معالجة المخلفات الصناعية السائلة لصناعة البويات

1.مقدمة

تعد منتجات طلاء الأسطح( البويات) عنصرا هاما وأساسيا للحفاظ على كل أنواع الأبنية المعمارية بما فى ذلك المنشأت الصناعية من عوامل الطقس العادية.

وتعد الأخشاب والمعادن غير المطلية عرضة للتدهور خاصة فى المدن حيث يعجل السناج وثاني اكسيد الكربون من ذلك  بالإضافة إلى أثرها الوقائى، تزيد البويات والورنيشات واللاكيهات من جاذبية السلع  المصنعة وتطفى لمسة جمالية على المبانى من الخارج والداخل. ويشار إلى الطلاءات التى يتم استخدامها فى المبانى والأثاث وما شابه ذلك كطلاءات معمارية قي مقابل الطلاءات الصناعية المستخدمة فى المواد المصنعة. وتستخدم البويات الصناعية فى طلاء مجموعة متنوعة من المواد مثل المعادن والمنسوجات والمطاط والورق والبلاستيك وكذلك الاخشاب وعادة ما يتم استخدام البويات المعمارية فى طلاء الأخشاب أو الجدران الجبس. تتبع صناعة البويات قطاع الصناعات الكيميائية  وتنقسم البويات الي :

  • البويات التى أساسها المذيب .
  • البويات ذات الأساس المائى .
  • الورنيشات ، الطلاءات الخفيفة .
  • أحبار الطباعة .
  • الراتنجات(التى تستخدم فى صناعة البويات والورنيشات ).

 

وتوفر الوحدات الخدمية (المرافق) متطلبات تلك الخطوط مثل الماء والطاقة والصيانة والتخزين والتعبئة والاختبار.

2.مصادر التلوث لصناعة البويات

تعد مياه الصرف هى أكبر ملوث فى صناعة البويات حيث تتنوع مصادرها وتنتج المخلفات السائلة عن حدوث انسكابات او تسربات من المعدات والخزانات والأوعية والخلاطات والطواحين ، أثناء  التعبئة، بالإضافة إلى عمليات التنظيف والغسيل التى تتم بين الدفعات .

يتم تنفيذ عملية التنظيف باستخدام محاليل قلوية ( فى البويات ذات الأس المائي (أو باستخدام المذيبات (فى البويات التى أساسها المذيب) تحتوى هذه السوائل على الزيوت والشحوم، ونسبة عالية من الأكسجين الحيوي المطلوب , والأكسجين الكيميائى المستهلك , والمعادن الثقيلة (الرصاص، الكروم، والكادميوم، …)  , والنشادر  وتعد هذه السوائل مخلفات خطرة.

وتتمثل المخلفات السائلة فى:

  • مياه صرف ناتجة عن استخدام محاليل قلوية لغسيل الاوعية والمعدات والمفاعلات ويحتوى هذا السائل على نسبة عالية من الصودا الكاوية وعلي الأكسجين الحيوي المطلوب ، والأكسجين الكيميائى المستهلك, والمعادن الثقيلة والزيوت والشحوم, وقد تتم معالجة هذه السوائل مسبقا ( معالجة ابتدائية بالترسيب ومعادلة الأس الهيدروجينى) ويعاد تدويرها تدويرها لإعادة استخدامها. ويتولد عن عملية المعالجة الابتدائية حمأة يتم التعامل معها باعتبارها مخلفات خطرة.
  • انسكابات وتسربات المواد الخام والمنتجات الناتجة من المعدات (خلاطات وطواحين خزانات، وأوعية وماكينات التعبئة، وقد تتسبب هذه التسربات فى تلوث مياه الصرف اذا تم صرفها فى شبكة المجارى الداخلية للمنشأة.
  • المذيبات المستهلكة الناتجة عن تنظيف المعدات فى خطوط إنتاج البويات التي اساسها المذيبات المذيبات، ويتم استرجاع المذيب عن طريق التقطير وإعادة التدوير. كما يلزم التخلص الامن من المواد غير المتطايرة المتبقية، والحمأة الناتجة عن التقطير(التى تحتوي علي البويات، والمذيبات، والمعادن الثقيلة) على اعتبارها مخلفات صلبة خطرة.
  • مياه التفوير من أبراج التبريد والغلايات والغسيل العكسى لوحدات إزالة عسر المياه ترتفع بها نسبة الجسيمات الكلية الذائبة (TSS) والجسيمات الصلبة العالقة (TDS) .
  • زيوت التشحيم المستهلكة والناتجة عن الجراج والورش قد تؤدي لتلوث مياه الصرف بالزيوت والشحوم فى حالة ما إذا تم التخلص منها فى شبكة الصرف.
  • ينتج عن غسل الأرضيات مياه صرف تحتوى على مواد عضوية، زيوت وشحوم, بقايا المواد الكيماوية المستخدمة فى التنظيف والتطهير.
  • المنتجات المنتهية الصلاحية ، وغير المطابقة للمواصفات والمرفوضة تعد مخلفات خطرة.

3.خصائص الصرف السائل لاحد مصانع البويات

يبين الجدول التالي رقم 1 والجدول رقم 2 مؤشرات وحمل تلوث مياه الصرف الناتجة من مصنع بويات.

جدول 1

4.التأثيرات البيئية للصرف السائل

ان التخلص من مياه الصرف الملوثة بالمواد العضوية التى تزيد من الطلب على الأكسجين الحيوى والكيميائي وبها الزيوت والشحوم فى مياه البحار والبحيرات يؤدي الي النمو المفرط للطحالب وفساد البيئة المائية ويؤثر على التنوع البيولوجى. إن أجون المسطحات المائية عملية طبيعية تتضمن زيادة تركيز المواد العضوية بالمياه مع مرور الوقت الأمر الذى  يؤثر علي التنوع البيولوجي ويؤدي إلى زيادة وتسيد الأعشاب البحرية وتحول مسطحات المياه إلى مستنقعات ثم إلى ارض جافة , وتزيد سرعة عملية التحول مع صرف المخلفات الغنية بالمواد العضوية الطافية.

إن الصرف المفاجيء لحمل عضوي مرتفع على شبكة الصرف الصحي يؤثر بشكل غير مباشر علي البيئة فالحمل الزائد قد يؤدي الي قصور في اداء محطات معالجة مياه الصرف الصحي ما لم يواكبه زيادة فى القدرة الاستيعابية لهذه المحطة.

إن التخلص من زيوت التشحيم المستهلكة الناتجة عن الجراج والورش، يؤدي الي مشاكل بيئية اذا تم تصريفها على شبكة الصرف حيث تغطى أسطح شبكة المجارى وتصعب من عمليات الصيانة.

وإذا تم تصريفها على المياه السطحية فانها تلحق اضرارا بالحياة المائية كما تشوه منظر المسطحات المائية بالأجسام والمواد الطافية.

وبالاضافة الي ذلك فان التخلص من مياه الصرف التى تحتوى على المذيبات والمواد القلوية الناتجة عن غسيل المعدات والأرضيات، قد يتسبب فى تأكل الاجزاء الداخلية من شبكة الصرف الخاصة بالمنشأة.

5.معالجة الصرف الصناعي لصناعة البويات  

تحتوى مياه الصرف الناتجة عن صناعة البويات على نسبة مرتفعة من O&G  و TSS و TDSو S.S و PH  و BOD و COD ودرجة الحرارة، فان معالجة نهاية الأنبوب قد تتطلب استخدام الابتدائية للسوائل المتدفقة  ( احواض تثبيت التدفق واحواض ضبط الرقم الهيدروجيني واحواض الترسيب ) وقد يتطلب الأمر أيضا المعالجة البيولوجية.

  • البويات ذات الاساس المائي : تتسم مياه الصرف الناتجة عن خط إنتاج البويات ذات الأساس المائي باحتوائها علي نسب عالية من الاكسجين الحيوي المطلوب والاكسجين الكيميائي المستهلك والمواد العالقة والمواد الذائبة ولهذا، فقد تتم معالجة نهاية الأنبوب على النحو التالى :
  • تجميع وتجانس سريان الصرف حتى يكون دائما ثابت في معدل التدفق الحجمى وتركيز الملوثات.
  • إجراء عمليات الترسيب، التخثر ، باستخدام مواد ترسيب ( مثل الجير والشبة) المزودة بخلاطات يتبها خزانات للترسيب وذلك لإعطاء ما يكفى من الوقت لتفاعل المواد الكيماوية ثم ترسيب المواد الصلبة الذائبة.
  • الترويق وازالة الحمأة الناتجة عن الترسيب ثم تجفيفها باستخدام مرشح الضغط.
  • الترشيح باستخدام مرشح الكربون النشط، وذلك لازالة اية مواد عالقة متبقية .
  • خطو ط إنتاج الراتنجات: تحتوى مياه الصرف الناتجة عن خطوط إنتاج الراتنجات على الزيلين وبعض المركبات العضوية ويمكن أن يتم حرق هذه المياه فى الأفران المستخدمة فى تسخين زيت التسخين بدلا من الوقود ( المازوت أو السولار).
  • البويات التي اساسها المذيب : يمكن استرجاع المذيب المستهلك النتاج عن تنظيف المعدات في خط إنتاج البويات التى اساسها المذيب وذلك من خلال عملية التقطير التفريغى للمذيب المستهلك ، ثم تكثيف أبخرة المذيب ويمكن اعادة تدوير المذيب للاستخدام مرة أخرى فى عمليات التخفيف أو التنظيف وينتج عن عملية التقطير حمأة (بويات تبقية) وتعتبر هذه الحمأة مخلف خطر.

ويمكن تجفيف الحمأة المتولدة عن عملية استرجاع المذيب واعادة استخدامها فى بويات جديدة أو التخلص منها بشكل أمن في المدافن المخططة للمخلفات الخطرة.

  1. نموذج لمعالجة المخلفات الصناعية السائلة لصناعة البويات [4-8]

يبين الشكل التالي نموذج لمعالجة الصرف الصناعي لاحد مصانع البويات بتركيا بطريقة الاكسدة المتقدمة.حيث كانت خصائص الصرف الصناعي كالتالي:

 

وتتلخص طريقة المعالجة هو تعريض المياه للاكسدة الحفزية المتقدمة بطريقة الفنتون Fenton وفيها يتم توليد شق الهيدروكسيل النشط OHº من فوق اكسيد الهيدروجينH2O2 بتحفيز من ايونات الحديد الثنائية فيما يعرف بعملية أو تفاعل فنتون , وحققت هذه التقنية ازالة جيدة للاكسجين الكيمائي المستهلك واللون.

 

 بقلم

أحمد أحمد السروي

إستشاري الدراسات البيئية

 

المراجع العلمية

  1. احمد السروي , طرق معالجة المخلفات الصناعية السائلة , دار الكتب العلمية , 2017.
  2. احمد السروي , معالجة مياه الصرف الصناعي , دار الكتب العلمية , 2007.

3.دليل الرصد الذاتي لصناعة البويات , وزارة البيئة المصرية , 2003.

[4] Fajardoa,  A.S.,  Martins,  R.C.  et  al.  2017.    Dye Wastewaters  Treatment  Using  Batch  and

Recirculation  Flow  Electrocoagulation  Systems. Journal  of  Electroanalytical  Chemistry, 801(2017), 30–37.

[5] Kılıç,  Y.M.,  Kestioğlu,  K.  2008.  Investigation  of  Applicability  of  Advanced  Oxidation  Processes  for Industrial Wastewater Treatment.  Journal  of  Uludağ  University  Engineering  Faculty,

13(2008), 67-80.

[6] Kurt,  U.,  Avsar,  Y.,  Gonullu,  M.T.  2006.  Treatability  of  Water-based  Paint  Wastewater

with Fenton Process in Different Reactor  Types.  Chemosphere, 64(2006), 1536–1540.

[7] Szpyrkowicz, L., Juzzolino, C., Santosh, N.K. 2001. A  Comparative  Study  on Oxidation  of  Disperse Dyes  by  Electrochemical  Process,  Ozone, Hypochlorite  and  Fenton  Reagent.  Water

Research, 35(2001), 2129–2136.

[8] Kang,  S.F.,  Liao,  C.H.,  Hung,  H.P.  1999. Peroxidation  Treatment  of  Dye  Manufacturing Wastewater in  the Presence  of Ultraviolet  Light and  Ferrous  Ions.  Journal  of  Hazardous  Materials B, 65(1999), 317–33

المعالجة الكيميائية لمياه الصرف الصناعي (المخلفات الصناعية السائلة )

أحمد أحمد السروي

إستشاري معالجة المياه والدراسات البيئية

  1. مقدمة

زاد الانتاج الصناعي في جميع انحاء العالم وانتشرت المنشآت الصناعية ذات المنتجات المتنوعة, وأصبحت البيئة بمنظوماتها الثلاثة الهوائية والمائية والارضية أكثر تعرضاً للضرر من جراء الملوثات المختلفة التي تطرحها تلك المنشآت ومنها مياه الصرف الصناعية والتي تعرف بالمخلفات الصناعية السائلة والتي يختلف ملوثاتها من صناعة لأخرى نتيجة لاختلاف مدخلات الانتاج من المواد الأولية اللازمة للصناعة والمواد الناتجة أو المصنعة .

