بعض المصطلحات العلمية الخاصة بالمياه والصرف

A

الامتصاص  Absorption

الامتصاص هو دمج مادة ذات حالة في مادة اخري ذات حالة مختلفة ( مثال. السائل يمتص بواسطة مادة صلبة أو غازات تمتص بواسطة سائل ).

حمضي ( حامضي) Acidic

الحمضي هي صفة تصف خصائص  لمواد أو اشياء لها لها رقم هيدروجيني اقل من 7.

 

الحمأة المنشطة   Activated Sludge

هو اصطلاح يطلق علي مجموعة الكائنات الدقيقة الحية التي تري بالميكرسكوب وموجودة في الطبيعة , وتكون في حالة نشطة فعالة , ويطلق علي طريقة المعالجة البيولوجية التي تعتمد علي تلك الكائنات في المعالجة طريقة المعالجة بالحمأة والتي تعد من اشهر طرق المعالجة البيولوجية علي الاطلاق .

والحمأة المنشطة لها القدرة علي استهلاك المواد العضوية كغذاء سواء كانت هذه المواد عالقة او ذائبة في مياه المجاري , ونمو وتكاثر الكائنات الحية الدقيقة والتصاقها بالمواد العالقة يزيد من وزنها مما يسهل عملية فصلها من الماء المعالج بواسطة الترسيب في المروقات النهائية .

عملية الحمأة المنشطة    Activated Sludge Process

عملية الحمأة المنشطة تشير الي مفاعل متعدد الحجرات لوحدة معالجة مياه الصرف لانتاج مياه معالجة ناتجة ذات جودة عالية. الندفات من الكائنات الحية الدقيقة تكون معلقة ومخلوطة مع ماء الصرف في حوض التهوية . كلما نمت الكائنات الحية الدقيقة فانها تحطم المواد العضوية وتزيل المواد المغذية من الحمأة وتحولها الي ماء ,غاز , طاقة  وخلايا جديدة . للمحافظة علي الظروف الهوائية وجعل الحمأة المنشطة عالقة فان امدادات مستمرة وبزمن جيد من الاكسجين تكون مطلوبة. وحدة الحمأة المنشطة تكون عادة  متحدة مع وحدات ابتدائية وثلاثية . كميات كبيرة من الرواسب الصلبة( الحمأة) تنتج خلال نمو البكتيريا وايضا تحتاج الي ان تزال بانتظام وتعالج بصورة ملائمة .

الادمصاص Adsorption

هي عملية تكون بها جزيئات مادة ما مثل غاز أو سائل تتجمع علي سطح مادة اخري مثل مادة صلبة . الجزئيات تنجذب للسطح ولكنها لا تدخل الفراغات الدقيقة للمادة الصلبة مثلما بحدث في الامتصاص .

التهوية  Aeration

هي عملية لتحقيق التلامس بين الهواء والسائل , أو امداد سائل ما بالهواء .

حوض التهوية Aeration Tank

هو غرفة أو حوض لحقن الهواء في الماء .

هوائي (Aerobic)

كائن حي قادر على العيش بوجود الأكسجين فقط، أو عملية تحدث فقط بوجود أكسجين جزيئي في الهواء أو أكسجين ذائب في الماء .

البرك الاختياربة المتقدمة  Advanced Facultative Pond

هي اول خطوة من خطوات انظمة معالجة مياه الصرف بالبرك المتقدمة المتكاملة , وتتكون من بركة اختيارية تقليدية وتحتوي علي حفرة هضم في قاعها , حيث يتم حجز المواد الصلبة وتحلويلها لميثان بواسطة الهضم اللاهوائي . الطبقة السطحية الهوائية تبلغ 1 متر عمق وتقلل من مشاكل الروائح المحتملة . الغاز الحيوي ربما يجمع  قبة غاز تحت سطحية (مغمورة) ويمكن استخدامها   في انتاج  الطاقة.

 

البرك المتقدمة المتكاملة لمعالجة مياه الصرف  Advanced Integrated Wastewater Pond

انظمة البرك المتقدمة المتكاملة لمعالجة مياه الصرف  هي انظمة متطورة لبرك التثبيت التقليدية وهي مبنية علي سلسلة من اربع برك متقدمة : بركة اختيارية متقدمة  تحتوي علي حفرة هضم والتي لها وظيفة تشبه البرك اللاهوائية المندمجة مع البرك الاختيارية , بركة عالية المعدل مغطاة بالطحالب والتي تمد الاكسجين للماء وتأخذ المغذيات والمواد العضوية , بركة ترسيب الطحالب حيث معظم الطحالب  المنتجة في البركة  عالية المعدل المنتجة يتم ازالتها , واخيرا بركة انضاج للتطهير البيولوجي والشمسي .

