שיטות טיפול נפוצות לשפכי עיבוד עורות

השיטה הבסיסית לטיפול בשפכים היא שימוש באמצעים טכניים שונים להפרדה, הסרה ומחזור של המזהמים הכלולים בשפכים ובמי שפכים, או להמיר אותם לחומרים מזיקים לטיהור המים.

ישנן דרכים רבות לטפל בשפכים, אותן ניתן לסווג באופן כללי לארבע קטגוריות: טיפול ביולוגי, טיפול פיזיקלי, טיפול כימי וטיפול טבעי.

1. טיפול ביולוגי

באמצעות חילוף החומרים של מיקרואורגניזמים, מזהמים אורגניים בצורת תמיסות, קולואידים ותרחיפים דקים בשפכים הופכים לחומרים יציבים ולא מזיקים. בהתאם למיקרואורגניזמים השונים, ניתן לחלק את הטיפול הביולוגי לשני סוגים: טיפול ביולוגי אירובי וטיפול ביולוגי אנאירובי.

שיטת הטיפול הביולוגי האירובי נמצאת בשימוש נרחב בטיפול ביולוגי בשפכים. בהתאם לשיטות התהליך השונות, שיטת הטיפול הביולוגי האירובי מחולקת לשני סוגים: שיטת בוצה פעילה ושיטת ביופילם. תהליך בוצה פעילה כשלעצמו הוא יחידת טיפול, ויש לו מגוון מצבי פעולה. ציוד הטיפול של שיטת הביופילם כולל ביופילם, משטח ביולוגי מסתובב, מיכל חמצון מגע ביולוגי ומיטה מרחפת ביולוגית וכו'. שיטת בריכת החמצון הביולוגית נקראת גם שיטת הטיפול הביולוגי הטבעי. טיפול ביולוגי אנאירובי, המכונה גם טיפול חיזור ביולוגי, משמש בעיקר לטיפול בשפכים אורגניים ובבוצה בריכוז גבוה.

2. טיפול פיזי

שיטות ההפרדה וההשבתה של מזהמים בלתי מסיסים במרחף (כולל שכבת שמן וטיפות שמן) בשפכים באמצעות פעולה פיזית ניתנות לחלוקה לשיטת הפרדה כבידה, שיטת הפרדה צנטריפוגלית ושיטת שמירה על מסננת. יחידות הטיפול השייכות לשיטת הפרדת הכבידה כוללות שקיעה, ציפה (ציפה באוויר) וכו', וציוד הטיפול המתאים הוא תא גריז, מיכל שקיעה, מלכודת שומנים, מיכל ציפה באוויר והתקנים נלווים שלו וכו'; ההפרדה הצנטריפוגלית עצמה היא סוג של יחידת טיפול, התקני העיבוד המשמשים כוללים צנטריפוגה והידרוציקלון וכו'; לשיטת שמירה על המסננת יש שתי יחידות עיבוד: שמירה על מסנני רשת וסינון. הראשונה משתמשת ברשתות ובמסננים, בעוד שהשנייה משתמשת במסנני חול ומסננים מיקרופורוזיים וכו'. שיטת הטיפול המבוססת על עקרון חילופי החום היא גם שיטת טיפול פיזיקלית, ויחידות הטיפול שלה כוללות אידוי וגיבוש.

3. טיפול כימי

שיטת טיפול בשפכים המפרידה ומסירה מזהמים מומסים וקולואידים בשפכים או הופכת אותם לחומרים לא מזיקים באמצעות תגובות כימיות והעברת מסה. בשיטת הטיפול הכימי, יחידות העיבוד המבוססות על תגובה כימית של מינון הן: קרישה, ניטרול, חמצון-חיזור וכו'; בעוד שיחידות העיבוד המבוססות על העברת מסה הן: מיצוי, סטריפינג, ספיחה, חילופי יונים, אלקטרודיאליזה ואוסמוזה הפוכה וכו'. שתי יחידות העיבוד האחרונות מכונות יחד טכנולוגיית הפרדת ממברנות. ביניהן, יחידת הטיפול המשתמשת בהעברת מסה כוללת גם פעולה כימית וגם פעולה פיזיקלית קשורה, כך שניתן גם להפריד אותה משיטת הטיפול הכימי ולהפוך לסוג נוסף של שיטת טיפול, הנקראת שיטה פיזיקלית-כימית.

