مكونات وخصائص ومعالجة الصرف الصناعي لصناعة المنتجات المعدنية

1.مقدمة

تشمل صناعة المنتجات المعدنية جميع المنشآت والورش الإنتاجية التى تقوم بواحدة أو اكثر من الأنشطة الصناعية التالية :

  • تشكيل المنتجات المعدنية.
  • تشطيب المنتجات المعدنية من خلال العمليات المختلفة بما فيها عمليات إعداد الأسطح المعدنية.

وتنقسم هذه الصناعة إلى ثلاث أنواع من العمليات المختلفة (تشكيل المنتجات المعدنية ،  تجهيز  أسطح المعادن ،  تشطيب أسطح المعادن ) .  وسوف ينصب الاهتمام علي المنشآت التي تقوم بتصنيع المنتجات الحديدية وغير الحديدية وعمليات الطلاء الكهربي وغير الكهربي ومعالجة الأسطح والأنودة والتغليف المعدني عن طريق تغير الألوان والتغطية الكيميائية .

جدول (1) أحمال التلوث الكلية في المياه لعينة من هذا القطاع الصناعي

المواد الصلبــــة الـذائبـــة   =  22.000 كجم/سنويا  (بحد أقصي)
المواد الصلبــــة العـالقـــة   =  5.500   كجم/سنويا  (بحد أقصي)
الأكسجين الحيوي الممتـص (BOD) =  3.800  كجم/سنويا   (بحد أقصي)
الأكسجين الكيميائي المستهلك (cod)  =  7.800  كحم/سنويا  (بحد أقصي)
الزيــــوت  والشـــــحوم    =  2.100  كجم/سنويا  (بحد أقصي)
المصدر:

دليل الرصد الذاتي لصناعة المنتجات المعدنية , وزارة البيئة المصرية , 2003.

2.مصادر التلوث لصناعة المنتجات المعدنية

ينتج عن عملية الدهان إنبعاثات لمواد عضوية متطايرة ومياه صرف ملوثة ومخلفات صلبة وسائلة. والمصدر الرئيسي للإنبعاثات الغازية هو أبخرة المذيبات العضوية المستخدمة كمواد حاملة للبويات. وتنتج هذه الإنبعاثات من عمليات الدهان ومن المذيبات بالمخازن وعمليـات الخلط والرش والتجفيف. ويؤدي أيضا استخدام المذيبات العضوية في عملية تنظيف المعدات ومناطق الرش إلى تسرب أبخرة المذيبات.

وتتولد مياه الصرف من تدفق المياه خلال حواجز كبائن الطلاء، وتؤدي استخدام ستائر المياه لتجميع رذاذ البوية المشتتة إلى ترسب الحمأة فى الحوض الذى تسحب منه المياه.

أما مصادر المخلفات الصلبة والسائلة فتتضمن:

i معدات التحكم في رش البويات أثناء الطلاء  (كبائن الطلاء،  نظم التجميع ،  مرشحات التهوية).

i غسل المعدات.

i المواد المستخدمة لتغطية الأجزاء الغير مرغوب في طلائها وعلب البويات الفارغة.

i البويات المتبقية بعد الطلاء التي يتم التخلص منها عند نهاية عملية الطلاء، أو التي تنتهي فترة صلاحيتها.

هذه المخلفات الصلبة والسائلة قد تحتوي على المعادن الثقيلة الموجودة في صبغات الطلاء أو المذيبات العضوية المستخدمة في الطلاء أو التنظيف كما تتلوث الأرضيات بمخلفات المذيبات المستخدمة أيضا. وقد تسهم المذيبات المستخدمة في نظافة معدات الطلاء أو الترذيذ في الكبائن في إضافة بعض المخلفات.

3.مصادر الصرف السائل  لصناعة المنتجات المعدنية

يعد الصرف السائل في صناعة المنتجات مصدراً من مصادر التلوث حيث أنه قد يتضمن الملوثات التالية:

  • الأحماض أو القلويات الناتجة عن مختلف عمليات اعداد وتجهيز وتشطيب المنتجات المعدنية فى عمليات: التخليل ، الطلاء ، الأنودة ، التغطية الكيميائية ، ..الخ
  • استخدام زيوت القطع وإزالة الشحوم ينتج مياه ملوثة بالزيوت.
  • الأملاح التى تنتج من أعمال التخليل والأنودة والتغطية أو الطلاء والطلاء الكهربى ومختلف أعمال التشطيب الأخرى.
  • زيوت التشحيم المستهلكة المتبقية فى الورش والجراج.
  • مياه تفوير الغلايات وأبراج التبريد التي تحتوي على نسبة مرتفعة من الأملاح الذائبة .
  • مياه التبريد المستهلكة الملوثة بالزيوت والشحوم .
  • المياه الناتجة من غسيل المعـدات والأرضيات والتي تحوى قدرا من الزيـوت والأحماض والقلويات وبعض الكيماويات المستخدمة.

جدول (2) المدخلات ومصادر التلوث فى صناعة المنتجات المعدنية

المخلفات الصلبة تلوث المياه

المواد الداخلة

العملية
القشور وفضلات الفلزات مثل (نواتج قشط الصلب والألومونيوم ) حمأة مترسبة عن سوائل القطع وتحتوي علي فلزات مترسبة و بقايا المذيبات المستقرة في قاع الأحواض ومخلفات الزيوت. مياه الصرف التي تحتوي علي الزيوت (مثل جليكول الاثيلين) والمواد الصلبة العالقة والمياه الحمضية (مثل أحماض الهيدركلوريك والكبريتيك والنيتريك) والمياه القلوية والمياه التي تحوي المذيبـات) زيوت التقطيع، مذيبات إزالة الشحوم والتنظيف (مثل الأسيتون ، ثلاثي كلورو الإيثان،  طولوين، .. الخ)  أحماض، قلويات، فلزات ثقيلة، مستحلبات المياه والزيت . قطع أو تشكيل المعادن
القشور وفضلات المعدن مثل : (نواتج قشط الصلب والألومونيوم) مخلفات بطانة الأحواض ومخلفات الزيوت ومحاليل مستهلكة في أحواض إزالة الشحوم. مياه قلوية ملوثة بالزيوت والشحوم وبقايا المعدن والمواد الصلبة العالقة. الصودا الكاوية،  كربونات الصوديوم، السيليكا القلوية، الفوسفاتات، المثبطات، عوامل الاستحلاب، العوامل المساعدة في تكوين معقدات المعدن ، مواد التغذية . الإزالة القلوية للشحوم
مخلفات قابلة للاشتعال ، بقايا المذيبات ومخلفات بطانة الأحواض. مياه صرف تحوي المذيبات العضوية مذيبات عضوية إزالة الشحوم باستخدام المذيبات العضوية
قشور وفضلات المعدن مثل ( نواتج قشط الصلب والألومونيوم ) مخلفات بطانة الأحواض، مخلفات الزيوت وسوائل التخليل المستهلكة. مياه حمضية تحتوي على المعادن مختلف أنواع الأحماض مثل (الهيدروكلوريك والكبريتيك والنيتريك والهيدروفلوريك) التخليل أو المعالجة الحمضية
محاليل مستهلكة وبواقي الفلزات مياه صـرف حمضية و مياه صرف تحتوي علي أيونات المعادن أحماض الأنودة
محاليل مستهلكة وبواقي المعادن مياه ملوثـة بأمـلاح معدنيــة وأحماض و قلويات معادن وأحماض التغطية الكيميائية
معادن ومخلفات نشطة . مياه ملوثة بالأحماض أو القلويات والسيانيد والمعادن أحماض ، قلويات محملة بالمعادن الثقيلة بالإضافة إلى محاليل تحتوي علي السيانيدات الطلاء الكهربي
مخلفات معدنية صلبة تحتوي علي السيانيد. مياه ملوثة بالسيانيد والمعادن. معادن (الأملاح المعدنية) ، المواد المساعدة والقلويات الطلاء بطبقة معدنية
مخلفات بطانة الأحواض ومذيبات  الدهانات والمعادن. مياه ملوثة بالمذيبات . المذيبات والدهانات الدهانات
مخلفات أحواض الصهر والمخلفات التي تحتوي علي الزنك ، محاليل مستهلكة وبعض المخلفات الزيتية . مياه ملوثة بالمعادن محتويات الأحواض من كلوريد الزنك وكلوريد الأمونيوم والمواد المرطبة الطلاء بمصهور المعادن (زنك)
الحمأة المتخلفة عن عمليــة التنعيم وعمليات (Etching) مياه ملوثة بالأحماض والمعادن معادن وأحماض تقنيات أخري لتشطيب المعادن (التهذيب .. الخ)
المصدر:

دليل الرصد الذاتي لصناعة المنتجات المعدنية , وزارة البيئة المصرية , 2003.

4.خصائص الصرف السائل لاحد مصانع المنتجات المعدنية

من الضروري  أن يؤخذ في الاعتبار أن المياه المتخلفة عن الصناعة تتباين مكوناتها وخصائصها بشكل كبير حتى داخل الصناعة الواحدة ومثالا علي ذلك ـ وفقا لتقرير عالمي ـ ، فإن تغطية (طلاء) متر مربع واحد من المعدن يمكن أن ينتج عنه من لتر واحد إلى 500  لتر من المياه الملوثة بالمعادن الثقيلة (كادميوم،  كروم، رصاص، نحاس، زنك، نيكل) وكذلك السيانيدات والفلوريدات والزيوت والشحوم وزيوت التشحيم والتزييت المتخلفة من الجراج والورش تمثل عبئا كبيرا عند صرفها علي شبكة الصرف العمومية. والمواد العضوية الموجودة في بيان الصرف تسهم في نمو البكتريا والفطريات المستهلكة للأكسجين ويتوقف التأثير البيئي للمياه الملوثة علي مواضع صرفها. وقد وضعت الهيئات الدولية المعنية بالحفاظ علي البيئة حدودا ومعاييرا خاصة بصرف المياه  الملوثة على المصارف الزراعية  والترع والمجرى الرئيسي للانهار بسبب تأثيرها علي الزراعة. ومن المعايير الهامة التي تضمنتها هذه الحدود: الفسفورات، الكادميوم، الكروم السداسي والكلي، النحاس، الرصاص، الزئبق، النيكل، الفضة، الزنك، المعادن الكلية، السيانيدات (حرة) وكذلك الفلوريدات، هذا بالإضافة إلى المعايير الأساسية مثل الأكسجين الحيوي المطلوب BOD، الأكسجين الكيميائي المستهلك COD والزيوت والشحوم O&G. إن صرف المياه الملوثة علي مجاري المياه الطبيعية قد يؤدي إلى خلل بالنظام البيئي للمياه والحياة المائية، وعندما يتم صرف مياه شديدة التلوث على الشبكات العمومية فان احتمالات تعرض عمليات المعالجة إلى القصور والتدهور واردة بالإضافة إلى زيادة تراكم المعادن في الحمأة الناتجة.

  1. محطات معالجة مياه الصرف لصناعة المنتجات المعدنية
  • عند وجود السيانيد في مياه الصرف فينبغي تفكيكه وتدميره وتحويله عن طريق الأكسدة القلوية والتحكم فى الرقم الهيدروجين إلى مواد آمنة ( ثاني اكسيد الكربون والنتروجين ).
  • عند وجود الكروم السداسي في مياه الصرف فينبغي اختزاله وتحويله إلى الكروم الثلاثي الذي يسهل ترسيبه ( الترسيب بمادة قلوية ) باستخدام أحد العوامل المختزلة مثل مركبات الكبريت (ثاني أكسيد الكبريت أو ميتا باى سلفات الصوديوم).
  • من أهم العمليات الشائعة في معالجة مياه الصرف: المعادلة (equalization)، ضبط الأس الهيدروجيني بهدف الترسيب الجيد ، تجميع الحمأة والترسيب بالإضافة إلى الترشيح. والأس الهيدروجيني المثالي للترسيب المعدني يتراوح بين 8.5 إلى 11 تبعا لنوع المعدن المستهدف ترسيبه.
  • يمكن استخدام الترسيب الكيميائي لفصل المعادن الذائبة باستخدام هيدروكسيد الصوديوم أو الكالسيوم على شكل هيدروكسيدات المعادن ثم بالترشيح أو الترسيب يتم فصل المعادن. ويمكن خفض كمية المياه في الحمأة الناتجة باستخدام الترشيح بالضغط (Filter Press).
  • وجود بقايا زيوت التشحيم في مياه الصرف يمكن أن يؤثر على فاعلية ترسيب المعادن لذلك من المفضل معالجة مخلفات أحواض إزالة الشحوم على حده بمعزل عن بقية مياه الصرف، ويمكن أيضا لمتراكبات المعادن (Metal Complexes) أن تؤثر بالسلب على عملية الترسيب .

