تعد معالجة مياه الصرف الصحي إحدى الخطوات الحيوية لحماية البيئة والصحة العامة. وفي هذه العملية، تلعب المواد المسببة للتخثر دورًا رئيسيًا، حيث تساعد على إزالة الجسيمات العالقة والشوائب في مياه الصرف الصحي. هناك مادتان كيميائيتان تستخدمان على نطاق واسع في هذا المجال وهما الكلوروفيريك (كلوريد الحديديك) والبولي أكريلاميد (PAM). يتم استخدام كلتا المادتين كمواد مسببة للتخثر، ولكن لكل منهما خصائص مختلفة، وآليات عمل مختلفة، وتطبيقات مختلفة. في هذه المقالة، سنقوم بمقارنة هاتين المادتين في عملية تخثر مياه الصرف الصحي.
1. الكلوروفيريك (كلوريد الحديديك)
الكلوروفيريك، له الصيغة الكيميائية FeCl₃، هو مركب معدني يستخدم على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصحي. بفضل خصائص التخثر القوية التي تتمتع بها هذه المادة، فإنها تتمتع بقدرة عالية على إزالة الجسيمات العالقة والفوسفات والمواد الملوثة الأخرى.
آلية العمل:
يتفكك الكلوروفير في الماء إلى أيونات الحديد (Fe³⁺) والكلوريد (Cl⁻). تتفاعل أيونات الحديد مع الجسيمات العالقة والمواد العضوية في مياه الصرف الصحي لتكوين مركبات غير قابلة للذوبان مثل هيدروكسيد الحديد (Fe(OH)₃). تترسب هذه المركبات على شكل كتل ثقيلة ويتم فصلها بسهولة عن مياه الصرف الصحي.
فوائد الكلوروفيريك:
- كفاءة عالية: يعتبر الكلوروفيريك فعالًا جدًا في إزالة الجسيمات الدقيقة والفوسفات.
- سرعة التأثير: عملية التخثر بالكلوربيريفوس سريعة وتتطلب وقتًا أقل.
- السعر المنخفض: بالمقارنة مع بعض المواد المسببة للتخثر العضوية، فإن الكلورفيريك أرخص.
- تطبيق واسع: يستخدم في مختلف الصناعات مثل معالجة مياه الصرف الصحي البلدية والصناعية والزراعية.
عيوب الكلوروفيل:
- التآكل: يعتبر الكلوروفيريك مادة تآكلية وقد يتسبب في تلف معدات المعالجة.
- إنتاج المزيد من الحمأة: يؤدي استخدام الكلوربيريفوس إلى إنتاج المزيد من الحمأة التي تحتاج إلى إدارة.
- التأثير على الرقم الهيدروجيني: يمكن للكلوروفيرين أن يخفض الرقم الهيدروجيني لمياه الصرف الصحي، مما قد يتطلب تعديل الرقم الهيدروجيني.
2. بولي أكريلاميد (PAM)
بولي أكريلاميد هو بوليمر عضوي عالي الوزن الجزيئي يستخدم كمواد مساعدة للتخثر في معالجة مياه الصرف الصحي. يتم إنتاج PAM في أشكال مختلفة أنيونية وكاتيونية وغير أيونية، كل منها مناسب لظروف محددة.
آلية العمل:
يؤدي PAM إلى تكوين كتل كبيرة وثقيلة عن طريق إنشاء جسور بوليمرية بين الجسيمات المعلقة. تترسب هذه الجلطات بسهولة ويتم فصلها عن مياه الصرف الصحي. يستخدم PAM عادة كمساعد للتخثر إلى جانب مواد كيميائية أخرى مثل الكلورفيريك.
مميزات بولي أكريلاميد:
- كفاءة عالية في تكوين التكتلات: يقوم PAM بإنشاء تكتلات كبيرة وثابتة يمكن فصلها بسهولة.
- استهلاك منخفض: نظرًا لقوته العالية في التخثر، هناك حاجة إلى كمية صغيرة من PAM.