תְמוּנָה

תהליך טיפול נפוץ בשפכים

1. הסרת שומנים בשפכים

מדדי הזיהום כגון תכולת שמן, CODcr ו-BOD5 בנוזל הפסולת המסיר שומנים גבוהים מאוד. שיטות הטיפול כוללות מיצוי חומצי, צנטריפוגה או מיצוי באמצעות ממס. שיטת מיצוי חומצי נמצאת בשימוש נרחב, תוך הוספת H2SO4 כדי להתאים את ערך ה-pH ל-3-4 לצורך פירוק האמולסיה, אידוי וערבוב עם מלח, ועמידה בטמפרטורה של 45-60 טון למשך 2-4 שעות, השמן צף בהדרגה ויוצר שכבת שומן. שחזור השומן יכול להגיע ל-96%, והסרת ה-CODcr היא יותר מ-92%. באופן כללי, ריכוז השמן בכניסת המים הוא 8-10 גרם/ליטר, וריכוז השמן ביציאת המים הוא פחות מ-0.1 גרם/ליטר. השמן הממוחזר עובר עיבוד נוסף והופך לחומצות שומן מעורבות בהן ניתן להשתמש לייצור סבון.

2. מי שפכים לסיד והסרת שיער

מי שפכים מסיד והסרת שיער מכילים חלבון, סיד, נתרן גופרתי, מוצקים מרחפים, 28% מסך CODcr, 92% מסך S2- ו-75% מסך SS. שיטות הטיפול כוללות החמצה, משקעים כימיים וחמצון.

שיטת החמצה משמשת לעתים קרובות בייצור. בתנאי לחץ שלילי, מוסיפים H2SO4 כדי להתאים את ערך ה-pH ל-4-4.5, מייצרים גז H2S, סופגים אותו עם תמיסת NaOH, ומייצרים בסיס גופרתי לשימוש חוזר. החלבון המסיס ששוקע במי השפכים מסונן, נשטף ומיובש, והופך למוצר. קצב הסרת הסולפיד יכול להגיע ליותר מ-90%, ו-CODcr ו-SS מופחתים ב-85% ו-95% בהתאמה. העלות נמוכה, פעולת הייצור פשוטה, קלה לשליטה, ומחזור הייצור מתקצר.

3. שפכי עיבוד כרום

המזהם העיקרי במי שפכי עיבוד כרום הוא המתכת הכבדה Cr3+, ריכוז המסה הוא כ-3-4 גרם/ליטר, וערך ה-pH חומצי חלש. שיטות הטיפול כוללות משקעים אלקליים ומחזור ישיר. 90% מבתי העיבוד הביתיים משתמשים בשיטת משקעים אלקליים, תוך הוספת סיד, נתרן הידרוקסידי, מגנזיום תחמוצת וכו' לנוזל הכרום הפסולת, תגובה והתייבשות לקבלת בוצה המכילה כרום, שניתן לעשות בה שימוש חוזר בתהליך העיבוד לאחר המסתה בחומצה גופרתית.

במהלך התגובה, ערך ה-pH הוא 8.2-8.5, והמשקעים הם הטובים ביותר ב-40°C. חומר המשקע הבסיסי הוא מגנזיום אוקסיד, שיעור שחזור הכרום הוא 99%, וריכוז הכרום בשפכים נמוך מ-1 מ"ג/ליטר. עם זאת, שיטה זו מתאימה לבתי עיבוד עורות בקנה מידה גדול, וזיהומים כמו שמן מסיס וחלבון בבוץ הכרום הממוחזר ישפיעו על אפקט השיזוף.

4. שפכים מקיפים

4.1. מערכת טיפול מקדים: היא כוללת בעיקר מתקני טיפול כגון סורג, מיכל ויסות, מיכל שיקוע ומיכל ציפה אווירית. ריכוז החומר האורגני והמוצקים המרחפים בשפכי עיבוד עורות הוא גבוה. מערכת הטיפול המקדים משמשת להתאמת נפח המים ואיכות המים; הסרת מוצקים מרחפים; הפחתת חלק מעומס הזיהום ויצירת תנאים טובים לטיפול ביולוגי לאחר מכן.

4.2. מערכת טיפול ביולוגית: ρ(CODcr) של שפכי עיבוד עורות הוא בדרך כלל 3000-4000 מ"ג/ליטר, ρ(BOD5) הוא 1000-2000 מ"ג/ליטר, והוא שייך לשפכים אורגניים בריכוז גבוה, ערך m(BOD5)/m(CODcr) הוא 0.3-0.6, מתאים לטיפול ביולוגי. כיום, תעלות חמצון, SBR וחמצון מגע ביולוגי נמצאים בשימוש נרחב יותר בסין, בעוד שאוורור סילוני, כור ביופילם אצווה (SBBR), מצע מרחף ומצע בוצה אנאירובי בזרימה מעלה (UASB).