أحيانا ما تستخدم عوامل لحفز تجمع المواد الصلبة العالقة و ذلك لرفع كفاءة عملية فصل الحمأة، وفي الطرق المتقدمة للمعالجة يتم استخدام الترشيح الغشائي أو التبادل الأيوني أو التبخير لتقليص إنبعاث الملوثات وخفض نوعية المخرجات قبل التخلص منها.

نموذج لمعالجة الصرف الصناعي لمصنع منتجات معدنية

تحتوي مياه الصرف الصناعي علي كميات من الكروم والسيانيد , فيمكن إزالة الكروم والسيانيد من مياه صرف تحتوي علي كليهما من خلال مشروع معالجة واحد لتخفيض التكاليف, حيث يمكن اﻹستفادة من احواض التساوي والتعادل والترسيب وتكثيف الحمأة وهذا يتضح من خلال المخطط التالي لمشروع معالجة لإزالة السيانيد والكروم.

 

 

أحمد أحمد السروي

إستشاري جودة المختبرات والدراسات 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 المنتجات المعدنية , وزارة البيئة المصرية , 2003.

تأثير تركيز المواد الصلبة العالقة للسائل المخلوط على المساحة واستهلاك الطاقة في المعالجة البيولوجية بالحمأة المنشطة

مقدمة

هناك العديد من معايير التصميم والتشغيل التي تؤثر في اختيار نوع وطريقة المعالجة، ومنها عنصري المساحة المطلوبة للإنشاء، ومعدل استهلاك الطاقة لكل متر مكعب من المياه المعالجة. تختلف طرق المعالجة البيولوجية باستخدام الحمأة المنشطة في المدى المسموح به لكلًا من: نسبة الغذاء إلى الكائنات الحية الدقيقة (F/M)، تركيز المواد الصلبة العالقة للسائل المخلوط (MLSS)، وبناء على الحمل الداخل للمحطة والحمل المطلوب في المياه المعالجة يتم حساب مدة البقاء الهيدروليكي والتي تترجم إلى حجم وبالتالي إلى مساحة. أيضًا يؤثر تركيز المواد العالقة للسائل المخلوط على كمية الهواء المطلوبة للتحلل البيولوجي بسبب تشتيت المواد الصلبة لفقاعات الهواء، وبالتالي تزداد كمية الهواء المطلوبة، وبالتالي استهلاك الطاقة.

تأثير تركيز المواد الصلبة العالقة للسائل المخلوط على المساحة

طبقًا للمعادلة (1) نجد أن مدة البقاء الهيدروليكي τ تتناسب عكسيًا مع كلًا من نسبة الغذاء إلى الكائنات الحية الدقيقة (F/M)، وتركيز المواد الصلبة العالقة المتطيرة للسائل المخلوط (MLVSS)؛ وعليه كلما زادت نسبة (MLVSS) كلما قلت مدة البقاء الهيدروليكي وبالتالي الحجم والمساحة.


F/M                 :           نسبة الغذاء إلى الكائنات الحية الدقيقة، يوم-1حيث:

BODin                 :           الأكسجين الحيوي المطلوب الداخل، ملجم/لتر

BODout                 :           الأكسجين الحيوي المطلوب الخارج، ملجم/لتر

MLVSS              :           المواد الصلبة العالقة المتطايرة للسائل المخلوط، ملجم/لتر

τ                       :           مدة البقاء الهيدروليكي، يوم

وتتراوح نسبة MLVSS/MLSS ما بين 0.5 إلى 0.8 طبقًا للكود المصري لأسس تصميم وشروط تنفيذ محطات تنقية الشرب والصرف الصحي ومحطات الرفع، المجلد الثاني (أعمال المعالجة).

 

أقصى قيمة لتركيز المواد الصلبة العالقة للسائل المخلوط (MLSS)

تحتوي المراجع والأكواد على جداول محدد بها معايير تصميم طرق المعالجة البيولوجية. جدول (1) يوضح معايير التصميم طبقًا للكود المصري لأسس تصميم وشروط تنفيذ محطات تنقية الشرب والصرف الصحي ومحطات الرفع، المجلد الثاني (أعمال المعالجة).

ويظهر من الجدول أن أقصى قيمة لتركيز المواد الصلبة العالقة للسائل المخلوط (MLSS) تتراوح بين 3000 – 5000 ملجم/لتر، ودلالة محدودية مدى تلك القيمة يرجع إلى أقصى معدل تحميل للمواد الصلبة يمكن لحوض الترسيب النهائي التعامل معه، إذ أن معدل تحميل المواد الصلبة للتصرف المتوسط في أحواض الترسيب النهائية التي تتبع جميع الطرق المذكورة في جدول (1) ما عدا التهوية الممتدة يتراوح بين 4 – 6 كجم/ساعة/م2، وهي قيمة تتناسب طرديًا مع معدل التحميل السطحي الذي يتراوح لنفس النوع من الأحواض بين 16 – 28 م3/م2/يوم.

يظهر تفسير معنى أقصى قيمة MLSS في نظام أغشية المفاعلات الحيوية (MBR) إذ يتم تصميم حوض التهوية على أساس قيمة (MLSS) تتراوح بين 8000 – 12000 ملجم/لتر، والأغشية يمكنها فصل المواد الصلبة بذلك التركيز. معدل التحميل السطحي للأغشية أقل عشرات المرات من أقل معدل تحميل سطحي لأحواض الترسيب ويساوي تقريبًا 0.48 م32/يوم (20 لتر/م2/ساعة) وبالتالي لا بد من توفير مساحة سطح أكبر بنسب النسبة بين معدلي التحميل السطحي. وعلى الرغم من ذلك إلا أن الأغشية مقسمة في شكل شعيرات وبالتالي يتم تقسيم المساحة الكلية إلى عدد كبير من المساحات الأصغر مما يوفر مساحة فعالة كبيرة في حجم صغير.

تحليل نقطة الحالة State Point Analysis

تبين مما سبق أنه في عملية المعالجة البيولوجية باستخدام الحمأة المنشطة؛ يعتبر حوض التهوية والترسيب وحدة واحدة لنظرًا لارتباطها بمعايير تصميم وتشغيل مشتركة التأثير. في البداية تم جمع تلك المعايير في شكل معادلات جبرية ثم جمعت في شكل بياني يطلق عليه تحليل نقطة الحالة، كما هو موضح في شكل (1).

 

 

شكل (1) موضح عليه ثلاثة منحنيات، الأول يوضح معدل التحميل السطحي Surface Overflow Rate (SOR)، والثاني يوضح معدل تحميل الحمأة Under Flow Rate (UFR)، والثالث يوضح منحنى الترسيب أو سعة حوض الترسيب وهو دالة في مؤشر حجم الحمأة SVI.

قيمة نقطة تقاطع المنحى الأول والثاني على المحور الأفقي تحدد قيمة MLSS المناسبة لكلًا من حوض التهوية وحوض الترسيب بشرط أن تقع داخل مساحة المنحنى الثالث. في حالة خروج النقطة خارج مساحة المنحنى الثالث فإن حوض الترسيب يفشل في عملية الفصل، وإذا خرجت نقطة تقاطع المنحنى الثاني (UFR) مع المحور الأفقي خارج مساحة المنحنى الثالث فإن حوض الترسيب يفشل في تركيز الحمأة المترسبة.

القيمة المقابلة لنقطة الحالة على المحور الرأسي تحديد معدل تحميل المواد الصلبة، وهي قيمة مقبولة طالما نقطة الحالة حققت شروط نجاح حوض الترسيب في الفصل والتركيز.

تأثير تركيز المواد الصلبة العالقة للسائل المخلوط على كمية الهواء

يتم حساب قيمة الأكسجين اللازم لإتمام عملية التحليل البيولوجي كقيمة أولية لحساب كمية الهواء، وبعدها يتم تصحيح القيمة عن طريق معامل يجمع العديد من العناصر الخاصة بالموقع ونظام التهوية ومنها: الضغط الجوي عند منسوب الموقع، درجة الحرارة، قيمة الأكسجين الذائب المطلوب في حوض التهوية، قيمة الأكسجين الذائب القياسية، معامل ألفا والذي يعبر عن درجة تشتت فقاعات الهواء بسبب المواد الصلبة، ومعامل بيتا الذي يعبر طبيعة مياه الصرف.

معامل ألفا للمياه النظيفة يساوي 1.0 ويقل كلما زاد تركيز المواد الصلبة بالمياه، وتتناسب قيمة الأكسجين المطلوبة لعملية التحلل البيولوجي عكسيًا مع قيمة معامل ألفا؛ أي أنه كلما زاد تركيز المواد الصلبة بحوض التهوية زادت كمية الهواء المطلوبة وبالتالي ترتفع الطاقة الكهربية المستهلكة. شكل (2) يوضح قيم معامل ألفا كدالة في MLSS باستخدام ثلاث معادلات تجريبية. وقيمة معامل ألفا ذو دلالة على ارتفاع معدل استهلاك الطاقة الكهربية في نظام أغشية المفاعلات الحيوية (MBR) بسبب ارتفاع تركيز المواد الصلبة حوالي ثلاثة أضعاف التركيز في الطرق البيولوجية الأخرى.

النقاش والنتائج

من خلال عرض تلك المفاهيم البسيطة؛ تظهر بشكل واضح العلاقة العكسية بين المساحة والطاقة بدراسة معيار تصميمي واحد وهو تركيز المواد الصلبة العالقة للسائل المخلوط MLSS على حجم ومساحة كلًا من حوض التهوية والترسيب، وأيضًا على كمية الهواء المطلوبة لعملية التحلل البيولوجي.

 

بقلم / محمود لطفي

ماجستير هندسة قوى ميكانيكية، مهندس أول تصميمات وعروض بشركة IETOS

E-mail: mahmoud.lutfy@gmail.com

المراجع

المركز القومي لبحوث الإسكان والبناء، “الكود المصري لأسس تصميم وشروط تنفيذ محطات تنقية الشرب والصرف الصحي ومحطات الرفع، المجلد الثاني، أعمال المعالجة”، إصدار 2017.

Metcalf and Eddy, “Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, Reuse”, McGraw-Hill.

Karia. G., Christian. R., “Wastewater Treatment: Concepts and Design Approach”, PHI.

Sincero A. P., Sincero G. A., “Physical–Chemical Treatment of Water and Wastewater”, CRC Press LLC.

http://onlinembr.info/mbr-design/mlss-and-viscosity/

 

العوامل البيئية والتشغيلية لعمليات الهضم اللاهوائي للحمأة

 

بقلم / أحمد أحمد السروي

إستشاري معالجة المياه والدراسات البيئية

 

1.مقدمة

تعتمد المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي على النشاط البيولوجي للكائنات الحية الدقيقة فى التخلص من الملوثات. وتستخدم هذه الطرق أساساً من أجل التخلص من المواد العضوية (الرغوية أو الذائبة) القابلة للتحلل بيولوجيا. وتتم هذه العملية من خلال تحويل هذه المواد إلى غازات تتسرب إلى الهواء الخارجي أو إلى نسيج الخلايا البيولوجية (الحمأة) التى يمكن التخلص منها عن طريق الترسيب.

وتستخدم المعالجة البيولوجية أيضا في التخلص من المغذيات (النتروجين والفسفور) وذلك من خلال عمليات التأزت Nitrification , وعكس التأزت Denitrification   بالنسبة للنتروجين ,وتحويل الفسفور الي مركبات ثابتة يسهل الاستفادة منها في اغراض متعددة كالزراعة مثلا .

تعد عمليات المعالجة البيولوجية بانواعها وتطبيقاتها المختلفة من اكثر نظم المعالجة لمياه الصرف الصحي استخداما في مشاريع المعالجة نظرا لكفائتها في إزالة الملوثات من مياه الصرف, ولامكانيتها تحقيق اقصي كفاءة في ازالة الملوثات العضوية القابلة للتحلل البيولوجي وكفاءة عالية في إزالة المواد الصلبة العالقة , بالاضافة الي مرونة التشغيل وتوافقها مع المعايير البيئية . كما تتميز عمليات معالجة مياه الصرف البيولوجية بانواعها العديدة التي تستخدم طبقا لنوعية مياه الصرف فمنها نظم المعالجة الهوائية واللاهوائية واللاكسجينية ونظم معاالجة المواد النتروجينية والفسفورية .

