إن التلوث بالنفط والرطوبة في مياه الصرف الصحي لا يزال أحد أكثر التحديات التي تواجه مرافق المعالجة الصناعية والبلدية، إذ أن هذه الملوثات تنشأ عن مجموعة واسعة من محطات تجهيز المواد الغذائية، ومصافي النفط، وعمليات ثاني أكسيد الكربون، ومطابخ التحلل العضوي، ويمكن أن تزيل الارتطام بمواد غير معالجتها، كما أن هذه الملوِّثات التي تُنتج عن إزالة المواد الكيميائية، وتُحدِّد من القيود الميكانيكية، وتُصُصُ من المواد.

فهم الازدهار وكيمياءه

الأوزون (O3) هو جزيء ثلاثي الأبعاد، وهو نوع غير مستقر من الأكسجين يعمل كثيفة قوية، وهو متولد في الموقع عن طريق إمتلاك الهواء الجاف أو النظيف أو الأكسجين النقي من خلال تفريغ كهربائي عالي التطاير، معروف عموماً بتصريف الكلور، أو عن طريق الإشعاع فوق الورد(36).

(أ) عندما يذوب داء الأوزون في الماء، يبدأ مساران متمايزان من الأوكسيد، الأول هو التوزيع الجزيئي المباشر: يهاجم جزيئات الأوزون نفسها مواقع غير غنية بالكهرباء في الجزيئات العضوية، مثل السندات الثنائية الكربون، والخواتم الهوائية، والمجموعات الوظيفية التي تحتوي على سلفور أو النيتروجين، وهذا التفاعل المباشر انتقائي ويدخل ببطء نسبياً في ظروف حمضية.

ونظراً لأن الأوزون غير مستقر إلى حد كبير - نصف العمر في الماء لا يتجاوز عادة 10 إلى 30 دقيقة، تبعاً لدرجات الحرارة، وH، ووجود المفترسات - يجب أن يولد عند نقطة الاستخدام، وأن مولدات الأوزون الحديثة مصممة، ومجدية للطاقة، ويمكن أن تنتج تركيزات الأوزون حتى 10 إلى 14 في المائة من الوزن عند استخدام غاز تغذية الأكسجين، ثم تُدخل الأوزون المولد في مجرى مزيج مختلط للمياه من خلال رصيف دقيق

آليات خفض درجة حرارة النفط والخفض حسب الأوزون

ويتمثل التحدي الرئيسي في معالجة النفط ومياه الفضلات الملوثة بالشحوم في أن هذه الملوثات غالبا ما تكون موجودة كسلفات ثابتة من النفط الميكروسكوب في الماء، الذي يحتجزه العاملون في المياه أو الطاقة الميكانيكية، ويمكن أن تزيل طرق التزحلق والبيع التقليدية الزيوت الحرة ولكن تكافح مع كسور مشبعة، ويتغلب الأوزون على هذا الحاجز من خلال الهجوم الكيميائي على المستوى الجزيئي.

وعندما يصادف الأوزون قطرة نفطية، فإن رد الفعل الفوري هو إضافة الكهرمائية عبر السندات المزدوجة الكربونية الموجودة في الدهون غير المشبع والكثير من سلاسل الهيدروكربون، وهذا التفاعل يلقي الجزيئي، ويتكون من الديهيدس والكيتون، وفي نهاية المطاف من حمضات الكوكب، وهذه المنتجات الوسيطة أكثر عمقاً من النفط الأصلي، مما يساعد على زعزعة عملية الانكماش السطحي.

وفي الوقت نفسه، فإن المتطرفات الهيدروكسيلية التي تولدت أثناء الهجوم على تحلل الأوزون هيدروكربونات مشبعة أقل عرضة للتسمم المباشر للأوزون، وهذه العملية التي تعمل على معالجة جذرية يمكن أن تجرد ذرات الهيدروجين من سلاسل الآكلين، وتبدأ سلسلة من خطوات التكديس التي تكسر العمود الفقري للكربون في نهاية المطاف، وبالنسبة للزيوت الثقيلة، والخامات الحرارية، والجرعات الركية التي تحتوي على البوليكسيل.

