كيفية معالجة مياه الصرف الصحي للمسالخ

　مياه الصرف الصحي لمسلختحتوي بشكل أساسي على مركبات عضوية نيتروجينية عالية التركيز، ومواد صلبة معلقة، ومواد صلبة مذابة، وزيوت وشحوم، وبروتينات، بما في ذلك الدم، والزيوت والشحوم، وبقايا اللحوم، وبقايا الطعام غير المهضومة، والشعر، والبراز، والرمل والطين، وما إلى ذلك. تركيز المواد الصلبة العالقة مرتفع، ولها لون أحمر دم غير سار ورائحة دم كريهة؛ وقد تحتوي أيضًا على مجموعة متنوعة من البكتيريا التي لها علاقة بصحة الإنسان. نظرًا لكميتها الكبيرة وقوة تلوثها، فقد حظيت معالجتها باهتمام واسع في الداخل، وتم تطبيق بعض تقنيات المعالجة المتقدمة في المسالخ وحققت فوائد بيئية جيدة. بالنسبة لهذا النوع من مياه الصرف الصحي العضوية سهلة التحلل، فإن المعالجة البيولوجية هي واحدة من أكثر الطرق فعالية واقتصادية. لذلك، تستخدم المعالجة البيولوجية أو المعالجة الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية المركبة التي تركز على المعالجة البيولوجية لمعالجة مياه الصرف الصحي لمسلخ في الداخل والخارج. الطرق الشائعة المستخدمة حاليًا في الداخل والخارج تشمل:

　　1. الطريقة الكيميائية

　　(1) التحلل المائي القلوي والتحلل المائي الإنزيمي

　　تستخدم هذه الطريقة مواد قلوية أو إنزيمات للتحلل المائي لتقليل جسيمات الدهون في مياه الصرف الصحي، وغالبًا ما تستخدم هذه الطريقة كمعالجة أولية لمياه الصرف الصحي لمسلخ. عادة ما يتم استخدام الجير، وهيدروكسيد الصوديوم، والليباز، والإنزيمات البكتيرية، وما إلى ذلك. الجير اقتصادي وعملي ولكنه ينتج كمية كبيرة من المخلفات الصلبة؛ عند استخدام هيدروكسيد الصوديوم للمعالجة الأولية، يمكن التحكم في تركيز هيدروكسيد الصوديوم في نطاق 150-300 ملغم/لتر، مما يقلل متوسط جسيمات الدهون إلى 73% ± 7% من جسيمات الدهون (Din) قبل المعالجة؛ أفضل تأثير للمعالجة الأولية هو استخدام البنكرياتيك ليباز، حيث يمكن لـ PL-250 البنكرياتيك ليباز تقليل حجم جسيمات الدهون إلى 60% ± 3% من جسيمات الدهون في مياه الصرف الصحي قبل المعالجة، والبنكرياتيك ليباز أكثر ملاءمة للتحلل المائي لدهون الأبقار؛ عند استخدام الإنزيمات البكتيرية، يلزم استخدام كمية كبيرة من الإنزيمات البكتيرية لتحقيق تأثير تحلل مائي ملحوظ. ومع ذلك، فإن التحلل المائي القلوي لمياه الصرف الصحي لمسلخ سيؤدي إلى تقلبات في قيمة الأس الهيدروجيني لمياه الصرف الصحي، والتي يصعب التحكم فيها، مما يجعل من الصعب على العمليات اللاحقة مثل الأكسدة البيولوجية أن تعمل بشكل طبيعي.

　　(2) المعالجة بالترسيب

　　لطالما اعتمدت معالجة مياه الصرف الصحي للمسالخ بشكل أساسي على الطرق البيولوجية، والتي يصعب أن تلبي المتطلبات في درجات الحرارة المنخفضة. لحل هذه المشكلة، استكشف الباحثون طرقًا جديدة لمعالجة مياه الصرف الصحي للمسالخ بالترسيب الكيميائي والتخثر، وذلك عن طريق إضافة تركيز معين من المواد الكيميائية لتحفيز ترسيب الجسيمات المختلفة في مياه الصرف الصحي، وعدم استقرار الغرويات، ولها أيضًا قدرة معينة على إزالة بعض الملوثات الذائبة، مما يقلل من عبء التلوث في وقت قصير جدًا. وتشمل مزاياها: بساطة العملية، سهولة التنفيذ، وسرعة تحقيق النتائج؛ وقت تفاعل قصير، مساحة بناء صغيرة؛ مواد خام واسعة للكوغولات، تكلفة منخفضة؛ تأثير المعالجة أقل تأثرًا بدرجة الحرارة؛ القدرة على التكيف مع تقلبات كمية المياه وجودتها، ويمكن أن تزيل الروائح في نفس الوقت، وتتكيف مع أحجام المعالجة المختلفة.

