نقدم لكم أعزاءنا في عالم نوح مشروع رسالة ماجستير للمهندسة نديرة عارف قصباشي حول المعالجة اللاهوائية لمياه الصرف الصناعة لمعامل الزيوت النباتية

 

 

 

 

 

نقدم لكم أعزاءنا في عالم نوح مشروع رسالة ماجستير للمهندسة نديرة عارف قصباشي حول المعالجة اللاهوائية لمياه الصرف الصناعة لمعامل الزيوت النباتية وهي طريقة لتحويل القسم الأعظم من التلوث العضوي لمياه الصرف إلى غاز حيوي الذي يعتبر مصدر للطاقة البديلة. هذا وقد نالت على هذا البحث علامة وقدرها 91 بدرجة ممتاز

 

 

المعالجة البيولوجبة اللاهوائية لمياه الصرف الصناعية لمعامل الزيوت النباتية

إشراف

الدكتور المهندس محمد ضاي

الدكتور المهندس عبد الحكيم بنود


 رسالة قدمت لنيل درجة الماجستير في الهندسة البيئية

إعداد

 المهندسة نديرة قصباشي

قسم الهندسة البيئية، كلية الهندسة المدنية،جامعة حلب

 

 

لجنة التحكيم
الدكتور المهندس محمد ضاي، الدكتورالمهندس نوزت النبغلي، الدكتورة المهندسة ناهد فرهود

أهمية البحث وأهدافه:

إن اللجوء إلى المعالجة البيولوجية اللاهوائية لإنقاص الحمل العضوي لمياه صرف معامل الزيوت النباتية  قبل وصولها إلى شبكة الصرف أو الاستفادة منها لأغراض الري أو غيرها يعتبر من أهم  تحديات عصر ازدادت فيه مخاطر معدلات التلوث الصناعي على الصحة وعلى الأمن المائي حيث يمكن اعتبار المعالجة البيولوجية اللاهوائية طريقة لتحويل القسم الأعظم من الحمولة العضوية لمياه صرف معامل الزيوت النباتية إلى غاز حيوي يعتبر كمصدر للطاقة البديلة[ 4 ].

يمكن بهذه الطريقة توقع التخلص من حوالي 70-50 % من الفينولات الموجودة في مياه الصرف بالإضافة إلى إمكانية تحويل 70 80- % من قيمة الـ COD إلى غاز حيوي (الميتان) [ 5 ].

لذلك رأينا اللجوء إلى المعالجة اللاهوائية لهذه المياه لإنقاص حملها العضوي ولتأهيلها لمراحل أكثر تقدماً في عمليات المعالجة واخترنا من بين طرق المعالجة اللاهوائية المعالجة في المفاعل Anaerobic Digester W8 لما لهذا المفاعل من مميزات في إزالة جزء لا بأس به من الحمل العضوي الكبير. ومن ثم حددنا ثلاثة مسارات للبحث الأول دراسة تأثير درجة الحرارة على كفاءة المعالجة في المفاعل والثاني دراسة تأثير زمن المكوث الهيدروليكي على كفاءة المعالجة والثالث دراسة تأثير التحميل العضوي على كفاءة المعالجة في مفاعل الهضم البيولوجي اللاهوائي.

 

 

 

كما أن انخفاض تكاليف المعالجة وإدارة الحمأة والتحميل العضوي العالي وصعوبة إزالة عناصر التغذية (النتروجين والفوسفور والبوتاسيوم والكالسيوم) وكفاءة المعالجة العالية والمعالجة المستدامة هي من تكنولوجيا المعالجة اللاهوائية لمياه الصرف حيث يتم في هذه العملية تحلل المواد العضوية وبعض المواد اللاعضوية بغياب الأكسجين الجزيئي[ 1 ] تناول البحث دراسة المعالجة اللاهوائية للمياه المصرفة من معمل الزيوت النباتية في مدينة حماه [ 2 ] ففي مفاعل الهضم اللاهوائي يعمل مزيج منسجم من المتعضيات اللاهوائية لانجاز المراحل المذكورة أعلاه، حيث يكون هناك مجموعة من الأحياء الدقيقة مسؤولة عن تحويل البوليميرات و الدهون و الشحوم إلى زمر ذات صيغ أبسط مثل أحاديات السكر و الحموض الأمينية و المركبات المتعلقة بها.

تقوم مجموعة ثانية من البكتريا اللاهوائية بتخمير المنتجات المتفككة إلى حموض عضوية بسيطة و التي من أكثرها شيوعاً هو حمض الخل. هذه المجموعة من المتعضيات و التي توصف بأنها غير صانعة للميتان هي بكتريا اختيارية و بكتريا لا هوائية و هي تعرف بأنها صانعة الحمض. و من بين بكتيريا صانعة الحموض غير صانعة الميتان التي وجدت في أحواض الهضم اللاهوائي هي لا هوائيات ببتوكوكس و أكتينوميسس و ستافيلوكوكس و الاشريكية الكولونية و غيرها.


بالإضافة إلى ذلك فهناك مجموعة ثالثة من البكتيريا  تحول الهيدروجين و حمض الخل المتشكلين من قبل صانعات الحمض إلى ميتان و ثاني أكسيد الكربون. و إن البكتريا المسؤولة عن هذا التحول هي لا هوائية و تدعى البكتريا صانعة الميتان. و إن الجيل الأساسي من المتعضيات الدقيقة التي وجدت هي عصيات ميثانوبكتريوم، و عصيات ميثانوباسيللس و نجميات ميثانوكوكس و نجميات ميثانوساركينا.

و إن من أهم البكتريا صانعة الميتان هي البكتريا التي تستهلك الهيدروجين و حمض الخل.

هذه الأنواع من البكتريا بشكل عام هي ذات معدل نمو بطيء جداً, بشكل عام يمكن أن نعتبر أننا حصلنا على استقرار جيد للحمأة عندما نحصل على إنتاج الميتان و ثاني أكسيد الكربون في منشأة المعالجة.

و إن غاز ثاني أكسيد الكربون هو غاز شديد الانحلال أما غاز الميتان قهو ضعيف الانحلال في الماء وبالتالي فإن خروجه من الماء يعني أن المعالجة قد وصلت إلى حد جيد ,وقد وصلنا إلى النتائج التالية أن زمن المكوث 6 أيام أعطى أفضل كفاءة معالجة للمفاعل الهاضم البيولوجي اللاهوائي بمعدل تشكل لغاز الميتان غاز الميتان فيه  0,50  الذي تم قياسة بواسطة جهاز قياس الغازاتSSM 6000 CLASSIC  تصنيع الشركة الألمانية PRONOVA.

أي بمعدل 0,32   ليتر من غاز الميتان لكل غرام مزال ,ونسبة إزالة 89%  COD  وقد اعتمدنا في هذه المعالجة على جهاز Anaerobic Digester W8وهو عبارة عن مفاعلين مزودان بمضخة متغيرة السرعة فيهما تحريك للمواد العضوية تؤمن احتكاكا مضاعفا للمواد المخمرة(3)

 

 

 

ومنها حصلنا على النتائج التالية:

في مفاعل الهضم البيولوجي اللاهوائيW8  على كفاءة إزالة COD تتراوح بين )25-89(% تبعاً لدرجة الحرارة التي تمت فيها المعالجة المفاعل وتبعاً لمعدل التحميل العضوي للمياه الخام وزمن مكوث قدرة ستة أيام.    

كما حصلنا في مفاعل الهضم البيولوجي اللاهوائيW8  على كفاءة إزالة للزيوت والشحوم تتراوح بين )20-55,1(% تبعاً لدرجة الحرارة التي تمت فيها المعالجة المفاعل وتبعاً لمعدل التحميل العضوي للمياه الخام وزمن مكوث قدرة ستة أيام.    

كما حصلنا في مفاعل الهضم البيولوجي اللاهوائيW8  على كفاءة إزالة للـ PO4 تتراوح بين )6,8-70(% تبعاً لدرجة الحرارة التي تمت فيها المعالجة المفاعل وتبعا ًلمعدل التحميل العضوي للمياه الخام ومن أجل زمن مكوث قدره ستة أيام.

