زئولیت

کاربرد زئولیت در تصفیه آب و فاضلاب

زئولیت (Zeolite) یکی از قوی ترین فیلترهای طبیعی می باشد که در تصفیه آب و فاضلاب، کشاورزی و غیره کاربرد داشته و به دلیل عدم ثبات یونی و قدرت بالا در جذب آب می توانند در حذف آلاینده ها کمک موثری داشته باشند.

این ماده معدنی که دارای ساختاری متخلل می باشد، می تواند جایگزین مناسبی برای دانه های شن  در فیلتر شنی به شمار رود. گروه صنعتی هفت؛ تولیدکننده تجهیزات آب و فاضلاب، در ادامه به معرفی کامل این ماده معدنی پرداخته و کاربرد کاتالیزوری، جذب و تبادل یونی آن را بررسی نموده و به کاربرد آن در تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی و آب آشامیدنی می پردازد.

زئولیت چیست؟

زئولیت یکی از مواد معدنی خانواده آلومینوسیلیکات هیدارته می باشد که دارای ساختاری چهارضلعی بوده و توسط اکسل فردریک کرونستد؛ کانی شناس سوئدی در سال 1756 میلادی نام گذاری شد. این گروه از مواد معدنی قدرت کاتالیزوری بالایی داشته و می توانند با تبادل یونی و قدرت جذب بالا، فلزات سنگین و مواد آلی و آلاینده های موجود در آب و فاضلاب را حذف کنند.

این مواد معدنی دارای سطحی سرشار از بار می باشند و به همین دلیل به عنوان مبدل های کاتیونی در برخی از صنایع از جمله تصفیه آب و فاضلاب مورد استفاده قرار میگیرند. بار روی سطح Zeolite در اثر جایگزینی ایزومورفیک سیلیکون با آلومینیوم در ساختار این ماده معدنی بدست آمده است.

اساس کار زئولیت

کاربرد گسترده زئولیت در صنایع مختلف، وجود خواص کاتالیزوری، تبادل یونی و جاذب این مواد می باشد که می توانند تاثیر بسیار زیادی در حذف فلزات سنگینی مانند آهن، منگنز، روی و مس داشته باشند. اساس کار این مواد به شرح زیر می باشد:

1. خاصیت کاتالیزوری

از مهم ترین خواص زئولیت ها می توان به قدرت بالای آنها در تسریع واکنش های شیمیایی بر پایه اسید و دارای مواد آلی اشاره نمود. به همین دلیل است که این مواد در پالایشگاه های نفت و پتروشیمی کاربرد گسترده ای داشته و در تسریع واکنش های آنها به صورت موثری عمل می کند.

2. قدرت جذب بالا

از دیگر ویژگی های بسیار مهم زئولیت می توان به قدرت جذب بالای آنها اشاره نمود. متخلل بودن سطح رویی Zeolite یک نقطه مثبت برای غربال گری مولکول هایی با اندازه های مختلف به شمار می رود. علاوه براین، این مواد قدرت بالایی در جذب آب و برخی از مواد آلی فرار در هوا دارند.

3. تبادل یونی

یکی از بزرگترین مشکلات در تصفیه آب، سختی گیری و حذف فلزات باردار معلق می باشد که به روش های مختلفی از قبیل تبادل یونی می توان این مشکل را برطرف نمود. ساختار متخلل زئولیت دارای کاتیون های هیدراته می باشند که می توانند نقش موثری در تبادل یونی ایفا نمایند.  لازم به ذکر است که Zeolite قدرت بالایی در حذف آلومینیوم و یون سایر فلزات سنگین با تبادل یونی داشته و به همین دلیل است که در تصفیه آب آشامیدنی کاربرد زیادی دارد.

کاربرد زئولیت در تصفیه آب

یکی از بزرگترین مشکلات موجود در صنعت تصفیه آب آشامیدنی، وجود یون های فلزات سنگین از قبیل کلسیم، منیزیم، روی و آلومینیوم در آب می باشد که اصطلاحا باعث افزایش درجه سختی اب میشود.

این مواد منجر به آسیب وارد شدن به دستگاه گوارشی شده و همچنین بدن را در تولید سنگ مثانه و کلیه مستعد می کند. به همین دلیل با روش های مختلف لازم است درجه سختی آب کاهش پیدا کند که یکی از روش های کاربردی در این زمینه، استفاده از زئولیت در تصفیه آب آشامیدنی می باشد.

قدرت بالای زئولیت ها در تبادل یونی و حذف یون های فلزات سنگین می تواند تاثیر بسیار مطلوبی در افزایش کیفیت آب و حذف رنگ و بو و کدورت آن ایجاد کند. البته لازم به ذکر است که قدرت این مواد در حذف آلاینده های موجود در آب به نوع آلاینده ها و مقدار آنها و همچنین phو مقدار آمونیاک و همچنین دمای آب بستگی دارد.

کاربرد زئولیت در تصفیه فاضلاب

از دیگر کاربردهای بسیار مهم زئولیت ها می توان  به تصفیه فاضلاب بهداشتی و صنعتی اشاره نمود. وجود مواد آلاینده بسیار مضر از قبیل نیتروژن و فسفر و سایر مواد آلی در فاضلاب بهداشتی یا انسانی یکی از نگرانی های بزرگ می باشد که با روش های مختلف باید از ورود آنها به طبیعت جلوگیری نمود.

