التخثير-التنديف هي تقنية كميائية لمعالجة المياه تطبق عادة قبل الترسيب والترشيح (على سبيل المثال الترشيح الرملي السريع) لتعزيز قدرة عملية المعالجة على إزالة الجسيمات، التخثير هو العملية المستخدمة لتعادل الشحنات وتشكيل كتلة هلامية جيلاتينية لحصر (أو عمل جسور بين ) الجسيمات بالتالي تشكل كتلة كبيرة بما يكفي لتترسب أو تحجز في المرشح، التنديف هو تقليب بطئ أو سريع لتشجيع الجسيمات المتكونة من التخثير لكي تتكتل إلى كتل كبيرة بما يكفي للترسب أو أن تترشح من المحلول.
المُدخلات | المُخرَجات |
---|---|
المياة العذبة |
المياة المعالجة |
تتواجد الجسيمات الذائبة والعالقة في معظم المياه الطبيعية، تنشأ هذه المواد العالقة في الغالب من تعرية التربة، وذوبان المعادن وتحلل النباتات ومن تصريف المخلفات المنزلية والصناعية، قد تشمل هذه المواد كل من المواد العضوية الذائبة والعالقة أو المواد غير العضوية أو كلاهما، فضلًا عن العديد من الكائنات الحية مثل البكتيريا والطحالب أو الفيروسات، وهذه المواد لابد من إزالتها، لأنها تسبب تدهور فى نوعية المياه عن طريق الحد من شفافية الماء (على سبيل المثال تسبب العكارة أو اللون)، وتحمل في نهاية المطاف للكائنات مسببة للأمراض أو مركبات سامة، مدمصة على سطوحها (TZOUPANOS and ZOUBOULIS 2008)
تستخدم عمليات التخثير والتنديف لفصل الجسيمات الذائبة والعالقة من المياه، التخثير والتنديف عملية بسيطة نسبيًا وفعالة من ناحية التكلفة بشرط أن تكون المواد الكيميائية متوفرة وتكون الجرعة متناسبة ومتوافقة مع مكونات المياه، بغض النظر عن طبيعة المياه المعالجة ونظام المعالجة الكلي المطبق فإن التخثير والتنديف يتم إما قبل المعالجة (على سبيل المثال قبل الترشيح الرملي السريع أو كخطوة لاحقة للمعالجة بعد الترسيب انظر أيضًا محطات تنقية المياه المركزية.
معظم المواد الصلبة العالقة في الماء تحمل شحنة سالبة، وبالتالي فهي تتنافر مع بعضها البعض،هذا التنافر يمنع الجسيمات من التكتل، مسببا في إبقائها عالقة، والتخثير والتنديف يحدث في خطوات متتابعة تهدف إلى التغلب على قوة استقرار (ثبات) الجسيمات العالقة مما يسمح بتصادم الجزيئات ونمو الندف التي يمكن بعدها أن تترسب وتزال (عن طريق الترسيب) أو ترشح من الماء، التخثير-التنديف هو أيضا عملية معروفة لمعالجة مياه الصرف الصحي والصناعي والمنزلي من أجل إزالة الجسيمات العالقة من الماء.
مقتبس من MRWA 2003
التخثير يزعزع استقرار وثبات شحنات الجسيمات، المواد المخثرة ذات الشحنات المعاكسة لشحنات المواد الصلبة العالقة تضاف للمياه وذلك لكي تعادل الشحنات السالبة على المواد الصلبة المشتتة غير القابلة للترسب مثل الطين والمواد العضوية.
وبمجرد أن تتم معادلة الشحنة تكون الجزيئات العالقة الصغيرة قادرة على الالتصاق معًا، ويطلق على الجسيمات الأكبر قليلًا التي تشكلت من خلال هذه العملية "ندف دقيقة "(للتوضيح: دقيقة في الحجم ) وتكون ما زالت صغيرة جدًا لترى بالعين المجردة، ويحتاج الأمر إلى طاقة عالية ومزج سريع من أجل الانتشار الجيد للمخثرات داخل الماء وتعزيز تصادم الجسيمات لتحقيق تخثير جيد وتشكيل الندف المجهرية، لا يؤثر الإفراط في المزج على التخثير، ولكن المزج غيرالكافي لن يساعد على اكتمال هذه الخطوة، وقت التماس السليم في غرفة المزج السريع يكون عادةً 1-3 دقائق
Coagulation mechanism scheme. Source: SNF FLOERGER 2003
مقتبس من MRWA 2003
بعد التخثير يأتي التنديف وهو مرحلة خلط لطيف تزيد من حجم الجسيمات من ندف دقيقة تحت مجهرية إلى جسيمات عالقة مرئية واضحة.
