استخدام Anti Scalant فى المعالجة الأولية بمحطات المياة

كل ما تود معرفته عن استخدام مانع الترسيب بمحطات المياه

0
لقائنا الان  مع Anti Scalant فى المعالجة الأولية
، 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 .

Anti Scalant

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 :

Calcium Sulphate [ Ca ( SO4 ) ] .
Barium Sulphate [ Ba ( SO4 ) ]
Strontium Sulphate [ Sr ( SO4 ) ] .
Calcium Floride [ Ca F2 ] .
Silica [ SiO2 ]


 

 

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 ) ]

وعلمنا سابقا” كيفية تحويل التركيز من وحدة mg / l إلى Molarity

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 .

– بديهى نلاحظ أنه لكى نظل فى الحالة الآمنة يجب أن يكون KSP أكبر من IPc
نقارن IPc ، KSP – ولزيادة الأمان نقارن IPc مع 0.8
KSP

– إذا كانت IPc أكبر من أو تساوى 0.8 KSP سيحدث Scaling من الملح موضوع الدراسة ، وسنتناول كل ملح على حدة

وفى القادم إن شاء سنلتقى مع كيفية التعامل مع تكون Scaling من ملح كبريتات الكالسيوم .

نقوم الان بشرح أول أنواع Scaling بشىء من التفصيل :

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 :

– نحسب Concentrated ( Brine) Ionic Strength ، وقد سبق شرحها .

وعن طريق Chart المرفق يتم تحديد KSP المقابل .

نقارن 0.8 KSP مع IPc :

– 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 :

– Strong Acid Exchange Resin
– Weak Acid Exchange Resin ( Dealkalization )
– Lime Water
– Lime Water + Soda Ash

إستكمالا” لحديثنا عن Scaling ، وأنواعها ، وطرق التحكم بها ، وبعد أن إنتهينا من حديثنا عن Calcium Sulphate نلتقى الآن مع Barium Sulphae :

ثانيا” : Barium Sulphate Scaling :

 

– نحسب Ion Product لكبريتات الباريوم بإستخدام الصيغة :

IPc = [ ( Ba++ )f ×1/(1-y ) ] [ ( SO4¯¯ )f ×1/(1-y ) ]

– نحسب KSP عن طريق Chart المرفق .

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 Ion Product لكبريتات الإسترانشيوم بإستخدام الصيغة :
IPc = [ ( Sr++ )f ×1/(1-y ) ] [ ( SO4¯¯ )f ×1/(1-y ) ]

نحسب KSP بإستخدام Chart المرفق .

مع تطبيق نفس الإعتبارات


إستكمالا” لحديثنا عن Scaling .. نلتقى مع نوع آخر منه :
رابعا” :
Calcium Fluoride Scaling

نحسب Ion Product لفلوريدات الكالسيوم مع رفع القوس الثانى الخاص بالفلورايد إلى أس مربع بإستخدام الصيغة :

IPc = [ ( Ca++ )f ×1/(1-y ) ] [ ( F¯ )f ×1/(1-y ) ]²
نحسب KSP عن طريق Chart المرفق .

مع تطبيق نفس الإعتبارات


ستكمالا” لحديثنا عن Scaling نلتقى الآن مع آخر أشهر أنواعه :
خامسا” : Silica Scaling
– السيلكا الذائبة ( SiO2 ) طبيعى أن تتواجد فى معظم مياه التغذية فى حدود المدى

( 1 – 100 mg / L ) .

– فى المياه المشبعة بالسيلكا يمكن للسيلكا أن تتجمع فى صورة

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 .

– لحسابات Silca Scaling نحتاج للبيانات التالية بمياه التغذية :
SiO2 Concentration
Temp
PH

Total Alkalinity

وهذه البيانات يتم قياسها بعد إضافة الحامض ( Acidification )

ثم نقوم بما يلى :

-نحسب تركيز SiO2 فى مياه SiO2c ) Brine )
-نحسب تركيز Alk c
-نحسب تركيز CO2 c

– نحصل PH c من Chart الخاص به والذى سبق دراسته بالجزء الخاص بحسابات Langelier Saturation Index .

نحصل على PH Correction Factor من Chart الخاص به :
نحسب ذوبانية السيلكا كدالة فى الحرارة من Chart الخاص بها :

نحسب SiO2 Solubiliy Corrected من العلاقة :

SiO2 Solubiliy Corrected = SiO2 Solubility × PH Correction Factor

نقارن SiO2 Solubiliy Corrected مع تركيز أيون السيلكا فى مياه الرجيع ( SiO2 c )

فإذا كانت ( SiO2 Solubiliy Corrected <( SiO2 c فسوف يكون هناك ترسب من السيلكا .. وعليه يتم التحكم فى تكوينه .
يمكنك الاطلاع علي كل مقالات م/ دسوقي الشيخ

اترك رد

يستخدم هذا الموقع ملفات تعريف الارتباط لتحسين تجربتك. سنفترض أنك موافق على ذلك ، ولكن يمكنك إلغاء الاشتراك إذا كنت ترغب في ذلك.قبولقراءة المزيد