استخدام Anti Scalant فى المعالجة الأولية بمحطات المياة
كل ما تود معرفته عن استخدام مانع الترسيب بمحطات المياه
، ونوع Scaling الذى قد يتكون بسبب تركيز أيونات الأملاح المسببة له ، ومحددات حقن Anti Scalant ، وطرق التحكم فى تكوين Scaling .
نستكمل موضوعنا الشيق وهو المعالجة الأولية لمياه التغذية ، وبعد أن إستعرضنا دور كلا” من acid , Co Agulant و الكلور فى هذا الغرض ، ثم إنتزاع آثار الكلور وغيره من المواد المؤكسدة الأخرى بإستعمال SBS ،
ننتقل الآن إلى
دور Anti Scalant فى المعالجة الأولية لمياه التغذية .
كما ذكرنا أن الأملاح تتواجد فى مياه التغذية على صورة الأيونات المكونة لها أحدهما موجب يطلق عليه كاتيون ، وآخر سالب يطلق عليه أنيون فمثلا” ملح كلوريد الصوديوم يتواجد فى المياه على هيئة كاتيون الصوديوم ( +Na) ، وانيون الكلوريد (¯ Cl ) ، وتبقى الأيونات متواجدة على حالتها طالما تواجدت المياه بينها .
لو الأملاح دخلت المحطة فى صورة أيونات ، وخرجت منها فى نفس الصورة فلن يكون هناك مشكلة ، يعنى لن يكون هناك مشكلة Scaling ، ولكن المشكلة أن يزيد تركيز هذه الأيونات بماء التغذية عن حدود ذوبانها ، والذى يحدث داخل Pressure Vessels بسبب إنتزاع الماء العذب داخل Vessel مع إنتقال ماء التغذية من غشاء إلى آخر ، عندئذ يرى أحد الأيونات زميله الآخر فيرتبطا مكونين ملح يترسب فى المسافات البينية للغشاء الذى يؤدى إلى زيادة ∆p ، ويؤثر على كفاءة الغشاء وبالتالى يقل الإنتاج كما أنه قد يؤثر على جودة المياه المنتجة .
وهذا يعنى أن حدوث Scaling محكوم بمتغيرين فى منتهى الأهمية وسوف يأتى ذكرهما بالتفصيل عندما نتحدث عن انواع Scaling وكيفية التحكم فى تكوينها وهما :
1. الإبقاء على الأيونات فى صورة ذائبة يعنى الأيونات تظل بعيدة عن بعضها وهو ما يعبر عنه بتعبير معامل ناتج الذوبانية ( Solubility Product Constant ( KSP .
2. زيادة تركيز أيونات الأملاح عن حدود ذوبانها ليحدث إتحاد بينها ليكون ملح وهو ما يعرف بـــ Scaling ويعبر عنه بالحاصل الأيونى
( Ionic Product ( IP ، وأظن أصبح من الواضح لدينا أن من مصلحة عمل المحطة أن يزيد KSP عن IP .
ولهذا ينصح بإستخدام مانع ترسيب Anti – Scalant الذى يقوم بعمل الآتى :
– زيادة Brine Ionic Strength الذى تقوم بشد الأيونات المكونة للملح لتظل بعيدة عن بعضها فى الصورة الذائبة .
– تغليف Coating لجسيمات الأيونات المكونة للملح لكى تخرج مع مياه Brine ، و لا تلتصق بسطع الغشاء .
من أشهر Scaling التى يعمل عليها Anti – Scaling هى مايلى :
والسؤال هل يجب حقن Anti – Scalant بشكل مباشر دون الرجوع إلى محددات للحقن من عدمه إستنادا” على تحليل كامل لمياه التغذية Complete Feed Analysis .
