انعقاد (Coagulation) و لخته سازی (Flocculation) از مهمترین و مؤثرترین مراحل تصفیه آب و فاضلاب هستند؛ مراحلی که با تبدیل ذرات ریز و کلوئیدی به لختههای درشت و قابل تهنشینی، پایه بسیاری از فرآیندهای تصفیه را تشکیل میدهند. این دو فرآیند بهویژه در تصفیهخانههای شهری، صنعتی، تصفیه فاضلاب کارخانجات و حتی واحدهای پیشتصفیه آب شیرین کنهای RO اهمیت ویژهای دارند، زیرا راندمان دستگاههای بعدی را به طور چشمگیر افزایش میدهند.
فرآیند انعقاد چگونه انجام میشود؟
در مرحلهی انعقاد، مواد شیمیایی به نام انعقاد کننده ها (Coagulants) مانند آلوم، PAC یا کلرید فریک وارد آب میشوند. ذرات بسیار ریز موجود در آب، بار الکتریکی مشابه دارند و به همین دلیل یکدیگر را دفع کرده و تهنشین نمیشوند. انعقاد کننده ها با خنثی کردن این بارهای سطحی، باعث میشوند ذرات به هم نزدیک شوند و شروع به چسبیدن کنند. این مرحله بسیار سریع اتفاق میافتد و اغلب با اختلاط شدید (Rapid Mixing) همراه است.
لخته سازی در تصفیه چطور کار میکند؟
پس از خنثی شدن بار ذرات، آب وارد مرحلهی لخته سازی میشود. در این بخش، سرعت همزدن کاهش مییابد تا ذرات بتوانند تجمع پیدا کرده و لختههایی (Flocs) بزرگ و سنگین تشکیل دهند. این لختهها بهقدری درشت میشوند که در مراحل بعد مانند تهنشینی یا شناورسازی (DAF) به راحتی از آب جدا میشوند.
چرا انعقاد و لخته سازی در صنعت تصفیه ضروری است؟
- افزایش راندمان حذف کدورت و ذرات معلق
- کاهش بار آلی (COD و BOD) قبل از ورود فاضلاب به مراحل بیولوژیکی
- کاهش مصرف انرژی و مواد شیمیایی در مراحل نهایی
- کاهش هزینه نهایی تصفیه و افزایش طول عمر سیستم تصفیهخانه
در تصفیه آب صنعتی، اجرای صحیح این مرحله تعیینکننده کیفیت آب خروجی و کارایی کل سیستم است.
کاربردهای انعقاد و لخته سازی در تصفیهخانههای امروزی
- تصفیه آب شرب شهری: برای حذف کدورت، رنگ، جلبکها و ذرات ریز.
- تصفیه فاضلاب صنعتی: کارخانجات رنگ، نساجی، پتروشیمی، لبنیات، ذوب فلز و کشتارگاهها بیشترین بهره را از این فرآیند میبرند.
- پیشتصفیه آب ورودی سیستمهای RO: انعقاد درست، از رسوبگیری و گرفتگی ممبران جلوگیری میکند و هزینههای بهرهبرداری را بهطور چشمگیری کاهش میدهد.
- حذف رنگ، فلزات سنگین و میکروپلاستیکها: این مرحله یکی از بهترین روشها برای حذف آلایندههای جدید و سختجداسازی است که در فاضلابهای امروزی زیاد دیده میشود.
مواد شیمیایی پرکاربرد و فرآیند انعقاد و لخته سازی در تصفیه آب و فاضلاب
انعقاد و لخته سازی یکی از مهمترین مراحل در تصفیه آب و فاضلاب است؛ مرحلهای که با اضافه کردن مواد شیمیایی مناسب، ذرات معلق، کدورت، رنگ و آلایندههای کلوئیدی از حالت پایدار خارج شده و در قالب لختههای بزرگ تهنشین یا شناور میشوند. کیفیت اجرای این مرحله، اثر مستقیم و بسیار مهمی بر عملکرد تمام مراحل بعدی تصفیه دارد؛ از فیلتراسیون و اسمز معکوس گرفته تا ضدعفونی نهایی.
مواد شیمیایی اصلی در فرآیند انعقاد و لخته سازی
در این فرآیند دو گروه ماده نقش کلیدی دارند: مواد منعقدکننده و مواد کمک لختهساز.
۱. رایجترین مواد منعقدکننده تصفیه آب و فاضلاب
- آلوم (سولفات آلومینیوم): قدیمیترین ماده منعقدکننده با قیمت مناسب، اما با تولید لجن نسبتاً زیاد.
- پلی آلومینیوم کلراید (PAC): کارآمدترین گزینه صنعتی که امروزه به دلیل راندمان بالا، تولید کمتر لجن و سرعت واکنش بیشتر، جایگزین آلوم در بسیاری از تصفیهخانهها شده است.
