معالجة مياه الصرف الصناعي

تتخصص شركات تصنيع البطاريات في إنتاج أجهزة صغيرة للإلكترونيات والمعدات المحمولة (مثل الأدوات الكهربائية)، أو وحدات أكبر ذات قدرة عالية للسيارات والشاحنات والمركبات الآلية الأخرى. تشمل الملوثات الناتجة عن مصانع التصنيع الكادميوم والكروم والكوبالت والنحاس والسيانيد والحديد والرصاص والمنغنيز والزئبق والنيكل والفضة والزنك والزيوت والشحوم. ^{[ 13 ]}

تعالج محطة معالجة النفايات المركزية (CWT) النفايات الصناعية السائلة أو الصلبة الناتجة عن منشآت التصنيع خارج الموقع. قد يلجأ المصنّع إلى إرسال نفاياته إلى محطة معالجة النفايات المركزية بدلاً من معالجتها في الموقع، وذلك بسبب قيود مثل محدودية مساحة الأرض المتاحة، أو صعوبة تصميم وتشغيل نظام في الموقع، أو القيود التي تفرضها اللوائح والتصاريح البيئية. وقد يرى المصنّع أن استخدام محطة معالجة النفايات المركزية أكثر فعالية من حيث التكلفة من معالجة النفايات بنفسه؛ وهذا هو الحال غالباً عندما يكون المصنّع شركة صغيرة. ^{[ 14 ]}

تستقبل محطات معالجة مياه الصرف الصحي عادةً نفايات من مجموعة واسعة من المصانع، بما في ذلك مصانع الكيماويات، ومصانع تصنيع المعادن وتشطيبها؛ بالإضافة إلى الزيوت المستعملة ومشتقات البترول من مختلف القطاعات الصناعية. وقد تُصنّف هذه النفايات على أنها خطرة ، أو تحتوي على تركيزات عالية من الملوثات، أو يصعب معالجتها لأسباب أخرى. في عام 2000، نشرت وكالة حماية البيئة الأمريكية لوائح خاصة بمياه الصرف الصحي لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي في الولايات المتحدة. ^{[ 15 ]}

تُعدّ محطات توليد الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري ، ولا سيما محطات الفحم ، مصدراً رئيسياً لمياه الصرف الصناعي. وتُصرّف العديد من هذه المحطات مياه صرف تحتوي على مستويات عالية من المعادن، مثل الرصاص والزئبق والكادميوم والكروم ، بالإضافة إلى الزرنيخ والسيلينيوم ومركبات النيتروجين ( النترات والنتريت ) . وتشمل مسارات مياه الصرف إزالة الكبريت من غازات المداخن ، والرماد المتطاير ، والرماد القاعي ، والتحكم في الزئبق في غازات المداخن . وعادةً ما تقوم المحطات التي تستخدم أنظمة للتحكم في تلوث الهواء ، مثل أجهزة التنقية الرطبة ، بنقل الملوثات التي تم جمعها إلى مسار مياه الصرف. ^{[ 18 ]}

تُعدّ أحواض الرماد ، وهي نوع من أحواض الترسيب السطحية، تقنية معالجة شائعة الاستخدام في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم. تستخدم هذه الأحواض الجاذبية لترسيب الجسيمات الكبيرة (المقاسة كإجمالي المواد الصلبة العالقة ) من مياه الصرف الصحي لمحطات توليد الطاقة. لا تعالج هذه التقنية الملوثات الذائبة. تستخدم محطات توليد الطاقة تقنيات إضافية للتحكم في الملوثات، وذلك بحسب نوع مياه الصرف الصحي في المحطة. تشمل هذه التقنيات معالجة الرماد الجاف، وإعادة تدوير الرماد في نظام مغلق، والترسيب الكيميائي ، والمعالجة البيولوجية (مثل عملية الحمأة المنشطة )، وأنظمة الأغشية، وأنظمة التبخير والتبلور. ^{[ 18 ]} وقد مكّنت التطورات التكنولوجية في أغشية التبادل الأيوني وأنظمة التحليل الكهربائي من معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن إزالة الكبريت من غازات المداخن بكفاءة عالية لتلبية حدود التصريف التي وضعتها وكالة حماية البيئة الأمريكية مؤخرًا. ^{[ 19 ]} ويُعدّ نهج المعالجة مشابهًا لمياه الصرف الصناعي الأخرى التي تتراكم فيها الترسبات بكثافة.