تعمل الصناعة على تلويث المجارى المائية بما تلقيه فيها من مخلفاتها ونواتجها الثانوية، سواء من السفن أو المصانع أو المياه الساخنة (التلوث الحراري)، وتؤدى بذلك إلى القضاء على الحياة في المسطحات المائية أو في بعض الحيان إلى تسمم الأسماك وبالتلي حدوث تسمم للإنسان أيضا .

المخلفات الصناعية السائلة  يقصد بها جمع  المخلفات السائلة او شبه السائلة الناتجة عن كافة الأنشطة الصناعية والتحويلية أو الاستعمال لكل مركب مادي مصنع.

  1. معالجة مياه الصرف الصناعي (المخلفات الصناعية السائلة)

تعد معالجة مياه الصرف الصناعي للمخلفات الصناعية للمصانع من اهم وسائل حماية البيئة المائية من التلوث الكيميائي والفيزيائي إذ تحتوي معظم مياه الصرف الصناعي على الاف المركبات الكيميائية المختلفة والتي تتباين باختلاف الصناعة نفسها. وقد صنفت معظم الصناعات تبعا لطرق المعالجة الشائعة إلى الأقسام التالية:

  1. صناعات غذائية.
  2. صناعات كيميائية.
  3. صناعات هندسية.
  4. صناعات معدنية وحرارية

أهم العناصر الضارة المطلوب إزالتها من مياه الصرف الصناعي

  • المواد الصلبة
  • الزيوت والشحوم والدهون
  • المواد والمركبات العضوية
  • الفينولات
  • المنظفات الصناعية
  • المركبات العضوية المتطايرة
  • العناصر الثقيلة
  • المركبات السامة الغير عضوية
  1. معالجة مياه الصرف الصناعي

لم تعد محطة معالجة الصرف الصناعي أمر ثانوياً أو كمالياً، بل أصبحت حاجة ملحة وضرورية لغالب الصناعات التي تطرح مياه صناعية ملوثة.

وقد سنت التشريعات البيئية التي تلزم المصانع بضرورة توفر محطات معالجة مياه الصرف الصناعي من أجل حماية البيئة المحيطة ومصادر المياه الجوفية والسطحية.

إن مواصفات مياه الصرف الصناعي تختلف من صناعة إلى أخرى وحتى من مصنع إلى آخر. وعندما يريد صاحب المنشأة أو المصنع أن يعالج مياه الصرف في المصنع فيجب أولاً أن يقوم بتحليل لماء الصرف لديه ويحدد ما هي الغاية والهدف من معالجة مياه الصرف أهي الحصول على ماء يستخدم مرة أخرى في الصناعة أم ماء صالح للزراعة أم فقط ماء صالح للطرح في المجرور العام.

  1. العمليات الكيميائية لمعالجة مياه الصرف     

وهي العمليات التي تعتمد على حدوث تفاعل كيميائي من اجل التخلص من أو تحول الملوثات الى مواد يسهل فصلها من مياه الصرف. ومن أكثر الطرق الكيميائية شيوعا في هذا المجال: الترسيب والامتزاز والتطهير. تتم المعالجة بالترسيب الكيميائي من خلال تكوين راسب كيميائي. وفي معظم الأحيان يحتوي هذا الراسب على المكونات التي قد تفاعلت مع الكيماويات المضافة إلى جانب المكونات الأخرى التي قد تفاعلت مع الكيماويات المضافة إلى جانب المكونات الأخرى التي قد ترتبط بالمواد المترسبة وتفصل معها. إما الامتزاز فيعتمد على قوة الجذب بين الأجسام للتخلص من مركبات معينة من خلال التصاقها بسطح المواد الصلبة.

وهي طرق وعمليات المعالجة التي يتم فيها إزالة أو تحويل ملوثات المخلفات السائلة عن طريق إضافة الكيماويات أو عن طريق التفاعلات الكيميائية٬ ومن أمثلة هذه العمليات الكيمائية الأكسدة الكيمائية واستخدام الأوزون والإرجاع الكيميائي ﴿مثل إرجاع الكروم السداسي التكافؤ إلى ثلاثي التكافؤ مما يسهل إزالته ويعد الترسيب الكيميائي والامتصاص التطهير من أكثر العمليات شيوعا في معالجة مياه الصرف الصناعي.

فمثلا الترسيب الكيميائي ﴿باستخدام الكيماويات﴾ يتم باستخدام مرسبات كيمائية لتنشيط والإسراع بعملية الترسيب حيث يترسب كلا من المرسب والمادة المراد ترسيبها٬ بينما يتم الامتصاص كمثال أخر للمعالجة الكيمائية عن طريق إزالة الملوثات من المياه الملوثة على سطح مادة الامتصاص بفعل قوي التجاذب بين الأجسام.

وتتمثل المعالجة الكيميائية في عمليات التطهير بإضافة الكلور والتي تعرف بالكلورة٬ وأيضا إضافة بعض البوليمرات أو الكيماويات التي تساعد على تجفيف وإزالة الماء من الحماة الناتجة من مراحل الهضم اللاهوائي.

وعامة في مجال معالجة مياه الصرف الصناعي تستخدم وحدات المعالجة الكيميائية مرتبطة ومكملة لوحدات المعالجة الفيزيائية.

عمليات المعالجة الكيميائية الغرض منها هو استخدام مواد كيميائية عديدة لتحسين نتائج ونواتج تشغيل وحدات المعالجة الأخرى.

يبين الجدول التالي بعض الكيماويات المستخدمة غي الترويب والتنديف الكيميائي لمياه الصرف الصناعي.

  1. عيوب ومحددات المعالجة الكيميائية

المعالجة الكيميائية لها بعض العيوب بالمقارنة بطرق ووحدات المعالجة الأخرى مثل وحدات المعالجة الفيزيائية٬ وهذه العيوب تتمثل في انه عمليات المعالجة الكيميائية هي عمليات اضافة مواد (يتم فيها اضافة مواد معينة) ففي كثير من الاحيان هناك مادة معينة تضاف لمياه الصرف لازالة ملوث او مكون معين يتبعه زيادة في النهاية للمواد والمكونات الذائبة لمياه الصرف.

فعلى سبيل المثال الكيماويات المضافة لتحفيز ازالة المواد العالقة في وحدات الترسيب الابتدائي يصاحبها عادة زيادة في تركيز المواد الذائبة الكلية لمياه الصرف مما يضع بعض القيود لإعادة استخدام هه المياه فيما بعد.

وهناك عيب اخر وهو التكلفة العالية لاستخدام الكيماويات فهذه التكلفة تكون مساوية او تزيد عن تكلفة الطاقة اللازمة لتشغيل وجدات المعالجة الاخرى كبديل للمعالجة الكيميائية.

ان اختيار مراحل المعالجة الكيميائية المناسب يعتمد على كمية ونوعية المياه الملوثة وكذلك يعتمد على كلفة المعالجة والمواصفات النهائية المطلوبة للمياه المعالجة قبل القائها الى المستقبلات النهائية المطلوبة للمياه المعالجة قبل القائها الى المستقبلات النهائية.

  1. نموذج لمعالجة مياه صرف صناعي بها كروم

من اشهر نماذج المعالجة الكيميائية لمياه الصرف الصناعي هي الاختزال الكيميائي للكروم في المخلفات الصناعية السائلة لبعض الصناعات كدباغة الجلود فيتم الاختزال باستخدام مادة الصوديوم ميتبايسلفيت وحمض الكبريتيك فيتحول الكروم السداسي الي ثلاثي فيسهل ترسيبه بمادة قلوية كهيدروكسيد الصوديوم .

يبين الشكل التالي مخطط مبسط لاختزال الكروم في منظومة معالجة الصرف الصناعي .

المراجع العلمية

  1. أحمدفيصل أصفري، معالجة مياه الفضلات الصناعية، الكويت، مؤسسة الكويت للتقدم العلمي, ۱۹۹۹ .
  2. احمد السروي , طرق معالجة المخلفات الصناعية السائلة , دار الكتب العلمية , 2017.
  3. احمد السروي , معالجة مياه الصرف الصناعي , دار الكتب العلمية , 2007.