- کلرید فریک و سولفات فریک: با قدرت بالای حذف کدورت و رنگ، بهخصوص در آبهایی با pH پایین.
۲. مواد کمک لختهساز در تصفیه آب و فاضلاب
پس از خنثیسازی بارها، نوبت به بزرگ کردن لختهها میرسد. این کار با کمک لخته سازها انجام میشود.
- پلی الکترولیتهای آنیونی و کاتیونی: بسته به نوع آلاینده و بار موجود در آب، یکی از این دو انتخاب میشود.
- پلی آکریل آمیدها: رایجترین پلیمر برای تقویت فرآیند لخته سازی.
- پلیمرهای طبیعی مثل کیتوزان: گزینه سازگار با محیط زیست و مناسب برای صنایع غذایی و دارویی.
انتخاب نوع و مقدار این مواد کاملاً وابسته به کیفیت آب خام، کدورت، نوع آلایندهها و pH است. به همین دلیل تنظیم دوز دقیق اهمیت زیادی دارد.
مراحل استاندارد در فرآیند انعقاد و لخته سازی
فرآیند به صورت مرحلهای و دقیق انجام میشود تا بهترین راندمان به دست آید:
- تعیین دوز مناسب (Jar Test): جار تست مهمترین گام در طراحی و بهرهبرداری است. با انجام این آزمایش، مقدار دقیق مواد شیمیایی مورد نیاز تعیین میشود. مصرف کمتر یا بیشتر از حد، هر دو باعث کاهش راندمان و افزایش هزینه خواهد شد.
- تزریق مواد شیمیایی: مواد باید در نقطهای تزریق شوند که امکان اختلاط کامل و سریع وجود داشته باشد. هرگونه تأخیر در اختلاط، راندمان را بهشدت کاهش میدهد.
- اختلاط سریع: در این مرحله با ایجاد تلاطم کوتاهمدت و سریع، بار سطحی ذرات خنثی میشود. این مرحله پایهی اصلی فرآیند انعقاد است.
- اختلاط آرام: اینجا هدف افزایش اندازه لختههاست. سرعت اختلاط پایینتر میشود تا ذرات فرصت چسبیدن به هم و تشکیل لختههای پایدار را داشته باشند.
- تهنشینی یا شناورسازی: لختههای تشکیلشده بر اساس طراحی سیستم یا تهنشین میشوند یا با روشهایی مانند DAF شناور و جدا میگردند. در نهایت، آب شفافتر و پایدارتر وارد مراحل بعدی تصفیه میشود.
مزایای اجرای صحیح فرآیند انعقاد و لختهسازی در تصفیه آب و فاضلاب
اگر این مرحله درست انجام شود، نتیجهی آن در تمام بخشهای سیستم تصفیه قابل مشاهده است:
- کاهش چشمگیر مصرف مواد شیمیایی در مراحل بعدی
- کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری و افزایش طول عمر تجهیزات
- جلوگیری از گرفتگی فیلتر و ممبران
- کنترل مؤثر کدورت، رنگ و مواد آلی
- افزایش کیفیت و پایداری آب خروجی
وقتی این مرحله بهدرستی انجام نشود، تمام سیستم تصفیه درگیر مشکلات جدی میشود؛ از گرفتگی فیلترها تا افزایش مصرف مواد شیمیایی و هزینههای عملیاتی.
خطاهای رایج در فرآیند انعقاد و لخته سازی تصفیه آب
- انتخاب اشتباه نوع منعقد کننده
- تنظیم نبودن pH
- عدم کنترل لجن تولیدی
- اختلاط بیش از حد یا کمتر از حد
تأثیر دما و سختی آب بر انعقاد و لخته سازی
دماهای پایین (زیر 10 درجه) سرعت واکنش مواد منعقد کننده را کم میکند و باعث می شود لخته ها دیر تر و ضعیف تر تشکیل شوند. سختی خیلی بالا نیز با مواد شیمیایی واکنش داده و عملکرد PAC یا آلوم را کاهش می دهد. در آب های سرد معمولا باید دوز مواد را کمی افزایش داد تا راندمان ثابت بماند. در آب های با سختی بالا، تغییر نوع منعقد کننده یا تنظیم pH می تواند مشکل را بر طرف کند.
جمعبندی
انعقاد و لخته سازی یکی از حیاتیترین مراحل تصفیه آب و فاضلاب هستند و نقش کلیدی در حذف آلایندههای ریز، کاهش بار آلی و بهبود عملکرد سایر تجهیزات دارند. در تصفیهخانههای مدرن و بهخصوص در واحدهای پیشتصفیه آب شیرین کن های صنعتی، اجرای درست این فرآیند باعث افزایش عمر ممبرانها، کاهش هزینهها و تولید آب با کیفیت بالاتر میشود. انتخاب نوع ماده شیمیایی، مقدار دقیق تزریق و کنترل صحیح سرعت همزدن، مهمترین عوامل موفقیت این مرحله هستند.
