שפכי התעשייה הכימית הכבדה מאופיינים בדרך כלל בריכוזים גבוהים של תרכובות חנקן וחומרים אורגניים וכן בתכולת מליחות גבוהה ובריכוז גבוה של תרכובות רעילות וקשות פירוק ביולוגי. מצב זה מקשה ליישם תהליכי טיפול ביולוגיים קונבנציונליים בשפכים אלה לשם עמידה בסף ההרחקה הנדרש בחוק לצורך סילוק לים.
במסגרת העבודה המתוארת כאן, נבחנה ההשפעה של הוספת פחם פעיל אבקתי (PAC) למערכת ביולוגית ממברנלית דו-בוצית (DSS-MBR-PACT) על ההרחקה של מרכיבים שונים ובעיקר של תרכובות חנקן, TOC ו-AOX בטיפול בשפכים בעייתיים אלו.
מערכת הבוצה הראשונה היא מערכת בוצה משופעלת קונבנציונלית, בה מתבצעת הרחקה של החומר האורגני הפריק ביולוגית ושל אחוז גבוה מהתרכובות המעכבות, וכן מתרחשת אמוניפיקציה של רוב תרכובות החנקן האורגני. מערכת הבוצה השנייה הינה ריאקטור ביולוגי ממברנלי- MBR, בה מתבצעת הרחקה של החנקן האמוניקלי בתהליכי ניטריפיקציה ודה-ניטריפיקציה עוקבים וכן מתבצעת הרחקה של תרכובות קשות פירוק ביולוגי. מערכת הבוצה הראשונה למעשה מגינה על הביומסה הניטריפיקנטית במערכת הבוצה השנייה מפני הרעלה. עקב המליחות הגבוהה ונוכחות המרכיבים המעכבים בשפכים, יש צורך במיהול השפכים באמצעות זרמים נקיים יחסית.
במסגרת המחקר, הופעל מתקן פיילוט רציף לשם בחינת התהליך. במהלך העבודה התבצעה הורדה הדרגתית של מיהול השפכים הגולמיים עד למיהול 0, כאשר בשלב האחרון הוסף ה-PAC למערכת הבוצה השנייה, דבר שהופך אותה למערכת DSS-MBR-PACT. הוספת ה-PAC הביאה לעלייה חדה ויציבה בהרחקת החנקן האמוניקלי, ולירידה בריכוזו בקולחים מתחת לערך הסילוק. כמו כן, חל שיפור מסוים בהרחקת החנקן הכללי, ה-TOC וה-AOX. בנוסף לכך, נמצא כי ספיחת ה-TOC וה-AOX על ה-PAC מתנהגת לפי איזותרמת פרוינדליך, וכי ריכוז PAC של 2,000 מג"ל הינו מספק להגעה לריכוזים המותרים להרחקה. כמו כן, נמצא כי הרוב המוחלט של TOC ו-AOX הינו בר-ספיחה ולכן ניתן להרחקה במנגנון זה.
המחקר הראה שתהליך ה-DSS-MBR-PACT יכול לתת מענה לטיפול בשפכים בעייתיים, כדוגמת שפכי התעשייה הכימית הכבדה, המכילים מרכיבים המעכבים תהליכים ביולוגיים ולהכשירם להרחקה לגופי מים רגישים בסביבה.
