مواد منعقد کننده در تصفیه فاضلاب چیست و چه کاربردی دارد؟

در حوزه تصفیه فاضلاب، بعضا با فاضلاب هایی سر و کار داریم که مواد محلول و معلق زیاد و سخت ته نشین شونده دارند. حذف این ذرات از اقدامات اولیه در تصفیه فاضلاب محسوب میشود. فاضلاب هایی که سخت ته نشین میشوند معمولا دارای ذرات معلق، رسوبات، چربی، گل و لای و دیگر مواد آلی و غیرآلی است که در طول زمان در جریان فاضلاب جمع می‌شوند و می‌توانند به خطرات مختلفی برای عملکرد و بهره‌وری سیستم های تصفیه فاضلاب یا حتی به سلامتی محیط زیست و انسان‌ها منجر شوند. این فاضلاب‌ها از منابع مختلفی مانند خانه‌ها، کارخانه‌ها، صنایع و سایر منابع تولید فاضلاب به دست می‌آیند و به دلیل ضعف عملکرد ته نشینی، می‌توانند موجب انسداد لوله‌ها و تجهیزات فاضلابی منجمله خطوط لوله، پمپ‌ها و اختلال در عملکرد سایر واحدهای تصفیه شوند. این انسدادها باعث محدودیت در جریان فاضلاب و کاهش کارایی سیستم تصفیه می‌شوند و ممکن است به اختلالات عملیاتی و خرابی تجهیزات منجمله پمپ‌ها و مکانیسم‌ها منجر شود. علاوه بر این، فاضلاب های با ذرات معلق زیاد می‌توانند باعث آلودگی شدید منابع پذیرنده شده و به عنوان منبع تغذیه برای رشد جلبک‌ها و گیاهان آبزی مورد استفاده قرار بگیرند، که در نتیجه میزان اکسیژن محلول را کاهش داده و موجب اختلال در اکوسیستم های آبی میگردد. در ادامه به بررسی کاربرد مواد منعقد کننده در تصفیه فاضلاب و انواع آن می‌پردازیم.

منعقد کننده چیست؟

مواد منعقد کننده در تصفیه فاضلاب عبارتند از موادی که به صورت شیمیایی با اجزای موجود در فاضلاب واکنش می‌دهند و آنها را به صورت لخته هایی از فاضلاب حذف می‌کنند. این مواد با ایجاد ترکیباتی، ذرات معلق و اجزای آلوده را به خود متصل کرده و به ایجاد تشکیلات رسوبی منجر می‌شوند. این رسوبات سپس می‌توانند به راحتی از فاضلاب جدا شده و توسط فرآیندهای جداسازی مانند رسوب‌گیرها، واحدهای ته نشینی یا فیلترها حذف شوند.

منعقد کننده ها در طیف وسیعی از صنایع برای کمک به حذف مواد معلق در آب استفاده می شوند.

به عنوان مثال، یکی از مواد منعقد کننده متداول در تصفیه فاضلاب پلی‌الومینیوم کلرید (Polyaluminum Chloride) است. این ماده با ایجاد ترکیبات آلومینیومی با اجزای فاضلاب واکنش می‌دهد و آنها را به خود متصل می‌کند. سپس ذرات منعقد شده به راحتی رسوب می‌کنند و می‌توانند از فاضلاب جدا شوند.

علاوه بر پلی‌الومینیوم کلرید، مواد منعقد کننده دیگری نیز در تصفیه فاضلاب استفاده می‌شود مانند فلوکولانت‌ها (Flucluants) که با ایجاد فاز جامد در فاضلاب، به ذرات معلق کمک می‌کنند تا به خود متصل شوند و رسوب کنند.

در هر صورت، نوع و مقدار مواد منعقد کننده مورد استفاده در تصفیه فاضلاب بستگی به شرایط محلی و نوع آلودگی‌های موجود در فاضلاب دارد. ممکن است در هر تصفیه‌گاه مقادیر و نوع مواد منعقد کننده متفاوت باشد.

پیشنهاد می کنیم به مقاله فیلتر پرس چیست مراجعه کنید و با آن بیشتر آشنا شوید.

انعقاد سازی در تصفیه فاضلاب به چه معناست

انعقاد، یک نوع فرآیند شیمیایی در تصفیه آب و فاضلاب است که برای حذف مواد جامد از آب با دستکاری بارهای الکترواستاتیک ذرات معلق در سیال استفاده می شود. این فرآیند، مولکول‌های کوچک و بسیار باردار را وارد آب می‌کند تا بارهای ذرات این ذرات، ذرات کلوئیدی یا مواد روغنی معلق در فاضلاب را بی‌ثبات کند.

