השפעת יישום של PAC בטיפול במים של תחנת כוח תרמית

1. טיפול מקדים במי השלמה

גופי מים טבעיים מכילים לעתים קרובות בוץ, חימר, חומוס וחומר מרחף אחר, זיהומים קולואידים וחיידקים, פטריות, אצות, וירוסים ומיקרואורגניזמים אחרים. יש להם יציבות מסוימת במים, והם הגורם העיקרי לעכירות, צבע וריח של המים. חומרים אורגניים עודפים אלה חודרים למחליף היונים, מזהמים את השרף, מפחיתים את קיבולת החילוף של השרף ואף משפיעים על איכות השפכים של מערכת התפלת המלח. טיפול קרישה, ניקוי שקיעת מים וסינון נועדו להסיר זיהומים אלה כמטרה העיקרית, כך שתכולת החומר המרחף במים תופחת לפחות מ-5 מ"ג/ליטר, כלומר, לקבל מים מטוהרים. זה נקרא טיפול מקדים במים. לאחר הטיפול המקדים, ניתן להשתמש במים כמי דוד רק כאשר המלחים המומסים במים מוסרים על ידי חילוף יונים והגזים המומסים במים מוסרים על ידי חימום, שאיבה או ניפוח. אם זיהומים אלה לא מוסרים תחילה, לא ניתן לבצע טיפול נוסף (התפלת מלח). לכן, טיפול קרישה במים הוא חוליה חשובה בתהליך טיפול המים.

תהליך הטיפול המקדים של תחנת כוח תרמית הוא כדלקמן: מים גולמיים → קרישה → משקעים והבהרה → סינון. חומרי הקרישה הנפוצים בתהליך הקרישה הם פוליאלומיניום כלוריד, פוליפרריק סולפט, אלומיניום סולפט, ברזל טריכלוריד וכו'. להלן בעיקר את השימוש בפוליאלומיניום כלוריד.

פוליאלומיניום כלוריד, המכונה PAC, מבוסס על אפר אלומיניום או מינרלים מאלומיניום כחומרי גלם. פולימר מיוצר בתגובה אלקלית ואלומיניום בטמפרטורה גבוהה ובלחץ מסוים. חומרי הגלם ותהליך הייצור שונים, ומפרטי המוצר אינם זהים. נוסחת המולקולה של PAC היא [Al2(OH)nCI6-n]m, כאשר n יכול להיות כל מספר שלם בין 1 ל-5, ו-m הוא מספר שלם של אשכול 10. PAC מגיע בצורה מוצקה ונוזלית כאחד.

2. מנגנון קרישה

ישנן שלוש השפעות עיקריות של חומרי קרישה על חלקיקים קולואידיים במים: ניטרול חשמלי, גישור ספיחה וסחיפה. איזו מבין שלוש ההשפעה הללו היא העיקרית תלויה בסוג ובמינון של חומר הקרישה, באופי ובתכולת החלקיקים הקולואידיים במים, ובערך ה-pH של המים. מנגנון הפעולה של פוליאלומיניום כלוריד דומה לזה של אלומיניום סולפט, והתנהגות האלומיניום סולפט במים מתייחסת לתהליך של Al3+ לייצר מינים שונים שעברו הידרוליזה.

ניתן להתייחס לפוליאלומיניום כלוריד כאל תוצרי ביניים שונים בתהליך ההידרוליזה והפולימריזציה של אלומיניום כלוריד ל-Al(OH)3 בתנאים מסוימים. הוא נוכח ישירות במים בצורת מגוון פולימרים ו-A1(OH)a(s), ללא תהליך ההידרוליזה של Al3+.

3. יישום וגורמי השפעה

1. טמפרטורת המים

לטמפרטורת המים יש השפעה ברורה על אפקט טיפול הקרישה. כאשר טמפרטורת המים נמוכה, ההידרוליזה של חומר הקרישה קשה יותר, במיוחד כאשר טמפרטורת המים נמוכה מ-5 מעלות צלזיוס, קצב ההידרוליזה איטי, והנוצר פלוקולנט בעל מבנה רופף, תכולת מים גבוהה וחלקיקים עדינים. כאשר טמפרטורת המים נמוכה, תהליך הפירוק של חלקיקים קולואידים משתפר, זמן הפלקולציה ארוך וקצב השיקוע איטי. המחקר מראה שטמפרטורת מים של 25~30 מעלות צלזיוס מתאימה יותר.

2. ערך ה-pH של המים

תהליך ההידרוליזה של פוליאלומיניום כלוריד הוא תהליך של שחרור מתמשך של H+. לכן, בתנאי pH שונים, יהיו תוצרי ביניים שונים של הידרוליזה, וערך ה-pH הטוב ביותר של טיפול קרישה של פוליאלומיניום כלוריד הוא בדרך כלל בין 6.5 ל-7.5. אפקט הקרישה גבוה יותר בשלב זה.

3. מינון של חומר קרישה

כאשר כמות חומר הקרישה הנוסף אינה מספקת, העכירות שנותרה במי הפליטה גדולה יותר. כאשר הכמות גדולה מדי, מכיוון שהחלקיקים הקולואידים במים סופחים עודף חומר קרישה, תכונת המטען של החלקיקים הקולואידים משתנה, וכתוצאה מכך העכירות הנותרת בשפכים עולה שוב. תהליך הקרישה אינו תגובה כימית פשוטה, ולכן לא ניתן לקבוע את המינון הנדרש על פי חישוב, אלא יש לקבוע אותו בהתאם לאיכות המים הספציפית כדי לקבוע את המינון המתאים; כאשר איכות המים משתנה עונתית, יש להתאים את המינון בהתאם.

4. מדיום מגע

בתהליך טיפול קרישה או טיפול משקעים אחר, אם יש כמות מסוימת של שכבת בוץ במים, ניתן לשפר משמעותית את השפעת טיפול הקרישה. זה יכול לספק שטח פנים גדול, באמצעות ספיחה, קטליזה וליבה גיבוש, ולשפר את השפעת טיפול הקרישה.

משקעים בקרישה הם שיטה נפוצה לטיפול במים כיום. תעשיית הפוליאלומיניום כלוריד משמשת כנוזל לטיפול במים, עם ביצועי קרישה טובים, כמות גדולה של פלוקולנטים, מינון נמוך יותר, יעילות גבוהה, משקעים מהירים, טווח יישומים רחב ויתרונות נוספים. בהשוואה למינון המסורתי של הנוזל המקריש, ניתן להפחית את מינון הקרישה ב-1/3 עד 1/2, ולחסוך 40% בעלויות. בשילוב עם הפעלת מסנן ללא שסתום ומסנן פחם פעיל, עכירות המים הגולמיים מצטמצמת משמעותית, איכות השפכים של מערכת הסרת המלח משתפרת, קיבולת החליפין של שרף הסרת המלח עולה גם היא, ועלויות התפעול מצטמצמות.