تتميز مياه الصرف الناتجة عن العمليات الزراعية وتصنيع الأغذية بخصائص فريدة تميزها عن مياه الصرف الصحي البلدية الشائعة التي تُعالج في محطات معالجة مياه الصرف الصحي العامة أو الخاصة حول العالم: فهي قابلة للتحلل الحيوي وغير سامة، ولكنها تحتوي على نسبة عالية من الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) والمواد الصلبة العالقة (SS). ^{[ 20 ]} غالبًا ما يكون من الصعب التنبؤ بمكونات مياه الصرف الناتجة عن الأغذية والزراعة، نظرًا للاختلافات في الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) ودرجة الحموضة ( pH) في مياه الصرف الناتجة عن منتجات الخضراوات والفواكه واللحوم، ونظرًا للطبيعة الموسمية لتصنيع الأغذية وما بعد الحصاد. ^{[ 21 ]}

تتطلب معالجة الأغذية من المواد الخام كميات كبيرة من المياه عالية الجودة. ينتج عن غسل الخضراوات مياه تحتوي على نسبة عالية من الجسيمات العالقة وبعض المواد العضوية الذائبة . وقد تحتوي أيضاً على مواد خافضة للتوتر السطحي ومبيدات حشرية.

غالباً ما تُصرّف منشآت الاستزراع المائي (مزارع الأسماك) كميات كبيرة من النيتروجين والفوسفور، بالإضافة إلى المواد الصلبة العالقة. وتستخدم بعض هذه المنشآت أدوية ومبيدات حشرية، والتي قد تكون موجودة في مياه الصرف الصحي. ^{[ 22 ]}

تُنتج مصانع معالجة الألبان ملوثات تقليدية (BOD، SS). ^{[ 23 ]}

ينتج عن ذبح الحيوانات ومعالجتها نفايات عضوية من سوائل الجسم، مثل الدم ، ومحتويات الأمعاء . وتشمل الملوثات الناتجة الأكسجين الحيوي المستهلك، والمواد الصلبة العالقة، وبكتيريا القولون ، والزيوت والشحوم، والنيتروجين العضوي ، والأمونيا . ^{[ 24 ]}

تُنتج عمليات تصنيع الأغذية المعدة للبيع نفايات ناتجة عن الطهي ، غالباً ما تكون غنية بالمواد العضوية النباتية، وقد تحتوي أيضاً على الملح والمنكهات والملونات والأحماض أو القلويات . كما قد تتواجد كميات كبيرة من الدهون والزيوت والشحوم، والتي قد تتسبب ، بتركيزات عالية، في انسداد خطوط الصرف الصحي. وتُلزم بعض البلديات المطاعم وشركات تصنيع الأغذية باستخدام مصائد الشحوم ، كما تُنظم عملية التخلص من الدهون والزيوت والشحوم في شبكة الصرف الصحي. ^{[ 25 ]}

تُنتج عمليات تصنيع الأغذية، مثل تنظيف المصانع ونقل المواد وتعبئة الزجاجات وغسل المنتجات، مياه صرف صحي. تتطلب العديد من منشآت تصنيع الأغذية معالجةً في الموقع قبل استخدام مياه الصرف الصحي الناتجة عن العمليات التشغيلية في الأراضي الزراعية أو تصريفها في المجاري المائية أو شبكات الصرف الصحي. يؤدي ارتفاع مستويات المواد الصلبة العالقة من الجزيئات العضوية إلى زيادة الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) وقد ينتج عنه رسوم إضافية كبيرة على الصرف الصحي. تُعد الترسيب، والغربلة السلكية، والترشيح باستخدام الحزام الدوار (الغربلة الدقيقة) من الطرق الشائعة لتقليل كمية المواد الصلبة العضوية العالقة قبل التصريف.

تختلف مخلفات صناعة الزجاج باختلاف نوع الزجاج المُصنّع، والذي يشمل الألياف الزجاجية ، والزجاج المسطح ، والزجاج الملفوف ، والحاويات الزجاجية، وغيرها. وقد تحتوي مياه الصرف الناتجة عن مصانع الزجاج على الأمونيا، والطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD)، والطلب الكيميائي على الأكسجين (COD)، والفلورايد ، والرصاص، والزيوت، والفينول، و/أو الفوسفور. كما قد تكون هذه المخلفات شديدة الحموضة (درجة حموضة منخفضة) أو قلوية (درجة حموضة عالية). ^{[ 26 ]}

يتطلب إنتاج الحديد من خاماته تفاعلات اختزال قوية في أفران الصهر. وتتلوث مياه التبريد حتماً بهذه النواتج، وخاصة الأمونيا والسيانيد . كما يتطلب إنتاج فحم الكوك من الفحم في مصانع الكوك تبريداً مائياً واستخدام الماء في فصل المنتجات الثانوية. وتشمل ملوثات النفايات نواتج التغويز مثل البنزين ، والنفثالين ، والأنثراسين ، والسيانيد، والأمونيا، والفينولات ، والكريزولات ، بالإضافة إلى مجموعة من المركبات العضوية الأكثر تعقيداً والمعروفة مجتمعة باسم الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAH). ^{[ 27 ]}