از واکنش های انعقادی در شرایط مختلفی از تصفیه آب و فاضلاب استفاده میشود. برای مثال حذف مواد جامد کلوئیدی از آب، امولسیون زدایی امولسیون های روغن (“شکستن امولسیون”)، و در فرایند های رنگ زدایی . همچنین انواع زیادی از منعقد کننده ها برای رفع نیازهای خاص یک فرآیند تصفیه در دسترس هستند. به طور کلی، انعقاد قبل از لخته سازی در فرآیند شیمیایی تصفیه آب و فاضلاب انجام می شود.

همچنین، انتخاب منعقد کننده مناسب برای یک فرایند تصفیه، عملکرد کلی سیستم را بهبود می بخشد و به ویژه با افزایش بهره وری عملکرد واحدهای زلال سازی و فیلتراسیون، کارایی حذف مواد جامد را بهبود می بخشد.

برای کسب اطلاعات درباره انعقاد الکتریکی به مقاله انعقاد الکتریکی در تصفیه فاضلاب مراجعه کنید.

انواع مواد منعقد کننده در تصفیه فاضلاب

منعقد کننده های زیادی برای تصفیه فاضلاب، مورد استفاده قرار میگیرد. در ادامه شرحی بر منعقد کننده ها ارائه شده است که نشان دهنده تنوع فرمولاسیون های مختلف و چگالی بار است.

1. منعقد کننده های مبتنی بر فلزات

منعقد کننده های مبتنی بر فلزات بزرگترین گروه محصولات موجود را تشکیل می دهند. امکان دارد که این محصولات تنها دارای نمک فلز باشند (مانند سولفات آلومینیوم یا کلرید آهن)؛ یا اینکه نمک های فلزی پلیمریزه شده باشند (مانند پلی آلومینیوم کلرید یا کلروهیدرات آلومینیوم).

2. منعقد کننده های مصنوعی

منعقد کننده های مصنوعی ممکن است چگالی بار بسیار بالایی را روی مولکول های نسبتا بزرگ (مانند پلی آمین یا پلی  DADMAC) حمل کنند. بسته به فرمولاسیون، برخی از مشتقات مصنوعی ممکن است به عنوان یک لخته ساز عمل کنند.   

3. منعقد کننده های بیوپلیمری

منعقد کننده های بیوپلیمری از منابع طبیعی به دست می آیند. برخی از این منعقد کننده ها از منابع گیاهی (مانند لیگنین، تانن و نشاسته) مشتق میشوند. همچنین پلی ساکاریدها و سایر بیوپلیمرهای طبیعی وجود دارند که از حیوانات، قارچ ها و فرآیندهای میکروبی (برای تولید کیتوزان، پکتین، کاراگینان، پلانتاگو و غیره) به دست می آیند.

برای این منابع و فرمولاسیون منعقد کننده ها، هیبریدهای زیادی وجود دارد. با ترکیب دو یا چند ماده منعقد کننده، گزینه های بیشتری نیز در دسترس است. این امکان وجود دارد که در مقیاس پایلوت، نحوه عملکرد یک منعقد کننده در فرآیند تصفیه فاضلاب را آزمایش کرد.  جار تست، ابزاری ضروری برای مقایسه محصولات، بهینه سازی عملکرد، تخمین هزینه های تصفیه و برنامه ریزی عملیات است.

صرف نظر از اینکه کدام ماده شیمیایی منعقد کننده در یک پروسه تصفیه فاضلاب ادغام شده است، واکنش های انعقادی نیاز به اختلاط کافی دارند. گزینه های معمول برای انجام اختلاط، یک میکسر استاتیک در خط یا یک مخزن انعقاد با یک میکسر برقی است. انتخاب تجهیزات به طراحی و عملکرد کلی سیستم بستگی دارد، اما هدف یکسان است. مولکول های منعقد کننده نیاز به تعامل و برخورد با ذرات معلق را دارند تا سیستم کلوئیدی را از هم جدا کنند.

از لحاظ تجربی، تنها انعقادبا  نمک اهی فلز (آلوم، کلرید آهن، و غیره) می تواند در فرایند تصفیه، لجن اضافی تولید یا مسائل مربوط به ایمنی و سمیت را در پساب تصفیه شده مطرح نماید.

پیشنهاد می کنیم مقاله تصفیه فاضلاب به روش a2o را مطالعه نمایید.

عملکرد مواد منعقد کننده در تصفیه فاضلاب

ذرات موجود در آب، بار الکترواستاتیکی را روی سطح خود حمل می کنند. نمونه های رایج شامل خاک رس، سیلیس، آهن، رنگ و حتی روغن است. این ذرات کوچک معلق، در حالت تعلیق تثبیت شده و به سختی از طریق روش های مکانیکی حذف می شوند.

