במגזרים תעשייתיים כמו פטרוכימיה, תרופות ודפוס וצביעה,תהליך הייצור מייצר סוג של שפכים המהווה אתגר גדול למהנדסי הסביבה. הוא מאופיין בדרך כלל על ידי מליחות גבוהה במיוחד, ריכוזים גבוהים של חומרים אורגניים וכמות גדולה של רכיבים יציבים מבחינה מבנית, רעילים ומזיקים. זֶהמי שפכים "גבוה-מליחות,-ריכוז גבוה, עקשן"הפך לצוואר בקבוק חמור המגביל את הפיתוח הירוק ואת השחרור בהתאם לדרישות של ארגונים.
◄ I. מדוע שיטות קונבנציונליות "נכשלות"?
כאשר מתמודדים עם סוג זה של שפכים, תהליכי טיפול במים קונבנציונליים רבים נראים כלא מספקים."קרישה-מסורתית מכוונת בעיקר למוצקים מרחפים וקולואידים,עם יעילות מוגבלת בסילוק חומרים אורגניים רעילים מומסים. בינתיים,שיטות טיפול ביולוגיות, הנמצאות בשימוש נרחב, מסתמכות על הפעולה המטבולית של מיקרואורגניזמים כעיקרון הליבה שלהן.סביבת מליחות גבוהה- מטילה לחץ אוסמוטי על תאים מיקרוביאליים, מעכבת או אפילו הורגת את אוכלוסיית החיידקים, מה שמוביל לקריסת המערכת הביוכימית, לירידה משמעותית ביעילות הטיפול, או אפילו לכישלון מוחלט. עבור תרכובות אורגניות מקרומולקולריות מורכבות שקשה למיקרואורגניזמים מטבען "לעכל", מסלול הפירוק של שיטות ביולוגיות הוא ארוך במיוחד ולא יעיל.
◄ II. תהליכי חמצון מתקדמים: פתיחת שדרות חדשות
כדי להתמודד עם האתגר הזה,תהליכי חמצון מתקדמים (AOPs)הופיעו. הרעיון המרכזי הוא ליוצרים מספר רב של מינים בעלי תגובתיות גבוהה, כגון רדיקלי הידרוקסיל (•OH), בתוך מערכת התגובה באמצעים פיזיקליים או כימיים. "התוקפים" בעלי תגובתיות גבוהה אלה יכולים להגיב באופן לא-סלקטיבי עם הרוב המכריע של התרכובות האורגניות, לפרק אותן ובסופו של דבר למינר אותן לפחמן דו חמצני ומים, ובכך להשיג הסרה מלאה מבלי להשאיר מאחור מוצרי ביניים מזיקים.
בין ה-AOPs השונים,טכנולוגיית פלזמהזכה לתשומת לב משמעותית בשל יתרונותיו הייחודיים. באמצעות שיטות כגון פריקת מתח גבוה-, הוא מייצר ישירות "מרק תגובתי" במים, המכיל תערובת סינרגטית של רכיבים פעילים, כולל אלקטרונים, יונים, רדיקלים חופשיים ואור אולטרה סגול (UV). סביבה מרוכזת זו בעלת אנרגיה גבוהה- יכולה לבקע באופן מיידי את הקשרים הכימיים של תרכובות אורגניות עקשן. במיוחד, הסבילות המצוינת שלו לסביבות-עם מליחות גבוהה מעניקה לו יתרון משמעותיבטיפול בשפכי מלח-.
◄ III. היתרונות הייחודיים של טכנולוגיית הפלזמה
בהשוואה ל-AOPs אחרים, המסלול של טכנולוגיית טיפול במים בפלזמה הוא ישיר ויעיל יותר. לדוגמה, התהליך פנטון מסורתידורש תוספת של מלחי ברזל ומי חמצן, מה שעלול להוביל לזיהום משני מבוצת ברזל ורגיש לערכי pH.אוזון,מצד שני, מוגבלת על ידי המסיסות ויעילות העברת המסה של אוזון במים, מה שגורם לעתים קרובות לחמצון לא שלם של מזהמים מתמשכים מסוימים.טכנולוגיית פלזמה,עם זאת, אין צורך או רק בכמות קטנה של תוספים כימיים במהלך הטיפול, מניעת הסיכון לזיהום משני. יחד עם זאת, התהליך האלקטרופיזי שלו מותאם יותר לתנודות באיכות המים (כגון מליחות גבוהה ורעילות גבוהה), מה שמאפשר פירוק יציב ויסודי יותר של מזהמים.
◄ IV. תפקידו בשרשרת התהליכים התעשייתיים
ביישומים הנדסיים מעשיים, טכנולוגיה זו מדגימה מיקום גמיש. עבור שפכים עם מתכלות ביולוגית ירודה ביותר, הם יכולים לשמש כיחידת "טיפול מקדים" יעילה ביותר. על ידי שבירה מהירה של השרשראות הכימיות של המזהמים ושיפור הפירוק הביולוגי של השפכים, הוא יוצר תנאים נוחים לטיפול ביולוגי בהמשך. עבור שפכים שעדיין אינם עומדים בתקני הזרמה לאחר טיפול ביולוגי, הם יכולים לשמש כאמצעי הגנה מהימן ל"טיפול שלישוני", תוך השפלה ישירה של כמויות עקבות של COD עקשן כדי להבטיח פריקה יציבה ותואמת. יתר על כן, ניתן לשלב אותו ביעילות עם תהליכים כמו הפרדת ממברנות כדי להפחית את התכלות הממברנה ולשפר את היעילות והיציבות הכוללת של המערכת.
לסיכום, תהליך חמצון מתקדם המבוסס על -פלזמה מספק פתרון פורץ דרך יעיל, נקי ובעל התאמה גבוהה לטיפול בשפכים תעשייתיים מאתגרים, במיוחד כאלה בעלי מליחות גבוהה, רעילות גבוהה ומאפיינים עקשניים. זה עובר מהמעבדה ליישומים הנדסיים רחבים יותר, ועוזר ליותר מפעלים תעשייתיים להתגבר על צווארי בקבוק סביבתיים ולהשיג פיתוח בר קיימא.