הבנת הכימיה של כימיקלים של חיל האוויר המפוכחים עבור תוצאות קלות יותר

(DAF) הפכה לטכנולוגיה אבן הפינה בטיפול במים על מנת להסיר ביעילות את החוזקות המושעה, שמנים, נזיפות ואפילו ממזהמים ביולוגיים.התהליך מסתמך על הזרקת אוויר מחוספס למים, ומייצר מיליוני מיקרובולטים שמדביקים את מערכת ההמראה הכימית והחפוכה אותם אל פני השטח לצורך הסרה.

תפקידה של הכימיה בפירוק האוויר

DAF הוא תהליך הפרדה מוצק-שקודי המסתמך על ההחזקה של בועות אוויר לחלקיקים מושעה.ללא טיפול כימי, חלקיקים רבים נשארים קטנים, מואשמים, יציבים בהשעיה.חלקיקים האלה דוחים זה את זה בגלל כוחות אלקטרוסטטיים, מונעים מהם להתקרב מספיק כדי להילכד על ידי בועות עולה. תוספת של קוגניטים ומפטים מקלקלים חלקיקים אלה, לגרום להם בקלות רבה יותר, להשפעות גבוהות יותר, ממושכות יותר, מלמטה.

• (ב) ,0) ,100, ניטראליזציה (FLT) 1 - צמצום הכוחות השבויים
• (ב) גודל ודחיסות של LT:1 - המשפיע על הבועה המצורפת ועלייה במהירות
• (ב) ,0) , כרך ו- dewaterabilityFIRLT 1 (השפעתו של טיפול בזרם הדם)
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

איגוד עבודות המים האמריקאי (AWWA) וסוכנות הגנת הסביבה של ארה"ב (EPA) מדגיש כי אופטימיזציה כימית היא קריטית לביצוע DAF, במיוחד בטיפול במים על פני השטח לאספקה שניתן לערעור.על ידי שליטה בכימיה הבסיסית, המפעילים יכולים להשיג הבהרת עקבית אפילו בתנאים מאתגרים כגון הפרעות נמוכות, צבע גבוה או אצילות משתנות.

כימיקלים מרכזיים עבור DAF Systems

Coagulants

Coagulants הם הכימיקלים העיקריים המשמשים כדי למנוע חלקיקים. הם עובדים על ידי הידרוליזה במים כדי ליצור מינים טעונים חיובי כי לנטרל את על פני השטח שלילי של מוצקים מושעה. coagulants ב DAF כוללים אלומיניום ומלחי ברזל, כמו גם פולימרים טרום hydrolyzed.

אלומיניום מבוסס Coagulants

(FLT:0) Alum (aluminum sulfate, Al2(SO4)318H2O)FLT:1 הוא אחד coagulants הנפוצים ביותר בטיפול במים.כאשר מוסיפים למים, alum dissociates ו hydrolyzes כדי ליצור אלומיניום hydres, כגון Al(OH)2+, Al(OH)2, ולאחר מכן להפחית את ה-Alagretomtomtomtomto) ו-tomtomtomtomtomtomtomite perl) באופן חיובי (lgulating) OH) הוא בדרך כלל, 000 (lulating OH) הוא OH) באופן חיובי (lulating OH) OH) OH) OH) OH) OH) OH) OH) OH) OH) OH) OH) OH) OH) OH) ו-to soggous sotra (lulating OH) הוא בדרך כלל, 000 to OH2, 000 soggousmto alulating OH) הוא בדרך כלל, 000 OH) הוא בדרך כלל, 000 OH) הוא בדרך כלל OHL

(FLT:0) ⁇ פולינומי (PAClíve)FLT) 1 הוא קונגויד לפני-hydrolyzed המכיל מינים אלומיניום פולימרי כגון Al13O4(OH)247+. מינים אלה מאוד טעון הם יעילים יותר במינונים נמוכים יותר ויותר pH רחב יותר (5.0-8).

ברזל מבוסס קוגניקט

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

פלוגנטים (Polymers)

פלוקנטים הם פולימרים אורגניים במשקל גבוה כי לגשר חלקיקים יחד לאחר הקידוד הראשוני, להרכיב flocs גדולים וחזקים יותר. ב DAF, flocculants לשפר את ההחזקה של flocs לבועות אוויר ולשפר את הפעוט של מילינג.הם מסווגים על ידי מטען ionic: ic, anionic, ולאיון.

