Select a Chemical Coagulant and Flocculant
.
كيف نختار المادة المجلطة والفلوكة الكيميائية
Why do we Chemically Treat Water
today's increasingly complex society the demands of the consumer, the medical and scientific communities, and therefore the Municipal, Provincial and Federal regulators, have caused the quality guidelines for safe drinking water to bereviewed. In many cases what was considered acceptable by all segments of society just a decade ago would now be thought of as unsafe
لماذا نعالج المياه كيميائيا؟
كلما زادت التكنولوجيا ومتطلباتها العلمية والطبية زادت القوانين المتحكمة فى مواصفات المياه القياسية وترتب عليه تواجد نظام جودة فعال للحفاظ على مياه نقية نظيفة صالحة لكل استخدامات التكنولوجيا
In an era of changing regulations and guidelines it is difficult to define what is considered to be( the Guidelines for Drinking Water Quality) as well as the Provincial Licensing Authority will allow for a decision to be made
At the present time it can be anticipated that changes will be made with respect to the following parameters :-
Various pesticides, organic compounds and metals,cyanide dioxins and furans, fluoride nitrilotriacetic acid (NTA), total dissolved solids, trichloroacetic acid trihalomethanes
واعتمدت هذه القياسلت على التخلص من الملوثات الاتية:-
المواد العضوية/المعادن السامة كالفيوران والسيانيد والفلوريد والنيتريلوتراى اسيتيك اسيد/وكمية الاملاح الذائبة/ تراى كلورو اسيتيك اسيد/تراى هالوميثان
Once the community at large has made the decision as to the delivered quality of the finished water that will be enjoyed by the consumer, the practical considerations have to addressed Invariably mechanical means will be employed to help achieve the treatment objectives, but since no mechanical process is 100% efficient, chemical enhancement will often be necessary Another reason for appraising the utility of chemical treatment is when capital costs are being balanced against operating costs
.
ومن هذا المنطلق ظهرت طرق المعالجة المتعددة واولها المعالجة الميكانيكية والتى لم تستطع اتمام نجاح المعالجة بنسبة 100% فظهرت المعالجة الكيميائية كحل اساسى لانجاح المعالجة من حيث التكلفة الاقتصادية والكفاءة الفعالة والسرعة المرجوة
Either the size/expense of a piece of equipment can be reduced if efficiency can be increased by implementing chemical treatment, or else physical space limitations do not allow for the installation of a large process addition and therefore optimization of existing equipment has to be considered first Chemicals typically find utility in the removal of suspended, colloidal and dissolved solids from water, including calcium and magnesium hardness mineral turbidity, organic colour and other organic substances, and undesirable microbiological species that can cause health concerns in humans
.
ونلاحظ ان حجم وتكلفة معدات المعالجة تقل كلما زادت كفاءة المعالجة الكيميائية التى وجدت اساسا للتخلص من الملوثات الرغوية والعالقة والصلبة من المياه ومن مسببات العسر كاملاح الكالسيوم والماغنسيوم ومعكرات المياه والمواد العضوية الملونة والملوثات البكتيرية والميكروبيولوجية الضارة بالصحة العامة
The four broad categories of chemicals used are lime for precipitation softening coagulants and flocculants for the removal of suspended and colloidal solids, powdered activated carbon for taste and odour, and disinfectants for the removal of pathogens Selection of Chemical Species There are three fundamental variables in water treatment, all three of which will have a significant influence on the type of chemical that could be usefully employed in a particular applicatio
n.
وتتجدد المعالجة الكيميائية الاساسية فى اربع انواع من المواد الكيماوية:-
الحجر الجيرى(الجير المطفى=هيروكسيد الكالسيوم) كمواد مرسبة
المجلطات والفلوكات والمروقات
الكربون النشط لازالة الطعم والرائحة
مزيلات الميكروبات
وعلى هذا الاساس تتحدد ثلاث مبادئ لاتمام المعالجة الكيميائية:-
The three variables are:-
Raw Water Quality.
Process Equipment
Treatment Objectives
An understanding of how the variables effect water chemistry will allow the operator to make sensible pre-screening decisions and let him/her focus on optimizing the process to achieve the treatment goal
s
جودة مياه التغذية
معدات واجهزة المعالجة
طرق المعالجة المقترحة.
Raw Water Quality
Clearly the quality of the raw water and the contaminant classification, has to have a significant impact on the type of chemicals used for liquid-solids separation.
There are however several factors to consider:-
The amount of alkalinity present in the water may eliminate some coagulants from consideration.
The amount of turbidity present may only determine the amount of coagulant that may be required.
One also has to be aware of how the raw water quality will change as a function of the time of the yea
r
جودة مياه التغذية
بناءا على جودة ونوعية مياه التغذية ونوعية الملوثات يتحدد نوع الكيماويات المطلوب استخدامها لاجراء عملية الفصل بين السوائل والمواد الصلبة وعلى هذا الاساس تتحدد عدة عوامل هامة:-
نسبة القلوية الموجودة بالمياه وعلى اساسها ممكن بعض المجلطات لاتعمل بالكفائة والتاثير المطلوبين
نسبة العكارة الموجودة والتى تحدد نسبة وجرعة المجلطات المطلوبة
زمن المعالجة بناءا على التغيرات المتوقعة فى مياه التغذية.
Alkalinity
Alkalinity is of critical importance when selecting a metal salt coagulant such as polyhydroxy aluminum chloride (PAC) aluminum sulphate (alum), or ferric sulphate. All these materials need some alkalinity to drive the hydrolysis reactions that allow the coagulants to function. If the water has a low alkalinity, below 50 mgL , then the use of some of the more acidic metal salts may be precluded. In these instances there are two options either add supplemental alkalinity (as NaOH, Ca(OH)2 or Na2CO3), or use a
high basicity coagulant (>50% basicity such as PACl or ACH. If the water to be treated carries a very low alkalinity loading then the use of artificial alkalinity will always be necessary. In such a case it might be useful to try a combination of acidic and basic aluminum salts, PACl ACH or alum, together with sodium aluminate. Should the alkalinity be >50 mgL then, in general, there will be sufficient present to drive most coagulation reactions. However, if the coagulant dosage has to be higher (by a factor of two) than the raw water alkalinity it may be necessary add some alkalinity to drive the hydrolysis reactions to completion
القلوية
القلوية من العوامل الهامة جدا لتحديد نوعية الفلز المستخدم فى تكوين المجلط كما فى استخدام الالومونيوم فى مواد كالشبة(كبريتات الالومونيوم) والباك(بولى هيدروكسى الومونيوم كلوريد) واستخدام الحديد فى مواد كلوريد الجديديك وكبريتات الحديديك
فكل هذه المواد تحتاج نسبة قلوية عالية لان اغلب الملوثات حمضية التركيب واغلب التفاعلات هى تفاعلات هيدروليسيس تسمح للمجلطات بالتفاعل السليم
فاذا كانت المياه ذات قلوية ضعيفة اقل من 50 مجم/لتر فلا تستخدم مجلطات ذات حامضية عالية ولكن تستخدم اولا/ مواد ذات قلوية معتدلة مثل (هيدروكسيد الصوديوم/هيدروكسيد الكالسيوم/كربونات الصوديوم) او ثانيا/ مجلطات ذات قلوية عالية اكثر من 50 مجم/لتر مثل (بولى الومونيوم كلوريد)
فاذا كان المياه المعالجة ذات قلوية منخفضة فيستدعى هذا استخدام مجلطات ذات قلوية صناعية
ولذلك اصبح استخدام مجلطات تجمع بين الاملاح الحمضية والقلوية من الاستخدامات القوية ذات الكفاءة العالية مثل الخليط بين(بولى الومونيوم كلوريد او الشبه+ الومينات الصوديوم)
فكلما كانت القلوية اقل من 50 مجم/لتر كلما قامت المجلطات بدورها على اكمل وجه
ولكن اذا كانت قلوية المجلط المستخدم اكبر من قلوية مياه التغذية وجب اضافة بعض من القلويات لاتمام عمليا التفاعل والهيدروليسيس.