- لا يوجد تأثير على الرقم الهيدروجيني: لا يوجد لـ PAM تأثير كبير على الرقم الهيدروجيني لمياه الصرف الصحي.
- انخفاض إنتاج الحمأة: بالمقارنة مع الكلوربيريفوس، ينتج PAM كمية أقل من الحمأة.
عيوب بولي أكريلاميد:
- التكلفة الأعلى: PAM أكثر تكلفة مقارنة بالكلوروفيل.
- الحساسية للظروف البيئية: قد تتأثر كفاءة PAM بدرجة الحرارة ودرجة الحموضة وملوحة الماء.
- المخاوف البيئية: قد تكون بعض أنواع المواد العضوية الضارة ضارة بالبيئة، خاصة إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح.
3. مقارنة بين الكلوروفيرين والبولي أكريلاميد
عند الاختيار بين الكلوربيريفوس والبولي أكريلاميد، يجب مراعاة عوامل مختلفة مثل نوع مياه الصرف الصحي والتكلفة والكفاءة والتأثيرات البيئية. فيما يلي بعض الجوانب المقارنة بين هاتين المادتين:
أ) الكفاءة:
- الكلوروفيريك: فعال جدًا في إزالة الجسيمات الدقيقة والفوسفات والمعادن الثقيلة.
- بولي أكريلاميد: يتميز بقدرته على تكوين جلطات كبيرة وثقيلة ويستخدم عادة كمساعد للتخثر.
ب) التكلفة:
- الكلوروفورم: يعتبر أرخص وأكثر فعالية من حيث التكلفة للمشاريع الكبيرة.
- بولي أكريلاميد: أكثر تكلفة، ولكن بسبب انخفاض استهلاكه، قد يقلل التكاليف على المدى الطويل.
ج) التأثيرات البيئية:
- الكلوروفيرين: قد يسبب زيادة إنتاج الحمأة وتغيير درجة حموضة مياه الصرف الصحي.
- بولي أكريلاميد: ينتج كمية أقل من الحمأة، ولكن بعض الأنواع قد تكون ضارة بالبيئة.
د) شروط الاستخدام:
- الكلوروفيريك: مناسب لمياه الصرف الصحي ذات الجسيمات العالقة العالية والحاجة إلى إزالة الفوسفات.
- بولي أكريلاميد: مناسب لمياه الصرف الصحي ذات الجسيمات الدقيقة للغاية والتي تحتاج إلى تكوين كتل كبيرة.
4. التطبيقات المشتركة
في كثير من الحالات، يتم استخدام الكلوروفورم والبولي أكريلاميد معًا. يعمل الكلوروفيريك كمخثر أساسي، مما يؤدي إلى زعزعة استقرار الجسيمات المعلقة، بينما يعمل PAM كمخثر مساعد، مما يؤدي إلى إنشاء كتل كبيرة وثقيلة. يعمل هذا المزيج على زيادة كفاءة عملية التنقية ويقلل التكاليف.
5. الخاتمة
يعتمد الاختيار بين الكلوربيريفوس والبولي أكريلاميد على ظروف مياه الصرف الصحي المحددة وأهداف المعالجة. يعد الكلوروفيريك خيارًا جيدًا للعديد من المشاريع نظرًا لسعره المنخفض وكفاءته العالية في إزالة الجسيمات الدقيقة والفوسفات. ومن ناحية أخرى، يتم تفضيل البولي أكريلاميد في ظل ظروف معينة بسبب قدرته على تكوين كتل كبيرة وتقليل إنتاج الحمأة. وفي نهاية المطاف، فإن الاستخدام المشترك لهاتين المادتين يمكن أن يؤدي إلى أفضل النتائج في عملية معالجة مياه الصرف الصحي.
ونظراً لأهمية معالجة مياه الصرف الصحي المتزايدة في حماية البيئة، فإن اختيار المواد الكيميائية المناسبة وتحسين عمليات المعالجة يلعب دوراً رئيسياً في تحقيق النتائج المرجوة.