　　تشمل الكوغولات الشائعة أملاح الألومنيوم، وأملاح الحديد، وما إلى ذلك، ومن بينها، فإن معالجة مياه الصرف الصحي للمسالخ باستخدام كبريتات الحديد المتعددة (polysulfated iron) فعالة بشكل أفضل. لتقليل كمية أملاح الألومنيوم المستخدمة، يمكن أيضًا استخدام كلوريد الألومنيوم المتعدد (PAC) والبولي إيثيلين معًا ككوغولات. في تخليق كبريتات الحديد المتعددة، يتم إضافة أملاح الألومنيوم بنسبة عشوائية ونسبة معينة من سيليكات، بالإضافة إلى كمية صغيرة من البولي أكريلاميد لتكوين كوغول مركب جديد CPFA-CS. يتمتع هذا الكوغول غير العضوي العالي البوليمر المركب بنطاق واسع من الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة المناسبة. عند استخدامه ككوغول لمعالجة مياه الصرف الصحي للمسالخ، يمكن أن تصل معدلات إزالة COD واللون إلى أكثر من 75% و 95% على التوالي، ويمكن أن تصل المعالجة بالترسيب مرة واحدة إلى معايير تصريف مياه الصرف الصحي الشاملة أو تقترب منها. المشكلة الواضحة في المعالجة بالترسيب وحدها هي صعوبة إزالة الدم الناتج عن عملية الذبح، وفي نفس الوقت ينتج كميات كبيرة من الحمأة والمخلفات. لذلك، إذا تم إجراء معالجة تحوير مناسبة لمياه الصرف الصحي للمسالخ قبل المعالجة بالكوغول، ثم استخدام كوغول مركب من كبريتات الحديدوز وأكسيد الكالسيوم، يمكن خفض تركيز جودة COD في المياه الخارجة إلى 197.4 ملغم/لتر، مع تأثير معالجة جيد، وهذه الطريقة بسيطة وفعالة، ولها فوائد بيئية جيدة، ولكن مياه الصرف الصحي المعالجة بهذه الطريقة تقتصر على مياه الصرف الصحي التي يكون تركيز جودة COD فيها أقل من 1000 ملغم/لتر. تكلفة معالجة مياه الصرف الصحي بالترسيب منخفضة ولها تأثير معالجة جيد في درجات الحرارة المنخفضة. تستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي لمعالجة مياه الصرف الصحي ذات التركيز المنخفض، أو كمعالجة أولية لمياه الصرف الصحي عالية التركيز، لتقليل عبء المعالجة البيولوجية اللاحقة.

　　استخدمت إحدى مصانع المسالخ في يينغكو كبريتات الحديد المتعددة (PFS) مع مساعد الترسيب (MZ) معًا، وبلغ معدل إزالة COD أكثر من 88%، ومعدل إزالة اللون أكثر من 90%، ووصلت المؤشرات المختلفة للمياه الخارجة إلى معايير التصريف الوطنية.

