انعقاد و بهينه سازي آن در فرايند تصفيه آب

چه براي مصارف آشاميدني و چه براي مصارف صنعتي، معمولا آب طبيعي احتياج به تصفيه دارد. تصفيه آب براي مصارف آشاميدني هم آسان تر و هم ارزان تر از تصفيه آب برا ي مصارف صنعتي است.

نگرانيهاي اساسي در مورد آب آشاميدني عبارتند از:

▪ باکتري هاي بيماري زا ( پاتوژن ها ) در آب.

▪ کمبود و يا وجود زيادي غلظت بعضي از يونها که در سلامتي انسان نقش دارند مانند: يون فلوئور.

▪ ذرات معلق در آب.

▪ بو و مزه آب.

دامنه نگراني هاي اساسي در مورد آب هاي صنعتي بستگي به محل مصرف آب دارد. آب به صورت هاي متفاوت در صنايع وابسته مطرح مي شود:

۱) به عنوان ماده اوليه براي تهيه محصول نهايي، بدون اينکه تغيير شکل دهد.

۲) به عنوان ماده اوليه براي شرکت در واکنش شيميايي تهيه محصول نهايي.

۳) به عنوان حلال موادي که در واکنشهاي شيميايي شرکت مي کنند.

۴) به عنوان ماده واسطه انتقال حرارت از دماي زير صفر( آب نمک ) تا دماي بخار آب.

۵) به عنوان ماده ذخيره کننده انرژي.

۶) به عنوان ماده واسطه جهت خارج کردن مواد ناخواسته (زائد).

۷) به عنوان سپر محافظتي در برابر گرما و تشعشع آب سنگين( D۲O ) مورد استفاده در نيروگاهها.

۸) به عنوان ماده اي راحت و ارزان جهت استاندارد ساختن دستگاههاي اندازه گيري دما،دانسيته و ويسکوزيته.

۹) به عنوان ماده اصلي جهت مبارزه با آتش به جز در موارد استثنائي مثل مواد نفتي.

۱۰) خصوصا در مهندسي شيمي و پترو شيمي، بسياري از فرايندها همانند نمک زدايي، خشک کردن، تبخير کردن، کريستاليزاسيون، اختلاط، رزين هاي تعويض يوني، رطوبت زدايي، جذب سطحي و غيره در ارتباط مستقيم با آب هستند.

مطلوب ترين آب براي هر صنعتي آب بدون يون مي باشد، اما هزينه تصفيه آب تا رسيدن به مرحله آب بدون يون بسيار زياد است. براي هر صنعتي مطلوب ترين آب آن است که هزينه تصفيه آب کمتر از مخارج درمان عواقب زيان بخش ناخا لصي ها باشد که براي اکثر صنايع، رسيدن به اين امر با تکيه بر استفاده از سيستم اسمز معکوس RO يا (Reverse Osmosis ) امکان پذير مي باشد.

● برخي اثرات زيان بخش ناخالصي هاي آب در صنعت:

۱) توليد رسوب در دستگاه هاي حرارتي و ديگ بخار.

۲) توليد بخار با کيفيت پايين.

۳) خوردگي بويلرها و ديکر سيستم هاي حرارتي و لوله ها.

۴) اتلاف مواد شيميايي مانند صابون.

۵) باقي گذاردن لکه روي محصولات غذايي و نساجي.

● ناخالصي هاي آب:

تقريبا هر ماده اي در آب محلول است و اين حلاليت به دما، فشار، PH ، پتانسيل شيميايي و به غلظت نسبي ديگر مواد در آب بستگي دارد. در طبيعت اين عوامل چنان به هم مربوط هستندکه کمتر مي توان حلاليت ماده اي را در آب به طور دقيق پيش بيني کرد. در واقع آب يکي از مشهورترين حلال هاست. مخصوصا مواد قطبي( مثل نمک ها ) به مقدار زيادي در آب حل مي شوند. از اين رو آب به طور خالص در طبيعت وجود ندارد.

آب هميشه در حال انحلال ، انتقال و يا رسوب گذاري است. بخار آب موجود در هوا، در اثر ميعان به صورت باران در مي آيد که در موقع باريدن مقداري گردو خاک، اکسيژن، دي اکسيد کربن و ديگر گازها را در خود حل مي کند. در روي سطح زمين، آب مقداري از مواد معدني را در خود حل کرده و همراه مواد ديگر به نقاط مختلف منتقل مي کند.

