علاج حمأة مياه الصرف الصحي

وتسمى البقايا التي تتراكم في محطات معالجة مياه الصرف الصحي الحمأة (أو المواد الصلبة الحيوية). حمأة مياه الصرف الصحي هي المواد المتبقية الصلبة أو نصف الصلبة أو الملاط التي يتم إنتاجها كمنتج ثانوي لعمليات معالجة مياه الصرف الصحي. يتم تصنيف هذه البقايا عادة على أنها حمأة أولية وثانوية. يتم إنشاء الحمأة الأولية من هطول الأمطار الكيميائية ، والترسيب ، وغيرها من العمليات الأولية ، في حين أن الحمأة الثانوية هي الكتلة الحيوية للنفايات المنشطة الناتجة عن العلاجات البيولوجية. تتلقى بعض مصانع الصرف الصحي أيضًا مواد الصب الصلبة أو خزان الصرف الصحي من أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي في الموقع. في كثير من الأحيان يتم الجمع بين الحمأة معا لمزيد من العلاج والتخلص.

تعتبر معالجة حمأة مياه الصرف الصحي والتخلص منها عوامل رئيسية في تصميم وتشغيل جميع محطات معالجة مياه الصرف الصحي. هدفين أساسيين لعلاج الحمأة قبل التخلص النهائي هو تقليل حجمها وتحقيق الاستقرار في المواد العضوية. الحمأة المستقرة لا تحتوي على رائحة هجومية ويمكن التعامل معها دون التسبب في الإزعاج أو المخاطر الصحية. يقلل حجم الحمأة الأصغر من تكاليف الضخ والتخزين.

طرق العلاج

قد تشمل معالجة حمأة مياه الصرف الصحي مزيجًا من عمليات السمك والهضم ونزاعات المياه.

سماكة

عادة ما يكون السماكة الخطوة الأولى في معالجة الحمأة لأنه من غير العملي التعامل مع الحمأة الرقيقة ، وهي ملاط ​​من المواد الصلبة المعلقة في الماء . عادة ما يتم تحقيق السماكة في خزان يسمى مثخن الجاذبية. يمكن أن يقلل الكثيف من الحجم الكلي للحمأة إلى أقل من نصف الحجم الأصلي. بديل لسماكة الجاذبية هو تعويم الهواء الذائبة. في هذه الطريقة ، تحمل فقاعات الهواء المواد الصلبة إلى السطح ، حيث تتشكل طبقة من الحمأة السميكة.

الهضم

هضم الحمأة هو عملية بيولوجية تتحلل فيها المواد الصلبة العضوية إلى مواد مستقرة. يقلل الهضم من الكتلة الكلية للمواد الصلبة ، ويدمر مسببات الأمراض ، ويجعل من الأسهل نزيه أو تجفيف الحمأة. الحمأة المهضومة غير هجومية ، لها مظهر وخصائص تربة بوتينغ غنية.

تستخدم معظم محطات معالجة مياه الصرف الصحي الكبيرة نظام هضم على مرحلتين حيث يتم استقلاب المواد العضوية عن طريق البكتيريا اللاهوائية (في غياب الأكسجين). في المرحلة الأولى ، يتم تسخين الحمأة ، التي تم تسخينها إلى محتوى الصلبة الجافة (DS) بنسبة 5 في المائة ، وخلطها في خزان مغلق لعدة أيام. البكتيريا المكونة للحمض هيدرت الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات والدهون ، وتحطيمها إلى جزيئات قابلة للذوبان في الماء الأصغر ، ثم تخمر تلك الجزيئات الأصغر في الأحماض الدهنية المختلفة. ثم تتدفق الحمأة إلى خزان ثانٍ ، حيث يتم تحويل المادة المذابة بواسطة البكتيريا الأخرى إلى الغاز الحيوي ، وهو مزيج من ثاني أكسيد الكربون والميثان . الميثان قابل للاحتراق ويستخدم كوقود لتسخين خزان الهضم الأول وكذلك لتوليد الكهرباء للمصنع.

الهضم اللاهوائي حساس للغاية لدرجة الحرارة والحموضة وعوامل أخرى. يتطلب مراقبة ومراقبة دقيقة. في بعض الحالات ، يتم تلقيح الحمأة مع الإنزيمات المائية الإضافية في بداية مرحلة الهضم الأولى من أجل استكمال عمل البكتيريا. لقد وجد أن هذا العلاج الأنزيمي يمكن أن يدمر مسببات الأمراض غير المرغوب فيه في الحمأة ويمكن أن يؤدي أيضًا إلى توليد المزيد من الغاز الحيوي في المرحلة الثانية من الهضم.

هناك تعزيز آخر لعملية الهضم اللاهوائية التقليدية على مرحلتين هو التحلل الحراري ، أو تحطيم الجزيئات الكبيرة بالحرارة. يتم ذلك في خطوة منفصلة قبل الهضم. في حالة نموذجية ، تبدأ العملية بحمأة تم تجاهلها إلى محتوى DS حوالي 15 في المائة. يتم خلط الحمأة مع البخار في نوم ، ويتم تغذية هذا الخليط المتجانس الساخن إلى مفاعل ، حيث يتم الاحتفاظ به تحت الضغط عند حوالي 165 درجة مئوية (حوالي 330 درجة فهرنهايت) لمدة 30 دقيقة تقريبًا. عند هذه النقطة ، مع اكتمال التفاعلات المائية ، يتم نزيف بعض البخار (ليتم تغذيته إلى النبض) ، ويتم إطلاق الحمأة ، التي لا تزال تحت بعض الضغط ، فجأة في [خزان فلاش " ينفجر الضغط جدران الخلايا في معظم المادة الصلبة. يتم تبريد الحمأة المائية ، وتخفيفها قليلاً بالماء ، ثم يتم إرسالها مباشرة إلى المرحلة الثانية من الهضم اللاهوائي.