با استفاده از زئولیت و انجام تبادل یونی می توان این مواد را حذف نمود. البته لازم به ذکر است که به منظور افزایش قدرت آن برای تصفیه فاضلاب با روش های مختلف از قبیل اسیدشوی سورفکتانت این مواد اصلاح میشوند.

زئولیت اصلاح شده همچنین قدرت بالایی در حذف مواد سمی و آرسنیک و ذرات رادیواکتیو موجود در فاضلاب های صنعتی دارند. همان طور که اشاره شد، Zeolite دارای قدرت جذب بالایی نیز می باشد که می توان از آن برای جذب گازهایی از قبیل فرمالدئید و مونواکسید کربن موجود در فاضلاب های صنعتی استفاده نمود. همچنین لازم به ذکر است که زئولیت قادر به حذف کلینوپتیلولیت و شابازیت ها از فاضلاب های صنعتی می باشد.

علیرغم قدرت بسیار بالای Zeolite در تصفیه فاضلاب و حذف مواد آلاینده موجود در آنها، از سایر روش های شیمیایی و تصفیه بیولوزیکی در فرایند تصفیه استفاده میشود تا کیفیت پساب های خروجی تا حد زیادی افزایش پیدا کنند.

سایر کاربردهای زئولیت

سه ویژگی مهم موجود در زئولیت ها از قبیل کاتالیزور، تبادل یون و جذب باعث شده است تا از این مواد با اهداف مختلفی استفاده شود. علاوه بر کابرد زئولیت در تصفیه فاضلاب و آب، از آنها در مصارف زیر نیز استفاده میشود:

• مکمل مواد غذایی دام و طیور
• تولید اکسیژن در استخرهای نگهداری و پرورش ماهی
• تصفیه آب استخر شنا
• بهبود خاک کشاورزی و باغبانی
• حذف آمونیاک و آمونیوم در فاضلاب

مزایای زئولیت در تصفیه آب و فاضلاب

مهم ترین نقاط مثبت و مزایای استفاده از زئولیت در تصفیه فاضلاب و آب عبارتند از:

• قدرت جذب بالا و حذف گازهای سمی در تصفیه فاضلاب صنعتی
• قدرت بالا در کاهش سختی آب و حذف فلزات سنگین از قبیل روی، مس، آهن، منیزیم و آهن موجود در آب
• حذف کدورت، رنگ و بو آب
• حذف آمونیاک در لجن و آب های موجود در استخر که به شدت برای رشد ماهی ها مضر می باشند
• قدرت آبگیری بالا
• قیمت ارزان نسبت به رزین

طراحی و تولید انواع فیلترهای تصفیه آب

گروه صنعتی هفت یکی از بزرگترین و قدیمی ترین تیم ها در زمینه طراحی و تولید تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب می باشد که از جمله محصولات آنها می توان به فیلتر شنی فیلتر کربنی اشاره نمود. تمام محصولات این تیم زیر نظر مهندسین حرفه ای و پس از تحقیق و بررسی شرایط تصفیه خانه و نوع مواد آلاینده طراحی و تولید میشوند.

برای برقراری ارتباط با این تیم و دریافت مشاوره رایگان قبل از خرید یا سفارش ساخت هر یک از محصولات گروه صنعتی هفت می توانید از راه های ارتباطی ذکر شده در پایین صفحه استفاده نمایید.

بررسی فرآیند تصفیه آب با زئولیت

صنعت تصفیه آب همواره در حال تحقیق، آزمایش و توسعه روش‌های جدید و بهبود یافته برای تصفیه فاضلاب و آب آشامیدنی است که هم کارآمد و هم دوستدار محیط زیست باشد. یک راه حل پایدار و طبیعی ، « تصفیه آب با زئولیت » است.

فرآیند تصفیه آب با زئولیت و سایر کانی ها

زئولیت دارای خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد و برجسته ای می باشد. به همین دلیل در کاربردهای مختلف از جمله کشاورزی، اکولوژی، فرآیندهای صنعتی، پزشکی – آرایشی و بیوشیمیایی موثر واقع می گردد. اخیراً، یک کاربرد خاص تر از ماده طبیعی زئولیت ؛ « کلینوپتیلولیت » به طور گسترده در تصفیه آب و پزشکی انسانی مورد مطالعه قرار گرفته است.

زئولیت چیست؟

هنگامی که سنگ یا خاکستر آتشفشانی با آب های قلیایی واکنش می دهد، ماده طبیعی « زئولیت » ایجاد می گردد. در تصفیه آب، رایج ترین آلومینوسیلیکات های خانواده کلینوپتیلولیت هستند که از غلظت های مختلف آلومینیوم سیلیس، اکسیژن و سایر عناصر مانند کلسیم (Ca)، پتاسیم (K) و سدیم (Na) ساخته شده اند.

ساختار و ترکیب آن ها می تواند این مواد را ریز متخلخل و بسیار متمایل به قابلیت تبادل کاتیونی کند. زئولیت ها را می توان به راحتی با محلول گرم شده آلومینا، سیلیس و هیدروکسید سدیم به صورت مصنوعی تولید کرد.

مزیت منحصر به فرد کلینوپتیلولیت ؛ خواص فیزیکی، شیمیایی، جذب، یونیزاسیون، احیا و کاتالیزوری آن است. کلینوپتیلولیت می تواند آمونیاک، نیترات، نیتروژن، سولفید هیدروژن، فلزات سنگین، کربن-اکسیژن، مشتقات نفت و غیره را جذب کند. همچنین می تواند موارد زیر را با اثر کاتالیزوری از آب جذب و یا جدا نماید:

پتاسیم (K)، آهن (Fe)، منگنز (Mn)، استرانسیم (Sr)، سرب (Pb)، مس (مس)، نقره (Ag)، جیوه (Hg) و … .

