فلوکولانت ها: یک پیوند کلیدی ضروری در فرآیند تصفیه فاضلاب

برای متخصصان تصفیه آب، منعقدکننده‌ها هم یک ابزار روزانه هستند و هم یک نقطه عطف فنی. گذار از «دانستن نام» به «درک مکانیسم عمل و منطبق کردن آن» نشان‌دهنده تکامل یک مهندس از یک اپراتور به یک متخصص است. انواع منعقدکننده‌های موجود و نحوه تمایز و استفاده صحیح از آنها موضوعی است که بسیاری آن را گیج‌کننده می‌دانند. امروز، ما به طور خلاصه دانش مربوط به منعقدکننده‌ها را معرفی خواهیم کرد.

 منعقدکننده‌ها در حال حاضر پرکاربردترین مواد شیمیایی در تصفیه فاضلاب هستند. آنها موادی هستند که می‌توانند پایداری رسوب و پایداری پلیمریزاسیون ذرات پراکنده در آب را کاهش یا حذف کنند و باعث شوند این ذرات پراکنده به صورت لخته درآیند و به هم بچسبند.

 نحوه عملکرد منعقدکننده‌ها

1. ذرات کلوئیدی در آب با اندازه کوچک، هیدراتاسیون سطحی و بار الکتریکی خود مشخص می‌شوند که پایداری بالایی به آنها می‌دهد. هنگامی که منعقدکننده‌ها به آب اضافه می‌شوند، به کلوئیدهای باردار هیدرولیز می‌شوند و یک ساختار دو لایه الکتریکی با یون‌های اطراف تشکیل می‌دهند.
2.  از روش هم زدن سریع پس از دوز برای افزایش شانس و فراوانی برخورد بین ذرات ناخالصی کلوئیدی در آب و میسل‌های تولید شده توسط هیدرولیز منعقدکننده استفاده می‌شود. ذرات ناخالصی در آب ابتدا تحت تأثیر منعقدکننده پایداری خود را از دست می‌دهند، سپس به هم می‌چسبند و به ذرات بزرگتر تبدیل می‌شوند و در نهایت ته نشین یا شناور می‌شوند.
3.  فرآیندی که در آن ذرات ناخالصی در آب با منعقدکننده تعامل می‌کنند، پایداری خود را از طریق مکانیسم‌هایی مانند فشرده‌سازی دو لایه و خنثی‌سازی بار از دست می‌دهند و میکرو-فلوک‌ها را تشکیل می‌دهند، انعقاد نامیده می‌شود. فرآیندی که در آن میکرو-فلوک‌ها تحت تأثیر مواد پل‌ساز و هم زدن جریان آب جمع می‌شوند تا فلوک‌ها را تشکیل دهند، که از طریق مکانیسم‌هایی مانند جذب، پل‌سازی و انعقاد جارویی به فلوک‌های بزرگ تبدیل می‌شوند، لخته‌سازی نامیده می‌شود.
4.  ترکیبی از اختلاط، انعقاد و لخته‌سازی به عنوان انعقاد-لخته‌سازی شناخته می‌شود. فرآیند اختلاط معمولاً در یک مخزن اختلاط تکمیل می‌شود، در حالی که انعقاد و لخته‌سازی در مخزن واکنش رخ می‌دهد.

 انواع منعقدکننده‌ها - (کاتیونی، غیر یونی، آنیونی)

منعقدکننده‌ها بر اساس نوع بار الکتریکی که حمل می‌کنند به طور کلی طبقه‌بندی می‌شوند. سه نوع اصلی وجود دارد:

•  منعقدکننده‌های کاتیونی: اینها دارای بار مثبت هستند و در اتصال با ذرات بار منفی مؤثر هستند. آنها اغلب زمانی استفاده می‌شوند که ذرات معلق در آب دارای بار منفی باشند، یا زمانی که برای خنثی کردن بار آلاینده‌های خاص به بار مثبت نیاز باشد.
• منعقدکننده‌های غیر یونی: اینها هیچ بار الکتریکی ندارند و معمولاً در آب‌هایی که حاوی ذرات باردار کمی هستند یا اصلاً نیستند، استفاده می‌شوند. منعقدکننده‌های غیر یونی به دلیل پایداری خود در طیف وسیعی از سطوح pH و شوری ترجیح داده می‌شوند.
• منعقدکننده‌های آنیونی: منعقدکننده‌های آنیونی، مانند APAM، دارای بار منفی هستند و به طور کلی در تصفیه آبی که حاوی ذرات باردار مثبت یا خنثی معلق است، مؤثر هستند. آنها به ویژه برای حذف مواد آلی، مانند روغن‌ها و گریس‌ها، و در شرایطی که pH کمی اسیدی تا خنثی است، مناسب هستند.

 کاربران می‌توانند بر اساس ویژگی‌های فاضلاب، انتخاب‌های منطقی انجام دهند. استفاده ترکیبی از منعقدکننده‌ها و تجهیزات تصفیه فاضلاب می‌تواند راندمان تصفیه را بهبود بخشد و به طور موثر مشکلات تصفیه فاضلاب را حل کند.

 نحوه انتخاب علمی منعقدکننده‌ها

انتخاب منعقدکننده صحیح یک فرآیند تصمیم‌گیری علمی سیستماتیک است، نه یک آزمایش و خطای ساده. این عمدتاً بر اساس نکات زیر است:

•  آنالیز کیفیت آب: ابتدا باید pH، قلیائیت، غلظت مواد جامد معلق و ماهیت و پتانسیل زتا فاضلاب تجزیه و تحلیل شود. به عنوان مثال، pH بالا می‌تواند بر راندمان منعقدکننده‌های مبتنی بر آلومینیوم تأثیر بگذارد. منعقدکننده‌های کاتیونی برای تصفیه لجن آلی که معمولاً بار منفی دارد، ترجیح داده می‌شوند.
• تست جارت: این مهم‌ترین و ضروری‌ترین مرحله است. آزمایش‌ها در آزمایشگاه با استفاده از یک همزن چند پارویی برای مقایسه اثرات انواع و دوزهای مختلف منعقدکننده‌ها به موازات پارامترهایی مانند اندازه لخته، سرعت ته نشینی و شفافیت مایع رویی انجام می‌شود، در نتیجه راه‌حل بهینه تعیین می‌شود.
• سازگاری با فرآیند تصفیه: فرآیندهای جداسازی مختلف، الزامات متفاوتی برای لخته‌ها دارند. به عنوان مثال، فرآیندهای شناورسازی به لخته‌های سبک و کرکی نیاز دارند، که منعقدکننده‌های با چگالی بار بالا را مناسب می‌کند، در حالی که فرآیندهای رسوب‌گذاری به لخته‌های سنگین و فشرده نیاز دارند، که منعقدکننده‌های با وزن مولکولی بالا را ترجیح می‌دهد.
• ملاحظات هزینه کلی: مهم است که نه تنها قیمت واحد ماده شیمیایی، بلکه هزینه هر تن آب تصفیه شده را نیز در نظر بگیرید. گاهی اوقات، یک منعقدکننده گران‌تر اما بسیار کارآمد، به دلیل دوز کمتر و نتایج تصفیه بهتر، می‌تواند هزینه کلی کمتری داشته باشد.

 منعقدکننده‌ها از یک ماده شیمیایی کمکی به یک ابزار فناوری اصلی در سیستم‌های تصفیه فاضلاب مدرن برای دستیابی به پساب با استاندارد بالا، صرفه‌جویی در انرژی، کاهش مصرف و استفاده از منابع تبدیل شده‌اند. از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری گرفته تا ایستگاه‌های مختلف تصفیه فاضلاب صنعتی، کاربرد دقیق آنها مستقیماً با مزایای زیست‌محیطی و اقتصادی مرتبط است. در آینده، با افزایش الزامات کیفیت آب، توسعه و کاربرد منعقدکننده‌های سبز و سازگار با محیط زیست (مانند پلیمرهای طبیعی اصلاح شده) و سیستم‌های دوز هوشمند، به مسیرهای مهمی برای توسعه مستمر در این زمینه تبدیل خواهد شد.