　　2 طرق فيزيائية

تعتمد آلية التعويم الهوائي على توفير كمية كافية من الفقاعات الهوائية الدقيقة في مياه الصرف الصحي، واستخدام هذه الفقاعات المشتتة بكثافة كناقلات لالتصاق المواد الصلبة العالقة في مياه الصرف الصحي، مما يجعل كثافتها أقل من الماء وتطفو إلى سطح الماء لتحقيق عملية الفصل بين الصلب والسائل. يمكن استخدامه لفصل المواد الصلبة عن المواد الصلبة، والمواد الصلبة عن السوائل، والسوائل عن السوائل، وحتى الأيونات في المذاب. كتقنية فعالة وسريعة للفصل بين الصلب والسائل، بدأ استخدام طريقة التعويم الهوائي لأول مرة في صناعة معالجة المعادن. في عام 1905، نشرت براءة اختراع أمريكية تقنية إذابة الغاز تحت الضغط، وفي عام 1907، اخترع H. Norris تقنية التعويم الهوائي بإذابة الغاز بالرش. بفضل اختراع هذه التقنيات، اكتسبت طريقة التعويم الهوائي بإذابة الغاز تطبيقًا واسعًا، ولا تقتصر على معالجة مياه الشرب والمياه الصناعية فحسب، بل يمكن استخدامها أيضًا في معالجة مياه الصرف الصحي في صناعات مثل تكرير النفط، والكيماويات، وصناعة الورق، والمسالخ، والمنسوجات، والطباعة والصباغة، والصلب، والأغذية، والأدوية، بالإضافة إلى مياه الصرف الصحي للمدن. منذ السبعينيات، حظيت هذه التقنية باهتمام كبير من الباحثين المحليين والدوليين في مجال معالجة المياه وشهدت تطورًا سريعًا. حاليًا، يتم تطبيقها على نطاق واسع في معالجة المياه، وخاصة لتنقية المياه ذات درجات الحرارة المنخفضة، والتعكر المنخفض، والغنية بالطحالب، وكذلك في معالجة مياه الصرف الصحي للمدن ومياه الصرف الصناعي. يمكن تقسيم عملية التعويم الهوائي، بناءً على طريقة توليد الفقاعات، إلى التعويم الهوائي بالتحليل الكهربائي (التخثر)، والتعويم الهوائي بالهواء، والتعويم الهوائي بإذابة الغاز. من بين هذه الطرق، يعتبر التعويم الهوائي بالضغط مع جزء من التدفق المرتجع هو العملية الأكثر شيوعًا في معالجة المياه، ويمكن أن يحل محل تقنية الترسيب في بعض الجوانب. على الرغم من ذلك، لا يزال تصميم مصانع التعويم الهوائي وتشغيلها الأمثل يعتمد على التجارب التجريبية والخبرة، لذلك لا تزال هناك حاجة لمزيد من البحث في آليات التعويم الهوائي، ومعدات تقنيات التعويم الهوائي، وتوليفات العمليات. إن معالجة المياه، ومياه الصرف الصحي، ومياه الصرف الصحي للمدن، والمياه العادمة باستخدام عوامل تعويم مختلفة، ومعلمات عملية التخثر بالتعويم الهوائي، والتخثر المشترك للفقاعات والجزيئات، هو اتجاه لمزيد من البحث في التعويم الهوائي.

　　3 عمليات مدمجة

　　للحصول على تأثير معالجة أفضل وتقليل تكاليف المعالجة، غالباً ما يتم استخدام مزيج من طرق متعددة لمعالجة مياه الصرف الصحي للمسالخ. فيما يلي وصف لعدة عمليات مدمجة نموذجية:

　　(1) عملية الأكسدة البيولوجية بالضغط - التخثر والترسيب المدمجة

　　هذه العملية مناسبة لمعالجة مياه الصرف الصحي لمسلخ ذات تركيز متوسط. بعد معالجة مياه الصرف الصحي عن طريق الأكسدة البيولوجية بالاتصال المضغوط، يتم زيادة معدل تحلل الأكسجين المذاب والمواد العضوية في مياه الصرف الصحي. بعد الترسيب بالترسيب، يمكن أن تصل إلى معايير التصريف الثانوية للمؤسسات الحالية. تتمتع هذه العملية بكفاءة عالية في معالجة مياه الصرف الصحي ذات التركيز المتوسط، ولكن تكلفة المعالجة مرتفعة ويصعب صيانتها وإدارتها.

　　(2) طريقة مفاعل الحمأة اللاهوائية ذات التدفق السريع ثنائي المراحل (USAB) وطريقة التعويم بالهواء المذاب - مفاعل الحمأة اللاهوائية ذي التدفق الصاعد (DAF-UASB)

　　هذه العملية هي عملية محسنة على طريقة UASB الفردية، وهي مناسبة لمعالجة مياه الصرف الصحي لمسلخ التي تحتوي على مواد صلبة معلقة عالية التركيز، وجسيمات دهنية، وزيوت وشحوم.

　　(3) عملية برك الأكسدة

　　عملية المعالجة لهذه العملية هي: مياه الصرف الصحي → المعالجة الأولية → بركة لاهوائية → بركة لا هوائية اختيارية → بركة هوائية → مياه الصرف الصحي.

　　تظهر نتائج تشغيل هذه العملية أن برك الأكسدة يمكنها تحمل تقلبات كبيرة في الحمل الهيدروليكي والحمل العضوي. يمكن إعادة استخدام جودة مياه الصرف الصحي في ورشة المسلخ.