تصفیه آب با زئولیت

مزیت اصلی فناوری زئولیت ، جذب فیزیکی/شیمیایی، تبادل یونی و خواص کاتالیزوری آن است که می تواند به صورت زیر باشد:

• ساختار یکنواخت و حجم منافذ زیاد
• قطر منافذ 0.1-1.0 نانومتر (nm)
• فیلتر ذرات بزرگتر از یک میکرون
• محدوده جذب زیاد
• کاهش فلزات سنگین، آمونیوم و ترکیبات هیدروژن از طریق قابلیت جذب منحصر به فرد خود
• جذب مواد شیمیایی و نفتی

چه چیزی محیط تصفیه آب با زئولیت را به یک فیلتر خوب تبدیل می کند؟

وقتی صحبت از فیلترها می شود، هرچه منافذ داخل محیط آن بیشتر باشد، عملکرد فیلتراسیون کارآمدتر است. زئولیت‌ها و به‌ویژه محیط‌های کلینوپتیلولیت دارای منافذ زیادی هستند، بنابراین نه تنها ذرات را بین دانه‌های خود جذب می‌کنند، بلکه می‌توانند آن ها را روی سطح محیط نیز بکشانند.

این فرآیند یک اثر فعال است که در آن ذرات به جای گیرکردن غیرفعال بین دانه‌ها به سطح محیط می‌چسبند.

این تا حدی توسط ظرفیت کانی‌های زئولیت برای تبادل کاتیونی انجام می‌شود، به این ترتیب که یون‌های مثبت آب (یعنی فلزات محلول، سدیم، آمونیاک) را می‌گیرد و آن‌ها را با چیز دیگری جایگزین می‌کند که قبلاً به دستگاه تبادل یونی متصل شده بود.

زئولیت به دلیل چگالی بالای منافذ خود ، سطح بسیار موثری دارد به این معنی که می تواند غلظت بالایی از آلاینده های فیزیکی را قبل از نیاز به شستشوی معکوس جذب کند.

کاربردهای عمومی زئولیت در تصفیه آب و فاضلاب

• حذف ذرات کدورت سه تا پنج میکرون
• جایگزین مستقیم برای دستگاه فیلتر شنی با ظرفیت بارگیری رسوب 2.8 برابر
• حذف کاتیون های فلزات سنگین
• جداسازی هیدروکربن های خاص و سایر آلاینده ها
• تصفیه آب
• کاربردهای خاص
• نرم کننده آب

مواد معدنی سختی مانند کلسیم و منیزیم اگر در غلظت‌های کافی وجود داشته باشند، می‌توانند باعث ایجاد مشکلاتی در سیستم‌های لوله‌کشی توزیع شوند. با این حال در یک نقطه خاص، غلظت آن ها در منبع آب به سطح اشباع بیش از حد می رسد و شروع به رسوب خارج از محلول می کند که باعث محدود شدن جریان به لوله ها و شیرها شود.

زئولیت قادر به تبادل یون های کلسیم و منیزیم در آب است، به این معنی که اگر با محلول آب نمک سدیم/پتاسیم بازسازی شود، می تواند به عنوان یک نرم کننده آب عمل کند. (بازدهی دو برابر)

حذف آهن در تصفیه آب با زئولیت

اگر پس از باز کردن شیر آب با رنگ قهوه ای آب در جریان مواجه شده اید ، به احتمال زیاد آهن موجود در آن بیش از حد نرمال است. آهن بیش از حد می تواند برای سلامتی انسان خطرزا باشد. بنابراین کاهش سطح آهن در آب آشامیدنی نیز ضروری است. زئولیت سدیم به واسطه خواص جذب و تبادل یونی خود قادر به کاهش سطح آهن تا حد زیادی می باشد.

زئولیت، یک ماده معدنی بسیار مهم و پر کاربرد است که جاذب رطوبت بوده و حرارت تولید می کند. این ماده از آلومینوسیلیکات تشکیل شده و به نوبه خود انواع مختلفی دارد. هر نوع ویژگی ها و مصارف خاص خود را داشته و به دسته های گوناگونی قابل تقسیم است. کلینوپتیلولیت یکی از ارقام پرکاربرد این کانی معدنی می باشد.

این ماده در بسیاری از بایگانی های فروش مواد معدنی عرضه می شود. قیمت زئولیت کلینوپتیلولیت بر اساس عوامل گوناگونی تعیین می گردد.

زئولیت، نوعی کانی معدنی با ویژگی های جالب توجه است؛ که نخستین بار در سال 1756 توسط یک کانی شناس سوئدی کشف و نامگذاری گردید. این واژه، حاصل ترکیب دو کلمه یونانی به معنای جوش و سنگ می باشد. بخش عمده مصارف تجاری آن به جاذب سطحی بودن آن مربوط می شود.

از میان نمونه های طبیعی آن، نه گونه کلی آن در طبیعت یافت می شوند؛ که کلینوپتیلولیت یکی از آنهاست. کلینوپتیلولیت از جمله کانی هایی است؛ که شکستگی های ناصاف دارد. به طور کلی کلینوپتیلولیت از نظر کانی شناسی، شبیه سایر زئولیت ها می باشد.

