Cilat janë përdorimet e sulfatit të aluminit në trajtimin e ujit?

Si funksionon sulfati i aluminit si koagulant në trajtimin e ujit

Kuptimi i koagulimit dhe roli i sulfatit të aluminit në destabilizimin e grimcave të pezulluara

Trajtimi i ujit fillon me koagulimin, një proces që sjell së bashku grimca të vogla të ndotjes në mënyrë që të mund të hiqen më vonë. Alumini funksionon shumë mirë këtu sepse kur shpërbashkohet, lëshon jonet trivalentë të aluminis (Al³⁺) që praktikisht neutralizojnë ngarkesat negative të materialeve që lundrojnë në ujë, si grimcat e argjilës, copa materiali organik dhe madje disa mikroorganizma të dëmshëm. Kur këto ngarkesa neutralizohen, grimcat ndalojnë të shtynin njëra-tjetrën dhe fillojnë të ngjiten së bashku gjatë fazës së përzierjes së shpejtë, e cila zakonisht zgjat rreth një apo dy minuta. Shumica e stacioneve të trajtimit të ujit gjejnë se alumi jep rezultatet më të mira kur pH-ja e ujit është dikund mes 5,5 dhe 7,5. Sasia e aluminit që duhet shtuar ndryshon shumë, zakonisht nga 50 deri në 300 miligramë për litër, varësisht nga sa turbull është uji dhe nga lloji i ndotësve të pranishëm.

Mekanizmi Kimik i Sulfatit të Aluminis në Formimin e Flockave dhe Njëkohësisht në Largimin e Përzierjeve

Pasi të jenë ekuilibruar ngarkesat, alumi fillon të shpërbëhet përmes hidrolizës që krijon hidroksid alumini (Al ((OH) 3). Kjo substancë formohet në një solide të ngjashme me xhel që është shumë e mirë në kapjen e gjërave që duam të heqim nga uji. Ndërsa këto grupe të vogla të quajtura floka zhvillohen, ato arrijnë madhësi nga gjysmë milimetër deri në tre milimetër. Kjo i bën ata të vendosen mirë në rezervuaret e trajtimit. Kur gjithçka funksionon siç duhet, kjo metodë heq rreth 85 deri në pothuajse të gjithë mjakësinë në mostrat e ujit dhe kujdeset për rreth dy të tretat deri në katër të pestat e këtyre përbërësve organikë të bezdisshëm. Studimet tregojnë se këto flakë hidrokside i përmbahen ndotësve të ndryshëm të shpërndarë si jonet e fosfatit dhe lloje të ndryshme të metaleve të rënda duke formuar lidhje në sipërfaqen e tyre. Kjo veprim i ngjitur në fakt rrit se sa mirë funksionon i gjithë sistemi i pastrimit në përgjithësi.

Krahasimi me koagulantet alternative: Efektiviteti, kostoja dhe konsideratat praktike

Kloridi ferrik mund të heqë pothuajse të gjithë fosforin nga uji, ndonjëherë deri në 98%, që është shumë më mirë se alumi që menaxhon rreth 70 deri në 85%. E keqja është se kloridi ferrik e shkatërron tubacionet dhe pajisjet shumë më shpejt, që do të thotë se komunat në fund shpenzojnë më shumë për riparime dhe zëvendësime. Polimerat sintetikë janë një tjetër opsion që jep ujë shumë të pastër me pak baltë pas trajtimit, por këto materiale vijnë me çmime që i bëjnë ato të papraktikë për shumicën e impianteve të ujërave të zeza të përditshme. Kjo është arsyeja pse shumë qytete ende qëndrojnë me alumin pavarësisht alternativave më të reja. Alum ka qenë rreth për dekada, punon me besueshmëri pa procedura të komplikuara të vendosjes, dhe nuk thyen buxhetin si disa nga opsionet më të shtrenjta të bëjnë. Për qeveritë lokale me probleme financiare që merren me infrastrukturën e vjetëruar, të qëndrosh me atë që e di është e kuptueshme edhe nëse teknikisht nuk është performanca më e mirë.