سوسپانسیون مواد جامد در آب معمولاً دارای اندازه‌های مختلف ذرات است. تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی “توزیع اندازه ذرات”،  به تعیین اندازه ذرات و همچنین مقدار نسبی هر یک از ذرات در سوسپانسیون کمک می کند.     

ذرات بیش از 100 میکرومتر به طور کلی “جامدات قابل ته نشینی” در نظر گرفته می شوند و به راحتی از حالت تعلیق خارج می شوند. ذرات با اندازه 10-100μm به طور کلی “کدورت” در نظر گرفته می شوند و اغلب نیاز به استفاده از روش انعقاد جهت حذف از آب یا فاضلاب را خواهند داشت. ذرات کوچکتر از 10μm “ذرات کلوئیدی” هستند که تقریباً همیشه با انعقاد تصفیه می شوند؛ زیرا حذف ذرات کوچک صرفا با استفاده از روش های فیلتراسیون هزینه زیادی در بر خواهد داشت.

ذرات کلوئیدی بیشتر به عنوان کلوئیدهای آبگریز و آبدوست طبقه بندی می شوند. ماهیت “آب گریز” یا “آب دوست” آنها در تصفیه فاضلاب مهم است. کلوئیدهای آبگریز به لحاظ شیمیایی با یک منعقد کننده واکنش نمی دهند، کلوئیدهای آبدوست امکان دارد با یک منعقد کننده که در فرآیند تصفیه استفاده می شود، واکنش شیمیایی دهند. پس کلوئیدهای آبدوست مثل رنگها در مقایسه با کلوئیدهای آبگریز نیاز بیشتری به مواد منعقد کننده دارند.

بارهای الکترواستاتیکی ذرات در آب با این جمله متداول در مورد فرایندهای مغناطیسی عمل می کنند: “مانند، مانند را دفع می کند و بارهای مخالف جذب هم می شوند”. اصطلاحات مورد استفاده برای توصیف بار عبارتند از “کاتیونیک” که به بار مثبت اشاره دارد و “آنیونیک” که به بار منفی اشاره دارد. به دلیل ترکیب شیمیایی آب، بیشتر ذرات حامل بار منفی هستند.

علاوه بر ویژگی مثبت یا منفی یک بار، قدرت آن بار الکترواستاتیکی به عنوان “پتانسیل زتا” نامیده می شود. قدرت بار در تصفیه فاضلاب بسیار مهم است زیرا بارهای قوی تر، تعلیق پایدارتری از ذرات را در آب ایجاد می کند.

در زمینه اکثر فرآیندهای تصفیه آب شیمیایی، انعقاد باید در بالادست لخته سازی رخ دهد. با انعقاد، ذرات بی‌ثبات شروع به برخورد می‌کنند و توده‌های کوچکی را ایجاد می‌کنند که اغلب «لخته‌های پین» یا «ریز لخته‌ها» نامیده می‌شوند؛ زیرا به سختی با چشم غیرمسلح در اندازه حدود 50 میکرومتر قابل مشاهده هستند. لخته سازی فرآیندی است که ذرات را به هم می چسبانند تا لخته های بزرگتر بسازند.

توجه داشته باشید که اصطلاحات “انعقاد” و “لخته سازی” اغلب به جای یکدیگر استفاده می شوند، اما در واقع عملکردهایی متمایز هستند.

پیشنهاد می کنیم از مقاله محاسبه میزان تزریق آنتی اسکالانت دیدن کنید.

سخن پایانی

تصفیه فاضلاب های مختلف، روش های مختلفی را نیاز دارد. در این میان، حذف ذرات معلق، یکی از چالش های صنعت تصفیه میباشد که مسائل مختلفی را از جمله قیمت تمام شده سیستم تصفیه، سهولت کاربری و هزینه های نگهداری و تعمیرات را شامل میشود.

استفاده از مواد منعقد کننده در تصفیه فاضلاب یکی از موثرترین و متداول ترین روش های تثبیت ذرات معلقی میباشد که به وسیله روش های ثقلی از فاضلاب جدا نمیشوند. انتخاب نوع و میزان این مواد و طراحی فرایند های پیش و پس از واحد انعقاد، نیازمند تخصص کارشناسان طراحی فرایند های تصفیه فاضلاب میباشد.

شرکت مهندسی پاک پساب اقلیم، با تکیه بر تخصص کارشناسان خود در حوزه تصفیه فاضلاب و با تاکید بر ارائه روش های اقتصادی تر و پایدار تر از لحاظ زیست محیطی، سیستم های انعقاد و لخته سازی مورد نیاز پروژه های خریداران محترم را طراحی، تولید و راه اندازی مینماید. جهت کسب اطلاعات بیشتر از طریق راه های تماس با ما در ارتباط باشید.