تقنية معالجة المياه بالتحليل الكهربائي الدقيق

مع تقدم الأبحاث، أصبحت تقنية معالجة مياه الصرف الصناعي باستخدام التحليل الكهربائي الدقيق للحديد والكربون أكثر نضجًا. وتكتسب تقنية التحليل الكهربائي الدقيق أهمية متزايدة في معالجة مياه الصرف الصناعي المقاومة، وقد وجدت تطبيقًا واسع النطاق في الممارسات الهندسية.

مبدأ التحليل الكهربائي الدقيق بسيط نسبيًا؛ فهو يستخدم تآكل المعادن لإنشاء خلايا كهروكيميائية لمعالجة مياه الصرف الصحي. تستخدم هذه الطريقة نفايات الحديد كمواد خام، دون استهلاك أي موارد كهربائية، وبالتالي تُجسّد مفهوم "معالجة النفايات بالنفايات". تحديدًا، في العمود الكهربائي الداخلي لعملية التحليل الكهربائي الدقيق، تُستخدم مواد مثل نفايات الحديد والكربون المنشط كمواد مالئة. من خلال التفاعلات الكيميائية، تتولد أيونات Fe2+ القوية المختزلة، والتي يمكنها اختزال بعض المكونات في مياه الصرف الصحي ذات الخصائص المؤكسدة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام Fe(OH)2 للتخثر في معالجة المياه، وللكربون المنشط قدرات امتصاص، مما يزيل المركبات العضوية والكائنات الدقيقة بفعالية. لذلك، يتضمن التحليل الكهربائي الدقيق توليد تيار كهربائي ضعيف عبر خلية كهروكيميائية من الحديد والكربون، مما يحفز نمو الكائنات الدقيقة واستقلابها. تتمثل الميزة الرئيسية لطريقة معالجة المياه بالتحليل الكهربائي الداخلي في أنها لا تستهلك طاقة، ويمكنها في الوقت نفسه إزالة مختلف الملوثات والألوان من مياه الصرف الصحي مع تحسين قابلية التحلل البيولوجي للمواد المقاومة. تُستخدم تقنية معالجة المياه بالتحليل الكهربائي الدقيق عمومًا كطريقة معالجة أولية أو تكميلية بالتزامن مع تقنيات معالجة المياه الأخرى لتعزيز قابلية معالجة مياه الصرف الصحي وقابليتها للتحلل البيولوجي. ومع ذلك، لها أيضًا عيوب، يتمثل أبرزها في بطء معدلات التفاعل نسبيًا، وانسداد المفاعل، وصعوبة معالجة مياه الصرف الصحي عالية التركيز.

في البداية، طُبّقت تقنية التحليل الكهربائي الدقيق للحديد والكربون في معالجة مياه الصرف الناتجة عن الصباغة والطباعة، محققةً نتائج إيجابية. إضافةً إلى ذلك، أُجريت أبحاث وتطبيقات مكثفة في معالجة مياه الصرف الغنية بالمواد العضوية الناتجة عن صناعة الورق، والمستحضرات الصيدلانية، والكوك، ومياه الصرف العضوية عالية الملوحة، والطلاء الكهربائي، والبتروكيماويات، ومياه الصرف المحتوية على المبيدات الحشرية، بالإضافة إلى مياه الصرف المحتوية على الزرنيخ والسيانيد. في معالجة مياه الصرف العضوية، لا يقتصر التحليل الكهربائي الدقيق على إزالة المركبات العضوية فحسب، بل يُقلل أيضًا من الطلب الكيميائي الكيميائي (COD) ويُعزز قابلية التحلل البيولوجي. كما يُسهّل إزالة المجموعات المؤكسدة في المركبات العضوية من خلال الامتزاز، والتخثر، والاستخلاب، والترسيب الكهربائي، مما يُهيئ ظروفًا مواتية لمزيد من المعالجة.

في التطبيقات العملية، أظهر التحليل الكهربائي الدقيق للحديد والكربون مزايا هامة وآفاقًا واعدة. ومع ذلك، فإن مشكلات مثل الانسداد وتنظيم الرقم الهيدروجيني (pH) تحد من تطوير هذه العملية. ويحتاج 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.