کنترل pH فاضلاب های صنعتی

کنترل pH پساب‌های صنعتی به دلیل تغییرات مداوم در شرایط و ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی آن‌ها، چالشی بزرگ به شمار می‌آید. برای تنظیم pH پساب، بسته به شرایط موجود، از مواد قلیایی یا اسیدی استفاده می‌شود. طراحی سیستم کنترل pH پساب بر اساس داده‌های به‌دست‌آمده از آزمایش‌های انجام‌شده بر روی نمونه‌های جمع‌آوری‌شده صورت می‌گیرد. در حال حاضر، در بسیاری از موارد از نمونه‌گیری‌های خودکار برای تعیین میزان قلیائیت و اسیدیته پساب بهره‌برداری می‌شود. این دستگاه‌ها با نمونه‌برداری از پساب و انجام تیتراسیون، قادر به ارائه گزارش دقیقی از وضعیت پساب هستند. طراح با استفاده از این اطلاعات و منحنی‌های مربوطه می‌تواند سیستم مناسبی برای کنترل pH پساب طراحی کند. در این مقاله، با بررسی شرایط پساب، روش مناسبی برای انتخاب سیستم کنترل pH ارائه شده است.

در فرآیند تصفیه بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی پساب، دستیابی به pH مناسب و حفظ آن از اهمیت بالایی برخوردار است. باید اطمینان حاصل شود که پساب تصفیه شده با استانداردهای مربوط به تخلیه یا پیش تصفیه صنعتی همخوانی دارد. لازم به ذکر است که کنترل pH پساب معمولاً یکی از چالش‌برانگیزترین جنبه‌های طراحی سیستم‌های تصفیه پساب به شمار می‌آید.

به عنوان مثال، تصور کنید که یک شیمیست در حال تیتر کردن یک باز با یک اسید است. ممکن است او ۱۰۰ میلی‌لیتر اسید اضافه کند، اما نقطه پایان تیتراسیون تنها با آخرین قطره مشخص می‌شود. در حالی که این قطره آخر تنها یک قسمت از مجموع ۲۰۰۰ قطره افزوده شده است.

در فرآیند تصفیه پساب، سیستم کنترل pH باید عملکردی مشابه تیتراسیون را ایفا کند. باید توجه داشت که این عملیات به مراتب پیچیده‌تر از تیتراسیون‌های آزمایشگاهی است، زیرا ترکیب پساب به طور مداوم در حال تغییر است. برای طراحی یک سیستم کارآمد، داشتن اطلاعات دقیق در مورد دبی، pH، قلیائیت یا اسیدیته پساب و همچنین میزان و سرعت تغییرات این پارامترها الزامی است.

به طور کلی، یک سیستم کنترل pH شامل یک یا چند راکتور، همزن، تجهیزات اندازه‌گیری، کنترل‌کننده‌ها و سیستم‌های تزریق مواد شیمیایی است. همچنین ممکن است از مخازن متعادل‌سازی قبل از راکتورها و مخازن رقیق‌سازی استفاده شود. طراح سیستم باید تعداد، ابعاد و چیدمان راکتورها و مخازن متعادل‌سازی را تعیین کرده و همچنین شدت اختلاط در هر یک از آن‌ها و اندازه سیستم‌های تزریق مواد شیمیایی را مشخص نماید. علاوه بر این، در فرآیند طراحی سیستم کنترل، باید به جنبه‌های مختلفی از جمله عملیات پس‌خور و پیش‌خور و همچنین روش‌های کنترلی مانند تناسبی، انتگرالی، مشتقی و تطبیقی یا غیرخطی توجه شود. طراحی یک سیستم مناسب باید بر اساس تحلیل منطقی از دبی، pH و داده‌های حاصل از تیتراسیون نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از پساب در دوره‌ای که pH بیشترین تغییرات را تجربه کرده، صورت گیرد.

برای طراحی سیستم کنترل pH، اطلاعاتی درباره شرایط عملیاتی پساب، از جمله دبی، pH و قلیائیت، ضروری است. این اطلاعات از طریق نمونه‌برداری و تیتراسیون به دست می‌آید و با ترسیم منحنی‌های مربوطه، می‌توان مقدار ماده شیمیایی مورد نیاز برای خنثی‌سازی پساب را محاسبه کرد.در نهایت، با توجه به این موارد، طراحی و تعیین ظرفیت مناسب مخازن خنثی‌سازی و متعادل‌سازی انجام می‌شود.

برای طراحی سیستم کنترل pH، توجه به نکات زیر ضروری است. نمونه‌برداری از پساب باید با دقت و با در نظر گرفتن شرایط خاص سیستم انجام شود. مدت زمان نمونه‌برداری باید به گونه‌ای تعیین شود که نمایانگر وضعیت کلی پساب باشد. همچنین، استفاده از یک مخزن متعادل‌ساز می‌تواند به اختلاط بهتر پساب‌ها کمک کرده و در نتیجه میزان مصرف مواد شیمیایی لازم برای واکنش خنثی‌سازی در راکتور کنترل pH را کاهش دهد.