يتطلب تحويل الحديد أو الصلب إلى صفائح أو أسلاك أو قضبان مراحل تحويل ميكانيكية ساخنة وباردة، وغالبًا ما يُستخدم الماء كمادة تشحيم وتبريد. تشمل الملوثات الزيوت الهيدروليكية والشحوم والمواد الصلبة الجزيئية. تتضمن المعالجة النهائية لمنتجات الحديد والصلب قبل بيعها للتصنيع التخليل في حمض معدني قوي لإزالة الصدأ وإعداد السطح للطلاء بالقصدير أو الكروم أو لمعالجات سطحية أخرى مثل الجلفنة أو الدهان . الحمضان الأكثر شيوعًا هما حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك . تشمل مياه الصرف مياه الشطف الحمضية بالإضافة إلى الحمض المُستعمل. على الرغم من أن العديد من المصانع تُشغّل محطات استعادة الأحماض (خاصةً تلك التي تستخدم حمض الهيدروكلوريك)، حيث يُغلى الحمض المعدني لفصل أملاح الحديد، إلا أنه تبقى كمية كبيرة من كبريتات الحديدوز أو كلوريد الحديدوز شديدة الحموضة والتي يجب التخلص منها. العديد من مياه الصرف في صناعة الصلب ملوثة بالزيت الهيدروليكي، المعروف أيضًا بالزيت القابل للذوبان.

تُجري العديد من الصناعات عمليات على المواد الخام المعدنية (مثل الصفائح المعدنية، والسبائك ، والقضبان ) أثناء تصنيع منتجاتها النهائية. وتشمل هذه الصناعات صناعة السيارات والشاحنات والطائرات؛ وصناعة الأدوات والمعدات؛ والمعدات الإلكترونية وآلات المكاتب؛ والسفن والقوارب؛ والأجهزة المنزلية وغيرها من المنتجات المنزلية؛ والمعدات الصناعية الثابتة (مثل الضواغط والمضخات والغلايات). وتشمل العمليات النموذجية التي تُجرى في هذه المصانع الطحن ، والتشغيل الآلي ، والطلاء ، والحفر الكيميائي، والطحن ، وإزالة الشحوم بالمذيبات ، والطلاء الكهربائي ، والأنودة . وقد تحتوي مياه الصرف الناتجة عن هذه الصناعات على معادن ثقيلة (منها الكادميوم، والكروم، والنحاس، والرصاص، والنيكل، والفضة، والزنك)، والسيانيد، ومذيبات كيميائية متنوعة، وزيوت، وشحوم. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

تُعدّ مخلفات المياه، المكونة من جزيئات صخرية، من أهمّ أنواع مياه الصرف المرتبطة بالمناجم والمحاجر . وتنتج هذه المخلفات عن مياه الأمطار التي تغسل الأسطح المكشوفة وطرق النقل، بالإضافة إلى عمليات غسل الصخور وتصنيفها. وقد تكون كميات المياه كبيرة جدًا، لا سيما تلك الناتجة عن هطول الأمطار في المواقع الكبيرة. ^{[ 30 ]} ويمكن لبعض عمليات الفصل المتخصصة، مثل غسل الفحم لفصله عن الصخور الأصلية باستخدام تدرجات الكثافة ، أن تُنتج مياه صرف ملوثة بجزيئات دقيقة من الهيماتيت ومواد خافضة للتوتر السطحي . كما تُعدّ الزيوت والزيوت الهيدروليكية من الملوثات الشائعة. ^{[ 31 ]}

تتلوث مياه الصرف الصحي الناتجة عن مناجم المعادن ومصانع استخلاص الخامات حتمًا بالمعادن الموجودة في التكوينات الصخرية الأصلية. بعد سحق واستخراج المواد المرغوبة، قد تدخل مواد غير مرغوبة إلى مجرى مياه الصرف الصحي. بالنسبة لمناجم المعادن، قد يشمل ذلك معادن غير مرغوبة مثل الزنك ومواد أخرى مثل الزرنيخ . قد يؤدي استخلاص المعادن عالية القيمة مثل الذهب والفضة إلى تكوين رواسب طينية تحتوي على جزيئات دقيقة جدًا ، حيث يصبح الإزالة الفيزيائية للملوثات أمرًا بالغ الصعوبة. ^{[ 32 ]}

بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تتكون التكوينات الجيولوجية التي تحوي معادن ذات قيمة اقتصادية، مثل النحاس والذهب، من خامات كبريتيدية. تتضمن عملية المعالجة طحن الصخور إلى جزيئات دقيقة، ثم استخلاص المعدن (أو المعادن) المطلوب، وتُعرف الصخور المتبقية باسم المخلفات. تحتوي هذه المخلفات على مزيج ليس فقط من المعادن المتبقية غير المرغوب فيها، بل أيضًا من مكونات كبريتيدية تُكوّن في النهاية حمض الكبريتيك عند تعرضها للهواء والماء، وهو أمر حتمي عند التخلص من المخلفات في أحواض كبيرة. يُعدّ تصريف المياه الحمضية الناتج من المناجم، والذي غالبًا ما يكون غنيًا بالمعادن الثقيلة (لأن الأحماض تُذيب المعادن)، أحد الآثار البيئية العديدة للتعدين . ^{[ 32 ]}

