عملية التخثر والتجلط للماء   

 

يوجد الكثيرمن الشوائب فى المياة ومياة الصرف المختلفة على هيئة مواد صلبة لا تترسب وموجودة فى شكل محلول غروى ويمكن ان تتم ازالة هذة الشوائب بتشجيع تكتيل مثل هذة الجسيمات عن  طريق اندماج الدقائق المترسبة مع استخدام او بدون استخدام مواد مواد مخثرة ثم تتبعها عملية الترسيب او الطفو والعوم.                                                        

  المعلقات الغروانية :-                      

يمكن استخدام الترسيب لازالة الجسيمات المعلقة والتى يصل حجمها الى اقل من 50 ميكرو ن ويعتمد ذلك على الكثافة الا ان الجسيمات الاصغر تكون ذات سرعات ترسيب منخفضة جدا لدرجة ان ازالة هذة الجسيمات من الماء بطريقة الترسيب تعتبر طريقة غير صالحة

  ان الجسيمات الصغيرة ليس لها سرعة ترسيب واذا امكن جعل هذة الجسيمات الغروانية قادرة على التكتل فانها يمكن فى النهاية ان تزيد فى الحجم حتى تصل لنقطةتجعلها قابلة للازالة بطريقة الترسيب كما نجد انة فى السوائل ان الجسيمات الدقيقة تكون غروانية ويرجع ذلك الى الحركة البراونية وكنتيجة لذلك جسيمات اكبر تكون اقل فى العدد الا ان النمو بهذة الطريقة يعتبر قليلا ويمكن تحسين التصادم بين الجسيمات عن طريق الرج الخفيف كما ان عملية اندماج الدقائق القابلة للترسيب يمكن اعتبارها كافية لاعطاء مواد صلبة للترسيب من الجسيمات الغروانية العالية التركيز وفى حالة وجود تركيزات

منخفضة من المواد الغروانية يمكن اضافة مواد مخثرة حتى تعطى جسيمات مذدوجة مع بعضها يمكن اصطيادها على شكل مواد صلبة غروانية .

  اندماج الدقائق والجسيمات القابلة للترسيب:-

ينتج عن هز ورج الماء عن طريق الخلط الهيدروليكى او الميكانيكى مكونات سرعة تتحكم شدتها فى درجة اندماج الدقائق المنتجة ويتناسب عدد الضربات والصدمات بيبن الجسيمات تناسبا طرديا مع مكونات السرعة ومن الممكن تعيين قوة المدخل المطلوب لاعطاء درجة معينة من اندماج الدقائق بطريقة ميكانيكية قدرة كبيرة على التحكم فى العملية وذلك بالمقارنة بما يتم بالوسائل الهيدروليكية الا انها تحتاج للكثير من عمليات الصيانة ويمكن دمج وربط طرق اندماج الدقائق والجسيمات مع طريقة خزانات الترسيب فى مرحلة واحدة .

اما الخزان الحمأة من نوع blanket فهو يعتبر من الانواع المألوفة والشائعة الاستخدام فى معالجة المياة .

  عملية التخثر :-

غالبا يعطى اندماج الدقائق والجسيمات الصغيرة فى المعلقات الغروانية المخففة ضربات وتصادمات الا ان تكوين الكتل لا يكون محسوسا بشكل واضح وفى مثل هذة الظروف والاحوال تجد ان عملية الترويق والتصفية يمكن تحقيقها على افضل وجة بااستخدام مواد مخثرة كيميائية ثم يتبعها دمج للدقائق والجسيمات ثم عملية الترسيب وقبل حدوث دمج الجسيمات يكون من الضرورى تشتيت المادة المتخثرة ويتم ذلك عادة فى شكل جرعات تصل الى ما بيبن 30-100مجم/ لتر فى المورد المائى ويتم ذلك فى غرفة خلط سريع بها توربين عالى السرعة .

