لنبدأ بالسحب ، ما هو التركيز العكسي للتناضح؟ ببساطة ، يشير إلى الماء الذي لم يمر عبر الغشاء وتم "اعتراضه" عند تصفيته بواسطة معدات التناضح العكسي. هذا الماء غير نظيف ، مع الملح ، والمواد العضوية ، والمعادن الثقيلة ، والمواد الأخرى أكثر تركيزًا عدة مرات من الماء الأصلي. إذا تم تفريغها مباشرة ، سواء في النهر أو تحت الأرض ، فسيؤدي ذلك إلى التلوث ، ولن توافق حماية البيئة بالتأكيد. لذلك ، فإن معالجة المياه المركزة العكسية هذه هي مشكلة يجب حلها. اليوم ، دعنا نتحدث بشكل جيد مع الجميع حول الأساليب الموثوقة المتاحة لعلاج المياه المركزة.
بادئ ذي بدء ، عند التعامل مع التركيز على التناضح العكسي ، لا يتعلق الأمر فقط بإيجاد حل. تحتاج أولاً إلى إلقاء نظرة على حالة التركيز نفسه. على سبيل المثال ، ما مدى ارتفاع محتوى الملح في الداخل؟ هل هناك أي ملوثات صعبة بشكل خاص للتعامل معها؟ أيضا ، بعد المعالجة ، كيف تريد استخدام الماء؟ هل تريد متابعة استخدامه لإعادة التدوير ، أو مجرد تفريغه مباشرة لتلبية معايير الانبعاثات؟ هناك اختلافات كبيرة في طرق المعالجة التي تم اختيارها لتلبية الاحتياجات المختلفة.
دعونا نتحدث أولاً عن معالجة "التخفيض" الشائع ، مما يعني تقليل كمية المياه المركزة لتوفير الجهد في المعالجة اللاحقة. الطريقة الأكثر شيوعًا هي "تركيز المياه المركزة للعكس" ، مما يعني ببساطة إرسال الماء المركّز من التناضح العكسي الأول إلى مجموعة جديدة من معدات التناضح العكسي وتصفيةه مرة أخرى. وبهذه الطريقة ، سيكون هناك كمية إضافية من المياه النظيفة ، وسيكون للمياه المركزة المتبقية تركيز أعلى ، ولكن الكمية ستكون أقل بكثير. ومع ذلك ، هناك مشكلة هنا. عندما يكون تركيز الماء المركّز مرتفعًا ، يميل الملح بداخله إلى بلورة غشاء التناضح العكسي والتمسك به. بمرور الوقت ، سيصبح الغشاء عديم الفائدة. بشكل عام ، يجب إضافة المعالجة المسبقة مسبقًا ، مثل إضافة مثبطات المقياس لمنع تحجيم الملح ، ويجب تنظيف الغشاء بانتظام لضمان أن الجهاز يمكن أن يعمل بشكل طبيعي.
هناك أيضًا طريقة لخفض تسمى "تركيز التبخر" ، كما يوحي الاسم ، والذي يعتمد على التدفئة لتبخر الماء في الماء المركّز ، تاركًا وراءه مياه مالحة أو بقايا صلبة أقوى. هذه الطريقة مناسبة للتعامل مع المياه المركزة مع محتوى ملح مرتفع بشكل خاص. بغض النظر عن مقدار الملح فيه ، يمكن تركيزه على كمية صغيرة جدًا. ولكن لديها أيضا عيوبها ، إنها تستغرق الطاقة للغاية! يتطلب التدفئة كمية كبيرة من الكهرباء أو البخار ، والتكلفة ليست منخفضة. وخلال التبخر ، قد تتحلل بعض المواد العضوية في المياه المركزة ، مما ينتج غازات ضارة تحتاج إلى علاج ، وإلا فإنها ستسبب تلوث الهواء. هناك أيضًا تقنيات التبخر المحسنة الآن ، مثل التبخر متعدد التأثير وإعادة الضغط الميكانيكي (MVR) ، والتي يمكن أن توفر الكثير من الطاقة مقارنة بطرق التبخر التقليدية. ومع ذلك ، فإن استثمار المعدات كبير نسبيًا ويجب وزنه وفقًا للوضع الفعلي.