در ادامه به ذکر مهم ترین ویژگی های این ماده معدنی خواهیم پرداخت:

• بلورهای پهن و کوتاه
• طیف رنگی آن بین سفید و قرمز است.
• شفاف یا نیمه شفاف است.
• در گروه سیلیکات ها قرار می گیرد.

انواع زئولیت مصنوعی

به طور کلی بیش از چهل نوع زئولیت در طبیعت شناخته شده است. اما در یک دسته بندی بسیار کلی همه آنها را به نه گروه اصلی تقسیم می کنند. در ادامه مهم ترین نوع طبیعی انها را نام می بریم:

1. clinoptilolite
2. analcime
3. chabazite
4. erionite
5. faujasite
6. ferrierite
7. laumontite
8. mordenite
9. pillipsite

کاربرد انواع زئولیت در ایران را باید بر اساس نوع و مشخصات آن بیان کرد. مثلاً به طور معمول خرید نانوزئولیت جهت استفاده در مصارف زیر انجام می شود:

بخش های مختلف صنعت کشاورزی

• حذف یون های فلزات سنگین موجود در محلول های مختلف
• جهت فیلترهای نانویی
• به عنوان کاتالیزور اف سی سی
• تبدیل متانول به بنزین

اما مهم ترین و اساسی ترین کاربردهای انواع مختلف زئولیت را می توان به دسته های کلی زیر تقسیم نمود:

• مصارف کشاورزی
• محصولات صنعتی
• محصولات خانگی
• محیط زیست
• تصفیه انواع آب
• رادیواکتیو و رآکتور

بیشترین مصرف زئولیت در ایران به بخش کشاورزی و همچنین تصفیه آب و فاضلاب مربوط می شود. در اینجا مهم ترین کاربردهای کشاورزی آن را بیان می کنیم:

• کنترل بو
• ماده جذب کننده رطوبت در زراعت
• حاصل خیزی را افزایش می دهد.
• به عنوان ماده افزدونی در خوراک دام و طیور
• پرورش انواع گل و گیاه
• در گلخانه ها
• پرورش درخت
• اصلاح خاک (به خصوص برای خاک چمن)
• احداث جنگل ها و مراتع
• محوطه سازی
• در سیستم های آبکشت کاربرد دارد.
• جداسازی آمونیاک از استخرها یا حوضچه های پرورش آبزیان

تماس با ما:

منعقد کننده در تصفیه فاضلاب

هدف از انعقاد در تصفیه فاضلاب چیست؟

منعقد کننده ها در تصفیه فاضلاب برای افزایش جداسازی مایع و جامد فرموله شده اند.

منعقد کننده ها در تصفیه فاضلاب نقش حیاتی در فرآیند تصفیه فاضلاب ایفا می کند . آنها امکان حذف مواد جامد و آبگیری، شفاف سازی آب، نرم شدن آهک و غلیظ شدن لجن را فراهم می کند. با کمک سایر مواد شیمیایی تخصصی و روش‌های فیلتراسیون مکانیکی، منعقد کننده‌ها به شرکت‌ها کمک می‌کنند تا یک منبع ثابت و قابل اعتماد از آب تمیز را برای پشتیبانی از فرآیندهای صنعتی خود حفظ کنند.

انعقاد در تصفیه فاضلاب از زمان‌های قدیم برای شفاف‌سازی آب استفاده می‌شده است . در اوایل سال 2000 قبل از میلاد، زمانی که مصریان از بادام برای شفاف‌سازی آب رودخانه استفاده می‌کردند. همچنین شواهدی وجود دارد که نشان می دهد رومی ها در حدود سال 77 بعد از میلاد از زاج به عنوان منعقد کننده استفاده می کردند.

امروزه، انعقاد و لخته سازی هنوز اجزای ضروری فرآیندهای تصفیه هستند. به عنوان مثال: برای کاهش کدورت آب عملیات تصفیه فاضلاب همچنین برای حذف شیمیایی فسفر و کاهش مواد جامد معلق نیاز به انعقاد دارد.

انعقاد در تصفیه فاضلاب چیست؟

انعقاد یک فرآیند شیمیایی تا حدودی ساده است که شامل کنار هم قرار دادن مواد نامحلول با دستکاری بار ذرات، با افزودن نمک های آهن یا آلومینیوم، مانند سولفات آلومینیوم یا سولفات آهن، به یک جریان فاضلاب است. هدف اصلی استفاده از یک منعقد کننده علاوه بر حذف ذرات ریز مختلف از سوسپانسیون این است که این فرآیند باعث کدورت کمتر آب، یعنی آب شفاف تر می شود.

با بار مثبت منعقد کننده ها، ذرات باردار منفی در آب خنثی می شوند. این باعث می شود که مواد جامد معلق در آب به هم متصل شوند و به لخته های بزرگتری تبدیل شوند. این لخته های بزرگتر شروع به نشستن در پایه منبع آب می کنند. هرچه اندازه ذرات بزرگتر باشد، لخته سریعتر ته نشین می شود.