 

عملية الأكسدة المتقدمة Advanced Oxidation Process

مصطلح عمليات الأكسدة المتقدمة يصف سلسلة من العمليات والتي تستخدم للمعالجة الكيميائية للملوثات العضوية وغير العضوية في مياه الصرف. عمليات الأكسدة المتقدمة تبني علي اساس توليد انواع من الاكسجين الفعال ( النشط) مثل شقوق الهيدروكسيل . توليد شقوق الهيدروكسيل ممكنة من طرق عديدة مثل الاكسدة الحفزية بالضوء , الكيمياء الكهربية . انظمة عمليات الاكسدة المتقدمة هي فوق اكسد الهيدروجين /طاقة , اوزون/طاقة , اوزون/ فوق اكسيد الهيدروجين /طاقة , اكسيد التيتانيوم /طاقة , مركبات الحديد الضوئية  وعمليات الكيمياء الكهربية.

 

إعداد

أحمد السروي

استشاري معالجة المياه والدراسات البيئية

 

Adsorption

By / Ahmed Hasham

M.Sc. Analytical chemistry

Ahmedhasham83@outlook.com

Adsorption is a process in which substances transfer from  gases or liquids using physical matter known as adsorbent (Worch 2012).

 It is a very efficient technique to purify polluted water. Also, it is used for the removal of metal ions from aqueous solutions, adsorption proofs itself better than other. Generally, adsorption isotherm is an invaluable curve describing the phenomenon governing the retention or mobility of a substance from the aqueous phase  to a solid-phase at a constant temperature and pH (Singh et al. 2016).

Adsorbent type depends on the type of water which need the adsorption technique in its treatment. As an example activated carbon is used as adsorbent in drinking water , wastewater ,industrial waste water , swimming pool and ground water while aluminum oxide and some polymers are used as adsorbent only in waste water and industrial waste water applications (Worch 2012) .

Ø Effect of pH on Adsorption

The surface characteristics of sorbents are affected by the pH value of the solution so it is a main factor in studying the effectivity of a sorbent. Most of heavy metals are cations, so the adsorbent almost anionic. At low pH range , there are further protons presented to protonate with active groups on the surface of sorbent’s so they participate with the heavy metals (Sharma, 2014) . At present, adsorption is broadly accepted in eco-friendly treatment applications all over the world. Liquid–solid adsorption techniques are based on the capability of specific solids to specially concentrate selected substances from liquid phases onto their surfaces. This principle can be used for the removal of contaminants, such as metal ions and organics, from wastewaters (Piraján and Giraldo 2012).

Modeling of adsorption procedures is vital particularly in water treatment techniques. To ensure that the suitable adsorbent is selected to remove the selected pollutant in water with respectable effectiveness, at the right percentage and in the right conditions, scientific mathematical models are employed. Furthermore, these models deliver valuable data that are valuable in developing an adsorption reactor for large-scale adsorption process (Unuabonah, et.al, 2019).

Biomass as adsorbents:

The major difficulty in wastewater and industrial wastewater treatment is the synchronized presence of many and different forms of pollutants as:

  • Dyes.
  • Heavy metals.
  • Phenols.
  • Pesticides.
  • Pharmaceuticals.

Adsorption is the one of the most hopeful methods for waste water treatment. For economic consideration researchers had to turn their attention into lower cost adsorbents. So, a new term introduced, which is called “green adsorption”. It is meant (low-cost adsorbent derived from:

  • Agricultural sources as (fruits, vegetables, foods);
  • Agricultural residues and wastes;
  • Low-cost sources (as activated carbons after pyrolysis / hydrothermal carbonization of agricultural sources) (Kyzas and Kostoglou 2014).

References:

Kyzas, George Z., and Margaritis Kostoglou. 2014. “Green Adsorbents for Wastewaters: A Critical Review.” Materials. Https://doi.org/10.3390/ma7010333.

Moreno-Piraján, Juan Carlos, and Liliana Giraldo. 2012. “Heavy Metal Ions Adsorption from Wastewater Using Activated Carbon from Orange Peel.” E-Journal of Chemistry 9 (2): 926–37. Https://doi.org/10.1155/2012/383742.

Sharma, Sanjay K. 2015. Heavy Metals in Water.

Singh, Santosh Bahadur, Mahesh Kumar Gupta, Neelam Shukla, Girdhari Lal Chaurasia, Satpal Singh, and Praveen Kumar. 2016. “WATER PURIFICATION : A BRIEF REVIEW ON TOOLS AND TECHNIQUES USED IN ANALYSIS , MONITORING AND ASSESSMENT OF WATER QUALITY” 2 (2): 95–102. Https://doi.org/10.18510/gctl.2016.229.

Unuabonah, Emmanuel I., Martins O. Omorogie, and Nurudeen A. Oladoja. 2019. Modeling in Adsorption: Fundamentals and Applications. Composite Nanoadsorbents. Elsevier Inc. Https://doi.org/10.1016/b978-0-12-814132-8.00005-8.

Worch, Eckhard. 2012. Adsorption Technology in Water Treatment – Fundamentals, Processes, and Modeling.

 

التقنيات الحديثة في إزالة الاصباغ

تعتبر الصبغات من الملوثات العضوية الأكثر تأثيراً وهي معروفة جيداً بآثارها الخطرة على الحياة المائية بشكل عام والبشر على وجه الخصوص. من أجل الحد من الآثار السلبية لمياه الصرف الملوثة بالأصباغ على البشر والبيئة ، يجب معالجة مياه الصرف الصحي بعناية قبل صرفها في المجاري الرئيسية.