Shqetësime Mjedisore: Alumini i Mbetur dhe Siguria Afarprakishtë në Ujin e Tretur

Organizata Botërore e Shëndetësisë ka vendosur një nivel maksimal të lejuar prej 0,2 miligramesh për litër për aluminin e mbetur në ujin e kullit sepse ka shqetësime rreth efekteve të mundshme mbi funksionimin e trurit me kalimin e kohës. Stacionet e trajtimit të ujit që përdorin teknika më të reja filtrimi mund të ulin këto gjurma alumini nga rreth 70 deri në 90 përqind në krahasim me metodat më të vjetra. Duke monitoruar nivelet e pH-së gjatë procesit dhe duke shtuar një hap shtesë me membrana speciale pas trajtimit, bëhet e mundur të qëndrojmë brenda kufijve të sigurt të caktuar nga institucionet shëndetësore. Kjo e ruan shëndetin e njerëzve pa e bërë më pak efikase tërë procesin e pastërimit.

Përmirësimi i Qartësisë së Ujit dhe Heqja e Turbiditetit në Sistemet Urbane të Ujit

Sulfati i aluminit mbetet një zgjedhje e zakonshme për trajtimin e ujit në qytete, sepse mund të zvogëlojë turbullinë e ujit me rreth 90% ose sa. Ajo çfarë ndodh është se ai neutralizon ngarkesat elektrike në grimca të vogla si copa argile, pluhur të hollë dhe madje edhe organizma të vegjël që lundrojnë në furnizimin me ujë. Këto grimca pastaj grumbullohen duke formuar flake më të mëdha që depozitohen më lehtë. Hulumtime të publikuara në vitin 2021 treguan se kur aplikohet në mënyrë të duhur, niveli i turbullisë bie nën 0.3 NTU, gjë që në fakt plotëson udhëzimet e Organizatës Botërore të Shëndetësisë për ujin e pijshëm të qartë. Nga fakti që ky proces funksionon kaq mirë rrjedh një ngarkesë më e vogël mbi filtra në pjesët e tjera të sistemit. Pllatat punojnë më mirë në përgjithësi dhe kursen edhe para, gjë e rëndësishme veçanërisht për sistemet e mëdha të ujit në qytetet që shërbejnë miliona njerëz çdo ditë.

Heqja e Lëndës Organike, Patogjenëve dhe Metaleve të Rënda Përmes Koagulimit

Mënyra sesi funksionon alumi kur bëhet fjalë për koagulim do të thotë që mund të heqë një larmi të ndryshme të ndotësve njëkohësisht. Lënda organike e tretur në ujë ngjitet në flakullat e hidroksidit të aluminit që formohen gjatë trajtimit. Dhe bakteriet si E. coli si dhe parazitet si Giardia kapen fizikisht gjatë këtij procesi. Kur pH-ja mbetet rreth 6,5 deri në 7,5, hulumtimet tregojnë shkallë heqjeje midis 85% dhe 92% për metalet e rënda përfshirë plumbin, arsenikun dhe kromin. Ajo që e bën këtë metodë aq të vlefshme është se ajo menaxhon disa ndotës njëkohësisht, duke ulur nevojën për dezinfektim shtesë. Megjithatë, është shumë e rëndësishme të caktohet doza e duhur, sepse nëse ka tepër alumin të mbetur, mund të tejkalohet kufiri i sigurt prej 0,2 mg për litër, gjë që nuk është e mirë për askënd.

Përmirësimi i Efikasitetit të Përtërijës dhe Filtrimit Pas Trajtimit me Alum

Kur trajtohen me alumin, flocat tendencojnë të përqëndrohen rreth 40 deri në 60 për qind më shpejt në bazinet e sedimentimit krahasuar me grimcat pa trajtim, gjë që e bën ndarjen e trupave të ngurtë shumë më të mirë. Përqëndrimi më i shpejtë do të thotë që filtrat bllokohen më rrallë, kështu që mund të funksionojnë më gjatë para se të duhet të pastrohen, duke ulur larjen e kundërt rreth 30%. Gjëja interesante është se si qëndrueshmëria e ngjitshme e flocateve të hidroksidit të aluminit funksionon si një shtresë shtesë filtri brenda mbulesave të rërës. Këto floca kapin grimca shumë të vogla, më të vogla se një mikrometër, të cilat dikush ka kaluar gjatë fazës së parë të koagulimit. Të gjitha këto përmirësime së bashku do të thotë që sistemet e trajtimit me cilësi të lartë mund të heqin në fakt më shumë se 99,9% të të gjitha grimcave nga dalja përfundimtare e ujit.

Heqja Efektive e Fosforit në Ujërat e Papunës Urbane dhe Industriale

Alum funksionon mjaft mirë në heqjen e fosforit falë reaksioneve të shkëmbimit të ligandëve që flasim kaq shumë në fushën e trajtimit të ujërave. Në thelb, kur jonet Al3+ takohen me jonet e ortofosfatit (PO4^3-), ata bashkohen për të krijuar fosfat alumini (AlPO4) i cili nuk tretet në ujë. Kjo lëndë pastaj zhytet dhe hiqet me anë mekanike përmes filtrimit. Duke analizuar të dhënat nga 45 instalime të ndryshme të mbushit urbane në Evropë, hulumtuesit vunë re se përdorimi i alunit uli nivelet e përgjithshme të fosforit nën 0.5 mg/L në rreth 88 për qind të këtyre stacioneve. Kjo në fakt plotëson kërkesat e Drejtëzës së Kuadrit të Ujit të BE-së për standardet e ujit të pastër. Ky produkt dallohet veçanërisht në trajtimin e rrjedhave të mbushit nga procesuesit e ushqimit dhe prodhuesit e tekstilit, pasi rrjedhja e tyre ka nivele shumë të larta të fosforit, nganjëherë duke tejkaluar shumë limitin 15 mg/L në testet e koncentrimit.

Reduktimi i turbullisë dhe i ndotësve në rrjedhat e mbushit me ngarkesë të lartë

Veprimi i dyfishtë i koagulimit-flokulimit të Alum bën që ai të jetë i përshtatshëm për trajtimin e ujërave të papunë me ngarkesë të lartë dhe komplekse:

• Suspendime Koloidale : Neutralizon grimcat me ngarkesë negative në ujëra me turbullim mbi 1,000 NTU
• Metale të Rënda : Metale të Rënda: Ko-precipiton Pb²⁺ dhe Cr³⁺ përmes formimit të hidroksideve në pH 9 - 9.5
• Ngarkesa Organike : Redukton kërkesën kimike të oksigjenit (COD) nga 65-80% në mbetjet e fabrikave të letrës përmes lidhjes me ligninën dhe proteinat

Të dhënat nga fusha nga shtatë parqet industriale në Kinë tregojnë se alum arrin heqjen 98% të trupave të zgjidhur të përgjithshëm (TSS) në rrjedha me përmbajtje fillestare të ngurta mbi 5,000 mg/L, duke demonstruar performancë të fortë në kushte të vështira.

Studim Rasti: Zbatim i Suksesshëm në Stacione të Trajtimit të Ujërave të Papunë Urbane

Një stacion evropian municipal që shërben 1.2 milion banorë arriti përmirësime të konsiderueshme pas kalimit në koagulim me sulfat të aluminës. Duke procesuar 300,000 m³/ditë ujëra të papunë, instalimi raportoi:

Gjatë një provimi 18-muajsh, instilimi mbajti nivelet e aluminis së rezidual nën 0,2 mg/L, duke arritur një heqje 94% të fosforit dhe një reduktim 82% të COD-së, duke konfirmuar efikasitetin dhe përfitimin ekonomik të aluminit në menaxhimin e ujërave të papastër në shkallë të madhe.