ومن خلال عملية الخلط البطيئة يتم جعل الندف الدقيقة على تماس مع بعضها البعض، ويؤدي اصطدام جسيمات الندف المجهرية الي ربطها لتتنتج " ندف مرئية" أكبر حجمًا ، يستمر حجم الندف في البناء والنمو من خلال التصادمات الإضافية والتفاعل مع البوليمرات غير العضوية التي كونتها المادة المخثرة أو مع البوليمرات العضوية المضافة، وتتشكل الندف الكبيرة الحجم،أما البوليمرات ذات الوزن الجزيئي العالي والتي تسمى مساعدات التخثير فيمكن أن تضاف خلال هذه الخطوة لمساعدة في تكوين جسور، وربط، وتعزيز الندف، وإضافة الوزن، وزيادة معدل الترسيب، وبمجرد وصول الندف لحجمها الأمثل وقوتها المثلى يكون الماء على استعداد لعملية الفصل (بالترسيب أو بالطفو أو بالترشيح)، ويقدر وقت التماس التصميمي للتنديف من 15 أو 20 دقيقة إلى ساعة أو أكثر.
Flocculation mechanism scheme. Source: SNF FLOERGER 2003
(مقتبس من SNF FLOERGER 2003)
في معالجة المياه دائمًا ما يطبق التخثير والتنديف قبل الفصل الفيزيائي، وتتكون عملية التخثير- التنديف من الخطوات التالية:
1-التخثير-التنديف: استخدام الكواشف الكيميائية لزعزعة استقرار الجسيمات وزيادة حجمها والخلط و زيادة حجم الندف،
2- الفصل الفيزيائي بين المواد الصلبة من الحالة السائل ،وعادةً ما يتحقق هذا الفصل عن طريق الترسيب (التصفية) أو الطفو أو الترشيح.
الكواشف الشائعة هي: المخثرات المعدنية و/ أو المخثرات العضوية (عادةً ما يكون ملح الحديد و ملح الألومنيوم، و البوليمرات العضوية) ، وكذلك مضافات التنديف (السيليكا المُنشطة والتلك والكربون المُنشط وغيرها)، المندفات (المزغبات) الأنيونية أو الكاتيونية وكواشف ضبط الرقم الهيدروجيني مثل الأحماض أو القواعد،ويمكن أيضًا إضافة بعض العوامل الكلابة للمعادن الثقيلة لإزالة المعادن الثقيلة أثناء خطوة التخثير
Physical-chemical process involved in Coagulation-Flocculation. Source: SNF FLOERGER 2003
مقتبس منTRIPATHY and DE 2006
يستخدم اختبار الكأس لتحديد المزيج الأكثر تلائمًا من المركبات الكيميائية والتركيزات لعمليات التخثير- التنديف، وهو اختبار يتم علي عدة دفعات ويتكون من استخدام العديد من الكاسات المتماثلة والتي تحتوي على نفس حجم وتركيز العينة ، والتي تشحن بنفس الوقت واحد بست جرعات مختلفة من المواد التي من الممكن أن تكون مخثرات فعالة ،ويمكن أن يتم رج وتقليب وتحريك الكؤوس الست في وقت واحد وبسرعة محددة ومعلومة، ويتم خلط عينات المياه المراد اختبارها بسرعة ثم ببطء ،ثم يسمح لها بالترسب ، وهذه المراحل الثلاث هي تقريب للتسلسلات والمراحل التي تتم فى المحطات واسعة النطاق التي تضم أحواض للمزج السريع والتخثير والتنديف وأحواض الترسيب، وفي نهاية فترة الترسيب يتم سحب عينات الاختبار من الكؤؤس ويتم قياس العكارة للسائل الطافي، وبوضع العكارة المقاسة في مقابل جرعة التخثير يعطي مؤشرًا على الجرعة المثلى (أي الحد الأدنى المطلوب للحصول على التنقية والترويق المقبولين)، ومن ثم فإن المعايير التي سنحصل عليها من اختبار الكؤؤس هي جودة الندف الناتجة وصفاء السائل الطافي بعد الترسيب، ويتم تصميم العملية بحجمها الكامل للمحطات بعد ذلك بناء على اختيار المواد وتراكيزها على مستوى المختبر.