 

  1. نظم المعالجة اللاهوائية لمياه الصرف الصحي

الهدف من نظم المعالجة اللاهوائية للمخلفات السائلة عموما هو تحليل وهضم المواد العضوية القابلة للتحلل بيولوجيا عن طريق البكتيريا اللاهوائية التي تنمو وتنشط وتتكاثر في غياب الأكسجين فتحول المواد العضوية القابلة للتحلل بيولوجيا الي مواد ابسط مثل غازات الميثان وثاني اكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين  , وتعد عمليات تخمير وهضم الحمأة  لاهوائيا من الطرق البيولوجية الهامة لمعالجة حمأة الصرف الصحي بغرض تثبيتها وهضمها هضما جيدا وتحليل المكونات العضوية بها الي غاز الميثان واستخدامه كمصدر للطاقة .

تتواجد وتتكاثر نوعيات الكائنات الحية الدقيقة فى مراحل وحدات المعالجة اللاهوائية على أساس العوامل التى تساعد فى تهيئة البيئة الملائمة لحياة هذه الكائنات. ومن هذه العوامل :

  • خصائص المخلفات السائلة.
  • تركيز المواد العضوية القابلة للتحلل بيولوجيًا.
  • الأس الأيدروجينى
  • درجة الحرارة

3.تثبيت الحمأة بالهضم اللاهوائي

إن تثبيت الحمأة يمكن أن يتحقق بالعديد من الآليات كالهضم الحيوي الهوائي أو اللاهوائي في درجات حرارة متوسطة أو مرتفعة، أو بالأكسدة الكيميائية مثل استخدام الجير وغيرها، ويتم اختيار الطريقة بحسب نوع الحمأة والإمكانيات المتاحة ونظام التخلص أو إعادة الاستخدام المطبق للمنتج المثبت  .

وأكثر التطبيقات شيوعاً في محطات الصرف الصحي هو الهضم الحيوي اللاهوائي في درجات الحرارة المتوسطة حيث تخضع فيه النفايات الصلبة لمحطة الصرف الصحي المتولدة على هيئة حمأة إلى الاحتجاز في خزانات محكمة السدّ لمنع دخول الهواء ( الهاضمات اللاهوائية ) إليها ولفترات طويلة نسبياً (20-40يوماً) حيث وضحت الدراسات أن أعلى نسبة لهضم هذا النوع من المركبات العضوية يتحقق في حالة الهضم اللاهوائي وذلك مقارنة بالهضم الهوائي. إن وحدة الهضم الحيوي اللاهوائي تستطيع في ظروف التشغيل المثلى أن تحقق خفضا في مقادير المواد الصلبة القابلة للهضم الحيوي بحوالي 50%.

عملية التحلل اللاهوائي تحدث في الطبيعة بصورة عادية وذلك عندما تتواجد كميات كبيرة من المواد العضوية في غياب الأكسجين, حيث تنشط الكائنات اللاهوائية وتنمو متغذية علي المواد العضوية الموجودة .

تعد عملية تشغيل أحواض التحلل اللاهوائي للحمأة امرا صعبا لان البكتريا اللاهوائية التي تقوم بعملية التحلل للمواد العضوية لا تتواجد بصورة كافية في مياه المجاري الخام , بالإضافة الي ان معدل نموها بطيء جدا بالمقارنة بالبكتريا الهوائية , وعند بداية التشغيل  للهاضمات يتم تغذية الهاضم  بحمأة من وحدات معالجة قريبة تحتوي علي بكتريا لاهوائية نشطة .

وعملية تخمير الحمأة هي عملية معالجة لاهوائية اساسا, حيث تخزن الحمأة في أحواض خاصة مقفلة تسمي الهاضمات Digesters ويتم التخمير بمعزل عن الهواء وتنشط البكتريا اللاهوائية وتحلل المواد العضوية الي غازات ومركبات غازية ثابتة يمكن أستخدامها لتوليد الطاقة بصورة معينة.

ومكونات الغاز الحيوي الناتج عن مراحل الهضم اللاهوائي للحمأة تعتمد علي تركيب ومكونات المواد البادئة  Substrate وعلي الظروف المحيطة بعملية تخمير الحمأة ,

4. العوامل البيئية والتشغيلية لعمليات الهضم اللاهوائي للحمأة

تعد عمليات الهضم اللاهوائي من العمليات الحساسة التي تتأثر بكثير من العوامل البيئية وغير البيئية والعوامل التشغيلية الهامة  اهمها:

  • درجة الحرارة Temperature
  • الزمن Time
  • قيمة الآس الهيدروجيني  pH
  • وجود نسبة كافية من المغذيات
  • معدل حقن الحمأة وجودة المزج للحمأة الداخلة مع الحمأة الموجودة بالحوض

 درجة الحرارة Temperature

الهاضمات التي لا يتم فيها التحكم في درجات الحرارة فان تخمير الحمأة قد يستغرق من ثلاثة الي ستة شهور لأتمام عملية التخمير , بينما يمكن اختزال هذه المدة الي شهر –  شهر ونصف اذا امكن التحكم في درجات الحرارة اثناء التشغيل حيث يتم حفظ الحمأة في درجات حرارة من 35  الي 37 مئوية وهذا ما يسمي التخمير الميزوفيلي اي متوسط الشره  للحرارة وتنشط فيه البكتريا المحبة للحرارة المتوسطة (الميزوفيلية Mesophilic bacteria ) .

وعموما يتم التحكم في معظم الهاضمات في درجة حرارة  من 35 – 37 مئوية وذلك لخطورة وصعوبة التحكم في التخمير الثرموفيلي ( تحتاج لرقابة شديدة لمنع  حدوث تسرب وانفجار لغاز الميثان) .ويبين المنحني التالي علاقة الزمن اللازم لاتمام هضم بنسبة 90 في المائة ودرجة الحرارة لكل من البكتيريا المحبة للحرارة المتوسطة (الميزوفيلية ) والبكتيريا المحبة للحرارة المرتفعة ( الثيرموفيلية ).

الزمن Time

ويعتمد الزمن علي درجة حرارة الحمأة في الحوض فهو ستة اشهر في الأحواض التي ليس بها تحكم لدرجة الحرارة , وينخفض الي 30  الي 60  يوما في التخمير المتوسط ( الميزوفيلي ) ويصل الي عشرة ايام في التخمير عالي الحرارة ( الثرموفيلي ), وظبط درجة الحرارة هدفها الآساسي توفير الحرارة اللازمة لنمو وتكاثر البكتريا اللاهوائية ( خاصة البكتيريا المكونة للميثان) داخل أحواض التخمير .

ويبين الشكل التالي اختلاف معدل النمو للبكتيريا المكونة للميثان باختلاف درجة الحرارة.

قيمة الآس الهيدروجيني pH

قيمة  الآس الهيدروجيني  وهي تعبير عن تركيز أيون  الهيدروجين والذي يحدد قاعدية او حامضية الوسط المحيط بالبكتريا, واثبتت التجارب العملية الا انه لكي يحدث درجة عالية من التخمير داخل الأحواض فانه يفضل ظبط قيمة الآس الهيدروجيني ما بين 7.0  الي 8.0 , وتقل نشاط البكتريا المسئولة عن التخمير اذا قل الآس الهيدروجيني عن 6.0 ويتوقف التخمير تماما عند قيمة 4.0 , ويمكن ظبط الآس الهيدروجيني  بإضافة الجير . ويبين الجدول التالي قيم الاس الهيدروجيني المثالية لنمو انواع مختلفة من بكتيرات مكونات الميثان.

  •     وجود نسبة كافية للمغذيات في مياه الصرف

بالنسبة للمعالجة اللاهوائية فالقاعدة المثلي لنسبة المغذيات المطلوب تواجدها في ماء الصرف لتحقيق نمو وتكاثر جيد للبكتريا اللاهوائية BOD/N/P هو :

* الأكسجين الحيوي المطلوب BOD  700

* النتروجين N   5

* الفسفور P  1

  • معدل حقن الحمأة وجودة المزج للحمأة الداخلة مع الحمأة الموجودة بالحوض

يعد انتظام معدل تدفق الحمأة  الي الحوض وكذلك جودة المزج بين الحمأة الموجودة والداخلة من العوامل الهامة , حيث يضمن ذلك الانتظام وجودة المزج , جودة توزيع المواد العضوية في جسم الحوض , وايضا جودة توزيع درجة الحرارة. والمزج الجيد يساعد علي تكسير الخبث الطافي علي سطح الحوض ومن ثم يترسب هذا الخبث في قاع الحوض( وجود الخبث بكثرة يمنع ويعوق تصاعد الغازات الناتجة من عملية التخمر).

 

المراجع

  • أحمد السروي , عمليات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي , دار الكتب العلمية , القاهرة, 2017.
  •   أحمد السروي , المراقبة والتحكم في عمليات معالجة وتشغيل محطات مياه الصرف الصحي البيولوجية, دار الكتب العلمية , القاهرة, 2017.

 

 

جمع العينات في محطات معالجة مياه الصرف الصناعي

1.مقدمة

يغطي الرصد البيئي للمنشأة الصناعية الإنبعاثات إلى الهواء  والصرف السائل والمواد الصلبة والنفايات الخطرة , ويشمل الرصد البيئي تحديد الملوثات والإنبعاثات الخطرة من كل صناعة, وتحديد أوجه التلوث لكل خط إنتاج , وتحديد أوجه التلوث من الوحدات الخدمية في كل قسم , وتسجيل مخرجات القياسات والتحاليل لمعاملات التلوث في السجل البيئي .

ويتطلب رصد الملوثات والإنبعاثات إعطاء عناية خاصة للأساليب المستخدمة وذلك نتيجة للتأثير المتوقع لها على تفسير النتائج، ومن ثم على دقة البيانات الناتجة ومدى الاعتماد عليها.

  1. الرصد البيئي للصرف السائل للمنشأة الصناعية

وتضع اللوائح الحدود الخاصة بتركيزات ملوثات محددة في مياه الصرف عند إلقائها في المسطحات المائية المستقبلة. ولأغراض الرصد، فإن القيم الملقاة لمواد أو ملوثات محددة يتم التعبير عنها غالبا بالكميات الكلية لكل وحدة زمنية. وفي بعض الأحيان يتم التعبير عن هذه القيم بكميات محددة لكل طن من المنتج أو ككفاءة تنقية. وقد تم وضع حدود قصوى للعديد من معاملات التلوث: الأكسجين الكيميائي/الأكسجين الحيوي ، المواد الصلبة العالقة الكلية، الفوسفور والنيتروجين .

معاملات التحكم المرصودة: تشمل المعاملات النمطية للتحكم في مياه الصرف ما يلي:

  • دفق(تدفق) مياه الصرف م3/يوم
  • المواد الصلبة العالقة الكلية مجم/لتر
  • درجة الحرارة (درجة مئوية )
  • الطلب الكيميائي على الأكسجين COD ( الاكسجين الكيميائي المستهلك ) مجم اكسجين/لتر
  • الطلب البيوكيميائي على الأكسجين BOD   () مجم اكسجين/لتر
  •  النتروجين الكلي مجم/لتر
  •  الأس الهيدروجيني
  • التوصيل الكهربي ميكروسيمنز/سم
  1. جمع العينات

تعرف عملية جمع العينات بانها اخذ جزء من كل بحيث ان يكون هذا الجزء ممثلا ومعبرا عن الكل  , فالعينة التحليلية هي العينة التي يتم الحصول عليها من مكونات الكمية الكلية (مجتمع البحث) بعد القيام بعمل ما عليها (استخلاص- تحلل ….) والتخفيف أو التركيز اذا كان ذلك ضروريا , ومن ثم تستخدم في عملية قياس حقيقية.

إن أخذ العينات بأسلوب جيد هو عامل أساسي لتحديد مواصفات مياه الصرف التي يتم التخلص منها. وهناك تعليمات عامة لأخذ عينات مياه الصرف. ومع ذلك فإن المشاكل المرتبطة بأخذ عينات مياه صرف الصناعات النسيجية والناتجة عن التغير في نوعية مياه الصرف أو معدلات الدفق يجب حلها كل على حدة، آخذين في الاعتبار الأسباب الناتجة عن التشغيل.

وقد تكون العينات مفردة grab sample أو عينات مركبة Composite Sample ، أو عينات مركبة متناسبة مع الدفق. وتوضح العينة المفردة تركيبة مياه الصرف عند لحظة أخذ العينة. وعند أخذ مجموعة من العينات المفردة يمكن متابعة الأحمال القصوى، والتغير في نوعية مياه الصرف وكذلك مجال تغير معاملات التلوث المعنية. وتوضح العينة المركبة متوسط التركيب خلال الفترة الزمنية المختارة. وعادة ما يتم أخذ عينة مركبة على مدى ٢٤ ساعة متناسبة مع الدفق بحيث يكون جهاز أخذ العينات محكومًا بمقياس الدفق.