انعقاد به حذف تعدادی از آلاینده های مختلف که باعث کثیف یا سمی شدن آب می شوند کمک می کند، از جمله:

• ترکیبات آلی و برخی مواد آلی محلول، که معمولاً به عنوان ماده آلی طبیعی (NOM) یا کربن آلی محلول (DOC) نامیده می شود.
• رسوبات معدنی معلق مانند آهن و برخی فلزات
• برخی از ویروس ها و باکتری ها

از طریق انعقاد، منابع آب صنعتی برای فیلتراسیون مکانیکی آسان در حالت شیمیایی عالی قرار می گیرند. هنگامی که لخته‌ها در پایین زلال‌کننده شما قرار گرفتند. تجهیزاتی مانند فیلتر پرس می‌توانند آن توده‌های بزرگ‌تر ذرات انباشته شده را گرفته و حذف کنند و آب تمیز را به سیستم شما برگردانند.

هنگامی که با هم استفاده می شود، منعقد کننده ها، زلال کننده ها و فیلتر پرس ها حداکثر بازیابی آب را بیش از 95 درصد ارائه می دهند. با آب بسیار کمی که در واقع با مواد جامد تخلیه می شود، می توانید یک فرآیند تقریباً حلقه بسته ایجاد کنید.

چه مواد منعقد کننده در تصفیه آب استفاده می شود؟

برای استفاده از انعقاد در تصفیه آب، باید از منعقد کننده ها برای شروع شیمیایی فرآیند استفاده کنید. این مواد شیمیایی ویژه باید به گونه ای فرموله شوند که بر اساس آنالیز ذرات جامدات محلول/معلق شما، کاربرد کیفیت آب خاص شما را برآورده کند.

بزرگترین عامل در انتخاب منعقد کننده، انتخاب بین منعقد کننده های آلی و معدنی است.

منعقد کننده های آلی

منعقد کننده های آلی برای جداسازی جامد از مایع بهترین استفاده را دارند. آنها همچنین گزینه های خوبی برای استفاده در هنگام تلاش برای کاهش تولید لجن هستند. این منعقد کننده‌ها از آنجایی که طبیعت ارگانیک دارند، مزایای اضافی کار در دوزهای پایین‌تر را ارائه می‌کنند و هیچ تاثیری بر pH آب شما ندارند.

منعقد کننده های آلی معمولاً بر اساس فرمول های زیر هستند:

• پلی آمین ها و پلی دادمک ها : این منعقد کننده های کاتیونی تنها با خنثی سازی بار عمل می کنند و پرمصرف ترین منعقد کننده های آلی هستند. پلی آمین ها و PolyDADMAC ها بار منفی کلوئیدها را در آب خنثی می کنند. و یک توده اسفنجی به نام "میکروفلوک" را تشکیل می دهند. از آنجایی که آنها فقط از طریق خنثی سازی بار منعقد می شوند.  هیچ مزیتی در رابطه با مکانیسم Sweep-Floc ندارند (که بعداً با منعقد کننده های معدنی توضیح داده شد).
• ملامین فرمالدئیدها و تانن ها : این منعقد کننده های طبیعی تا حدودی مشابه منعقد کننده های معدنی عمل می کنند. زیرا هم مواد کلوئیدی را در آب منعقد می کنند و هم در لخته های رسوب شده خود نقش دارند. این رسوب لخته می تواند مواد آلی مانند روغن و گریس را جذب کند در حالی که ذرات ناخواسته را هم در آب منعقد می کند.  این منعقد کننده ها برای عملیاتی که لجن خطرناک تولید می کنند، مانند آنچه در پالایشگاه های نفت یافت می شود، عالی هستند.

مزایای اصلی منعقد کننده های آلی عبارتند از:

• دوز کمتر، حجم کمتر لجن تولیدی
• عدم تاثیر بر pH

منعقد کننده معدنی

منعقد کننده های غیر آلی معمولاً ارزان تر از همتایان آلی خود هستند و آنها را به یک راه حل مقرون به صرفه برای طیف گسترده ای از کاربردهای تصفیه آب تبدیل می کند. آنها به ویژه هنگامی که روی آب خام با کدورت کم استفاده می شوند مؤثر هستند.

وقتی منعقد کننده های معدنی به آب اضافه می شوند، رسوبات آلومینیوم یا آهن تشکیل می دهند. اینها با جذب ناخالصی‌های موجود در آب هنگام سقوط، به تمیز کردن آب کمک می‌کنند. این فرآیند به عنوان مکانیسم "فشار جابجایی" شناخته می شود. با این حال، این می تواند به حجم کلی لجن اضافه کند که باید تصفیه و حذف شود، بنابراین در هر سناریویی انتخاب درستی نیست.

انواع اصلی منعقد کننده های معدنی عبارتند از:

• سولفات آلومینیوم (آلوم) - به عنوان یکی از رایج ترین مواد شیمیایی تصفیه آب که در فرآیندهای صنعتی استفاده می شود، زاج برای بسیاری از سیستم ها به عنوان منعقد کننده انتخاب می شود.
• کلرید آلومینیوم - این منعقد کننده مانند زاج کار می کند، اما گران تر، خطرناک تر و خورنده تر است. به این ترتیب، معمولاً تنها در فرآیندهایی که نمی‌توان از آلوم استفاده کرد، به عنوان گزینه دوم انتخاب می‌شود.
  پلی‌آلومینیوم کلرید (PAC) و کلروهیدرات آلومینیوم (ACH) - این منعقد‌کننده‌های معدنی بهترین کاربرد را برای تامین آب اولیه دارند.
• سولفات آهن و سولفات آهن  - در حالی که سولفات آهن بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، هر دو منعقد کننده آهن مشابه منعقد کننده های آلومینیوم عمل می کنند. سولفات آهن معمولاً برای کاربردهایی که به یک عامل احیاء کننده نیاز دارید یا یون های آهن محلول اضافی مورد نیاز است، انتخاب خوبی است.
• کلرید آهن  - از آنجایی که به عنوان یک ماده زائد از عملیات فولادسازی تولید می شود، کلرید آهن کم هزینه ترین منعقد کننده معدنی است. با این حال، تنها در تاسیساتی استفاده می شود که می تواند شهرت آن را به عنوان خورنده ترین و خطرناک ترین منعقد کننده معدنی کنترل کند.

