انعقاد و لخته سازی در تصفیه آب و فاضلاب چیست؟

فرایند انعقاد و لخته سازی (coagulation and flocculation) برای حذف مواد کلوئیدی مولد کدورت و رنگ (مواد آلی طبیعی) مورد استفاده قرار می گیرد. منبع، بار، اندازه ذرات، شکل و تراکم ذرات معلق متفاوت است. کاربرد صحیح انعقاد و لخته سازی  به این عوامل بستگی دارد.

مواد جامد معلق در آب دارای بار منفی هستند و از آنجا که دارای بار سطحی یکسان هستند، وقتی به هم می شوند می شوند یکدیگر را دفع می کنند. بنابراین، مواد جامد معلق، معلق باقی می مانند و به هم نمی پیوندند مگر اینکه از انعقاد مناسب و لخته سازی استفاده شود. انعقاد و لخته شدن در مراحل پی در پی انجام شده و منجر به برخورد ذرات و رشد لخته ها می شود. پس از آن رسوب ایجاد می شود. اگر انعقاد ناقص باشد، مرحله لخته سازی ناموفق خواهد بود و اگر لخته سازی ناقص باشد، رسوب گذاری ناموفق خواهد بود. لخته شدن، یک مرحله اختلاط ملایم است که اندازه ذرات  زیر- میکروسکوپی را به ذرات معلق قابل مشاهده افزایش می دهد. ذرات منعقد شده میکرو با هم برخورد می کنند و باعث می شوند تا پیوندها بزرگتر و قابل رویت به وجود بیایند که به آنها پین فلوک(ذرات منعقد شده ریز) می گویند. اندازه ذرات در حال انعقاد با برخورد بیشتر و تعامل با پلیمرهای معدنی (منعقد کننده) یا پلیمرهای آلی اضافه شده، افزایش می یابد. ماکروفلوک(ذرات منعقد شده ماکرو) تشکیل شده و منعقد کننده هایی با وزن مولکولی بالا، می توانند برای کمک به  اتصال، افزایش وزن و … اضافه شوند. پس از رسیدن ذرات منعقد شده به اندازه و استحکام مطلوب ،آب برای رسوب آماده است. مواد شیمیایی منعقد کننده با بار مخالف، برای خنثی کردن بارهای منفی در مواد جامد غیر قابل حل به آب اضافه می شوند. پس از خنثی کردن بار، ذرات معلق کوچک قادر به چسبیدن به یکدیگر هستند.

این فرآیند شامل دو مرحله انعقاد و لخته سازی می باشد که برای تکمیل آن یک مرحله ته نشین سازی نیز مورد نیاز است.

مراحل انعقاد و لخته سازی در تصفیه آب و فاضلاب

در مرحله اول، افزودن مواد منعقدکننده منجر به خنثی شدن بار ذرات کلوئیدی شده و در نتیجه این ذرات به یکدیگر نزدیک تر شده و تشکیل ذرات درشت تری می دهند. معمولا برای حذف مواد کلوئیدی آب و فاضلاب، از ترکیبات فلزاتی مانند آلومینیوم یا آهن استفاده می‌شود. املاح فلزات که به عنوان منعقد کننده وارد آب می‌شوند، در اثر هیدرولیز به صورت یونی یا هیدروکسیدهای باردار، در می‌آیند. بوجود آمدن این مولکول های باردار بزرگ با خنثی نمودن ذرات کلوئیدی و کاهش پتانسیل زتا (اختلاف پتانسیل بین فاز پخش شده و محیط اطراف آن) که عامل اصلی دافعه بین ذرات کلوئیدی می‌باشد، امکان لازم برای عمل نمودن نیروی واندروالسی را فراهم آورده و موجب چسبیدن ذرات به یکدیگر می‌شود. از انواع منعقدکننده ها می توان سولفات آلومینیوم، آلومینات سدیم، سولفات فرو، سولفات فریک، کلرور فریک را نام برد. در کنار استفاده از منعقدکننده ها می توان از کمک منعقدکننده ها نیز در مرحله انعقاد کمک گرفت. کمک منعقد کننده‌ها با ایجاد پل بین ذرات ریز لخته حاصل کار منعقد کننده‌ها، آنها را به صورت لخته‌های درشت و سنگین در آورده، عمل ته‌‌نشینی را سرعت می‌بخشند. همچنین محدوده PH بهینه را گسترش داده، مقدار مصرف ماده منعقد کننده را کاهش می‌دهند.

چند نمونه از کمک منعقد کننده‌ها‌ی مورد استفاده در تصفیه خانه‌ها عبارتند از : کربنات سدیم، آهک هیدراته، پلی الکترولیتها.

جهت مطالعه عمل انعقاد و تعیین میزان مواد منعقد کننده و نیز انتخاب نوع مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده از آزمایش جار تست استفاده می‌شود. در این آزمایش مقدار و میزان مواد شیمیایی لازم جهت عمل انعقاد، مقدار pH مناسب و نیز مواد شیمیایی مورد نیاز تعیین می شود.

مرحله دوم، لخته سازی است که لازمه آن اختلاط آرام سوسپانسیون برای تسریع تماس بین ذره ای است که منجر به تجمع ذرات کلوییدی و تبدیل آنها به لخته ی بزرگ با قابلیت ته نشینی بیشتر می شود. در حوضچه فلوکولاسیون از مخلوط کن پارویی یا تیغه ای که به آرامی در آب می چرخد استفاده می شود. این پاروها بطور افقی در جهت موازی یا متقاطع با جریان آب نصب می شوند. سرعت کم این پاروها باعث یک حرکت بسیار ملایم در سیال می‌گردد و در نتیجه سبب تصادم و نزدیکی ذرات به هم خواهد شد. سرعت زیاد در حوضچه لخته سازی، باعث شکسته شدن لخته های تشکیل شده خواهد شد. در نهایت، لخته های تشکیل شده، در حوضچه ته نشینی از سیال جدا می شود.

منبع

N.B.Prakash؛Vimala Sockan؛P.Jayakaran. Waste Water Treatment by Coagulation and Flocculation. International Journal of Engineering Science and Innovative Technology،2014،  Volume 3, Issue 2, March 2014

شرکت ابنیه پایدار سبز (تارنما). انعقاد و لخته سازی. قابل مشاهده در:[ http://www.abpsoil.com]. تاریخ مشاهده: 5/03/1399