للأسف يعاني اختبار الكأس من عدة عيوب على الرغم من تطبيقه على نطاق واسع ، فهو اختبار متعدد الدفعات ( المراحل) الذي يمكن أن يستهلك ويهدر الكثير جدًا من الوقت، والنتائج التي تم الحصول عليها من سلسلة من اختبارات الكأس قد لاتتوافق مع النتائج التي تم الحصول عليها من المحطات.
مقتبس من منظمة الصحة العالمية WHO 1996
يتطلب تشغيل المخثرات ( أحواض التخثير) الملبدات ( أحواض التنديف) والمروقات عمال تشغيل مدربين، ويجب أن تُجرَى أعمال الصيانة بشكل دوري، أما الجوانب الرئيسية لتشغيل وصيانة المخثرات والملبدات والمروقات فهي:
- المخزون من المواد الكيميائية: يجب أن يكون هناك مخزون جيد (على الأقل يكفي لشهر من التشغيل).
- ضبط الجرعات: الجرعات الصحيحة للمواد الكيميائية المخثرة مهمة جدًا لإزالة المواد الصلبة العالقة بفاعلية وكفاءة، ينبغي أن تؤخذ عينات من المياه الخام بشكل دوري ويتم اختبارها بمجموعة من تركيزات المخثرات لتحديد معدل الجرعة المثلى من المخثر،وينبغي أن تستخدم النتائج لتعديل وضبط جرعة التخثير.
- الخلط السريع للمياه والمواد الكيميائية المخثرة عند النقطة التي تضاف فيها المواد الكيميائية أمر ضروري.
- وينبغي أن يتحقق التنديف عن طريق الخلط اللطيف وذلك لزيادة عدد التصادمات بين الجسيمات العالقة والندف لأقصى درجة بدون كسر الندف بسبب الخلط السريع.
- تصميم المحطة: يجب أن تكون وحدة التنديف والمروقات موجودة على مقربة من بعضها البعض، وينبغي أن تتدفق المياه ببطء بينهما وذلك لضمان عدم تكسر الندف.
أثناء فترة المعالجة بالتخثير- التنديف تتولد كمية كبيرة من الحمأة ( الروبة) من عملية الترسب، يمكن إعادة استخدام الروبة كسماد للزراعة في حال عدم وجود أي مركبات سامة، أما في حال وجود روبة سامة فيجب معالجة المخلفات الصلبة أو التخلص منها بطريقة ملائمة وسليمة بيئيًا.
العملية فى لمحة
التخثير-التنديف هو طريقة معالجة مبدئية تقليدية عادةً تكون مع الترسيب و الترشيح الرملي السريع وتستخدم لفصل المواد العالقة والمركبات الذائبة (العكارة) من المياه في محطات معالجة مياه الشرب المركزية (أو شبه المركزية)، ويمكن لهذه العمليات فصل العديد من الانواع المشحونة مثل المعادن العالقة والمواد العضوية ومسببات الأمراض والأنواع الذائبة مثل أيونات المعادن والفوسفات و الفلورايد والنويدات المشعة (نواة مشعة)،عادةً يتم الجمع بين التخثير- التنديف مع (الترسيب و الترشيح الرملي السريع لتكون فعالة.
يجب أن يتم الضبط الملائم لتركيز المواد الكيميائية المتفاعلة (الملبدات والمخثرات) وتعديلها بما يتناسب مع التركيب السليم للمياه. عملية تشغيل وحدات التخثير التنديف والمروقات يتطلب عمال تشغيل مدربين،وينبغي إجراء أعمال الصيانة دوريًا لضمان وجود معالجة فعالة للمياه.
