تصفیه فاضلاب با روش الکتروکواگولاسیون

الکتروکواگولاسیون یا انعقاد الکتروشیمیایی ( EC )

در سال های اخیر از روش های الکتروشیمیایی در کاربردهای مختلف تصفیه آب و فاضلاب و حفاظت محیط زیست استفاده شده است. ﻓﻨّﺎوري اﻟﮑﺘﺮوﺷـــﯿﻤﯿﺎﯾﯽ ﻧﻘﺶ ﻣﻬﻤﯽ در روﯾﮑﺮد ﻓﻨﺎوري ﭘﺎك و ﺑﻪدور از آﻟﻮدﮔﯽ دارد. ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ اﯾﻦ روش، از روشﻫﺎي رو ﺑﻪ ﺗﻮﺳـﻌﻪ اﺳـﺖ ﮐﻪ در ﺳـﺎﻟﯿﺎن اﺧﯿﺮ در ﺗﺼـﻔﯿﻪ ﻓﺎﺿـﻼبﻫﺎي ﺻـﻨﻌﺘﯽ و ﻓﺎﺿـﻼبﻫﺎي ﺣﺎوي آﻻﯾﻨﺪﻫﺎي آﻟﯽ ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﻗﺮارﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. در ﺣﺎل ﺣﺎﺿﺮ ﺗﮑﻨﯿﮏﻫﺎي اﻟﮑﺘﺮوﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ ﻧﻪ ﺗﻨﻬﺎ از ﻧﻈﺮ ﻫﺰﯾﻨﻪ ﺑﺎ ﺳﺎﯾﺮ ﺗﮑﻨﻮﻟﻮژيﻫﺎ ﻗﺎﺑﻞ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﻫﺴﺘﻨﺪ، ﺑﻠﮑﻪ ﺣﺘﯽ ﮐﺎرآﻣﺪﺗﺮ و ﻣﻨﺎﺳﺐﺗﺮ ﻧﯿﺰ ﻣﯽﺑﺎﺷﻨﺪ. در ﺑﺮﺧﯽ ﺷــﺮاﯾﻂ، ﻓناوريﻫﺎي اﻟﮑﺘﺮوﺷــﯿﻤﯿﺎﯾﯽ ﯾﮏ ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺿــﺮوري در ﺗﺼــﻔﯿﻪ ﻓﺎﺿــﻼبﻫﺎي ﺣﺎوي آﻻﯾﻨﺪهﻫﺎي ﻣﻘﺎوم ﻫﺴﺘﻨﺪ.

توصیف روش انعقاد الکتریکی

از بین روش های تصفیه الکتروشیمیایی، روش الکتروکواگولاسیون می تواند طیف گسترده ای از آلاینده های مختلف از قبیل؛ فلزات سنگین و آنیون های مختلف و قطرات روغنی معلق و ترکیبات آلی را حذف نماید. الکتروکواگولاسيون يا انعقاد الکتريکي عبـارت اسـت از توليـد مواد منعقدکننده در محل با استفاده از تجزيه الکتريکي الکترودهاي آلومينيوم يا آهن و توليد يون هاي فلزي در آند و گاز هيـدروژن در کاتد.

الکتروکواگولاسیون توانایی تصفیه طیف گسترده ای از فاضلاب ها را دارد. این فرآیند در حالت کلی شامل ناپایدار کردن ذرات معلق، امولسیون ها و آلاینده های حل شده در محیط های آبی با استفاده از حداقل مقدار جریان الکتریکی می باشد. این کار در نهایت منجر به کاهش هزینه‌های اضافی فرآیند می شود. با گذشت زمان این سیستم در حال جایگزینی روش های معمول تصفیه مانند فیلتراسیون و تصفیه شیمیایی می باشد که نسبت به الکتروکواگولاسیون تاثیر کمتر و هزینه های بیشتری دارند.

با توجه به مزایای اشاره شده، فرآیند الکتروکواگولاسیون توانایی حذف ۹۹ – ۹۵ درصدی TSS، ۹۸ – ۵۰ درصدی BOD و ۹۹ – ۹۵ درصدی باکتری ها را دارد. در نهایت این روش یکی از مطمئن ترین و پربازده ترین روش های تصفیه می باشد که برای بسیاری از فعالیت‌ها و فاضلاب ها کاربرد داشته و می توان به کمک آن آب را دوباره به چرخه ی استفاده مجدد بازگرداند.

شماتیک الکتروشیمیایی
طرح شماتیک ترسیب الکتریکی

فرمولاسیون ترسیب الکتریکی

در اين روش با استفاده از جريان الکتريکي و نصب الکترودهاي شيميايي از جنس آلومينيوم، آهن و غيره که به صورت آنـد و کاتـد عمل ميکنند ذرات کلوئيدي موجود در محيط آب يـا فاضـلاب از طريق توليد بارهاي مثبت الکتريکي از لحاظ الکتريکي، خنثي شده در نتيجـه توليـد 3+Al و Fe+ 3 و غيـره، فراينـد لختـه سـازي فـراهم ميگردد.