pH
The pH of the water could also determine/eliminate many treatment options. If the pH is higher than 8.5 and Dissolved Organic Carbon (DOC), often referred to as colour, has to be removed a highly acidic coagulant that will drive the pH down to ± 7.0 will have to be considered. It may be necessary to add some soda ash in order to bring the Langlier Stability Index back to zero after such treatment. If the pH is acidic great care will have to be taken to ensure that the chemical reactions occur as desired and that the finished water is stable removal of colour will be easy. Ferric salts often perform well in acidic conditions. The most challenging conditions occur when colour has to be removed from a water that has a high pH and a low alkalinity. Careful depression of pH without alkalinity destruction can be realized if gaseous CO2 and Ca(OH)2 are added together. The choice of coagulant will determine the extent to which pH hasto be depressed. This is a somewhat recommended for a smaller community sophisticated approach and would not be with a restricted capital budge
t
الاس الهيدروجينى
يحدد الاس الهيدروجينى نوعية وشكل المعالجة المطلوبة وظروفها والاقتراحات المطلوبة
فاذا كان الاس الهيدروجينى اكبر من 8.5 وارتفعت نسبة المواد الكربونية العضوية الذائبة المسبب الاساسى لوجود اللون فى المياه فتحتاج مجلط ذو حامضية عالية اقل من 7.0 لاتمام عملية المعالجة
فنجد ان اضافة كميات من تراب الصودا(الصودا اش) كمثبت كيميائى بعض هذة المعالجة من المهم جدا للحصول على تجلط وترسيب عالى وازالة جيدة للون بسهولة
كلما زاد معدل ازالة اللون فهذا يعنى ان المياه المعالجة زات اس هيدروجينى عالى الحامضية وقليل القلوية
وفى حالة الحصول على اس هيدروجينى متعادل نضيف غاز ثانى اكسيد الكربون والجير المطفى(هيدروكسيد الكالسيوم)فى نفس التوقيت
.
Turbidity
The precipitation of mineral turbidity by the classic coagulation and flocculation process is well defined and reasonably straight forward. Turbidity can be classified as being anionically charged silica particles. Often the effect that turbidity has is dependent on the amount present rather than the classification. In low turbidity waters (<10 NTU) an organic polyelectrolyte should not be considered. The choice of inorganic coagulant should be one that quickly generates the Al(OH)3 sweep floc and will form a stable sludge bed. In moderate turbidity waters (<100 NTU the use of a general purpose inorganic salt is preferred, and most will be successful if the other conditions are right. In high turbidity situations, or in those instances where surface water turbidity can increase very rapidly, a
PACl blended with a polyepiamine is often the best choice. Sludge bed height, sludge volume, dewatering efficiency, and pH depression are all reasons to consider the PACl blend over large additions of alum or ferric sulphate Organic polyelectrolyte on its own will be effective, but the cost is high, and there is the potential to blind downstream filters with a high dosage of epiamine or pDADMAC (> 4.0 mgL
)
العكارة
عملية ترسيب معكرا المياه باستخدام المجلطات والفلوكات من اهم طرق معالجة المياه الضرورية
فتصنف عكارة المياه مبدئيا كعكارة انيونية لايونات السيليكا
ففى العكارة المنخفضة اقل من 10 ان تى يو فهذا يعنى ان العكارة ليست بسبب المعكرات العضوية ولكن بسبب المعكرات الغير عضوية وعلى هذا الاساس نستخدم مجلط/فلوكة غير عضوى مثل (هيدروكسيد الالومونيوم) لتكوين فلوكة مترسبة ثابتة غير مفككة تترسب الى القاع بعض طفوها لفترة على سطح المياه
وفى حالة العكارة المتوسطة اقل من 100 ان تى يو من المفضل ايضا استخدام مجلطات غير عضوية
وفى حالة العكارة العاالية جدا نستخدم خليط من المجلطات الغير عضوية مثل(بولى الومونيوم كلوريد) مع مروقات عضوية من البولى باى امين(البوليمر) فيؤدى الى زيادة سمك السلدج وحجم السلدج وكفاءة التجفيف وظبط الاس الهيدروجينى
وقد اتضح ان استخدا الشبة او بولى الومونيوم كلوريد او كبريتات الجديديك او كلوريد الحديديك مع مشتقات البوليمر هى افضل الطرق لازالة العكارة العضوية والغير عضوية تماما من المياه المعالج ولكن ستكون التكلفة عالية لان جرعة لبوليمر المطلوبة ستكون اكبر من 4 مجم/لتر
Colour
Dissolved Organic Carbon, DOC, colour is the parameter around which a chemical treatment regime is built. Hydrophillic colour is invariably more difficult to separate from water than is hydrophobic mineral turbidity. The complexing of colour is dependent on the pH of the water, the classification of the colour colloid, and the ability of the coagulant to break the hydrogen bonds present. The choice of chemicals must be one that will create a water in which the colour will be least stable (usually at a pH between 5.5 and 7.0), the alkalinity will be preserved for turbidity precipitation, and the finished water will be neither corrosive or scaling In many applications it is difficult for one material to be completely successful by itself, especially the inorganic metal salts In these instances cost performance economics dictate that a small amount of an organic short chain polymer, usually from the pDADMAC family be utilized. If alum or ferric sulphate is the primary coagulant, then the supplemental addition of pDADMAC will have to be via a separate feed system. If any of the PACl preparations are used, a one product blend can be selecte
d
اللون
كمية الهيروكربون العضوية هى المحددة لدرجة اللون وكثافته ونوعية واسلوب المعالجة المطلوب
فاللون الهيدروفيليك المتسبب من الهيدروكربون العضوى هو من اصعب انواع اللوان للفصل من المياه اكثر من اللون المتسبب من العكارة المعدنية الهيدروفوبيك
فدرجة اللون ومدى تعقيدها تعتمد اولا على الاس الهيدروجينى للمياه وثانيا على مدى عكارة اللون وثالثا/ قدرة المجلط على كسر الرابطة الهيدروجينية الموجودة
ولذلك كان استخدام المادة الكيميائية المستخدمة كمجلط تعتمد على مدى ثباتية اللون فى المياه الملوثة ودائما تكون مابين اس هيدروجينى(5.5-7.0) وتقل القلوية للمياه المعالجة وكذلك الاملاح والقشور المترسبة من المياه.
Temperature
Temperature can affect the performance of the inorganic metal salts that rely on a chemical reaction. The colder temperatures (<5 C) have a profound effect on alum and iron salts to the extent that performance is often unacceptable during the winter. It is not unusual for a water plant to have to heat the raw water to a minimum of 8 C in winter to maintain adequate finished water quality. In industrial applications carryover of alumina or iron flocs can cause process non-conformities and off specification production. The non-sulphated polyhydroxy aluminum chloride choice does not appear to be as temperature sensitive and is therefore a good first choice coagulant for cold water applications. Almost all the coagulants will perform well in warmer waters, 10 C,25
c
درجة الحرارة
من الممكن ان تؤثر درجة الحرارة فى كفاءة المجلط عير العضوى فكلما قلت درجة الحرارة فشل المجلط الغير عضوى فى اداء تجلطه وترسيبة للملوثات
فافضل درجات الحرارة لعمل المجلطات الغير عضوبة مابين 10-25 درجة مئوية
colonel.dr
bahaa badr
عقيد دكتور
بهاء بدر الدين