آب در هنگام نفوذ در لايه هاي مختلف زمين، قسمتي از مواد معلق و ميکروبها را در در لايه هاي مختلف زمين از دست مي دهد.

ناخالصي هاي آب را مي توان به چهار دسته تقسيم کرد:

۱) مواد معلق

۲) گازها

۳) نمکهاي محلول

۴) ميکروب ها خصوصا اشريشيا کليفرم (کليفرم روده اي) ( E.coli coliform )

● انعقاد آب

وجود ناخالصيهاي معلق و کلوئيدي در آب که باعث ايجاد رنگ و بو و طعم نامطبوع آب مي شوند، لزوم تصفيه آب را مطرح مي کند. اين ناخالصيها به کمک صاف کردن ، قابل رفع نيستند، لذا از روش انعقاد و ل_خ_ته سازي براي حذف آنها استفاده مي شود. افزودن يک ماده منعقد کننده به آب باعث خنثي شدن بار ذرات کلوئيدي شده ، اين ذرات با نزديک شدن به هم ذرات درشت دانه و وزين تري را ايجاد مي کنند. وجود ناخالصيهاي معلق و کلوئيدي در آب که باعث ايجاد رنگ و بو و طعم نامطبوع آب مي شوند، لزوم تصفيه آب را مطرح مي کند. اين ناخالصيها به کمک صاف کردن ، قابل رفع نيستند، لذا از روش انعقاد و ل_خ_ته سازي براي حذف آنها استفاده مي شود. افزودن يک ماده منعقد کننده به آب باعث خنثي شدن بار ذرات کلوئيدي شده ، اين ذرات با نزديک شدن به هم ذرات درشت دانه و وزين تري را ايجاد مي کنند.

براي کامل کردن اين عمل و ايجاد ل_خ_ته هاي بزرگتر از مواد ديگري به نام کمک منعقد کننده استفاده مي شود. ل_خ_ته هاي بدست آمده که ذرات معلق و کلوئيدي را به همراه دارند، به حد کافي درشت هستند و به راحتي ته نشين و صاف مي شوند.

● مکانيسم انعقاد

معمولا براي حذف مواد کلوئيدي آب و فاضلاب ، از ترکيبات فلزاتي مانند آلومينيوم ، آهن يا برخي از ترکيبات الکتروليت استفاده مي شود. املاح فلزات که به عنوان منعقد کننده وارد آب مي شود، در اثر هيدروليز به صورت يوني يا هيدروکسيد يا هيدروکسيدهاي باردار ، در مي آيد. بوجود آمدن اين مولکول باردار بزرگ با خنثي نمودن ذرات کلوئيدي و کاهش پتانسيل زتا (اختلاف پتانسيل بين فاز پخش شده و محيط اطراف آن) که عامل اصلي دافعه بين ذرات کلوئيدي مي باشد، امکان لازم براي عمل نمودن نيروي واندروالسي بوجود مي آورند که موجب چسبيدن ذرات به يکديگر مي شود.

بنابراين ، عامل اصلي حذف بار کلوئيدها ، يونهاي فلزي نيستند، بلکه محصولات حاصل از هيدروليز آنها مي باشد. با توجه به آزمايشات مختلف ، يونهاي فلزات سه ظرفيتي در عمل انعقاد ، مؤثرتر از ساير يونها مي باشند. عمل انعقاد توسط عمل ل_خ_ته سازي تکميل شده ، ذرات بزرگتر شروع به ته نشيني مي کنند. در مرحله ته نشيني ، عامل زمان بسيار مهم مي باشد و با قطر ذرات رابطه مستقيم دارد.

● انواع منعقد کننده ها

۱) منعقد کننده هاي آلومينيوم دار

▪ سولفات آلومينيوم Al۲(SO۴)۳, n H۲O :

که نام تجاري اش آلوم يا زاج سفيد مي باشد. با اضافه کردن به آب يا بي کربنات کلسيم و آب واکنش داده ، هيدروکسيد آلومينيوم ايجاد مي کند که هيدروکسيد آلومينيوم مرکزي براي تجمع مواد کلوئيدي ، بدون بار شده ، ل_خ_ته هاي درشت تر ايجاد مي کند. در صورت ناکافي بودن قليائيت محيط براي ايجاد هيدروکسيد آلومينيم ، از آب آهک و کربنات سديم استفاده مي شود. چون +H مانع تشکيل هيدروکسيد آلومينيوم مي شود. عيب مهم استفاده از زاج ، ايجاد سختي کلسيم و CO۲ (عامل خورندگي) مي باشد.

۲) آلومينات سديم Na۳AlO۳ :

اين ترکيب هم در اثر واکنش با بي کربنات کلسيم ايجاد هيدروکسيد آلومينيوم مي کند. به علت خاصيت قليايي ، احتياج به مصرف باز اضافي ندارد.

منعقد کننده هاي آهن دار

۳) سولفات فرو (FeSO۴, ۷H۲O):

با ايجاد هيدروکسيد آهن III ، باعث انعقاد ذرات کلوئيدي مي شود. همراه آهک هيدراته استفاده مي شود.

۴) سولفات فريک:

مي تواند همراه يا بدون آهک هيدراته مصرف شود و از لحاظ اقتصادي با صرفه تر از زاج است. مزايتش نسبت به زاج در ميدان وسيعي از PH عمل مي کند. زمان لازم براي تشکيل ل_خ_ته ها کمتر است و ل_خ_ته ها درشت تر و وزين تر هستند. با استفاده از سولفات فريک در PH حدود ۹ ، منگنز موجود در آب حذف مي شود و باعث از بين رفتن طعم و بوهاي خاص آب مي شود.

۵) کلرور فريک (FeCl۳, ۶H۲O):

از پر مصرف ترين منعقد کننده هاست و به صورت پودر ، مايع يا متبلور به فروش مي رسد. در اثر واکنش با بي کربنات کلسيم يا هيدروکسيد کلسيم ، ايجاد هيدروکسيد آهن III مي کند که مرکزي براي تجمع مواد کلوئيدي به شمار مي رود.

● عوامل مؤثر در انعقاد

۱) PH و قليائيت:

به علت حذف +H از محيط ، براي ايجاد هيدروکسيدهاي فلزي بايد PH قليايي باشد. براي تنظيم PH ، اغلب از آب آهک استفاده مي شود، ولي نبايد در حدي باشد که باعث افزايش بي رويه سختي آب شود.

۲) مقدار ذرات معلق:

هرچه ذرات معلق بيشتر باشد، مصرف کننده منعقدها هم بالا مي رود.

۳) اثر عوامل فيزيکي:

با کاهش دما و نزديک شدن به صفر ، مشکلات جدي در امر انعقاد بوجود مي آيد و ل_خ_ته شدن کاهش مي يابد. به همين دليل ، مقدار مصرف منعقد کننده ها در تصفيه خانه ها در زمستان بيشتر از تابستان است.

۴) مواد منعقد کننده:

قدرت انعقاد بالا ، انعقاد کنندگي در گستره PH وسيع و همچنين مناسب بودن قيمت از خواص يک منعقد کننده خوب مي باشد. علاوه بر اين مي توان از کمک منعقد کننده ها ، CO۲ محلول ، دور همزنهاي مورد استفاده در عمليات انعقاد از عوامل مؤثر انعقاد نام برد.

● کمک منعقد کننده ها

کمک منعقد کننده ها با ايجاد پل بين ذرات ريز ل_خ_ته حاصل از کار منعقد کننده ها ، آنها را به صورت ل_خ_ته هاي درشت و سنگين در آورده ، عمل ته نشيني را سرعت مي بخشند. همچنين محدوده PH بهينه را گسترش داده ، مقدار مصرف ماده منعقد کننده را کاهش مي دهند.

چند نمونه از کمک منعقد کننده ها مورد استفاده در تصفيه خانه ها

▪ کربنات سديم:

با تثبيت PH آب و افزايش يونهاي -OH ، عمل انعقاد را بهبود مي بخشد، مخصوصا اگر منعقد کننده مورد مصرف زاج باشد.

▪ آهک هيدراته:

براي جبران کمبود قليائيت محيط و از بين بردن CO۲ و کاهش سختي آب استفاده مي شود.

▪ گاز کلر:

از بين بردن مواد آلي موجود در آب که عامل ممانعت کننده در انعقاد هستند.

▪ پلي الکتروليتها:

داراي خواص پليمر و الکتروليتي بوده ، مي توانند اندازه ل_خ_ته ها را درشت تر نمايند. از ديگر موارد مورد استفاده ، سيليس فعال يا سديم سيليکات و بنتونيت (عامل پلاستيسيته کردن سراميک) مي باشد.

● آزمايش جار

براي تعيين ميزان ماده منعقد کننده لازم و همچنين PH بهينه براي عمل انعقاد ، از آزمايش جار استفاده مي شود. دستگاه جار از ۶ بشر تهيه شده است که از نمونه مورد نظر بطور مساوي در تمام بشرها ريخته ، PH را به ترتيب ۲ ، ۴ ، ۶ ، ۸ ، ۱۰ ، ۱۲ در نظر مي گيريم. به هر بشر به مقدار مساوي از منعقد کننده و کمک منعقد کننده مورد نظر ريخته مي شود و در دماي معين به مدت ۲۰ دقيقه بشرها هم زده مي شود.

بعد از اين مدت ، آب هر يک را به استوانه هاي مدرج انتقال داده ، منتظر ته نشين شدن آنها مي مانيم. بهترين جواب بيشترين رسوب تشکيل شده و زلالترين محلول رويي مي باشد. با اين ترتيب گستره PH بهينه معلوم مي شود.

● بهينه سازي فرآيند انعقاد درتاسيسات موجودتصفيه خانه هاي آب

درتصفيه خانه هاي متعارف آب،توجه به بهينه سازي فرايندانعقادبراي حذف موادعالي کربنه(TOC) از اهميت قابل توجهي برخوردار است.در مناطقي که از سامانه ي صاف سازي مستقيم براي تصفيه ي اب استفاده مي شود . اجراي اين شيوه چندان مورد توجه نيست. زيرا ميزان مواد آلي در آب هاي زيرزميني پايين بوده و در فرايند صاف سازي مستقيم نبز حوض ته نشيني بعد از مرحله ي انعقاد وجود ندارد تا حذف قابل توجهي از مواد عالي کربنه در آن صورت گيرد . در اجراي فرايند انعقاد پيشرفته ، توجه به ويژگي هاي کيفي و غلظت مواد آلي کربنه آب خام ضرورت دارد. به منظور اجراي عمليات حذف مواد آلي کربنه بر مبناي آزمايش جار يا پايلوت، معيارهايحذف تعيين ميشود. در کاربرد اين فرآيند ، بايد اثرات جانبي ان بررسي شده و به منظور اجراي آن تغييراتي که بايد در تاسيسات موجود تصفيه خانه ها از جمله تاسيسات ترزيق مواد شيميايي ، بهره برداري از واحد هاي ل_خ_ته سازي ، ته نشيني و صاف سازي وراهبري و مديريت لجن ايجاد شود ، مورد مطالعه قرار گيرد. بديهي است که با انجام تغيير در واحدهاي بر شمرده ميزان لجن توليدي افزايش يافته و ويژگي هاي ل_خ_ته تغيير ميکند. همچنين با کاهش (PH) براي حذف (TOC) در عمليات انعقاد بهينه شده، احتمال خوردگي در تاسيسات تصفيه خانه، از ديگر مشکلات و اثرات آن خواهد بود. کلمات کليدي: مواد آلي کربنه (TOC) ، تصفيه خانه ي آب، بهينه سازي واحد هاي انعقاد - ل_خ_ته سازي

● سرآغاز

آب هاي سطحي همواره حاوي مقادير زيادي مواد آلي و معدني حاصل از شست وشوي بستر رودخانه ، انحلال مواد، تجزيه ي برگ ها ، و ساير ميکروارگانيسم هاي موجود در مسير آب مي باشند . علاوه بر آن تخليه ي فاضلاب ها و همچنين ورود انواع مختلف آلاينده هاي خطرناک نظير بقاياي مواد آلي مورد استفاده در کشاورزي به آب هاي سطحي از کارامدي فرآيند هاي متداول تصفيه در تامين آب آشاميدني سالم مي کاهدند. با توجه به اين که در تصفيه خانه هاي آب کشور از کلر به عنوان گند زدا استفاده ميشود و در برخي از آن ها به علت جلوگيري از رشد جلبک ها به آب خام ورودي نيز کلر اضافه مي شود و آب خام ورودي به تصفيه خانه اغلب از منابع سطحي تامين گرديده که حاوي مواد آلي طبيعي (NOM) است، احتمال تشکيل فراورده هاي جانبي ناشي از گند زدايي فراهم است. به طور کلي روش هاي کنترل مواد آلي و فراورده هاي جانبي ناشي از گند زدايي را مي توان به سه گروه تقسيم کرد:

۱) روش هايي که قبل از ورود آب به تصفيه خانه براي کنترل مواد آلي در آب اعمال ميشود، مانند روش هاي اصلاح کيفيت آب در منابع و مخازن.

۲) روش هايي که در تصفيه خانه براي کنترل مواد آلي و تشکيل فرآورده هاي جانبي ناشي از گندزدايي اعمال ميشود . مانند انعقاد بهينه ، جذب سطحي با استفاده از کربن فعال ، زدايش مواد آلي با هوا ، صافي سازي غشايي، تغيير محل کلر زني، استفاده از ساير گندزدا ها.

۳) روش هايي که در محل مصرف براي حذف مواد آلي و فراورده هاي ناشي از گند زدايي اعمال مي شود . مانند دستگاه هاي تصفيه ي خانگي. انعقاد پيشرفته در واقع بهينه سازي فرآيند هاي متداول تصفيه ي آب مي باشد که با استفاده از منعقد کننده هايي مانند نمک هاي آلوم ، آهنو پليمرهاي کاتيوني صورت مي گيرد . کار آمد ي انعقاد بيشتر در حذف مواد آلي با وزن مولکولي بالا ، هيدروفوب و اسيدي مي باشد.

● بهينه سازي فرآيند انعقاد

اجراي شيوه ي انعقاد پيشرفته در فرآيند هاي تصفيه ي آب در حذف کل مواد آلي کربنه (TOC) با در نظر گرفتن اهداف زير مي باشد:

▪ کاهش قابل توجه مواد آلي کربنه بدون اضافه کردن مقادير غير معقول مواد منعقد کننده.

▪ اجراي انعقاد پيشرفته با حداقل هزينه

بر مبناي اين اهداف استاندارد اجرايي انعقاد پيشرفته در حذف مواد آلي کربنه با استفاده از شيوه ي دو مرحله اي در نظر گرفته شده است. مرحله ي نخست تقليل درصد خاصي از مواد آلي کربنه ي ورودي بر اساس مواد آلي و قليائيت آب خام مي باشد و مرحله ي دوم زدايش موادآلي کربنه در مواقعي است که با توجه به ويژگي هاي کيفي آب خام به درصد هاي مورد نظر حذف مواد آلي کربنه (TOC)در مرحله ي نخست نرسيده باشد. در مورد اين شيوه ها، انجام آزمايش جار براي رسيدن به معيار هاي مرحله دوم حذف TOC و تعيين نوع و ميزان مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده ضرورت دارد. از کاربرد انعقاد پيشرفته در فرآيند هاي متداول تصفيه ي آب ، انجام آزمايش هاي پيشرفته در فرايند هاي متداول تصفيه ي آب ، انجام آزمايش هاي به صورت BENCH يا پايلوتي ، بايد صورت گيرد . انجام اين کار به منظور تعيين شرايط انعقاد براي رسيدن به معيار هاي مرحله ي نخست حذف مواد آلي کربنه و يا معيار هاي مرحله دوم حذف مواد آلي کربنه مي باشد.

● انعقاد پيشرفته در تاسيسات موجود تصفيه ي آب

در اجراي اين شيوه در تصفيه خانه هاي موجود آب، ممکن است نيازي به انجام تغييرات در تاسيسات زير باشد:

۱) تاسيسات تزريق مواد شيميايي ( منعقد کننده هاي فلزي، مواد پليميري، مواد شيميايي پايين آورنده و بالا برنده ي PH)

۲) نحوه ي بهره بر داري از واحدهاي ل_خ_ته سازي ، ته نشيني و صاف سازي

۳) راهبري و مدريت لجن توليدي

انعقاد و ل_خ_ته سازي يک فرآيند فيزيکي-شيميايي است که توسط آزمايش جار ميزان ماده ي منعقد کننده ،کارامدي و زمان ماند مناسب آن برآورد مي شود.

در موردبسياري از آب ها ، عامل هاي مختلفي دخالت دارند تا ل_خ_ته هاي تشکيل شده در مر حله ي انعقاد و ل_خ_ته سازي به تواند مواد آلي و کدورت را به دام انداخته و تحت يک شرايط مطلوب ، ته نشيني سريع ل_خ_ته هاي تشکيل شده صورت گيرد (هدوسن،۱۹۸۱ ). در صورتي که ته نشيني به طور مطلوب هنجام مي شود ، بار ورودي ل_خ_ته ها به صافي ها کاهش مي يابد و در صورت ته نشيني ضعيف، مدت زمان کار کرد صافي ها و ظرفيت تصفيه کاهش خواهد يافت.

در کاربرد هاي انعقاد پيشرفته ممکن است نياز به تغيير اساسي در دز منعقد کننده در تاسيسات تصفيه باشد. همچنين ممکن است در بعضي از تصفيه خانه ها ، مواد شيميايي از قبيل اسيد يا آهک به منظور بهبود فرآيند انعقاد ، استفاده شود. براي اين منظور نياز به برنامه ريزي براي تامين مواد شيميايي خواهد بود . بر مبناي آزمون هايي که قبل از اجراي اين شيوه صورت ميگيرد ، مييابد ميزان مواد شيميايي واصلاح هاي لازم ازقبيل اضافه کردن اسيد براي کاهش PH قبل از توضيع آب در شبکه مورد نياز است، تعيين شود.

مواردي که در تغيير تاسيسات موجود تصفيه آب براي انجام فرآيند انعقاد و ل_خ_ته سازي پيشرفته نياز است شامل:

▪ در نظر گرفتن مخازن ذخيره وتجهيزات مورد نياز تزريق براي منعقد کننده ها ( افزايش دز مواد منعقد کننده ، نياز به ساخت مخازن ذخيره ي اضافي و تجهيزات مورد نياز تزريق برا منعقد کننده ها .

▪ مواد شيميايي جديدي که در انعقاد پيشرفته ممکن است براي کاهش PH مورد نياز باشد ، مانند استفاده از اسيد سو لفوريک.

جدول شماره يک ، حد ماکزيمم اضافه کردن مواد شيميايي را در فرايند انعقاد و ل_خ_ته سازي نشان مي دهد . اين حدود بر مبناي استانداردهاي بهداشتي تعيين شده است.

جدول شماره يک :حداکثر مجاز افزودن مواد شيميايي در مرحله انعقاد

موادشيميايي اضافه شده / حدماکزيمم (mg/lit)

آلوم/ ۱۵۰

سولفات فريک/ ۶۰۰-۲۰۰

کلروفريک /۲۵۰-۱۴۱

اسيد سولفوريک/ ۵۰

پلي آلومينيم کلرايد /۴۵۴-۱۰۰

واحد هاي تصفيه در بهينه سازي فرايند انعقاد

با انجام انعقاد پيشرفته و تغييراتي که در دز منعقد کننده داده مي شود ، ممکن است نياز باشد تا در مرحله ي اختلاط نيز اصلاحاتي صورت گيرد . در حقيقت با افزابش دز منعقد کننده ، ميزان ل_خ_ته بيشتري تشکيل خواهد شد . به همين دليل لازم است در مرحله ل_خ_ته سازي ، به منظور جلوگيري از ته نشين شدن ل_خ_ته ها ،شرايط اختلاط کافي را فراهم ساخت؛ در غير اين صورت ، ته نشين شدن ل_خ_ته ها در مرحله ل_خ_ته سازي سبب کاهش موثر حجم حوض ل_خ_ته سازي خواهد شد . در فرايند بهينه سازي انعقاد ، تغييراتي در مرحله اختلاط ايجاد مي شود تا ل_خ_ته هاي تشکيل شده به راحتي در مرحله ي ته نشيني و صاف سازي قابل جدا شدن باشد . به اين منظور مطالعه هاي پايلوتي براي تعيين شرايط بهينه ي اختلاط با اضافه کردن مواد شيميايي، بايد انجام شود.

مواردي که در اجراي انعقاد پيشرفته در طي مرحله اختلاط بايد در نظر گرفته شود به شرح زير است:

▪ در اختلاط سريع ، توزيع سريع و يکنواخت منعقد کننده هاي شيميايي در آب خام انجام مي شود. به طور معمول زمان ماند در حدود ۱۰ تا ۳۰ ثانيه و گراديان سرعت در حدود ۳۰۰s-۱ تا ۱۰۰۰ مي باشد.

▪ مطلوب ترين اندازه ي ل_خ_ته ها ( با اندازه موثر ۰.۱ تا ۲ ميلي متر) در گراديان سرعت ۲۰s-۱ تا ۷۰ براي مدت زمان تقريبي ۲۰ دقيقه ايجاد خواهد شد.

▪ با انجام عمل اختلاط ، تماس بين ذراتي که ناپايدار شده اند افزايش مي يابد . ب اين ترتيب ل_خ_ته هاي قابل ته نشيني يا قابل صاف شدن ايجاد خواهد شد.

● ته نشيني

مقادير بالاي مصرف ماده ي منعقد کننده و آهک در فرايند انعقاد پيشرفته ، سبب ايجاد ل_خ_ته ها و ذرات قابل ته نشيني و در نتيجه مقدار لجن به ميزان زياد تري خواهد شد.

از مواردي که لازم است در بهبود و اصلاح فرايند ته نشيني متعاقب اجراي انعقاد پيشرفته در نظر گرفته شود به شرح زير است:

▪ کنترل و به حداقل رساندن جريان اتصال کوتاه با استفاده از سرريز يا کانال در بخش بزرگي از مخزن ته نشيني ، اصلاح قسمت ورودي به حوض ته نشيني

▪ استفاده از صفحه هاي راه بند براي بهبود توربولانس در ورودي به حوض هاي ته نشيني

▪ نصب صفحه هاي و يا لوله ها داخل مخزن هاي موجود سبب افزايش سطح و اصلاح وا حد هاي موجود خواهد شد.

● صاف سازي

با کاربرد انعقاد پيشرفته و تغييراتي که در دز مواد شيميايي داده مي شود ، کيفيت آب ته نشين شده و در نتيجه اجرا و بهره برداري از صافي ها تحت تأثير قرار مي گيرد . با تغييري که در نقطه ي شکست صافي ها ، ايجاد مي شود ، سبب کاهش مدت زمان کارکرد صافي خواهد شد و در نتيجه ميزان آب مورد نياز براي شست و شوي صافي ها افزايش خواهد يافت. در اين شيوه با استفاده از مواد کمک منعقد کننده يا کمک صافي مي توان کيفيت آب صاف شده و مدت زمان کارکرد صافي ها را افزايش داد. کاربرد انعقاد پيشرفته سبب توليد لجن بيشتر ناشي از افزايش ميزان دز منعقد کننده و وجود TOC در لجن خواهد شد.

اثرات ثانويه ي انعقاد پيشرفته

در کاربرد انعقاد پيشرفته ممکن است نياز به تغيير فرايند باشد که متعاقب آن ممکن است اثرات جانبي زير را در بر داشته باشد:

▪ با افزايش دز منعقد کننده ، ميزان لجن توليدي بيشتر خواهد بود. کاهش و کنترل ميزان توليد لجن مي تواند با تنظيم فرايند انعقاد از طريق آزمون جار با تعيين نوع منعقد کننده ي مناسب PH انعقاد و دز اسيد و دز منعقد کننده ، استفاده از اسيد و پليمر و شدت اختلاط صورت گيرد . استفاده از پليمر و شدت اختلاط صورت گيرد . استفاده از اسيد و پليمر ، ميزان دز منعقد کننده مورد نياز را براي حذف TOC و ذرات کاهش خواهد داد . لجن حاصل از انعقاد پيشرفته ، ويژگي هاي متفاوتي داشته و خاصيت آبگيري آن تغيير خواهد کرد.

با افزايش دز ماده منعقد کننده ، لجن بيشتري به شکل هيدو کسيد فريک يا آلوم ته نشين مي گردد. استفاده از اسيد براي کاهش PH ، سبب افزايش ميزان TOC در لجن مي گردد و تغيير PH بر بار الکتريکي لجن تأثير گذاشته و مدت و ميزان آبگيري لجن را تغيير مي دهد . ميزان رسوبات فلزي در لجن در مقايسه با ميزان ذرات گرفته شده توسط ماده ي منعقد کننده افزايش خواهد يافت.در اثر وجود مواد آلي در لجن ، دانسيته ي لجن کاهش يافته و آبگيري آن مشکل مي شود.

بهبود خاصيت آبگيري لجن ممکن است با افزايش پليمر صورت گيرد . وجود TOC در لجن خاصيت آبگيري آن را نامطلوب مي کند ، ولي با افزايش دز مادهي منعقد کننده ، نسبت منعقد کننده به مواد آلي در لجن افزايش يافته و خاصيت آبگيري آن بهتر خواهد شد.

▪ در بهينه سازي انعقاد با تغيير PH و ميزان ذرات و مواد آلي که روي سطح ل_خ_ته ها جذب مي شوند، ويژگي ل_خ_ته ها تغيير مي کند. در واقع در فرايند انعقاد و ل_خ_ته سازي پيشرفته ميزان مواد آلي بيشتري نسبت به ذرات روي سطح ل_خ_ته ها جذب مي شود و اين باعث تشکيل ل_خ_ته هايي با دانسيته و سرعت ته نشيني کمتر شده و در نتيجه کارآمدي زلال سازها نيز کاهش مي يابد . براي رفع اين مشکل بهتر است از کمک منعقد کننده هايي که با ايجاد پل بين ل_خ_ته ها ، ل_خ_ته هاي بزرگتر و با قابليت ته نشيني بهتر ايجاد مي کنند استفاده شود.

کاهش تراکم لجن در کف حوض ته نشيني به علت تغيير در ويژگي هاي لجن کاهش زمان ماند لجن در مخزن ته نشيني مي باشد. ايجاد ل_خ_ته هاي سبک و کاهش کارآمدي زلال سازها سبب انتقال اين ل_خ_ته ها به صافي ها شده که اين خود مدت زمان کارکرد صافي ها را کوتاه تر و در نتيجه ميزان آب شست وشوي مورد نياز را افزايش مي دهد . بنابراين در کاربرد انعقاد پيشرفته نياز به انجام مطالعات در مقياس پايلوت مي باشد تا اثر انعقاد پيشرفته روي کاربرد صافي ها در مقياس پايلوت و در عمل مشخص شده و راه حل هاي گوناگون آن که شامل استفاده از کمک منعقد کننده و کمک صافي ، کاهش بار صافي و حتي ساخت صافي هاي جديد مي باشد مد نظر گرفته و جوانب اقتصادي آن نيز مورد بررسي و ارزيابي قرار گيرد.

▪ حذف TOC در مقادير PH پايين تر از PH انعقاد معمولي اتفاق مي افتد. اگر چه پايين بودن ميزان PH در حذفTOC موثر خواهد بود ولي خوردگي تجهيزات و سازه هاي بتني تصفيه خانه ، استفاده از پوشش هاي ضد خوردگي را مورد تأکيد قرار مي دهد . کنترل PH آب پس از کاهش آن در اثر انعقاد پيشرفته ، يکي از راه حل ها براي کنترل خوردگي است.

▪ ممکن است ميزان منگنز در آب افزايش يابد . وجود عنصر منگنز در کلروفريک و سولفات فريک که با کاهش PH آب ، منگنز جذب شده روي صافي ها آزاد شده و ايجاد آبي قرمز رنگ بعد از خروجي آن از صافي ها مي نمايد . همچنين ميزان غلظت آهن در آب تصفيه شده افزايش مي يابد.

نتيجه گيري

فرايند هاي متداول تصفيه ي آب به گونه اي است که تنها براي حذف کدورت از آب طراحي شده اند. ولي به منظور حذف TOC و اجراي انعقاد پيشرفته نياز به تغييراتي در طراحي و بهره برداري خواهد داشت که بعضي از اين تغييرات به شرح زير مي باشد:

▪ تغيير در نوع يا دز منعقد کننده يا پليمر؛

▪ تغيير در شرايط انعقاد ، ممکن است نياز به کنترل بيشتري توسط اپراتور ها داشته باشد که اين کنترل در ارتباط با انتقال آب از ته نشيني به صافي ها و ل_خ_ته هايي که ممکن است به صافي راه يابند و همچنين شست و شوي معکوس صافي ها و افزايش ميزان آب و انرژي برق مورد نياز خواهد بود که به اين منظور ممکن است از ته نشين کننده ها ي صفحه اي يا لو له اي براي بهبود ته نشيني استفاده شود .

▪ افزايش در ميزان دز منعقد کننده ، دفعات تخليه لجن را افزايش مي دهد.

▪ خوردگي در فلزات و بتن سازه ها و تجهيزات تصفيه خانه که ممکن است در مقادير PH پايين دهد که به اين منظور ، استفاده از پوشش هاي مقاوم به اسيد و رنگ آميزي ، ميزان خوردگي را کاهش خواهد داد.

منابع :
----------------------
aftab.ir
۱- عمارلویی(۱۳۷۷)،"بهبود کیفیت آب آشامیدنی با استفاده از پودر کربن فعال"، پایان نامه ی کارشناسی ارشد، دانشکده ی بهداشت دانشگاه علو م �
----------------------

کلمات کليدي :
----------------------
تصفیه آب-ناخالصی های آب-انعقاد آب -مکانیسم انعقاد-انواع منعقد کننده ها- عوامل مؤثر در انعقاد-کمک منعقد کننده ها-
----------------------

نام ثبت کننده مقاله : niazemarkazi1