محطات تنقية مياه الشرب بوساطة الترسيب

www.env-gro.com المجموعة الهندسية لألبحاث البيئية

By.anas alezzo

محطات تنقية مياه الشرب بوساطة الترسيب

الدكتورة املهندسة

سلوى حجار

البيئة أستاذة الهندسة الصحية في قسم

: الغرض من تنقية المياه – 1 – 2 إف ادلاء النقي كيميائيا غت موجود يف الطبيعة وحىت ماء ادلطر الذي ىو الشكل األكثر نقاء من

مياه الطبيعة فهو ػلتوي على تلوثات من الغازات ادلنحلة فيو كاألكسجت واآلزوت وثاين أكسيد وحىت ادلياه اجلوفية اليت تعترب من الناحية البيولوجية أفضل مصدر . الكربوف وبعض األمالح الالعضوية

دلياه الشرب ، فإف كميتها يف أكثر البلداف قليلة وال تكفي االحتياجات ادلتزايدة دلياه الشرب ولألغراض وبالتايل فإف مزيدا من ادلياه السطحية غلب أف يستعمل لتحضت مياه الشرب وادلياه الصناعية . الصناعية

وىذه ادلياه تكوف عادة ملوثة بشكل واضح وربتاج إىل تنقية .والبحاردبا يف ذلك مياه األهنار والبحتات .السكافوتعقيم قبل أف تكوف مأمونة ومناسبة الستهالؾ

وأف نؤمن . لذلك غلب أف نؤمن زبليصا للمياه من موادىا العالقة وقسم من موادىا ادلنحلة إزالة لطعم ورائحة ادلياه اللذين قد ينتجا عن امتزاجها ببعض ادلواد العضوية أو األعشاب أو نواتج

. سللفات الصناعات كذلك غلب إزالة عسرة ادلاء إف وجدت وإزالة احلديد وادلنغنيز وغتىا من ادلواد ذات الكميات

.األكرب شلا ىو مقبوؿ ألغراض استعماؿ ادلياه . عمليات ادلعاجلة ادلستعملة لألغراض ادلختلفة من تنقية ادلياه (1-2)ويبت اجلدوؿ

(1 – 2) رقم الجدولعمليات المعالجة المستعملة لألغراض المختلفة في تنقية المياه

عمليات المعالجة المستعملة الصفـــة

اللوف (مع ادلعاجلة بالكربوف ادلنشط ) التويب والتشيح –آ

األكسدة أحيانا بوساطة الكلور أو االوزوف –ب


By.anas alezzo


عمليات المعالجة المستعملة الصفـــة

ؽلكن أف ضلذؼ التويب يف بعض األحياف إذا )التويب والتشيح العكارة .(كانت عكارة ادلاء قليلة

الطعم والرائحة

. االمتزاز بوساطة الكربوف ادلنشط –آ . التويب والتشيح –ب . الكلورة ، أو ادلعاجلة باألوزوف أو بثاين أكسيد الكلور –ج . التهوية –د . ضبط تلوث ادلصدر ادلائي –ىػ

النحاس والزنك زبتلف طرؽ إزالة النحاس والزنك حسب طبيعة الشوائب األخرى

ادلوجودة

الكالسيـو وادلغنزيـو (العسرة )

التسيب كماءات ادلغنزيـو وكربونات الكالسيـو وذلك بإضافة –آ . الكلس والصودا

. عمليات التبادؿ االيوين –ب زبتلف طرؽ إزالة احلديد وادلغنيز حسب طبيعة الشوائب األخرى احلديد وادلنغنيز

ادلوجودة يف ادلاء ، وبشكل عاـ تعتمد إزالة احلديد وادلغنيز على وؽلكن أحيانا إزالة احلديد بتسيبو . األكسدة والتسيب كماءات

.ككربونات احلديدي وإزالتو هنائيا بوساطة التبادؿ االيوين الصوديـو والبوتاسيـو

والكربيتات والكلوريدات والنتات

ىذه الشوارد ادلوجبة والسالبة ال ؽلكن أف تزاؿ من ادلاء بكلفة معتدلة .وإظلا ربتاج إىل إزالة ملوحة مكلفة