كما حصلنا في مفاعل الهضم البيولوجي اللاهوائيW8  على كفاءة إزالة للـ  NH4تتراوح بين )14,4-87,5(% تبعاً لدرجة الحرارة التي تمت فيها المعالجة المفاعل وتبعاً ًلمعدل التحميل العضوي للمياه الخام ومن أجل زمن مكوث قدرة ستة أيام

كما حصلنا في مفاعل الهضم البيولوجي اللاهوائيW8  على كمية من  CO2تتراوح بين )0,122-1,34 ليتر( تبعاً لدرجة الحرارة التي تمت فيها المعالجة، وتبعاً لمعدل التحميل العضوي للمياه الخام ومن أجل زمن مكوث قدرة ستة أيام.

ازدادت كفاءة المعالجة ضمن المفاعل مع وصول درجة الحرارة ل 40درجة مئوية لتصل في أقصى قيمها إلى 89 % معدل إزالة للـCOD  وإنتاج كمية من الميتان تعادل 0,28 ليتر لكل غرام من الـ COD المزال وزمن مكوث ضمن المفاعل مقداره 6 ومعدل تحميل عضوي وسطي قدرة 2000 ملغ /ليتر.

ـ زيادة في الحمولة العضوية مع اعتماد درجة الحرارة 40 مئوية وزمن مكوث 6 أيام أدى لانخفاض في نسبة إزالة الـ.BOD,COD

– تناقص في كفاءة إزالة الزيوت.

– زيادة الحمولة يقابلها كمية الـ  CODالمزالة تكون أكبر بالتالي زيادة في تشكل الميتان.

ومن الدراسة الاقتصادية حصلنا على النتائج التالية :

تحتاج عملية معالجة مياه صرف معمل الزيت النباتي بالمفاعل البيولوجي اللاهوائي W8 لما يلي:

1-    لأحواض مزج وترسيب أولية.

2-     محطة ضخ بعد أحواض اليترسيب الأولية لأنه عادة تنشأ المفاعلات الهضم البيولوجي بارتفاعات تحتاج لضخ المياه إليها بعد أحواض اليترسيب الأولي – إن وجدت-.

3-     مفاعلات الهضم البيولوجي  والتي يمكن اعتبارها كإحدى المراحل اللازمة لمعالجة مياه صرف معمل الزيت النباتي.

في دراستنا الاقتصادية المبسطة سوف نستبعد من مجال المقارنة كلفة إنشاء أحواض اليترسيب الأولية والمزج والمعالجات الأخرى وذلك لأن هذه المتحولات مشتركة بين جميع الطرق ولا داعي لإدخالها في مجال المقارنة.

معلومات التصميم:

التدفق التصميمي 300 م3 /يوم.

الكفاءة الوسطية للمعالجة 89%.

معدل التضخم السنوي في سوريا 8 %

العمر التصميمي للبيتون المسلح 25 سنة.

العمر التصميمي لمحطة الضخ وأجهزة التهوية 10 سنوات.

ملخص المقارنة الاقتصادية:

 

أي أن معالجة مياه صرف معمل الزيت النباتي بطريقة الهضم البيولوجي اللاهوائي  تحقق وفراً اقتصادياً يصل إلى69.66%  وذلك بالمقارنة مع طريقة الحمأة المنشطة التقليدية.

إن الدراسة الحالية تعتبر مؤشر على أهمية استخدام هذا النوع من المفاعلات للمعالجة الأولية للمياه عالية التلوث العضوي ومع هذا فإن مزيد من البحوث والدراسات لا تزال مطلوبة.

المراجع

1 – المعالجة البيولوجية الهوائية واللاهوائية للمخلفات إعداد المهندس نجيب العطيات الجمعية العلمية الملكية مركز بحوث 10/نيسان 2003.

2- Warre Viessman ,Jr marks J Hammer 1993 "water supply and pollution control " Fifth Edition Harper Collins collage publishers pp504-515.

3– كتيب التعليمات للهاضم اللاهوائي للشركة الألمانية .

4- Metcalf, Eddy, 1991- Wastewater Engineering – Treatment- Disposal –Reuse.1334 pages.

5- د.م شيرين قبرطاي – دراسة المعالجة التمهيدية بالتخثير الكهربائي والمعالجة الحيوية الهوائية لمياه صرف معاصر الزيتون-

بحث علمي بدرجة ماجستير في الهندسة المدنية قسم الهندسة البيئية جامعة حلب- كلية الهندسة المدنية.

 

 

 

عالم نوح