إجابة هذا السؤال هو ما سيتم الإجابة عنه لاحقا”
وعلمنا أن حدود عمله محكوم بمعاملين وهما KSP , IP ، وعلمنا بعض انواع Scaling التى قد تتعرض لها الأغشية بالمحطة ، وإنتهينا إلى سؤال هل يتم حقن Anti Scalant بشكل حر دون التقيد بمحددات تجيز حقنه من عدمه ؟
وواقع الأمر أن هناك محدد لحقن Anti – Scalant لكى يقاوم كل نوع من أنواع Scaling السابق ذكرها إستنادا” على تحليل كامل لمياه التغذية يحتوى على تركيز كل أيون مكون للأملاح المذكورة ، وهذا المحدد يتم حسابه كما يلى :
– نحسب الحاصل الأيونى لأيونات الملح فى مياه Brine ) Concentrated ) والذى يترجم إلى Ion Product وهو يعنى قيمة الحاصل الناتج من إتحاد الأيونات المكونة للملح لتكوينه وهو ما يرمز له بالرمز ( IPc ) عن طريق ضرب تركيز الأيونات المكونة للملح بوحدة Molarity × معامل التركيز ( y-1/ 1 ) حيث y هى System Recovery ،
بالصيغة العامة :
IPc = [ ( A ) f 1 / (1-y ) ] [ ( B ) f 1 / (1-y ) ]
Molarity = C ion( mg/l) / (1000×MW)
– نحسب ثابت ناتج ذوبان مكونات الملح لتظل فى الصورة الأيونية غير متحد Solubility Product Constant والذى يرمز له بالرمز KSP ،
ويتم حسابه كما يلى :
– نحسب Brine Ionic Strength ، وقد درسنا كيفية حسابها .
– نحسب KSP المقابل لقيمة Brine Ionic Strength من Chart الخاص بكل ملح كما سيأتى ذكره .
KSP
– إذا كانت IPc أكبر من أو تساوى 0.8 KSP سيحدث Scaling من الملح موضوع الدراسة ، وسنتناول كل ملح على حدة
Calcium Sulphate Scaling
– نحسب Ion Product لكبريتات الكالسيوم بإستخدام الصيغة :
IPc = [ ( Ca++ )f ×1/(1-y ) ] [ ( SO4¯¯ )f ×1/(1-y ) ]
نحسب KSP كما يلى :
وعن طريق Chart المرفق يتم تحديد KSP المقابل .
– إذا كانت 0.8 KSP أكبر من IPc فلن يكون هناك تخوف من ترسب كبريتات الكالسيوم .
– إذا كانت KSP 0.8 أصغر من IPc فسوف يكون هناك تخوف من ترسب كبريتات الكالسيوم ، ويمكن التحكم فى ترسب هذا النوع يتم إستخدام Anti – Scalant مع مراعاة ما يلى :
إذا كانت Recovery المسموح بها إستنادا” على التخوف من هذه الترسبات أقل من المطلوبة علينا إتباع ما يلى :
يتم تقليل تركيز الكالسيوم بالمياه عن طريق Softening
بإستخدام ما يلى :
ثانيا” : Barium Sulphate Scaling :
IPc = [ ( Ba++ )f ×1/(1-y ) ] [ ( SO4¯¯ )f ×1/(1-y ) ]
مع تطبيق نفس الإعتبارات
إستكمالا” لحديثنا عن Anti Scalant ، وأنواع Scaling نلتقى الآن مع نوع آخر من Scaling التى يمكن أن يتعرض لها الغشاء .
ثالثا” : Strontium Sulphate Scaling
نحسب KSP بإستخدام Chart المرفق .
مع تطبيق نفس الإعتبارات
Calcium Fluoride Scaling
نحسب Ion Product لفلوريدات الكالسيوم مع رفع القوس الثانى الخاص بالفلورايد إلى أس مربع بإستخدام الصيغة :
مع تطبيق نفس الإعتبارات
( 1 – 100 mg / L ) .
Insoluble Colloidal Silica or Silca Gel التى تسبب Membrane Scaling .
– أقصى تركيز للسيلكا فى مياه Brine تعتمد على ذوبانية السيلكا .
– وجود عناصر معينة مثل الألومنيوم أو الحديد تؤخر ذوبان السيلكا بسبب تكوين سيلكات العنصر ، وفى هذه الحالة نحتاج إلى شمعات Cartridge Filters دقة 1 ميكرون أو غسيل كيميائى حامضى .
Total Alkalinity
ثم نقوم بما يلى :
– نحصل PH c من Chart الخاص به والذى سبق دراسته بالجزء الخاص بحسابات Langelier Saturation Index .
نحسب SiO2 Solubiliy Corrected من العلاقة :
نقارن SiO2 Solubiliy Corrected مع تركيز أيون السيلكا فى مياه الرجيع ( SiO2 c )