وأيضا كثيرًا ما يستخدم التخثير- التنديف لإزالة المواد الصلبة العالقة في محطات معالجة مياه الصرف المنزلية والصناعية
Coagulation and Flocculation Process Fundamentals
Coagulation Flocculation
Flocculation: A New Way to Treat the Waste Water
Coagulation Flocculation Processes in Water Wastewater Treatment: The Application of New Generation of Chemical Reagents
Coagulation Flocculation and Clarification
ﺍﺴﺘﺨﺩﺍﻡ ﺍﻟﺘﺨﺜﻴﺭ ﺍﻟﻜﻬﺭﺒﺎﺌﻲ ﻓﻲ ﻤﻨﻅﻭﻤﺔ ﺘﺤﻠﻴﺔ ﻤﻴﺎﻩ ﺍﻟﺒﺤﺭ. ﻤﺠﻠﺔ ﺠﺎﻤﻌﺔ ﺩﻤﺸﻕ ﻟﻠﻌﻠﻭﻡ ﺍﻟﻬﻨﺩﺴﻴﺔ ﺍﻟﻤﺠﻠﺩ ﺍﻟﺘﺎﺴﻊ ﻭﺍﻟﻌﺸﺭﻭﻥ, ﺍﻟﻌﺩﺩ ﺍﻷﻭل. ﻗﺴﻡ ﺍﻟﻬﻨﺩﺴﺔ ﺍﻟﺒﻴﺌﻴﺔ, ﻜﻠﻴﺔ ﺍﻟﻬﻨﺩﺴﺔ ﺍﻟﻤﺩﻨﻴﺔ. ﺠﺎﻤﻌﺔ ﺤﻠﺏ.سوريا.
Language: Arabic
ﺍﻟﻌﻜﻭﺭﺓ ﻭﻜﻔﺎﺀﺓ ﺇﺯﺍﻟﺘﻬﺎ ﻓﻲ ﻤﺤﻁﺎﺕ ﺘﺼﻔﻴﺔ ﺍﻟﻤﻴﺎﻩ ﺍﻟﺭﺌﻴﺴﺔ ﻓﻲ ﻤﺤﺎﻓﻅﺔ ﻨﻴﻨﻭﻯ ﻗﺴﻡ ﻋﻠﻭﻡ ﺍﻟﺤﻴﺎﺓ ﻜﻠﻴﺔ ﺍﻟﻌﻠﻭﻡ , ﺠﺎﻤﻌﺔ ﺍﻟﻤﻭﺼل. ﻤﺠﻠﺔ ﻋﻠﻭﻡ ﺍﻟﺭﺍﻓﺩﻴﻥ، ﺍﻟﻤﺠﻠﺩ (24)، ﺍﻟﻌﺩﺩ (3)، ﺹ(،53-39).العراق
Language: Arabic
استخدام معدات الترشيح ( الفلترة ) في معالجة مياه الشرب. مؤسسة التدريب المهني.معهد التدريب المتخصص للصناعات الكيماوية.المملكة الأردنية الهاشمية.
Language: Arabic
دراسة نوعية مياه الشرب لبعض مشاريع تنقية المياه وشبكات نقل المياه ضمن مدينة الموصل. قسم علوم البيئة , كلية البيئة , جامعة الموصل. المجلة العراقية للعلوم (2015)، مجلد (25) ، العدد3ج ،صفحة (5223 -5250). العراق.
Language: Arabic
ﻗﻴﺎﺱ ﺍﻟﻜﺩﺭﺓ ﻟﺘﻘﻴﻴﻡ ﻜﻔﺎﺀﺓ ﺍﻟﺸﺏ ﺍﻟﻤﺴﺘﺨﺩﻡ ﻓﻲ ﻤﺤﻁﺎﺕ ﺘﺼﻔﻴﺔ ﻤﻴﺎﻩ ﺸﺭﺏ ﻤﺤﺎﻓﻅﺔ ﺒﺎﺒل. مجلة جامعة بابل المجلد ( 15), العدد(1),الصفحات (426-442) ﺠﺎﻤﻌﺔ ﺒﺎﺒل , ﻜﻠﻴﺔ ﺍﻟﻬﻨﺩﺴﺔ, العراق
Language: Arabic
Coagulation and Flocculation of Wastewater in Textile Industry using Chitosan
This paper describes experiments using chitosan coagulant (a natural organic polyelectrolyte) on textile industry wastewater. The results obtained proved that chitosan successfully flocculates the anionic suspended particles and reduces the levels of Chemical Oxygen Demand (COD) and turbidity in textile industry wastewater.
ABU HASSAN, M.A. ; LI, T.P. ; NOOR, Z.Z. (2009): Coagulation and Flocculation of Wastewater in Textile Industry using Chitosan. المُدخلات: Journal of Chemical and Natural Resources Engineering: Volume 4 , 43-53. URL [Accessed: 24.05.2019]Optimization of Coagulation-Flocculation Process with Aluminium Sulfate Based on Surface Methodology
A coagulation-flocculation process, based on aluminium sulfate, is studied in this paper using Response Surface Methodology, in order to establish the optimum parameters to achieve a maximum suspensions removal. This methodology allows a treatment plant operator to determine easily, after a small number of trials, the optimum conditions to achieve maximum suspensions removal efficiency.
APOSTOL, G. ; KOUACHI, R. ; CONSTANTINESCU, I. (2011): Optimization of Coagulation-Flocculation Process with Aluminium Sulfate Based on Surface Methodology. المُدخلات: University Polytehnica of Bucharest Scientific Bulletin : Volume 73 , 77-84. URL [Accessed: 30.11.2011]Flocculation and sedimentation of cane sugar juice particles with cationic homo- and copolymers
This document reports on efforts to enhance the performance of an anionic flocculant by the addition of cationic polymers to aid flocculation and sedimentation of the cane sugar juice particles.
DOHERTY, W.O. S. ; CHRISTOPHER, M. ; GORGIAN, S. ; SENOGLES, E. ; CHEUNG, W. H. (2003): Flocculation and sedimentation of cane sugar juice particles with cationic homo- and copolymers. المُدخلات: Journal of Applied Polymer Science : Volume 90 , 316 -325. URL [Accessed: 30.11.2011]Coagulation, Flocculation and Clarification of Drinking Water
The intent of this paper is to provide cursory information about coagulation, flocculation and clarification. This knowledge will provide a basis for understanding the needs of the customer wishing to monitor these processes.
ENGELHARDT, R.L. (2010): Coagulation, Flocculation and Clarification of Drinking Water. HACH company URL [Accessed: 24.05.2019]Bioremediation of Turbid Surface Water Using Seed Extract from Moringa Oleifera Lam, (Drumstick) Tree
This paper describes an indigenous water treatment method using Moringa oleifera seeds in the form of a water-soluble extract in suspension, resulting in an effective natural clarification agent for highly turbid and untreated pathogenic surface water.
LEA, M. (2010): Bioremediation of Turbid Surface Water Using Seed Extract from Moringa Oleifera Lam, (Drumstick) Tree. المُدخلات: Current Protocols in Microbiology :Treatment of Ink Containing Wastewater by Coagulation Flocculation using Biopolymers
A coagulation-flocculation process using a selection of biopolymers (chitosan and tannin) is described to treat an ink-containing effluent generated in the processing of packaging. The efficiency of the process was investigated in terms of the influence of pH, coagulant and flocculant concentrations, as well as chitosan characteristics (especially the molecular weight).
ROUSSY, J. ; CHASTELLAN, P. ; VOOREN, M. van ; GUIBAL, E. (2005): Treatment of Ink Containing Wastewater by Coagulation Flocculation using Biopolymers. المُدخلات: Water SA : Volume 31 , 369-376. URL [Accessed: 30.11.2011]Reuse of Drinking Water Treatment Plants Sludges in Agriculture
This paper deals with the disposal of the coagulation-flocculation-filtration sludges from water work plants, which treat surface water ("drinking sludges"). It reports their characteristics, discusses the problems connected with their disposal - in particular by land-application for agricultural or ecological purposes.
VERLICCHI, P. ; MASOTTI, L. (n.y): Reuse of Drinking Water Treatment Plants Sludges in Agriculture. PDFﻣﺤﻄﺔ ﻣﻌالجة بالحاويات لمياه الشرب
Language: Arabic
استخدام ﻤﺴﺘﺨﻠص اوراق اﻟﻛوﻨوﻛﺎرﺒس ﻛﻤﺨﺜر طﺒﻴﻌﻲ أو ﻛﻤﺴﺎﻋد ﻟﻠﺘﺨﺜﻴر ﻟﻠﺘﺨﺜﻴر ﻤﻊ اﻟﺸب و ﻛﻠورﻴد اﻟﺤدﻴدﻴك ﻓﻲ أزاﻟﻪ ﻋﻛورﻩ اﻟﻤﻴﺎﻩ. ﻣﺟﻠﺔ ﺃﺑﺣﺎﺙ ﺍﻟﺑﺻﺭﺓ (( ﺍﻟﻌﻠﻣﻳﺎﺕ)) ﺍﻟﻌﺩﺩ 40. ﺍﻟﺟﺯء(1). ﻗﺳﻡ ﺍﻟﻛﻳﻣﻳﺎء ,ﻛﻠﻳﺔ ﺍﻟﺗﺭﺑﻳﺔ ﻟﻠﻌﻠﻭﻡ ﺍﻟﺻﺭﻓﺔ , ﺟﺎﻣﻌﺔ ﺍﻟﺑﺻﺭﺓ.العراق.
Language: Arabic
Utilisation d’un nouveau bio-floculant extrait du cactus marocain dans le traitement des rejets chargés de chrome (VI) par le procédé de coagulation floculation
In this paper, a new biodegradable organic flocculating agent extracted from the juice of prickly pear is used in a physiochemical process (coagulation-flocculation) in order to treat liquid rejections charged with chromium (VI). This bio flocculant helps reduce the turbidity of industrial effluents, making it pass from 100 NTU to values below 2 NTU.
ABID, A. ; ZOUHRI, A. ; IFER, A. (2008): Utilisation d’un nouveau bio-floculant extrait du cactus marocain dans le traitement des rejets chargés de chrome (VI) par le procédé de coagulation floculation. المُدخلات: Revue des Energies Renouvelables : Volume 11 , 251-257. URL [Accessed: 30.11.2011]Flocculation of Construction Site Runoff in Oregon
This paper describes the use of flocculation for removing suspended particles from water runoff in a construction site in Oregon.
JURRIES, D. (2000): Flocculation of Construction Site Runoff in Oregon. Department of Environmental Quality (DEQ), Oregon Government URL [Accessed: 24.05.2019]Toxicity Reduction in Leather Tanning Wastewater by Improved Coagulation, Flocculation Processes
The aim of this study was to improve the coagulation process for toxicity reduction of raw wastewater taken from a leather tanning district central treatment plant (Solofra, Avellino, Southern Italy).
LOFRANO, G. ; BELGIONO, V. ; GALLO, M. ; RAIMO, A. ; MERIC, S. (2006): Toxicity Reduction in Leather Tanning Wastewater by Improved Coagulation, Flocculation Processes. المُدخلات: Global NEST Journal : Volume 8 , 151-158. URL [Accessed: 24.03.2019]How to Select a Chemical Coagulant and Flocculant
This paper addresses several topics that might help the water treatment plant operator select the most appropriate chemical treatment programme for the needs of the community that the plant services.
GREVILLE, A.S. (1997): How to Select a Chemical Coagulant and Flocculant. المُدخلات: Alberta Water & Wastewater Operators Association, 22th Annual Seminar : URL [Accessed: 24.05.2019]Coagulation and flocculation in water treatment
How does flocculant work?
A demonstration of how flocculant works to bind together the fine particles in waste sludge
Flocculation Test
This link is a video showing the flocculation of microalgae with aluminium sulphate at different concentrations.
Coagulation-Flocculation
This website provides a summary of coagulation-flocculation sedimentation processes including combined technologies such as Flocculation-Chlorination.