اصول انعقاد شیمیایی

بار نهایی سطح مواد کلوئیدی موجود در فاضلاب عموما منفی است. ابعاد کلوئیدها ( در حدود 0.01 تا 1 میکرون ) به گونه ای است که نیروی جاذبه ی جرمی بین ذرات به شکل قابل ملاحظه ای کمتر از نیروی رانشی ناشی از بار الکتریکی است.
انعقاد، فرآیند ناپایدارسازی ذرات کلوئیدی است که در نتیجه ی برخورد ذرات، رشد حاصل شود.
واکنش های انعقاد اغلب ناقص هستند و همچنین واکنش های جانبی بیشماری با دیگر مواد موجود که با توجه به ویژگی های متغیر فاضلاب در طول روز و همچنین فصل متفاوت خواهند بود روی می دهند.

تعریف اصلی انعقاد شیمیایی

عبارت "انعقاد شیمیایی" مورد استفاده در این متن عبارت است از تمامی واکنش ها و مکانیسم های تاثیرگذار در ناپایدارسازی شیمیایی ذرات و تشکیل ذرات بزرگتر از طریق لخته سازی.
به طور کلی منعقدکننده یک ماده ی شیمیایی است که به منظور ناپایدارسازی ذرات کلوئیدی و تشکیل لخته به فاضلاب افزوده می شود.
عامل لخته ساز یک ماده ی شیمیایی و نوعا آلی است که به منظور ارتقا فرآیند لخته سازی به محیط واکنش اضافه می گردد.منعقد کننده ها و لخته سازهای متدائل پلیمرهای طبیعی و مصنوعی، نمک های فلزی مثل آلوم یا سولفات فریک، و نمک های فلزی از پیش هیدرولیز شده مثل کلرید پلی آلومینیوم و کلی پلی آیرون می باشند.
واژه ی"لخته سازی" به منظور توصیف فرآیندی که به موجب آن اندازه ی ذرات در نتیجه ی برخوردهای ذرات افزایش می یابد به کار می رود. دو گونه لخته سازی وجود دارد: 1) لخته سازی ریز 2) لخته سازی درشت

ماهیت ذرات در فاضلاب

با توجه به اهداف عملی ممکن است ذرات موجود در فاضلاب به صورت معلق و کلوئیدی دسته بندی شوند. ذرات معلق عموما بزرگتر از 1 میکرون هستند و می توان آن ها را از طریق رسوب دهی تحت تاثیر جاذبه حذف کرد. در عمل از آن جایی که رسوب دهی و حذف ذرات توسط نیروی جاذبه به طراحی تاسیسات ته نشینی بستگی خواهد داشت، تمایز بین ذرات کلوئیدی و معلق آشکار نیست. از طرف دیگر نمی توان ذرات کلوئیدی را در مدت زمان معقول، با استفاده از ته نشینی حذف کرد، روش های شیمیایی( یعنی استفاده از منعقد کننده های شیمیایی و کمک لخته سازها ) را باید برای کمک به حذف این ذرات به کار گرفت.
به منظور درک نقشی که منعقدکننده های شیمیایی و کمک لخته سازها در حذف ذرات کلوئیدی به عهده دارند، اطلاع از ویژگی های ذرات کلوئیدی موجود در فاضلاب با اهمیت است. عوامل با اهمیتی که در ویژگی های ذرات کلوئیدی فاضلاب موثر هستند عبارتند از:
1. اندازه و تعداد ذرات
2. شکل و انعطاف پذیری ذره
3. خصوصیات سطحی منجمله مربوط به بار الکتریکی
4. برهم کنش های ذره_ذره
5. برهم کنش های ذره_حلال

ناپایدار سازی ذره و حذف با یون های فلزی هیدرولیز شده

تجمع با افزودن آلوم یا سولفات فریک فرآیند پیچیده تری محسوب می شود. برای درک ناپایدارسازی ذره و حذفی که با یون های فلزی هیدرولیز شده صورت می گیرد، پیش از هرچیز در نظر گرفتن تشکیل محصولات هیدرولیز یون فلزی مفید خواهد بود.