(PH)

بإضافة بعض احلموض أو األسس (PH)ؽلكن أف نعدؿ قيمة : ويستعمل ذلذا الغرض أحد ادلركبات

NaOH , Na2 CO3 , Ca(OH)2 CO2 , HCL , H2SO4

ادلركبات الفينولية

. ثاين أكسيد الكلور –آ . األوزوف –ب . الكربوف ادلنشط –ج

. التهوية يف ظروؼ حامضية –آ كربيت اذليدروجت


By.anas alezzo


عمليات المعالجة المستعملة الصفـــة . الكلورة أو ادلعاجلة باالوزوف –ب احلديدي التسيب مع أمالح احلديدي بتشكيل كربيتيد –ج

. التهوية –آ ثاين أكسيد الكربوف. ربويلو إىل بيكربونات بإضافة مادة قلوية –ب

ادلواد السامة (بشكل عاـ )

من الصعب إنقاص أكثر ادلواد السامة إىل تركيز منخفض يتالءـ مع متطلبات النظم

. ؽلكن أف يرسب يف وسط قلوي الرصاص

الزرنيخ . منو (%50) إف التويب والتشيح ؽلكن أف يزيل نسبة –آ

إف التبادؿ االيوين عرب سرير تبادؿ من االلومينا ادلنشطة –ب . ؽلكن أف ينقص تركيز الزرنيخ إىل مستوى مقبوؿ

ؽلكن أف يتسب الفلورايد مع ادلغنزيـو أثناء عمليات إزالة العسرة الفلورايد .س ؿبإضافة الك

اجلراثيم

(100)لكل (50)ؽلكن إزالة جراثيم الكلوليفوـر اليت ال تزيد كميتها عن . مل بوساطة التعقيم بالكلور أو باألوزوف

(5000)وبت (50)أما إذا زادت كمية ىذه اجلراثيم إىل ما يتاوح بت . مل فنحتاج إىل التويب مث التشيح مث التعقيم (100)لكل

لكل (5000)أما التلوث الشديد بكمية من جراثيم الكوليفوـر أكثر من (2000) أكثر من (E.Coli)مل أو جبراثيم االشريكية الكولونية (100)

مل فإننا ضلتاج إىل معاجلة موسعة (100)لكل

النشاط االشعاعي عمليات خاصة ( radio – nuclides)تقتح إلزالة النويدات ادلشعة

للتبادؿ االيوين ، وترويب وترشيح ينفذاف بدقة ، مع امتزاز . بوساطة الكربوف ادلنشط

كميات قليلة من ادلواد العضوية أو البتوؿ أو

عشاب أو ألميبدات ا .مبيدات احلشرات

سبتز ىذه ادلواد على سطوح الندؼ أثناء عملية التويب ، كما سبتز .على سطوح حبيبات الكربوف ادلنشط


By.anas alezzo

: مآخذ المياه – 2 – 2 تتعرض مصادر ادلياه إىل تغتات كبتة يف كمية التدفق ودرجة حراراتو ، ودبا أف الغرض من

مآخذ ادلياه ىو تأمت وصوؿ ادلياه من األقنية أو األهنار أو البحتات أو البحار إىل زلطات الضخ فإف منشأة ادلأخذ غلب أف تصمم لكي يتم سحب التدفق ادلطلوب على الرغم من كل التغتات الطبيعية يف

. كمية ونوعية ادلاء ودرجة حرارتو (m/sec 0.15 ) يتألف ادلأخذ نفسو من فوىة ذات مصفاة حبيث تكوف سرعة الدخوؿ أقل من

باإلضافة إىل قناة نقل أو أنبوب نقل يالئم . الصلبةوذلك حلماية ادلضخات من األمساؾ وبعض ادلواد . التدفق مث بئر تضخ منو ادلياه إىل زلطة ادلعاجلة

