تخثر الماء يشير إلى الطرق الفيزيائية والكيميائية الأولية لتنقيته. يكمن جوهر العملية في توسيع وترسيب الشوائب الميكانيكية أو المواد المستحلب. تستخدم هذه التكنولوجيا في محطات معالجة مياه الصرف الصحي والمياه الحديثة.
أسس مادية
تخثر الماء ، أو بمعنى آخر توضيحه ، هو عملية يتم فيها دمج الجزيئات الصغيرة في المعلق في تكتلات أكبر. يسمح لك تنفيذ هذا الإجراء بإزالة الشوائب المتناثرة بدقة من السائل أثناء ترسبه أو ترشيحه أو تعويمه.
لكي "تلتصق" الجسيمات ببعضها ، من الضروري التغلب على قوى التنافر المتبادل بينها ، مما يضمن استقرار المحلول الغرواني. في أغلب الأحيان ، تحتوي الشوائب على شحنة سالبة ضعيفة. لذلك ، لتنقية المياه عن طريق التخثر ، يتم إدخال مواد ذات شحنات معاكسة. نتيجة لذلك ، تصبح جزيئات المعلق محايدة كهربائيًا ، وتفقد قوى التنافر المتبادلة وتبدأ في الالتصاق ببعضها البعض ، ثم تسقط.في الرواسب.
المواد المستخدمة
2 أنواع الكواشف الكيميائية تستخدم كمخثرات: غير عضوية وعضوية. من المجموعة الأولى من المواد ، الأكثر شيوعًا هي أملاح الألمنيوم والحديد ومخاليطها ؛ أملاح التيتانيوم والمغنيسيوم والزنك. المجموعة الثانية تشمل بولي إلكتروليتات (ميلامين- فورمالدهيد ، إبيكلوروهيدرينديميثيل أمين ، ثنائي كلورو ثنائي ميثيل الأمونيوم).
في الظروف الصناعية ، غالبًا ما تتخثر مياه الصرف بأملاح الألمنيوم والحديد:
- كلوريد الألومنيوم AlCl3∙ 6H2O ؛
- كلوريد الحديديك FeCl3∙ 6H2O ؛
- كبريتات2O ؛
- كبريتات الحديد FeSO47H2O ؛
- ألومينات الصوديوم NaAl (OH)4وغيرها.
المخثرات تشكل رقائق بمساحة كبيرة محددة ، مما يضمن قدرتها على الامتصاص الجيد. يتم اختيار النوع الأمثل للمادة وجرعتها في ظروف معملية ، مع مراعاة خصائص سائل كائن العلاج. لتوضيح المياه الطبيعية ، عادة ما يكون تركيز المواد المخثرة في حدود 25-80 مجم / لتر.
عمليا كل هذه الكواشف تنتمي إلى فئة الخطر الثالثة أو الرابعة. لذلك يجب أن تكون المناطق التي يتم استخدامها فيها في غرف معزولة أو مباني منفصلة.
الوجهة
تُستخدم عملية التخثر في كل من أنظمة معالجة المياه وتنظيف الصناعة ومياه الصرف المنزلية. تساعد هذه التقنية في تقليل كمية الشوائب الضارة:
- حديد ومنجنيز - ما يصل إلى 80٪ ؛
- خافضات التوتر السطحي الاصطناعية - بنسبة 30-100٪ ؛
- رصاص ، كروم - بنسبة 30٪ ؛
- منتجات بترولية - بنسبة 10-90٪ ؛
- النحاس والنيكل - بنسبة 50٪ ؛
- التلوث العضوي - بنسبة 50-65٪ ؛
- المواد المشعة - بنسبة 70-90٪ (باستثناء اليود والباريوم والسترونشيوم الذي يصعب إزالته ؛ لا يمكن تقليل تركيزها إلا بمقدار الثلث) ؛
- مبيدات - بنسبة 10-90٪.
تنقية المياه عن طريق التخثر متبوعًا بالترسيب تسمح بتقليل محتوى البكتيريا والفيروسات فيه بمقدار 1-2 مرتبة من حيث الحجم ، وتركيز أبسط الكائنات الحية الدقيقة - بمقدار 2-3 مرات من حيث الحجم. التكنولوجيا فعالة ضد مسببات الأمراض التالية:
- فيروس كوكساكي ؛
- الفيروسات المعوية ؛
- فيروس التهاب الكبد A ؛
- E.coli و عاثياتها ؛
- كيسات الجيارديا.
العوامل الرئيسية
سرعة وكفاءة تخثر الماء تعتمد على عدة شروط:
- درجة النعومة وتركيز الشوائب. زيادة التعكر يتطلب جرعات أعلى من المخثر
- حموضة البيئة. تنقية السوائل المشبعة بأحماض الدبالية والفولفيك تحدث بشكل أفضل عند قيم الأس الهيدروجيني المنخفضة. مع تنقية المياه العادية ، تكون العملية أكثر نشاطًا عند ارتفاع درجة الحموضة. لزيادة القلوية أضف الجير والصودا والصودا الكاوية.
- تكوين أيوني. بتركيز منخفضخليط من الشوارد ، يتم تقليل كفاءة تخثر الماء.