ترسیب شیمیایی برای ارتقا عملکرد تصفیه خانه

ترسیب شیمیایی، شامل افزودن مواد شیمیایی برای تغییر وضعیت فیزیکی مواد جامد محلول و معلق و تسهیل حذف آن ها از طریق ته نشینی است. در گذشته ترسیب شیمیایی اغلب برای افزایش میزان حذف TSS و BOD به شرح زیر مورد استفاده قرار می گرفت:
1. جاهایی که تغییرات فصلی در غلظت فاضلاب وجود داشت( برای مثال در فاضلاب کارخانه های کنسروسازی)
2. در جاهایی که حد متوسطی از تصفیه مورد نیاز بود
3. به عنوان کمک به فرآیند ته نشینی
از حدود سال 1970، نیاز به حذف کامل تر ترکیبات آلی و مواد مغذی ( نیتروژن و فسفر ) موجود در فاضلاب، جایگاه تازه ای برای ترسیب شیمیایی فراهم کرد. در بهره برداری فعلی، ترسیب شیمیایی در موارد زیر استفاده می شود:
1. به عنوان وسیله ای برای افزایش عملکرد واحد ته نشینی اولیه
2. به عنوان مرحله اصلی در تصفیه ی فیزیکی_ شیمیایی مستقل فاضلاب
3. برای حذف فسفر
4. برای حذف فلزات سنگین

واکنش های شیمیایی در عملیات ترسیب فاضلاب

در طی سال های گذشته، مواد مختلف زیادی به عنوان رسوب دهنده استفاده شده اند. درجه ی زلال سازی به دست آمده به مقدار مواد شیمیایی مورد استفاده و اهمیتی که فرآیند به تناسب آن تحت نظر می باشد، بستگی دارد. به دست آوردن یک پساب خروجی زلال و عاری از مواد معلق یا کلوئیدی امکان پذیر است. مواد شیمیایی افزوده شده به فاضلاب با موادی که یا به طور طبیعی در فاضلاب وجود دارند و یا به این منظور افزوده می شوند برهم کنش خواهد داشت. متداول ترین مواد شیمیایی در جدول زیر فهرست بندی شده است.

بهینه سازی حذف مواد جامد معلق در ته نشینی اولیه

درجه ی زلال سازی به دست آمده در زمان افزودن مواد شیمیایی به فاضلاب تصفیه نشده به مقدار مواد شیمیایی مورد استفاده، زمان اختلاط، مراقبت های مربوط به پایش و تنظیم فرآیند بستگی خواهد داشت. به کمک ته نشینی شیمیایی، حذف 80 تا 90 درصد از کل جامدات معلق (TSS) ، 50 تا 80 درصد از BOD و 80 تا 90 درصد از باکتری ها امکان پذیر است. جهت مقایسه می توان گفت مقادیر حذف برای حوضچه های ته نشینی اولیه با طراحی و بهره برداری مطلوب، بدون افزودن مواد شیمیایی عبارت از 50 تا 70 درصد از TSS ، 25 تا 40 درصد از BOD و 25 تا 75 درصد از باکتری ها خواهد بود. به دلیل ویژگی های متغیر فاضلاب، میزان مواد شیمیایی مورد نیاز را باید از مطالعات آزمایشگاهی و پایلوت پلنت تعیین کرد.

تصفیه فیزیکی و شیمیایی مجزا

در برخی مناطق، تصفیه ی فاضلاب شهری با روش های بیولوژیکی به علت وجود ضایعات صنعتی دشوار می شود. در این موارد، تصفیه ی فیزیکی شیمیایی می تواند روش جایگزینی مناسبی باشد. این روش تصفیه به دلیل عدم یکپارچگی در پیش نیازهای تخلیه، هزینه بالای مواد شیمیایی، جابجایی و دفع مقادیر زیادی از لجن حاصل از افزودن مواد شیمیایی و مشکلات فراوان در حین بهره برداری موفقیت زیادی کسب نکرده است.
تصفیه ی فیزیکی شیمیایی کاربرد گسترده ی برای تصفیه ی فاضلاب صنعتی دارد.

ترسیب شیمیایی حذف فسفر

حذف فسفر از فاضلاب شامل تشکیل فسفات در TSS و حذف هم زمان این مواد جامد است. فسفر را می توان با جامدات بیولوژیکی ( برای مثال میکرو ارگانیسم ها ) و یا رسوبات شیمیایی جدا نمود.

شیمی ترسیب فسفر

ترسیب شیمیایی فسفر از طریق افزودن نمک های چند ظرفیتی که رسوباتی از نمک های فسفات کم محلول تشکیل می دهند ایجاد می شود. متداول ترین یون های فلزی چند ظرفیتی عبارتند از:
1. کلسیم Ca(II)
2. الومینیوم Al(III)
3. آهن Fe(III)
و پلیمرها نیز بهمراه آلوم و آهک به عنوان کمک منعقد کننده ها به صورت موثر به کار گرفته شده اند. ترسیب فسفات با کلسیم کاملا با الومینیوم و آهن متفاوت می باشد.