وتتأثر حركية التفاعل بعوامل عديدة، إذ أن الجرعة الأوزون، والوقت المخصص للاحتجاز، ودرجة الحرارة، والتركيز الأولي للنفط والشحوم تحدد جميعها معدل ونطاق الإزالة، وتراوح الجرعات التي توصف بالأوزون بالنسبة للزيوت وإزالة الشحوم بين 50 و500 ملغم من اليورانيوم (3) ] لكل لتر من شبكات إعادة التحلل، التي تتراوح بين 15 و60 دقيقة.

مقارنة أساليب المعاملة التقليدية

ومن المفيد، تقديرا لدور الازدراء، مقارنة ذلك مع التكنولوجيات التي استخدمت تقليديا في إزالة النفط والوزن:

  • Gravity separation and skimming:] These physical methods are effective only for free oil (droplets larger than about 150 microns). Emulsified and dissolved oils pass through untreated. Ozonation complements these processes by polishing effluent that has already undergone primary separation.
  • Chemical coagulation and flocculation:] Adding aluminum or iron salts destabilizes oil emulsions and allows them to be removed by flotation or settling. While effective, this approach generates significant amounts of chemical sludge that must be dewatered and disposed of — of organic noluducts produces.
  • Dissolved air flotation (DAF): ] DAF can remove smaller oil droplets than skimming, but its efficiency drops sharply with very fine emulsions or high surfactant loads. Ozone can be integrated into DAF systems to improve bubble-particle attachment or applied as a pre-treatment to break emulsions before flot.
  • Biological treatment:] Many hydrocarbons are biodegradable, but high oil loads can inhibit microbial activity, cause sludge bulking, or take several days to reduce. Ozonation can partially oxidize recalcitrant compounds, making them more amenable to biological breakdown as a pre-treatment trace step.
  • Membrane filtration (UF/RO): ] Membranes can achieve very high removal rates but are prone to fouling from oil and grease. Ozonation before membrane filtration can reduce fouling potential by oxidizing the organic foulants and reducing their adhesive properties.

وباختصار، فإن الازدراء ليس دائما حلا قائما بذاته، ولكنه يبرز كعنصر متكامل في قطار متعدد الأطراف لمعالجة القاذورات، لا سيما عندما تكون الزيوت المشبع أو المذوفة موجودة.

مزايا واستحقاقات الإزدراء

ويُعزى الاعتماد المتزايد للزيوت وإزالة الشحوم إلى عدة مزايا متميزة:

  • High effectiveness against complex hydrocarbons:] contrast many physical methods, ozonation can degrade saturated, unsaturated, aromatic, and polycyclic hydrocarbons, as well as fatty acids, triglycerides, and synthetic lubricants. It is one of the few technologies capable of mineralizing recalcitra.
  • Minimal secondary waste:] Ozone reacts quickly and then reverts to oxygen. The only byproducts are water, carbon dioxide, and small oxidized molecules. There is no chemical sludge to haul away, no spent filter media, and no concentrated reject stream (as with membranes). This dramatically reduces waste handling costs.
  • Rapid reaction kinetics:] Ozonation typically requires contact times of minutes, not hours or days. This allows treatment plants to process high flow rates with relatively compact reactors.
  • Disinfection as a co —benefit:] Ozone is a powerful disinfectant that inactivates bacteria, viruses, and protozoa. In wastewater reclamation projects, ozonation concur removes oil and grease and disinfects the effluent-eliminating the need for separate chlorination.
  • ] Improvement of biodegradability:] Even when complete mineralization is not achieved, ozonation partially oxidizes large oil molecules into smaller, more biodegradable compounds. This makes subsequent biological treatment more efficient and reduces the organic load reaching downstream processes.
  • Freedom from chemical storage hazards:] Since ozone is generated onsite and used immediately, there is no need to transport, store, or handle hazardous oxidizers like chlorine gas or concentrated hydrogen peroxideides.