هنگامی که منعقد کننده مناسب را دارید، این مواد شیمیایی را به آب کثیف خود اضافه کرده و به سرعت مخلوط می کنید. به این ترتیب، ماده منعقد کننده به سرعت و به راحتی در سراسر آب گردش می کند.

باقیمانده یا فرآورده های جانبی این منعقد کننده ها معمولاً مشکلی با کیفیت آب ایجاد نمی کنند، تا زمانی که به درستی و با دوز مناسب استفاده شوند. به همین دلیل است که داشتن یک متخصص تصفیه آب بسیار مهم است. افراد حرفه ای که در زمینه تصفیه فاضلاب با تجربه هستند، حتی می توانند فرآیند انعقاد را به گونه ای تنظیم کنند که مواد شیمیایی منعقد کننده همراه با لخته در طی فیلتراسیون حذف شوند.

تماس با ما:

         چگونگی ایجاد  کف در تصفیه فاضلاب

 چگونگی ایجاد  کف در تصفیه فاضلاب

چگونگی ایجاد کف در تصفیه فاضلاب و ایجاد کف در فرآیند لجن فعال یک مشکل عملیاتی رایج در بسیاری از تصفیه خانه های فاضلاب است. کف می تواند در مخزن هوادهی، زلال کننده ثانویه و همچنین در هاضم بی هوازی ایجاد شود.

کف در WWTP که معمولاً  چسبناک و قهوه ای رنگ است، شناور می شود و در بالای مخازن تجمع می یابد، و می تواند بخش زیادی از موجودی جامد و حجم راکتور را به خود اختصاص دهد، بنابراین کیفیت پساب و کنترل زمان ماند لجن (SRT) را کاهش می دهد. این کف همچنین می‌تواند به  گذرگاهها و مناطق اطراف سرریز شود و مشکلات و خطرات شدیدی را برای عملیات و محیط ایجاد کند. در ادامه به چگونگی ایجاد کف در تصفیه فاضلاب می پردازیم.

دلایل زیادی منجر به ایجاد کف در تصفیه فاضلاب می شوند:

• وجود سورفکتانت‌های به آهستگی تجزیه‌پذیر (مانند مواد شوینده خانگی) از پساب‌های صنعتی یا شهری
• تولید بیش از حد مواد پلیمری خارج سلولی (EPS) توسط میکروارگانیسم‌های لجن فعال در شرایط محدود از مواد مغذی
• تکثیر موجودات رشته‌ای و گاز در مخزن هوادهی یا تولیدی در منطقه بدون اکسیژن مخازن هوادهی
• زلال‌کننده‌های ثانویه و هاضم‌های بی‌هوازی
• وجود روغن در پساب ورودی

کف پایدار

کف پایدار در WWTP محصول حاصل از تعامل بین حباب گاز، سورفکتانت و ذرات آبگریز است. ذرات آبگریز در سطح مشترک هوا و آب جمع می شوند و لایه آب بین حباب های هوا را تقویت می کنند. در همین حال، ذرات همچنین به عنوان جمع کننده برای سورفکتانت عمل می کنند که کف را تثبیت می کند. حباب های گاز در WWTP توسط هوادهی، اختلاط مکانیکی و فرآیندهای بیولوژیکی مانند نیترات زدایی و هضم بی هوازی ایجاد می شوند. سورفکتانت‌ها در WWTP از جریان‌های فاضلابی می‌آیند که حاوی سورفکتانت‌های آهسته زیست تخریب‌پذیر هستند.

ذرات آبگریز باکتری های زنجیری با ساختار بلند زنجیر و سطح آبگریز هستند.

محیط فیزیکی و شیمیایی

حباب های گاز

از مکانیسم کف سازی که در بالا ذکر شد، می دانیم که حباب های گاز در تولید کف ضروری هستند. حباب های گاز در بسیاری از مراحل فرآیند لجن فعال نقش دارند. در مخزن هوادهی، هوادهی و اختلاط مکانیکی برای اطمینان از اکسیژن محلول کافی برای تجزیه هوازی آلاینده‌های آلی یا نیتریفیکاسیون استفاده می‌شود. این امر باعث ایجاد حباب های گاز فراوان می شود. به غیر از ورود خارجی توسط هوادهی یا اختلاط، حباب های گاز نیز می توانند از خود فرآیندهای بیولوژیکی تولید کنند. هم نیترات زدایی در زلال ساز ثانویه و هم هضم بی هوازی در هاضم گازهایی مانند N2 یا CH4، CO2 تولید می کنند. این گازها به تولید کف کمک می کنند.