يتم التعامل مع النفايات الناتجة عن الصناعات النووية والكيميائية الإشعاعية على أنها نفايات مشعة . ^{[ 33 ]}

درس الباحثون التراكم الحيوي للسترونتيوم بواسطة طحلب Scenedesmus spinosus في مياه الصرف الصحي المُحاكاة. وتشير الدراسة إلى قدرة امتصاص حيوي انتقائية عالية للسترونتيوم لدى هذا الطحلب، مما يوحي بأنه قد يكون مناسبًا للاستخدام في معالجة مياه الصرف الصحي النووية . ^{[ 34 ]}

تُنتج عمليات آبار النفط والغاز مياهًا مُنتجة ، قد تحتوي على زيوت ومعادن سامة (مثل الزرنيخ والكادميوم والكروم والزئبق والرصاص ) وأملاح ومواد كيميائية عضوية ومواد صلبة. تحتوي بعض هذه المياه المُنتجة على آثار مواد مشعة طبيعية . كما تُنتج منصات النفط والغاز البحرية مياه تصريف سطحية، ونفايات منزلية، ونفايات صحية. خلال عملية الحفر، تُصرّف مواقع الآبار عادةً مخلفات الحفر وطين الحفر (سائل الحفر). ^{[ 35 ]}

تشمل الملوثات المنبعثة من مصافي البترول ومصانع البتروكيماويات الملوثات التقليدية (BOD، والزيوت والشحوم، والمواد الصلبة العالقة )، والأمونيا، والكروم، والفينولات، والكبريتيدات. ^{[ 36 ]}

تُنتج مصانع الأدوية عادةً مجموعة متنوعة من مياه الصرف الناتجة عن عملياتها، بما في ذلك المذيبات، ومحاليل الأحماض والقلويات المستهلكة، ومياه التفاعلات الكيميائية، ومياه غسل ​​المنتجات، والبخار المكثف، ومياه تصريف أجهزة تنقية الهواء، ومياه غسل ​​المعدات. أما مياه الصرف غير الناتجة عن العمليات فتشمل عادةً مياه التبريد ومياه الجريان السطحي للموقع. وتشمل الملوثات التي تُنتجها هذه الصناعة الأسيتون ، والأمونيا، والبنزين، والطلب البيولوجي على الأكسجين، والكلوروفورم، والسيانيد، والإيثانول ، وأسيتات الإيثيل ، والإيزوبروبانول ، وكلوريد الميثيلين ، والميثانول ، والفينول، والتولوين. وتشمل تقنيات المعالجة المستخدمة المعالجة البيولوجية المتقدمة (مثل الحمأة المنشطة مع النترجة)، والترشيح متعدد الوسائط ، وتدمير السيانيد (مثل التحلل المائي )، والتجريد بالبخار ، وإعادة تدوير مياه الصرف. ^{[ 37 ]}

تُستخدم محطات معالجة مياه الصرف الصحي على نطاق واسع في صناعة الأدوية لمعالجة مياه الصرف الناتجة عن عمليات التصنيع والتنظيف والعمليات المختبرية وعمليات المرافق. وتساعد هذه الأنظمة المنشآت الصيدلانية على الامتثال للوائح البيئية، والحد من التلوث، وضمان التصريف الآمن أو إعادة استخدام المياه المعالجة. ^{[ 38 ]}

تتميز مياه الصرف الناتجة عن صناعة اللب والورق عمومًا بارتفاع نسبة المواد الصلبة العالقة والطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD). وقد تُنتج المصانع التي تُبيض لب الخشب لصناعة الورق الكلوروفورم ، والديوكسينات (بما في ذلك 2،3،7،8-رباعي كلورو ثنائي بنزو-بي-ديوكسين )، والفيورانات ، والفينولات، والطلب الكيميائي على الأكسجين (COD). ^{[ 39 ]} قد لا تحتاج مصانع الورق المستقلة التي تستخدم لبًا مستوردًا إلا إلى معالجة أولية بسيطة، مثل الترسيب أو التعويم بالهواء المذاب . أما زيادة أحمال BOD أو COD، فضلًا عن الملوثات العضوية، فقد تتطلب معالجة بيولوجية مثل الحمأة المنشطة أو مفاعلات الحمأة اللاهوائية ذات التدفق الصاعد . وبالنسبة للمصانع ذات الأحمال غير العضوية العالية، مثل الأملاح، فقد تكون هناك حاجة إلى معالجات ثلاثية، إما معالجات غشائية عامة مثل الترشيح الفائق أو التناضح العكسي، أو معالجات لإزالة ملوثات محددة، مثل المغذيات.

تختلف الملوثات المنبعثة من مصاهر المعادن غير الحديدية باختلاف خام المعدن الأساسي. فمصاهر البوكسيت تُنتج الفينولات ^{[ 40 ] : 131،} ولكنها عادةً ما تستخدم أحواض الترسيب والتبخير لمعالجة هذه النفايات، دون الحاجة إلى تصريف مياه الصرف الصحي بشكل دوري. ^{[ 40 ] : 395.} أما مصاهر الألومنيوم، فتُصرّف عادةً الفلورايد ، وبنزو(أ)بيرين ، والأنتيمون ، والنيكل ، بالإضافة إلى الألومنيوم. وتُنتج مصاهر النحاس عادةً الكادميوم ، والرصاص، والزنك، والزرنيخ، والنيكل، بالإضافة إلى النحاس، في مياه الصرف الصحي. وتُصرّف مصاهر الرصاص الرصاص والزنك. وتُصرّف مصاهر النيكل والكوبالت الأمونيا والنحاس بالإضافة إلى المعادن الأساسية. وتُصرّف مصاهر الزنك الزرنيخ، والكادميوم، والنحاس، والرصاص، والسيلينيوم، والزنك. ^{[ 41 ]}

تشمل عمليات المعالجة النموذجية المستخدمة في الصناعة الترسيب الكيميائي والترسيب والترشيح. ^{[ 40 ] : 145}

تُنتج مصانع النسيج ، بما فيها مصانع السجاد ، مياه صرف صحي من عمليات متنوعة، تشمل التنظيف والتشطيب، وتصنيع الغزل ، وتشطيب الأقمشة (مثل التبييض ، والصباغة ، ومعالجة الراتنج ، والعزل المائي ، ومقاومة اللهب ). وتشمل الملوثات الناتجة عن مصانع النسيج: الطلب البيولوجي على الأكسجين، والمواد الصلبة العالقة، والزيوت والشحوم، والكبريتيد، والفينولات، والكروم. ^{[ 42 ]} وتُعدّ بقايا المبيدات الحشرية في الصوف مشكلة خاصة في معالجة المياه الناتجة عن معالجة الصوف. وقد تحتوي مياه الصرف الصحي على دهون حيوانية، والتي يُمكن استخلاصها، في حال عدم تلوثها، لإنتاج الشحم أو غيره من منتجات التكرير.

تُنتج مصانع صباغة المنسوجات مياه صرف تحتوي على أصباغ صناعية (مثل الأصباغ التفاعلية، والأصباغ الحمضية، والأصباغ القاعدية، وأصباغ التشتيت، وأصباغ الأحواض، وأصباغ الكبريت، وأصباغ التثبيت، والأصباغ المباشرة، وأصباغ التغلغل، وأصباغ المذيبات، وأصباغ الصبغة) ^{[ 43 ]} وأصباغ طبيعية، ومُكثِّف صمغي (صمغ الغوار)، وعوامل ترطيب متنوعة، ومنظمات حموضة، ومُثبِّطات أو مُسرِّعات الصبغة. بعد المعالجة بمواد التلبيد والترسيب القائمة على البوليمرات، تشمل معايير الرصد النموذجية: الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD)، والطلب الكيميائي على الأكسجين (COD)، واللون (ADMI)، والكبريتيد، والزيوت والشحوم، والفينول، والمواد الصلبة العالقة الكلية ( TSS) ، والمعادن الثقيلة (الكروم، والزنك، والرصاص ، والنحاس).

قد تشمل التطبيقات الصناعية التي يدخل فيها الزيت إلى مجرى مياه الصرف الصحي محطات غسيل المركبات، وورش العمل، ومستودعات تخزين الوقود، ومراكز النقل، ومحطات توليد الطاقة. غالبًا ما تُصرّف مياه الصرف الصحي إلى شبكات الصرف الصحي المحلية أو أنظمة النفايات التجارية، ويجب أن تستوفي المواصفات البيئية المحلية. تشمل الملوثات النموذجية المذيبات، والمنظفات، والحصى، ومواد التشحيم، والهيدروكربونات. ^{[ 44 ]}

تحتاج العديد من الصناعات إلى معالجة المياه للحصول على مياه عالية الجودة لعملياتها. قد يشمل ذلك عمليات التخليق الكيميائي النقي أو مياه تغذية الغلايات. كما تُنتج بعض عمليات معالجة المياه رواسب عضوية ومعدنية نتيجة الترشيح والترسيب ، والتي تتطلب معالجة. تعمل عملية التبادل الأيوني باستخدام الراتنجات الطبيعية أو الاصطناعية على إزالة أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم والكربونات من الماء، واستبدالها عادةً بأيونات الصوديوم والكلوريد والهيدروكسيل و/أو أيونات أخرى. ينتج عن تجديد أعمدة التبادل الأيوني باستخدام الأحماض والقلويات القوية مياه صرف غنية بأيونات العسر التي تترسب بسهولة، خاصةً عند اختلاطها بمكونات أخرى لمياه الصرف.

تنتج مصانع حفظ الأخشاب ملوثات تقليدية وسامة، بما في ذلك الزرنيخ، والطلب الكيميائي للأكسجين، والنحاس، والكروم، ودرجة حموضة مرتفعة أو منخفضة بشكل غير طبيعي، والفينولات، والمواد الصلبة العالقة، والزيوت والشحوم. ^{[ 45 ]}

تتضمن معالجة المحلول الملحي إزالة أيونات الملح الذائبة من تيار النفايات. ورغم وجود أوجه تشابه مع تحلية مياه البحر أو المياه قليلة الملوحة ، إلا أن المعالجة الصناعية للمحلول الملحي قد تحتوي على تركيبات فريدة من الأيونات الذائبة، مثل أيونات العسر أو المعادن الأخرى، مما يستلزم عمليات ومعدات خاصة.

تُصمَّم أنظمة معالجة المحلول الملحي عادةً إما لتقليل حجم التصريف النهائي بهدف التخلص منه بتكلفة أقل (إذ تُحتسب تكاليف التخلص غالبًا بناءً على الحجم)، أو لزيادة استخلاص المياه العذبة أو الأملاح إلى أقصى حد. كما يمكن تحسين هذه الأنظمة لتقليل استهلاك الكهرباء، واستخدام المواد الكيميائية، أو المساحة التي تشغلها.

تُعد معالجة المياه المالحة شائعة عند معالجة مياه أبراج التبريد، والمياه المنتجة من تصريف الجاذبية بمساعدة البخار (SAGD)، والمياه المنتجة من استخراج الغاز الطبيعي مثل غاز طبقات الفحم ، ومياه التدفق العكسي للتكسير الهيدروليكي، ومياه الصرف الحمضية من المناجم أو الصخور الحمضية ، ومخلفات التناضح العكسي، ومياه الصرف الناتجة عن الكلور القلوي ، ومياه الصرف الناتجة عن مصانع اللب والورق، ومخلفات معالجة الأغذية والمشروبات.

قد تشمل تقنيات معالجة المحلول الملحي ما يلي: عمليات الترشيح الغشائي، مثل التناضح العكسي ؛ عمليات التبادل الأيوني ، مثل التحليل الكهربائي أو تبادل الكاتيونات في الأحماض الضعيفة ؛ أو عمليات التبخير، مثل مُركِّزات المحلول الملحي وأجهزة التبلور التي تستخدم إعادة ضغط البخار الميكانيكي والبخار. ونظرًا لتزايد معايير التصريف باستمرار، فقد برز استخدام عمليات الأكسدة المتقدمة لمعالجة المحلول الملحي. ومن الأمثلة البارزة على ذلك أكسدة فنتون ^{[ 49 ] [ 50 ]} والأوزنة ^{[ 51 ]،} والتي استُخدمت لتحليل المركبات المقاومة في المحلول الملحي الناتج عن المصانع.

قد لا يكون التناضح العكسي قابلاً للتطبيق في معالجة المياه المالحة، وذلك بسبب احتمالية حدوث التلوث الناجم عن أملاح الصلابة أو الملوثات العضوية، أو تلف أغشية التناضح العكسي بسبب الهيدروكربونات .

تُعدّ عمليات التبخير الأكثر شيوعًا في معالجة المحلول الملحي، إذ تُتيح أعلى درجات التركيز، حتى أنها تُضاهي تركيز الملح الصلب. كما تُنتج هذه العمليات مياهًا معالجة عالية النقاء، تصل جودتها إلى جودة المياه المقطرة. وتتميز عمليات التبخير أيضًا بمقاومتها العالية للمواد العضوية والهيدروكربونات والأملاح المسببة للعسر. مع ذلك، فإن استهلاك الطاقة فيها مرتفع، وقد يُشكّل التآكل مشكلةً نظرًا لأن المحرّك الرئيسي هو الماء المالح المركز. ونتيجةً لذلك، تستخدم أنظمة التبخير عادةً التيتانيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج .

يمكن إزالة معظم المواد الصلبة باستخدام تقنيات الترسيب البسيطة، حيث تُستخلص هذه المواد على شكل معلق أو حمأة. أما المواد الصلبة الدقيقة جدًا والمواد ذات الكثافة القريبة من كثافة الماء فتُشكل تحديات خاصة، وفي هذه الحالة قد يلزم استخدام الترشيح أو الترشيح الفائق . على الرغم من إمكانية استخدام التلبيد ، إلا أن استخدام أملاح الشب أو إضافة البوليمرات الإلكتروليتية قد يكون غير عملي. غالبًا ما تتطلب مياه الصرف الناتجة عن عمليات تصنيع الأغذية الصناعية معالجة في الموقع قبل تصريفها لتجنب أو تقليل رسوم الصرف الصحي الإضافية. ويُحدد نوع الصناعة والممارسات التشغيلية المحددة أنواع مياه الصرف الناتجة ونوع المعالجة المطلوبة. يُعد تقليل المواد الصلبة، مثل النفايات والمواد العضوية والرمل، هدفًا رئيسيًا في معالجة مياه الصرف الصناعية. ومن الطرق الشائعة لتقليل المواد الصلبة: الترسيب الأولي (التصفية)، والتعويم بالهواء المذاب ، والترشيح الحزامي (الغربلة الدقيقة)، والغربلة الأسطوانية.