عند ربديد موقع ادلأخذ فإنو غلب أف نأخذ بعت النظر التغتات احملتملة يف مستوى ادلاء ومتطلبات ادلالحة والتيارات احمللية وإمكانية احلت والتسيب وتغتات نوعية ادلياه ادلكانية والزمانية وأختا

. كمية ادلواد الطافية عند فوىة ادلأخذ تتعرض رلمعات ادلياه إىل تغتات واسعة يف العمق وبالتايل ويف حالة إمكانية حصوؿ تغت يف

ادلنسوب فإنو غلب أف تسمح منشأة ادلأخذ بالسحب على مدى واسع من ادلنسوب حبيث تكوف هناية أنبوب االمتصاص من رلمع ادلياه مرتفعة عن القاع حبيث ال تسحب ادلواد الصلبة ادلتسبة ، مع األخذ بعت النظر أف ادلاء يف قاع اخلزانات ىو قليل األكسجت ادلنحل وكثت ادلواد العضوية وال يفضل سحب

ف أدىن منسوب للماء يف وقت التحاريق حىت ال تسحب ع وأف تكوف ىذه النهاية منخفضة ،ماء كهذا ادلواد الطافية يف أي وقت من العاـ مع األخذ بعت النظر أيضا إمكانية ذبمد ادلاء السطحي يف وقت من

. العاـ كما أف مآخذ البحتات غلب أف تكوف قدر اإلمكاف بعيدة عن مواقع التلوث باإلضافة إىل

. أننا غلب أف نأخذ بعت النظر تأثت التيارات والرياح على حركة ادللوثات النفايات إلقاء ويف مجيع احلاالت غلب منع كل مصادر التلوث بالقرب من ادلأخذ وخاصة

مع اذباه التيار وذلك (m 150) بعكس اذباه التيار و(m 500 )ادلنزلية والصناعية وذلك دلسافة مع اذباه التيار وذلك بالنسبة إىل (100m) بعكس اذباه التيار و (m 150)بالنسبة إىل ادلآخذ الكبتة و

10 ) وبت (min 5 )وربسب عادة غرفة االمتصاص دلدة بقاء للمياه فيها تتاوح بت .ادلآخذ الصغتة

min)كما ؽلكن أف تعمل أماـ ىذه الغرفة مصفاة بشكل رلموعة قضباف متوازية ذات تباعدات (25 – 50 mm) .


By.anas alezzo

على خزاف خلف سد ترايب ، أما عندما يكوف بتمأخذا ـ (1 – 2)يبت الشكل حجريا أو السد اوادلأخذ ىنا رلهز بعدة بوابات على زليط غرفة . بيتونيا فإف ادلأخذ ؽلكن أف يبت يف السد نفسو

. للبوابات ، وىذه البوابات واقعة على مناسيب سلتلفة يستعمل أي منها حسب اللزـو (1 – 2)الشكل

يبت – 2)الشكل

مأخذ (2ولسن يف

شيكاغو ، وىذه ادلنشأة متوضعة على

3.2 )بعد

Km) من الشاطىء وعلى

(11m)عمق عن ادلستوى

السطحي للماء .متحركةوىي ذات مصايف قضبانية

ادلاء

غرفة بوابات

ميل السد

أنبوب مزجج

جسر ادلشاة

مقطع

مسقط

أنبوب من حديد الصب


By.anas alezzo

(2 – 2)الشكل

مأخذا صندوقيا مغمورا يستعمل للتجمعات السكانية األقل ، إف (3 – 2) كما يبت الشكل عمق ىذا ادلأخذ ػلدد جزئيا حسب متطلبات ادلالحة وحسب احلاجة إىل وضع ادلأخذ فوؽ التاكيز

بكتل ىوىذا الصندوؽ اخلشيب ػلم. ادلرتفعة للتسبات واليت ؽلكن أف تصبح معلقة بسبب الرياح الشكل حجرية مبينة على

.