وفي كثير من دراسات الحالة الصناعية، خفضت نظم الازون تركيزات النفط والقطع من عدة مئات من أجزاء المليون إلى أقل من 10 ملغم/لتر في حدود التصريف المعتادة، فعلى سبيل المثال، نفذت محطة كبيرة لتجهيز الدواجن في جنوب شرق الولايات المتحدة عملية الازدواج كخطوة تهب بعد الجفاف وخفض متوسط مستويات النفط والجر من 45 ملغم/لتر إلى أقل من 2 ملغم/لتر، في الوقت نفسه، خفضت في الاستخدام الكيميائي.

التحديات والحدود

وعلى الرغم من فوائدها، فإن الازدراء ليس بدون تحديات يجب إدارتها بعناية أثناء التصميم والتشغيل:

  • (أ) تكاليف التشغيل والرسم والرسم: ] مولدات الأوزون، وأحواض الاتصال، ووحدات التدمير خارج الغازات تحتاج إلى استثمار كبير في البداية، كما أن استهلاك الطاقة ملحوظ: إنتاج 1 كيلوغرام من الأوزون يستهلك عادة 10-15 كيلوواط، تبعاً لمستوى تكنولوجيا الجيل وجودة غاز التغذية، وبالنسبة للنظم الكبيرة، يمكن أن يقلل إنتاج مولد الأوكسجين (غير الهواء) من مدخلات الطاقة، ولكن يضيف الأكسجين.
  • Healthalth and safety:] Ozone is a toxic gas with a permissible exposure limit of only 0.1 ppm over eight hours. Leaks must be detected by continuous monitors, and any unreacted ozone in the off-gas must be destroyed (usually thermally or catalytically) before release to the atmosphere. Proper ventilation and
  • Formation of undesirable byproducts:] Under certain conditions -especially whenبروميد ions are present-ozonation can form bromate, a disinfection byproduct regulated in drinking water. In‐ oilladen wastewater, ozone may also produce aldehydes, ketones, or organic peroxides treated generally be toxic if not further effect.
  • Short half —life and residual management:] because ozone decays quickly, there is no residual disinfectant in the effluent. If the treated water needs to be stored or transported, a secondary disinfectant (like chlorine) may be required, however, this is rarely an issue in industrial wastewater systems where immediate reuse or discharge is typical.
  • Interference from suspended solids and scavengers:] High levels of suspended solids, alkalinity, or natural organic matter can consume ozone before it reacts with oil and grease. Pre-−treatment to remove solids and adjust pH is often necessary to achieve cost-effective ozone utilization.

وهذه التحديات ليست قابلة للتجاوز، إذ يمكن للمهندسين المتمرسين أن يصمموا نظماً تُحدِّد نقل الأوزون إلى الحد الأمثل، وتُقلل إلى الحد الأدنى من الاختراق، وتُدمج تدابير السلامة، وكثيراً ما تقارن التكلفة الإجمالية للملكية مع المعالجة الكيميائية عندما يتم استخدام التخلص من الحمأة، وتخزين المواد الكيميائية، وتكاليف العمل في الحسبان.

اعتبارات التصميم لنظم الاوزون

ويتطلب تصميم نظام فعال للتوزون من أجل إزالة النفط والوزن الاهتمام بالعديد من المعايير الرئيسية:

Ozone Dose and demand

وتُحدَّد جرعة الأوزون المطلوبة من الطلب على الأكسجين الكيميائي أو تركيز النفط والرطوبة في المياه المستعملة، وتتمثل قاعدة الإبهام في أن 1.5 إلى 2.5 ملغم من الأوزون مطلوبة لكل ملغم من الـ ديوان الديوكسجين الكيميائي، غير أن الجرعة الفعلية يجب تأكيدها من خلال اختبارات النطاق المائي أو التجفيف الطيفي، لأن تفاعل مختلف الزيوت يتباين تبايناً واسعاً.

