انعقاد و لخته سازی در تصفیه آب و فاضلاب و مراحل انجام آن

برای تصفیه آب و فاضلاب و جدا کردن ناخالصی‌های مختلف از آن، روش‌ها و تکنیک‌های مختلفی وجود دارد. یکی از رایج‌ترین روش‌‌های تصفیه فاضلاب، پسآب و آب، فرآیند انعقاد و لخته سازی است. در این نوشتار قصد داریم تا شما را به طور کامل با این فرایند آشنا کنیم.

فرآیند انعقاد و لخته سازی چیست؟

در این فرآیند مواد منعقد‌کننده شیمیایی، به آب، پساب یا فاضلاب افزوده می‌شوند و مواد اضافی آب مانند مواد معلق، مواد کلوئیدی و محلول‌‌های مختلف حذف می‌شوند. مواد کلوئیدی مهم‌ترین موادی هستند که باید در فرایند لخته‌سازی حذف شوند. انعقاد و لخته سازی در صنایع مختلف، بسیار پر کاربرد است. در کارواش‌‌ها، صنایع داروسازی، کارخانه‌‌های تولید رنگ، قالی شویی‌‌ها، کارخانه‌‌های تولید لبنیات و صنایعی که نیازمند حذف فلزات سنگین یا مواد کلوئیدی از فاضلاب خود هستند، از این فرایند کمک گرفته می‌شود.

مواد منعقد‌کننده و کمک منقعد‌کننده

برای انجام فرایند انعقاد و لخته سازی به مواد شیمیایی مختلفی نیاز است. هدف اصلی این فرایند حذف مواد کلوئیدی، رنگ‌‌ها و عوامل بیماری‌زا است. مواد کلوئیدی در آب حل یا ته نشین نمی‌شوند، بلکه با آب مخلوط می‌شوند و در آن پخش می‌شوند. این مواد اندازه‌ای بین 1 تا 100 نانومتر دارند و اکثرا دارای بار سطحی هستند. وجود همین بار سطحی، حذف این مواد را سخت می‌کند. در اینجا مواد منعقد‌کننده و کمک منعقد‌کننده به کمک می‌آیند.

فرایند انعقاد و لخته‌سازی چگونه انحام می‌شود؟

مرحله انعقاد

در اولین گام از فرایند انعقاد، با افزودن مواد منعقد‌کننده تلاش می‌شود تا این مواد ته‌نشین شوند. برای ته‌نشین کردن کلوئید‌ها این مواد باید بار سطحی خود را از دست بدهند؛ چرا که هنگامی که این مواد دارای بار سطحی هستند، یکدیگر را دفع می‌کنند. مواد منعقد‌کننده عموما از مشتقات آهن و آلومینیوم هستند. آلومینات سدیم، سولفات آلومینیوم، سولفات آهن و کلراید‌های آهن و آلومینیوم از مطرح‌ترین منعقده‌کننده‌‌ها هستند. گاهی اوقات در انعقاد و لخته سازی، از مواد پلی الکترولیکی نیز به عنوان منعقد‌کننده یا کمک منعقده‌کننده استفاده می‌کنند. پلی آمین‌‌ها مهم‌ترین مثال این نوع از منعقد‌کننده‌‌ها هستند. مواد کمک منعقد‌کننده نیز نقشی کلیدی دارند. این مواد عموما برای تشکیل لخته‌‌های کلویئدی درشت از لخته‌‌های ریزتر به کار گرفته می‌شوند. این مواد همچنین با تنظیم pH سبب صرفه جویی در مصرف مواد منعقد‌کننده نیز می‌شوند.

هنگامی که نمک‌‌های آهن و آلومینیوم تزریق شدند، با انجام هیدرولیز، به یون‌‌های باردار تبدیل می‌شوند و این امر سبب کاهش پتانسیل محیط و در نتیجه، خنثی شدن ذرات کلوئیدی می‌شود. پس از خنثی شدن این مواد، آن‌‌ها شروع به چسبیدن به یکدیگر می‌کنند و با فعالیت مواد کمک منعقد‌کننده، لخته‌‌های ریزتر به یکدیگر می‌پیوندند و لخته‌‌های بسیار درشتی را تشکیل می‌دهند که برای ادامه فرایند لخته سازی به کار گرفته می‌شوند.

