الفوسفور منخفض التركيز ولها فوائد بيئية.

2.2.6 طريقة المعالجة المسبقة

من خلال خطوات المعالجة المسبقة مثل الأكسدة المسبقة والتحميض المسبق، يتم تغيير شكل وجود الفوسفور لتسهيل إزالته في عمليات المعالجة اللاحقة. يمكن لهذه الطريقة تحسين كفاءة عمليات المعالجة اللاحقة.

2.2.7 طريقة التحليل الكهربائي

طريقة التحليل الكهربائي هي تقنية فصل غشائي تستخدم الجهد بين الأغشية الموجبة والسالبة لإزالة المواد الصلبة من المحلول المائي، وإنتاج نوعين من مياه الصرف الصحي المحتوية على الفوسفور، ثم ترسيب مياه الصرف الصحي عالية الفوسفور بأملاح معدنية.

2.2.8 طريقة التبادل الأيوني

تستخدم طريقة التبادل الأيوني راتنج التبادل الأيوني للتبادل مع الفوسفات في الماء لإزالة الفسفور. هذه الطريقة مناسبة لمعالجة الفوسفور عالي التركيز، لكن الراتينج يحتاج إلى التجديد بانتظام.

2.2.9 طرق العلاج الشاملة

في التطبيقات العملية، عادة ما يكون من الضروري الجمع بين طرق متعددة لتحقيق هدف إزالة الفسفور من أجل تلبية معايير حماية البيئة ومتطلبات حماية المياه. على سبيل المثال، يمكن استخدام الترسيب الكيميائي والمعالجة البيولوجية معًا لتحسين كفاءة المعالجة وخفض التكاليف.

باختصار، يمكن تحقيق إزالة الفوسفور الكلي (TP) في مياه الصرف الصحي من خلال مجموعة متنوعة من الطرق، وتعتمد الطريقة المحددة التي سيتم اختيارها على عوامل مثل الخصائص المحددة للمياه، وتركيز الفوسفور، ونوعية النفايات السائلة المطلوبة. ، وفعالية التكلفة.