دانلود مقاله انعقاد و لخته سازی

مقدمه :

آب های سطحی عموما محتوای انواع مختلفی از ناخالصی های کالوئیدی هستندکه باعث کدورت و تاحدودی رنگ می شوند. برای حذف کلوئیدها باید ذرات مجرای کلوئید با هم مجتمع و از نظر اندازه بزرگ شوند. برای این کار می توان از مواد شیمیایی استفاده کرد. این مواد نیروهایی را که موجب پایداری ذرات کلوئیدی می شوند خنثی می کنند. به فرآیند ناپایدار سازی ذرات کلوئیدی انعقاد شیمیایی می گویند. سپس به ذرات ناپایدار شده درحالی که به آرامی به هم زده می شود زمان داده می شود تا لخته ها ایجاد شوندکه به این عمل فلوکولاسیون می گویند. سرانجام آب از حوضچه ته نشینی رد می شود و در آنجا مواد جامد لخته شده به وسیله ته نشینی حذف می شوند

انعقاد علمی است که طی آن با خنثی سازی بار ذرات آنها را به حالت ناپایدار و فاقد بار کرده و مانع دفع ذرات شده در نتیجه ذرات درکنارهم مجتمع می شوند.

- لخته شدن (Flocculation ) :

لخته شدن ذرات مرحله ای است که طی آن ذرات ناپایدار به یکدیگر متصل شده و لخته ایجاد می نماید.

- ته نشین سازی (Sedaimentation ) :

مرحله ای است که مواد معلق لخته شده ته نشین می شود. درسالهای اخیر روش های ته نشین مداوم برپایه روش های بالا متداول گردیده و به منظور بالا بردن راندمان شفاف سازی آب به آن مواد شیمیایی یا پلمیری به عنوان مواد منعقد کننده اضافه می کنند.

کلاویفایر ( Clarifier ):

معمولا 4 عمل بطور همزمان در دستگاه کلاویفایر صورت می گیرد:

1 . منعقد کردن مواد معلق کلوئیدی

2 . لخته کردن مواد منعقد شده

3 . ته نشینی لخته تشکیل شده

4 . سرازیر شدن آب از حوضچه ته نشینی

فصل  دوم

تحقیقات و آزمایشات :

مهمترین عوامل مؤثر درکارایی فرآیند انعقاد عبارتند از :

pH ، یون های موجود در محلول آبی ( قدرت یونی آب )، غلظت مواد هیومیک، دمای آب و نوع منعقد کننده.

یکی از جدیدترین مواد منعقدکننده پلی آلومینیوم کلراید با علامت اختصاری PACI می باشد.

پلی آلومینیوم کلراید با فرمول [ O Z 2 – x Clx YH 6 (OH)2 AL] به نوعی از منعقدکننده ها گفته می شودکه قدرت و سرعت بالایی در جداسازی و استخراج ناخالصی های آب دارندکه دراثر خنثی شدن کلراید آلومینیوم با برخی از محلول های بازی در دو نوع با سولفات و بدون سولفات تهیه می شود. تفاوت آن با سولفات آلومینیوم به دلیل نوع ساختار آلومینیوم درهرکدام از این نمک هاست. در سولفات آلومینیوم یون های Al 3+ موجود می باشند. مشخصه PACL این است که درکنار کلراید و سولفات بخشی از آن نیز شامل یون های هیدروکسید می باشد. این یون های هیدروکسید باعث ایجاد مجموعه های کوچک پلیمری از AL در PACL می شوند.

بخش اصلی در PACL را در مجموعه AL 137 + تشکیل می دهد. به دلیل تناسب مناسب تر بار الکتریکی به شعاع، این گونه ساختارهای پلیمری تأثیر بهتری بر بی ثباتی کلوئیدها دارند تا مولکول های منفرد AL 3 + 3 و 4 .

درخصوص مزایای PACL بعنوان منعقد کننده ، موارد متعددی ذکر شده است که می توان گفت مهمترین این امتیازها قابلیت استفاده از دامنه های بسیار وسیع تری ازکدورت و دمای آب می باشد.

امروزه PACL  درتصفیه خانه های کشورهای پیشرفته جهان همانند ژاپن، آمریکا، کانادا، چین، فرانسه، انگلستان، آلمان و ایتالیا به دلیل عملکرد بهتر و بهداشتی بودن جایگزین سولفات آلومینیوم وکلرور آهن شده است.

دراین مطالعه نیز برای بهبودکیفیت آب رودخانه های بهمن شیر و اروندکه دو منبع اصلی تأمین آب درآبادان می باشند از ماده منعقدکننده PACL  استفاده شده است.