　　(4) عملية UASB + SBR

　　تستخدم هذه العملية تقنية UASB في العملية اللاهوائية وتقنية SBR (عملية الحمأة المنشطة بالدفعات) في العملية الهوائية، وهي معدات مثالية لمشاريع معالجة مياه الصرف الصحي عالية ومنخفضة التركيز. تتمتع هذه العملية بتأثير معالجة جيد للمواد العضوية ذات المصدر الكربوني، وتشغيل مرن، وتشغيل سهل، ولها وظيفة إزالة النيتروجين. هذه العملية ناضجة وموثوقة ومستقرة وتفي بالمعايير. الاستثمار الأولي للمشروع وتكاليف التشغيل اليومية منخفضة، وعملية التدفق بأكملها بسيطة وسلسة، والتشغيل سهل، ولها قيمة ترويجية واسعة.

　　(5) عملية التحلل المائي الحمضي - التجديد بالامتزاز البيولوجي - الأكسدة التلامسية. هذه العملية مناسبة بشكل خاص لمعالجة مياه الصرف الصحي ذات التركيز العالي وتقلبات جودة وكمية المياه الكبيرة.

　　(6) عملية التعويم الهوائي بالدوامة CAF - SBR

　　تستخدم هذه العملية مصافي ميكانيكية لإزالة معظم الملوثات الصلبة، مما يمنع الجسيمات الصلبة الكبيرة من التأثير على عمليات التعويم والتهوية، ويقلل بشكل كبير من عبء المعالجة للعمليات اللاحقة. ثم يتم الترشيح الميكانيكي لضمان استقرار جودة المياه الخارجة وتلبية المعايير، مما يوفر تكاليف التشغيل والصيانة. تصل نسبة إزالة COD لمياه الصرف الصحي المعالجة بهذه العملية إلى 80-90%.

　　(7) عملية مرشح حمأة اللاهوائي الصاعد (UASBAF) - عملية الحمأة النشطة الدفعية (SBR)

　　هذه العملية مناسبة لمعالجة مياه الصرف الصحي ذات التقلبات الكبيرة في جودة المياه والمحتوى العالي من البروتين. تتميز هذه العملية بمسار عملية بسيط، ومقاومة للأحمال الصدمية، وإدارة تشغيل سهلة، وتكاليف هندسية منخفضة، وتكاليف تشغيل منخفضة، وهي مناسبة لمشاريع معالجة مياه الصرف الصحي من المسالخ في مصانع معالجة اللحوم الصغيرة.

　　(8) دراسة معالجة مياه الصرف الصحي للمسالخ باستخدام SBBR

　　أجرى لي وي قوانغ وآخرون دراسات تجريبية لمعالجة مياه الصرف الصحي للمسالخ باستخدام مفاعل الأغشية الحيوية الدفعي (SBBR). يتم أولاً إزالة المواد الصلبة العالقة الكبيرة من مياه الصرف الصحي للمسالخ عن طريق شبكة، ثم إزالة الزيت بالترسيب الساكن، ثم معالجتها بواسطة مفاعل الأغشية الحيوية الدفعي (SBBR) لإزالة المزيد من المواد العضوية، وأخيراً الترشيح لإزالة اللون والمواد الصلبة العالقة الدقيقة. أظهرت النتائج أن معدلات إزالة مؤشرات التلوث كانت: COD بنسبة 97%، BOD5 بنسبة 99%، الزيت بنسبة 52%، TKN بنسبة 92%، SS بنسبة 82.4%، وجودة المياه الخارجة النهائية تلبي معايير التصريف الوطنية من الدرجة الثانية. أجرى فانغ شيان وآخرون تجارب مقارنة بين SBBR و SBR لمعالجة مياه الصرف الصحي للمسالخ. أظهرت نتائج التجربة أنه في ظل ظروف التشغيل نفسها، كانت فعالية معالجة نظام الأغشية الحيوية أفضل من نظام الحمأة النشطة. عند تحقيق نفس معدل إزالة الملوثات، كانت إدارة تشغيل نظام الأغشية الحيوية أسهل، وتغلبت على بعض المشاكل الموجودة في نظام الحمأة النشطة. بحثت تشاو لين في عملية إزالة المواد العضوية والنيتروجين وتأثيرها باستخدام نظام SBR المركب الذي يستخدم مادة YDT المرنة ثلاثية الأبعاد كحامل بيولوجي. أظهرت النتائج أنه في ظل الظروف الهوائية، تحدث ظاهرة إزالة النترجة، أي عملية النترجة وإزالة النترجة المتزامنة. في ظل ظروف التجربة، عندما كان الأكسجين المذاب 3.0-5.0 ملغم/لتر، يمكن أن تصل نسبة إزالة النيتروجين الكلي إلى 84%، بينما تصل نسبة إزالة COD إلى 95%.