وقد تضاف المادة المخثرة عند النقطة التى يوجد بها اضطراب هيدروليكى على سبيل المثال القنوات الصناعية ذات المياة الشديدة المخصصة لادارة الطواحين وغيرها (فى الدول الغربية)وذلك عند النقطة المسماةبنقطة القفز الهيدروليكى والمادة المخثرة عبارة عن معدنى يتفاعل مع القلوية فى الماء ليعطى كتلة من هيدروكسيد معدنى لا يذوب فى الماء والتى تعمل على ربط واتحاد الجسيمات الغروانية وسرعان ما يندمج هذا الراسب الدقيق ليعطى مواد صلبة مستقرة ومترسبة ولقد ظلت مادة كبريتات الالومنيوم مستخدمة لسنوات طويلة كمادة مخثرة فى مجال معالجة المياة وذلك على الرغم من وجود العديد من المخاطر الصحية المرتبطة بوجود هذة المادة فى الماء .

  والحقيقة انة مهما كانت الكمية المتبقية بالماء قليلة الا ان لها اثار لا تخفى علينا وتعتبر التفاعلات الكيميائية التى تحدث بالماء بعد اضافة كبريتات الالومنيوم المشهورة باسم حجر الشبة (الاسم التجارى ) من التفاعلات المعقدة .

ويتضح بالتالى انة للحصول على درجة تخثر وافية بالغرض يجب ان تكون القلوية كافية حتى تتفاعل مع الشبة وكذلك لنترك آثارا مناسبة فى الماء المعالج ولقد لوحظ ان درجة ذوبانة هيدروكسيد الالومنيوم al(oh)3 فى الماء على درجة ph ويجب ان تكون درجة ph فى المدى المحصور ما بين 5-7،5 وهى درجة منخفضة اما خارج هذا المدى فان المادة المخثرة (الملح الالومنيومى) يكون عديم الفعالية وغير ناجح الاستخدام كما يمكن استخدام مواد مخثرة اخرى ومن ابرز هذة المواد ما يلى :-

  كبريتات الحديدوز feso4.7h2o وكبريتات الحديديك fe2 (so4)3 وكبريتات الحديدوز المشهورة باسم الزاج الاخضر او كبريتات الحديد الاخضر تعالج احيانا بالكلور لتعطى مزيجا او مخلوطا من كبريتات الحديديك وكلوريد الحديديك المشهورة باسم كبريتات الحديد الاخضر المكلورة (الزاج الاخضر المكلور) وتعطى املاح كبريتات الحديديك تخثراجيدا عند درجة ph قدرها 4،5 ولكن املاح الحديدوز هى المناسبة فقد عند ph قدرها 9،5 ومن الناحية الاقتصادية تجد ان املاح الحديد ارخص من حجر الشبة ولكن يشترط لاستخدام املاح الحديد ان يتم الترسيب بشكل مكتمل لان بقايا الحديد فى المحلول يمكن ان تتسبب فى احداث مشاكل بعضها مشاكل تختص بالصناعة وخصوصافى مصانع الغزل والنسيج حيث ان بقايا املاح الحديد لها خصائص صباغية فى ماكينات الغسيل ومع ذلك نجد ان املاح الحديد اصبحت شائعة الاستعمال مرة اخرى وربما يعود ذلك  الى الاهتمام الشعبى عن وجود الالومينيوم فى الماء وعلاقتة بمرض الزهايمر كما توجد طرق مواد اخرى بديلة لاستخدامات التخثر المألوفة مثل استعمال الماجنتيت المجزأ لقطع دقيقة جدا بهدف ادمصاص اللون والعكارة وكذلك الحديد والالومنيوم على سطحة ومن المعتاد امرار المياة فى وجود العامل المتحكم فى درجة ph والعوامل المساعدة على التخثر .

