یکی از مهم ترین مواد در تصفیه آب و فاضلاب منعقد کننده ها هستند. مکانیزم آن ها به گونه ای است که به ذرات جامد می چسبند و باعث ته نشینی آن ها می شوند. از منعقد کننده ها برای بی نظمی تعلیق کلوئیدی و خنثی کردن مواد جامد معلق استفاده می شود. به طور کلی انعقاد یا کواگولاسیون یک فرآیند شیمیایی است که منعقد کننده در آن به عنوان ماده شیمیایی برای حذف ذرات معلق جامد، شفاف سازی آب، آهک زنی، ضخیم شدن لجن، حذف رنگ (مواد آلی طبیعی)، آلک (فیتوپلانکتون) باکتری ها و ویروس ها و آبگیری لجن، مورد استفاده قرار می گیرد. نوع و مقدار ماده شیمیایی و مواد منعقد کننده را می توان از طریق روش هایی مانند آزمایش جارتست به دست آورد. از انواع مواد منعقد کننده می توان به آهن، مواد پلیمری و آلومینیومی و غیره اشاره کرد.
فرایند انعقاد و لخته سازی چیست؟
به طور کلی فرایند اجتماع ذرات ریز به کمک تزریق مواد شیمیایی را فرایند انعقاد گویند. انعقاد شیمیایی در تصفیه فاضلاب می تواند همراه با ته نشینی و یا بدون ته نشینی باشد. فرایند انعقاد معمولا توسط مواد منعقد کننده و پلی الکترولیت صورت می گیرد. مواد منعقد کننده برای خنثی سازی بار الکتریکی ذرات معلق به آب یا فاضلاب اضافه می شوند تا امکان لخته شدن برای آنها فراهم گردد.
انعقاد و لخته سازی، ذرات معلق عامل کدورت را قابل ته نشین شدن می کند و به این ترتیب این مواد به خوبی حذف خواهند شد. اما باید دقت کرد که این دو فرایند دو مفهوم جدا از یکدیگر هستند. انعقاد بار الکتریکی ذرات ریز را کاهش می دهد، ولی در لخته سازی ذرات درشت تری ایجاد می شود که می توان به راحتی آنها را از یکدیگر جدا کرد. به طور کلی لخته سازی را می توان فرایند انعقاد ذرات معلق ریز و کلوئیدی و تبدیل آنها به لخته برای جداسازی آنها توسط ته نشینی و فیلتراسیون دانست. بر طبق مطالب بالا، مهم ترین تفاوت انعقاد و لخته سازی در تصفیه آب و فاضلاب این است که انعقاد فرایندی شیمیایی است در حالی که لخته سازی فرایندی فیزیکی به شمار می رود.
بیشتر بخوانید: رایج ترین مواد منعقد کننده در تصفیه فاضلاب
آزمایش جارتست (jar tast)
آزمایش جارتست یک آزمایش تجربی برای مشخص نمودن میزان و نوع منعقدکنندهها، کمک منعقدهکنندهها و همچنین تعیین pH محیط انجام فرایند انعقاد و لخته سازی است. در این آزمایش به تعدادی ظروف همشکل که دارای حداقل گنجایش یک لیتر هستند، نیاز داریم. ابتدا باید در تمامی ظروف مقدار مشخصی از آب یا فاضلابی که قرار است مواد منعقدکننده به آن تزریق شود، ریخته شود. سپس باید به هر یک از ظروف، مقدار مشخصی از منعقدکنندهها و کمک منعقدهکنندههای مختلف افزوده شود. در این مرحله، مواد باید به مدت 60 ثانیه با سرعت بسیار زیاد و سپس به مدت 600 ثانیه با سرعت کم با یکدیگر مخلوط شوند.
بعد از مخلوط شدن، زمان یادداشت نتایج آزمایش و مقایسه آن ها می باشد. با وجود پیشرفت های علمی فراوان، همچنان بهترین راه برای تعیین میزان و نوع منعقدکننده ها در انعقاد و لخته سازی، آزمایش جارتست است. نتایج آزمون جارتست، pH بهینه برای انعقاد و لخته سازی و مقدار و نوع منعقد کننده ها و کمک منعقد کننده ها را به طور دقیق برای شما تعیین می کند.
فرایند انعقاد
در اولین قدم از فرایند انعقاد، با افزودن مواد منعقد کننده سعی می شود تا این مواد ته نشین شوند. برای ته نشین کردن کلوئید ها این مواد بایستی بار سطحی خود را از دست بدهند؛ زیرا هنگامی که این مواد دارای بار سطحی باشند، یکدیگر را دفع می کنند. مواد منعقد کننده معمولا از مشتقات آهن و آلومینیوم هستند. آلومینات سدیم، سولفات آلومینیوم، سولفات آهن و کلرایدهای آهن و آلومینیوم از شاخص ترین منعقده کننده ها به شمار می روند. گاهی اوقات در انعقاد و لخته سازی، از مواد پلی الکترولیکی نیز به عنوان منعقد کننده یا کمک منعقده کننده استفاده میکنند. پلی آمین ها مهم ترین مثال این نوع از منعقد کننده ها هستند. مواد کمک منعقد کننده نیز نقشی کلیدی دارند. این مواد عموما برای تشکیل لخته های کلویئدی درشت از لخته های ریزتر به کار گرفته می شوند. این مواد همچنین با تنظیم pH سبب صرفه جویی در مصرف مواد منعقد کننده نیز می شوند.
زمانی که نمک های آهن و آلومینیوم تزریق شدند، با انجام هیدرولیز، به یون های باردار تبدیل می شوند و این امر موجب کاهش پتانسیل محیط و در نتیجه خنثی شدن ذرات کلوئیدی می شود. پس از خنثی شدن این مواد، آن ها شروع به چسبیدن به یکدیگر می کنند و با فعالیت مواد کمک منعقد کننده، لخته های ریزتر به یکدیگر می پیوندند و لخته های بسیار درشتی را تشکیل می دهند که برای ادامه فرایند لخته سازی به کار گرفته می شوند.
بیشتر بخوانید: کلریناتور و تزریق کلر مایع
فرایند لختهسازی
پس از تمام شدن مرحله انعقاد، زمان انجام مرحله کلیدی و مهم لخته سازی است. در مرحله لخته سازی همزن ها یا مخلوط کن های مکانیکی در حوضچه های معینی به ترکیب و اختلاط ذرات میپردازند. این عمل باید به آرامترین شکل ممکن انجام پذیرد تا حداکثر میزان تماس بین ذرات اتفاق بیفتد و لختهسازی به طور کامل انجام شود. اگر سرعت ترکیب این مواد زیاد باشد لختههای تشکیل شده شکسته میشوند و به این ترتیب تمامی مراحل انجام شده باید دوباره تکرار شود. لختههای درشت تشکیل شده بعد از ته نشین شدن در حوضچه، به کمک مواد سیال جدا و حذف میشوند. به جز استفاده برای تصفیه فاضلاب کشتارگاه، صنایع غذایی و سایر محیط های صنعتی، انعقاد و لخته سازی برای تولید آب آشامیدنی و به کمک مراحل تکمیلی دیگری مانند گندزدایی، تصفیه به کمک توریها و پمپها و فیلتراسیون انجام میگیرد.
چه عواملی در انعقاد و لخته سازی نقش دارند؟
عوامل زیادی می توانند در فرایند انعقاد ولخته سازی نقش مهمی بازی کنند که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نوع منعقد کننده: از ویژگی های یک ماده منعقد کننده ایده آل، قدرت انعقاد بالا، دامنه وسیع PH برای منعقد کردن و نیز قیمت مناسب آن می باشد.
- دوز تزریق منعقد کننده
- PH و میزان قلیائیت: به دلیل حذف H+ از محیط، جهت تولید هیدروکسیدهای فلزی لازم است که PH قلیایی باشد. برای تنظیم PH معمولا از آب آهک استفاده می شود، اما این میزان استفاده نباید در حدی باشد که منجر به افزایش بی رویه سختی آب گردد.
- غلظت مواد انعقاد پذیر: هر چه میزان ذرات معلق و کلوئیدی بیشتر باشد، مقدار ماده منعقد کننده مورد نیاز نیز بیشتر می باشد.
- دمای محیط: با کاهش دما، عملیات انعقاد با مشکلات جدی روبرو خواهد شد و لخته سازی کاهش می یابد. بنابراین، مقدار مصرف منعقد کننده در تصفیه خانه ها در فصل زمستان معمولاً بیشتر است.
- نوع و دوز مواد افزودنی شیمیایی به جز منعقد کننده اولیه
- فاصله زمانی بین دوز های تزریق
- سرعت و مدت زمان مخلوط کردن در مرحله مخلوط کردن سریع
- نوع دستگاه همزن استفاده شده
- نوع دستگاه میکس سریع
بیشتر بخوانید: پکیج تزریق انواع مواد شیمیایی
آشنایی با انواع منعقد کننده
مواد منعقد کننده مورد استفاده در تصفیه آب و فاضلاب بسیار متنوع هستند و می توان آنها را براساس پارامترهای مختلف دسته بندی نمود. در دسته بندی کلی، انواع منعقد کننده شامل نوع فلزی و پلیمری هستند.
منعقد کننده پلیمری
پرکاربردترین مواد منعقد کننده در فرایند تصفیه آب و فاضلاب منعقد کننده های پلیمری هستند. این مواد دارای چگالی بار بالایی هستند و برای خنثی سازی بار ذرات کلوئیدی در آب استفاده می شوند. منعقد کننده های پلیمری نسبت به انواع دیگر از بازده و عملکرد بالاتری برخوردار هستند. ازجمله مهمترین منعقدکنندگان پلیمری، پلی آکریل آمید می باشد که در آب انحلال پذیر است و علاوه بر تصفیه آب، موجب بهبود خواص خاک نیز می گردد.
بیشتر بخوانید: پکیج تزریق آنتی اسکالانت
منعقد کننده های آلومینیوم دار
منعقد کننده های آلومینیوم دار که در صنعت تصفیه آب کاربرد زیادی دارند، شامل سه دسته زیر هستند:
سولفات آلومینیوم: نام تجاری این ماده سولفات آلوم یا زاج سیاه است و از رایج ترین مواد منعقد کننده برای تصفیه آب در جهان به حساب می آید. با افزودن این منعقد کننده به آب و واکنش با آب و بی کربنات کلسیم، هیدروکسید آلومینیوم تولید شده که کانونی برای تجمع ذرات کلوئیدی بدون بار و تشکیل لخته های درشت تر می باشد. در صورت پایین بودن میزان قلیائیت محیط برای تولید هیدروکسید آلومینیوم، عموما از آب آهک و کربنات سدیم استفاده می گردد. مهم ترین ایراد استفاده از این منعقد کننده، ایجاد سختی کلسیمی و CO2 (عامل خوردگی) است.
آلومینات سدیم: این منعقد کننده نیز در اثر واکنش با بی کربنات کلسیم، هیدروکسید آلومنیوم تولید می کند. به دلیل خاصیت بازی، احتیاجی به مصرف باز اضافی ندارد.
پلی آلومینیوم کلراید (PAC): پلی آلومینیوم کلراید کاربرد گسترده ای در تصفیه آب دارد و از آن برای زلال سازی و رفع کدورت آب رودخانه ها، آب های صنعتی و نیز در پکیج های تصفیه فاضلاب (بهداشتی و صنعتی) استفاده می شود.
لازم به ذکر است که منعقد کننده های آلومینیوم دار با وجود مزایای فراوانی خود در تصفیه آب، دارای برخی ویژگی های منفی نیز هستند. برای مثال تزریق سولفات آلومینیوم به آب میتواند منجر به تولید عامل خورنده CO2 در سیستم شود.
منعقد کننده های آهن دار
منعقد کننده های حاوی آهن که برای انعقاد ذرات کلوئیدی و معلق در آب استفاده می شوند، شامل موارد زیر هستند:
سولفات فرو: این منعقد کننده با تولید هیدروکسید آهن (سه ظرفیتی)، موجب انعقاد ذرات کلوئیدی می شود. از سولفات فرو عموما همراه با آهک هیدراته استفاده می شود.
کلرور فریک (فریک کلرید): فلریک کلرید ارزان ترین منعقد کننده معدنی است. چون به عنوان ماده زائد در عملیات تولید فولاد تهیه می شود. با این وجود، این ماده خطرناک ترین و فاسد کننده ترین منعقد کننده به حساب می آید و کاربرد آن تنها به شرطی که بتوان با اطمینان از آن استفاده کرد، محدود می گردد. این منعقد کننده به صورت پودری، مایع یا متبلور به بازار عرضه می شود.
منعقد کننده اکسید منیزیم (MgO)
از منعقد کننده اکسید منیزیم به مانند انواع دیگر منغقد کننده ها برای حذف هر گونه ذرات کلوئیدی و معلق در آب و فاضلاب استفاده می شود. این مواد می توانند ذرات چربی یا حتی ذرات بسیار ریزی مانند سیلیس باشند. تزریق این منعقد کننده به آب ذرات سیلیس را به راحتی از آب جدا کرده و در کف استخر ته نشین می کند. بنابراین در بهبود رنگ و رفع کدورت از آب بسیار موثر عمل خواهد کرد. باید توجه کرد که هر چه این ذرات سیلیس بزرگتر باشند، برای لخته سازی آنها به مقدار کمتری از مواد منعقد کننده از قبیل اکسید منیزیم نیاز است. برای استفاده از این ماده برای انعقاد ذرات کلوئیدی آب ضروری است که PH آب بیشتر از 5.9 باشد.
منبع: آبسازه absaze.com
