Table of Contents

وقد أصبح التفريغ الجوي المذاب تكنولوجيا أساسية في معالجة المياه من أجل إزالة المواد الصلبة والزيوت والشحوم بصورة فعالة وحتى الملوثات البيولوجية، وتعتمد هذه العملية على استخدام الهواء المكشوف في الماء، وتوليد الملايين من الميكروبات التي تلحق بمرض الارتفاع وتطفو على سطح العزل، غير أن نجاح المادة الكيميائية لا يعتمد فقط على التصميم الهيدروليكي أو التصاميم.

دور الكيمياء في الطوابق الجوية المعزولة

إن الـ دي أف أيه عملية انفصال متينة ومزودة بالبذور تعتمد على ربط فقاعات الهواء بالجسيمات المعلقة، وبدون المعالجة الكيميائيــة، لا تزال الجسيمات كثيرة صغيرة، وموجهة بشكل سلبي، ومستقرة في الإيقاف، وتبدو هذه الجسيمات مبعثرة بعضها البعض بسبب القوى الكهروطية، وتمنعها من الاقتراب بما يكفي من الإمساك بفقرات المتزايدة.

  • Particle charge neutralization] - reducing repulsive forces
  • Floc size and density] - affecting bubble interocity and rise
  • حجم الحمأة وقابلية تصريف المياه - التأثير على مناولة المجرى المائي
  • Chemical residuals] - minimizing carryover of metal or polymer into effluent

وتؤكد الرابطة الأمريكية لأشغال المياه ووكالة حماية البيئة في الولايات المتحدة أن الاستخدام الأمثل للمواد الكيميائية أمر حاسم بالنسبة لأداء الوكالة، ولا سيما في معالجة المياه السطحية للإمدادات الصالحة للشرب، وبإتقان الكيمياء الأساسية، يمكن للمشغلين أن يتوصلوا إلى توضيح متسق حتى في ظروف صعبة مثل الاضطرابات المنخفضة، واللون المرتفع، أو البلوغ المتغير.

المواد الكيميائية الرئيسية لنظم مكافحة التصحر وتدهور الغابات

Coagulants

فالكوغلات هي المواد الكيميائية الرئيسية المستخدمة في زعزعة استقرار الجسيمات، وهي تعمل عن طريق التحلل الهيدرولي في المياه لتشكل أنواعاً محشوة بشكل إيجابي تُحيّد الشحنة السطحية السلبية من المواد الصلبة المعلّقة، وتشمل المواد النباتية المشتركة في DAF أملاح الألمنيوم وأملاح الحديد، فضلاً عن البوليمرات التي سبقت ضخها.

Aluminum-Based Coagulants

(أ) إن مادة التكرار (التكبريتات الأمونية، و2(SO4)318H2O)) هي واحدة من أكثر أنواع التخصيب استخداماً في معالجة المياه، وعندما تُضاف إلى المياه، فإن المنشقات الخبيثة، والتحلل الهيدرولي لتكوين مجمعات من الهيدروجين، مثل الألف (H)(2)+، المادة 2

(ب) Polyaluminum chloride (PACl)] هو مركب مائي مهيدروزي يحتوي على أنواع من الألمنيوم متعددة الزمردات مثل Al13O4(OH)247+. وهذه الأنواع الشديدة الكلفة أكثر فعالية من حيث الجرعات الدنيا ومن حيث نطاق أوسع من الهيدروجين (5.0-8.0) مقارنة بمبالغ التراكم.

Iron-Based Coagulants

(ب) إن الإرسال المميت إلى الماء السائل (FeCl3) و) الإكراميات السائلة (Fe2(SO4)3) هي بدائل مشتركة للخريج.

الراكبين (البوليمرات)

فالفلوريكات هي بوليمرات عضوية عالية الوزن وزناً، تُجمع الجسيمات الجسورية بعد التخثر الأولي، وتُشكل فلزات أكبر وأقوى، وفي DAF، تعزز السكاكين ربط الفلزات بفقاعات الهواء، وتُحسّن إزالة الحمأة، وتصنف بشحنة أيونية: مركبة، وحيوية، وغير مُهينة.