تعتمد الإزالة الفعالة للزيوت والشحوم على خصائص الزيت من حيث حالته المعلقة وحجم قطراته، مما يؤثر بدوره على اختيار تقنية الفصل. قد يكون الزيت الموجود في مياه الصرف الصناعي زيتًا خفيفًا حرًا، أو زيتًا ثقيلًا يميل إلى الترسيب، أو زيتًا مستحلبًا يُشار إليه غالبًا بالزيت القابل للذوبان. تتطلب الزيوت المستحلبة أو القابلة للذوبان عادةً عملية "تكسير" لتحرير الزيت من مستحلبه. في معظم الحالات، يتم ذلك عن طريق خفض درجة حموضة الماء.

تتميز معظم تقنيات الفصل بنطاق مثالي لأحجام قطرات الزيت التي يمكن معالجتها بفعالية. ولكل تقنية منحنى أداء خاص بها يحدد الأداء الأمثل بناءً على حجم قطرات الزيت. ومن أكثر أنواع الفواصل شيوعًا: خزانات أو حفر الجاذبية، وفواصل الزيت عن الماء وفقًا لمعايير معهد البترول الأمريكي (API)، والمعالجة الكيميائية باستخدام التعويم بالهواء المذاب، وأجهزة الطرد المركزي، والمرشحات، والفواصل الهيدروليكية.

يمكن إجراء تحليل الماء الزيتي لتحديد حجم القطرات باستخدام محلل الجسيمات بالفيديو.

يمكن عادةً معالجة المواد العضوية القابلة للتحلل الحيوي، سواءً كانت من أصل نباتي أو حيواني، باستخدام عمليات معالجة مياه الصرف الصحي التقليدية الموسعة ، مثل الحمأة المنشطة أو المرشحات البيولوجية . ^{[ 1 ] [ 64 ]} قد تنشأ مشاكل إذا كانت مياه الصرف الصحي مخففة بشكل مفرط بمياه الغسيل، أو إذا كانت شديدة التركيز، مثل الدم أو الحليب غير المخفف. كما أن وجود مواد التنظيف، والمطهرات، والمبيدات الحشرية، أو المضادات الحيوية، قد يؤثر سلبًا على عمليات المعالجة.

عملية الحمأة المنشطة

تُعدّ عملية الحمأة المنشطة نوعًا من عمليات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي ، سواءً كانت مياه صرف صحي عادية أو مياه صرف صناعي، وذلك باستخدام التهوية وتكوين ندفات بيولوجية من البكتيريا والبروتوزوا . وهي إحدى بدائل المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي في المعالجة الثانوية ، والتي تُعنى بإزالة المواد العضوية القابلة للتحلل الحيوي والمواد الصلبة العالقة. وتعتمد هذه العملية على الهواء (أو الأكسجين ) والكائنات الدقيقة لأكسدة الملوثات العضوية بيولوجيًا ، مما ينتج عنه حمأة (أو ندفات ) تحتوي على المواد المؤكسدة.

تبدأ عملية الحمأة المنشطة لإزالة التلوث الكربوني بخزان تهوية يُضخ فيه الهواء (أو الأكسجين) إلى مياه الصرف. يلي ذلك خزان ترسيب يسمح للكتل البيولوجية (طبقة الحمأة) بالترسب، مما يفصل الحمأة البيولوجية عن المياه المعالجة. يُعاد تدوير جزء من الحمأة إلى خزان التهوية، بينما يُزال الجزء المتبقي لمزيد من المعالجة والتخلص النهائي.

عملية الترشيح بالتنقيط

يتكون المرشح المتقطر من طبقة من الصخور أو الحصى أو الخبث أو الطحالب الخثية أو مواد بلاستيكية، يتدفق فوقها ماء الصرف الصحي إلى أسفل، ملامسًا طبقة (أو غشاء) من الطحالب الميكروبية التي تغطي طبقة الترشيح. تُحافظ على الظروف الهوائية بتدفق هواء قسري عبر طبقة الترشيح أو بالحمل الحراري الطبيعي للهواء. تتضمن العملية امتصاص المركبات العضوية في ماء الصرف الصحي بواسطة طبقة الطحالب الميكروبية، وانتشار الهواء داخل هذه الطبقة لتوفير الأكسجين اللازم للأكسدة البيوكيميائية للمركبات العضوية. تشمل النواتج النهائية غاز ثاني أكسيد الكربون والماء ونواتج أخرى للأكسدة. مع ازدياد سمك طبقة الطحالب، يصعب على الهواء اختراقها، فتتشكل طبقة داخلية لاهوائية.

تُعدّ المواد العضوية الاصطناعية، بما في ذلك المذيبات والدهانات والمستحضرات الصيدلانية والمبيدات الحشرية ومنتجات إنتاج فحم الكوك وغيرها، صعبة المعالجة. وتختلف طرق المعالجة باختلاف المادة المراد معالجتها، وتشمل هذه الطرق: المعالجة بالأكسدة المتقدمة ، والتقطير ، والامتزاز، والأوزنة، والتزجيج، والحرق ، والتثبيت الكيميائي، أو التخلص منها في مكبّات النفايات. بعض المواد، كبعض المنظفات، قابلة للتحلل البيولوجي، وفي هذه الحالة، يُمكن استخدام شكل مُعدّل من معالجة مياه الصرف الصحي.

يمكن عادةً معادلة الأحماض والقلويات في ظروف مضبوطة. ينتج عن المعادلة في كثير من الأحيان راسب يتطلب معالجة باعتباره مخلفات صلبة قد تكون سامة. في بعض الحالات، قد تنطلق غازات تتطلب معالجة تيار الغاز. كما تتطلب عملية المعادلة عادةً أنواعًا أخرى من المعالجة.

يمكن أن تفقد تيارات النفايات الغنية بأيونات العسر ، الناتجة عن عمليات إزالة الأيونات، هذه الأيونات بسهولة مع تراكم أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم المترسبة. قد تتسبب عملية الترسيب هذه في تراكمات شديدة على الأنابيب، وفي الحالات القصوى، قد تؤدي إلى انسداد أنابيب الصرف. في سبعينيات القرن الماضي، انسد أنبوب تصريف بحري صناعي قطره متر واحد، يخدم مجمعًا كيميائيًا رئيسيًا، بسبب هذه الأملاح. تتم المعالجة إما بتركيز مياه الصرف الناتجة عن إزالة الأيونات والتخلص منها في مكب النفايات، أو بضبط درجة حموضة مياه الصرف بعناية.

تُعدّ المواد السامة، بما فيها العديد من المواد العضوية والمعادن (مثل الزنك والفضة والكادميوم والثاليوم وغيرها) والأحماض والقلويات والعناصر غير المعدنية (مثل الزرنيخ أو السيلينيوم ) ، مقاومةً عمومًا للعمليات البيولوجية ما لم تكن مخففة للغاية. ويمكن غالبًا ترسيب المعادن بتغيير درجة الحموضة أو بمعالجتها بمواد كيميائية أخرى. إلا أن العديد منها يقاوم المعالجة أو التخفيف، وقد يتطلب تركيزه ثم دفنه أو إعادة تدويره. ويمكن حرق المواد العضوية الذائبة في مياه الصرف الصحي باستخدام عملية الأكسدة المتقدمة.

لإزالة الحرارة من مياه الصرف الصحي الناتجة عن محطات توليد الطاقة أو المصانع ، وبالتالي تقليل التلوث الحراري ، يتم استخدام التقنيات التالية:

• أحواض التبريد ، وهي مسطحات مائية مصممة هندسيًا للتبريد عن طريق التبخر والحمل الحراري والإشعاع .
• أبراج التبريد ، التي تنقل الحرارة المهدرة إلى الغلاف الجوي من خلال التبخر أو نقل الحرارة
• التوليد المشترك للطاقة ، وهي عملية يتم فيها إعادة تدوير الحرارة المهدرة لأغراض التدفئة المنزلية أو الصناعية. ^{[ 66 ]}

قد يُسمح لبعض المنشآت، مثل آبار النفط والغاز، بضخ مياه الصرف الصحي تحت الأرض عبر آبار الحقن . ومع ذلك، فقد رُبط حقن مياه الصرف الصحي بالزلازل المستحثة . ^{[ 67 ]}

عرّف المجتمع الدولي معالجة مياه الصرف الصناعي كجزءٍ هام من التنمية المستدامة، وذلك بإدراجها ضمن الهدف السادس من أهداف التنمية المستدامة . وينص الهدف 6.3 من هذا الهدف على "تحسين جودة المياه بحلول عام 2030 من خلال الحد من التلوث ، والقضاء على إلقاء النفايات، وتقليل إطلاق المواد الكيميائية والمواد الخطرة ، وخفض نسبة مياه الصرف غير المعالجة إلى النصف ، وزيادة إعادة التدوير وإعادة الاستخدام الآمن على مستوى العالم بشكل كبير". ^{[ 69 ]} ومن مؤشرات هذا الهدف "نسبة تدفقات مياه الصرف المنزلية والصناعية المعالجة بشكل آمن". ^{[ 70 ]}