פולימרים Cationic Polymers

חיובי טמא פולימרים טעונים (למשל, פוליDADMAC, פולי אקרימיד copolymers) ישירות לנטרל משטחים חלקיקים שליליים ולספק גירוד.הם יעילים במיוחד לטיפול במים עם תוכן אורגני גבוה (למשל, פני השטח של אצות-לאדן או מפולנטים תעשייתיים) ויכולים להפחית את הביקוש לנגיד על ידי 20–0% הם לעתים קרובות מלחים גסים.

פולימרים אנונימיים ולא יון

פולימרים אנטוניים (שכוובעים בשלילי) ופולימרים לא-יוניים (ניטראלי) עובדים בעיקר על ידי גישור דרך כוחות ואגמנטל ואג'ינג מימן.הם משמשים בדרך כלל לאחר שקוגני מתכת לבנות גודל וחוזק. Anionic Polyacrylamide (PAM) הוא נפוץ במערכות DAF מים מכופות שמן ותהליך תעשייתי.

פלוגנטים טבעיים ומבוססים על bio-based Flocculants

יש עניין גובר בflocculants שמקורם ממקורות טבעיים כגון Chitosan (מדג הקליפה), עמילן, ומורגינגה אולופירה.חומרים אלה הם ביו-דידה ומייצרים סלפטים שאינם רעילים, מה שהופך אותם מתאימים לעיבוד מזון או יישומים רגישים לסביבה.עם זאת, הביצועים שלהם לעתים קרובות פחות עקביים מאשר פולימרים סינתטיים, והם עשויים לדרוש יותר או יותר פעמים תגובה.

pH מכוונן ותוספות אחרות

יעילות ה- pH תלויה במידה רבה בסוכני אלקלליין כמו ליג (Ca(OH)2) או סודה סיבתית (NaOH) מוסיפים להעלות את ה- pH כאשר משתמשים במלחים אפריקאליים במים דלים-לקיליות. Acid (למשל, חומצה פולית) עשויים לשמש להורדת pH עבור כפייה אופטימלית.

מכניזם כימי: Coagulation ו- Flocculation ב-DAF

ניתוח DAF יעיל מסתמך על ארבעה מנגנוני ייצוב חלקיקים עיקריים: ניטרליזציה, מודעות וגישור, השמצה (Sweep flocculation), ודחיסה דו-שכבתית.כל מנגנון שולט בתנאים שונים של כימיה מים ואסטרטגיות דו-שינג כימיות.

המונחים: Neutralization

רוב החלקיקים במים טבעיים לשאת מטען שלילי נטו בשל מודעות חומר אורגני, מינרלים חימר או biofilms מיקרוביאלי. זה מטען משטח שלילי יוצר שכבה כפולה כי דוח חלקיקים ושומר על השעיה שלהם. coagulant cations (אל3+, Fe3 +, או מיני פולימר) מודעות ישירות על פני השטח, לנטרל את המטען ולהפחית את הפוטנציאל ל- zlantua קרוב לנקודה זו, כלומר, כלומר, כלומר, נקודה יעילה ביותר של מינון vapVcctraoming (Vct) הוא להתגבר על פני השטח הוא 1Vcate) או 1Vctua הוא יעיל יותר על פני השטח הוא להתגבר על פני השטח הוא יעיל יותר על פני השטח הוא יעיל יותר על פני השטח הוא יעיל יותר על פני השטח.

מודעות ובריחת

פולימרים (גם טבעי וגם סינתטי) פועלים על ידי מודעות על חלקיקים מרובים בו זמנית.שרשרת פולימרים משתרעת לפתרון, מצורף משטחים חלקיקים שונים ויוצרים גשרים פיזיים.האורך והטעון האנטוני של פולימר קובע יעילות רבה. .שרשרת פולימרים גבוהה גבוהה-מולקולרית גבוהה גבוהה של פולימרים במשקל גבוה (>10 מיליון ד) הם מצוינים עבור גירוד כי השרשראות המורחבת שלהם יכול להיות רחב יותר, עם זאת, על פני השטח, 000, 000 זה כבר לא מוביל יותר.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

כאשר מינונים גבוהים של coagulants מתכת מתווספים, המשקעים המהירים של הידרוקסידים מתכתיים amorphous יוצר precipitate ג'לטין כי חלקיקים פיזית enmeshes כפי שהוא מתיישב. מנגנון זה שולט בערכי pH שבו מתכת hydroxide הוא מינימלי (pH 6-8 עבור אלומיניום, pH 4-8 עבור ברזל).

