تقنية معالجة المياه بالتحليل الكهربائي الدقيق

مع تقدم الأبحاث، أصبحت تقنية معالجة مياه الصرف الصناعي باستخدام التحليل الكهربائي الدقيق للحديد والكربون أكثر نضجًا. وتكتسب هذه التقنية أهمية متزايدة في معالجة مياه الصرف الصناعي المستعصية، وقد وجدت تطبيقات واسعة النطاق في الممارسات الهندسية.

مبدأ التحليل الكهربائي الدقيق بسيط نسبيًا؛ إذ يستغل تآكل المعادن لإنشاء خلايا كهروكيميائية لمعالجة مياه الصرف الصحي. تستخدم هذه الطريقة خردة الحديد كمواد خام، ولا تتطلب استهلاكًا للموارد الكهربائية، وبالتالي فهي تجسد مفهوم "معالجة النفايات بالنفايات". تحديدًا، في العمود الإلكتروليتي الداخلي لعملية التحليل الكهربائي الدقيق، تُستخدم مواد مثل خردة الحديد والكربون المنشط كحشوات. ومن خلال التفاعلات الكيميائية، تتولد أيونات Fe2+ المختزلة القوية، والتي يمكنها اختزال بعض المكونات في مياه الصرف الصحي التي تمتلك خصائص مؤكسدة.

بالإضافة إلى ذلك، يُمكن استخدام هيدروكسيد الحديد الثنائي (Fe(OH)2) في عملية التخثير لمعالجة المياه، ويتمتع الكربون المنشط بقدرة امتصاص عالية، مما يُزيل المركبات العضوية والكائنات الدقيقة بكفاءة. لذا، تعتمد عملية التحليل الكهربائي الدقيق على توليد تيار كهربائي ضعيف عبر خلية كهروكيميائية من الحديد والكربون، مما يُحفز نمو الكائنات الدقيقة واستقلابها. وتتمثل الميزة الرئيسية لطريقة معالجة المياه بالتحليل الكهربائي الداخلي في أنها لا تستهلك طاقة، وتُزيل في الوقت نفسه مختلف الملوثات والألوان من مياه الصرف الصحي، مع تحسين قابلية تحلل المواد المقاومة بيولوجيًا. تُستخدم تقنية معالجة المياه بالتحليل الكهربائي الدقيق عادةً كمعالجة أولية أو تكميلية بالتزامن مع تقنيات معالجة المياه الأخرى لتعزيز قابلية معالجة مياه الصرف الصحي وتحللها بيولوجيًا. ومع ذلك، فإن لها أيضًا عيوبًا، أبرزها بطء معدلات التفاعل نسبيًا، وانسداد المفاعل، وصعوبة معالجة مياه الصرف الصحي عالية التركيز.

في البداية، طُبقت تقنية التحليل الكهربائي الدقيق للحديد والكربون لمعالجة مياه الصرف الناتجة عن عمليات الصباغة والطباعة، وحققت نتائج إيجابية. بالإضافة إلى ذلك، أُجريت أبحاث وتطبيقات مكثفة في معالجة مياه الصرف الغنية بالمواد العضوية الناتجة عن صناعة الورق، والأدوية، وفحم الكوك، ومياه الصرف العضوية عالية الملوحة، والطلاء الكهربائي، والبتروكيماويات، ومياه الصرف المحتوية على المبيدات، فضلاً عن مياه الصرف المحتوية على الزرنيخ والسيانيد. في معالجة مياه الصرف العضوية، لا يقتصر دور التحليل الكهربائي الدقيق على إزالة المركبات العضوية فحسب، بل يقلل أيضًا من الطلب الكيميائي للأكسجين (COD) ويعزز قابلية التحلل البيولوجي. كما يُسهّل إزالة المجموعات المؤكسدة في المركبات العضوية من خلال الامتزاز والتخثير والتخليب والترسيب الكهربائي، مما يُهيئ ظروفًا مواتية لمزيد من المعالجة.

في التطبيقات العملية، أظهر التحليل الكهربائي الدقيق للحديد والكربون مزايا كبيرة وآفاقًا واعدة. مع ذلك، تحدّ مشكلات مثل الانسداد وتنظيم درجة الحموضة من تطوير هذه العملية. لذا، يحتاج المتخصصون في مجال البيئة إلى إجراء المزيد من البحوث لتهيئة ظروف أكثر ملاءمة لتطبيق تقنية التحليل الكهربائي الدقيق للحديد والكربون في معالجة مياه الصرف الصناعي واسعة النطاق.