خلال مجال مغناطيسى قوى يعمل على تجميع وتكتل الجسيمات المغناطيسية ثم تزال تلك الكتل بعد ذلك من حوض الترسيب الذى يندفع فية التيار المائى لاعلى كما يتم ازالة الحمأة والاوحال وذلك لمج المواد الملوثة واعادة الاستخدام ويعتبر تكوين اى كتلة ولو صغيرة من الجوانب الصعبة عند وجود تركيزات صغيرة جدا من المواد الغروانية ويلزم فى هذة الحالة استخدام المواد المساعدة على التخثر وهى فى هذة الحالة تكون مجرد اضافات بسيطة مثل دقائق وجسيمات الطمى والتى تعطى وتكون انوية صالحة لترسيب الهيدروكسيد او الاكتروليتات المتعددة والبوليمرات التخليقية طويلة السلسلة والتى تضاف بكميات قليلة جدا (اصغر من 1مجم /لتر )حتى تحفز عملية التكوين الكتل .

ونظرا لان هذة الكتل تكون ذات طبيعة اسفنجية لذا نجد ان لديها مساحة سطحية كبيرة وتكون قادرة بالتالى عى ادمصاص المواد الذائبة المتخثرة بالاضافة الى العكارة الغروانية من الماء فيمكن لعينة من الماء الخام بدرجة لون 560 h ودرجة عكارة 30 وحدة تحسينها الى حوالى 50 h وكذلك 5 وحدات من العكارة وذلك بعد التخثر واندماج الدقائق والجسيمات والترسيب وليس فى الامكان حساب جرعة مادة التخثر المطلوب استعمالها ولا حتى تقدير النتائج التى تنتج من الاستخدام وعلى ذلك لابد من اجراء اختبارات معملية باستعمال تقنية اختبار البرطمان .

  ويتضمن هذا الاختبار تجهيز سلسل من عينات الماء ووضعها فى جهاز تقليب متعدد مع معايرة العينات بمدى متغير من الاملاح المخثرة على سبيل المثال ، صفر ، 10 ، 20 ، 30 ، 40 ، 50 مجم /لتر ، ثم تقلب بقوة بواسطة قضيب زجاجى ثم يسمح للعينات بعد ذلك 30 دقيقة ثم يسمح لها بالهدوء والاستقرار لمدة ساعة كاملة ثم يفحص هذا الماء الذى يوصف بأنة فائق التعويم لمشاهدة اللون ودرجة العكارة وكذلك يمكن فى هذة الحالة تقدير وتقويم اقل كمية من الاملاح المخثرة يمكن استعمالها لتعطى ازالة كافية بالغرض المطلوب .

ويتم تحضير الطاقم الثانى من العينات بدرجة تركيز هيدروجينى ph فوق المدى المعتاد على سبيل المثال : 5 ، 6 ، 6,5 ، 7 ، 7,5 ، 8 ، كما يتم تحديد مقدار الملح المخثر سابقا والذى يضاف لكل دورق ثم يتبعة التحريك والتقليب وتجميع واندماج الجسيمات الدقيقة ثم الترسيب ومن الممكن فحص المواد العائمة والطافية واختبار درجة التركيز الهيدروجينى ph المناسبة بل يمكن تعديل نسبة الملح المخثر عند الضرورة .

ونظرا لتأثير درجة تركيز الهيدروجين ph على عملية التخثر ولذا يكون من الطبيعى بل والضرورى اتخاذ كافة الاحتياطات فى محطات التخثر الكيميائى من اجل التحكم والسيطرة على درجة ph من خلال اضافة الاحماض او القلويات:

  اليات عملية التخثر :-

على الرغم من ان عملية التخثر الكيميائى من العمليات الواسعة الاستخدام الا ان الاليات الخاصة بتشغيل هذة الطريقة غير مفهومة حتى الان بشكل كامل على الرغم من وفرة الابحاث الخاصة بهذة النقطة فقد تم تطبيق اساسيات الثبات الغروانى بالنسبة للتخثر فى محاولات لايجاد شروح للنتائج التى حصلنا عليها ويمكن شرح ثبات المعلقات الغروانية التى لا تألف الماء عن طريق الاخذ فى الاعتبار القوى الفاعلة على الجسيمات.