مواد و روش ها :

دراین تحقیق کاربرد پلی آلومینیوم کلراید درتصفیه آب آبادان از نظر انتخاب دوز بهینه و شرایط بهینه عملکرد آن مورد بررسی قرارگرفت. مراحل اساسی این تحقیق در بخش های مختلف به شرح ذیل انجام شده است:

- آزمایشات در فصل تابستان انجام شد، محل نمونه برداری رودخانه های اروند و بهمن شیر بود. نمونه ها جمع آوری و به آزمایشگاه شیمی آب و فاضلاب دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران ارسال گردید. برای نمونه های ارسالی آزمایشات معمول کیفیت آب خام و COD انجام گرفت.

- کدورت نمونه های ارسالی سنجیده شد و هرنمونه دریک محدوده کدورت قرارگرفت.

- آزمایش جار ( انعقاد، لخته سازی و ته نشینی) باتوجه به غلظت های مختلف مواد معلق و تزریق مقادیر مختلف ماده منعقد کننده PACL  درهریک از محدوده های کدورت انجام گردید.

- با بررسی کدورت ها و مشاهده فلوک ها ، دوز بهینه ماده منعقدکننده مشخص گردید.

- نمونه ای که مقدار مصرف ماده منعقدکننده آن بهینه بود، انتخاب و بر روی آن آزمایش های COD‌ و AL و حجم لجن انجام شد.

- بعد از تعیین مقدار بهینه ، باید بهترین محدوده pH  هم مورد بررسی قرارگیرد. pH نمونه ها را بین 4- 9 تنظیم کرده و آزمایش جار با تزریق مقدار بهینه مجددا انجام شد و بهترین محدوده pH  تعیین گردید. سپس نمونه بهینه از نظر آزمایش AL‌ و COD و حجم لجن مورد بررسی قرارگرفت.

- درمرحله بعد نمونه های هر رودخانه بطورجداگانه توسط همزن مخلوط و یک کدورت همگن حاصل و آزمایش جار بر روی آن انجام گردید.

- به دلیل اینکه در روزهای بارانی کدورت آب خام در این رودخانه ها می تواند تاحدود 800  الی 900 واحد نفلومتری افزایش یابد، به نمونه ها بصورت دستی کدورت افزوده شد تا مقدار دوز بهینه ماده منعقد کننده بررسی گردد. برای افزایش کدورت از خاک رسی که از الک شماره μ 120 عبورکرده بود استفاده شد و بعد نمونه ها توسط همزن مخلوط گردیده و درکدورت های 250 ، 500  و 750 واحد نظری ، آزمایش جار بر روی آنها

انجام شد. سپس اندازه گیری حجم لجن و آزمایشات AL‌ و COD انجام شد. از آنجا که آزاد سازی و یا مازاد آلومینیوم پس از فرایند انعقاد با PACL محتمل به نظر می رسید توجه به غلظت آلومینیوم در آب خام و آب تصفیه شده در مراحل مختلف کاملا ضروری بود.

نتایج :

محدوده های کدورت برای رودخانه اروند ( 20 ، 30 و 40 واحد کدورت ) و برای رودخانه بهمن شیر ( 100 ، 40 ، 60 و 150 واحد کدورت ) تعیین گردید. راندمان حذف کدورت در آزمایش جار این نمونه ها در حدود 98- 90 % حاصل شد. جداول 1 و 2 نتایج آزمایش جار بر روی نمونه مخلوط شده رودخانه های مذکور را نشان می دهد.

درمرحله بعدکدورت بطور دستی افزوده شد و قدرت عمل PACL بررسی گردید. جداول 3 و 4 این مطلب را نشان می دهد. در نمودار 1 آلومینیوم باقیمانده پس از آزمایش جار در نمونه های رودخانه اروند را نشان داده شده است.

(جداول و نمودار در فایل اصلی موجود است)

بحث و نتیجه گیری :

آزمایشات انجام شده بر روی پلی آلومینیوم کلراید نشان می دهدکه چون اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD ) آن صفر می باشد، مصرف این ماده بعنوان منعقدکننده در فرآیند تصفیه آب نمی تواند هیچ مقدار ماده آلی به آب اضافه کند.

درخصوص مقایسه پارامتر های آب رودخانه های بهمن شیر و اروند رود، مقادیرکدورت و مواد معلق در رودخانه اروند رود پایین تر از رودخانه بهمن شیر می باشد و چنانچه بتوان آب بیشتری از رودخانه اروند رود جهت انتقال به تصفیه خانه آب برداشت نمود، مناسبتر می باشد.