تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی

تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی یک روش نوین برای تصفیه فاضلاب است. در این فرآیند، با استفاده از جریان الکتریکی در الکترودهای آلومینیوم یا آهن، آنیون‌های فلزی در آند تولید و گاز هیدروژن در کاتد تولید می‌شود که منجر به تولید رسوب می‌شود. این روش بر خلاف روش انعقاد شیمیایی است که در آن با افزودن مواد شیمیایی منعقد کننده به فاضلاب، رسوب ایجاد می‌شود، زیرا در این روش نیازی به افزودن مواد شیمیایی نیست. در این روش، فرآیند جداسازی و تشکیل رسوب در حضور فلزات و هیدروکسیدهای فلزی اتفاق می‌افتد.

الکتروکواگولیشن (Electrocoagulation) یک فناوری پیشرفته و اقتصادی برای تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی استفاده می‌کند. این فرآیند به اعمال بار الکتریکی به آب می‌پردازد تا مواد معلق به شکل لخته‌ای تشکیل شود. الکتروکواگولیشن مواد معلق را به طور موثر تا سطوح زیر میکرومتری حذف می‌کند، امولسیون‌هایی مانند روغن و گریس یا لاتکس را می‌شکند و فلزات سنگین را از آب بدون نیاز به فیلترها یا افزودن مواد شیمیایی جدا کننده اکسید و ریشه، جدا می‌کند.

عملکرد تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی

در ساده‌ترین شکل، یک راکتور انعقاد الکتریکی از یک سلول الکترولیتی با یک آند و یک کاتد تشکیل شده است. زمانی که به یک منبع تغذیه خارجی متصل می‌شود، ماده آند به دلیل اکسیداسیون دچار خوردگی الکتروشیمیایی می‌شود، در حالی که کاتد در معرض غیرفعال شدن قرار می‌گیرد. یک سیستم تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی اساساً از جفت صفحات فلزی رسانا به صورت موازی تشکیل شده است که به عنوان الکتروده‌های تک‌قطبی عمل می‌کنند. علاوه بر این به یک جعبه مقاومت برای تنظیم چگالی جریان ، یک منبع تغذیه جریان مستقیم و یک مولتی‌متر برای خواندن مقادیر جریان نیاز دارد. صفحات فلزی رسانا معمولاً به عنوان “الکترودهای قربانی” شناخته می‌شوند. آند قربانی پتانسیل انحلال آند را کاهش می‌دهد و غیرفعال شدن کاتد را به حداقل می‌رساند. آندها و کاتدهای قربانی می‌توانند از یکسان یا از مواد متفاوت باشند.

در آرایش الکترودهای تک قطبی با سلول‌های سری، از نظر الکتریکی، مشابه یک سلول منفرد با الکترودها و اتصالات زیاد است. در آرایش سلول سری، برای جریان دادن جریان معین نیاز به اختلاف پتانسیل بالاتری است که به علت مقاومت بالاتری که سلول‌های به صورت سری دارند، ایجاد می‌شود. با این حال، جریان یکسانی از تمام الکترودها عبور می‌کند. در آرایش موازی یا دوقطبی، جریان الکتریکی بین تمام الکترودها نسبت به مقاومت سلول‌ها تقسیم می‌شود و هر واحد روی الکترود دارای قطبیت متفاوتی است.

انعقاد الکتریکی در تصفیه فاضلاب

هنگامی که در حال الکترولیز هستیم، طرف مثبت در واکنش‌های آندی استفاده می‌شود و طرف منفی با واکنش‌های کاتدی مواجه می‌شود. اغلب صفحات فلزی مصرفی مانند آهن یا آلومینیوم به عنوان الکترودهای قربانی برای تولید یون‌ها در آب استفاده می‌شوند. این یون‌های آزاد بار ذرات را خنثی می‌کنند و انعقاد را آغاز می‌کنند. با واکنش شیمیایی و رسوب یا ایجاد یکپارچگی مواد کلوئیدی، یون‌های آزاد شده می‌توانند آلاینده‌های نامطلوب را حذف کرده و سپس این آلاینده‌ها را با شناورسازی از محیط حذف نمود.

به علاوه، زمانی که ذرات کلوئیدی، روغن‌ها یا آلاینده‌های دیگر در آب در معرض میدان الکتریکی قرار می‌گیرند و حرکت می‌کنند، ممکن است فرایندهایی مانند یونیزاسیون، الکترولیز، هیدرولیز و تشکیل رادیکال‌های آزاد رخ دهد که باعث تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی آب و آلاینده‌ها می‌شود. این واکنش‌ها می‌توانند منجر به خروج یا کاهش حلال شدن آلاینده‌ها از آب شوند به دلیل واکنش‌پذیری و تحریک‌کننده حالت. لازم به ذکر است که فناوری رسوبگیری الکتریکی نمی‌تواند مواد بی‌نهایت حل شده را حذف کند. بنابراین، یون‌های با وزن مولکولی کوچکتر از Ca+2 یا Mg+2 نمی‌توانند از محلول آبی جدا شوند.

مقایسه روش انعقاد الکتریکی با سایر روش های مشابه

فیلتراسیون مکانیکی تنها مشکلات مواد جامد معلق بزرگتر از 30 میکرومتر و روغن و گریس را از جریان فاضلاب حذف می کند. روغن و گریس امولسیون شده باعث صدمات به فیلترهای مدیا می شود و در نتیجه هزینه‌های نگهداری بالا را به همراه دارد. تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی می‌تواند به هر اندازه‌ای از جامدات معلق (از جمله ذرات مخرب بیش و کمتر از 30 میکرومتر و فلزات سنگین که می‌توانند باعث سایش و پارگی واشرهای تحت فشار شوند و خطرات محیطی و کارکنان را به همراه داشته باشند) از جریان حذف و جدایی کند.

تصفیه به روش شیمیایی به جامدات معلق، روغن، گریس و برخی فلزات سنگین می‌پردازد، اما ممکن است برای تصفیه مناسب به کمتر از سه پلیمر و چندین تنظیم pH نیاز داشته باشد. روش انعقاد شیمیایی نیاز به افزودن مواد شیمیایی دارد که منجر به تصفیه گران، کثیف و کار فشرده می‌شود. این فرآیند همچنین نیازمند به افزودن هوای فشرده برای شناورسازی آلاینده‌های منعقد شده است. به طور کلی، فیلتراسیون نیز به عنوان مرحله پس از تصفیه به عنوان تصفیه تکمیلی مورد نیاز است. برای تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی نیازی به فیلتر، تعمیر و نگهداری روزانه نیست و همه جامدات معلق، روغن، گریس و فلزات سنگین را حذف می‌کند.

مزایای روش انعقاد الکتریکی

•  تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی یا EC به استفاده از تجهیزات ساده ای نیاز دارد.
• فاضلاب تصفیه شده توسط EC پساب شفاف، بی رنگ و بی بو می باشد.
• لجن تشکیل شده توسط سیستم تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی به طور مقایسه‌ای با لجن‌های معمولی مثل آلومینیوم یا هیدروکسید آهن، به راحتی ته نشینی و جذب آب راحتی دارد. این امر به دلیل عدم باقی‌ماندن بارهای فلزی به عنوان اکسیدها/هیدروکسیدها است.
• لخته‌های تشکیل‌شده توسط EC، شبیه به لخته‌های شیمیایی هستند، با این تفاوت که اندازه آن‌ها بسیار بزرگ‌تر است، حجم آب محدود کمتری دارند، مقاومت بیشتری در برابر اسید دارند و به طور کلی پایدارتر هستند. به همین دلیل، این لخته‌ها می‌توانند با فیلتراسیون سریعتری از یکدیگر جدا شوند.
• تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی می‌تواند در مقایسه با روش‌های تصفیه شیمیایی، پساب با محتوای TDS کمتر تولید کند، به ویژه اگر یون‌های فلزی را به صورت هیدروکسید یا کربنات (مانند منیزیم و کلسیم) رسوب دهد.
• فرآیند EC این مزیت را دارد که کمترین ذرات کلوئیدی را حذف می‌کند، زیرا میدان الکتریکی اعمال شده هرگونه بار باقیمانده را خنثی می‌کند و در نتیجه انتقال را تسهیل می‌کند.
• فرآیند تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی از استفاده بیش از حد مواد شیمیایی جلوگیری می‌کند و بنابراین نیاز به مواد شیمیایی اضافی کاهش می‌یابد و احتمال آلودگی ثانویه ناشی از مواد شیمیایی اضافه شده در غلظت بالا، مانند زمانی که از انعقاد شیمیایی فاضلاب استفاده می‌شود، کمتر است.
• یکی از مواردی که تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی را متمایز می‌سازد، حذف نیترات و فسفر از جریان فاضلاب است. وجود نیترات و فسفات یکی از معضلات ساخت تصفیه‌خانه‌های فاضلاب و طراحان فرایند می‌باشد.

کاربرد انعقاد الکتریکی در تصفیه فاضلاب

هدف اصلی استفاده از تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی، حذف فلزات سنگین و ذرات کلوئیدی معلق با بار منفی در پساب‌های صنعتی است. از این رو، امکان ذکر موارد اصلی کاربرد این روش تصفیه در زیر بیان شده است:

• بازیافت عناصر سنگین از فاضلاب معادن و کارخانه‌های تولید مواد معدنی
• حذف اسیدها و رنگ‌ها از فاضلاب کارخانجات نساجی
• پالایش و حذف فلزات از فاضلاب‌های صنایع آبکاری
• حذف مواد پلیمری از فاضلاب کارخانه‌های تولید لاستیک
• حذف ذرات چربی از پساب‌های تولیدی کارخانه‌های مواد لبنی، شوینده و بهداشتی
• پالایش فاضلاب پالایشگاه‌ها، صنایع نفت و پتروشیمی
• پالایش فاضلاب کشتارگاه و حذف ذرات چربی از پساب‌ها
• استفاده از فرایند ترسیب الکتریکی در مرحله پیش از تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به منظور تسریع فرایند تصفیه هوازی و بی‌هوازی.

طراحی و ساخت پکیج تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی

روش EC به تنهایی برای تصفیه فاضلاب کارآمد نیست و باید یک ترکیب از چند فرآیند همراه با EC در یک پکیج تصفیه فاضلاب استفاده شود. در طراحی پکیج تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی، ابتدا باید فاضلاب مورد آنالیز دقیق قرار گیرد و بر اساس پارامترهایی نظیر دما، PH و نوع آلاینده‌ها، الکترودها و میزان فاضلاب مورد استفاده برای تصفیه تعیین شود. تیم مهندسی فرآب تمام مراحل طراحی دستگاه را به صورت اختصاصی انجام می‌دهد و در نهایت آن را از جنس متریال‌های فلزی، پلی اتیلن و فایبرگلاس تولید می‌کند. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره این محصولات، می‌توانید با کارشناسان ما تماس بگیرید.