מה צריך לדעת על תהליך פיזיקו-כימי?

תהליכים

בתהליך זה אנו מעוניינים להפריד מזהמים מהשפכים על ידי שילוב תהליך כימי ותהליך פיזי הפועלים יחד.

הדבר החשוב ביותר בתכנון תהליך פיזיקו-כימי הוא לזהות את המזהמים שאותם מעוניינים להפריד ואח"כ בהתאם למאפיני השפכים, נבחר את הכימיקלים והמכשור המתאים.

בתהליך ניתן להפריד כל מזהם שניתן להיצאו ממצב מומס אורגני ואנאורגני. מזהמים אחרים שאינם יוצאים ממצב מומס לא יופרדו בתהליך פיזיקוכימי. דוגמאות למזהמים שלא ניתן להוציאם ממצבם המומס בתהליך זה: סודיום כלוריד (Sodium chloride), בורון (Boron). ישנם חומרים שניתן אך שקשה להפרידם כמו סולפט. ומן הצד השני יש חומרים כגון אלומיניום, עופרת, אבץ, זרחן, פלואוריד ואחרים שיחסית קל להפרידם בתהליך פיזיקו-כימי.

תהליך פיזיקו-כימי כשמו כן הוא, בעל שני תהליכי משנה: תהליך פיזי ותהליך כימי. התקיימות שני התהליכים הכרחית להצלחת התהליך כולו.

תהליך כימי

למרות שאינו חשוב יותר, נתחיל להסביר את התהליך זה.

שני השלבים הראשונים בתהליך הקשורים אחד בשני הינם תיקון חומציות (pH Correction) וקואגולציה (Coagulation) ואחריהם יבוע שלב הפלוקולציה (Flocculation). כל תהליך כזה לוקח זמן. הכימיקלים צריכים לשהות זמן מסויים כדי לאפשר לתהליך לתרחש. בד"כ מדובר בדקות ולא בשעות או זמן ארוך יותר.

קואגולציה (Coagulation)

זהו תהליך מכין שבו נוצרים בנוזל גושים קטנטנים שגודלם בהתאם לתהליך נע בין גודל מיקרוסקופי לבין גודל הנראה לעין בצורה ברורה. מרחוק יראה כנוזל חלבי ומקרוב ניתן לראות גושים קטנטנים. ברוב המקרים עין מנוסה תוכל לראות את תהליך הקואקולציה.

לאחר שלב זה הפרדת המזהם תארך זמן רב בגלל גודל החלקיקים ולכן יש צורך בשלב המשך לזירוז תהליך ההפרדה בו נדון בהמשך.

חשוב לדעת שלא כל מזהם ניתן להפריד באופן כללי ולא כל מזהם הניתן להפרדה יופרד בעזרת כל קואגולנט. מסיבה זו חשוב מאוד לזהות את המזהם שאותו נרצה להפריד על ידי ביצוע בדיקת מעבדה ולפי תוצאותיה נוכל לבחור את הקואגולנט המתאים.

קואגולנטים אנאורגנים (Inorganic coagulant)

כגון אלומיניום סולפט (Alum), אלומיניום כלוריד (Aluminium chloride), פריק כלוריד (Ferric chloride) ופריק סולפט (Ferric Sulfate), סודיום אלומינט (Sodium Aluminate), פוטסיום אלומינט (Potassium Aluminate), סיד (Calcium oxide) ורבים נוספים.

קואגולנטים אורגנים (Organic coagulant)

קואגולנטים אורגנים השונים במובנים רבים מאחיהם האנאורגנים מבחינות רבות כגון מחיר ואפקטיביות. בחירתם מאוד תלויה בתהליך.

קואגולנטים משולבים

קואגולנטים אלו משלבים קואגולנט אורגני וקואגולנט אנאורגני ביחד. דבר שבמקרים רבים מחזק את אפקט ההפרדה.

