תהליכי טיפול במים תעשייתיים ויישומים כימיים
רֶקַע
עם ההתפתחות המהירה של התיעוש, חשיבותו של טיפול במים בייצור תעשייתי מגוון הופכת לברורה יותר ויותר. טיפול במים תעשייתי אינו רק חוליה חשובה להבטחת התקדמות חלקה של התהליך, אלא גם אמצעי מפתח לעמידה בתקנות סביבתיות ובדרישות פיתוח בר-קיימא.
סוג טיפול במים
| סוג טיפול במים | מטרה עיקרית | מטרות הטיפול העיקריות | תהליכים עיקריים. |
| טיפול מקדים במים גולמיים | לעמוד בדרישות של מים ביתיים או תעשייתיים | מי מקור מים טבעיים | סינון, שקיעה, קרישה. |
| טיפול במים בתהליך | לעמוד בדרישות תהליך ספציפיות | מי תהליך תעשייתי | ריכוך, התפלה, דה-חמצון. |
| טיפול במי קירור במחזור | להבטיח את פעולת הציוד התקינה | מי קירור במחזור | טיפול במינון. |
| טיפול בשפכים | הגן על הסביבה | שפכים תעשייתיים | טיפול פיזיקלי, כימי, ביולוגי. |
| טיפול במים ממוחזרים | להפחית את צריכת המים המתוקים | מים משומשים | דומה לטיפול בשפכים. |
כימיקלים נפוצים לטיפול במים
| קָטֵגוֹרִיָה | כימיקלים נפוצים | פוּנקצִיָה |
| סוכן פלוקולציה | PAC, PAM, PDADMAC, פוליאמינים, אלומיניום סולפט וכו'. | הסר מוצקים מרחפים וחומר אורגני |
| חומרי חיטוי | כגון TCCA, SDIC, אוזון, כלור דו-חמצני, סידן היפוכלוריט וכו' | הורג מיקרואורגניזמים במים (כגון חיידקים, וירוסים, פטריות ופרוטוזואה) |
| מתקן pH | חומצה אמינוסולפונית, NaOH, סיד, חומצה גופרתית וכו'. | ויסות רמת החומציות של המים |
| מסירי יוני מתכת | EDTA, שרף חילוף יונים | להסיר יוני מתכות כבדות (כגון ברזל, נחושת, עופרת, קדמיום, כספית, ניקל וכו') ויוני מתכת מזיקים אחרים במים |
| מעכב אבנית | אורגנופוספטים, חומצות קרבוקסיליות אורגנו-זרחניות | מונע היווצרות אבנית על ידי יוני סידן ומגנזיום. יש גם השפעה מסוימת של הסרת יוני מתכת. |
| מנטרל חמצון | נתרן סולפיט, הידרזין וכו'. | הסר חמצן מומס כדי למנוע קורוזיה של חמצן |
| חומר ניקוי | חומצת לימון, חומצה גופרתית, חומצה אמינוסולפונית | הסר אבנית וזיהומים |
| חמצונים | אוזון, פרסולפט, מימן כלורי, מי חמצן וכו'. | חיטוי, סילוק מזהמים ושיפור איכות המים ועוד. |
| מרככים | כגון סיד ונתרן פחמתי. | מסיר יוני קשיות (יוני סידן, מגנזיום) ומפחית את הסיכון להיווצרות אבנית |
| מסירי קצף/נוגד קצף | לדכא או לחסל קצף | |
| הֲסָרָה | סידן היפוכלוריט | להסיר NH₃-N משפכים כדי שיעמדו בתקני הפליטה |
כימיקלים לטיפול במים שאנו יכולים לספק:
טיפול במים תעשייתי מתייחס לתהליך הטיפול במים תעשייתיים ובמי הפליטה שלהם באמצעות שיטות פיזיקליות, כימיות, ביולוגיות ואחרות. טיפול במים תעשייתי הוא חלק בלתי נפרד מהייצור התעשייתי, וחשיבותו באה לידי ביטוי בהיבטים הבאים:
1.1 הבטחת איכות המוצר
הסרת זיהומים במים כגון יוני מתכת, מוצקים מרחפים וכו' כדי לענות על צרכי הייצור ולהבטיח את איכות המוצר.
עיכוב קורוזיה: חמצן מומס, פחמן דו-חמצני וכו' במים עלולים לגרום לקורוזיה של ציוד מתכת ולקצר את חיי הציוד.
הדברת מיקרואורגניזמים: חיידקים, אצות ומיקרואורגניזמים אחרים במים עלולים לגרום לזיהום המוצר, ולשפיע על איכות המוצר ובטיחות הבריאות.
1.2 שיפור יעילות הייצור
צמצום זמן השבתה: טיפול קבוע במים יכול למנוע ביעילות התייבשות וקורוזיה של הציוד, להפחית את תדירות תחזוקת והחלפת הציוד, ובכך לשפר את יעילות הייצור.
אופטימיזציה של תנאי התהליך: באמצעות טיפול במים, ניתן להשיג איכות מים העומדת בדרישות התהליך כדי להבטיח את יציבות תהליך הייצור.
1.3 הפחתת עלויות הייצור
חיסכון באנרגיה: באמצעות טיפול במים ניתן להפחית את צריכת האנרגיה של הציוד ולחסוך בעלויות הייצור.
מניעת אבנית: יוני קשיות כמו יוני סידן ומגנזיום במים ייצרו אבנית, יידבקו לפני השטח של הציוד ויפחיתו את יעילות הולכת החום.
הארכת חיי הציוד: הפחתת קורוזיה ואבנית של הציוד, הארכת חיי השירות של הציוד והפחתת עלויות פחת של הציוד.
הפחתת צריכת חומרים: באמצעות טיפול במים ניתן להפחית את בזבוז הביוצידים ולהפחית את עלויות הייצור.
הפחתת צריכת חומרי גלם: באמצעות טיפול במים, ניתן לשחזר את חומרי הגלם הנותרים בנוזל הפסולת ולהחזירם לייצור, ובכך להפחית את בזבוז חומרי הגלם ולהוריד את עלויות הייצור.
1.4 הגנה על הסביבה
הפחתת פליטות מזהמים: לאחר טיפול בשפכים תעשייתיים, ניתן להפחית את ריכוז פליטות המזהמים ולהגן על סביבת המים.
מימוש מיחזור משאבי מים: באמצעות טיפול במים ניתן למחזר מים תעשייתיים ולהפחית את התלות במשאבי מים מתוקים.
1.5 לעמוד בתקנות סביבתיות
עמידה בתקני פליטה: שפכים תעשייתיים חייבים לעמוד בתקני פליטה לאומיים ומקומיים, וטיפול במים הוא אמצעי חשוב להשגת מטרה זו.
לסיכום, טיפול במים תעשייתי אינו קשור רק לאיכות המוצר וליעילות הייצור, אלא גם לתועלות הכלכליות ולהגנת הסביבה של מפעלים. באמצעות טיפול במים מדעי וסביר, ניתן להשיג ניצול אופטימלי של משאבי המים ולקדם פיתוח בר-קיימא של התעשייה.
טיפול במים תעשייתי מכסה מגוון רחב של תחומים, כולל תעשיות חשמל, כימיה, תרופות, מטלורגיה, מזון ומשקאות ועוד. תהליך הטיפול מותאם בדרך כלל בהתאם לדרישות איכות המים ותקני הפליטה.
2.1 כימיקלים ועקרונות טיפול בשפכים (טיפול מקדים במי גלם)
טיפול מקדים במים גולמיים בטיפול במים תעשייתי כולל בעיקר סינון ראשוני, קרישה, פלוקולציה, שקיעה, ציפה, חיטוי, כוונון pH, הסרת יוני מתכת וסינון סופי. כימיקלים נפוצים כוללים:
חומרי קרישה ופלוקולנטים: כגון PAC, PAM, PDADMAC, פוליאמינים, אלומיניום סולפט וכו'.
מרככים: כגון סיד ונתרן פחמתי.
חומרי חיטוי: כגון TCCA, SDIC, סידן היפוכלוריט, אוזון, כלור דו-חמצני וכו'.
מתאמי pH: כגון חומצה אמינוסולפונית, נתרן הידרוקסיד, סיד, חומצה גופרתית וכו'.
מסירי יוני מתכת EDTA, שרף חילוף יונים וכו'.
מעכבי אבנית: אורגנופוספטים, חומצות קרבוקסיליות אורגנו-זרחניות וכו'.
חומרים סופחים: כגון פחמן פעיל, אלומינה פעילה וכו'.
השילוב והשימוש בכימיקלים אלה יכולים לסייע לטיפול תעשייתי במים להסיר ביעילות חומר מרחף, מזהמים אורגניים, יוני מתכת ומיקרואורגניזמים במים, להבטיח שאיכות המים תעמוד בצורכי הייצור ולהפחית את נטל הטיפול העוקב.
2.2 כימיקלים ועקרונות של טיפול במים בתהליך
טיפול במים תעשייתיים כולל בעיקר טיפול מקדים, ריכוך, הסרת חמצון, הסרת ברזל ומנגן, התפלה, עיקור וחיטוי. כל שלב דורש כימיקלים שונים כדי לייעל את איכות המים ולהבטיח את הפעולה התקינה של ציוד תעשייתי מגוון. כימיקלים נפוצים כוללים:
| חומרי קרישה ופלוקולטנטים: | כגון PAC, PAM, PDADMAC, פוליאמינים, אלומיניום סולפט וכו'. |
| מרככים: | כגון סיד ונתרן פחמתי. |
| חומרי חיטוי: | כגון TCCA, SDIC, סידן היפוכלוריט, אוזון, כלור דו-חמצני וכו'. |
| מתקני pH: | כגון חומצה אמינוסולפונית, נתרן הידרוקסיד, סיד, חומצה גופרתית וכו'. |
| מסירי יוני מתכת: | EDTA, שרף חילוף יונים |
| מעכב אבנית: | אורגנופוספטים, חומצות קרבוקסיליות אורגנו-זרחניות וכו'. |
| חומרים סופחים: | כגון פחם פעיל, אלומינה פעילה וכו'. |
כימיקלים אלה יכולים לענות על הצרכים השונים של מי תהליך באמצעות שילובים שונים של תהליכי טיפול במים, להבטיח שאיכות המים עומדת בתקני הייצור, להפחית את הסיכון לנזק לציוד ולשפר את יעילות הייצור.
2.3 כימיקלים ועקרונות של טיפול במי קירור במחזור
טיפול במי קירור במחזור הוא חלק חשוב מאוד בטיפול במים תעשייתיים, במיוחד ברוב המתקנים התעשייתיים (כגון מפעלים כימיים, תחנות כוח, מפעלי פלדה וכו'), שבהם מערכות מי קירור נמצאות בשימוש נרחב לציוד ותהליכי קירור. מערכות מי קירור במחזור רגישות לאבנית, קורוזיה, צמיחה מיקרוביאלית ובעיות אחרות עקב נפח המים הגדול והמחזור התכוף שלהן. לכן, יש להשתמש בשיטות טיפול במים יעילות כדי לשלוט בבעיות אלו ולהבטיח את פעולת המערכת היציבה.
טיפול במי קירור במחזור נועד למנוע היווצרות אבנית, קורוזיה וזיהום ביולוגי במערכת ולהבטיח יעילות קירור. יש לנטר את הפרמטרים העיקריים במי הקירור (כגון pH, קשיות, עכירות, חמצן מומס, מיקרואורגניזמים וכו') ולנתח בעיות איכות מים לצורך טיפול ממוקד.
| חומרי קרישה ופלוקולטנטים: | כגון PAC, PAM, PDADMAC, פוליאמינים, אלומיניום סולפט וכו'. |
| מרככים: | כגון סיד ונתרן פחמתי. |
| חומרי חיטוי: | כגון TCCA, SDIC, סידן היפוכלוריט, אוזון, כלור דו-חמצני וכו'. |
| מתקני pH: | כגון חומצה אמינוסולפונית, נתרן הידרוקסיד, סיד, חומצה גופרתית וכו'. |
| מסירי יוני מתכת: | EDTA, שרף חילוף יונים |
| מעכב אבנית: | אורגנופוספטים, חומצות קרבוקסיליות אורגנו-זרחניות וכו'. |
| חומרים סופחים: | כגון פחם פעיל, אלומינה פעילה וכו'. |
כימיקלים ושיטות טיפול אלה מסייעים במניעת אבנית, קורוזיה וזיהום מיקרוביאלי, מבטיחים פעולה יציבה לטווח ארוך של מערכת מי הקירור, מפחיתים נזקים לציוד וצריכת אנרגיה ומשפרים את יעילות המערכת.
2.4 כימיקלים ועקרונות טיפול בשפכים
ניתן לחלק את תהליך טיפול בשפכים תעשייתיים למספר שלבים בהתאם למאפייני השפכים ומטרות הטיפול, הכוללים בעיקר טיפול מקדים, ניטרול חומצה-בסיס, סילוק חומר אורגני ומוצקים מרחפים, טיפול בינוני ומתקדם, חיטוי ועיקור, טיפול בבוצה וטיפול במים ממוחזרים. כל חוליה דורשת כימיקלים שונים שיפעלו יחד כדי להבטיח את היעילות והיסודיות של תהליך טיפול בשפכים.
טיפול בשפכים תעשייתיים מחולק לשלוש שיטות עיקריות: פיזיקליות, כימיות וביולוגיות, על מנת לעמוד בתקני פליטה ולהפחית את זיהום הסביבה.
שיטה פיזיקלית:שקיעה, סינון, ציפה וכו'.
שיטה כימית:ניטרול, חמצון-חיזור, משקעים כימיים.
שיטה ביולוגית:שיטת בוצה פעילה, ביו-ריאקטור ממברנלי (MBR) וכו'.
כימיקלים נפוצים כוללים:
| חומרי קרישה ופלוקולטנטים: | כגון PAC, PAM, PDADMAC, פוליאמינים, אלומיניום סולפט וכו'. |
| מרככים: | כגון סיד ונתרן פחמתי. |
| חומרי חיטוי: | כגון TCCA, SDIC, סידן היפוכלוריט, אוזון, כלור דו-חמצני וכו'. |
| מתקני pH: | כגון חומצה אמינוסולפונית, נתרן הידרוקסיד, סיד, חומצה גופרתית וכו'. |
| מסירי יוני מתכת: | EDTA, שרף חילוף יונים |
| מעכב אבנית: | אורגנופוספטים, חומצות קרבוקסיליות אורגנו-זרחניות וכו'. |
| חומרים סופחים: | כגון פחם פעיל, אלומינה פעילה וכו'. |
באמצעות יישום יעיל של כימיקלים אלה, ניתן לטפל ולפלוט שפכים תעשייתיים בהתאם לתקנים, ואף לעשות בהם שימוש חוזר, ובכך לסייע בהפחתת זיהום הסביבה וצריכת משאבי מים.
2.5 כימיקלים ועקרונות של טיפול במים ממוחזרים
טיפול במים ממוחזרים מתייחס לשיטת ניהול משאבי מים המשתמשת מחדש בשפכים תעשייתיים לאחר טיפול. עם המחסור הגובר במשאבי מים, תחומים תעשייתיים רבים אימצו אמצעים לטיפול במים ממוחזרים, אשר לא רק חוסכים במשאבי מים, אלא גם מפחיתים את עלות הטיפול והפליטה. המפתח לטיפול במים ממוחזרים הוא הסרת מזהמים בשפכים כך שאיכות המים תעמוד בדרישות לשימוש חוזר, הדורש דיוק עיבוד וטכנולוגיה גבוהים.
תהליך טיפול במים ממוחזרים כולל בעיקר את השלבים העיקריים הבאים:
טיפול מקדים:להסיר חלקיקים גדולים של זיהומים ושומן, באמצעות PAC, PAM וכו'.
כוונון pH:להתאים את ה-pH, כימיקלים נפוצים כוללים נתרן הידרוקסיד, חומצה גופרתית, סידן הידרוקסיד וכו'.
טיפול ביולוגי:להסיר חומר אורגני, לתמוך בפירוק מיקרוביאלי, להשתמש באמוניום כלורי, נתרן דיהידרוגן פוספט וכו'.
טיפול כימי:הסרה חמצונית של חומר אורגני ומתכות כבדות, אוזון, פרסולפט, נתרן גופרתי וכו' בשימוש נפוץ.
הפרדת ממברנות:להשתמש בטכנולוגיות אוסמוזה הפוכה, ננו-סינון ואולטרה-סינון כדי להסיר חומרים מומסים ולהבטיח את איכות המים.
חיטוי:להסיר מיקרואורגניזמים, להשתמש בכלור, אוזון, סידן היפוכלוריט וכו'.
ניטור והתאמה:יש לוודא שהמים המשומשים עומדים בתקנים ולהשתמש בווסתים ובציוד ניטור לצורך התאמות.
מניעת קצף:הם מדכאים או מסירים קצף על ידי הפחתת מתח הפנים של הנוזל והרס יציבות הקצף. (תרחישי יישום של מסירי קצף: מערכות טיפול ביולוגיות, טיפול בשפכים כימיים, טיפול בשפכים פרמצבטיים, טיפול בשפכים ממזון, טיפול בשפכים מייצור נייר וכו')
סידן היפוכלוריט:הם מסירים מזהמים כמו חנקן אמוניה
יישום תהליכים וכימיקלים אלה מבטיח שאיכות השפכים המטוהרים עומדת בתקני השימוש החוזר, ומאפשר שימוש יעיל בהם בייצור תעשייתי.
טיפול במים תעשייתי הוא חלק חשוב בייצור התעשייתי המודרני. יש להתאים את התהליך ובחירת הכימיקלים בהתאם לדרישות התהליך הספציפיות. יישום רציונלי של כימיקלים יכול לא רק לשפר את אפקט הטיפול, אלא גם להפחית עלויות ולהפחית את ההשפעה על הסביבה. בעתיד, עם התקדמות הטכנולוגיה ושיפור דרישות הגנת הסביבה, טיפול במים תעשייתי יתפתח לכיוון חכם וירוק יותר.