الاتصال ونقل الجماهير

ويجب نقل الأوزون بكفاءة من مرحلة الغاز إلى المرحلة السائلة، وأكثر النهج شيوعاً هي النوافذ الحسنة الوبائية التي يتم تركيبها في الأعمدة العميقة (5-8 متراً من عمق المياه) ومحاقن التهوية التي توضع في حلقة منافذ الترسبات الجانبية.

PH and Temperature Control

ونظراً إلى أن توليد الهيدروكسيل المتطرف يزيد في الهيدروكلينات، فإن العديد من النظم تعمل في خ م-8-9 لتعظيم مسار أكسيد الأوكسيد غير المباشر، غير أن ارتفاع درجة الحرارة العالية جداً (10) يمكن أن يعجل بتحلل الأوزون بسرعة بحيث يهدر الغاز، كما أن التدرج يؤثر أيضاً على قدرة الأوزون على تحمل مبادلات حرارة الغاز أقل إذا كانت مياه النفايات ساخنة، كما هو الحال في كثير من الأحيان في تجهيز الأغذية.

إعادة تشكيل المفاعل

وتستخدم نظم التدفق المستمر عادة دبابات متعددة مختلطة تماما في سلسلة أو جهة اتصال ذات تدفق مكثف، ويختار عدد المراحل لكي تكون أنماط التدفق المثالية تقريباً، ولتوفير وقت إقامة متوسط كاف، وبالنسبة لمعالجة الدفعات، فإن خزان واحد مع إعادة الإنشاء أمر شائع، وفي جميع الحالات، يجب إغلاق المفاعل وفتحه لوحدة تدمير.

العلاج من غازات الدفيئة

ويجب تدمير أي طبقة الأوزون التي تفلت من المرحلة السائلة قبل الإفراج، وتسخين دروعها الحرارية الغازات الملغومة إلى 350 درجة مئوية - 400 درجة مئوية، بينما تعمل أجهزة التدمير الحفازة عند درجات حرارة أقل (نحو 50 درجة مئوية) باستخدام أكسيد المنغنيز أو الحفازات الجاهزة للملكية، كما أن الرصدات المستمرة على الحزمة تكفل بقاء تركيزات الأوزون دون الحدود التنظيمية.

التكامل مع العمليات الأخرى

ونادراً ما تكون عملية الإزدهار هي العلاج الوحيد، فهي تعمل على أفضل وجه بعد إزالة النفط الأولي (التصنيف، والتدفئة، والتدمير البيولوجي) وقبل المعالجة البيولوجية أو التلميح النهائي، وفي بعض التصميمات، يتم حقن الأوزون في مجرى إعادة تدوير النفايات في مجرى التحلل المائي لكسر الاندفاعات في آن واحد وتوفير البطاقات الدقيقة، وفي حالات أخرى، يستخدم كمعاملة مسبقة لخفض الحمولة في الميثودرات أو الملوِّلات الأحيائية.

التطبيقات ودراسات الحالات الإفرادية

وقد طبقت عمليات الحرق بنجاح في العديد من الصناعات التي تواجه تحديات في مجالي النفط والشحوم:

  • Food Processing:] Meat, poultry, and fish processing plants generate highstrength wastewater rich in animal fats and oils. Ozonation, often coupled with DAF, has been shown to reduce fats, oils, and greases (FOG) by 90-98% while also controlling odors and pathogens.
  • (أ) إنتاج المواد الصخرية والزيوت البتروكيميائية: ) وتنتج المواد الصخرية والنباتات البتروكيميائية مياهاً مائية تحتوي على أجزاء من النفط الخام، وأجهزة التكتل الحراري، والهيدروكربونات المعقدة.() وقد استخدمت الحرق لمعالجة التدفقات الكاوية المستهلكة، وإزالة الشهيد والخلوق، وكسر كميات من المياه السطحية في المياه الجوفية.
  • Metalworking:] Cutting liquids, coolants, and lubricants used in machining operations become contaminated with hydraulic oils and microbial growth. Ozone has been shown to both break down the oil components and disinfect the coolant, extending its useful life and reducing waste disposal frequency.
  • Automotive and Industrial Laundries:] Wash waters from vehicle clean, parts washing, and industrial laundries contain a mixture of oils, greases, detergents, and heavy metals. Ozonation reduces chemical usage by oxidizing the organic load, and it also destroys surfactants that would otherwise interfere with subsequent flocculation.

الأثر الاقتصادي والبيئي

وعند تقييم الازدهار في معالجة النفط والزهور، من المهم النظر في تكاليف التشغيل المباشرة وعوامل دورة الحياة الأوسع نطاقاً، كما أن تكلفة الطاقة لتوليد الأوزون هي مصروفات التشغيل الأولية، ولكنها غالباً ما تقابلها وفورات في المشتريات الكيميائية، ورسوم التخلص من اللحوم، وانخفاض صيانة معدات الفولطام، وقد يستهلك نظام صناعي نموذجي يعامل 500 متر مكعب يومياً ما بين 30 و50 كيلوواطاً مقابل 000 4 طن تقريباً.

ويقلل من حجم النفايات الخطرة التي تتطلب التخلص منها، ويخفض الطلب على الأكسجين الكيميائي وسمية السائل، ويتفادى إنتاج مركبات الكلور العضوي التي يمكن أن تشكل عندما تستخدم المواد المصغرة القائمة على الكلور، وبالإضافة إلى ذلك، ونظراً لأن إزالة الفلور من الأوكسجين، فإنه لا يتراكم في النظام الإيكولوجي.

الآفاق المستقبلية

(أ) أن يتسارع اعتماد الازدحام في النفط وإزالة الرطوبة مع استمرار انخفاض تكاليف المولدات، وبدء سوق نظم كهرباء منخفضة [FLT]، وتعود السلف في تكنولوجيا الكهرموز وإمدادات الطاقة المحمّلة بتخفيض استهلاك الطاقة بنسبة تتراوح بين 20 و30 في المائة على مدى العقد المقبل، وفي الوقت نفسه، يدمج الأوزون مع عمليات التسمية المتقدمة الأخرى - مثل الضوء فوق الألفي (ت)

كما أن نظم الرقابة القائمة على البيانات التي ترصد الطلب على الأوزون في الوقت الحقيقي ستؤدي إلى الحد الأمثل من جرعات الطاقة وتخفض إلى أدنى حد ممكن، كما أن خوارزميات التعلم الآلات التي تنبئ بالهيف البسيط، والجرعة، ووقت الاتصال القائم على الخصائص الواردة للمياه المستعملة، هي قيد الإعداد، وأخيراً، فإن التركيز المتزايد على إعادة استخدام المياه وعدم تصريف السائل في الصناعة سيدفع الطلب على تكنولوجيات المعالجة القادرة على إنتاج نيزك عالي الجودة.

خاتمة

فالإشعال هو تكنولوجيا قوية وسليمة بيئياً لمعالجة مياه الفضلات الملوثة بالنفط والشحوم، وقدرتها على تدمير الزيوت المزروعة، وكسر الهيدروكربونات المعقدة، وتعطيل الطاقة في نفس الوقت خياراً جذاباً للصناعات التي تسعى إلى الوفاء بحدود أكثر صرامة في مجال تصريف المياه أو إلى التمكين من إعادة استخدامها، وفي حين أن تحديات مثل تكاليف رأس المال وإدارة الأمان ما زالت قائمة، فإن الادخار التشغيلي الطويل الأجل، وخيار في مجال توليد النفايات، يجعل من الفعالية، ودرجة، ودرجة، ودرجة، ودرجة، ودرجة، ودرجة الكلفة، ودرجة أعلى، ودرجة أعلى، من حيث الأداء،