إزالة الزيوت والشحوم (FOG): DAF، الطفو، الطرق البيولوجية

إجابة قصيرة: بالنسبة لمستويات FOG المنخفضة (<50 ملغم/لتر)، فإن فخ الدهون البسيط مناسب؛ للمستويات المتوسطة (50-500 ملغم/لتر)، DAF (الطفو الهوائي المذاب)؛ بالنسبة للأجزاء المتبقية القابلة للتحلل البيولوجي، فإن UASB أو MBR مناسب. في مياه الصرف الصحي ذات مستويات FOG العالية (1000+ ملغم/لتر) من المسالخ ومصانع الألبان، فإن سلسلة DAF → MBR هي الحل القياسي.

ما هو FOG، ولماذا يعتبر مشكلة؟

FOG (الدهون والزيوت والشحوم) هي مركبات عضوية كارهة للماء توجد في مياه الصرف الصحي في شكل مستحلب أو حر. يتم فحصها في ثلاث فئات رئيسية:

• الدهون الحيوانية: زيوت الخنزير، البقر، والأسماك — نقطة انصهار عالية، قابلية ذوبان منخفضة
• الزيوت النباتية: زيت عباد الشمس، الذرة، وزيت الزيتون — ميل عالي للاستحلاب
• الزيوت المعدنية: زيوت المحرك، الهيدروليكية، والزيوت القطعية — مقاومة بيولوجيًا، تتطلب معالجة متقدمة

5 مشاكل رئيسية تسببها FOG:

1. انسداد المجاري — يتصلب عند التبريد، مما يشكل "كتلة دهنية في المجاري"
2. فشل المضخات والمعدات — يلتصق بصمامات تغيير المستحلب
3. تثبيط المعالجة البيولوجية — يشكل فيلمًا على السطح، مما يقلل من نقل الأكسجين
4. تضخم الحمأة — انفجار البكتيريا الخيطية
5. تجاوز حدود التفريغ — تحدد SKKY في تركيا عمومًا حدًا قدره 30-50 ملغم/لتر

طريقة التخلص وفقًا لتركيز FOG

1. فخ الدهون (فخ الدهون / فاصل API)

الطريقة الأساسية التي تفصل بين المراحل بواسطة الجاذبية. نظرًا لأن الزيت أخف من الماء، فإنه يرتفع إلى السطح، ويتجمع الماء في القاع، وتستقر الحمأة في الأسفل. تصميم ثلاثي الحجرات هو الشائع.

المزايا: استثمار منخفض، عملية بسيطة، لا تتطلب كهرباء.
العيوب: لا يمكنها الاحتفاظ بالزيت المستحلب، كفاءة محدودة (40-70%)، يتطلب تنظيفًا منتظمًا.

الوقت النموذجي للإقامة: 30-90 دقيقة. إلزامي في تصريفات المطاعم (لوائح البلدية المحلية).

2. DAF (الطفو الهوائي المذاب)

المعيار الصناعي لإزالة FOG. يتم حقن الهواء المذاب في الماء تحت ضغط (4-6 بار)؛ عندما ينخفض الضغط، تتشكل فقاعات دقيقة (30-50 ميكرومتر) تلتصق بجزيئات الزيت وتحملها إلى السطح. يتم إزالة الرغوة على السطح باستخدام مكشطة.

3 تكوينات رئيسية لـ DAF:

• DAF تدفق كامل: يتم ضغط جميع مياه الصرف الصحي — مرافق صغيرة
• DAF تدفق جزئي: يتم ضغط الجزء الناتج فقط — مرافق متوسطة
• DAF إعادة تدوير: يتم إعادة تدوير جزء من المياه المعالجة وضغطها — صناعي كبير (الأكثر شيوعًا)

تحسين الأداء — المساعدة الكيميائية:

• المخثر: FeCl₃، الشبة — يكسر مستحلب الزيت
• المجمع: بولي إلكتروليت (كاتيوني) — تشكيل الكتل
• تعديل الرقم الهيدروجيني: الرقم الهيدروجيني في نطاق 5-6 يعطل استقرار مستحلب الزيت

الكفاءة النموذجية لـ DAF: ميكانيكي (خالي من المواد الكيميائية) 60-80%; بمساعدة كيميائية 85-98%.

3. الطرق البيولوجية

يمكن أن يحدث التحلل البيولوجي لـ FOG؛ ومع ذلك، هناك حاجة إلى نهج متعدد المراحل:

3.1 هوائي (MBR، MBBR، الحمأة المنشطة)

نظرًا لأن الاتصال بين FOG الكاره للماء وسطح الكائنات الدقيقة صعب، فإن التحلل البيولوجي يكون بطيئًا. البكتيريا التي تنتج إنزيمات الليباز (Pseudomonas، Acinetobacter) تكسر الزيت أولاً إلى الجلسرين والأحماض الدهنية؛ ثم يتم امتصاصه بواسطة الخلايا واستقلابه. يجب الحفاظ على نسبة F/M منخفضة، ويجب أن تكون SRT طويلة.