والغرض من وضع برنامج لأخذ وتجهيز عينات مختلفة للتحليل وإجراء مختلف الأختبارات عليها هو :

  • التأكد ان عمليات معالجة تنقية مياه الصرف قد تمت بنجاح .
  • مدي الكفأءة التي تعمل بها كل وحدة من وحدات المعالجة .
  • الحصول علي سجلات وبيانات تبين اذا كانت وحدات المعالجة تعمل وفقا لتصميمها ام لا .
  • ظبط عملية التحكم في المعالجة وتكاليفها .
  • اكتشاف الاسباب التي تؤدي الي متاعب ومشاكل التشغيل التي تؤثر علي كفاءة التنقية وبالتالي وضع الحلول المناسبة لعلاجها وتلافيها في المستقبل .
  • جمع المعلومات اللازمة للتخطيط المستقبلي لعمل توسعات في محطة المعالجة .

ويتم تحديد فترة أخذ العينة وحجم العينة لكل حالة على حدة على أساس التحاليل المستخدمة وكذلك الأسباب التي تؤثر على دقة أخذ العينات ودقة التحاليل. وغالبا  ما يتم أخذ عينات تحاليل مياه الصرف لمدة ٢٤ ساعة لمدة من 5 الي 7 ايام  , وفي بعض الأحيان يتم تجميد العينات وجمعها معا لتغطي فترة أطول. ويتم اخذ العينات لتحديد الأكسجين الكيميائي المستهلك والمواد الصلبة العالقة TSS,COD يوميا أو باستمرار ويتم تحليلها يوميا. وعادة ما  يتم أخذ العينات لتحديد الاكسجين الحيوي المطلوب BOD والمغذيات أسبوعيا. ويتم القياس المستمر لكل من الأس الهيدروجيني والتوصيل الكهربي.

ومن المحتمل أن يحتاج كل مصنع لبرنامج التحليل الخاص به. ويغطي هذا البرنامج عادة مدى واسع من القياسات والتحاليل، طبقا لما تم وضعه مسبقا في خطة الرصد الذاتي. ويجب إجراء القياسات والتحاليل طبقا للمعايير القياسية التي توصي بها السلطات.

تشمل عملية جمع العينات العناصر الهامة الاتية:

  • الهدف من تحليل العينات
  • طريقة اخذ العينات
  • ادوات اخذ العينات
  • أنواع العينات
  • طريقة اخذ عينات الحمأة
  • مراقبة الجودة في جمع العينات وتحليلها.

الحسابات

يتم حساب كميات مياه الصرف وتسجيلها طبقا للمواصفات الموضوعة في خطة الرصد. ويتم حساب الصرف غالبا كما يلي:

ويتم أيضا التحكم في كفاءة المعالجة البيولوجية لمياه الصرف بواسطة حساب النقص في المادة العضوية (BOD, COD) بين مياه الصرف غير المعالجة قبل الترسيب الأولي ومياه الصرف المعالجة بعد الترويق الثانوي.

ويشمل التقرير النمطي لرصد التخلص من مياه الصرف قيم المتوسطات الشهرية والتغيرات في مياه الصرف عند نقاط الرصد قبل وبعد المعالجة، وقيم الحدود طبقا للقانون وأيضا بعض بيانات الإنتاج.

 

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. احمد السروي , اساسيات الجودة في المختبرات البيئية , دار الكتب العلمية , 2012.

4.دليل الرصد الذاتي, وزارة البيئة المصرية , 2003.

طرق معالجة المخلفات الصناعية الحامضية والقلوية

  1. مقدمة

زاد الانتاج الصناعي في حميع 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. الرقم الهيدروجيني

إن تركيز الأيون الهيدروجينى يعتبر أحد المؤشرات الهامة لمياه الصرف. ويعتبر مدى التركيز المناسب لتواجد معظم الحياة البيولوجية صغيرا جدا وحرجا. إن مياه الصرف ذات الأس الهيدروجينى الخارج عن المدى من الصعب معالجتها بالطريقة البيولوجية، وبالتالى إذا لم يتم ضبط (pH) قبل الصرف فإنه سيؤثر عكسيا على (pH) في المياه الطبيعية.

وضبط قيمة الرقم الهيدروجيني هو أحد المهام الرئيسية التي يجب التقيد بها لتوفير البيئة الملائمة للكائنات، وأفضل قيمة للرقم الهيدروجيني هو ٧ أي يكون الوسط متعادلا، أما الارتفاع أو الانخفاض الكبير فإنه يؤدي إلى اضطراب في عملية المعالجة.

كما يعتبر قياس الأس الهيدروجيني أحد أهم الأدلة للتعرف على صرف مخلفات صناعية على شبكة الصرف  الصحي.

  1. المياه الصناعية الحامضية والقلوية

يكون ماء الصرف حامضيا اذا كان الرقم الهيدروجيني له اقل من 7 , ويكون قلويا اذا زاد عن 7 ‏, وتسبب مياه الصرف الحامضية والقلوية اضرارا بيئية كبيرة ,  واضرارا لشبكات الصرف الصحي وبمنشآت محطات معالجة مياه الصرف الصحي اذا وصلت اليها خاصة اذا قل الرقم الهيدروجيني عن قيمة 6 أو زاد عن قيمة 9 .ويجب عمل معادلة لمياه الصرف الصناعية للوصول للرقم الهيدروجيني الي الحدود المسموح بها للصرف الامن علي شبكات الصرف الصحي والتي تبلغ قيمتها من 6 الي 9.ويبين الجدول التالي قيم الرقم الهيدروجيني لمياه الصرف لبعض الصناعات.

4.    معادلة مياه الصرف الحامضية

يمكن عمل معادلة لمياه الصرف الحامضية عن طريق:

  • امرار مياه المخلفات الحامضية فوق الجير.
  • مزج مياه المخلفات الحامضية بالكلس CaO أو بالدولوميت CaO, MgO.
  • إضافة كميات محسوبة من الصودا الكاوية NaOH أو كربونات الصوديوم إلى مياه المخلفات الحامضية.
  • خلط مياه الصرف الحامضية مع مياه صرف قلوية لتحقيق التعادل او لتعديل الرقم الهيدروجيني لدرجة ما.

5.    معادلة مياه الصرف القلوية

يمكن عمل معادلة لمياه الصرف القلوية عن طريق:

  • إضافة ثاني اكسيد الكربون المضغوط الي مياه المخلفات القلوية .
  • إضافة كميات محسوبة من الاحماض القوية كحمض الكبريتيك وحمض الهيدرولكلوريك الي مياه المخلفات القلوية.
  • خلط مياه الصرف القلوية مع مياه صرف حامضية لتحقيق التعادل او لتعديل الرقم الهيدروجيني لدرجة ما.

6.    حوض معادلة مياه الصرف

حوض المعادلة يجب ان يصنع من مادة مقاومة للتأكل أو ان يكون مطليا لمادة قوية ضد التأكل , الحوض مجهز بخلاط جيد لخلط الكيماويات مع مياه الصرف ومزود بجهاز يقيس الرقم الهيدروجيني في الحوض ,  إضافة الأحماض أو القلويات لابد ان يتحكم بها من خلال قياس للرقم الهيدروجيني من خلال تحديد الكميات في المختبر علي عينات من مياه الصرف . ويبين الشكل التالي مخطط مبسط لحوض تعادل يعمل باستمرار.

كما يمكن عمل المعادلة علي مرحلتين لتوفير الكيماويات كما يبين الشكل التالي.

   

أحمد أحمد السروي

إستشاري جودة المختبرات والدراسات البيئية

 

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.

معالجة مياه الصرف الصناعي بالصناعات الدوائية

مما لاشك فيه أن تقدم الدول ورقيها يقاس بمدي اهتمامها بالبيئة وحماية الإنسان من أخطار التلوث سواءاً تلوث الماء أو الهواء أو الغذاء … ولكن انتشار الأمراض والأوبئة جعل من تصنيع وتطوير الأدوية والمستحضرات الطبية أمراً حتمياً علي الرغم من أن هذه الصناعات سواءاً الكيميائية أو البيولوجية قد ينشأ عنها مخلفات خطرة جدا ،،،،لذلك كان التوجه لمعالجة مياه الصرف الصناعي (المخلفات السائلة)الناشئة عن هذه الصناعات وتم تشريع القوانين التي تضبط وضع هذه المنشأت حتي لاتكون سبباً في تلوث البيئة .

وسوف نتطرق في هذا المقال لمعالجة مياه الصرف الصناعي بشكل مبسط ..حيث أن مياه الصرف الصناعي تختلف في خصائصها من صناعه الي أخري بل وتختلف في نفس المصنع من يوم ليوم أخر ومن ساعه الي ساعه علي حسب الأنشطه القائمه في وقت تدفق مياه الصرف الي محطة معالجة مياه الصرف الصناعي .ونظرا لذلك الإختلاف فسوف يختلف تصميم محطة معالجة مياه الصرف الصناعي طبقاً لنوعية وخصائص مياه الصرف التي ستقوم المحطة بمعالجتها.

ومن الجدير بالذكر أن مياه الصرف الصناعي الناتجة عن الصناعات الدوائية تكون علي هيئة دفعات أثناء الانتاج فعلي سبيل المثال عمليات التخمر تستغرق من عدة أيام الي عدة أسابيع وفي هذه الحالة لايتم انتاج مياه صرف صناعي الا بعد انتهاء العملية .وتستخدم الصناعات الدوائية عدداً من المذيبات والمطهرات والاضافات أثناء الانتاج وتنظيف الأجهزة والمعامل  تختلف في مجملها من صناعة الي أخري ومن منتج الي أخر ومن دولة الي دولة .وبالرغم من أن معظم عمليات التنظيف تتم بالبخار إلا أن 297 مصنع متخصص بالصناعات الدوائية بالولايات المتحدة أنتجت 539 مليون متر مكعب من الصرف الصناعي سنه1990م.

مصادر مياه الصرف الصناعي في مصانع الأدوية :

  • مياه غسيل الزجاجيات والعبوات وأدوات المعامل .
  • مياه غسيل تنكات التحضير .
  • مياه تطهير الأرضيات الخاصة بالمعامل ومناطق الانتاج .
  • بقايا مواد كيماوية تم سكبها بشبكة الصرف الصناعي .
  • بقايا محاليل التعقيم والتطهير .وبشكل أبسط فإن خصائص مياه الصرف الناتجه عن مصنع للمضادات الحيوية ستختلف عن خصائص مياه الصرف الناتجه عن مصنع للكيماويات ستختلف عن مياه صرف مصنع للأمصال واللقاحات وهكذا .
    ومن الجدير بالذكر أن ايرلندا تنتج 43 طن / BOD في اليوم  من الصناعات الدوائية فقط .كما أن أمريكا عام 1983 م نتج عن صناعاتها الدوائية 200 ألف طن حمأة .

 

طرق المعالجة :

  • معالجة فيزيائية وتشمل عمليات التناضح العكسي والتحليل الكهربي والتبخير والمعالجة بالكربون النشط والترشيح والتعويم .
  • معالجة كيميائية وتشمل عمليات التعادل والاختزال والترسيب وتعتمد علي عمليات التعادل 50% من محطات معالجة الصرف الصناعي بينما تقوم عمليات الإختزال علي استخدام أكاسيد الكبريت لتقوم باختزال المواد المؤكسدة.
  • معالجة حرارية وتهدف لتحويل المواد العضوية الي كتلة صغيرة الحجم ذات تأثير سمي منعدم تقريباًوقد تكون المعالجة الحرارية في وجود الهواء (INCINERATION)أو بمعزل عن الهواء (PYROLYSIS).
  • معالجة بيولوجية وفيها يتم استخدام الكائنات الدقيقة لتحويل المواد العضوية الي ثاني أكسيد الكربون +ماء (باستخدام بكتيريا هوائية) أو يتم تحويل المواد العضوية الي ميثان وثاني أكسيد الكربون وماء (بإستخدام بكتيريا لاهوائية)… ومن الجدير بالذكر ان 1/3 محطات الصرف الصناعي للصناعات الدوائية تستخدم المعالجة البيولوجية لمعالجة مخلفاتها .

وتضم المعالجة البيولوجية نظام يسمي بالحمأة النشطة  ونظام أخر يسمي بالأحواض المهواه ميكانيكياً.

وفي النظام الأول (الحمأة النشطة) يتم استرجاع جزء من الحمأة المترسبة بأحواض الترسيب الثانوي إلي أحواض التهوية لتعمل علي تنشيط البكتيريا ويتم استخدام الكائنات الدقيقة في عملية مستمرة وعلي اتصال بالمواد العضوية في وجود الأكسجين .

وفي النظام الثاني (الأحواض المهواة ميكانيكياً) وفيها يتم تثبيت المواد العضوية في وجود الأكسجين من خلال أنظمة التهوية دونما استرجاع لأي جزء من الحمأة لأحواض التهوية .