דחיסה כפולה-Layer

הגדלת העוצמה האנטונית של המים (למשל, על ידי הוספת מלחים אינרט כמו NaCl או CaCl2) דחוס את השכבה הכפולה החשמלית סביב כל חלקיק, צמצום טווח ההנעה אלקטרוסטטית.מנגנון זה פחות נפוץ בטיפול במים עירוניים אבל רלוונטי במערכות DAF תעשייתיות טיפול חבלה או פסולת קשה.זה יכול להשלים מנגנונים אחרים ולהקטין את הביקוש coagulant.

גורמים המשפיעים על ביצועי הכימיה של DAF

pH ואלקאלין

עבור שני אלומיניום וקונגורים ברזל, FLT:0pH הוא משתנה משתנה משתנה משתנה 1LT (כל coagulant יש נקודה איזואלקטרית: עבור Al(OH)3 זה ליד pH 7.5, עבור Fe(OH)3 סביב pH 8.0. at the isoelectric Point, תחמוצת המתכת נושאת את המטען הקטן ביותר יעיל ביותר עבור ניטרליזציה ו היווצרות של פחמן עשוי למנוע קוצר דם כדי למנוע חמצני או , בנוסף מים נמוך.

טמפרטורה

טמפרטורת המים משפיעה באופן משמעותי על קצב התגובה הכימית, המהירויות והגזיות. מים קרים (נמוך 10 מעלות צלזיוס) מגבירה את קצב הדחיסות של המים, תוך ייבוש עליית הבועות והקשקשים. זה גם מקטין את שיעור הידרוליזה של coagulants, הדורש מינונים גבוהים יותר או ערבוב יותר של זמניים. בחורף, צמחי DAF עשויים להיות צריכים להגדיל את המינון coagut על ידי 20–5 להפחתה כה גבוהה של חמצן או יותר.

שקיפות ואופי חלקיקים

מים סוערים גבוהים מכילים יותר חלקיקים שניתן לערעור ולגשר, לעתים קרובות הדורשים מנות נמוכות יחסית coagulant ליחידת של זעזועים. מים לא-פוחיות (פחות מ -10 NTU) מציגים אתגר כי יש פחות התנגשויות חלקיקים.במקרים כאלה, טיפול כימי חייב לשפר את הצטברות חלקיקים באמצעות ריצוף מפואר או תוספת פולימרנית.

אוויר בועות ובועה

המיזוג הכימי לא רק משפיע על גודל החנק, אלא גם את ההידרוביות של משטחים חלקיקים. חלקיקים הידרופיליים (למשל, מינרליים חימר) יש נטייה נמוכה יותר לדבוק בועות אוויר. Coagulants יכול לשנות את המטען משטח לחשוף את הנאות הידרופוביות, שיפור זווית מגע בועות-חלקיק.פולימרים יכול גם לפעול אספנים, גשרים בין בועות ומצעים נפחיים הוא לעתים קרובות אופטימיזציה של סגסוגת חלקיקים.

אופטימיזציה של כימיקלים להבהרת אורקליזציה

פרוטוקולי ג'ארד

ג'ארד בדיקות נשאר השיטה המעשית ביותר לקביעת מינונים אופטימליים coagulant ו flocculant.הנוהל הסטנדרטי משתמש ב- Multi-padle מעורר צנצנת ליטר 1 ליטר.עבור סימולציה DAF, הבדיקה צריכה לכלול תערובת מהירה (1-2 דקות ב -100 rpm), ירידה איטית (15 דקות בשעה 20-30), ואחריו שלב של טפטציה - או על ידי סגסוגת באמצעות בועות דרך בועות:

• זמן ליצירת חנק וגודל
• buoyancy ויציבות (כמה מהר הם עולים)
• המונחים: rising subnatant
• נפח סליפאון לאחר 5-10 דקות

על ידי בדיקת מריצה של מינונים coagulant ופולימרים ב pH הצמח בפועל וטמפרטורה, מפעילי יכולים לזהות את המינון היעיל הנמוך ביותר העומד ביעדים חסרי תועלת.FLT:0DOFLT:1 לרוץ בדיקות jar לפחות פעם אחת לשינוי כאשר איכות מים גולמי הוא משתנה, ובכל פעם שינויים עונתיים מתרחשים.

המונחים:

פוטנציאל Zeta הוא הפוטנציאל אלקטרוקי במטוס החלקלק של חלקיק.זה מצביע ישירות על מידת הניטרליזציה של המטען. מנתחים פוטנציאליים Zeta משמשים יותר ויותר למינון coagulant אוטומטי. נקודות קבועות אופייניות עבור DAF הן בין -5 ו- +5 mV עבור flocculation אופטימלי. על ידי שילוב של zeta שליטה עם צמחי doportional זרימה, יכול להפחית את הצריכה על ידי 15-30% תוך שיפור יעילות.

ניהול תהליכים בזמן אמת

צמחים מודרניים DAF מעסיקים גלאי זרם נוכחי (SCD) או הזרמת חיישנים פוטנציאליים כדי לפקח על הביקוש coagulant בזמן אמת.מכשירים אלה מודדים את המטען נטו של המים לאחר תוספת coagulant ולספק פלט למשאבת להאכיל כימית. SCD מבוסס שליטה הוכח להפחית overdosing במהלך תקופות הפרעות נמוכות, וכדי להגיב במהירות ל- algaeפריחה Coupling עם SCD ב-S.

מגמות מתפתחות בכימיה DAF

Coagulants ו Flocculants

דאגות סביבתיות ובריאות על שאריות אלומיניום ומונומרי פולימרים סינתטיים (למשל, אקרילימיד) מונעים מחקר על חלופות מבוססות ביולוגית. Chitosan (detylated chitin) יעיל כמו coagulant בתנאים חומציים ומייצרים משקעים צפופים, נמוך כרכים. ân-¢ ân-¢ ¢ ⁇ ¢ ⁇ ⁇ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תהליכי Oxidation-DAF

תהליכי חמצון מתקדמים (AOPs) כגון אוזון, תגובה פנטון, ו-UV / H2O2 משולבים עם DAF כדי להסיר חומרים micropollutants ומזכרים. Ozone pre-טיפול יכול לשבור ציפויים אורגניים על חלקיקים, שיפור coagulation ו flotation. לדוגמה, לפני ozonation של מים עשירים מים יכול להפחית את צריכת DGates לאחר מכן הוא כמה הפחתה אורגנית של ירידה.

אוטומציה ואינטליגנציה מלאכותית

מודלים של למידת מכונות מפותחים כדי לחזות מינונים אופטימליים coagulant ו flocculant המבוססים על נתונים היסטוריים, איכות מים גולמית (טראומתיות, UV254, pH, טמפרטורה, alkalinity), ואפילו תחזיות מזג אוויר.מערכות בינה מלאכותית אלה יכולות ללמוד את היחסים הלא-לינאריים בין הפרמטרים לבין הביקוש הכימי, לעתים קרובות outperating בדיקות צ'אר מסורתיות.

מסקנה

הבנת הכימיה של כימיקלים מתפזרים אוויר חיוני להשגת הבהרת מים אמינה, עלות יעילה.המשחק בין סוג coagulant לבין מינון, pH, alkalinity, טמפרטורה ופולימר פולימר קובע אם מערכת DAF פועלת ביעילות שיא או מאבקים עם זעזועים כימיים מסוימים, תוך הפעלת עקרונות של אופטימיזציה, טביעת רגל, ונפיחות גורפת של כוח גולמי - באמצעות טמפרטורות פוטנציאליות של טיפול כימי, כגון גילוח חומרים כימיים, טיפול תרופתי, אשר בסופו של טיפול תרופתי, שיפור יעיל יותר.

(ב) לקריאה נוספת, עיין במדריך המחקר של EWWA על Dissolved Air FlotationFLT:1 ו-FLT:2 EPA חקר מים הערכה FLT 3: 3 (התייחסויות טכניות נוספות כוללות את ה-FLT:4Jour of the American Works AssociationFLT:5 and FLT Research Water Research AssessmentFLT 7 for peer for peer-review on the American Water Revision and Compernative Act on the American Water Works Association of the American Water Works Association of the American Water Works Association) .