آزمایش جارتست

آزمایش جارتست یک آزمایش تجربی برای تعیین میزان و نوع منعقد‌کننده‌‌ها، کمک منعقده‌کننده‌‌ها و همچنین تعیین pH محیط انجام فرایند انعقاد و لخته سازی است. در این آزمایش به تعدادی ظروف هم‌شکل که دارای حداقل گنجایش یک لیتر هستند، نیاز است. ابتدا باید در تمامی ظروف مقدار معینی از آب یا فاضلابی که قرار است مواد منعقد‌کننده به آن تزریق شود، ریخته شود. سپس باید به هر یک از ظروف، مقدار مشخصی از منعقد‌کننده‌‌ها و کمک منعقده‌کننده‌‌های مختلف افزوده شود. در این مرحله، مواد باید به مدت 60 ثانیه با سرعت بسیار زیاد و سپس به مدت 600 ثانیه با سرعت کم با یکدیگر مخلوط شوند.

بعد از مخلوط شدن، زمان یادداشت نتایج آزمایش و مقایسه آن‌‌ها فرا می‌رسد. با وجود پیشرفت‌‌های علمی فراوان، همچنان بهترین راه برای تعیین میزان و نوع منعقد‌کننده‌‌ها در انعقاد و لخته سازی، آزمایش جارتست است. نتایج آزمون جارتست، pH بهینه برای انعقاد و لخته سازی و مقدار و نوع منعقد‌کننده‌‌ها و کمک منعقد‌کننده‌‌ها را به طور دقیق برای شما تعیین می‌کند.

مرحله لخته‌سازی

پس از اتمام مرحله انعقاد، زمان انجام مرحله کلیدی لخته‌سازی است. در مرحله لخته‌سازی همزن‌‌های مکانیکی یا مخلوط کن‌‌های مکانیکی، در حوضچه‌‌های معینی به ترکیب و اختلاط ذرات می‌پردازند. این عمل باید به آرام‌ترین شکل ممکن صورت پذیرد تا حداکثر میزان تماس بین ذرات رخ دهد و لخته‌سازی به طور کامل انجام شود. اگر سرعت ترکیب این مواد زیاد باشد لخته‌‌های تشکیل شده شکسته می‌شوند و به این ترتیب تمامی مراحل انجام شده، باید دوباره تکرار شود. لخته‌‌های درشت تشکیل شده پس از ته نشین شدن در حوضچه، به کمک مواد سیال جدا و حذف می‌شوند.

به جز استفاده برای تصفیه فاضلاب صنعتی، انعقاد و لخته سازی برای تولید آب آشامیدنی و به کمک مراحل تکمیلی دیگری مانند گندزدایی، تصفیه به کمک توری‌‌ها و پمپ‌‌ها و فیلتراسیون انجام می‌گیرد.

جمع‌بندی

در کنار دیگر روش‌های تصفیه فاضلاب، انعقاد و لخته سازی فرایندی حیاتی برای صنایع مختلف است و به گستردگی در تصفیه فاضلاب به‌کار گرفته می‌شود. اصلی‌ترین هدف این فرایند حذف مواد اضافی آبها، پسابها و فاضلاب هاست. محلول‌‌ها، نمک‌‌ها، عوامل بیماری‌زا و مواد کلوئیدی از مهم‌ترین این مواد هستند. در مرحله اول این فرایند، به کمک مواد منعقد‌کننده و مواد کمک منعقد‌کننده؛ از ذرات کلوئیدی، ذرات خنثی تهیه می‌شود. سپس در مرحله لخته‌سازی، لخته‌‌ها به کمک پارو‌های مکانیکی تشکیل می‌شوند. برای انتخاب بهترین مواد و بهینه‌ترین pH نیاز است آزمون جارتست نیز انجام شود.