  • كفاءة ازالة الأنظمة المختلفة للملوثات من مياه الصرف الصناعي:

 

ان الهدف الذي تتم من أجله انشاء محطات معالجة مياه الصرف الصناعي هو الوصول بهذه المياه الي الحدود المسموح بها حتي يمكن صرفها الي شبكة الصرف الصحي العامه

ولذلك فان عملية التعادل لهذه المياه والوصول بالرقم الهيدروجيني من 6-9 هدف رئيسي من الأهداف الاستراتيجية في عمليات المعالجة وسوف يوضح الجدول أدناه الكميات اللازمة لاتمام عملية التعادل بمواد كيمائية مختلفة.

 

بقلم 

كيميائي / أحمد محمـد هشام

ماجستير كيمياء تحليلية بيئية 

Ahmedhasham83@gmail.com

للاطلاع على أكبر مكتبة مجانية في مجال علوم وهندسة المياه يرجى زيارة المنتدى من الرابط التالي

watertechexperts.com/vb/forum.php

للاطلاع على مزيد من المقالات باللغة الانجليزية يرجى زيارة مدونتنا باللغة الانجليزية من الرابط التالي

www.water-tech-market.com/blog

لارسال أي استفسارات أو أسئلة أو طلبات يرجى الانضمام لجروب المنتدى على الفيس بوك من الرابط التالي

www.facebook.com/groups/waterexperts

المعالجة بالكيماويات في عمليات معالجة مياه الصرف الصحي

1.مقدمة

تعد معالجة مياه الصرف الصحى من أهم وسائل وطرق حماية البيئة المائية والأرضية من التلوث إذ توفر المعالجة العلمية الصحيحة التخلص الآمن والصحيح من هذه المياه وٕاعادة تدويرها بأمان داخل المنظومة البيئية وتحقق سلامة الإنسان والحفاظ علي بيئته وصحته.

2.طرق المعالجة الكيميائية لمياه الصرف الصحي

هي 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 الكيميائية الترسيب الكيميائي والأدمصاص والتطهير وازالة الروائح,  وهذه العمليات السالف ذكرها من اكثر العمليات شيوعا في معالجة مياه الصرف الصحي وتدمج عمليات المعالجة الكيميائيةعادة مع العمليّات الفيزيائية والبيولوجية .

فمثلا الترسيب الكيميائي (بأستخدام الكيماويات) يتم بأستخدام مرسبات كيميائية لتنشيط والآسراع بعملية الترسيب حيث يترسب كلا من المرسب والمادة المراد ترسيبها , بينما يتم الادمصاص كمثال اخر للمعالجة الكيميائية عن طريق ﺇزالة الملوثات من المياه الملوثة علي سطح مادة الادمصاص بفعل قوي التجاذب بين الأجسام .

وتتمثل المعالجة الكيميائية في عمليات التطهير بإضافة الكلور والتي تعرف بالكلورة , وايضا إضافة بعض البوليمرات  أو الكيماويات التي تساعد علي تجفيف وﺇزالة الماء من الحمأة الناتجة من مراحل الهضم اللاهوائي .

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

وهناك بعض العوامل التي يعتمد عليها في اختيار نظام المعالجة الكيميائية منها ما يرتبط بالماء المراد معالجته ومنها ما هو خاص بالعملية نفسها وتتلخص العوامل في الاتي:

  • كمية ونوعية الماء الملوث.
  • كلفة وتوفر الكيماويات اللازمة.
  • سلامة وأمان العملية وكمية ونوعية الملوثات الناتجة.
  • كمية ونوعية (الرواسب الصلبة) الحمأة الناتجة .

ومن الجدير بالذكر ان الحاجة إلى ضبط العمليات هنا أكبر منها في حالة أنظمة المعالجة البيولوجية.

3.العمليات التي تستخدم بها الكيماويات لمعالجة مياه الصرف

تستخدم بعض المواد الكيميائية لمساعدة المعالجة الطبيعية والبيولوجية لمياه الصرف الصحي في تحسين كل من عمليات:

  • الترسيب بإحواض الترسيب
  • التطهير
  • إزالة المياه من الحمأه (مع التجفيف الميكانيكي)
  • إزالة الروائح

ومن عيوب المعالجة بالكيماويات أنها تعتبر عملية اضافية ففي معظم الحالات يتم فيه إضافة مركب كيميائي الي مياه الصرف الصحي لتحقيق تحسين في إزالة عنصر ما أو تحسين عملية ما  ينتج عن ذلك زيادة في إحدي المركبات في المياه، فعلي سبيل المثال عند اضافة الكيماويات لتحسين كفاءة عملية الترسيب تحدث زيادة في تركيز المواد الصلبة الذائبة الكلية، وأيضاً من عيوب استخدام المواد الكيميائية زيادة تكاليف المعالجة .

  • استخدام الكيماويات في الترسيب:

يتم استخدام المواد الكيميائية في تحسين عمليات الترسيب بمحطات المعالجة وذلك لتغيير الحالة الطبيعية للمواد الصلبة الذائبة والعالقة وتسهيل ازالتها بعملية الترسيب ومن المواد التي  تستخدم في تحسين عملية الترسيب كل من:

– الشبة Alum

– الجير Lime

– كبريتات الحديدوز مع الجير Ferrous Sulfate and Lime

– كلوريد الحديديك Ferric Chloride

– كلوريد الحديديك مع الجير Ferric Chloride and Lime

كبريتات الحديديك مع الجير Ferric Sulfate and Lime –

ويتم إضافة هذه المواد لتحسين عملية الترسيب حيث تعمل علي تجميع المواد العالقة الدقيقة والمواد الغروية ليسهل ترسيبها.

 

ب-التطهير

يتم استخدام المواد الكيميائية مثل الكلور، الهيبوكلوريت ,الاوزون للمساعدة قتل الميكروبات والفيروسات والكائنات الحية في مياه الصرف الصحي المعالج (السيب النهائي) ضمانا لعدم نقل الامراض وزيادة الامان وبالاخص عند إعادة استخدام المياه او صرفها علي المصارف العمومية

   ج-إزالة المياه من الحمأة (مع التجفيف الميكانيكي )

يتمإستخدام بعض المواد الكيميائية مثل البوليمرات المختلفة لزيادة كفاءة إزالة المياه من الحمأة وخاصة عند استخدام النظم الميكانيكية في أعمال التجفيف حيث تعمل هذه البوليمرات علي المساعدة في تخليص الحمأة من المياه فيسهل كبسها وضغطها والتخلص منها.

   د. ازالة الروائح

ومن الأشياء الضرورية أيضا في منظومة الصرف الصحي التحكم في الروائح وخاصة عندما تزيد أطوال شبكات الصرف الصحي في المدن الكبيرة وتبعد محطات المعالجة عن نظم التجميع بمسافات طويلة مما يسبب روائح زائدة في مياه الصرف الصحي مما يستدعي إستخدام بعض الطرق للحد من مسببات الروائح والقضاء عليها .

مصدر الروائح في مشاريع معالجة مياه الصرف الصحي

يبين الجدول التالي المركبات والمصادر المسئولة عن تولد الروائح في مشاريع معالجة مياه الصرف الصحي.

من اشهر الكيماويات المستخدمة في ازالة الروائح المركبات الاتية:

  • الكلور (لاكسدة كبريتيد الهيدروجين )
  • ثانى اكسيد الكلور
  • بيروكسيد الهيدروجين
  • الاوزون
  • الكرومات
  • البرمنجنات
  • هيدروكسيد الصوديوم
  • الأوزون مع بيروكسيد الهيدروجين
  • الفحم المنشط بطريقة الإمتزاز.

 

أحمد أحمد السروي

إستشاري معالجة المياه والدراسات البيئية

 

المراجع العلمية

  • دليل المتدرب ,البرنامج التدريبي لمشغلي محطات معالجة مياه الصرف الصحي المستوي د , برنامج اعتماد مشغلى مرافق مياه الشرب والصرف الصحى , الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية, 2012.
  • احمد السروي , عمليات المعالجة الكيميائية لمياه الصرف الصحي , دار الكتب العلمية ,2016.

Wastewater Treatment Plant

  1. Wastewater Characteristics

            Wastewater is another term for sewage; water that has been used in homes, industries, institutions, and businesses that is not for reuse and is generally collected in a sewage collection or drainage system .In general, raw wastewater is 99.9% water and 0.1% impurities.

             However, the impurities in wastewater can cause damage to our environment, create odors and pose significant risks to human health, if the wastewater is not treated properly.

           Organic matter comprises approximately 75% of the impurities in wastewater; it is predominantly human and food waste.

Nitrogen, phosphorus and trace levels of other nutrients are present in wastewater. Nutrients encourage plant growth that can generate excessive plant and algae growth in water and can be detrimental to the natural ecosystem. Therefore, it is essential that excessive nutrients be removed from the water source prior to disposal.

      Industrial wastewater may have toxic elements that must be removed prior to discharge. The main concerns are heavy metals, organic compounds, oils and fats.

Heavy metals including arsenic, cadmium, cobalt, chromium, copper, iron, lead,manganese, nickel and zinc can be found in wastewater .Most of the metals are removed in the treatment process and end up in the solids. Therefore, most heavy metal concerns deal with the disposal or reuse of the sludge.

         All wastewater contains microorganisms that are beneficial to wastewater processing and others that can be harmful.

Aerobic and anaerobic bacteria carry out decomposition of the organic matter into more stable forms that are more easily disposed of in the environment.

         Pathogens are microorganisms that can cause disease in plants, animals and humans. The processed water is disinfected prior to discharge to kill microorganisms that may be detrimental to the ecosystem.

 

  1. Wastewater Collection

          The wastewater treatment process begins with the collection of waste streams from homes, businesses and industrial complexes.

These streams feed into what is known as the “collection” or “drainage” system which transports the wastewater to the wastewater treatment plant for processing. The collection system is typically operated as a separate department within the municipality.

       The collection system is comprised of pipes, junction boxes, lift stations and associated equipment that channel raw wastewater to the plant. In many cases, the collection system

will also serve to collect storm run off. Systems that convey storm run off and waste streams are known as combined sewer overflow (CSO) systems.

         Individual homes are connected to the collection system through a lateral sewer to the main sewer line. Sewer lines come together from different directions into a junction box.

Junction boxes combine the flow from main lines into a much larger flow heading towards the wastewater treatment plant.

         Wherever possible, the design of the collection system and the location of the facility will utilize gravity to move the wastewater to the wastewater treatment plant. However,

where this is not feasible, because of the municipality’s location, elevation changes and system design, lift stations will be used to pump the wastewater to the plant.

         The size and pumping capacity of each lift station will be dependent on the maximum estimated flow rates at each station. Where flow rates are relatively low, lift stations are quite small and will typically have two small submersible pumps to move the stream. As the collection system gets closer to the treatment plant, flow rates will increase. Lift stations closer to the plant can become quite large, requiring several large capacity pumps to provide adequate flow capacity.

         All lift station designs must consider flow rate changes due to demand variations, such as the time of day and storm surges.

People take showers in the early morning, which corresponds with the highest daily flow rates a treatment facility experiences.

     If the collection system is configured for CSO, there may be a series of large auxiliary storm pumps in these pumping stations.

From the collection system, the wastewater enters the  Wastewater Treatment Plant.

  1. Wastewater Processing

    A Wastewater Treatment Plant (WWTP) is a facility designed to receive the wastewater from primarily domestic, commercial, and industrial sources and to remove materials that damage water quality and threaten public health and safety when discharged into receiving streams or bodies of water.

     Most facilities employ a combination of mechanical removal steps and bacterial decomposition to achieve the desired results. Chlorine is often added to discharges from the plants to reduce the danger of spreading disease by the release of  pathogenic bacteria.

   Figure 2 illustrates the processes of a typical wastewater treatment plant. The top half illustrates the Water Processing flow chart. Raw wastewater is pumped to the wastewater treatment plant through lift or pumping stations.

Lift stations are required when a sewage system serves a community or area lower than the plant, where an uphill shortcut will significantly decrease the total length of pipe required to tie into the plant, or where existing structures or other constraints require an uphill route to the WWTP.

The wastewater enters the plant at the head works where processing starts.

The typical water processing steps include:

  • Preliminary Treatment
  • Primary Treatment
  • Secondary Treatment
  • Tertiary Treatment

Preliminary Treatment

       The head works include the influent channel, coarse and fine screens and aerated grit chambers where preliminary treatment occurs. Flow measurement, screening, pumping, and

grit removal are the typical steps in preliminary treatment.