Polymers Cationic

ويُعدّل البوليمرات المسببة للإشعاعات المُحمَّلة على نحو إيجابي (مثلاً، البوليدارماك، وبوليكريلاميد البوليميمر) بشكل مباشر أسطح الجسيمات السلبية ويوفر الرشوة، وهي فعالة بشكل خاص في معالجة المياه ذات المحتوى العضوي العالي (مثل المياه السطحية المنخفضة الدهون أو السائلة الصناعية) ويمكن أن تقلل من الطلب على المواد النباتية بنسبة تتراوح بين 20 و50 في المائة.

Polymers Anionic and Nonionic

ويستخدم البوليمرات الأنيونية (المحملة محليا) والبوليمرات غيريونية (المتحجرة) أساساً عن طريق الرشوة عبر قوات الشاحنات والهيدروجين، وهي عادة تستخدم بعد أن تزرع السواحل المعدنية في حجم القوة وقوامها، ويُستخدم نظام تثبيت البوليكريامدي الأيوني في نظم النفايات المائية التي تعالج نفايات النفط ومياه العمليات الصناعية.

الفلور الطبيعي والبدني

وهناك اهتمام متزايد بالزهور المستمدة من مصادر طبيعية مثل الشتاتوسان (من سمك الهلوخ) والنجمة والتانين ومورينغا بوليفيرا، وهذه المواد قابلة للتحلل الأحيائي وتنتج حمأة غير سمية، مما يجعلها مناسبة لتجهيز الأغذية أو تطبيقات حساسة بيئيا، غير أن أدائها غالبا ما يكون أقل اتساقا من البوليمرات الاصطناعية، وقد يتطلب ذلك جرعات أعلى أو أوقات رد الفعل الأطول.

pH Adjusters and Other Additives

(ب) أن تكون كفاءة التخصيب تعتمد بشدة على الهيدروجين (H. Alkaline agents like lime (Ca(OH)2) أو الصودا الكاوية (NaOH) تضاف لزيادة الهيدروجين عند استخدام الألم أو الأملاح الحديدية في مياه منخفضة الكثافة.() ويمكن استخدام المكعب (مثل حمض الكبريتيك) في خفض وزنه الأقصى.()

الآليات الكيميائية: التخصيب والتراكم في إطار مكافحة التصحر وتدهور الأراضي والجفاف

وتعتمد عملية الدمج الفعالة على أربع آليات رئيسية لزعزعة استقرار الجسيمات: تحييد الشحنات، والاستيعاب، والرشوة، والزجاج (نزيف الحبيب)، وضغط الكيل بمضاعفة، وتهيمن كل آلية على ظروف مختلفة لكيمياء المياه واستراتيجيات الرش الكيميائي.

رسوم المحايدة

وتتحمل معظم الجسيمات في المياه الطبيعية شحنة سلبية صافية بسبب المادة العضوية المُحتسبة أو المعادن الطينية أو الرشانات الأحيائية المجهرية، وهذه الشحنة السطحية السلبية تخلق طبقة كهربية مزدوجة تُبطل الجسيمات وتُبقي على تعليقها.

الاستيعاب والتمجيد

فالبوليمرات )الطبيعية والاصطناعية( تعمل عن طريق الارتداد إلى جزيئات متعددة في آن واحد، وتمتد سلسلة البوليمر إلى حل، وتربطها بسطح مختلفة من الجسيمات وتشكل جسورا مادية، حيث تحدد طول وشحنة المؤون من البوليمرات المتعددة الأطراف فعالية التشبع، وتمتد البوليميرات ذات الوزن الوبائي )١٠ ملايين دا( بشكل ممتاز في التر نظرا لطول المسافات.

الطلاء (الطنين الصوفية)

وعندما تضاف جرعات عالية من المواد المعدنية، فإن التهيج السريع للهيدروكسيدات المعدنية الهلامية الارتجاعية يخلق تسرعاً في الجسيمات التي ترتعش جسدياً كما تستقر، وتهيمن هذه الآلية على قيم الهيدروجينية حيث تكون قدرة الهيدروكسيد المعدني منخفضة (الدرجة 6-8 بالنسبة للخمر، والدرجة 4-8 بالنسبة للركود).

ضغط مزدوج - لاير

(أ) زيادة قوة المياه الأيونية (مثلاً بإضافة أملاح داخلية مثل ناكل أو كاكل2) تضغط على طبقة كهربية مزدوجة تحيط بكل جزيئات، مما يقلل من نطاق التكاثر الكهروستاني، وهذه الآلية أقل شيوعاً في معالجة المياه البلدية ولكنها ذات صلة بنظم الـ DAF الصناعية التي تعالج المياه المالحة أو المياه المستعملة الصلبة، ويمكن أن تكمل آليات أخرى وتخفض الطلب المتسق.

العوامل التي تؤثر على الأداء الكيميائي في إطار إدارة الشؤون الإدارية

pH and Alkalinity

وبالنسبة لكل من الكولينات الألومنيوم والحديدية، pH هو المتغير الرئيسي .() ويحتاج كل مركب إلى نقطة إيزوليكتري: ففيما يتعلق بمقياس الألف/هيد(3)، يقترب من 7.5 درجة مئوية، بالنسبة لـ (OH)3 حول المادة 8 -0.() وفي نقطة اليونيكتري، تحمل الهيدروكسيد المعدني أقل الشحنات فعالية

درجة الحرارة

كما أن درجة حرارة المياه تؤثر تأثيرا كبيرا على معدلات تفاعل المواد الكيميائية، والخصائص، وذوبان الغاز، كما أن المياه الباردة )دون درجة حرارة ١٠ درجات مئوية( تزيد من التقلبات المائية، مما يبطئ من ارتفاع الفقاعات والنباتات، ويقلل أيضا من معدل تحلل المواد السكية، مما يتطلب وجود جرعات أعلى أو فترات أطول من الخلط، وفي الشتاء قد تحتاج محطات DAF إلى زيادة الجرعات الباردة بنسبة ٢٠ إلى ٥٠ في المائة أو التحول إلى

سمات التداول والجسيمات

وتحتوي المياه العالية الاضطرابات على المزيد من الجسيمات التي يمكن زعزعة استقرارها وتجسيرها، والتي كثيرا ما تتطلب جرعات منخفضة نسبيا من الكولورات لكل وحدة من وحدات الاضطرابات، وتشكل المياه المنخفضة الاضطرابات (أقل من 10 وحدات من الاتحاد الوطني للاتصالات) تحدياً لأن هناك كميات أقل من الاصطدام بالجسيمات، وفي هذه الحالات، يجب أن تعزز المعالجة الكيميائية تجميع الجسيمات عن طريق التخميد أو التعددية العضوية.

ملحق الهواء والهبوط

وتؤثر المكيفات الكيميائية ليس فقط على حجم البخار بل أيضاً على ظواهر الهيدروفوب من أسطح الجسيمات، كما أن الجسيمات الهيدرفوربية (مثلاً، الطيور المعدنية) تميل إلى التمسك بفقرات الهواء، ويمكن للمربين أن يغيروا الشحنات السطحية ويكشفوا عن الشعارات الهيدروفورية، ويحسنوا من زوابق الاتصال بين الفقاعات والجسيمات.

الاستخدام الأمثل للمواد الكيميائية لأغراض التوضيح

بروتوكولات اختبار جار

ولا يزال اختبار الجرارات هو أكثر الطرق عملية لتحديد الجرعات المثلى من النباتات والنباتات، ويستخدم الإجراء الموحد مصففة متعددة الطحالب مع جرار من عيار واحد، أما بالنسبة لمحاكاة القوة، فينبغي أن يتضمن الاختبار مزيجا سريعا )دقيقة واحدة - ٢ بمقياس ١٠٠ متر(، وتباطؤا في القذف )١٥ دقيقة في ٢٠-٣٠ درجة( تليها خطوة في الازدهار - إما عن طريق حرق الدقيق بواسطة الريح المك.

  • وقت تشكيل وحجم البخار
  • الطفرة والاستقرار (كيف يرتفعان بسرعة)
  • منع انتشار المواد المخدرة الموضحة
  • حجم الدودة بعد 5-10 دقائق

By testing amel of coagulant and polymer doses at the actual plant pH and temperature, operators can identify the lowest effective dose that meets effluent targets. DO] run jar tests at least once per shift when raw water quality is changing, and whenever seasonal changes occur.

قياس القدرة

والإمكانيات الزيتا هي القدرة الكهروكينية عند طائرة النسيج من الجسيمات، وهي تشير مباشرة إلى درجة التحييد في الشحنات، وتتزايد استخدام المحللات المحتملة على الإنترنت في استخدام الجرعات التخصيبية، حيث تتراوح نقاط تحديد الموقع بين 5 و5 ميغاواط من أجل التلقيح الأمثل، ومن خلال إدماج التحكم في الزلزال مع تحسين الاستهلاك من التدفق(30).

مراقبة العمليات في الوقت الحقيقي

وتستخدم محطات الـ DAF الحديثة أجهزة الكشف الحالية أو أجهزة الاستشعار المحتملة لرصد الطلب على الكوكولات في الوقت الحقيقي، وتقيس هذه الأجهزة الشحنة الصافية للمياه بعد إضافة الكواشف وتوفر ناتجا لمضخة تغذية كيميائية، وقد تبين أن التحكم القائم على التحلل الصناعي في الأمراض غير المعدية يخفض من الجرعات الزائدة خلال فترات الاضطرابات المنخفضة، ويخلق بسرعة استجابة قوية لتضخمات الطحالب.

المواد الكيميائية والفلورية ذات القاعدة البيولوجية

أما الشواغل البيئية والصحية المتعلقة ببقايا الألمنيوم والمحتكرات البوليمر التركيبية (مثلاً، الأكراميد) فقد دفعت البحث في البدائل القائمة على أساس بيولوجي.() وقد يكون شيتوان (الدجاج المميت) فعالاً ككاغولاً في الظروف الحمضية، وتنتج كثيفة وخفيضة الحجم من الدهون المحتوية على مواد كيميائية أعلى من المواد المستخرجة من النباتات (مثلاً).

العمليات المشتركة بين المكاتب المعنية بالقوات المسلحة

(ب) عمليات التأكسد المتقدمة مثل الازون ورد فعل فينتون وسادس فلوريد اليورانيوم/ه2-2 يجري دمجها مع مرفق التخلص من الملوثات الدقيقة وفولاط الكيمبرات، ويمكن أن تكسر المعالجة المسبقة للأوزون المعاطف العضوية على الجسيمات، مما يؤدي إلى تحسين التخصيب والنباتات، ومن ذلك مثلاً أن خفض كمية المواد الكيميائية السائلة من المياه الغنية بالغاز العضوي يزيد من قدرة الخلايا.

Automation and Artificial Intelligence

ويجري تطوير نماذج تعلم الآلات للتنبؤ بأمثل الجرعات المسببة للثديين والنباتات استنادا إلى البيانات التاريخية، ونوعية المياه الخام (الاضطرابات، و254 ألفا، ودرجة الحرارة، والكلينة)، وحتى التنبؤات الجوية، ويمكن لنظم المعلومات المسبقة عن علم أن تتعلم العلاقات غير الخطية بين البارامترات والطلب الكيميائي، التي كثيرا ما تفوق التحيز التقليدي لفحص الجرعات، وقد أفادت عدة مرافق للمياه عن تحقيق وفورات في الشبكة الكيميائية تتراوح بين 10 و20 في المائة وتحسين الامتثال لها.

خاتمة

إن فهم كيميائيات النباتات الهوائية المذابة أمر أساسي لتحقيق توضيحات موثوقة وفعالة من حيث التكلفة فيما بين نوع الكولين والجرعة، والهيدروجيني، والكلينة، ودرجة الحرارة، واختيار البوليمر، ومعرفة ما إذا كان نظام DAF يعمل في أقصى درجات الكفاءة أو في النضال مع حمولة العصيان والحمأة المفرطة، وذلك بتطبيق مبادئ الحيودية، والارتداد، واختيار.

For further reading, consult the AWWA Manual of Practice on Dissolved Air Flotation and the EPA Water Research Technology Assessment. Additional technical references include the Journal of the American Water Works Association[FLT optimT:] and [6]