الترشيح المباشر على نطاق تجريبي لمياه الصرف الناتجة عن تربية ضفادع الثور

التقرير التلخيصي على المستوى النموذجي لمعالجة مياه الصرف الناتجة عن تربية ضفادع الثور باستخدام تقنية الترشيح المباشر ثلاثي الأبعاد

اسم المشروع: تجربة الترشيح المباشر على نطاق تجريبي لمياه الصرف الناتجة عن تربية ضفادع الثور

فترة الاختبار على المستوى التجريبي: من 1 نوفمبر 2023 إلى 31 ديسمبر 2023

موقع الاختبار على نطاق تجريبي: قاعدة تربية الضفادع البرية رقم XX، مدينة هويتشو

التقرير من إعداد: شركة ميفوتر ووتر (قوانغدونغ) المحدودة

I. خلفية المشروع

تتميز تربية الضفادع بكثافة التحصين العالية، والتغذية المكثفة، والإفرازات الكبيرة. ويتكوّن مياه الصرف الناتجة عن هذه الزراعة المائية أساسًا من الأعلاف غير المأكولة، والبراز، والمواد الصلبة العالقة، والمواد العضوية المحتوية على النيتروجين والفوسفور، مما يُظهر قيمًا مرتفعة لطلب الأكسجين الكيميائي (COD)، وتركيزًا عاليًا للمواد الصلبة العالقة، وتقلبات كبيرة في جودة المياه. وتواجه عمليات المعالجة الأولية التقليدية—مثل الترسيب، والعوم بالهواء المذاب، والمعالجة البيولوجية—عيوبًا تشمل احتياجها إلى مساحات واسعة من الأرض، واستهلاكًا مرتفعًا للمواد الكيميائية، وتعقيدًا في التشغيل والصيانة، الأمر الذي يجعل من الصعب عليها مواكبة المعايير المتزايدة صرامةً للانبعاثات الناتجة عن مياه الصرف الزراعي.

من أجل استكشاف تقنيات فعّالة ومنخفضة الكربون ومكثفة للمعالجة المسبقة لمياه الصرف الناتجة عن تربية الأحياء المائية، اعتمد هذا البحث التجريبي على عملية ترشيح مباشرة «ثلاثة لا»—لا تتطلب طاقة خارجية، ولا مواد استهلاكية، ولا معالجة مسبقة لجودة المياه الداخلة—لترشيح مياه الصرف الناتجة عن تربية ضفادع الثور بشكل مباشر. وقد جرى تقييم أداء هذه الطريقة من حيث إزالة المواد الصلبة العالقة، وتخفيض الملوثات، واستقرار التشغيل، بهدف توفير أساس علمي للتطبيقات الهندسية الكاملة النطاق اللاحقة.

II. أهداف الاختبارات على المستوى التجريبي

1. تقييم كفاءة إزالة نظام الترشيح المباشر «ثلاثة بلا» للمواد الصلبة العالقة (SS)، وطلب الأكسجين الكيميائي (COD)، والفوسفور الكلي (TP)، والنتروجين الكلي (TN) في مياه الصرف الناتجة عن تربية ضفادع الثور.

2. تقييم استقرار تشغيل النظام ومقاومته للصدمات في ظروف لا يتم فيها إضافة مواد كيميائية أو تُضاف فيها كميات ضئيلة جدًا من المواد الكيميائية؛

3. تقييم تكاليف تشغيل النظام (استهلاك الكهرباء، استهلاك المواد الكيميائية، والصيانة) بالإضافة إلى خصائص إنتاج الحمأة؛

4. تقديم معايير التصميم وتوصيات التشغيل للتطبيقات اللاحقة واسعة النطاق.

III. نظرة عامة على الاختبار التجريبي

3.1 موقع الاختبار ومصادر المياه العادمة

أُجريت التجارب على المستوى التجريبي في مزرعة بولفروغ رقم XX بمدينة هويتشو. جُمعت عينة مياه الصرف من قناة مخرج المياه لبرك الاستزراع المائي، واتّسمت بتقلبات كبيرة في جودة المياه وبخصائص نموذجية لمياه الصرف الناتجة عن الاستزراع المائي عالية التركيز.