- وجود مركبات عضوية.
- درجة الحرارة. مع انخفاضه ، ينخفض معدل التفاعلات الكيميائية. الوضع الأمثل هو تسخين حتى 30-40 درجة مئوية.
العملية التكنولوجية
هناك طريقتان رئيسيتان للتخثر تستخدمان في محطات معالجة مياه الصرف الصحي:
- في الحجم الحر. لهذا الغرض ، يتم استخدام الخلاطات وغرف التلبد.
- الاتصال البرق. يضاف المخثر أولاً إلى الماء ، ثم يمر عبر طبقة من المواد الحبيبية.
الطريقة الأخيرة لتخثر الماء هي الأكثر استخدامًا نظرًا للمزايا التالية:
- سرعة تنظيف عالية.
- جرعات أصغر من المخثرات.
- لا يوجد تأثير قوي لعامل درجة الحرارة
- لا حاجة لقلونة السوائل.
العملية التكنولوجية لمعالجة مياه الصرف الصحي عن طريق التخثر تشمل 3 مراحل رئيسية:
- جرعات الكاشف وخلطه بالماء. يتم إدخال مواد التخثر في السائل على شكل 10-17٪ محاليل أو معلقات. يتم الخلط في الحاويات ميكانيكياً أو عن طريق التهوية بالهواء المضغوط.
- تشكيل Floc في غرف خاصة (تلامس ، طبقة رقيقة ، طرد أو إعادة تدوير).
- الاستقرار في ترسيب الخزانات
يعتبر ترسيب مياه الصرف الصحي أكثر كفاءة من خلال طريقة من مرحلتين ، عندما يتم إجراؤه لأول مرة بدون مواد تخثر ، ثم بعد المعالجة بالمواد الكيميائيةالكواشف.
تصاميم صنبور التقليدية
يتم إدخال محلول التخثر في المياه المعالجة باستخدام أنواع مختلفة من الخلاطات:
- أنبوبي. يتم تثبيت عناصر ثابتة على شكل مخاريط وأغشية ومسامير داخل خط أنابيب الضغط. يتم توفير الكاشف من خلال فنتوري.
- هيدروليكي: مصوغة بطريقة ، مثقبة ، دوامة ، غسالة. يحدث الخلط بسبب تكوين تدفق مضطرب للمياه يمر على طول الفواصل ، من خلال الثقوب ، طبقة من الرواسب المتخثرة المعلقة أو إدراج على شكل غسالة (الحجاب الحاجز) مع ثقب.
- ميكانيكي (شفرة ومروحة).
مزيج مع التعويم
معالجة المياه العادمة عن طريق التخثر يصعب التحكم في العملية بسبب التغيير المستمر في جودة السائل. لتثبيت هذه الظاهرة ، يتم استخدام التعويم - فصل الجسيمات العالقة في شكل رغوة. جنبا إلى جنب مع المواد المخثرة ، يتم إدخال المواد الندفية في المياه النقية. إنها تقلل من قابلية البلل للمعلقات وتحسن التصاق الأخير بفقاعات الهواء. يتم التشبع بالغاز في محطات التعويم.
تستخدم هذه التقنية على نطاق واسع لتخثر المياه الملوثة بمنتجات الصناعات التالية:
- صناعة التكرير
- إنتاج الألياف الاصطناعية
- صناعة اللب والورق والجلود والصناعات الكيماوية
- هندسة ميكانيكية ؛
- إنتاجالغذاء.
3 أنواع من الندف المستخدمة:
- من أصل طبيعي (نشا ، خميرة علف متحلل ، تفل قصب السكر) ؛
- اصطناعي (بولي أكريلاميد ، VA-2 ، VA-3) ؛
- غير عضوي (سيليكات الصوديوم وثاني أكسيد السيليكون).
هذه المواد تجعل من الممكن تقليل الجرعة المطلوبة من المخثرات ، وتقصير مدة التنظيف ، وزيادة معدل ترسب القشرة. تؤدي إضافة بولي أكريلاميد حتى بكميات صغيرة جدًا (0.5-2.0 مجم / كجم) إلى زيادة وزن رقائق الترسيب بشكل كبير ، مما يزيد من معدل ارتفاع المياه في المصافي من النوع الرأسي.
طرق تكثيف العملية
يتم تحسين عملية تخثر الماء في عدة اتجاهات:
- تغيير وضع المعالجة (التخثر الجزئي ، المنفصل ، المتقطع).
- تنظيم حموضة الماء
- استخدام مواد التعتيم المعدنية ، التي تلعب جزيئاتها دور مراكز إضافية لتكوين التكتلات ، ومواد الامتصاص (الطين ، كلينوبتيلوليت ، الصابونيت).
- معالجة مشتركة. مزيج من التخثر مع مغنطة الماء ، تطبيق مجال كهربائي ، التعرض للموجات فوق الصوتية.
- باستخدام مزيج من كلوريد الحديديك وكبريتات الألومنيوم.
- استخدام التحريك الميكانيكي الذي يقلل من جرعة المخثرات بنسبة 30-50٪ ويحسن جودة التنظيف.
- إدخال المؤكسدات (الكلور والأوزون).
