دراسة حالة تطبيقية لمراقبة النفايات السائلة في شركة سبرينغ للتصنيع

في عملية معالجة أسطح النوابض، تُستخدم عملية الفسفتة لتكوين طبقة واقية تمنع التآكل. تتضمن هذه العملية غمر النوابض في محلول فسفتة يحتوي على أيونات معدنية مثل الزنك والمنغنيز والنيكل. ومن خلال التفاعلات الكيميائية، تتشكل طبقة من ملح الفوسفات غير القابل للذوبان على سطح النابض.

تُنتج هذه العملية نوعين رئيسيين من مياه الصرف الصحي
1. محلول نفايات حمام الفسفتة: يتطلب حمام الفسفتة استبدالاً دورياً، مما ينتج عنه سائل نفايات عالي التركيز. تشمل الملوثات الرئيسية الزنك والمنغنيز والنيكل والفوسفات.
٢. مياه الشطف بعد عملية الفسفتة: بعد عملية الفسفتة، تُجرى عدة مراحل شطف. على الرغم من أن تركيز الملوثات فيها أقل من تركيزها في حوض الشطف المُستخدَم، إلا أن حجمها كبير. تحتوي مياه الشطف هذه على بقايا الزنك والمنغنيز والنيكل والفوسفور الكلي، مما يجعلها المصدر الرئيسي لمياه الصرف الناتجة عن عملية الفسفتة في مصانع إنتاج الينابيع.

نظرة عامة مفصلة على الملوثات الرئيسية:
1. الحديد – ملوث معدني أساسي
المصدر: ينشأ هذا المصدر في المقام الأول من عملية التخليل الحمضي، حيث يُعالج الفولاذ الزنبركي بحمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك لإزالة طبقة أكسيد الحديد (الصدأ). وينتج عن ذلك ذوبان كميات كبيرة من أيونات الحديد في مياه الصرف.
الأساس المنطقي للمراقبة والتحكم:
- التأثير البصري: عند التصريف، تتأكسد أيونات الحديدوز إلى أيونات الحديديك، مكونة رواسب هيدروكسيد الحديديك ذات اللون البني المحمر والتي تسبب تعكر وتغير لون المسطحات المائية.
- الآثار البيئية: يمكن أن يتراكم هيدروكسيد الحديديك في قيعان الأنهار، مما يؤدي إلى خنق الكائنات الحية القاعية وتعطيل النظم البيئية المائية.
- مشاكل البنية التحتية: قد تؤدي رواسب الحديد إلى انسداد الأنابيب وانخفاض كفاءة النظام.
- ضرورة المعالجة: على الرغم من سميته المنخفضة نسبيًا، يتواجد الحديد عادةً بتركيزات عالية، ويمكن إزالته بفعالية من خلال تعديل درجة الحموضة والترسيب. وتُعد المعالجة المسبقة ضرورية لمنع تداخله مع العمليات اللاحقة.

2. الزنك والمنغنيز – "الزوج الفوسفاتي"
المصادر: تنشأ هذه العناصر بشكل أساسي من عملية الفسفتة، وهي عملية بالغة الأهمية لتعزيز مقاومة الصدأ والتصاق الطلاء. يستخدم معظم مصنعي النوابض محاليل فسفتة أساسها الزنك أو المنغنيز. ويؤدي الشطف اللاحق بالماء إلى نقل أيونات الزنك والمنغنيز إلى مجرى مياه الصرف الصحي.
الأساس المنطقي للمراقبة والتحكم:
- السمية المائية: يُظهر كلا المعدنين سمية كبيرة للأسماك والكائنات المائية الأخرى، حتى عند التركيزات المنخفضة، مما يؤثر على النمو والتكاثر والبقاء على قيد الحياة.
- الزنك: يضعف وظيفة خياشيم الأسماك، مما يؤثر سلباً على كفاءة الجهاز التنفسي.
- المنغنيز: التعرض المزمن يؤدي إلى التراكم الحيوي والآثار السامة المحتملة على الجهاز العصبي.
- الامتثال للوائح التنظيمية: تفرض معايير التصريف الوطنية والدولية حدودًا صارمة على تركيزات الزنك والمنغنيز. ويتطلب الإزالة الفعالة عادةً الترسيب الكيميائي باستخدام الكواشف القلوية لتكوين هيدروكسيدات غير قابلة للذوبان.

3. النيكل – معدن ثقيل عالي الخطورة يتطلب تنظيمًا صارمًا
مصادر:
- موجود في المواد الخام: تحتوي بعض سبائك الصلب، بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ، على النيكل، الذي يذوب في الحمض أثناء التخليل.
- عمليات معالجة الأسطح: تتضمن بعض عمليات الطلاء الكهربائي أو الطلاءات الكيميائية المتخصصة مركبات النيكل.
الأساس المنطقي للمراقبة والتحكم (أهمية بالغة):
- المخاطر الصحية والبيئية: يُصنف النيكل وبعض مركباته كمواد مسرطنة محتملة. كما أنها تشكل مخاطر بسبب سميتها وخصائصها المسببة للحساسية وقدرتها على التراكم الحيوي، مما يمثل تهديدات طويلة الأمد لصحة الإنسان والنظم البيئية.
- حدود التصريف الصارمة: تحدد اللوائح مثل "معيار تصريف مياه الصرف الصحي المتكامل" أدنى التركيزات المسموح بها للنيكل (عادة ≤0.5-1.0 ملغم/لتر)، مما يعكس مستوى خطورته العالي.
- تحديات المعالجة: قد لا يحقق الترسيب القلوي التقليدي مستويات الامتثال؛ وغالبًا ما تكون هناك حاجة إلى طرق متقدمة مثل عوامل التخليب أو الترسيب الكبريتي لإزالة النيكل بشكل فعال.

يؤدي التصريف المباشر لمياه الصرف الصحي غير المعالجة إلى تلوث بيئي حاد ومستمر للمسطحات المائية والتربة. لذا، يجب معالجة جميع مياه الصرف الصحي بشكل سليم وإجراء اختبارات دقيقة لضمان الامتثال للمعايير قبل تصريفها. ويُعدّ الرصد الفوري عند مخرج التصريف إجراءً بالغ الأهمية للمؤسسات للوفاء بمسؤولياتها البيئية، وضمان الامتثال للوائح، والحد من المخاطر البيئية والقانونية.