کاربرد آهک در تصفیه آب و فاضلاب

آهک هیدراته که با فرمول Ca(OH)2 شناخته می‌شود، ماده‌ای شیمیایی با کاربردهای فراوان در تصفیه آب و فاضلاب است. این ماده به عنوان یک کمک منعقد کننده عمل می‌کند و با افزایش قلیاییت آب، به بهبود فرآیند تصفیه کمک می‌نماید. آهک هیدراته با حل شدن در آب، یون‌های هیدروکسید (OH-) را آزاد می‌کند. این یون‌ها قلیاییت آب را افزایش می‌دهند و pH را بالا می‌برند. افزایش قلیاییت آب منجر به افزایش یون‌های کلسیم (Ca2+) در محلول می‌شود.

این یون‌ها نقش مهمی در خنثی سازی بار منفی ذرات کلوئیدی معلق در آب دارند. ذرات کلوئیدی، ذرات بسیار ریز و معلقی هستند که به دلیل بار منفی خود در آب پراکنده‌اند. یون‌های کلسیم موجود در محلول، به ذرات کلوئیدی نزدیک شده و با خنثی کردن بار آنها، باعث جذب و تجمع ذرات و تشکیل لخته می‌شوند. لخته‌های تشکیل شده از ذرات کلوئیدی به اندازه کافی بزرگ می‌شوند که تحت تاثیر نیروی جاذبه زمین ته نشین شده و از آب جدا شوند.

مزایای استفاده از آهک هیدراته در تصفیه آب

• قیمت مناسب: آهک هیدراته ماده‌ای ارزان و در دسترس است که به صرفه‌تر از سایر منعقد کننده‌های شیمیایی می‌باشد.
• کارایی بالا: آهک هیدراته در حذف طیف گسترده‌ای از ذرات کلوئیدی، از جمله ذرات معلق آلی و غیر آلی، بسیار موثر است.
• قابلیت تنظیم: میزان دوز آهک هیدراته قابل تنظیم بوده و می‌توان آن را با توجه به نوع و غلظت آلاینده‌ها در آب، بهینه کرد.
• سازگاری با محیط زیست: آهک هیدراته ماده‌ای غیر سمی و زیست تخریب‌پذیر است که ضرری برای محیط زیست ندارد.

کاربردهای آهک در صنعت آب و فاضلاب

• تصفیه آب آشامیدنی: آهک هیدراته برای حذف ذرات معلق، کدورت و سختی آب آشامیدنی استفاده می‌شود.
• تصفیه فاضلاب: از آهک هیدراته برای حذف فسفر، فلزات سنگین و مواد آلی از فاضلاب استفاده می‌شود.
• تصفیه آب صنعتی: آهک هیدراته در تصفیه آب مورد استفاده در صنایع مختلف، مانند صنعت کاغذ، نساجی و فولاد کاربرد دارد.

نکات ایمنی در هنگام استفاده

• آهک هیدراته در مجاورت آب گرمازا بوده و باید با احتیاط حمل و نقل و ذخیره شود.
• تماس مستقیم آهک هیدراته با پوست و چشم می‌تواند باعث تحریک شود.
• هنگام کار با آهک هیدراته باید از تجهیزات ایمنی مناسب استفاده شود.

آهک هیدراته یا هیدروکسید کلسیم در دو گرید خوراکی و صنعتی تولید می‌شود. گرید خوراکی در صنایع غذایی و دارویی و گرید صنعتی در تصفیه آب و فاضلاب و سایر کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خاصیت قلیایی و کاربرد آهک هیدراته در خنثی سازی فاضلاب‌های اسیدی

همانطور که اشاره شد، آهک هیدراته (Ca(OH)2) به طور ذاتی خاصیت قلیایی دارد. این خاصیت به دلیل وجود یون‌های هیدروکسید (OH-) در ساختار این ماده است. به همین دلیل، آهک هیدراته در خنثی سازی فاضلاب‌های اسیدی بسیار کارآمد عمل می‌کند.

خنثی سازی اسید

فاضلاب‌های اسیدی می‌توانند حاوی مقادیر قابل توجهی از یون‌های هیدروژن (H+) باشند. این یون‌ها pH محیط را پایین می‌آورند و می‌توانند برای محیط زیست و موجودات زنده مضر باشند. آهک هیدراته با واکنش با یون‌های هیدروژن، آنها را خنثی کرده و pH فاضلاب را به حد خنثی (pH 7) نزدیک می‌کند.

واکنش خنثی سازی

در فرآیند خنثی سازی، یون‌های هیدروکسید موجود در آهک هیدراته با یون‌های هیدروژن در فاضلاب اسیدی واکنش داده و آب (H2O) و اسید ضعیف (Ca2+) تشکیل می‌دهند. این واکنش به صورت زیر نشان داده می‌شود:

Ca(OH)2 + 2H+ → Ca2+ + 2H2O

آهک یکی از مواد شیمیایی رایج و موثر در ضدعفونی آب و فاضلاب در تصفیه خانه ها است. این ماده به دو صورت آهک هیدراته (Ca(OH)2) و آهک کلسینه (CaO) در این فرآیند به کار می‌رود.

مکانیسم ضدعفونی آب با آهک

آهک با افزایش pH آب یا فاضلاب، شرایط را برای رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌های مضر نامناسب می‌کند. همچنین، آهک می‌تواند باکتری‌ها و ویروس‌ها را به طور مستقیم از بین ببرد.

مزایای ضدعفونی آب با آهک

• قیمت مناسب و در دسترس بودن: آهک ماده‌ای ارزان قیمت و به وفور یافت می‌شود.
• کارایی بالا: آهک در برابر طیف گسترده‌ای از میکروارگانیسم‌ها موثر است.
• اثرگذاری سریع: آهک به سرعت عمل می‌کند و می‌تواند در مدت زمان کوتاهی آب یا فاضلاب را ضدعفونی کند.
• سازگاری با محیط زیست: آهک ماده‌ای طبیعی و زیست تخریب‌پذیر است.

معایب ضدعفونی آب با آهک

• افزایش pH: افزایش pH آب یا فاضلاب می‌تواند بر طعم و بوی آن تاثیر بگذارد و همچنین خوردگی لوله‌ها و تجهیزات را افزایش دهد.
• تولید لجن: آهک می‌تواند منجر به تولید لجن بیشتر در فرآیند تصفیه فاضلاب شود.
• نیاز به دقت در کنترل: برای جلوگیری از افزایش بیش از حد pH و مشکلات ناشی از آن، باید به دقت میزان آهک مصرفی را کنترل کرد.

موارد استفاده از آهک در ضدعفونی

• ضدعفونی آب آشامیدنی: آهک به عنوان ضدعفونی کننده نهایی در برخی از تصفیه خانه‌های آب آشامیدنی استفاده می‌شود.
• ضدعفونی فاضلاب: آهک به طور گسترده برای ضدعفونی فاضلاب‌های شهری و صنعتی به کار می‌رود.
• ضدعفونی لجن: آهک برای ضدعفونی لجن فاضلاب قبل از دفع آن استفاده می‌شود.

نحوه استفاده از آهک در تصفیه خانه ها

• آهک هیدراته: آهک هیدراته به صورت محلول در آب به تصفیه خانه‌ها اضافه می‌شود.
• آهک کلسینه: آهک کلسینه به صورت پودر یا دوغاب به تصفیه خانه‌ها اضافه می‌شود.

میزان مصرف آهک برای ضدعفونی چقدر است؟

میزان مصرف آهک برای ضدعفونی آب یا فاضلاب به عوامل مختلفی مانند نوع میکروارگانیسم‌های هدف، کیفیت آب یا فاضلاب و شرایط فرآیند تصفیه بستگی دارد. به طور کلی، میزان مصرف آهک بین 50 تا 200 میلی‌گرم در لیتر است.

مهم است که فرآیند ضدعفونی با آهک به دقت کنترل شود تا از اثربخشی آن و عدم ایجاد مشکلات ناشی از افزایش pH اطمینان حاصل شود. برای این منظور، از پارامترهایی مانند pH، باقی‌مانده کلر و شمارش میکروبی استفاده می‌شود.

تاثیر آهک بر سختی آب

آهک یکی از عوامل اصلی افزایش سختی آب است. سختی آب به میزان مواد معدنی محلول در آب، به خصوص کلسیم و منیزیم، اشاره دارد. این مواد معدنی می‌توانند از منابع مختلفی مانند سنگ آهک، دولومیت و ژیپس وارد آب شوند.

• آهک هیدراته (Ca(OH)2):
  • با حل شدن در آب، یون‌های کلسیم (Ca2+) را آزاد می‌کند که باعث افزایش سختی موقت آب می‌شود.
  • سختی موقت به سختی‌ای گفته می‌شود که با جوشاندن آب قابل رفع است.
• آهک کلسینه (CaO):
  • در اثر واکنش با آب، به آهک هیدراته تبدیل می‌شود و یون‌های کلسیم را آزاد می‌کند.
  • همچنین، آهک کلسینه می‌تواند با دی اکسید کربن موجود در آب واکنش داده و کربنات کلسیم (CaCO3) را تشکیل دهد که باعث افزایش سختی دائم آب می‌شود.
  • سختی دائم به سختی‌ای گفته می‌شود که با جوشاندن آب قابل رفع نیست و برای حذف آن به روش‌های دیگری مانند تصفیه با رزین تبادل یونی نیاز است.

عواقب افزایش سختی آب

• ایجاد رسوب: رسوب آهک می‌تواند در لوله‌ها، شیرآلات، وسایل گرمایشی و سایر تجهیزات مرتبط با آب رسوب کند و باعث کاهش جریان آب، افت فشار و افزایش مصرف انرژی شود.
• خشکی پوست و مو: آب سخت می‌تواند باعث خشکی، خارش و پوسته پوسته شدن پوست و مو شود.
• کاهش کیفیت شستشو: سختی آب می‌تواند اثربخشی صابون و شوینده‌ها را کاهش دهد و باعث ایجاد لکه روی ظروف و لباس‌ها شود.
• مشکلات گوارشی: در برخی افراد، مصرف آب سخت می‌تواند منجر به سوء هاضمه، نفخ و یبوست شود.
• افزایش مصرف مواد شوینده: برای جبران اثرات منفی آب سخت، به طور معمول از مواد شوینده و تمیزکننده‌های بیشتری استفاده می‌شود که می‌تواند به محیط زیست آسیب برساند.

راه‌های کاهش سختی آب

• استفاده از نرم کننده‌های آب: نرم کننده‌های آب با استفاده از رزین تبادل یونی، یون‌های کلسیم و منیزیم را از آب جدا می‌کنند و سختی آن را کاهش می‌دهند.
• جوشاندن آب: جوشاندن آب فقط سختی موقت را کاهش می‌دهد و برای از بین بردن سختی دائم موثر نیست.
• استفاده از فیلترهای تصفیه آب: برخی از فیلترهای تصفیه آب می‌توانند سختی آب را تا حدی کاهش دهند.
• انتخاب آب آشامیدنی با سختی کم: در صورت امکان، می‌توانید از آب آشامیدنی با سختی کم استفاده کنید.

مراحل فرآیند تزریق آهک به آب

1. آماده‌سازی آهک:
   • آهک هیدراته: به صورت محلول در آب حل می‌شود.
   • آهک کلسینه: به صورت پودر یا دوغاب به آب اضافه می‌شود.
2. انتقال محلول آهک:
   • محلول آهک به وسیله پمپ یا خطوط لوله به نقطه تزریق منتقل می‌شود.
3. تزریق محلول آهک:
   • محلول آهک به طور دقیق و کنترل‌شده به آب یا فاضلاب در مخازن اختلاط یا نقاط ورودی واحدهای تصفیه اضافه می‌شود.
4. اختلاط و واکنش:
   • محلول آهک با آب یا فاضلاب به طور کامل مخلوط می‌شود و واکنش‌های شیمیایی مربوطه انجام می‌شود.
5. لخته‌سازی و ته نشینی:
   • در فرآیند لخته‌سازی، ذرات معلق و آلاینده‌ها به هم چسبیده و لخته‌های بزرگتر را تشکیل می‌دهند.
   • لخته‌های سنگین‌تر ته نشین شده و از آب یا فاضلاب جدا می‌شوند.
6. خنثی‌سازی اسید:
   • آهک می‌تواند اسید موجود در آب یا فاضلاب را خنثی کرده و pH را به سطح مطلوب تنظیم کند.
7. ضدعفونی:
   • آهک با افزایش pH، شرایط را برای رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌های مضر نامناسب می‌کند و به ضدعفونی آب یا فاضلاب کمک می‌کند.
8. کنترل و نظارت:
   • در طول فرآیند تزریق آهک، پارامترهایی مانند pH، میزان مواد معلق، و غلظت آهک به طور مداوم اندازه‌گیری و کنترل می‌شود.
   • در صورت نیاز، تنظیمات فرآیند برای حفظ اثربخشی و جلوگیری از مشکلات احتمالی انجام می‌شود.

کاربردهای تزریق آهک در تصفیه آب

• سختی‌گیری: حذف کلسیم و منیزیم اضافی از آب برای جلوگیری از رسوب‌گذاری در لوله‌ها و شیرآلات.
• لخته‌سازی: جداسازی ذرات معلق و آلاینده‌ها از آب.
• خنثی‌سازی اسید: تنظیم pH آب‌های اسیدی.
• ضدعفونی: از بین بردن میکروارگانیسم‌های مضر.

کاربردهای تزریق آهک در تصفیه فاضلاب

• لخته‌سازی: جداسازی ذرات معلق و آلاینده‌ها از فاضلاب.
• خنثی‌سازی اسید: تنظیم pH فاضلاب‌های اسیدی.
• حذف فسفر: حذف فسفر از فاضلاب برای جلوگیری از آلودگی منابع آبی.
• کنترل بوی فاضلاب: خنثی کردن ترکیبات گوگردی و کاهش بوی فاضلاب.