Ano ang mga Gamit ng Aluminium Sulfate sa Pagtrato ng Tubig?

Paano Gumagana ang Aluminium Sulfate Bilang Coagulant sa Pagtrato ng Tubig

Pag-unawa sa Coagulation at Papel ng Aluminium Sulfate sa Pagkawala ng Katatagan ng Mga Nakalutang na Partikulo

Ang paggamot sa tubig ay nagsisimula sa coagulation, isang proseso na nagdudulot ng pagkakaisa ng mga maliit na dumi upang madaling matanggal sa susunod na yugto. Ang alum ay lubhang epektibo rito dahil kapag natunaw ito, naglalabas ito ng trivalent na mga ion ng aluminium (Al³⁺) na kung saan ay pawang binubura ang negatibong singa ng mga bagay na lumulutang sa tubig tulad ng mga partikulo ng luwad, mga piraso ng organikong materyales, at kahit ilang mapanganib na mikrobyo. Kapag nabawi na ang mga singa, ang mga partikulo ay tumitigil sa pagtampalasan sa isa't isa at nagsisimulang magdikit-dikit sa panahon ng mabilisang paghahalo na karaniwang tumatagal ng isang minuto o dalawa. Karamihan sa mga planta ng paglilinis ng tubig ay nakakakita na ang pinakamainam na resulta ng alum ay nangyayari kapag ang pH ng tubig ay nasa pagitan ng 5.5 at 7.5. Ang dami naman ng alum na kailangan ay iba-iba, karaniwan ay nasa 50 hanggang 300 miligramo bawat litro depende sa antas ng kabuluran ng tubig at uri ng mga contaminant na naroroon.

Mekanismo ng Kemikal ng Aluminium Sulfate sa Pagbuo ng Flocs at Pagtanggal ng mga Dumi

Matapos maibalanse ang mga singil, nagsisimulang bumagsak ang alum sa pamamagitan ng hydrolysis na nagbubuo ng aluminum hydroxide (Al(OH)3). Ang substansyang ito ay nabubuo bilang isang gelatinous na solidong materyal na lubhang mahusay sa paghawak sa mga bagay na nais nating alisin mula sa tubig. Habang lumalaki ang mga maliit na grupo o flocs, maaari silang umabot sa sukat na kalahating milimetro hanggang tatlong milimetro. Dahil dito, maayos silang lumulubog sa loob ng mga tangke ng paggamot. Kapag ang lahat ay gumagana nang maayos, ang paraang ito ay nakapag-aalis ng humigit-kumulang 85 porsiyento hanggang sa karamihan ng kabuluran sa mga sample ng tubig at nakakapagtanggal ng mga dalawang-katlo hanggang apat na-kasingsingko ng mga organikong sangkap. Ayon sa mga pag-aaral, ang mga hydroxide flocs ay kumikilos sa iba't ibang natutunaw na polusyon tulad ng phosphate ions at iba't ibang uri ng mabibigat na metal sa pamamagitan ng pagbuo ng mga ugnayan sa kanilang mga ibabaw. Ang pagkakabit na ito ay talagang nagpapataas sa kabuuang kahusayan ng buong sistema ng paglilinis.

Paghahambing sa Iba Pang Mga Coagulant: Kahusayan, Gastos, at Mga Paktikal na Konsiderasyon

Ang ferric chloride ay maaaring mag-alis ng halos lahat ng posporus sa tubig, kung minsan hanggang 98%, na mas mahusay kumpara sa alum na kayang mag-alis lamang ng mga 70 hanggang 85%. Ang negatibong bahagi nito ay ang pagkasira ng ferric chloride sa mga tubo at kagamitan nang mas mabilis, na nangangahulugan na ang mga pamahalaang lokal ay nagkakaroon ng karagdagang gastos sa pagkukumpuni at kapalit. Ang mga sintetikong polimer naman ay isa pang opsyon na nagbibigay ng napakalinaw na tubig na may kaunting basura matapos ang paggamot, ngunit ang mga materyales na ito ay may mataas na presyo kaya hindi praktikal para sa karamihan ng mga planta ng tubig-bilang. Kaya nga, marami pa ring lungsod ang nananatili sa paggamit ng alum kahit may mga bagong alternatibo. Ang alum ay umiiral nang ilang dekada, gumagana nang maayos nang walang komplikadong proseso sa pag-setup, at hindi sumisira sa badyet tulad ng iba pang mas sopistikadong opsyon. Para sa mga lokal na pamahalaan na limitado ang pondo at humaharap sa lumang imprastruktura, ang pananatili sa alam nilang epektibo ay makatuwiran kahit na hindi ito teknikal na pinakamahusay na opsyon.

Mga Pag-aalala sa Kalikasan: Residual na Aluminum at Pangmatagalang Kaligtasan sa Napuring Tubig

Itinatag ng World Health Organization ang pinakamataas na payagang antas na 0.2 miligramo bawat litro para sa natirang aluminum sa tubig na panliligo dahil sa mga pag-aalala tungkol sa posibleng epekto nito sa pag-andar ng utak sa paglipas ng panahon. Ang mga pasilidad sa paglilinis ng tubig na gumagamit ng mas bagong teknik sa pag-filter ay maaaring bawasan ang mga bakas ng aluminum ng humigit-kumulang 70 hanggang 90 porsiyento kumpara sa mas lumang pamamaraan. Ang patuloy na pagsubaybay sa pH level sa buong proseso at ang pagdaragdag ng karagdagang hakbang gamit ang mga espesyal na membrane matapos ang paggamot ay nakatutulong upang matiyak na mananatili tayo sa loob ng mga ligtas na limitasyon na itinakda ng mga awtoridad sa kalusugan. Pinapanatili nito ang kalusugan ng mga tao nang hindi binabawasan ang kabisaan ng buong proseso ng paglilinis.

Pagpapabuti ng Katinawan ng Tubig at Pag-alis ng Kabuluran sa Mga Sistemang Tubig Panlungsod

Ang aluminum sulfate ay nananatiling isang karaniwang pagpipilian sa paggamot ng tubig sa mga lungsod dahil ito ay nakakapagbawas ng kabuluran ng tubig ng mga 90% o higit pa. Ang nangyayari ay kinakansela nito ang mga elektrikal na singa sa mga maliit na partikulo tulad ng mga piraso ng luwad, pinong dumi, at kahit mga maliit na organismo na lumulutang sa suplay ng tubig. Ang mga partikulong ito ay nagkakalagom at bumubuo ng mas malalaking natuklap na mas madaling umuupo. Isang pananaliksik na nailathala noong 2021 ay nagpahiwatig na kapag tama ang paglalapat, bumababa ang antas ng kabuluran sa ilalim ng 0.3 NTU na sumusunod sa mga alituntunin ng World Health Organization para sa malinaw na tubig na inumin. Ang katotohanang ganito kalaki ang epekto nito ay nangangahulugan ng mas kaunting presyon sa mga filter sa susunod na bahagi ng sistema. Mas mahusay ang pagpapatakbo ng mga planta at nakakatipid din ng pera, lalo na sa malalaking sistemang tubig sa lungsod na naglilingkod sa milyon-milyong tao araw-araw.

Pag-alis ng Organic Matter, Mga Pathogen, at Mabibigat na Metal Gamit ang Coagulation

Ang paraan kung paano gumagana ang alum kapag ito ay nagsasama-sama ay nangangahulugan na kayang tanggalin nito ang iba't ibang uri ng mga contaminant nang sabay-sabay. Ang mga organikong bagay na natutunaw sa tubig ay dumidikit sa mga floc na aluminum hydroxide na nabubuo habang nagaganap ang paggamot. At ang mga bakterya tulad ng E. coli at mga parasito tulad ng Giardia ay nahuhuli naman pisikal sa prosesong ito. Kapag ang pH ay nananatiling nasa paligid ng 6.5 hanggang 7.5, ipinapakita ng mga pag-aaral na ang rate ng pag-alis sa mga mabibigat na metal tulad ng lead, arsenic, at chromium ay nasa pagitan ng 85% at 92%. Ang nagpapahalaga sa pamamara­ng ito ay ang kakayahang harapin nang sabay ang maraming polusyon, kaya nababawasan ang pangangailangan sa karagdagang pagdidisimpekta. Gayunpaman, napakahalaga ng tamang dosis dahil kung may sobra na natitirang aluminum, maaari itong lumagpas sa ligtas na limitasyon na 0.2 mg bawat litro na hindi maganda para sa sinuman.

Pagpapahusay sa Kahusayan ng Pagpapakandili at Pagsala Matapos ang Paggamot ng Alum

Kapag tinrato ng alum, ang mga flocs ay mas mabilis na lumulubog—humigit-kumulang 40 hanggang 60 porsiyento nang mas mabilis—sa sedimentation basins kumpara sa mga partikulo na walang trato, na nagpapabuti nang malaki sa paghihiwalay ng mga solid. Ang mas mabilis na paglulubog ay nangangahulugan na mas bihong nababara ang mga filter, kaya mas matagal itong tumakbo bago kailanganin ang paglilinis, at nababawasan ang backwashing ng mga 30 porsiyento. Ang kakaiba rito ay ang stickiness ng aluminum hydroxide flocs na gumagana parang dagdag na layer ng filter sa loob ng mga sand bed. Hinahawakan ng mga flocs na ito ang napakaliit na partikulo—mas maliit pa sa isang micrometer—na nakalusot sa unang yugto ng coagulation. Ang lahat ng mga pagpapabuti na ito ay nagbubunga ng higit sa 99.9 porsiyentong pag-alis sa lahat ng partikulo sa pinakawakas na output ng tubig.

Epektibong Pag-alis ng Phosphorus sa Municipal at Industrial Wastewater

Ang alum ay gumagana nang maayos sa pag-alis ng posporus dahil sa mga reaksyon ng palitan ng ligand na lagi nating pinag-uusapan sa mga gawain sa paggamot ng tubig. Sa pangkalahatan, kapag ang mga ion ng Al3+ ay nakatagpo ng mga ion ng orthophosphate (PO4^3-), nagkakasama sila upang makabuo ng aluminum phosphate (AlPO4) na hindi natutunaw sa tubig. Ang sangkap na ito ay dahan-dahang lumulubog at nahuhuli sa pamamagitan ng mekanikal na pagsala. Batay sa datos mula sa 45 iba't ibang pasilidad sa paggamot ng tubig-residwal sa Europa, napansin ng mga mananaliksik na ang paggamit ng alum ay nagpababa sa kabuuang antas ng posporus sa ilalim ng 0.5 mg/L sa humigit-kumulang 88 porsiyento ng mga planta. Tunay ngang natutugunan nito ang hinihiling ng EU Water Framework Directive para sa mga pamantayan ng malinis na tubig. Mas tumatatak sa paggamot ng mga agos na residual mula sa mga tagaproseso ng pagkain at mga tagagawa ng tela dahil ang kanilang run-off ay may lubhang mataas na antas ng posporus, na kung minsan ay umaabot nang higit pa sa 15 mg/L batay sa mga pagsusuri ng konsentrasyon.

Pagbawas ng Kabuluran at mga Kontaminante sa Mga Agos ng Tubig-Residwal na May Mataas na Karga

Ang dual coagulation-flocculation na aksyon ng Alum ay nagiging angkop ito sa paggamot ng kumplikadong, mataas na pasanin ng wastewater:

• Mga Koloidal Suspensyon : Pinapawalang-bisa ang mga negatibong singil na partikulo sa tubig na may turbidity na umaabot sa higit sa 1,000 NTU
• Mga mabigat na metal : Mga Mabibigat na Metal: Kasama ang pagbubuo ng hydroxide sa pH 9 - 9.5 upang mapaprecipitate ang Pb²⁺ at Cr³⁺
• Mga Organikong Pasanin : Binabawasan ang chemical oxygen demand (COD) ng 65-80% sa mga residual mula sa paper mill sa pamamagitan ng pagkakabit sa lignin at protina

Ang field data mula sa pitong industrial park sa China ay nagpapakita na ang alum ay nakakamit ng 98% na pag-alis ng kabuuang suspended solids (TSS) sa mga agos na may paunang laman ng solids na higit sa 5,000 mg/L, na nagpapakita ng matibay na pagganap sa ilalim ng mahihirap na kondisyon.

Kasong Pag-aaral: Matagumpay na Iminplementa sa mga Urban Wastewater Treatment Plant

Isang lokal na planta sa Europa na naglilingkod sa 1.2 milyong residente ay nakamit ang malaking pagpapabuti matapos lumipat sa aluminum sulfate coagulation. Sa pagpoproseso ng 300,000 m³/hari ng wastewater, inilahad ng pasilidad:

Sa loob ng 18-buwang pagsubok, mapanatili ng halaman ang antas ng residual na aluminum na nasa ilalim ng 0.2 mg/L habang nakakamit ang 94% na pag-alis ng posporus at 82% na pagbawas ng COD, na nagpapatunay sa epektibidad at kabuluhan sa ekonomiya ng alum sa pangangasiwa ng wastewater sa malaking saklaw.

Pag-optimize sa Pagganap ng Aluminium Sulfate: Dosage, pH, at Mga Kondisyon ng Tubig

Ideal na Saklaw ng pH at mga Estratehiya sa Dosage para sa Pinakamataas na Kahusayan sa Pagco-coagulate

Ang pinakamahusay na resulta para sa panlalamig ay nangyayari kapag ang antas ng pH ay nananatiling nasa pagitan ng mga 5.5 at 7.5. Sa loob ng saklaw na ito, mas epektibo ang proseso, na maaaring mapabuti ng hanggang 40% hanggang 60% kumpara sa mga kondisyon na nasa labas ng mga bilang na ito. Kung tungkol sa dami ng alum na gagamitin, karamihan sa mga paggamot ay nangangailangan ng somewhere between 5 at 200 miligramo bawat litro. Ngunit kung ang tubig ay sobrang putik o may maraming dumi, ang ilang sitwasyon ay maaaring mangailangan ng hanggang 500 mg/L. Upang malaman nang eksakto kung ano ang pinakamainam sa isang partikular na lokasyon, ang jar testing ay isa pa ring pinakamapagkakatiwalaang pamamaraan. Nakakatulong ito upang maiwasan ang labis na paggamit ng alum na maaaring mag-iwan ng sobrang aluminum sa tubig na lampas sa limitasyon ng World Health Organization na 0.2 mg/L. Gayunpaman, kapag lumampas na ang pH sa 7.5, magsisimula nang magkaroon ng problema dahil ang aluminum hydroxide ay nagiging mas hindi solubility. Dahil dito, mahirap bumuo ng maayos na flocs at sa huli ay bumababa ang kabuuang epekto ng buong proseso ng paggamot.

Impluwensya ng Temperatura ng Tubig, Alkalinitas, at Komposisyon ng Iyon

Ang tubig na nananatili sa ilalim ng 10 degree Celsius ay talagang nagpapabagal sa bilis ng mga reaksyon habang nasa proseso ng paggamot. Nangangahulugan ito na mas mabagal ang pagkabuo ng mga floc, na kung minsan ay tumatagal ng 30 hanggang 50 porsiyento nang higit pa kaysa normal, at kailangan ding mag-mix nang mas matagal ang mga operador. Pagdating sa antas ng alkalinity, malaki ang papel nito sa pagpigil sa sobrang pagka-acidic ng sistema matapos idagdag ang alum. Kung bumaba ang alkalinity sa ibaba ng 50 milligram bawat litro na katumbas ng calcium carbonate, karamihan sa mga planta ng paggamot ay kailangang gumamit ng karagdagang lime o soda ash upang lamang mapanatiling stable ang pH para sa maayos na operasyon. May isa pang hamon na lumilitaw kapag mataas ang ionic strength ng tubig, na hihigit sa 1000 microsiemens bawat sentimetro. Ang kondisyong ito ay nakakapighati sa napakikiting elektrikal na layer sa paligid ng mga partikulo, kaya't hindi gaanong epektibo ang pagdikit-dikit nila. Ano ang resulta? Humina ang coagulation ng mga 40 porsiyento sa ilalim ng mga ganitong kalagayan. Lahat ng mga saliwaing ito ang nagpapakita kung bakit napakahalaga ng mahusay na real-time monitoring system, lalo na para sa mga pasilidad na nakikitungo sa patuloy na pagbabago ng kalidad ng tubig sa iba't ibang panahon.

Mga Benepisyo at Hamon sa Paggamit ng Aluminium Sulfate sa Pagtrato ng Tubig

Mga Pangunahing Benepisyo: Naangkop na Gastos, Maaasahan, at Sari-saring Gamit sa Iba't Ibang Sistema ng Pagtrato

Ang alum, o aluminium sulfate, ay nakikilala bilang isang abot-kayang at maaasahang coagulant na ginagamit sa maraming pasilidad ng paggamot ng tubig, parehong sa munisipal at industriyal na paligid. Kumpara sa iba pang opsyon tulad ng ferric chloride, binabawasan nito ang mga gastos sa operasyon ng humigit-kumulang 30 hanggang 50 porsyento, habang pinapanatili ang rate ng pag-alis na higit sa 95 porsyento para sa mga bagay tulad ng turbidity at mapanganib na pathogens. Ang nagpapabisa sa substance na ito ay ang kanyang kakayahang gumana nang maayos anuman ang sukat ng sistema—mula sa maliliit na rural na sistema ng tubig hanggang sa malalaking planta ng paggamot sa lungsod. Ang mga operator ay maaaring umangkop sa dosis batay sa kalidad ng tubig na kinakaharap nila araw-araw. Kapag ang pH level ay nananatiling nasa ideal na saklaw na humigit-kumulang 5.5 hanggang 7.5, kayang alisin ng alum ang humigit-kumulang 70 hanggang 90 porsyento ng mga organic contaminants. At katotohanang kapag mahalaga ang badyet, mas madalas na nalulusaw ng alum ang mga solusyon na PAC lalo na sa mga pasilidad na mahigpit ang badyet.

Karaniwang Limitasyon: Pagkabuo ng Sludge, Pangangailangan sa Pagbabago ng pH, at Mga Isyu sa Kalikasan

Gayunman, may ilang disbentaha ang alum. Naglalaan ito ng mga 15 hanggang 30 porsiyento na mas maraming lapok kumpara sa mga sintetikong polimer, na nangangahulugang mas mataas ang gastos sa pag-aalis at mas kumplikadong logistik para sa pamamahala ng basura. Kapag ang alum ay nabubulok sa mga proseso ng paggamot ng tubig, ito ay talagang nagpapababa ng antas ng pH. Upang maiwasan ang epekto na ito, ang mga pasilidad sa paggamot ng tubig ay kailangang gumastos ng salapi sa mga alkali na sangkap gaya ng apog. Ang mga pagbili ng kemikal na ito ay maaaring tumagal ng halos 20% ng kanilang kabuuan na badyet sa pagpapatakbo upang mapanatili lamang ang tubig sa tamang antas ng asido. Pinatingin ng mga tagapagtataguyod ng kapaligiran kung magkano ang aluminum na natitira sa tubig na pinagagalingan pagkatapos magproseso, kaya mahalaga na sundin ang rekomendasyon ng World Health Organization na hindi hihigit sa 0.2 mg bawat litro. Ang mabuting balita ay ipinakikita ng kamakailang pananaliksik na kapag pinahusay ng mga operator ang kanilang mga pamamaraan ng pagdos at ikinaugnay ang mga ito sa mas bagong mga sistema ng pag-filtrasyon, maaari nilang bawasan ang pagbuo ng lapok ng halos 40%. Ang diskarte na ito ay tumutulong din na matugunan ang mahalagang mga pamantayan ng EPA at AWWA para sa ligtas na tubig na inumin nang hindi nakokompromiso sa kalidad.

Mga FAQ

Ano ang pangunahing papel ng aluminum sulfate sa paggamot ng tubig?

Ang aluminum sulfate ay kumikilos bilang coagulant sa paggamot ng tubig, na tumutulong na mag-destabilize ng mga suspended particles upang sila'y epektibong maialis sa pamamagitan ng karagdagang mga proseso ng paggamot.

Paano nakakaapekto ang aluminum sulfate sa mga antas ng pH ng pinagagaling na tubig?

Ang aluminyo sulfate ay may posibilidad na babawasan ang mga antas ng pH ng pinagagamot na tubig, kaya kadalasang kailangang magdagdag ng alkaline na mga sangkap tulad ng apog ang mga pasilidad upang mapanatili ang pinakamainam na hanay ng pH para sa mabisang paggamot.

May mga alalahanin ba sa kapaligiran na nauugnay sa paggamit ng aluminum sulfate?

Oo, ang natitirang aluminyo sa malinis na tubig ay isang alalahanin, yamang maaaring magkaroon ito ng potensyal na epekto sa kalusugan. Kaya naman, ang mga sistema ng paggamot ay naglalayong panatilihing mas mababa sa 0.2 mg/L ang mga natitirang antas gaya ng inirerekomenda ng World Health Organization.

Bakit mas pinahihirapan ang aluminum sulfate kaysa sa iba pang mga coagulant sa kabila ng mga limitasyon nito?

Ang aluminum sulfate ay epektibo sa gastos, maaasahan, at maraming-lahat, na ginagawang isang pinakapiliang pagpipilian para sa maraming mga munisipalidad, lalo na yaong may mga paghihigpit sa badyet at umiiral na imprastraktura.