תיקון חומציות (pH Correction)

מתבצע על ידי חומצה ובסיס או קואגולנט חומצי וקואגולנט בסיסי. מטרת שלב זה היא להביא את השפכים לרמת החומציות הנדרשת. כל חלקיק שנרצה להפריד מהשפכים יופרד טוב יותר בחומציות שונה כך שאין רמת חומציות האידיאלית אוניברסלית לתהליך פיזיקו-כימי. בנוסף, לכל קואגולנט (coagulant) יש נקודת אופטימום שונה. למשל, אלומיניום מופרד טוב בין pH 7 ל pH 8.5 וקואגולנט אחר יופרד ברמת חומציות אחרת. ראשית נתאים את הקואגולנט למזהם ואח"כ נתאים את רמת ה pH לקואגולנט והמזהם יחד.

מכיוון שקשה מאוד לדעת מהו הקואגולנט ורמת החומציות המתאימים ביותר עבור התהליך להפרדת המזהם הנבחר, הדרך הטובה ביותר היא פשוט לנסות על ידי ביצוע סדרת ניסויים שבסופה ניתן לדעת מהו הקואגולנט המתאים ביותר ומהי רמת החומציות המתאימה ביותר עבור התהליך.

פלוקולציה (Flocculation)

מדובר בפולימר ארוך הנקרא "דביק" ואכן בתחושה הוא דומה לדבר מאוד נוזלי והוא יתפוס חלקיקים רבים ויתקפל על עצמו ויבצרו גושים הנקראים פלוקים (loccs). מכיוון שבשלב זה הפלוקים כבר גדולים הם יוכלו בתהליך הפיזי לשקוע או לצוף מהר יותר ומסביבם יווצר התצליל (Effluent). בזמן שבתהליך הקואגולציה רק עין מנוסה תוכל להבחין, תהליך הפלוקוציה הוא תהליך מאוד ברור וניתן לראותו מיד. כלומר תהליך בו הפלוקולציה אינה תקינה ניתן לראות מיד גם בעין לא מנוסה.

לכאורה ישנם סוגים רבים של פלוקולנטים אך בסופו של דבר הם מאוד דומים אחד לשני מבחינת פעולתם.

תהליך פיזי

בשלב זה מופרד כל מה שהופרד בשלב הכימי לפלוקים ולתצליל. כמובן שאין אפשרות לקיים תהליך זה אם לא נוצרו הפלוקים בתהליך הכימי ויותר מזה, מזהמים שלא נתפסו בפלוקים אלא נשראו בתצליל לא יופרדו בתהליך הפיזי.

ההפרדה בין התצליל והבוצה מתבצעים על ידי העברת השפכים למתקן הפרדה. ישנן מספר סוגים של מתקנים מסוג זה. הסוגים הנפוצים ביותר הם מתקן דאף DAF המציף את הפלוקים ומתקן שיקוע בו הפלוקים שוקעים ונאספים. אם מתקבלים 90% בוצה ו10% אחוז תצליל גם לאחר המתנה ארוכה, אין לצפות שהמשקע יפריד את המזהמים. תהליך פיזיקו-וכימי מתאים במקומות בהם מתקבלים עד 30% בוצה בסוף התהליך. במידה ומתקבלים אחוזי בוצה גבוהים יותר יש לחשוב על מתקן אחר. דרכים נוספות להתמודדות עם אחוזי בוצה גבוהים יחסית הם מנגנוני סחיטה שונים. הנפוצים מבינהם הם פילטר פרס (Filter Press), ומנגנוני צנטרפוגה (Wastewater Centrifuge) שונים כגון צנטרפוגת תוף (Drum Centrifuge), צנטרפוגת דיקנטר (Decanter centrifuge) או סוגים אחרים.

תכנון וביצוע נכון של התהליך יבטיח הפרדה טובה של המזהמים שהוגדרו. אני רוצה להדגיש שוב שתהליך זה אינו מתאים לכל מזהם וחשוב לוודא שזוהו המזהמים אותם מעוניינים להפריד והתהליך הותאם לאותם מזהמים. פעמים רבות מתקן הותאם להפרדת מזהמים מסויימים ולאחר תקופה משתנה אופי השפכים בעקבות שינוי בבפעילות המפעל אך מתקן טיהור השפכים לא עובר התאמה מחודשת.

בגרינפילד אקו אנו נותנים מענה תפעולי ותהליכי לכל סוגי המט"שים ועוזרים בתכנון שאופטימיזציה של מתקני טיהור שפכים.