By.anas alezzo

(3-2)الشكل

مأخذا أنبوبيا يستعمل للمدف الصغتة ، وىذا النوع من ادلنشآت ؽلكن (4 – 2)يبت الشكل

أف يتألف من أنبوب مقذوؼ إىل داخل ادلاء مع هناية ذات مصفاة وىو يستند على ركائز حسب . وؽلكن أف يتصل باألنبوب الواحد عدة مصايف إلنقاص سرع الدخوؿ . احلاجة

(4 – 2)الشكل

– 2)الشكل يوضح (5

مأخذ حبتة وأنبوب النقل وزلطة الضخ

، وبشكل عاـ فإف

السرعة يف أنبوب النقل

غلب أف .دلنع حصوؿ التسبات يف األنبوب ( m/sec 0.6 – 0.3يف حدود )تكوف كبتة


By.anas alezzo

(5 – 2)الشكل

تقـو اآلف مضخات الضغط ادلنخفض بسحب ادلياه من ادلأخذ ودفعها إىل منشأة التنقية حيث .(1 – 2انظر اجلدوؿ ) : ؽلكن أف تتألف ىذه ادلنشأة من عدد من العمليات التالية

التخزين الطويل ، التسيب العادي ، التشيح عرب ادلرشحات البطيئة ، التسيب بعد التويب ، التشيح عرب ادلرشحات السريعة ، إزالة عسرة ادلاء ، إزالة احلديد وادلنغنيز ، ىذا باإلضافة إىل التعقيم وباإلضافة

. إىل إزالة الغازات أو إضافتها بالتهوية وإزالة الطعم والرائحة بوساطة الكربوف ادلنشط

: تنقية المياه بوساطة الترسيب – 3 – 2التسيب ىو عملية التخلص من ادلواد العالقة بفعل قوة اجلاذبية األرضية بدوف إضافة مواد

، أو مع إضافة مواد كيميائية ( Plain sedimentation)كيميائية ويسمى عندىا التسيب البسيط ، ويتم ( Chemical sedimentation ) تسرع عملية التسيب ويسمى عندىا التسيب الكيميائي

. ىذا التسيب إما يف ادلرسبات أفقية احلركة أو يف ادلرسبات شاقولية احلركة

: الترسيب البسيط – 1 – 3 – 2 يستعمل التسيب البسيط يف بعض عمليات تنقية مياه الشرب كمرحلة بدائية لتخفيف كمية

ادلواد الصلبة يف ادلياه إذا كانت ىذه ادلياه ربوي على كمية كبتة جدا من الطمي ، أما يف احلاالت . العادية فأكثر ما يلجأ إليو يف أعماؿ تنقية مياه الشرب ىو التسيب الكيميائي أو التسيب بالتويب

:المنعزلة ترسيب الجزيئات – 1 – 1 – 3 – 2 لكي ندرس العالقات الرياضية اليت ربكم ترسيب ادلواد الصلبة سنبدأ بدراسة ترسيب جزيء

وحيد يتحرؾ يف مائع حبيث نفتض أف ىذا اجلزيء ال يغت صفاتو أثناء عملية التسيب وأنو ذو شكل فإذا كاف الوزف النوعي ذلذا اجلزيء أكرب . كروي ، يبقى أثناء نزولو يف ادلاء ثابت احلجم والوزف والكثافة

من الوزف النوعي للماء فإنو سوؼ يتحرؾ إىل األسفل متسارعا حىت تتساوى مقاومة االحتكاؾ للماء وإف القوى اليت تؤثر على . مع وزنو ادلغمور بادلاء عندىا سوؼ تثبت سرعة حركتو الشاقولية إىل األسفل


By.anas alezzo

احتكاؾ مقاومة (Fd) قوة الطفو و (Fb) وزف اجلزيء و (Fw )ترسيب جزيء منعزؿ يف كتلة مائية ىي يتحدد هبذه ىادئ يتسب يف ماء (m)ودبا أف معدؿ تغت القوة الدافعة جلزيء منعزؿ ذي كتلة . السائل

: القوى كما يف العالقة التسارع × الكتلة = رلموع القوى ادلؤثرة على جزيء يف ادلاء

FdFbFwdt

dsm

dt

dsVs

Fw = s gV

Fb = w gV

2

2SCdAFd W

:حيث V : حجم اجلزيء(m

3)

s : الكثافة الكتلية للجزيء( Kg/m3)

w : الكثافة الكتلية للماء( Kg/m3)

g : تسارع الثقالة األرضية( m/sec2)

S : سرعة ترسيب اجلزيءCd : عامل االحتكاؾ وىو يعتمد على رقم رينولدA : مساحة مسقط اجلزيء باذباه عمودي على اذباه احلركة .

