
دليلك الشامل لاختيار مضاد التكلس المناسب لمحطة معالجة المياه الخاصة بك
اختيار مضاد التكلس المناسب لمحطة معالجة المياه يتعدى المعرفة والإلمام بأنواعه المختلفة. ليصل إلى فهم أسباب حدوث التكلس وأضراره ومخاطره المختلفة ليس فقط على الصحة العامة. بل أيضاً من الناحية الاقتصادية كتكلفة وتقليل وقت ايقاف المحطة والعديد من الأمور الأخرى الهامة. لذلك وضعنا هذا الدليل الشامل لنساعد مسئولي التطبيقات الصناعية والتجارية المختلفة في اختيار مضاد التكلس المناسب.
ما هو التكلس
هو ترسيب جسيمات القاذورات الغير عضوية أو المعدنية على سطح الأغشية، والتي تؤدي الى انسداد مساميات الغشاء. تعريف آخر للتكلس هو تراكم المواد الصلبة العالقة والكائنات الحية الدقيقة على سطح الغشاء. يعتبر التكلس في أنظمة التناضح العكسي ظاهرة طبيعية ويمكن السيطرة عليه من خلال عمليات التصفية والترشيح المناسب والغسيل الكيميائي عند الحاجة.
أضرار التكلس
- التحجيم الكيميائي (scaling) الناجم عن المركبات المعدنية للمحلول في الماء مثل كربونات الصوديوم، كبريتات الكالسيوم، السيليكا, ثاني اكسيد السليكون، كبريتات الباريوم.
- يمكن أن يحد من كفاءة أنظمة الترشيح الغشائية ومرشح الغشاء.
- يزيد الضغط وبالتالي يزيد من استهلاك الطاقة والتكاليف المرتبطة به.
- يقلل من جودة المياه.
- يقلل من عمليات الغسيل والعطل المتكرر.
- الجدير بالذكر أن العمر الإنتاجي المفيد لمرشح الغشاء قد ينخفض بسبب ظاهرة التحجيم الكيميائي .
يمكنك قراءة المزيد عن مراحل حدوث التكلس وسبب تكونها من هذا المقال
آلية عمل مضادات التكلس:
تعمل مضادات التكلس على تعطيل التفاعلات الكيميائية التي تؤدي إلى تكوين الرواسب المعدنية. تحتوي هذه المواد على مركبات في تركيبها الكيميائي تقلل من سرعة تفاعل الأيونات المعدنية مع المركبات القلوية في الماء. نتيجة لذلك، عندما يمر الماء عبر غشاء البولي أميد، يتم منع تكوّن الرواسب بشكل فعال.
كيفية عمل مضادات التكلس:
تقوم مضادات التكلس بإبطاء عملية الترسيب من خلال تثبيط نمو بلورات الأملاح المعدنية. تعمل هذه المواد عن طريق الامتزاز على أسطح بلورات الأملاح وعلى غشاء البولي أميد، مما يمنع تراكم الأيونات المشبعة على الأسطح البلورية. هذا التثبيط يقلل من معدل نمو بلورات الأملاح، مما يمنعها من الوصول إلى الحجم أو التركيز اللازم للترسيب.
بالإضافة إلى ذلك، تتمتع معظم مضادات التكلس بخصائص تشتيتية وتعليقية. تعمل هذه الخصائص على حبس الجزيئات العالقة للأملاح أو الحديد أو المواد العضوية الصلبة، مما يؤدي إلى صدها بواسطة الأيونات الأخرى في المحلول. هذه العملية تمنع تجمع الجزيئات الصغيرة وتكوين جزيئات أكبر قادرة على الترسيب، مما يحافظ على نظافة النظام ويمنع الانسدادات.
كيفية حساب جرعة مضاد التكلس:
بعد تحديد الكمية المطلوبة من المواد الكيميائية المضادة للتكلس المستخدمة في أنظمة التناضح العكسي (RO)، يتم إضافتها إلى النظام عبر مضخة جرعات موصولة بخط أنابيب المعدات. يمكن استخدام هذه المواد الكيميائية إما بشكلها الأصلي أو بعد تخفيفها، مع مراعاة ألا يتم التخفيف بأكثر من 10 أضعاف، أي أن التركيز يجب ألا يقل عن 10%.
التركيز الموصى به لمضادات التكلس يتراوح عادة بين 5 إلى 20 جزء في المليون (ppm)، مما يعني إضافة 5 إلى 20 جرامًا من المواد الكيميائية المضادة للتكلس لكل طن من الماء في نظام التناضح العكسي. يتم تحديد الجرعة الأسبوعية بناءً على معدل استخدام الجهاز، ويتم اختيار حجم خزان الجرعات وفقًا لذلك. بعد ذلك، يتم ضبط مضخة الجرعات لضمان حقن المضاد بشكل مستمر وسلس في نظام التناضح العكسي.
اقرأ المزيد عن: صيغة حساب الجرعة الشهرية
أهمية حساب جرعات مضادات التكلس:
تُستخدم المواد الكيميائية المضادة للتكلس لمنع تكون الرواسب والتلوث في أغشية التناضح العكسي. هذه الرواسب قد تتكون من شوائب معدنية مثل كبريتات الكالسيوم، كربونات الكالسيوم، كبريتات الباريوم، السيليكا، فلوريد الكالسيوم، وكبريتات السترونتيوم. يجب حقن مضاد التكلس قبل وصول المياه إلى الأغشية لتفتيت هذه الرواسب ومنع تراكمها.
تُعتبر مضادات التكلس من أفضل طرق المعالجة المسبقة لأنظمة المياه بسبب فعاليتها الكبيرة في تقليل تلوث الأغشية. تُستخدم هذه المواد بشكل خاص في معالجة مياه التغذية ذات الجودة المنخفضة أو عند معدلات استخلاص عالية. عند استخدامها بشكل صحيح، تساعد مضادات التكلس في إطالة الفترات بين عمليات تنظيف الأغشية من بضعة أسابيع إلى عدة سنوات في بعض الحالات. بدونها، قد تفشل أنظمة التناضح العكسي في تحقيق النتائج المرجوة، مما يؤثر على كفاءة صناعة معالجة المياه بشكل عام.
أنواع مضادات التكلس المختلفة
هناك عدد كبير من أنواع مضادات التكلس هي المواد الكيميائية التي يمكن استخدامها كمواد مضادة للتكلس أو كمشتتات لتحسين تشغيل أنظمة التناضح العكسي والترشيح النانوي (NF). مضادات التكلس هي عائلة من المواد الكيميائية المصممة لمنع تكوين وترسيب الأملاح المعدنية المتبلورة التي تشكل القشور. معظم مضادات التكلس هي بوليمرات عضوية من صنع الإنسان (على سبيل المثال، أحماض بولي أكريليك، وأحماض كربوكسيلية، وأحماض بولي ماليك، وفوسفات عضوي، وبولي فوسفات، وفوسفونات، وبوليمرات أنيونية، وما إلى ذلك). يمكن أن يتراوح الوزن الجزيئي لهذه البوليمرات من 2000 إلى 10000.
سبب تعدد أنواع مضادات التكلس
تم في البداية اشتقاق تقنية مقاومة التكلس لأنظمة التناضح العكسي (RO) من المواد الكيميائية المستخدمة في تطبيقات مياه التبريد ومياه الغلايات. تجدر الإشارة على النحو الواجب إلى أن العدد الكبير من كيمياء مضادات التكلس المختلفة التي تطورت قد أنتجت مجموعة واسعة من النتائج والفعالية اعتمادًا على التطبيق والبوليمر العضوي المستخدم. ومع ذلك، يجب استخدامها بحذر.
اقرأ المزيد عن: مختلف أنواع مضادات التكلس
أهمية دور مضادات التكلس في الحفاظ على صمامات محطات معالجة المياه
كما ذكرنا سابقاً أن دور مضادات التكلس في الحفاظ على صمامات محطات معالجة المياه دور هام وحيوي. حيث أن التكلس هو ترسيب الأملاح الموجودة في مياه المصدر يؤدي إلى ظهور scaling على سطح الأغشية وإذا ساء الوضع يمكن أن يصل إلى باقي أجزاء المحطة.
دور مضادات التكلس هو منع ترسيب الأملاح ويتم حقنه في مرحلة الpretreatment، قبل دخول المياه علي الأغشية ال R.O .وظيفته هو تأخير التفاعل بين الcalcium magnesium والbicarbonate وبالتالي يمنع ظهور وتكون ال scaling علي سطح الأغشية.
إرشادات أو معايير محددة لاختيار مضادات التكلس المناسبة لمحطات معالجة المياه
هناك مجموعة من الإرشادات والمعايير المحددة التي يجب مراعاتها عند اختيار مضادات التكلس المناسبة لمحطات معالجة المياه. باتباع هذه الإرشادات والمعايير، يمكن اختيار مضاد التكلس الأنسب لمحطة معالجة المياه المحددة والتأكد من فعاليته وكفاءته في منع التكلس:
- تحليل تركيز المعادن والمواد الذائبة في المياه الخام.
- تحديد درجة عسر المياه (محتوى الكالسيوم والمغنيسيوم).
- معرفة درجة الحموضة (pH) للمياه.
- معرفة معدل تدفق المياه وحجم المحطة.
- تحديد نوع التكلس المتوقع (كربونات، كبريتات، سيليكات، إلخ).
- معرفة نقاط إضافة مضاد التكلس في العملية.
- التأكد من توافق مضاد التكلس مع المواد المستخدمة في المحطة (مواسير، خزانات، إلخ).
- ضمان عدم تفاعله مع مواد أخرى مستخدمة في المعالجة.
- التأكد من أن مضاد التكلس آمن للبيئة والصحة العامة.
- التقيد بالمعايير والتشريعات المحلية المتعلقة بالمواد الكيميائية المستخدمة.
- مراعاة التكلفة الرأسمالية والتشغيلية لمضاد التكلس.
- تقييم العائد الاقتصادي من استخدام مضاد التكلس مقابل التكاليف.
- اختيار المضاد الأكثر ملاءمة للظروف المحلية والمتطلبات التشغيلية.
- ضبط جرعة المضاد بدقة وفقًا للتغيرات في خصائص المياه.
- رصد معدلات استهلاك المضاد وتكيفه مع الاحتياجات المتغيرة.
- التخزين في ظروف مناسبة لحماية المضاد من التلف أو التفاعل.
- الصيانة الدورية: فحص وتنظيف المعدات بانتظام لمنع الانسدادات والترسبات.
- البحث عن فرص التحسين والتطوير في المستقبل.
اقرأ أيضاً المزيد عن: أهمية استخدام مضاد التكلس في محطة معالجة المياه
سبب تكوين الرواسب على المرشح الغشائي:
هنالك أسباب عدة تؤدي لتكوين الرواسب على سطح غشاء التناضح العكسي و أهمها هي:
- تزايد تركيز المواد المعدنية للمحلول في الماء الداخل للأغشية
- ازدياد الأس الهيدروجيني
- خلق وازدياد الأسطح المطلوبة للترسيب (والتي ستتضاعف مع التحجيم الكيميائي المستمر للترسبات المعدنية لهذا المستوى المطلوب)
- زيادة درجة حرارة الماء
المشاكل الناتجة عن عدم استخدام مضاد التكلس:
المشاكل التي تحدث في الغالب بسبب التحجيم الكيميائي في المرشحات الغشائية هي التالية:
- انخفاض جودة و كمية تدفق المياه المتدفقة
- زيادة تدني الضغط والضغط المطلوب واستهلاك الطاقة والتكلفة.