3.2 معدات الاختبار

يُستخدم نظام ترشيح مباشر متكامل من ثلاثة في واحد محمول على هيكل قابل للنقل، بسعة معالجة تصميمية تتراوح بين 2 و3 م³/ساعة. يتألف جهاز الترشيح الأساسي من مجموعة خرطوشة مرشح ASSFBR المقاوم للاتساخ، ومزوّد بنظام غسل عكسي آلي، مما يتيح التشغيل المستمر.

3.3 خطة الاختبار

تنقسم الاختبارات على نطاق تجريبي إلى ثلاث مراحل:

3.4 جودة المياه الخام

الرابع: نتائج وتحليل الاختبارات على المستوى التجريبي  

4.1 كفاءة إزالة المواد الصلبة العالقة (SS)

التحليل: في ظل ظروف خالية من المواد الكيميائية، يظل معدل إزالة الرواسب الصلبة ثابتاً عند مستوى يفوق 80%؛ وعند إضافة كمية ضئيلة من كلوريد الألومنيوم المُكَوّن (PAC)، يرتفع معدل الإزالة إلى أكثر من 96%، مع بقاء تركيز الرواسب الصلبة في مياه الصرف الخارجة دائماً أقل من 20 ملغم/لتر، مما يحقق متطلبات المياه الداخلة للمعالجة البيوكيميائية اللاحقة.

4.2 كفاءة إزالة المواد العضوية (الطلب الكيميائي على الأكسجين)

التحليل: يُظهر الترشيح المباشر الثلاثي عدم القدرة على إزالة كميات كبيرة من COD الذائب، إلا أنه يُبقي بفعالية على COD العالق والكولويدي. وخلال المرحلتين الثانية والثالثة، يظل معدل إزالة COD مستقراً عند مستوى يفوق 55%، مما يقلّص بشكل ملحوظ الحمل العضوي الملقى على نظام المعالجة البيوكيميائية اللاحق.

4.3 كفاءة إزالة الفوسفور الكلي (TP)

التحليل: في مياه الصرف الناتجة عن تربية ضفادع الثور، يظهر الفوسفور بشكل رئيسي على شكل جسيمات. خلال المرحلة الأولى، يؤدي الترشيح المادي وحده إلى إزالة جزئية للفوسفور الجسيمي؛ وفي المرحلة الثانية، يؤدي إضافة كلوريد الألومنيوم البوليمر (PAC) إلى تعزيز كبير في إزالة الفوسفور الكلي (TP) عبر عملية التلبد، مما يثبّت نسبة الإزالة عند أكثر من 95%.

4.4 كفاءة إزالة النيتروجين الأمونياكي (NH₃-N) والنيتروجين الكلي (TN)

التحليل: لا يُزيل عملية الترشيح المباشر ذات الثلاثة لا أيّاً من النيتروجين الأمونياكي الذائب بشكل مباشر، لكنها تُبقي على كمية معينة من النيتروجين العضوي العالق، مما يؤدي إلى انخفاض معتدل في إجمالي النيتروجين. أما إزالة النيتروجين الأمونياكي فتعتمد على المعالجة البيوكيميائية اللاحقة.

4.5 العكارة واللون

· المرحلة الأولى: يبلغ متوسط عكارة المياه المنتجة 32 وحدة نيوتري، مع انخفاض ملحوظ في اللون.

· المرحلة الثانية/الثالثة: يبلغ متوسط عكارة المياه المنتجة 6.5 NTU، مع جودة مياه صافية وشفافة وإزالة شبه تامة لللون.

4.6 الاستقرار التشغيلي ومقاومة الصدمات

خلال التجربة على نطاق تجريبي، عمل النظام بشكل مستمر لمدة 60 يومًا، وصمد أمام تقلبات متعددة في جودة المياه الواردة (حيث بلغت ذروات المواد الصلبة العالقة اللحظية 400 ملغم/لتر)، ومع ذلك ظلّت جودة المياه الخارجة مستقرة، دون رصد أي انسداد أو انخفاض مفاجئ في معدل التدفق. كما أظهر نظام الغسل العكسي الآلي أداءً ملائمًا، مع الحاجة إلى صيانة نادرة للغاية.