أدى التقدم في العلوم والتكنولوجيا إلى تطور العديد من التقنيات لإزالة الأصباغ من النفايات السائلة الصناعية والمنزلية.

تعتبر المياه ثاني أهم مكون لللحياه في النظام البيئي للكائنات الحية. إن النمو السكاني الهندسي ، وتطور الحضارات ، والتصنيع المكثف ، والأنشطة المنزلية والزراعية ، والعديد من التغيرات الجيولوجية والبيئية تسمم بشكل ثابت نوعية المياه لموارد المياه الطبيعية. يمثل تلوث المياه بسبب العديد من الأنشطة الطبيعية وتلك التي من صنع الإنسان مشكلة خطيرة في العصر الحالي ، وبالتالي ، تبذل السلطات الحكومية والعلماء والأكاديميون جهودًا مستمرة للحد من هذه المشكلة أو القضاء عليها تمامًا.

تتوفر تقنيات مختلفة فعالة لإزالة الأصباغ من المياه  ويتم تطوير العديد من التقنيات الأخرى. وقد أوضح بحث شامل للأبحاث المنشورة على SciFinder و Google ما يقرب من 950 ورقة بحثية حول التقنيات المناسبة لإزالة الأصباغ الضارة والمنتجات الصبغية من الماء. كانت هناك زيادة مطردة في الاهتمام بالعمل البحثي الذي يتم تنفيذه في هذا الاتجاه ، وهو ما يتضح من الزيادة في العدد السنوي للأوراق البحثية التي ظهرت حول هذه المسألة منذ عام 2010م وحتي الآن تعتبر معالجة وإزالة أنواع مختلفة من الأصباغ من الماء باستخدام مواد منخفضة التكلفة تقوم بإمتزاز الأصباغ، الكربون المنشط ، مواد نانونية أخري. ومع ذلك ، لم يتم العثور على بحث شامل  لجميع التقنيات المستخدمة لإزالة الأصباغ من مياه الصرف الصناعي . لذلك ، كان من المفيد كتابة هذا المقال وإستعراض التقدم في إزالة الأصباغ من مياه الصرف باستخدام الكربون المنشط ، الجسيمات النانوية ، بعض المواد الممتزة منخفضة التكلفة ، التبادل الأيوني ، الترسيب الكيميائي ، التخثر الكيميائي ، الترويب ، الأكسدة ، الأوزون ، التحلل الضوئي ، معالجة كهروكيميائية ، الترشيح الغشائي ، الترشيح الفائق ، الترشيح النانوي ، المعالجة البيولوجية ، استخلاص الميثيل العكسي وتقنيات مجمعة. وبالإضافة إلى ذلك ، بُذلت جهود لمناقشة التحديات الحالية التي تواجه تطوير تكنولوجيات للإزالة الفعالة للأصباغ من المياه المستعملة والمنظور المستقبلي لتطوير تكنولوجيات إزالة رخيصة وآمنة وغير سامة وفعالة لإعادة معالجة المياه.

مع تزايد الصناعات النسيجية ، يتزايد تدفق النفايات السامة والخطرة في النظام البيئي بسبب عدم توافر وسائل معالجة فعالة من حيث التكلفة ورخيصة الثمن. يقدم كتاب (Advances in Dye Removal Technologies , Mihir Kumar Purkait, Sirshendu De, and Sourav Mondal, 2017) فهمًا مفصلاً لمختلف تقنيات إزالة الصبغات المتقدمة. يتم تقديم تطبيق التقنيات المتقدمة في سياق معالجة مياه الصرف الصناعي. مع معايير بيئية صارمة ، هناك حاجة إلى الحاجة إلى خيار العلاج الفعال والاقتصادي. يصف الكتاب الأساس المنطقي وراء تطبيق تقنيات المعالجة مقارنةً بالعمليات التقليدية مثل التحلل الميكروبي ، التخثر ، التبادل الأيوني ، إلخ. اعتمادًا على نوع وتركيز الأصباغ في النفايات السائلة ، قد تكون التقنيات المختلفة مناسبة. تأثير مختلف ظروف المعالجة وظروف التشغيل هي العوامل الرئيسية في تحديد كفاءة عملية الإزالة. يتم أيضًا تحليل آلية النقل وراء عملية الفصل في هذا الكتاب.

وقد أجريت تجارب عديدة لإمتصاص الأصباغ المختلفة من وسط مائي باستخدام الفحم المنشط التجارية كتقنية ممتازة وموصوفة في الفصل الثاني.

كما أُستخدم محلول اصطناعي من ثلاثة أصباغ مختلفة في وسط مائي لدراسة الامتزاز. تمت دراسة تأثيرات الجرعة الممتزة والتركيز الأولي للصبغة ووقت التماس ودرجة الحموضة ودرجة الحرارة لامتصاص كل صبغة تحت ظروف التشغيل الفعلي.

بقلم / أمل سالم

تمهيدي ماجستير كيمياء عضوية