: بالتعويض صلد

2)(

2SCdAgV

dt

dsm WWS

ويف حالة التسيب الثقايل فإف سرعة التسيب تتزايد حىت تصبح قوة االحتكاؾ مساوية إىل الوزف ادلغمور . للجزيء

ويف حالة التسيب الثقايل أيضا فإف اجلزيء يصل إىل سرعة ترسيبو النهائية عندما تصل قيمة التسارع إىل . الصفر

2)(0

2SCdAgV

dt

dsm WWS

: ومن أجل جزيء كروي فإف


By.anas alezzo

4

2dA

6

3dV

: وتصبح قيمة السرعة النهائية للتسيب 5.0

3

)(4

w

ws

Cd

gdS

يعتمد على حالة اجلرياف حوؿ اجلزيء والذي ؽلكن أف يكوف خطيا أو (Cd)إف عامل االحتكاؾ : انتقاليا أو مضطربا وذلك حسب رقم رينولد الذي يعرب عنو دبا يلي

SdSdw Re

m ( Kinematic viscosity) ىي ىنا اللزوجة احلركية للسائل : حيث 2/sec إف قيمة ، ( ) تتبع

:وؽلكن أف سبيز يف ىذه احلالة ثالث مراحل ( 4–ـ ) بشكل رئيس درجة احلرارة كما يف اجلدوؿ يكوف Re < 1 عندما تكوف – 1

Re

24Cdويكوف التسيب صفحيا وبالتايل يكوف :2

18

1d

gS

W

WS

ذلك حىت قيمة لعدد رينولد و ويكوف التسيب مضطربا Cd = 0.4 يكوفRe > 2000 عندما تكوف – 2 Re = 10 )مقدارىا

5 ) .

:وبالتايل تصبح قيمة السرعة

dgSw

ws

3

10

: يكوف Re < 2000> 1 ومن أجل – 3

34.0Re

3

Re

24Cd

وعمليا فإف سرعة ترسيب اجلزيئات ادلختلفة تكوف أقل شلا ىو معطى أعاله بسبب بعد شكل اجلزيئات .اجلزيئاتعن الشكل الكروي وبالتايل زيادة مساحة مسقطها باذباه عمودي على اذباه حركة ترسيب

سرعة التسيب جلزيئات كروية منفصلة كتابع حلجمها وكثافتها الكتلية (6 – 2) ويبت الشكل . ( ـ 10)يف درجة احلرارة

ادلضطرب أكرب شلا ىو زلسوب ف ونالحظ أيضا أف قيمة عامل االحتكاؾ يف حاالت اجلريا .السابقةأعاله وبالتايل فإف معدؿ التسيب سوؼ يكوف أصغر شلا ىو معطى يف العالقات

ويف حالة اجلرياف الصفحي يكوف التسيب متناسبا مع مربع القطر ، وعندما يزداد القطر . بوساطة التويب عشر مرات فإف معدؿ التسيب سوؼ يزداد مئة مرة


By.anas alezzo

فعندما .ادلاء فإف معدؿ التسيب يعتمد على اللزوجة أي على درجة حرارة أيضا ويف ىذه احلالة إىل الدرجة أربعة فإف اللزوجة احلركية ( ـ25)هتبط درجة احلرارة من الصيف إىل الشتاء من الدرجة

من قيمتها يف ( %63)سوؼ تزداد مرة ونصف تقريبا شلا يؤدي إىل اطلفاض فعالية التسيب لتصل إىل . الصيف

( 6 – 2)الشكل

:الحركة ترسيب الجزيئات المنعزلة في المرسبات أفقية – 2 – 3 – 2 تستعمل ادلرسبات أفقية احلركة لتسيب اجلزيئات ادلنعزلة غت القابلة لتشكيل الندؼ وذلك