سورفکتانت ها

بیشتر سورفکتانت‌ها در WWTP از شوینده‌ها، روغن و گریس‌هایی که در خانه‌ها یا صنعت استفاده می‌شوند، سرچشمه می‌گیرند. همچنین اعتقاد بر این است که EPS تولیدی توسط باکتری ها بخشی از سورفکتانت ها را تشکیل می دهد. سورفکتانت می تواند کف را تثبیت کند و اجازه دهد کف جمع شود. هو و جنکینز اثر مساعد یک سورفکتانت غیریونی به آهستگی زیست تخریب پذیر را در کف کردن نشان دادند .

pH و دما

در تشکیل کف پایدار باکتری های زنجیری هستند. نرخ رشد باکتری های زنجیری برای دامنه pH از 6.7 تا 8.0 به طور قابل توجهی تحت تاثیر قرار نگرفت، فقط در pH 8.4 اندکی کاهش یافت. دمای بهینه Microthrix parvicella، یک باکتری رشته‌ای مرتبط با تولید کف، در حدود 25 درجه سانتی‌گراد، مقداری رشد در دمای 8 درجه سانتی‌گراد و رشد ضعیف یا بدون رشد در دمای بالای 35 درجه سانتی‌گراد است.

اکسیژن محلول (DO)

باکتری زنجیری M. parvicella غلظت اکسیژن کم را ترجیح می دهد و در WWTP با DO کم مکانی یا زمانی تکثیر پیدا کرد. در مطالعه اکاما، ام. parvicella با افزایش DO به 2-3 میلی گرم در لیتر  حذف شد. به عنوان یک کنترل موثر برای حجم دادن به لجن و ایجاد کف، انتخابگرهای هوازی با DO بالا (> 2 میلی گرم در لیتر) اغلب قبل از مخزن هوادهی قرار می گیرند تا از رشد باکتری های زنجیری جلوگیری کنند.

میانگین زمان نگهداری سلولی (MCRT)

باکتری های زنجیری بیشتری در WWTP و مطالعات هنگام افزایش MCRT (1.5 تا 20 روز) هستند، در حالی که MCRT در حدود 1 روز در محدود کردن رشد باکتری های رزنجیری موثر بود. کنترل MCRT گاهی اوقات می تواند با افزایش سرعت جریان آب دشوار باشد زیرا زیست توده را می توان بدون حرکت با آب در کف نگه داشت .

میکروارگانیسم های کلیدی

باکتری های زنجیری به عنوان ذرات آبدوست عمل می کنند که نقش مهمی در تثبیت کف در WWTP دارند. دو گروه اصلی از باکتری های زنجیری وجود دارد: رایج ترین گروه : Candidatus Microthix parvicella و اعضای Mycolata.

1. parvicella عبارتند از باکتری های زنجیری بدون انشعاب گرم مثبت. آنها هوازی، غیر تخمیری هستند و می توانند نیترات را کاهش دهند. اگرچه M. parvicella می تواند در محدوده وسیعی از غلظت اکسیژن رشد کند، آنها شرایط میکروآئروفیلیک را برای رشد خوب ترجیح می دهند. رشته هایی که آنها در DO کم (~ 0.4 میلی گرم در لیتر) تولید می کنند طولانی و منظم هستند بدون سلول های خالی یا تغییر شکل یافته که در شرایط DO بالا مشاهده می شوند [3،5].

مایکولاتا

1.  با الگوی انشعاب راست زاویه

2.  با الگوی انشعاب زاویه دار حاد

مایکولاتا را همچنین به عنوان "نوکاردیا" می شناسند، آنها گروهی از باکتری های زنجیری هستند که حاوی اسیدهای مایکولیک در دیواره سلولی خود هستند. آنها تحت راسته Actinomycetales در شاخه Actinobacteria هستند، جدایه ها به عنوان اعضای خانواده Corynebacteriaceae، Dieziaceae، Gordoniaceae، Mycobacteriaceae، Nocardiaceae، Tsukamurellaceae و Williamsiaceae شناسایی شدند. آنها دو مورفوتیپ اصلی دارند: یکی با الگوی انشعاب راست زاویه و دیگری الگوی انشعاب حاد. مشخص شد که Mycolata طیف وسیعی از ترکیبات آلی را جذب می کند و می تواند از نیترات یا نیتریت به عنوان گیرنده الکترون استفاده کند. بسیاری از مایکولاتا می توانند پلی هیدروکسی آلکانوات را در سلول ذخیره کنند و آبگریزی سطح سلولی بالایی داشته باشند.

گوردونیا آماره

گوردونیا آماره متعلق به مایکولاتای منشعب راست‌زاویه است که یکی از رایج‌ترین باکتری‌های رشته‌ای است که در فرآیند کف‌سازی یافت می‌شود. Gordonia amarae می تواند از تعداد زیادی سوبستراهای آلی، هم آب دوست و هم آبگریز استفاده کند و در شرایط هوازی، بی هوازی و بی هوازی قادر به جذب برخی از بسترها است. سلول گوردونیا آماره دارای سطح بسیار آبگریز است و می تواند بیوسورفکتانت ها را از طیف وسیعی از سوبستراها تولید کند. اعتقاد بر این بود که تولید بیوسورفکتانت‌ها برای گوردونیا آماره برای حل کردن بسترهای نامحلول مفید است که به زنده ماندن گوردونیا آماره در کف کمک می‌کند. به طور کلی  آبگریزی بالای سطح سلول و توانایی تولید بیوسورفکتانت ها دو دلیل اصلی برای ایجاد کف گوردونیا آماره است.