Optimizimi i performancës së sulfatit të aluminit: Doza, pH dhe kushtet e ujit

Gama ideale e pH dhe strategjitë e dozës për efikasitetin maksimal të koagulimit

Rezultatet më të mira për koagullonimin ndodhin kur niveli i pH-së qëndron mes 5.5 dhe 7.5. Brenda këtij gama, procesi bëhet shumë më efikas, ndonjëherë përmirësohet deri në 40 deri në 60 për qind në krahasim me atë që ndodh jashtë këtyre shifrave. Kur bëhet fjalë për sasinë e aluminit që duhet përdorur, shumica e trajtimeve kërkojnë 5 deri në 200 miligramë për litrë. Por nëse uji është shumë i baltë ose ka shumë ndotës, në disa raste mund të nevojiten deri në 500 mg/l. Për të gjetur saktësisht se çfarë funksionon më mirë në një vend të caktuar, testimi i enëve mbetet një nga metodat më të besueshme në dispozicion. Kjo ndihmon për të shmangur përdorimin e tepërt të aluminit, i cili mund të lërë pas një sasi të tepërt aluminit në ujë, përtej kufirit të sigurt të Organizatës Botërore të Shëndetësisë prej 0,2 mg/L. Por, sapo pH-ja të kalojë mbi 7.5, gjërat fillojnë të shkojnë keq, sepse hidrok Kjo e bën më të vështirë formimin e flokëve të duhur dhe në fund zvogëlon se sa mirë funksionon e gjithë trajtimi në përgjithësi.

Ndikimi i temperaturës së ujit, alkalinitetit dhe përbërjes ionike

Uji që qëndron nën 10 gradë Celsius me të vërtetë ngadalëson shpejtësinë e reagimeve gjatë proceseve të trajtimit. Kjo do të thotë që flokët formohen shumë më ngadalë, ndonjëherë duke marrë 30 deri në 50 për qind më shumë kohë se normalisht, dhe operatorët duhet të përzijnë gjëra për periudha të gjata. Kur bëhet fjalë për nivelet e alkalinitetit, ato luajnë një rol të madh në mbajtjen e sistemit nga të bëhesh shumë acid pas shtimit të aluminit. Nëse alkaliniteti bie nën 50 miligramë për litrë si karbonat kalcium, shumica e fabrikave të trajtimit kanë nevojë për qymyr ose ash sodë shtesë vetëm për të mbajtur pH-në të qëndrueshme për funksionim të duhur. Një sfidë tjetër shfaqet kur ka forcë të lartë ionike në ujë, mbi 1000 mikrosiemen për centimetër. Kjo gjendje në fakt i shtyp ato shtresa të vogla elektrike rreth grimcave, duke i bërë ato të grumbullohen më pak efektivisht. Si përfundoi? Koagulimi funksionon rreth 40 për qind më keq në këto kushte. Të gjitha këto variabla tregojnë pse të kesh sisteme të mira të monitorimit në kohë reale bën një ndryshim të tillë, veçanërisht për objektet që merren me ndryshimin e cilësisë së ujit gjatë sezoneve të ndryshme.

Përfitimet dhe sfidat e përdorimit të sulfatit të aluminit në trajtimin e ujit

Përfitimet kryesore: Kostove të lehta, besueshmëria dhe mundësia për të përdorur shumë sisteme të trajtimit

Alumini, ose sulfati i aluminiut, dallohet si një koagulant i besueshëm dhe i lirë, i përdorur në shumë objekte për trajtimin e ujit, si në mjedise komunale ashtu edhe në ato industriale. Në krahasim me opsione si kloruri ferrik, ajo redukton shpenzimet e funksionimit me rreth 30 deri në 50 për qind, duke mbajtur normat e heqjes mbi 95% për gjëra si turbull dhe patogjenet e dëmshme. Ajo që e bën këtë substancë kaq të gjithanshme është se sa mirë funksionon, qoftë në sistemet e vogla të ujit në fshatra apo në fabrikat e mëdha të trajtimit të ujërave në qytete. Operatorët mund të rregullojnë dozën bazuar në cilësinë e ujit me të cilën përballen çdo ditë. Kur nivelet e pH-së qëndrojnë brenda intervalit të pikës së mirë prej rreth 5.5 deri në 7.5, alumi arrin të eliminojë rreth 70 deri në 90% të këtyre ndotësve organikë të bezdisshëm. Dhe le ta pranojmë, kur paratë kanë më shumë rëndësi, alum shpesh i mposhtë zgjidhjet e PAC-së për objektet që i shikojnë buxhetet e tyre nga afër.

Kufizime të zakonshme: Shpërndarja e baltës, nevojat për rregullimin e pH-së dhe konsideratat për mjedisin

Alum vjen me disa të meta. Ajo krijon rreth 15 deri në 30 për qind më shumë baltë në krahasim me polimerët sintetikë, që do të thotë kosto më të larta të eliminimit dhe logjizëm më të komplikuar për menaxhimin e mbeturinave. Kur alumi shpërbëhet në proceset e trajtimit të ujit, në fakt ul nivelin e pH-së. Për të luftuar këtë efekt, sistemet e trajtimit të ujit duhet të shpenzojnë para për substanca alkaline si qiri. Këto blerje kimike mund të marrin gati 20% të buxhetit të përgjithshëm të tyre të funksionimit vetëm për të mbajtur ujin në nivelin e duhur të aciditetit. Autoritetet e mbrojtjes së mjedisit po e vëzhgojnë nga afër se sa alumini mbetet në ujin e trajtuar pas përpunimit, prandaj është e domosdoshme të respektohet rekomandimi i Organizatës Botërore të Shëndetësisë, që nuk duhet të kalojë më shumë se 0,2 mg për litrë. Lajmi i mirë është se hulumtimet e fundit tregojnë se kur operatorët i mprehin metodat e tyre të dozimit dhe i kombinojnë ato me sisteme filtracioni më të reja, ata mund të zvogëlojnë krijimin e baltës me rreth 40%. Kjo qasje ndihmon gjithashtu të përmbushen ato standarde të rëndësishme të EPA dhe AWWA për ujë të pijshëm të sigurt pa kompromentuar cilësinë.

Pyetje të shpeshta

Cili është roli kryesor i sulfatit të aluminiut në trajtimin e ujit?

Sulfati i aluminiumit vepron si koagulant në trajtimin e ujit, duke ndihmuar në destabilizimin e grimcave të pezulluara në mënyrë që ato të mund të hiqen në mënyrë efektive përmes proceseve të mëtejshme të trajtimit.

Si ndikon sulfati i aluminiut në nivelet e pH të ujit të trajtuar?

Sulfati i aluminiumit ka tendencë të ulë nivelet e pH të ujit të trajtuar, prandaj objektet shpesh duhet të shtojnë substanca alkaline si krehuri për të mbajtur gamën optimale të pH për trajtim efektiv.

A ka shqetësime mjedisore të lidhura me përdorimin e sulfatit të aluminiut?

Po, alumini i mbetur në ujin e trajtuar është shqetësues, pasi mund të ketë ndikime të mundshme në shëndet. Kështu, sistemet e trajtimit synojnë të mbajnë nivelet e mbetura nën 0.2 mg/l siç rekomandohet nga Organizata Botërore e Shëndetësisë.

Pse sulfati i alumini preferohet mbi koagulantët e tjerë, pavarësisht kufizimeve të tij?

Sulfati i aluminit është ekonomik, i besueshëm dhe i vershtrë, gjë që e bën një zgjedhje të parapëlqyer për shumë bashki, veçanërisht ato me kufizime buxhetore dhe infrastrukturë ekzistuese.