- الغسل المتكرر مع فواصل زمنية أقل لتحسين العمليات التي تؤدي لتقليل العمر الإنتاجي المفيد للأغشية وزيادة تكاليف
- الأعطال المتكررة و طويلة الأجل
- تشتت الغشاء عند التصادم مع بلورات الترسب المعدني
أحد الطرق النافعة للوقاية من حدوث المشاكل التي ذكرت هو استخدام مضاد التكلس .
أقرأ المزيد عن الآليات المختلفة لعمل مضاد التكلس
مزايا استخدام مضادات التكلس لأنظمة التناضح العكسي
- التحكم الفعال في التلوث غير العضوي في نطاق تركيز واسع.
- لا يتحد مع أكاسيد الحديد والألومنيوم ومركبات السيليكون لتكوين مواد غير قابلة للذوبان.
- يمنع بشكل فعال تجميع وترسيب السيليكون، ويمكن أن يصل تركيز SiO2 على جانب الماء المركز إلى 290 جزء في المليون.
- يمكن استخدامه في أغشية التناضح العكسي CA وTFC، وأغشية الترشيح النانوي، وأغشية الترشيح الفائق.
- ذوبان واستقرار ممتازان.
- فعال في نطاق درجة حموضة مياه التغذية من 5 إلى 10.
اقرأ المزيد عن: لماذا يجب إضافة مضاد التكلس لأنظمة التناضح العكسي
فيديو يوضح شكل الترسبات في المياه عند استخدام مضاد التكلس وعدم استخدامه
عيوب اختيار مضادات التكلس دون المستوى المطلوب في أنظمة التناضح العكسي:
- يقلل من الطاقة الإنتاجية فی آنظمة تنقية المياه
- يزيد من كمية الأملاح المعدنية القابلة للذوبان في الماء
- يزيد الضغط على مضخات الأرضية ويقلل من عمر المضخة
- يزيد من استهلاك الطاقة أثناء عملية التناضح العكسي
- تقليل عمر الأغشية واستبدالها المبكر.
نتائج اختيار مضاد التكلس ذو جودة رديئة
الجودة الرديئة لمضاد التكلس يزيد دفعات الحاجة لغسل مرشح الغشاء وهذا ليس جيداً أبداً لأجهزة تنقية المياه. بالإضافة إلى ذلك فالمادة الرديئة تتسبب بتبديل مرشح الغشاء بسرعة وهذا يؤدي لتقليل العمر المفيد للمرشح وبعدها بفترة وجيزة يسبب التلف الكلي للجهاز. كما إن العمر الإنتاجي المفيد للمضخات أيضاً يتأثر بهذا المنتج الرديء وينخفض.
والأهم من ذلك، أن هذه المادة إذا لم تكن ذات جودة جيدة، فذلك ضار بالنسبة للمياه أيضًا وتقلل من إنتاج وجودة المياه النقية. نتيجة لذلك، تسبب مضادات التكلس المنخفضة الجودة العديد من المشاكل. وعلى العكس من ذلك، كلما ارتفعت جودة المواد المضادة للقاذورات، زادت جودة المياه المعالجة.
الترسب والانسداد للأغشية تؤديان لإنخفاض المساحة الفعالة بين المواد وإنها تقلل من اضطراب التدفق وقد ينجم عنها استقطاب التركيز على سطح الغشاء. كلما زاد تركيز المحلول على سطح الغشاء، زادت نسبة الذوبان التي يمر بها. عندما ينخفض مستوى الغشاء الفعال فسينخفض الاضطراب وستصعب عملية تنظيف سطح الغشاء، لأن إمكانية إرسال المحلول الكيميائي إلى الأسطح التي تسدها المواد الصلبة ستتقلص. من الممكن منع تكون الترسب باستخدام الكفاءة الصحيحة للنظام وحقن المواد الكيميائية.
سيساعدك هذا المقال في اختيار مضاد التكلس المناسب