فرآیندهای میکروبی کف در تصفیه فاضلاب

ذخیره سازی بستر

گزارش شده است که M. parvicella و Mycolata می توانند از ترکیبات آلی مختلف به عنوان منبع کربن و انرژی استفاد کنند. این ترکیبات حاوی اسیدهای آلی، بسترهای پیچید و اسیدهای چرب در شرایط هوازی، بدون اکسیژن و بی هوازی هستند. سپس بسترها را می توان به صورت درون سلولی در باکتری زنجیری ذخیر کرد.

ذخیره سازی درون سلولی پلی β-هیدروکسی آلکانوآت ها (PHA) در شرایط بی هوازی یا بی هوازی در M. parvicella رشدی به صورت هوازی هستند .

گرانول های ذخیره چربی نیز در برخی از M. parvicella از لجن فعال در حذف مواد مغذی WWTP مشاهده شد . Mycolata همچنین می‌تواند انکلوزیون‌های PHA داخل سلولی را برای ذخیره‌سازی سوبسترا تشکیل دهد.

قابلیت ذخیره‌سازی باکتری‌های رشته‌ای به آن‌ها اجازه می‌دهد در شرایط سخت در حین کار زنده بمانند (مانند لایه‌های محدود در کف، محیط بی‌هوازی-هوازی متناوب)، و خارج از رقابت با تشکیل لخته و سایر باکتری‌ها در لجن فعال، که اکثر آنها نمی‌توانند جذب شوند و بسترهای ذخیره سازی به صورت بی هوازی داشته باشند.

آبگریزی سطح سلولی و فعالیت های اگزونزیمی

آبگریزی سطح سلولی بالاتری در سلول های M. parvicella و Mycolata نسبت به سایر باکتری ها در لجن فعال یافت شد. سطح سلولی آبگریز تر، باکتری های رشته ای را قادر می سازد که جذب بهتری به سوبستراهای آبگریز مانند لیپیدها، اسیدهای چرب با زنجیره بلند (LCFA) داشته باشند. علاوه بر این، باکتری‌های رشته‌ای، اگزونزیم‌های زیادی مانند لیپاز تولید می‌کنند که تخریب و استفاده از بسترها را افزایش می‌دهند .

استراتژی کنترل کف کف در تصفیه فاضلاب

با توجه به علت کف کردن، ارگانیسم های درگیر و شرایط عملیاتی باید اقدامات خاصی انجام شود.

استراتژی های رایج برای کنترل کف در تصفیه فاضلاب عبارتند از:

• کاهش SRT (زمان نگهداری لجن، شبیه به میانگین زمان ماند سلولی، که اغلب در عملیات تصفیه فاضلاب استفاده می شود) برای شستشوی باکتری های رشته ای.
• حذف مواد و بسترهای آبگریز که می توانند کف را افزایش دهند یا به رشد باکتری های رشته ای کمک کنند.
• معرفی سلکتورها قبل از تانک های هوادهی برای سرکوب رشد باکتری های رشته ای.
• افزودن عوامل اکسید کننده مانند کلر برای از بین بردن باکتری های رشته ای (کلر سایر باکتری ها را نیز می کشد) .

 شناسایی باکتری های رشته ای کف در تصفیه فاضلاب

شناسایی سنتی باکتری های رشته ای به مورفولوژی آنها در زیر میکروسکوپ متکی است. با این حال، بسیاری از باکتری های رشته ای ممکن است مورفولوژی قابل تشخیص نداشته باشند، بنابراین، شناسایی بر اساس ژن های 16S یا 23S rRNA ترجیح داده می شود. گروه نیلسن از دانمارک پروتکل نفوذپذیری موثرتری را برای هیبریداسیون درجا فلورسانس (FISH) ایجاد کرد که می‌تواند هیبریداسیون را افزایش داده و سیگنال قوی‌تری تولید کند. آنها مطالعات مختلف اکوفیزیولوژی را بر روی باکتری های رشته ای مختلف از کف و نمونه لجن فعال با استفاده از MAR-FISH  انجام دادند. سایر تکنیک‌های مبتنی بر 16S مانند PCR-DGGE نیز در تشخیص باکتری‌های رشته‌ای به کار گرفته شد.

توسعه مواد شیمیایی موثر کف سازی-کنترل

مواد شیمیایی اکسیدی معمولی مانند کلر که برای از بین بردن باکتری های رشته ای هستند، روی رشد باکتری های دیگر در لجن فعال نیز موثر هستند.

برای کنترل باکتری های رشته ای مورد نظر مواد شیمیایی بیشتری وجود دارد.

پلی آلومینیوم کلرید (PAX-14) در کنترل کف توسط M. parvicella موثر بود. افزودن PAX-14 بر عملکرد نیتریفیکاسیون و حذف COD تأثیری نداشت. با این حال، مکانیسم PAX-14 در کنترل M. parvicella هنوز مشخص نیست.

مکانیسم کف در تصفیه فاضلاب

پتروفسکی  نقش سورفکتانت در کف کردن را بر اساس داده‌های 65 Mycolata کف کننده از نزدیک بررسی کرد. آنها دریافتند که تئوری شناورسازی را می توان در توضیح نقش سورفکتانت در کف کردن لجن فعال به کار برد. Mycolata بدون سورفکتانت می‌تواند کف تولید کند، در حالی که حضور سورفکتانت بدون ذرات آبگریز باعث ایجاد کف ناپایدار می‌شود. آنها همچنین دریافتند که Bacillus subtilis، که معمولاً از کف قابل کشت است، می‌تواند با تولید سورفکتانت سطحی، نقش مهمی در تشکیل کف داشته باشد.

تماس با ما: