أولا: المقدمة

مع التقدم السريع للتصنيع والتحضر، يستمر تصريف مياه الصرف الصحي في الارتفاع، وأصبحت معالجة مياه الصرف الصحي القضية المحورية في مجال حماية البيئة. وفي ظل التركيبة المعقدة المتزايدة لمياه الصرف الصحي، تتعرض طرق المعالجة التقليدية تدريجيًا لأوجه قصور. في هذا السياق، حظيت تقنية أكسدة الأوزون المتقدمة، كتقنية جديدة فعالة وصديقة للبيئة لمعالجة مياه الصرف الصحي، باهتمام كبير. ستُحلل هذه الورقة البحثية بعمق التطبيقات العملية لتقنية أكسدة الأوزون المتقدمة في معالجة مياه الصرف الصحي، وتناقش آفاق سوقها.

2. مبدأ تكنولوجيا أكسدة الأوزون المتقدمة

الأوزون (O) مؤكسد قوي، وقدرته على الاختزال والاختزال لا تضاهيها إلا الفلور، الذي يتميز بنشاط أكسدة قوي. تعتمد تقنية أكسدة الأوزون المتقدمة بشكل أساسي على جذر الهيدروكسيل (OH) الذي ينتجه الأوزون في ظل ظروف محددة لتحليل الملوثات العضوية في مياه الصرف الصحي. يتميز OH بقدرة أكسدة ممتازة، ومعدل تفاعله سريع للغاية، ويمكن لجميع الملوثات العضوية تقريبًا التفاعل معه لتحليله إلى ثاني أكسيد الكربون والماء ومواد غير عضوية صغيرة الحجم.

تشمل تقنيات أكسدة الأوزون المتقدمة الشائعة عمليات دمج الأوزون/بيروكسيد الهيدروجين (O/H₂O₂)، والأوزون/الأشعة فوق البنفسجية (O/UV)، والأوزون/المحفز (O/المحفز). في عملية O/H₂O₂، تُؤدي إضافة بيروكسيد الهيدروجين إلى تحلل الأوزون وإنتاج المزيد من هيدروكسيد الصوديوم، مما يُعزز بدوره تأثير الأكسدة. أما في عملية ₃/UV، فتُسهم الأشعة فوق البنفسجية في تحلل الأوزون وزيادة كفاءة تكوين هيدروكسيد الصوديوم. في المقابل، تُقلل عملية O-₃/المحفز من طاقة تنشيط عملية تحلل الأوزون وتُسرّع تكوين هيدروكسيد الصوديوم بإضافة محفز.

ثالثا، المزايا التقنية

يكسر مولد الأوزون عالي التركيز الذي طورته شركة Shandong Zhiwei عنق الزجاجة لمعيار الصناعة، ويجمع بين تقنية التفريغ عالية التردد لجعل تركيز الأوزون يصل إلى 180-300 مجم/لتر، والذي يمكن تطبيقه على صناعة أشباه الموصلات وعملية الأكسدة المتقدمة التي تتطلب تركيزًا عاليًا.

1. كفاءة عالية: يمكن للتكنولوجيا أن تتحلل بسرعة مجموعة متنوعة من الملوثات العضوية التي يصعب تحللها مثل المبيدات الحشرية والأصباغ والمضادات الحيوية، وتحسن بشكل كبير من كفاءة معالجة مياه الصرف الصحي.

2. حماية البيئة: يتم تحويل الأوزون إلى أكسجين بعد التحلل، دون تلوث ثانوي، وليس هناك حاجة لإضافة عدد كبير من العوامل الكيميائية في عملية التفاعل.

3. غير انتقائي: · يتمتع الهيدروكسيل بخصائص أكسدة غير انتقائية، مما يمكنه من معالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على مكونات معقدة بشكل فعال.

4. التطهير والتعقيم: يتمتع الأوزون نفسه بقدرة قوية على التطهير والتعقيم، مما يمكنه تحقيق وظيفة التطهير أثناء تنقية مياه الصرف الصحي.

5. معدات مدمجة: بالمقارنة مع بعض عمليات المعالجة التقليدية، فإن معدات أكسدة الأوزون المتقدمة تغطي مساحة صغيرة وسهلة التكامل والتركيب.

4. حالات التطبيق

١. معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن الطباعة والصباغة: يستخدم مصنع الطباعة والصباغة في مجمع فوشان الصناعي الكيميائي عمليةً مُركّبةً من الأوزون وبيروكسيد الهيدروجين لمعالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن الطباعة والصباغة. تتميز مياه الصرف الصحي بغناها بالأصباغ والمواد المساعدة، وتركيبها المُركّب، ودرجة صبغها العالية. بعد عملية المعالجة، يتجاوز معدل إزالة الصبغة من مياه الصرف ٩٥٪، وينخفض ​​الطلب الكيميائي على الأكسجين (COD) بنسبة ٧٠٪، وتُطابق جودة مياه الصرف المعايير الوطنية للتصريف.

٢. معالجة مياه الصرف الصحي للصناعات الدوائية: تحتوي مياه الصرف الصحي للمنشآت الدوائية على مجموعة متنوعة من المضادات الحيوية ومواد عضوية صعبة التحلل. بعد المعالجة بالأوزون/المحفز، وصلت معدلات إزالة المضادات الحيوية والطلب الكيميائي للأكسجين (COD) من مياه الصرف إلى ٨٥٪ و٦٠٪ على التوالي في ظل ظروف تفاعل مُحسّنة، مما أرسى أساسًا متينًا للمعالجة الكيميائية الحيوية اللاحقة.

٣. معالجة مياه الرشح من مكبات النفايات: تحتوي مياه الرشح من مكبات النفايات على تركيزات عالية من المواد العضوية، ونيتروجين الأمونيا، والمعادن الثقيلة. تجاوز معدل إزالة الطلب الكيميائي على الأكسجين (COD) من مياه الرشح ٥٠٪، كما زاد معدل إزالة نيتروجين الأمونيا بشكل ملحوظ، مما حسّن جودة مياه الرشح بشكل فعال.

5. حالة السوق

١. التطور التكنولوجي: في السنوات الأخيرة، واصلت تكنولوجيا أكسدة الأوزون المتقدمة الابتكار، وأصبح البحث والتطوير في مجال المحفزات الجديدة وتحسين العمليات محورًا رئيسيًا للأبحاث. وتلتزم العديد من الشركات ومؤسسات البحث العلمي بتطوير محفزات فعالة ومستقرة لتحسين كفاءة تحلل الأوزون وأداء الأكسدة، وخفض تكاليف التشغيل.

٢. طلب ​​السوق: مع تزايد صرامة المعايير البيئية، يزداد طلب المؤسسات الصناعية ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية على تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي الفعالة. وخاصةً في صناعات الإلكترونيات والأدوية والأغذية والمشروبات ذات المتطلبات العالية لجودة المياه، تُفضّل تقنية أكسدة الأوزون المتقدمة لما تتميز به من فعالية معالجة ممتازة.

٣. نمط المنافسة: يشهد سوق تقنيات أكسدة الأوزون المتقدمة حاليًا منافسة شديدة. وتتمتع شركة شاندونغ تشيوي بمكانة رائدة في مجال مولدات الأوزون من خلال البحث والتطوير التكنولوجي وابتكار المعدات.

6. توقعات آفاق السوق

١. نمو حجم السوق: من المتوقع أن يشهد سوق تكنولوجيا أكسدة الأوزون المتقدمة نموًا مطردًا خلال السنوات القليلة المقبلة، في ظل الدور المزدوج المتمثل في الترويج المستمر لسياسات حماية البيئة والطلب المتزايد على معالجة مياه الصرف الصحي. ووفقًا لمؤسسات أبحاث السوق، من المتوقع أن ينمو السوق العالمي لتكنولوجيا أكسدة الأوزون المتقدمة بمعدل سنوي يتراوح بين ٨٪ و١٠٪ خلال السنوات الخمس المقبلة.

٢. توسيع نطاق التطبيق: بالإضافة إلى مجالات معالجة مياه الصرف الصناعي التقليدية ومياه الصرف الصحي البلدية، تتمتع تقنية أكسدة الأوزون المتقدمة بآفاق واعدة في المعالجة العميقة لمياه الشرب، والمعالجة المسبقة لتحلية مياه البحر، وتقليل الرواسب، وغيرها من المجالات. على سبيل المثال، في المعالجة المتقدمة لمياه الشرب، يمكن لهذه التقنية إزالة الملوثات العضوية النزرة وبقايا التطهير بفعالية، مما يحسن جودة مياه الشرب.

٣. مدفوع بالابتكار التكنولوجي: سيُشكّل الابتكار التكنولوجي المستمرّ دافعًا رئيسيًا لتعزيز تطوير سوق تكنولوجيا أكسدة الأوزون المتقدمة. وفي المستقبل، ومع التقدم المستمر في المحفزات الجديدة وتصميم المفاعلات وتكنولوجيا التحكم الآلي، ستُحسّن كفاءة معالجة تكنولوجيا أكسدة الأوزون المتقدمة بشكل أكبر، وستُخفّض تكاليف التشغيل، مما يُعزّز قدرتها التنافسية في السوق.

٤. دعم السياسات: أولت حكومات مختلف الدول أهمية متزايدة لحماية البيئة، ووضعت سياسات مناسبة لتشجيع ودعم البحث والتطوير وتطبيق تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي الفعالة. سيوفر دعم السياسات ضمانًا قويًا لتطوير سوق تقنيات أكسدة الأوزون المتقدمة.

سابعا. الخاتمة

باعتبارها تقنية فعالة وصديقة للبيئة لمعالجة مياه الصرف الصحي، تتميز تقنية أكسدة الأوزون المتقدمة بمزايا كبيرة في معالجة الملوثات العضوية المقاومة للحرارة. ومن خلال العديد من حالات التطبيق العملي، يتضح أن هذه التقنية حققت نتائج جيدة في الطباعة والصباغة، والصناعات الدوائية، ورشح مكبات النفايات، وغيرها من معالجة مياه الصرف الصحي. يشهد سوق تقنية أكسدة الأوزون المتقدمة حاليًا تطورًا تكنولوجيًا مستمرًا، ونموًا مستمرًا في الطلب، ومنافسة شرسة. وبالنظر إلى المستقبل، ومع توسع حجم السوق، وتوسع مجالات التطبيق، ودفع الابتكار التكنولوجي، ودعم السياسات، ستتمتع تقنية أكسدة الأوزون المتقدمة بآفاق واسعة في مجال معالجة مياه الصرف الصحي، ومن المتوقع أن تصبح من التقنيات الرئيسية في صناعة معالجة مياه الصرف الصحي.