طريقة التخثر والتكتل لمعالجة مياه الصرف الصحي

يقدم

تعد عملية التخثر والتكتل من بين  العمليات الكيميائية الأكثر استخدامًا في  معالجة مياه الصرف الصحي  ويمكنها فصل الغرويات والجسيمات العالقة من الماء بشكل فعال. تتمتع هذه الطريقة بمجموعة واسعة من التطبيقات، وخاصة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية وفي صناعات إنتاج الأغذية والمنسوجات والورق. في هذه المقالة سوف نقوم بمراجعة المبادئ العلمية وخطوات التنفيذ والمواد الكيميائية المستخدمة وتطبيقات هذه الطريقة بشكل شامل.

1. المبادئ العلمية لطرق التخثر والتلبد

1-1. آلية العمل

• تنتشر الجسيمات الغروانية في مياه الصرف الصحي   بشكل ثابت في الماء بسبب شحنتها السلبية.

• تعمل المواد المسببة للتخثر   على زعزعة استقرار الجسيمات عن طريق تحييد شحنتها الكهربائية.

• تقوم المواد المتكتلة   بربط الجزيئات الصغيرة معًا وتكوين كتل أكبر.

1-2. الفرق بين التخثر والتكتل

2. المواد الكيميائية المستخدمة

2-1. مادة التخثر

1. كبريتات الألومنيوم (الشبة)

   • الصيغة الكيميائية: Al₂(SO₄)₃.18H₂O

   • الجرعة النموذجية: 20-100 ملغ/لتر

   • القيود: حساس لدرجة الحموضة (درجة الحموضة المثالية 5.5-7.5)

2. كلوريد البولي ألومنيوم (PAC)

   • ميزة:

     • يعمل بشكل أفضل عند قيم مختلفة من الرقم الهيدروجيني.

     • تقليل إنتاج الحمأة

     • يجب تقليل الجرعة

3. كلوريد الحديديك (FeCl₃)

   • مناسبة لمياه الصرف الصناعي.

   • نطاق الرقم الهيدروجيني الأمثل: 4-11

2-2. المواد المُخَلِّبة

1. البوليمرات الكاتيونية

   • للجسيمات المشحونة سلبًا

   • الوزن الجزيئي العالي

2. بوليمر أنيوني

   • للجسيمات المشحونة إيجابيا

   • يتم استخدامه في كثير من الأحيان بالاشتراك مع المواد المخثرة المعدنية.

3. بوليمر غير أيوني

   • عندما تقترب شحنة سطح الجسيم من الصفر

3. خطوات تنفيذ العملية

3-1. مرحلة التصلب

• حقن المادة المسببة للتخثر في   خزان الخلط السريع

• سرعة التحريك:    150-300 دورة في الدقيقة

• مدة البقاء:    30-60 ثانية

• يتم التحكم في قيمة الرقم الهيدروجيني   ضمن النطاق الأمثل

3-2. مرحلة التصلب

• حقن البوليمر المتخثر

• سرعة التحريك:    20-50 دورة في الدقيقة

• المدة:    15-30 دقيقة

• تكوين جلطة دموية قابلة للترسيب

3-3. مرحلة الانفصال

• خزان   الترسيب الثانوي

• DAF   للمواد المخلوطة الخفيفة

• تعمل عملية الترشيح   في النهاية على إزالة الجزيئات الدقيقة.

4. العوامل المؤثرة على أداء النظام

4-1. معايير مياه الصرف الصحي

• العكارة وTSS:   كلما زادت جرعة المادة المسببة للتخثر

• قيمة الرقم الهيدروجيني:   تؤثر بشكل مباشر على أداء المواد المسببة للتخثر.

• درجة الحرارة:   تؤثر على معدل التفاعل.

4-2. معلمات العمل

• الجرعات الكيميائية:   التحسين عن طريق اختبار الكأس

• سرعة الخلط والوقت:   ضروريان لتكوين خليط متماسك بشكل صحيح

• نوع وتسلسل الحقن الكيميائية

5. التطبيقات الصناعية

5-1. صناعة الأغذية

• إزالة الدهون والبروتينات من مياه الصرف الصحي للمسالخ

• معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن صناعة الألبان

5-2. صناعة النسيج

• إزالة الأصباغ القابلة للذوبان

• تقليل الطلب على المواد الكيميائية في مياه الصرف الصحي الناتجة عن الطباعة والصباغة

5-3. صناعة الورق

• إعادة تدوير ألياف السليلوز

• إزالة المواد العضوية من  مياه الصرف الصحي

6. المزايا والقيود

6-1. فائدة

• يزيل بفعالية الجسيمات الدقيقة حتى حجم 1 ميكرون.

• يقلل العكارة بنسبة تصل إلى 95%

• ويمكن دمجه مع طرق تنقية أخرى.

• تكلفة منخفضة نسبيًا

6-2. حد

• توليد الحمأة الكيميائية

• الحساسية للتغيرات في جودة مياه الصرف الصحي

• يتطلب التحكم الدقيق في معلمات التشغيل

• الحد من إزالة المواد القابلة للذوبان

7. تحسين النظام

7-1. اختبار الجرة

• طريقة التحديد القياسية :

  • نوع مناسب من المواد المخثرة

  • الجرعة المثالية

  • ظروف الرقم الهيدروجيني المثالية

7-2. نظام التحكم الآلي

• التحكم  في درجة الحموضة

• الحقن الكيميائي التلقائي

• مراقبة عكارة المخرج

8. إدارة الحمأة

8-1. خصائص الحمأة المتخثرة

• رطوبة عالية (95-98%)

• سعة كبيرة

• احتمال وجود المعادن الثقيلة

8-2. طرق تقليل حجم الحمأة

1. التخثر بالجاذبية

2. مكبس الترشيح

3. الطرد المركزي

9. التقنيات الجديدة

9-1. مادة تخثر طبيعية

• الكيتوزان:   مشتق من قشور القشريات.

• التانين:   مستخرج من النباتات

9-2. التخثير الكهربائي

• مزيج من التخثر الكيميائي والكيميائي الكهربائي

• تقليل استخدام المواد الكيميائية

10. الخاتمة

تعتبر عملية التخثر والتخثر بسيطة نسبيًا وفعالة جدًا وتعتبر أحد ركائز أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي. ويعتمد نجاح هذا النهج على الاختيار الصحيح للمواد الكيميائية، والتحكم الدقيق في ظروف التشغيل، وتحسين النظام. وفي الوقت الحاضر، ومع تطور المواد المسببة للتخثر البوليمرية  وأنظمة  التحكم الآلية ، تحسنت كفاءة هذه العملية بشكل كبير. للحصول على أفضل النتائج، يعد الاختبار التجريبي والتشاور مع خبراء الموضوع أمرًا ضروريًا.

الكلمات المفتاحية:   التخثر والتكتل، مواد التخثر، بوليمرات التكتل، اختبار جاريت، المعالجة الكيميائية لمياه الصرف الصحي، كبريتات الألومنيوم، PAC، إزالة الجسيمات الغروية، تحسين معالجة مياه الصرف الصحي.