بعد التخفيض ، يتم تقليل كمية المياه المركزة ، لكن الملوثات في الداخل لا تزال موجودة. والخطوة التالية هي العلاج "غير الضار" ، إما إزالة الملوثات أو تحويلها إلى مواد غير ضارة. الطريقة الأكثر استخدامًا هي "تقنية الأكسدة المتقدمة" ، والتي تستخدم بشكل أساسي لعلاج المواد العضوية في الماء المركّز. يتمثل مبدأها في إنشاء شيء يسمى "جذور الهيدروكسيل" ، والتي تنشط بشكل خاص ويمكن أن تتحلل المادة العضوية إلى ثاني أكسيد الكربون والماء ، أو إلى جزيئات أصغر أسهل في التعامل معها. تشمل تقنيات الأكسدة المتقدمة الشائعة أكسدة الأوزون ، أكسدة الفنتون ، أكسدة التحفيز الضوئي ، وهلم جرا. على سبيل المثال ، تتضمن أكسدة الفنتون إضافة كبريتات حديدية وبيروكسيد الهيدروجين إلى الماء المركّز لإنتاج جذور الهيدروكسيل في ظل ظروف حمضية ، والتي تكون فعالة بشكل خاص في التعامل مع الصعوبة في تحلل المركبات العضوية. ومع ذلك ، عند استخدام هذه الطريقة ، من الضروري التحكم في جرعة المواد الكيميائية وظروف التفاعل ، وإلا فإن المعالجة لن تكون شاملة ، أو سيتم إهدار المواد الكيميائية ، وسيتم إنشاء الحمأة أيضًا. العلاج اللاحق للحمأة هو مسألة أخرى.
إذا كان تركيز المعادن الثقيلة في الماء المركّز مرتفعًا ، فإن "طريقة هطول الأمطار الكيميائية" تأتي في متناول يدي. هو إضافة عوامل كيميائية مثل الجير ، هيدروكسيد الصوديوم ، وكبريتيد الصوديوم إلى الماء المركّز ، مما يسمح للعوامل بالتفاعل مع أيونات المعادن الثقيلة لتشكيل رواسب غير قابلة للذوبان. بعد ذلك ، يمكن فصل الرواسب عن طريق هطول الأمطار والترشيح ، مما يقلل من كمية المعادن الثقيلة في الماء. على سبيل المثال ، عند التعامل مع الماء المركّز الذي يحتوي على الكروم ، يمكن أن تؤدي إضافة كبريتيد الصوديوم إلى توليد كبريتيد الكروم ، وعند التعامل مع المياه المركزة التي تحتوي على الرصاص ، يمكن أن يؤدي إضافة الليمون إلى توليد ترسبات هيدروكسيد الرصاص. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة ستولد الكثير من الحمأة ، التي تحتوي على معادن ثقيلة ويتم تصنيفها على أنها نفايات خطرة. يجب تسليمها إلى وحدات مؤهلة للعلاج ولا يمكن إلقاؤها عرضًا ، وإلا فإنها ستتسبب في تلوث ثانوي.
هناك طريقة أخرى لعلاج المعادن الثقيلة التي تسمى "طريقة الامتزاز" ، والتي تستخدم المواد ذات قدرة الامتزاز ، مثل الكربون المنشط ، والزيوليت ، وراتنجات التبادل الأيوني ، والمواد النانوية ، وما إلى ذلك ، إلى "امتصاص" أيونات المعادن الثقيلة من الماء المركّز على سطح المادة ، وبالتالي تحقيق هدف الإتجاوز. على سبيل المثال ، يتمتع الكربون المنشط بمساحة سطح كبيرة بشكل خاص وقدرة امتصاص قوية. بالإضافة إلى امتصاص المعادن الثقيلة ، يمكن أن تمتص بعض المواد العضوية. راتنج التبادل الأيوني أكثر دقة ، قادرة على امتصاص أيونات المعادن الثقيلة بشكل انتقائي ، ويمكن تجديدها وإعادة استخدامها بعد التشبع ، مما يجعلها أكثر اقتصادا. ومع ذلك ، فإن المواد الممتازة لديها قدرة امتصاص معينة. بمجرد أن يتم امتصاصها بالكامل ، تكون عديمة الفائدة وتحتاج إلى استبدالها أو تجديدها بانتظام. إذا كان تركيز المعادن الثقيلة في المياه المركزة مرتفعًا جدًا ، فستصبح المادة الممتزات مشبعة بسرعة ، وستزداد تكلفة المعالجة.