خامساً: توليد المخلفات الصلبة والتخلص منها

الخلاصة: يمكن إزالة الماء وضغط الحمأة ذات المحتوى المنخفض من الرطوبة والحجم المُقلَّص مباشرةً لاستخدامها كمادة أولية في تصنيع الأسمدة العضوية، أو نقلها خارج الموقع للتخلص منها، مما يحقق تقليصًا بنحو 50% في حجم الحمأة مقارنةً بالتقنية التقليدية للطفو بالهواء المذاب.

القسم السادس: محاسبة تكاليف التشغيل

بالمقارنة مع عملية التعويم–الترسيب الهوائي التقليدية (التي تبلغ تكلفة تشغيلها نحو 1.5–2.5 يوان صيني لكل طن من المياه)، تنخفض تكلفة التشغيل بما يزيد على 65%.

السابع: استنتاجات الاختبار على المستوى التجريبي

1. أداء معالجة ملحوظ: تحقق تقنية الترشيح المباشر «ثلاثة بلا» معدلات مستقرة لإزالة المواد الصلبة العالقة تبلغ ≥95%، ولإزالة الفوسفور الكلي تبلغ ≥95%، ولإزالة المركبات العضوية الثابتة تبلغ ≥55% في مياه الصرف الناتجة عن تربية ضفادع البولفروغ، مع درجة عكارة للمخرج لا تتجاوز 8 NTU، مما يوفّر ظروفًا عالية الجودة لمدخل المعالجة البيوكيميائية اللاحقة.

2. تشغيل مستقر وموثوق: يتمتع النظام بمقاومة قوية للصدمات، مما يتيح له التعامل بفعالية مع التقلبات الكبيرة في جودة مياه الصرف الناتجة عن تربية ضفادع الثور. وخلال التشغيل المستمر، لا يواجه أي انسداد أو انخفاض في معدل التدفق، كما أن عمليات التشغيل والصيانة الآلية فيه بسيطة ومباشرة.

3. مزايا اقتصادية متميزة: تبلغ التكلفة التشغيلية الشاملة نحو 0.7 يوان صيني لكل طن من المياه، مما يمثل انخفاضًا يزيد على 65% مقارنةً بالعمليات التقليدية؛ كما يُخفض حجم الحمأة بنسبة 50%، ما يؤدي إلى خفض كبير في تكاليف التخلص منها.

4. إمكانية استعادة الموارد: يتكوّن الحمأة الصلبة المُستخلَصة أساسًا من بقايا العلف والبراز، دون أي إضافات كيميائية متبقية، مما يجعلها مناسبة كمادة خام لصناعة الأسمدة العضوية ويسهم في استعادة الموارد.

5. القيمة الترويجية الهندسية: تشغل المعدات المدمجة المركبة على منصات متحركة مساحةً صغيرةً وتتمتع بقدرة عالية على التنقل، مما يجعلها مناسبة تمامًا للمشاريع الجديدة أو لمشاريع التحديث في مزارع الثور الضفدع اللامركزية.

الثامن: توصيات المتابعة

1. إجراء اختبارات تجريبية على نطاق موسّع: يُنصح بالتحقق من صحة العملية على نطاق أكبر (10–50 م³/يوم) ومواصلة تحسين المعايير التشغيلية.

2. عملية المعالجة البيوكيميائية المتكاملة: استكشاف عملية مدمجة تجمع بين «الترشيح المباشر من دون إضافات ثلاثية وعملية معالجة بيوكيميائية عالية الكفاءة (مثل تقنية MBR والتأكسد بالاتصال)»، وذلك لتحقيق الامتثال المستقر لمعايير تصريف مياه مخلفات الاستزراع المائي.

3. استكشاف مسارات استعادة الموارد: إجراء تحليلات تركيبية وتجارب لاستعادة الموارد على المخلفات الصلبة المُحتجزة بهدف تطوير تطبيقات في مجال إنتاج الأسمدة العضوية أو التخمير اللاهوائي.

التقرير من إعداد: شركة ميفوتر ووتر (قوانغدونغ) المحدودة

التاريخ: 15 يناير 2024

للمزيد من المناقشات التقنية أو التعاون على مستوى النطاق التجريبي، لا تتردد في الاتصال بنا.