تر سیب فسفات با کلسیم:

کلسیم معمولا برای تشکیل آهک Ca〖(OH)〗_2 افزوده می شود. مقدار آهک مورد نیاز برای رسوب فسفر در فاضلاب عموما در حدود 1/4 تا 1/5 برابر کل قلیاییت است که به صورت CaCO_3 بیان می شود. برای رسوب فسفات به pH بالایی نیاز است. زمانیکه آهک به فاضلاب خام یا جریان خروجی تصفیه ی ثانویه افزوده می شود، معمولا پیش از تصفیه یا دفع تنظیم PH مورد نیاز خواهد بود.

تدابیر حذف فسفر

ترسیب فسفر از فاضلاب می تواند در نقاط مختلفی از جریان فرآیند انجام شود. نقاط حذف فسفر را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:
- ترسیب مقدماتی
- ترسیب مشترک
- ترسیب نهایی

عوامل تاثیرگذار بر انتخاب نوع ماده ی شیمیایی مورد استفاده برای حذف فسفر

1. سطح فسفر جریان ورودی
2. مواد جامد معلق فاضلاب
3. قلیائیت
4. هزینه ی مواد شیمیایی
5. قابل اعتماد بودن تدارک موارد شیمیایی
6. تاسیسات مدیریت لجن
7. روش های دفع نهایی
8. سازگاری با دیگر فرآیندهای تصفیه

حذف فسفر با استفاده از نمک های فلزی و پلیمرها

نمک های آهن یا آلومینیوم را در نقاط مختلفی از فرآیند تصفیه می توان اضافه کرد. افزودن نمک های آلومینیوم یا آهن پس از تصفیه ثانویه حذف بهتری را بدنبال دارد.
بدنبال ته نشینی مطلوب تر، نیتروژن بیشتری حذف می شود، اما حذف آمونیاک الزاما روی نخواهدداد مگر آنکه در محل وقوع نیتریفیکاسیون، مواد شیمیایی بیشتری به واحد تصفیه اولیه افزوده شود و بار BOD در این نقطه کاهش یابد.

حذف فسفر با استفاده از آهک

استفاده از آهک برای حذف فسفر به دلایل زیر روند رو به کاهش دارد:
1. افزایش بیش از حد جرم لجن در مقایسه با نمک های فلزی که باید جمع آوری و تخلیه شود
2. مشکلات بهره برداری و نگهداری مربوط به جابجایی، ذخیره سازی و تغذیه ی آهک به سیستم
مقادیر مناسب برای بهره برداری باید از طریق آزمایش در داخل تاسیسات تعیین گردد. آهک عموما یا به عنوان عامل ترسیب در حوضچه های ته نشینی اولیه یا پس از زلال ساز تصفیه ثانویه به کار می رود.

ترسیب شیمیایی برای حذف فلزات سنگین و مواد معدنی محلول

فناوری های موجود برای حذف فلزات سنگین از فاضلاب شامل ترسیب شیمیایی، جذب سطحی بر روی کربن، تبادل یونی و اسمز معکوس می باشند. از میان این فناوری ها، ترسیب شیمیایی متداول ترین روش به کار گرفته برای بیشتر فلزات می باشد. عوامل ترسیب متداول شامل هیدروکسید و سولفید می باشد. کربنات نیز در برخی موارد خاص به کار می رود. فلز را می توان به صورت جداگانه یا از طریق ترسیب مشترک به همراه فسفر حذف کرد.

ترسیب مشترک به همراه فسفر

ترسیب فسفر در فاضلاب معمولا با افزودن منعقدکننده هایی همچون آلوم، آهک یا نمک های آهن و پلی الکتریک انجام می شود. هم زمان با افزودن این مواد شیمیایی به منظور حذف فسفر، حذف یون های معدنی مختلف، به خصوص برخی از فلزات سنگین نیز روی می دهد. در جایی که فاضلاب صنعتی و خانگی باهم تصفیه می شوند، ممکن است افزودن مواد شیمیایی به واحد ته نشینی اولیه ضروری باشد به خصوص در صورتیکه بی اثر بودن اقدامات پیش تصفیه در تاسیسات تایید شده باشد. زمانی که از ترسیب شیمیایی استفاده می شود، این احتمال وجود دارد که به واسطه ی سمیت رسوب فلزات سنگین، هضم بی هوازی برای تثبیت لجن امکان پذیر نباشد. همان گونه که پیش از این اشاره شد در اکثر مواقع، یکی از معایب ترسیب شیمیایی، افزایش کل جامدات محلول در حال تصفیه خواهد بود.

`
دانلود کاتالوگ

دفتر مرکزی: کیلومتر 9 جاده مخصوص ( تهران - کرج ) - بلوار اصلی تهرانسر - نبش خیابان ششم - ساختمان ایرانیان - واحد 8
تلفن : 20 - 44566419 (21) 98+
فکس : 44513120 (21) 98+
همراه : 9121872360 98+
ایمیل : info@psne.ir