ميزة MBR في إزالة FOG: يحتفظ الغشاء بـ FOG الجزيئي 100% كحاجز مادي؛ يدعم MLSS العالي التحلل البيولوجي. MBR فعال للغاية في المسالخ ومصانع الألبان.

3.2 لا هوائي (UASB، EGSB)

الحل الأكثر اقتصادية لتركيز FOG العالي. في ظل الظروف اللاهوائية، تقوم البكتيريا الميثانوجينية بتحويل الأحماض الدهنية إلى ميثان → إنتاج الغاز الحيوي. شائع في مياه الصرف الصحي لمصانع الألبان والمشروبات وزيت النخيل.

الكفاءة النموذجية لـ FOG اللاهوائي: 70-90%. القيد: يؤدي LCFA الزائد (الأحماض الدهنية طويلة السلسلة) إلى تثبيط — يتطلب تغذية مضبوطة.

أمثلة على التطبيقات القطاعية

مياه الصرف الصحي من المسالخ (FOG عالية + N + KOİ)

التكوين النموذجي: FOG 1,000-3,000 ملغم/لتر، KOİ 3,000-8,000 ملغم/لتر، NH₄-N 100-300 ملغم/لتر، AKM 1,500-3,000 ملغم/لتر.

العملية المقترحة:

1. الفرز + الشبكة (العظام، الريش)
2. خزان التوازن (HRT 8-12 ساعة)
3. DAF (مساعد كيميائي، FeCl₃)
4. لاهوائي (UASB) — استرداد الغاز الحيوي
5. MBR (إزالة النيتروجين تكوين A2/O)
6. تعقيم UV

مصنع الألبان ومنتجات الألبان

التكوين النموذجي: FOG 200-800 ملغم/لتر، KOİ 1,500-6,000 ملغم/لتر (مصل اللبن أعلى)، AKM 500-2,000 ملغم/لتر. BOİ/KOİ > 0.7 — مناسب جدًا بيولوجيًا.

العملية المقترحة: التوازن → DAF → لا هوائي (UASB) → هوائي (MBR) → RO اختياري (استرداد المياه).

المطعم والكافيتيريا

FOG النموذجي 100-500 ملغم/لتر. عمومًا متصل بشبكة المجاري البلدية. المتطلب المحلي: فخ الدهون — حجم لا يقل عن 1500 لتر. التفريغ المنتظم (أسبوعيًا أو كل أسبوعين) يمنع خطر انسداد المجاري.

5 أخطاء عملية في إزالة FOG

1. الحفاظ على حجم فخ الدهون صغير: إذا كان HRT <30 دقيقة، تنخفض الكفاءة إلى أقل من 50%. حساب تدفق الذروة ضروري.
2. تصريف المياه الساخنة: الماء فوق 50 °م يحافظ على الزيت في شكل مذاب → يمر عبر الفاصل. يجب التبريد قبل مياه الصرف الصحي.
3. إهمال الرغوة السطحية: إذا لم يتم كشط الطفو بانتظام في DAF، فإنه يعود إلى الماء. أتمتة المكشطة أمر حاسم.
4. جرعة كيميائية غير كافية: DAF الميكانيكي لا يمكنه الاحتفاظ بالزيت المستحلب؛ توفر جرعة FeCl₃ أو الشبة زيادة في الكفاءة بنسبة 20-30%.
5. التغذية المباشرة للبيولوجيا: تغذية مياه الصرف الصحي التي تحتوي على 200+ ملغم/لتر FOG مباشرة إلى حوض الحمأة المنشطة = تضخم مزمن، فقدان جودة المخرج. DAF إلزامي أولاً.

4 معايير حاسمة للتصميم

• نسبة تدفق الذروة/التدفق المتوسط: مطعم 5-10×، مسلخ 2-3×، مصنع الألبان 3-5×
• نسبة FOG/AKM: إذا كانت عالية، DAF كيميائية؛ إذا كانت منخفضة، فإن الميكانيكية كافية
• درجة الحرارة: يجب أن تكون المياه الناتجة أقل من 35 °م (تصلب الزيت + الفصل)
• التخلص من الطفو: يجب حساب الوزن السنوي للاحتفاظ بـ FOG — إما التسميد أو استخدام الوقود الحيوي

الخاتمة

إزالة FOG هي الخطوة الأكثر تجاهلًا ولكنها حاسمة في معالجة مياه الصرف الصحي. يجب اختيار العملية الصحيحة وفقًا للتركيز والقطاع وهدف الاسترداد. المطعم-الفندق: فخ الدهون. الألبان-المشروبات: DAF + لا هوائي. المسلخ-الأسماك: DAF (كيميائي) + MBR. في كل حالة، يجب إجراء معالجة مسبقة لـ FOG قبل المعالجة البيولوجية.

الدلائل ذات الصلة: إزالة KOİ، إزالة النيتروجين، MBR مقابل MBBR. لتوصيف FOG وتصميم عملية خاصة لمرافقك، فإن فريق الهندسة في Arsistek في خدمتك.