Wastewater enters the influent channel into the coarse screens. The screens remove large debris that enters the sewage collection system such as rags, tramp metal, sticks, broken glass, rocks, sand and the vast variety of other materials.

Screens are utilized early in the wastewater treatment process to minimize pump and equipment damage within the facility. In many wastewater treatment plants, fine screens are utilized to remove smaller debris. All screened debris is removed and disposed as landfill.

 

     The wastewater is then pumped into grit removal chambers. Air is introduced into the chamber to scour the organic materials from the grit before the grit settles to the bottom of the chamber. The settled grit or sand is delivered by a screw conveyor to a pit at one end of the chamber. From there, it is pumped by a grit pump to a grit/water separator .This debris

is also disposed as landfill. Liquid separated from the grit is returned to the grit chamber. Wastewater from the grit chamber then flows to the primary clarifiers.

 

Primary Treatment

         The primary treatment process reduces the solids content of wastewater through sedimentation. Wastewater slowly flows into large tanks called primary clarifiers where heavier particles are allowed to settle at the bottom of the clarifier. Scrapers move the settled solids (primary sludge) to sumps at one end of the clarifier. From there, the primary sludge is pumped into a holding tank where solids processing commence.

Solids lighter than water float to the top and are skimmed from the top of the primary clarifier and pumped to a thickener for solids processing. The greases and fats skimmed from the top of the clarifier are called scum. Primary treatment removes approximately 30 – 50% of the suspended solids. The remaining clarified liquid, containing mostly dissolved materials, flows to the secondary treatment stage.

Secondary Treatment

         During secondary treatment, organic material is removed through biological treatment. The most widely used biological treatment method is the activated sludge process. The activated sludge process requires an aerated tank containing bacteria that break down the organic materials. The bacteria use the organic material in the liquid and clump together to

form a microbial floc, which is also known as activated sludge. This liquid flows into the secondary clarifiers where the activated sludge is allowed to settle. In some wastewater treatment plants, ferric chloride is added after biological treatment to cause precipitation of phosphate materials remaining in the liquid.

Flow enters the clarifiers from the bottom of the tank through a pipe located at the center of the tank. The clarifiers are designed to direct the flow from the center of the clarifier in a downward direction to encourage the solids to settle. The activated sludge settles at the bottom of the secondary clarifier.

           Some of the settled activated sludge is collected and is returned to the aeration tank to insure sufficient bacteria and organic waste supply to maintain the biological process. This material is called Return Activated Sludge (RAS).The activated sludge not needed for the biological process is called Waste Activated Sludge (WAS) and will be pumped to the sludge conditioning stage for further processing.

The clarified liquid, with over 95% of the organic materials removed, flows to the tertiary treatment stage. Scum, formed on the top of secondary clarifiers is sent to a thickener for solids processing.

Tertiary Treatment

          The tertiary treatment stage normally starts with the filtering of the clarified liquid that flows from the secondary clarifiers. The liquid is processed through a bed of sand or other filtering device that removes additional pollutants from the liquid.

The water then moves to the disinfection tank. Water enters the disinfection tank where chlorine gas or sodium hypochlorite is metered in the tank. The water slowly moves through the tank to enable the chlorine to kill the microorganisms remaining in the wastewater that may be harmful to fish life. The disinfected water is then passed on to a dechlorination stage to remove the chlorinated materials that also could be harmful to fish life. Sulfur dioxide or sodium metabisulfate are the most cost effective chemicals utilized to neutralize chlorine.

           Another disinfection method that eliminates a dechlorination stage is called ultraviolet disinfection. Ultraviolet light sources are submerged in a holding tank. The ultraviolet lamps emit radiation that penetrates the cell wall of the microorganism and is absorbed by cellular materials, which either prevents replication or causes death of the cell. As a result, pathogenic microorganisms are almost entirely inactivated or killed .The UV light disinfection technology is considered to have no adverse environmental impact.

The water or effluent can now be discharged into the ecosystem.

  1. Wastewater sludge

When wastewater is treated using various mechanical, biological, and physiochemical methods to remove organic and inorganic pollutants to levels required by the permitting authority, the sludge produced will also vary in quantity and characteristics from one treatment plant to another.

4.1Types of sludge

    Types of sludge and other solids, such as screenings, grit, and scum, in a wastewater treatment plant vary according to the type of plant and its method of operation. The sources and types of solids generated in a treatment plant with primary, biological, and chemical treatment facilities are illustrated in Figure 5.

        Wastewater sludge can be classified generally as primary, secondary (also called biological), and chemical. Sludge contains settleable solids such as (depending on the source) fecal material, fibers, silt, food wastes, biological flocs, organic chemical compounds, and inorganics, including heavy metals and trace minerals. The sludge is raw sludge when it is not treated biologically or chemically for volatile solids or pathogen reduction. When the sludge is treated, the resulting biosolids can be classified by the treatment, such as aerobically digested (mesophilic and thermophilic), anaerobically digested (mesophilic and thermophilic), alkaline stabilized, composted, and thermally dried. The treated sludge can be only primary, secondary, or chemical, or a mixture of any two or three of the sludge’s.

4.1.1 Primary Sludge

Most wastewater treatment plants use the physical process of primary settling to remove settleable solids from raw wastewater. In a typical plant with primary settling and a conventional activated sludge secondary treatment process, the dry weight of the primary sludge solids is about 50% of that for the total sludge solids. The total solids concentration in raw primary sludge can vary between 2 and 7%. Compared to biological and chemical sludges, primary sludge can be dewatered rapidly because it is comprised of discrete particles and debris and will produce a drier cake and give better solids capture with low conditioning requirements. However, primary sludge is highly putrescible and generates an unpleasant odor if it is stored without treatment.

4.1.2 Secondary Sludge

Secondary sludge, also known as biological sludge, is produced by biological treatment processes such as activated sludge, membrane bioreactors, trickling filters, and rotating biological contactors. Plants with primary settling normally produce a fairly pure biological sludge as a result of the bacteria consuming the soluble and insoluble organics in secondary treatment system. The sludge will also contain those solids that were not readily removed by primary clarification. Secondary sludge generated in plants that lack primary settling may contain debris such as grit and fibers. Activated sludge and trickling filter sludge generally contain solids concentrations of 0.4 to 1.5% and 1 to 4%, respectively, in dry solids weight. Biological sludge is more difficult to dewater than primary sludge because of the light biological flocs inherent in biological sludge.

4.1.3 Chemical Sludge

Chemicals are used widely in wastewater treatment, especially in industrial wastewater treatment, to precipitate and remove hard-to-remove substances, and in some instances, to improve suspended solids removal. In all such instances, chemical sludges are formed. A typical use in removing a substance from wastewater is the chemical precipitation of phosphorus. The chemicals used for phosphorus removal include lime, alum, and “pickle liquors” such as ferrous chloride, ferric chloride, ferrous sulfate, and ferric sulfate. Some treatment plants add the chemicals to the biological process; thus, chemical precipitates are mixed with the biological sludge. Most plants apply chemicals to secondary effluent and use tertiary clarifiers or tertiary filters to remove the chemical precipitates. Some chemicals can create unwanted side effects, such as depression of pH and alkalinity of the wastewater, which may require the addition of alkaline chemicals to adjust these parameters.

4.1.4 Other Wastewater Residuals

In addition to sludge, three other residuals are removed in wastewater treatment process: screenings, grit, and scum. Although their quantities are significantly less than those of sludge in volume and weight, their removal and disposal are very important.

Screenings include relatively large debris, such as rags, plastics, cans, leaves, and similar items that are typically removed by bar screens. Quantities of screenings vary from 4 to 40 mL/m3 (0.5 to 5 ft3/MG) of wastewater. The higher quantities are attributable to wastes from correctional institutions, restaurants, and some food-processing industries. Screenings are normally hauled to a landfill. Some treatment plants return the screenings to the liquid stream after marcerating or comminuting. This is not recommended because many of the downstream pieces of equipment, such as mixers, air diffusers, and electronic probes, are subject to fouling from reconstituted rags and strings.

Grit consists of heavy and coarse materials, such as sand, cinders, and similar inorganic matter. It also contains organic materials, such as corn, seeds, and coffee grinds. If not removed from wastewater, grit can wear out pump impellers and piping. Grit is typically removed in grit chambers. In some treatment plants, grit is settled in primary clarifiers along with primary sludge and then separated from the sludge in vortex-type grit separators. The volume of grit removed varies from 4 to 200 mL/m3 (0.5 to 27 ft3/MG) of wastewater. The higher quantities are typical of municipalities with combined sewer systems and sewers that contribute excessive infiltration and inflow.

Grit is almost always landfilled.

Scum is the product that is skimmed from clarifiers. Primary scum consists of fats, oils, grease, and floating debris such as plastic and rubber products.

It can build up in piping, thereby restricting flow and increasing pumping costs, and can foul probes, flow elements, and other instruments in the waste stream. Secondary scum tends to be mostly floating activated sludge or biofilm, depending on the type of secondary treatment used. The quantity and moisture content of scum typically are not measured. It may be disposed of by pumping to sludge digesters, concentrating, and then incinerating with other residuals, or drying and then landfilling.

  1. Sludge Processing

The purpose of primary and secondary treatment is to remove as much organic solids from the liquid as possible while concentrating solids in a much smaller volume for ease of handling and disposal. Primary sludge has a typical solids content of 4 – 6%. Sludge processing reduces the solids content of this sludge through biological processes and removes more of the liquid content of it prior to disposal.

The overall sludge processing investment cost at the typical wastewater treatment plant is about one-third of the total investment in the treatment plant. However, based on the individual wastewater treatment plant’s processing system, operating expenses in sludge processing typically amount to even a larger portion of the total plant operating costs. To reduce plant operating costs, it is essential to have a properly designed and efficiently operated sludge processing stage.

The design options for each process will be dependent on the type, size, and location of the wastewater treatment plant, and the solid disposal options available. The design must be able to handle the amount of sludge produced and converted economically to a product that is environmentally acceptable for disposal.

As with water processing, sludge process methods will be determined by the specific constraints and requirements of the individual wastewater treatment plant. Our schematic

covers the general processing steps found in a typical plant.

There will be many plant-to-plant variations that are not illustrated in our article highlights the processes of a typical wastewater treatment plant. The bottom half illustrates the Sludge Processing flowchart.

The typical sludge processing steps include:

  • Sludge Thickening
  • Sludge Conditioning
  • Dewatering
  • Disposal

 

 

Sludge Thickening

To optimize the sludge conditioning stage, it is important to maximize the solids content of the materials decanted from the water processing stages. The waste activated sludge, scum, and primary sludge can be thickened to reduce the liquid content prior to sludge conditioning. Due to the varying physical nature and liquid content of these materials, facilities may use different thickening processes and equipment for these three materials. In some cases, the primary sludge may not even be thickened and will be pumped directly to

sludge conditioning.

The intent is to optimize the downstream processing capabilities.

The four most common thickening methods include gravity settling, gravity belt thickening, dissolved air flotation, and centrifuge thickening.

The recovered liquid or supernatant from thickening is pumped back into the aeration tank or to the beginning of the water processing stage and is reprocessed.

 

Sludge Conditioning

Sludge conditioning is a key stage in the reduction of solids prior to disposal. Based on the size and location of the facility five common methods are typically utilized; chemical

treatment, anaerobic digestion stabilization, aerobic digestion stabilization, lagoon storage, and heat treatment.

Many facilities will have some type of aerobic or anaerobic digestion stage prior to dewatering. The purpose of sludge digestion is to convert bulky odorous sludge into a relatively inert material that can be rapidly dewatered without obnoxious odors.

Thickened waste activated sludge, scum, and primary sludge are pumped into the digester. In anaerobic digestion, the digester uses the naturally occurring anaerobic microorganisms

to break down organic materials into methane and carbon dioxide gases.The sludge is heated to 37°C (100°F) and agitated continuously in the digester to improve the rate of digestion.

There are two different anaerobic processes, single stage and two-stage. Single stage digesters utilize one digester (tank) to digest the sludge, capture methane gas and store the sludge until it is transferred to the dewatering process

Two-stage anaerobic digestion uses a primary and secondary digester. The primary digester is heated and utilizes mixers to completely agitate the sludge, which maximizes sludge digestion. The secondary digester is not agitated and is utilized for gravity thickening and storage of the digested sludge. The secondary digester typically incorporates a floating

gas dome for methane gas collection and supernatant is pumped out to increase solids content.

Anaerobic digestion is a biological process that breaks down a significant amount of organic solids in the sludge and produces methane gas that is utilized as a fuel for the plant.

Consequently, the volume of final sludge is greatly reduced, which in turn reduces the cost for sludge disposal.

The process also reduces the level of pathogenic microorganisms enabling digested sludge to be classified as biosolids that can be utilized as a soil conditioner or fertilizer.

Sludge can also be stabilized by long-term aeration that biologically destroys volatile solids. An aerobic digester is normally operated by continuously feeding raw sludge with intermittent supernatant and digested sludge withdrawals.

The digested sludge is continuously aerated during filling and for the specified digestion period after the tank is full.

Aeration is then discontinued to allow the stabilized solids to settle by gravity. Supernatant is decanted and returned to the head of the treatment plant, and a portion of the gravity thickened sludge is removed for dewatering.

The next step for the stabilized sludge is dewatering.

 

Dewatering

Dewatering is the final stage prior to sludge disposal. The goal is to economically remove as much liquid as possible from the sludge or digested sludge prior to disposal. The most common method of dewatering utilizes a belt filter press. The belt filter press has two continuous porous belts that pass over a series of rollers to squeeze water out of the sludge that is compressed between the two belts. Polymers are typically added to the process to enhance dewatering capabilities. Centrifuges are also used for dewatering, typically, in larger wastewater treatment plants.

Any supernatant that is removed in the dewatering process is returned to the beginning of the treatment plant for reprocessing.

Disposal

Digested sludge that is processed into biosolids can be used to spread on farmland as a soil conditioner or can be further processed as fertilizer. It can also be disposed as landfill.

Sludge can also be incinerated and the remaining ash is disposed as landfill. Economics and environmental regulations will be the primary drivers in what disposal method an individual wastewater treatment plant uses.

 

By

Ahmed Ahmed Elserwy

Water & Environmental Consultant

Ain Shames University, Faculty of Science

 

References

METCALF & EDDY (1991). Wastewater engineering: treatment, disposal and reuse.

.

 

Settling Tanks in Wastewater Treatment

  1. Introduction [1]

          Sedimentation is the physical operation that separates solid particles with a density higher than that of the surrounding liquid. In a tank in which the water flow velocity is very low, the particles tend to go to the bottom under the influence of gravity. As a result, the supernatant liquid becomes clarified, while the particles at the bottom form a sludge layer, and are then subsequently removed with the sludge. Sedimentation is a unit operation of high importance in various wastewater treatment systems.

            The main applications of sedimentation in wastewater treatment are:

  • Preliminary treatment. Grit removal (sedimentation of inorganic particles of large dimensions)
  • Grit chamber
  • Primary treatment. Primary sedimentation (sedimentation of suspended solids from the raw sewage)
  • Conventional primary clarifiers, with frequent sludge removal
  • Septic tanks
  • Secondary treatment. Secondary sedimentation (removal of mainly biological solids)
  • Final sedimentation tanks in activated sludge systems
  • Final sedimentation tanks in trickling filter systems
  • Sedimentation compartments in anaerobic sludge blanket reactors
  • Sedimentation ponds, after complete-mix aerated lagoons
  • Sludge treatment. Thickening (settling and thickening of primary sludge and/or excess biological sludge)
  • Gravity thickeners
  • Physical–chemical treatment. Settling after chemical precipitation
  • Enhancement of the performance of primary clarifiers
  • Polishing of effluents from secondary treatment
  • Chemical nutrient removal
  • Physical–chemical treatment (chemical coagulation) of mainly industrial wastewater, but also domestic wastewater

Besides these, sedimentation occurs in various other wastewater treatment units, such as stabilisation ponds, even if they have not been specifically designed for this purpose.

The main objective in most of the applications is to produce a clarified effluent, that is, with a low suspended solids concentration. However, at the same time it is also frequently desired to obtain a thickened sludge to help its subsequent treatment.

 

            Plain sedimentation is usually employed in wastewater treatment, whereas in water treatment plants, sedimentation, in most cases, is preceded by chemical coagulation. [2]

Sedimentation is also employed, to a limited scale, in separating particulates from air streams.

  1. Significance of Sedimentation in Water and Wastewater Treatment [2]

          Sedimentation is a major unit operation that is employed at almost every water- and wastewater-treatment plant. In water purification plants the turbidity of water must be reduced to levels as low as possible. Usually a turbidity of 1.5 units is considered desirable for water introduced into filters. This is achieved either by plain sedimentation or by coagulation followed by sedimentation. Plain sedimentation usually requires a long time to be effective in water-treatment operations, so chemicals are added to induce floc formation and the flocs then settle rapidly. At a wastewater-treatment plant, sedimentation in the primary settling tank reduces the load on subsequent treatment units.

         Sedimentation in secondary settling tanks is most important as it removes a large percentage of the suspended solids from the treated wastewater, which would otherwise be carried into the effluent and then into the streams to which the effluent is usually discharged.

         Sedimentation in sludge thickeners is also very important in reducing the amount of water retained by sludge. As sludge is thickened, its volume is reduced considerably, with the result that a smaller sludge digester or less sludge dewatering equipment is required. For example, a 1% sludge thickened to 3% would occupy approximately one third of the original volume, thereby reducing the sludge to be handled by over 66%.

  1. Theory of Sedimentation

        All particles suspended in a fluid of lower density tend to settle under the influence of gravity. Table 1 lists the settling velocities of suspended particles in still water. The rate of settling depends on the shape, size, and specific gravity of the particles, as well as the viscosity, temperature, and quiescence of the liquid.

       Coarse and heavy particles settle rapidly and can be removed by storage in large tanks. Fine particles, 10 μm or less in diameter and with a density a little above that of water, cannot be economically removed by sedimentation alone. These particles require coagulation by the addition of chemicals to increase the effective particle size, which results in an increased rate of settling.

        In the field of environmental engineering, the principles of sedimentation are applied in both water and wastewater treatment. In the treatment of surface waters, sedimentation is employed after coagulation and before filtration. In the treatment of wastewater, sedimentation principles are employed in the design of grit chambers, primary settling tanks, secondary or final settling tanks, and gravity sludge thickeners.

Table 1

Settling Velocities of Suspended Particles in Water (a)

Diameter of particle (μm) Approximate time required to settle 1 m Typical material
10.000 1.2 s Gravel
1000 9 s Coarse sand
100 2 min Fine sand
10 2 h slit
1 6 d Bacteria
0.1 800 d Clay particles
1.01 250 yr Color bodies

(a ) Temperature 10oC, spherical particles, specific gravity = 2.65, same chemical characteristics, quiescent conditions.

  1. General Consideration and Basis of Design for Sedimentation tank [3]

Sedimentation is applied in wastewater treatment in three different kinds of tanks.

These are primary sedimentation tanks, secondary or final sedimentation tanks, and gravity thickeners for sludge concentration. Although the theory of sedimentation is the same in both water and wastewater treatments, sedimentation in wastewater treatment differs from that in water treatment in the following aspects:

  1. More suspended solids in wastewater.
  2. Wastewater suspended solids are usually of lower specific gravity.
  3. Size of particles is larger.
  4. Normally no chemicals are employed.
  5. Effluent from wastewater sedimentation tanks usually contains more suspended solids than that from water sedimentation tanks.
  6. Sludge has to be removed continuously to prevent septic condition.

  1. Types of settling Tanks [4]

Figures 1 and 2 present the schematics of two types of settling tanks, one rectangular with horizontal flow, and the other circular with central feeding. Details about the design of these settling tanks are presented in the relevant chapters of this book, related to the various wastewater treatment processes. In the present chapter, only the basic principles of sedimentation are presented.

7.Types of Settling

In wastewater treatment, there are basically the four different types of settling described in Table2. It is probable that during a settling operation more than one type occurs at a given time.

Table 2. Settling types in wastewater treatment

Type Description Example of application/ Occurrence
Discrete The particles settle,

maintaining their identity, that is, they do not coalesce. Hence, their physical properties such as shape, size and  density are preserved.

• Grit chambers
Flocculent The particles coalesce

while settling. Their

characteristics are

changed, with an increase

in size (floc formation)

and, as a result, in the

settling velocity.

• Primary sedimentation tanks

• Upper part of

secondary

sedimentation tanks

• Chemical flocs in

physical–chemical

treatment

Hindered

(or zone)

When there is a high

concentration of solids, a

sludge blanket is formed,

which settles as a single

mass (the particles tend to stay in a fixed position

with relation to the

neighbouring particles).

A clear separation interface can be observed between the solid phase and the liquid phase. The interface level moves downwards as

a result of the settling of

the sludge blanket. In this

case, it is the settling

velocity of the interface

that is used in the design of the settling tanks.

• Secondary

sedimentation tanks

• Sludge gravity

thickeners

Compression If the solids concentration

is even higher, the settling could occur only by compression of the

particles’ structure. The

compression occurs due to the weight of the particles,

constantly added because

of the sedimentation of the particles situated in the supernatant liquid. With the compression, part of the water is removed from the floc matrix,reducing its volume

• Bottom of secondary

sedimentation tanks

• Sludge gravity

thickeners

Source: adapted from Tchobanoglous and Schroeder (1985), Metcalf and Eddy (1991)

 

 

 

 

By

Ahmed Ahmed Elserwy

Water & Environmental Consultant

Ain Shames University, Faculty of Science

 

References

[1] Marcos von Sperling ,2007. Basic Principles of Wastewater Treatment ,IWA Publishing, London, UK,page 125.

[2]  Lawrence K. Wang,  Physicochemical treatment processes, Humana Press Inc, Totowa, New Jersey 0751,2004.

[3] Lawrence K. Wang,  Physicochemical treatment processes, Humana Press Inc, Totowa, New Jersey 0751,2004 , p 394.

[4] Marcos von Sperling ,2007. Basic Principles of Wastewater Treatment ,IWA Publishing, London, UK,page 127.

إستخدامات المياه في صناعة الالبان والتلوث الناتج عنها

1.مقدمة

تحتل صناعة الألبان مكانة متميزة ضمن صناعات المواد الغذائية في العالم . غير أن هذه الصناعة تعد مصدرا هاما من مصادر تلوث المجارى المائية ، خاصة فيما يتعلق بالمشاريع الإنتاجية الكبيرة.

تتميز صناعة منتجات الألبان بتنوع منتجاتها وبالتالي بتعدد خطوط الإنتاج. وبينما تقتصر خطوط الإنتاج في بعض المنشآت على خط أو اثنين تضم بعض المنشآت الأخرى كافة خطوط الإنتاج بالإضافة إلى الوحدات الخدمية المختلفة التي تقوم بتوفير إمدادات المياه والطاقة للمنشأة ومتطلبات الصيانة والتخزين والتعبئة واختبارات وتحاليل الجودة.

ونظراً لأن المواد الخام تكون عرضه للتلوث الميكروبي فإن تصميم الآلات والمعدات يسمح بسهولة التنظيف والتعقيم ويحقق الشروط الصحية أثناء التشغيل . وتعتمد المنشآت القديمة على معدات مكشوفة والإنتاج على دفعات (متقطعة)،  بينما تعتمد المنشآت الحديثة على أنظمة الإنتاج المغلقة والإنتاج المستمر، ويتم إيقاف الإنتاج لأغراض التنظيف والتطهير مرة واحدة في اليوم على الأقل.

تحصل المنشآت على احتياجاتها من المياه من مصادر متنوعة: شبكات المياه العامة، الآبار والترع وتتوقف عمليات معالجة المياه على مصدرها والغرض من الاستخدام .

وتتعدد استخدامات المياه في المنشآت، فتستخدم في العمليات الصناعية أو لأغراض النظافة العامة وغسل المعدات أو لإمداد الغلايات بالمياه اللازمة لعمليات إنتاج البخار (تتم معالجة المياه الخاصة بالغلايات لمنع تكون التكلسات داخل الغلاية) أو لأغراض التبريد والأغراض المعيشية المختلفة.

 

2.الوحدات الخدمية ومصادر التلوث المرتبطة بها

تضم المنشآت المتوسطة والكبيرة بعض أو كل الوحدات الخدمية والمساعدة التالية. وهذه الوحدات يمكن أن تشكل مصدراً للتلوث، لذا ينبغي مراقبتها والتفتيش عليها. يوضح الشكل رقم (1) الوحدات المختلفة والمواد الخام ومصادر التلوث المرتبطة بها.

2-3-1 الغلايات

يستخدم البخار المتولد عن الغلايات في الأغراض التالية :

  • إمداد العمليات الإنتاجية بالحرارة.
  • توليد الطاقة الكهربية.

تقوم محطات الطاقة التقليدية بتوليد الكهرباء عبر مراحل متتالية من تحويل الطاقة. فيتم حرق الوقود لتحويل الماء داخل الغلايات إلى بخار تحت ضغط عال يستخدم في إدارة التوربينات لتوليد الكهرباء.

تحتوى العوادم الناتجة عن احتراق الوقود (سواء المازوت أو السولار) على جسيمات أولية (بما فيها المعادن الثقيلة إذا تواجدت بتركيزات مرتفعـة في الوقـود)، أكاسيد الكبريت و النتروجين وبعض المواد العضوية الطيارة.

يعتمد تركيز الملوثات في العادم على تصميم نظام الاحتراق (تصميم الفونية، ارتفاع المدخنة) وعلى إجراءات التشغيل ومكونات الوقود. إن استخدام الغاز الطبيعي في عملية الاحتراق لا ينتج عنه تلوثاً ملحوظاً سواء بالنسبة للجسيمات العالقة أو الانبعاثات الغازية.

يمثل تفوير الغلاية مصدرا رئيسيا لتلوث الصرف السائل والهدف منه هو إبقاء تركيز الأملاح الذائبة عند الحد الذي يمنع ترسيبها وبالتالي يمنع التكلس وتحتوي مياه التفوير على نسبة عالية من المواد الصلبة الذائبة .

قد ترتفع درجات الحرارة في بيئة العمل في حالة عدم وجود عزل حراري محكم لجسم الغلاية ومواسير البخار .

تستخدم كميات كبيرة من المياه لتبريد التوربينات بمحطات الكهرباء و تشكل مياه التبريد المستخدمة والبخار المكثف أهم مصادر تلوث الصرف السائل. وتعتمد كمية مياه الصرف على أسلوب التبريد المتبع إما في دائرة مغلقة أو في دائرة مفتوحة، كما تتغير تلك الكمية في حالة إعادة استخدام البخار المكثف. ويسبب تصريف زيوت التشحيم المستهلكة على شـبكة الصرف وكذلك تسرب الوقود في تلوث مياه الصرف .

2-3-2 وحدات معالجة المياه

تتنوع طرق معالجة المياه المستخدمة في الصناعة وفقاً لمعيارين: مصدر المياه (شبكة المياه العمومية ، الترع، الآبار) ومجال استخدامها .

أ- معالجة المياه متوسطة العسر: تعتمد عملية معالجـة الميـاه في الميسرات على وجود الراتنجات التي تقوم بعملية التبادل الكاتيوني حيث يتم إحلال أيونـات الصـوديوم محل أيونات الكالسـيوم والماغنسيوم. وعند استنفاد قدرة الراتنج الاستيعابية، يتم إخراجه من التشغيل وغسله غسلاً عكسـياً بمحلول كلوريد الصوديوم عند أس هيدروجيني (pH)  من 6 – 8، ويشطف للتخلص من أي زيـادة في الملح ثم يعاد مرة أخرى لوحدة معالجة المياه. وقد تصل درجة العسر بالمياه المعالجة إلى جزء واحد في المليون من كربونات الكالسيوم.

ب- معالجة المياه شديدة العسر بسبب ارتفاع نسبة أملاح البيكربونات بها : تتم معالجة مياه الترع و الآبار معالجة أولية قبل تيسيرها . فتعامل المياه أولاً بالجير الذي يعمل على ترسيب كربونات الكالسيوم وهيدروكسيد الماغنسيوم . وتصل درجة عسر المياه الناتجة إلى 35 جزء في المليون من الكالسيوم إذا ما أتيحت فرصة كافية للترسيب . ولتحفيز ترسيب هيدروكسيد الماغنسيوم  تضاف الشبة (كبريتات الألومونيوم) أو كبريتات الحديديك إلى المياه، ويضاف أحياناً هيبوكلوريت الكالسيوم .

وفي الطرق الحديثة لمعالجة عسر المياه تحل المواد العضوية متعددة الإلكتروليتات محل المواد غير العضوية المساعدة على الترسيب . وينتج عن هذه العملية ترسب للحمأة التي يتم التخلص منها في الأماكن المخصصة لذلك، بينما تمرر المياه على فلاتر رملية ثم على فلتر من الكربون المنشط للتخلص من المواد المتسببة في الروائح والطعم. ولإزالة أية آثار متبقية تستخدم مرشحات فائقة الدقة. ولزيادة سرعة الترسيب يجب استبقاء جزء من الحمأة داخل خزانات الترسيب حيث تعمل كأنوية تتجمع عليها الجزيئات، وكلما زاد حجم الأنوية زادت معدلات الترسيب، و لذلك لابد من إتاحـة زمن تلامس منـاسب بين الحمأة والمياه، ويتسبب هذا الأسلوب في ترسيب كامل وسريع للحمأة. بعد ذلك يستخدم نظام تبادل الأيونات الموجبة لتيسير المياه .

ج- التناضح العكسي: يتم التخلص من الأملاح المعدنية عن طريق ضغط المياه عبر أغشية نصف نفاذه لفصل وترسيب الأملاح والشوائب.

2-3-3 أبراج التبريد

تستهلك المصانع كميات كبيرة من المياه في عمليات التبريد . وأثناء تلك العمليات ترتفع درجة حرارة المياه، ولا يمكن استخدامها إلا بعد إعادة تبريدها في أبراج التبريد . لذلك فإن هذه الأبراج تعتبر وسيلة فعالة للحد من استهلاك المياه عن طريق تدويرها . وحيث أن عملية التبريد تعتمد على التبخر الجزئي للمياه الذي يؤدي إلى زيادة تركيز الأملاح الذائبة فإن التحكم في تركيز هذه الأملاح يتم عن طريق تفوير البرج . وتحتوي مياه التفوير على نسبة عالية من المواد الصلبة الذائبة . أما المياه التي تفقد أثناء دورة التبريد فيتم تعويضها بمياه تعويضية (make-up water) .

2-3-4 المبردات

تعمل المبردات على خفض درجة الحرارة إلى أقل من درجة حرارة الوسط المحيط و يصحب ذلك تحولا في حالة المادة المبردة (refrigerant) حيث تمتص الحرارة من الجو المحيط بها فتتبخر و تعمل المكابس على زيادة ضغط المادة المبردة فترتفع درجة الحرارة مما يساعد مياه التبريد على تكثيف الأبخرة . وفي المكثفات تعود المادة المبردة إلى حالتها السائلة مطلقة الحرارة التي امتصتها عند التبخر، ثم تبدأ دورة التبريد من جديد .

الملوثات الرئيسية في هذه العملية هي:

  • الضوضاء الناتجة عن تشغيل المكابس و التي تمثل مخالفة لمعايير بيئة العمل و البيئة المحيطة .
  • مياه التبريد المستهلكة و التي قد تكون ملوثة بزيوت التشحيم .
  • المواد الخطرة المستخدمة في عمليات التبريد (في حالة وجود تسرب) مثل الكلوروفلوروكربون (Freon) .
  • زيوت التشحيم المستهلكة و التي تستخدم في تشحيم المكابس .

2-3-5 أنظمة الغسيل في المكان  CIPClean-In-Place)

تتكون هذه الأنظمة من خزان وطلمبات حيث يحتوي الخزان على مياه نقية في حالة غسيل الخضر والفاكهة أو مياه مضاف إليها المنظفات أو الأحماض أو القلويات في حالة غسيل الأجهزة و المعدات.

وتعمل الطلمبـات على تدوير المياه بحيث يعـاد استخدامها عدة مرات قبل صرفهـا. ويتسبب ذلك في زيادة مفاجئة لحمل التلوث عند توقيت الصرف .

وتعتمد طبيعة التلوث على المادة أو المعدة التي يتم غسلها ومن أهم مؤشرات التلوث المواد الصلبة العالقة والمواد الذائبة والزيوت والشحوم والأس الهيدروجيني والأكسجين الحيوي الممتص BOD  والأكسجين المستهلك كيميائيا COD .

2-3-6 تصنيع العبوات الصفيح

تضم بعض مصانع المواد الغذائية عنابر خاصة لإنتاج علب الصفيح المستخدمة في التعبئة، وذلك من ألواح الصفيح التي يتم تقطيعها وتشكيلها آليا، حيث يتم طلاء الألواح أولا بمادة عازلة و تركها لتجف قبل التشكيل. وتمرر الألواح بعد ذلك إلى حيث يتم طباعة العلامات التجارية باستخدام الأحبار والأصباغ والمذيبات. بعد ذلك تجفف العلب الصفيح في الأفران وتعقم قبل تعبئتها.

تتمثل مصادر التلوث فيما يلى :-

  • الضوضاء الناشئة عن تشغيل الآلات.
  • المخلفات الصلبة الناشئة عن العلب التالفة والرايش (الخردة).
  • المياه التي تستخدم في غسل الأرضيات حيث تكون ملوثة بزيوت التشحيم والشحوم والأصباغ والمذيبات (وفي العادة يستخدم التنظيف الجاف).
  • الإنبعاثات الغازية (المواد العضوية الطيارة) في بيئة العمل .
  • الحرارة المنبعثة عن أفران التجفيف .

2-3-7 معامل تحاليل الجودة

يشغل المعمل وضعاً خاصاً في مصانع المنتجات الغذائية حيث يقوم بالمهام الآتية :-

  • فحص المواد الخام والكيماويات والمياه ومياه الصرف ومواد التعبئة و التغليف .
  • إجراء التحاليل الخاصة بالتحكم في الجودة و مقارنة النتائج بالمواصفات القياسية بالنسبة لكل من المواد الخام والمنتجات .
  • قياس الخصائص الفيزيائية والمكونات الكيميائية للمواد الخام والمنتجات، وكذلك العد البكتريولوجي .
  • تقوم المعامل الميكروبولوجية بفحص ومراقبة الألبان أو منتجاتها من حيث وجود كائنات دقيقة ضارة.

2-3-8 الورش و الجراج

تقوم الورش الكهربية والميكانيكية في المنشأة الصناعية بأعمال الصيانة وتتمثل المخالفات البيئية فيما يلي:

  • الضوضاء .
  • مياه الغسل الملوثة بزيوت التشحيم .
  • زيوت التشحيم المستهلكة.

تتوقف طبيعة التلوث في الجراج على نوعية الخدمة التي يقدمها.

  • إمداد السيارات بالوقود يعنى وجود خزانات وقود سواء فوق الأرض أو تحتها تستلزم فحص خطط الانسكاب والتسرب.
  • تغيير زيوت التشحيم يستلزم مراجعة كيفية التخلص من الزيوت المستهلكة من خلال التحقق من وجود عقد للبيع وحصر للكميات.

2-3-9 المخازن

تتوقف مواصفات المخازن على نوعية المواد المخزنة

  • يحفظ اللبن الخام فى خزانات مبردة (6-8 oم) .
  • يحفظ اللبن المبستر المستخدم فى تصنيع منتجات الألبان بالقرب من خطوط الإنتاج لاختصار الوقت .
  • يحفظ اللبن المبستر والمعقم بعد تعبئته بالثلاجات .
  • تحفظ الأجبان بالثلاجات .
  • تنص القوانين البيئية على نظام خاص لتداول وتخزين المواد الكيميائية الخطرة المستعملة بالمعامل.
  • يخزن الوقود المستخدم لتمويل السيارات وشاحنات النقل في خزانات وقود فوق الأرض أو تحتها. وعادة ما يستخدم المازوت أو السولار أو الغاز الطبيعي أو الجازولين. يتطلب حفظ الوقود خطط مناسبة لمنع الانسكاب والتسرب.

2-3-10 محطات معالجة الصرف السائل

على الرغم من أن محطات معالجة مياه الصرف الصناعي تعد من وسائل الحد من التلوث إلا أنه ينبغي التفتيش عليها ورصد احتمالات التلوث الصادر عنها. وقد ينشأ التلوث إما بسبب سوء التشغيل أو سوء الإدارة. وتكون مياه الصرف في مصانع الألبان ذات حمل عضوي مرتفع . و يحدث أحياناً ارتفاع مفاجئ للحمل العضوي إما بسبب ظروف التشغيل المتقطعة (على دفعات) أو لتغيرات موسمية في معدلات الإنتاج أو بسبب ظروف داخلية خاصة بالمنشأة أو لأسباب قهرية مثل انقطاع التيار الكهربائى بالمنشأة مع عدم وجود مولد كهربائى للطوارئ .

ومصادر التلوث المحتملة هي :

  • الحمأة الناتجة من المعالجة البيولوجية .
  • مياه الصرف المعالجة و قد تمثل مصدراً للتلوث إذا لم تتوافق مع المعايير التي حددتها اللوائح والقوانين البيئية ذات الصلة.

2-3-11 المطعم وأماكن الإعاشة

ينشأ عن استخدام المطعم وأماكن الإعاشة ، مخلفات صلبة ومياه صرف صحي.

 

 

 يبين الشكل التالي مخطط مبسط للتاثيرات البيئية لتصنيع الاجبان.

 

بقلم

أحمد أحمد السروي

إستشاري جودة المختبرات والدراسات 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 الالبان , وزارة البيئة المصرية , 2003.