อุปกรณ์บํารุงน้ําเสียด้วยสารไฟฟ้าเคมีสําหรับบํารุงน้ําเสียสีสูง

I. ภาพรวมผลิตภัณฑ์

น้ำเสียที่มีสีเข้มสูงมีแหล่งกำเนิดมาจากอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การพิมพ์และย้อมผ้า การผลิตสีย้อม การผลิตกระดาษและเยื่อกระดาษ การผลิตหมึก สารตัวกลางทางเภสัชกรรม การหมักอาหาร และการสังเคราะห์ทางเคมี น้ำเสียเหล่านี้มีกลุ่มที่ทำให้เกิดสีจำนวนมาก (เช่น พันธะอะโซ กลุ่มไนโตร กลุ่มอิมมีน กลุ่มควิโนน และพันธะคู่ควบคู่) และกลุ่มเสริมสี ส่งผลให้มีสีตั้งแต่แดงเข้ม ส้มเหลือง น้ำเงินดำ ไปจนถึงน้ำตาลอมม่วง โดยมีความเข้มของสีสูงกว่าปกติหลายร้อยถึงหลายหมื่นเท่า น้ำเสียประเภทนี้ไม่เพียงแต่มีลักษณะปรากฏที่ไม่น่ามองเท่านั้น แต่สารอินทรีย์ที่ทำให้เกิดสีมักมีพิษต่อชีวภาพหรือย่อยสลายได้ยาก เมื่อปล่อยลงสู่แหล่งน้ำ จะบดบังการส่องผ่านของแสงแดดและรบกวนสมดุลทางนิเวศวิทยาของสัตว์น้ำ

วิธีการกำจัดสีแบบดั้งเดิมแต่ละวิธีมีข้อจำกัด: การตกตะกอนและการตกตะกอนทำให้เกิดกากตะกอนเคมีปริมาณมากและมีผลในการกำจัดสีของสีย้อมที่ละลายน้ำได้ไม่ดี การดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์มีค่าใช้จ่ายสูง ฟื้นฟูได้ยาก และทำให้เกิดของเสียอันตรายจากถ่านที่อิ่มตัว การออกซิเดชันด้วยโอโซนต้องลงทุนอุปกรณ์ขนาดใหญ่ มีการใช้โอโซนต่ำ และใช้พลังงานไฟฟ้าสูง การออกซิเดชันแบบเฟนตันใช้สารทำปฏิกิริยาปริมาณมาก ทำให้เกิดกากตะกอนเหล็กปริมาณมาก และต้องปรับค่า pH ซ้ำๆ วิธีการทางชีวภาพแทบไม่มีความสามารถในการย่อยสลายสีย้อมสังเคราะห์ส่วนใหญ่ และไม่สามารถกำจัดสีได้ด้วยวิธีชีวเคมี

ระบบนี้ใช้เทคโนโลยีการออกซิเดชันด้วยไฟฟ้า มันออกซิไดซ์กลุ่มที่ทำให้เกิดสีที่พันธะไม่อิ่มตัวและโครงสร้างควบคู่ของกลุ่มที่ทำให้เกิดสีโดยตรงผ่านการออกซิเดชันที่ขั้วบวก ในขณะเดียวกันก็ใช้การเร่งปฏิกิริยาด้วยไฟฟ้าเพื่อสร้างอนุมูลไฮดรอกซิล (·OH) และสารออกซิไดซ์ที่แรง เช่น คลอรีนที่ทำงานอยู่ เพื่อการออกซิเดชันทางอ้อม สิ่งนี้จะทำลายหรือแปลงกลุ่มที่ทำให้เกิดสีให้เป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่ไม่มีสีอย่างสมบูรณ์ กระบวนการทั้งหมดใช้เพียงไฟฟ้า ไม่ต้องใช้สารเคมี และไม่ก่อให้เกิดกากตะกอนหรือของเสียที่อิ่มตัว อัตราการกำจัดสีสามารถสูงถึง 90%–99% ลดสีลงเหลือต่ำกว่า 50 เท่าของค่าเดิม ในขณะเดียวกันก็กำจัด COD ทำให้ได้น้ำทิ้งที่ไม่มีสีและใส

II.ความยากลำบากในการบำบัดน้ำเสียที่มีสีเข้มสูงและวิธีแก้ปัญหาของอุปกรณ์นี้

III. หลักการทำงาน

น้ำเสียที่มีสีเข้มสูง หลังจากกำจัดของแข็งแขวนลอยออกด้วยตะแกรงหรือตัวกรอง จะเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งภายใต้การทำงานของขั้วไฟฟ้า:

(1) การออกซิเดชันที่ขั้วบวกโดยตรง

กลุ่มที่ทำให้เกิดสี (พันธะอะโซ โครงสร้างควิโนน พันธะคู่ควบคู่ วงแหวนอะโรมาติก ฯลฯ) สูญเสียอิเล็กตรอนโดยตรงที่พื้นผิวขั้วบวก ทำลายพันธะไม่อิ่มตัวในโครงสร้างโมเลกุล รบกวนระบบควบคู่ และเพิ่มระดับพลังงานการเปลี่ยนอิเล็กตรอนให้อยู่เหนือสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ซึ่งปรากฏให้เห็นในระดับมหภาคว่าเป็นการสูญเสียสี เส้นทางนี้มีความจำเพาะเจาะจงสูงต่อโมเลกุลสีย้อม และเป็นกลไกที่สำคัญที่สุดในการกำจัดสี

(2) การออกซิเดชันที่ขั้วบวกทางอ้อม

การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าที่ขั้วบวกสร้างอนุมูลไฮดรอกซิล (·OH) ในขณะที่ไอออนคลอไรด์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในน้ำเสีย (พบได้ทั่วไปในอุตสาหกรรม เช่น การย้อมและการพิมพ์) จะถูกแยกด้วยไฟฟ้าเพื่อผลิตคลอรีนที่ทำงานอยู่ (Cl₂, HOCl, OCl⁻) สปีชีส์ที่ออกซิไดซ์สูงเหล่านี้จะแพร่กระจายเข้าสู่สารละลาย ทำให้โมเลกุลสีย้อมที่ไม่สัมผัสกับขั้วบวกโดยตรงเกิดการโจมตีแบบออกซิเดชันทุติยภูมิ ทำลายกลุ่มที่ทำให้เกิดสีที่ตกค้างและทำให้สารตัวกลางอินทรีย์กลายเป็นแร่ธาตุ

(3) การกำจัด COD ร่วมกัน

หลังจากกลุ่มที่ทำให้เกิดสีถูกทำลาย โมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กที่เกิดขึ้น (เช่น กรดอินทรีย์และแอลกอฮอล์) จะถูกออกซิไดซ์และทำให้เป็นแร่ธาตุต่อไปจนกลายเป็น CO₂ และ H₂O ซึ่งจะช่วยลด COD ได้อย่างมีนัยสำคัญ ปริมาณอินทรีย์ทั้งหมดในน้ำทิ้งที่กำจัดสีแล้วจะลดลงอย่างมาก แทนที่จะเพียงแค่ "ฟอกสี" กลุ่มที่ทำให้เกิดสีโดยที่ COD ยังคงเดิม

(4) กลไกการป้องกันสีกลับคืนมา

การออกซิเดชันด้วยไฟฟ้าทำให้เกิดการจัดโครงสร้างโมเลกุลของกลุ่มที่ทำให้เกิดสีอย่างสมบูรณ์ แทนที่จะเพียงแค่เปลี่ยนแปลงการกระจายตัวของกลุ่มอิเล็กตรอนรอบๆ กลุ่มที่ทำให้เกิดสี หลังจากการบำบัด น้ำเสียจะไม่แสดงสีกลับคืนมาหลังจากตั้งทิ้งไว้ 24-72 ชั่วโมง ทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรของผลการกำจัดสีในระยะยาว

IV. ข้อได้เปรียบหลัก (สำหรับน้ำเสียที่มีสีเข้มสูง)

V. ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค (ปรับแต่งได้)

VI. เหมาะสำหรับสถานการณ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับน้ำเสียที่มีสีเข้มสูง

VII. ตำแหน่งกระบวนการ

ตัวเลือกที่ 1: การบำบัดกำจัดสีแบบแยก (ตรงตามมาตรฐานการปล่อยหรือนำกลับมาใช้ใหม่) น้ำเสียที่มีสีเข้มสูง → การคัดกรอง/การตกตะกอน (กำจัดของแข็งแขวนลอย เส้นใย ฯลฯ) → อุปกรณ์ไฟฟ้า → น้ำทิ้ง (ไม่มีสีและใส COD เป็นไปตามมาตรฐาน) → การปล่อยหรือนำกลับมาใช้ในการผลิต

ตัวเลือกที่ 2: การบำบัดเบื้องต้นตามด้วยการบำบัดทางชีวเคมี (ใช้ได้กับน้ำเสียผสมที่มีความเข้มข้นสูง)

น้ำเสียที่มีสีเข้มสูง → การคัดกรอง/การตกตะกอน → อุปกรณ์ไฟฟ้า (กำจัดสี ขจัดพิษต่อชีวภาพ ปรับปรุงอัตราส่วน B/C) → ระบบชีวภาพ → การปล่อยตามมาตรฐาน

หมายเหตุ: หลังจากการทำลายสารอินทรีย์ที่ทำให้เกิดสีด้วยไฟฟ้า อัตราส่วน B/C จะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (อัตราส่วน B/C ของน้ำย้อมบางชนิดสามารถเพิ่มขึ้นจาก 0.1 เป็นมากกว่า 0.3) ระบบชีวเคมีที่ตามมาสามารถย่อยสลายสารอินทรีย์โมเลกุลเล็กที่ตกค้างได้อย่างมีประสิทธิภาพ ระยะไฟฟ้ามีเป้าหมายที่ "การกำจัดสี + การล้างพิษ" โดยรักษาการใช้พลังงานให้อยู่ในระดับต่ำ

ตัวเลือกที่ 3: เป็นหน่วยบำบัดขั้นสูง (สำหรับการกำจัดสีและปรับปรุงมาตรฐานของน้ำทิ้งจากระบบชีวภาพ)

การบำบัดทางชีวเคมี → ถังตกตะกอนทุติยภูมิ → อุปกรณ์กำจัดสีด้วยไฟฟ้า → การปล่อย

หมายเหตุ: สีของน้ำเสียบางส่วนที่บำบัดด้วยการบำบัดทางชีวภาพยังคงไม่เป็นไปตามมาตรฐาน (การบำบัดทางชีวภาพมีผลน้อยในการกำจัดกลุ่มที่ทำให้เกิดสี) การเพิ่มหน่วยกำจัดสีด้วยไฟฟ้าที่ส่วนท้ายของกระบวนการบำบัดทางชีวภาพ ซึ่งทำงานด้วยพลังงานต่ำและบำบัดเฉพาะสีที่ตกค้าง มีต้นทุนการดำเนินงานต่ำที่สุด และเป็นส่วนเสริมที่เหมาะสำหรับระบบบำบัดทางชีวภาพที่มีอยู่เพื่อการอัปเกรด