قد يحدث هضم الحمأة أيضًا ، وهذا هو ، في وجود الأكسجين. يتم تهوية الحمأة بقوة في خزان مفتوح لمدة 20 يومًا تقريبًا. لا يتشكل غاز الميثان في هذه العملية. على الرغم من أن الأنظمة الهوائية أسهل في التشغيل من الأنظمة اللاهوائية ، إلا أنها عادة ما تكون تكلفها أكثر من العمل بسبب الطاقة اللازمة للتهوية. غالبًا ما يتم دمج الهضم الهوائي مع أنظمة التهوية الممتدة أو التثبيت.

يقوم الهضم اللاهوائي الهوائي والتقليدي بتحويل حوالي نصف المواد الصلبة الحمأة العضوية إلى السوائل والغازات. التحلل المائي الحراري متبوعًا بالهضم اللاهوائي يمكن أن يحول حوالي 60 إلى 70 في المائة من المادة الصلبة إلى السوائل والغازات. لا يقتصر حجم المواد الصلبة التي تنتج أصغر منها في الهضم التقليدي ، ولكن إنتاج الغاز الحيوي الأكبر يمكن أن يجعل بعض محطات معالجة مياه الصرف الصحي مكتفية ذاتيا في الطاقة .

نزح

عادة ما يتم إزالة المياه حمأة مياه الصرف الصحي قبل التخلص منها. لا تزال الحمأة المميتة تحتوي على كمية كبيرة من الماء تصل إلى 70 في المائة-ولكن مع هذا المحتوى الرطبة ، لم تعد الحمأة تتصرف كسائل ويمكن التعامل معها كمواد صلبة. توفر أسرّة تجفيف الحمأة أبسط طريقة للنزف. ينتشر ملاط ​​الحمأة الهضم على سرير مفتوح من الرمال ويسمح للبقاء حتى يجف. يحدث التجفيف من خلال مزيج من التبخر وصرف الجاذبية عبر الرمال. تجمع شبكة الأنابيب التي تم بناؤها تحت الرمال الماء ، الذي يتم ضخه مرة أخرى إلى رأس المصنع. بعد حوالي ستة أسابيع من التجفيف ، قد تحتوي كعكة الحمأة ، كما يطلق عليها ، على محتوى المواد الصلبة حوالي 40 في المائة. يمكن بعد ذلك إزالته من الرمال باستخدام Pitchfork أو محمل واجهة أمامية. من أجل تقليل وقت التجفيف في الطقس الرطب أو البارد ، قد يتم بناء حاوية زجاجية على أسرة الرمال. نظرًا لأن هناك حاجة إلى قدر كبير من مساحة الأرض لتجفيف أسرّة التجفيف ، فإن طريقة إزالة المياه هذه شائعة الاستخدام في المدن الريفية أو الضواحي بدلاً من المدن المكتظة بالسكان.

تشمل بدائل أسرة تجفيف الحمأة مرشح فراغ الأسطوانة الدوارة ، وطرد الطرد المركزي ، ومكبس فلتر الحزام. تتطلب هذه الأنظمة الميكانيكية مساحة أقل من أسرّة تجفيف الحمأة ، وهي توفر درجة أكبر من التحكم التشغيلي. ومع ذلك ، يجب أن تسبقها عادة خطوة تسمى تكييف الحمأة ، حيث تتم إضافة المواد الكيميائية إلى الحمأة السائلة لتخثر المواد الصلبة وتحسين قابلية الصرف.

تصرف

الوجهة النهائية لحمأة مياه الصرف الصحي المعالجة عادة هي الأرض. يمكن دفن الحمأة المميتة تحت الأرض في مكب النفايات الصحية . كما قد ينتشر على الأراضي الزراعية من أجل الاستفادة من قيمتها كمكيف التربة والأسمدة . نظرًا لأن الحمأة قد تحتوي على مواد كيميائية صناعية سامة ، فإنها لا تنتشر على الأرض حيث تزرع المحاصيل للاستهلاك البشري.

عندما لا يتوفر موقع مناسب للتخلص من الأراضي ، كما في المناطق الحضرية ، قد يتم حرق الحمأة. يحرق الحرق تمامًا الرطوبة ويحول المواد الصلبة العضوية إلى رماد خامل. يجب التخلص من الرماد ، ولكن حجم منخفض يجعل التخلص أكثر اقتصادا. يعد التحكم في تلوث الهواء اعتبارًا مهمًا للغاية عند حرق حمأة الصرف الصحي. يجب استخدام أجهزة تنظيف الهواء المناسبة مثل أجهزة التنظيف والمرشحات.

لم يعد إلقاء الحمأة في المحيط ، التي كانت طريقة التخلص الاقتصادية للعديد من المجتمعات الساحلية ، خيارًا قابلاً للتطبيق. يحظر الآن في الصين والعديد من الدول الساحلية الأخرى.