اين فرايند در صنايع مختلف از قبيل آبکـاري، اسـتخراج فلزات از معادن، چوب و کاغذ، صنايع فلزي، خودرو سازي، صنايع شـيميايي، داروسـازي و غيـره در مقيـاس واقعـي، طراحـي و اجـرا گرديـده و از لحـاظ رانـدمان تصـفيه و حـذف انـواع آلاينـده هـاي محيط زيستي از بازده بسيار مطلوبي برخوردار بوده است. تئوري فرايند الكتروكواگولاسيون به اين صورت است که ايـن فرايند، با استفاده از جريان مستقيم برق با يک ولتاژ کاري و شدت جريان متغير که بسته بـه ميـزان آلـودگي فا ضـلاب يـا آب تعيـين ميشود و با استفاده از الکترودهايي که معمولاً از جنس آلومينيـوم، آهن معمولي، فولاد ضد زنگ و يا زغال هسـتند ، انجـام مـي گيـرد . واکنش هاي انجام گرفته در آند و کاتد به صورت زير است:

فرمولاسیون انعقاد الکتریکی
فرمولاسیون انعقاد الکتریکی (انعقاد الکتروشیمیایی)

در فرآیند الکتروکواگولاسیون، الکترود آند (آهن و آلومینیوم) یون های 3+Al و 2+Fe را به الکترولیت وارد می کنند. این یون ها به صورت فلزی دارای بار الکتریکی و خاصیت جذب بالا هستند که با تشکیل هیدروکسیدهای فلزی، پلیمرها و مونومرها با آلاینده تشکیل فلوک داده و آنها را به راحتی ته نشین یا شناور می نمایند.

به طور خلاصه واکنش هاي فيزيکـي و شـيميايي کـه در محفظـه انعقادسازي اتفاق ميافتد عبارتند از:

  1. اکسيداسيون آندي و احياي کاتدي ناخالصي هاي موجود در آب
  2. انحلال فلز آند و تخليه آن به محــيط آب و در نتيجــه انعقــاد ذرات کلوئيــدي
  3. ايجــاد فر اينــد الکتروفورژ (که در آن يون ها از غشاء نيمه تـراوا عبـور مـي کننـد)
  4. شناورســازي ذرات (کــه در آن حباب هــاي گازهــاي توليــد شــده در الکترودها باعث شناورسازي ذرات مـي شـوند)
  5. ترکيـب يـون هـاي فلزي روي کاتد
  6. توليد و تغليظ اسيدها و بازهـا، سـاير فر اينـدهاي شـــيميايي و الکتروشـــيميايي.

مزايـــاي الکتروکواگولاسيون

  • راهبـري و نگهداري آسان
  • بهره برداري کاملاً خودکار و پيوسته
  • هزينـه پـا يين بهره برداري
  • بازيافت و اسـتفاده مجـدد فاضـلاب
  • حجـم كـم لجـن توليدي (همچنین فلوک هایی که طی فرآیند الکتروکواگولاسیون تشکیل می شوند؛ نسبتا بزرگتر، پایدارتر و حاوی مقدار آب کمتری می باشند و به آسانی حذف می شوند.)
  • عدم نياز به کنترل pH مگر براي مقادير اضافي، عدم نيـاز به افزودن مواد شيميايي
  • مؤثر و سريع بودن در تجزيه مواد آلـي بـا راندمان رايجي نزديک ٩٠ درصد
  • کاهش تعداد واحدهاي فرايندي تصـفيه خانــه و در نتيجــه کـاهش شــديد ســطح زمـين مـورد نيــاز تصفيه خانه
  • فاضلاب تصفيه شده با اين روش مطبـوع، بـي رنـگ، شــفاف و بــي بــو بــودن.

معايــب اصــلي بــراي الکتروکواگولاسيون

  • توليد گاز هيدروژن (ممکن اسـت يـک خطـر ايمنـي باشـد )
  • خـوردگي آنـد و رسـوب لجـن بـر روي الکترودها (که ميتواند فرايند را محـدود نمايـد )
  • افـزايش غلظـت يون هاي آهن و آلومينيوم در خروجي
  • هزينـه هـاي سـرمايه گـذاري اوليه نسبتاً بالا و گراني استفاده از برق در برخي مناطق

برخی از کاربردهای پکیج الکتروکواگولاسیون

  • تصفیه آب های زیرزمینی
  • تصفیه آب های سطحی
  • تصفیه آب فرآیندهای شستشو
  • تصفیه فاضلاب
  • برج های خنک کن
  • پیش تصفیه آب
طرح پایولت انعقاد الکتریکی
تصویری از پایلوت انعقاد الکتریکی

بیشتر بخوانیم :

همه چیز در رابطه با انعقاد

کمک منعقد کننده در انعقاد

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *