تصفیه فاضلاب به روش ECF

تصفیه فاضلاب به روش انعقاد و شناور سازی الکتریکی (ECF)

تصفیه فاضلاب به روش انعقاد و شناور سازی الکتریکی با استفاده از جریان الکتریکی برای تصفیه و لخته شدن آلودگی ها بدون نیاز به افزودن مواد منعقد کننده شیمیایی است. در روش تصفیه فاضلاب ECF، با اعمال جریان الکتریکی و ایجاد خواص مواد منعقد کننده با استفاده از الکتریسیته، قادر به حذف ذرات کوچک از جریان مستقیم و حرکت دادن آن هاست. همچنین روش تصفیه فاضلاب ECF می تواند باقی مانده فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب را کاهش دهد.

انعقاد و شناور سازی الکتریکی (ECF)
انعقاد و شناور سازی الکتریکی (ECF)

روش کار در تصفیه فاضلاب ECF

روش تصفیه فاضلاب ECF از یک جفت ورق فلزی به نام الکترود تشکیل شده است که به صورت دوتایی (آند و کاتد) قرار گرفته اند. با استفاده از اصول الکتروشیمی، کاتد اکسید می شود (الکترون را از دست می دهد)، در حالی که آب کاهش می یابد (الکترون را به دست می آورد)، در نتیجه باعث تصفیه بهتر فاضلاب می شود. هنگامی که الکترود کاتد با فاضلاب تماس پیدا می کند، فلز وارد سیستم می شود. وقتی این اتفاق می افتد، ذرات با تشکیل کمپلکس های هیدروکسید به منظور تشکیل دانه ها خنثی می شوند. این سنگ دانه ها در انتهای مخزن تشکیل می شوند و می توانند از طریق فیلتراسیون صاف شوند. با این حال، وقتی روش تصفیه فاضلاب ECF را در نظر گرفته می شود، ذرات با استفاده از حباب های هیدروژن تشکیل شده از طریق کاهش آند، به بالای مخزن شناور می شوند. ذرات شناور را می توان از بالای مخزن از محیط حذف کرد. برای در نظر گرفتن موثر بودن راکتور روش تصفیه فاضلاب ECF، باید ورودی ها یا متغیرهای زیر را در نظر گرفت.

نوع فاضلاب، pH، چگالی جریان، نوع الکترود های فلزی (آلومینیوم ، فولاد ، آهن)، تعداد الکترود ها، اندازه الکترود ها و پیکربندی فلزات: این متغیر ها بر روی کل زمان تصفیه فاضلاب ECF، سینتیک و همچنین کارایی حذف ذرات موجود در فاضلاب تأثیر می گذارند. به دلایل زیادی، یک روش جایگزین برای انعقاد شیمیایی کلاسیک، فرآیند های الکتروکواگولاسیون – شناور کردن است.

با توجه به اینکه الکترود ها ماده منعقد کننده را تأمین می کنند، روش تصفیه فاضلاب ECF قادر به کاهش نیاز به مواد شیمیایی است. با این حال، بسیاری از افراد هنوز هم از منعقد کننده های شیمیایی برای افزایش میزان تصفیه استفاده می کنند. به طور سنتی، انعقاد شیمیایی شامل استفاده از آلوم (سولفات آلومینیوم)، فریک کلرید (FeCl3) یا سولفات آهن (Fe2SO4) است که بسته به حجم آب تصفیه شده می تواند بسیار گران باشد. هنگام استفاده از منعقد کننده، ماده منعقد کننده عملکردی مشابه الکترود ها را انجام می دهد، بار ذرات را خنثی می کند و در نتیجه باعث می شود آن ها جمع شوند و در ته مخزن مستقر شوند. علاوه بر این، روش تصفیه فاضلاب ECF قادر به کاهش تولید پسماند ناشی از تصفیه فاضلاب است و همچنین زمان لازم برای تصفیه را کاهش می دهد.

مکانیسم روش تصفیه فاضلاب ECF

در روش تصفیه فاضلاب ECF، استفاده از شناورسازی، یک فرایند تصفیه فیزیکوشیمیایی، مزایای بیشتری نسبت به ته نشینی برای جداسازی مواد جامد دارد از جمله:

  1. بار های هیدرولیکی بالاتر، یعنی زمان ماند کوتاه تر
  2. حذف بهتر ذرات کوچکتر
  3. نیاز به فضای کمتر
مکانیسم روش تصفیه فاضلاب ECF
مکانیسم روش تصفیه فاضلاب ECF

با این حال، جداسازی توسط الکترو فلوتاسیون به یک فرآیند الکترو کواگولاسیون یا حتی کمو کواگولاسیون قبلی نیاز دارد. لخته شدن و انعقاد کلاسیک علاوه بر این مراحل، به مواد شیمیایی نیاز دارد تا لخته سازی در مخزن انجام شود. موادی که برای انعقاد به محفظه تزریق می شود باید با یک مخلوط کن هم زده شوند که در اثر بروز این انرژی وارد شده بر اثر اختلاط، نیروهای برشی ایجاد می کند که ممکن است اجازه ندهد یک فرآیند انعقادی بهینه اتفاق بیفتد. طبق کار چندین محقق، روند انعقاد الکتریکی گزینه خوبی اعلام شده است زیرا می تواند از مضرات فرآیند انعقاد شیمیایی کلاسیک جلوگیری کند.

روش تصفیه فاضلاب ECF باعث انعقاد و رسوب آلاینده ها توسط یک فرآیند الکترولیتی جریان مستقیم و به دنبال آن جداسازی لخته (ته نشینی یا شناور سازی که در این جا شناور سازی آن ها مطرح است) یا بدون افزودن مواد شیمیایی ناشی از لخته شدن می شود. آب از طریق واحدی که الکترود های ساخته شده از آهن یا آلومینیوم در آن نصب شده است، پمپ می شود. یک میدان الکتریکی جریان مستقیم برای القای واکنش های الکتروشیمیایی مورد نیاز در روش تصفیه فاضلاب ECF برای دستیابی به انعقاد، به الکترود های مصرفی در روش تصفیه فاضلاب ECF اعمال می شود. فاضلاب تصفیه شده برای استفاده مجدد یا دفع از سیستم تخلیه می شود. آلاینده های غلیظ به صورت بیوسولیدها برای دفع یا احیای مجدد جمع می شوند.

در مقایسه با انعقاد سنتی – لخته سازی و ته نشینی، از نظر تئوری روش تصفیه فاضلاب ECF از مزیت حذف کوچکترین ذرات کلوئیدی برخوردار است. این ذرات باردار به دلیل وجود میدان الکتریکی که آن ها را به حرکت در می آورد، احتمال انعقاد بیشتری دارند. روش تصفیه فاضلاب ECF این مزیت را نیز دارد که مقدار نسبتاً کمی باقی مانده یا همان لجن تولید می کند.

نظریه انعقاد الکتریکی

تشکیل عوامل منعقد کننده از طریق اکسیداسیون الکترولیتی الکترود قربانی

در انعقاد الکتریکی، برق متناوب یا جریان مستقیم به سیستم کاتد – آند اعمال می شود تا هرگونه آلودگی یونی یا الکترواستاتیک معلق در محلول را بی ثبات کند. در طی فرآیند انعقاد الکترولیتی، گونه های کاتیونی فلز آند در آب، حل می شوند. این کاتیون ها با آلاینده های بی ثبات ایجاد اکسید های فلزی و هیدروکسید هایی که رسوب می کنند و واکنش نشان می دهند,میکنند. اگر از آند های آلومینیوم استفاده شود، اکسید ها و هیدروکسید های آلومینیوم تشکیل می شود. در صورت استفاده از آند های آهن، اکسید ها و هیدروکسید های آهن تشکیل می شود. تشکیل اکسید ها و هیدروکسید ها و رسوبات بعدی آن ها، شبیه فرایندهایی است که در طی لخته شدن با استفاده از آلوم یا سایر مواد منعقد کننده شیمیایی رخ می دهد. در واقع آند در آب حل می شود و به اصطلاح شیمیایی، الکترود فدا شوند یا قربانی شونده، امکان ایجاد لخته را به وجود می آورد.


۱- اکسیدها نسبت به هیدروکسید ها پایدارتر هستند و بنابراین در برابر تجزیه توسط اسید ها مقاومت بیشتری دارند.
۲- گاز اکسیژن نیز در آند توسط الکترولیز مولکول های آب، تولید می شود.
در طول الکترولیز تولید کاتیون ها، واکنش های همزمان در کاتد تولید گاز هیدروژن از مولکول های آب و … رخ می دهد.
۴- دیگر واکنش های مهم کاتدی شامل کاهش کاتیون های فلز محلول به حالت اولیه، است.
۵- فلزات کاهش یافته روی کاتد قرار می گیرند.
در محلول، یون های فریک تولید شده با انحلال آند در واکنش های خود به خودی بیشتر برای تشکیل اکسید ها و هیدروکسید ها شرکت می کنند. محققین دریافتند که اکسید ها ترجیحاً در آزمایش های روش تصفیه فاضلاب ECF تشکیل می شوند زیرا انرژی تأمین شده توسط سیستم بیش از انرژی فعال سازی برای تشکیل آن ها است. این واکنش ها آلاینده های محلول را در ساختار مولکولی گنجانده و رسوبات مقاوم در برابر اسید تشکیل می دهد. این رسوبات معمولاً قادر به عبور از TCLP یا Toxicity characteristic leaching procedure هستند. این موضوع می تواند هزینه های دفع لجن های حاصل شده را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. واکنش های مشابه هنگام استفاده از آند های آلومینیوم رخ می دهد.

اجزای سیستم و عملکرد

روش تصفیه فاضلاب ECF برای حذف آلاینده هایی از جمله گونه های یونی حل نشده مانند فلزات، مواد کلوئیدی معلق مانند باکتری ها و ذرات باردار، فسفر، مواد روغنی امولسیون شده و مواد آلی پیچیده از آب های زیرزمینی یا فاضلاب بسیار کارآمد و مفید است. این سیستم با استفاده از یک فرآیند الکترولیتی جریان مستقیم باعث انعقاد آلاینده ها می شود. لخته های تشکیل شده توسط این فرآیند به کمک حباب های تولید شده توسط الکترولیز آب روی سطح می آیند و در نهایت یک پارو از آلاینده ها را حذف می کند. آب تصفیه شده برای استفاده مجدد یا دفع تخلیه می شود.

  پارامتر عملیاتی سیستم روش تصفیه فاضلاب ECF

۱. طول الکترود ها در روش تصفیه فاضلاب ECF
۲. فاصله بین الکترود ها در روش تصفیه فاضلاب ECF
۳. تعداد الکترود ها در روش تصفیه فاضلاب ECF
۴. مواد سازنده الکترود های روش تصفیه فاضلاب ECF مانند آهن یا آلومینیوم
۵. توالی تصفیه
۶. میزان جریان و زمان ماند مربوط به آب در روش تصفیه فاضلاب ECF
۷. آمپر و ولتاژ ورودی به روش تصفیه فاضلاب ECF

ویژگی های کلیدی روش تصفیه فاضلاب ECF

روش تصفیه فاضلاب ECF از آن جهت منحصر به فرد است که می تواند رادیو نوکلئید ها و فلزات را بدون افزودن مواد شیمیایی از آب حذف کند. با بهره گیری از روش تصفیه فاضلاب ECF، با عبور آب آلوده از واحد تصفیه فاضلاب با روش تصفیه فاضلاب ECF، از الکتریسیته برای تصفیه کردن یون های آهن از الکترود های انعقاد الکتریکی استفاده می شود. یون های فریک یا آهن با آلاینده های محلول یا کلوئیدی در فاضلاب ها ترکیب می شوند که در یک صاف کننده از بین می روند یا به کمک حباب های ناشی از الکترولیز آب بر روی سطح فاضلاب می آیند و پارو می شوند. استفاده از روش تصفیه فاضلاب ECF می تواند به طور قابل توجهی حجم مدیا های آلوده را از حجم آب آلوده جدا کرده و فاضلاب تمیز تر و بی خطر تری را بر جا گذارد. علاوه بر این موضوع، در روش تصفیه فاضلاب ECF میزان لجن باقی مانده نیز کاهش می یابد.
شیمی آب و فاضلاب
فناوری روش تصفیه فاضلاب ECF می تواند طیف گسترده ای از فاضلاب ها را برای از بین بردن آلاینده های محلول و معلق تصفیه کند. شیمی فاضلاب، از جمله PH، پتانسیل اکسیداسیون / کاهش (Eh)، اکسیژن محلول، TDS ، TSS و فرم شیمیایی آلاینده ها می تواند بر تشکیل لخته ها تأثیر بگذارد، در نتیجه توانایی حذف این روش تصفیه فاضلاب ECF را تحت تأثیر قرار می دهد.

مزایای روش تصفیه فاضلاب ECF

روش تصفیه فاضلاب ECF تمایل به حذف آلاینده های غیر آلی ندارد چرا که مانند سدیم و پتاسیم رسوب ایجاد نمی کنند. اگر یک آلاینده تمایل به تشکیل رسوب یا جذب مواد جامد نداشته باشد، انعقاد الکتریکی یک روش تصفیه کارآمد و مطمئن نیست. اگرچه برخی از ترکیبات آلی بزرگ مانند تانن و رنگ را می توان از بین برد، اما انعقاد الکتریکی در حذف مواد آلی سبک مانند اتانول، کلرید متیلن، بنزن، تولوئن یا بنزین موثر و کارآمد نیست.

فناوری هایی که می توانند از روش تصفیه فاضلاب ECF استفاده کنند:

روش تصفیه فاضلاب ECF می تواند برای حذف بسیاری از آلاینده های محلول و معلق در آب از جمله فلزات، اورانیوم، رادیوم، سلنیوم، فسفات ها، باکتری ها، روغن ها، خاک ها، رنگ ها، مواد آلی، سیلیس و همچنین سختی (کربنات کلسیم) استفاده شود. پساب هایی که می توانند به طور موثر توسط این فناوری تصفیه شوند عبارتند از:

  1.  روش تصفیه فاضلاب ECF در تصفیه پساب آبکاری
  2.  روش تصفیه فاضلاب ECF برای تصفیه شیرابه زباله
  3. روش تصفیه فاضلاب ECF در تصفیه ضایعات پتروشیمی
  4.  روش تصفیه فاضلاب ECF در فرآیند معدن و فاضلاب
  5. روش تصفیه فاضلاب ECF در تصفیه پساب صنایع غذایی
  6. تصفیه آب های سطحی یا زیرزمینی به کمک روش تصفیه فاضلاب ECF
  7. تصفیه فاضلاب شهری با روش تصفیه فاضلاب ECF
  8. تصفیه آب آشامیدنی اضطراری به روش تصفیه فاضلاب ECF
  9. تصفیه آب و پساب لباسشویی تجاری و آب شستشو با روشECF
  10. حذف ایزوتوپ رادیواکتیو با روش تصفیه فاضلاب ECF
  11. استفاده از روش تصفیه فاضلاب ECF برای تصفیه فاضلاب نساجی
  12. تصفیه فاضلاب خمیر کاغذ و کاغذ با روش تصفیه فاضلاب ECF
  13. تصفیه زباله های کشتارگاه و دباغ خانه با روش تصفیه فاضلاب ECF
  14. پیش تصفیه زباله های صنعتی با روش تصفیه فاضلاب ECF
  15.  روش تصفیه فاضلاب ECF برای تصفیه پساب دارویی دارویی
کارشناسان شرکت مهندسین تصفیه فاضلاب مهاب طراح و مجری انواع پکیج های تصفیه فاضلاب بهداشتی و صنعتی
021-86122170