بالإضافة إلى التخفيض والضرر ، ندعو الآن إلى "استخدام الموارد" ، مما يعني استخراج مواد مفيدة من المياه المركزة وتحويل النفايات إلى كنز. على سبيل المثال ، أليس هناك الكثير من الملح في الماء المركّز؟ يمكن استخراج الملح باستخدام فصل الغشاء أو طرق التبلور التبخيري لإنتاج الملح الصناعي. على سبيل المثال ، باستخدام طريقة تبلور التبخر ، يتم تسخين الماء المركّز وتبخره لتبلور الملح ، ثم يتم تنقيته للحصول على أملاح كلوريد الصوديوم القياسية الصناعية وأملاح كلوريد البوتاسيوم ، والتي يمكن استخدامها في الصناعات مثل المواد الكيميائية والبناء. ومع ذلك ، عند استخراج الملح ، من الضروري التأكد من عدم وجود مواد سامة أو ضارة في الماء المركّز ، وإلا لا يمكن استخدام الملح المستخرج. علاوة على ذلك ، تتطلب عملية التنقية أيضًا التكنولوجيا لإزالة الشوائب من الملح ، والتي ليست منخفضة التكلفة. ومع ذلك ، على المدى الطويل ، يمكن أن يحل مشاكل التلوث واستعادة الموارد ، مما يجعلها فعالة للغاية من حيث التكلفة.
أيضا ، يمكن إعادة تدوير المياه المعالجة إذا كانت تفي بالمعايير المقابلة. على سبيل المثال ، يمكن استخدام المياه المعالجة في نباتات المياه ، أو العشب النبات ، أو أسطح الطريق الرش ، أو كمياه تكميلية للمياه الصناعية المتداولة ، مثل مياه التبريد للنباتات الفولاذية ومحطات الطاقة. وبهذه الطريقة ، لا يقلل من كمية المياه العذبة المستخدمة فحسب ، بل يقلل أيضًا من كمية مياه الصرف الصحي التي يتم تفريغها ، مما يقتل عصفورين بحجر واحد. ومع ذلك ، قبل إعادة الاستخدام ، يجب اختبار جودة المياه وفقًا لاستخدامها المقصود لضمان الامتثال للمتطلبات. على سبيل المثال ، عند استخدامها كمياه تبريد ، يجب التحكم في صلابة وتركيز أيون كلوريد الماء لمنع تآكل المعدات أو التوسع.
أخيرًا ، للتلخيص مع الجميع ، لا يوجد حجم واحد يناسب كل حل لمعالجة المياه المركزة للعكس. من الضروري الجمع بين العديد من تقنيات المعالجة بناءً على جودة المياه ، والكمية ، وأهداف المعالجة ، وميزانية التكلفة للمياه المركزة ، والمعروفة باسم "عملية الجمع". على سبيل المثال ، المعالجة الأولى لإزالة بعض الشوائب ، ثم استخدم التناضح العكسي للتركيز وتقليلها ، ثم استخدم تقنية الأكسدة المتقدمة لإزالة المواد العضوية ، واستخدام هطول الأمطار الكيميائية لإزالة المعادن الثقيلة ، وأخيراً إعادة تدوير الماء المعالج لاستخراج الملح لاستخدام الموارد. وفي عملية المناولة ، ينبغي أيضًا إيلاء الاهتمام للحفاظ على الطاقة والحد من الاستهلاك ، مما يقلل من التلوث الثانوي ، حتى يكون صديقًا للبيئة واقتصاديًا.
في الوقت الحاضر ، أصبحت متطلبات حماية البيئة صارمة بشكل متزايد ، كما أن المعالجة المركزة للتناضح العكسي تتلقى المزيد والمزيد من الاهتمام. نحن نعتقد أنه في المستقبل ، ستظهر تقنيات معالجة أكثر كفاءة واقتصادية ، مما يسمح للمياه المركزة بأن تصبح "مورد" من "مياه الصرف".