األوؿ أهنا أرخص وأسهل إنشاء من ادلرسبات شاقولية احلركة ، والسبب الثاين أهنا أكثر فعالية : لسببت حيث(So)يف حالة ترسيب اجلزيئات ادلنعزلة إذ أهنا باإلضافة إىل ترسيب اجلزيئات ذات السرعة احلدية

To

HSo فإهنا ترسب اجلزيئات ذات السرعة األقل من السرعة احلدية ( S < So) جزئيا رافعة بذلك

اإلزالة يف ادلرسب ، أما يف ادلرسبات شاقولية احلركة فإف ىذه اجلزيئات الصغتة ستجر مع تيار ادلاء نسبة. الصاعد وال ؽلكن أف تتسب


By.anas alezzo

ولكي ندرس نظرية التنقية العائدة إلزالة اجلزيئات ادلنفصلة يف أحواض التسيب أفقية احلركة فإننا : بفرضسنفتض أف التسيب ىنا يتم يف الظروؼ ادلثالية أي

.ثانية كل جزيء يصطدـ بقاع احلوض سنعتربه قد خرج من احلوض ولن يعود معلقا يف ادلاء مرة – 1 اذباه اجلرياف أفقي وسرعة اجلرياف ثابتة وصغتة حبيث يكوف اجلرياف ضمن الشروط الصفحية ، ومن – 2

مث فإف مدة بقاء اجلزيئات يف احلوض ستكوف متساوية ومساوية إىل نسبة حجم احلوض إىل التدفق ، أي وأيضا فإف تركيز ادلواد العالقة من احلجـو ادلختلفة ىو نفسو . احلوض مساوية إىل مدة بقاء ادلاء يف

. على كامل ادلقطع العرضي الشاقويل للحوض وىذه الفرضيات تقود إىل فرض وجود أربع مناطق يف ادلرسب أفقي احلركة ىي منطقة دخوؿ تؤمن التوزيع ادلنتظم للماء ودلا ػلويو من جزيئات على كامل ادلقطع العرضي الشاقويل للحوض ، ومنطقة

ترسيب ، ومنطقة للمواد ادلتسبة ، ومنطقة خروج للماء يتم فيها مجع ادلاء ادلعاجل بانتظاـ من مجيع نقاط (7 –2الشكل )ادلقطع الشاقويل للحوض

(7 – 2)الشكل

وبالتايل فإننا عندما سندرس حوض التسيب أفقي احلركة ادلستطيل سنقتصر على دراسة منطقة التسيب فقط ، حبيث نفتض أنو يوجد يف احلوض رلموعة من اجلزيئات غت القابلة لتشكيل الندؼ

: بعضها ذو سرعة حدية

A

Q

VA

QV

T

HS

o

o .

.

: حيث H : ىو عمق احلوض . To : مدة بقاء ادلاء يف ىذا احلوض .

أكرب من السرعة ترسيب ذو سرعة ض اجلزيئاتستتسب مجيعها يف احلوض ، وبعىذه اجلزيئات احلدية احلدية وأيضا ستتسب ىذه ضمن احلوض ، وبعضها ذو سرعة أقل من السرعة احلدية وىذه سيتسب

. جزء منها إىل قاع احلوض


By.anas alezzo

دبعدؿ التحميل السطحي على احلوض ، ونالحظ أنو من أجل ترسيب جزيئات (So ) وتسمى . منعزلة فإف كفاءة احلوض تكوف معتمدة كليا على سطح احلوض

: حساب كمية المواد الصلبة المترسبة إلى قاع الحوض – 1 – 2 – 3 – 2 إذا أجرينا ذبربة ترسيب عينة من ادلياه اليت ستتعرض للتنقية يف حوض التسيب ادلستطيل أفقي

احلركة فإنو ؽلكن أف نرسم عالقة كمية ادلواد الصلبة غت ادلتسبة مع سرعة التسيب للجزيئات ادلختلفة .( 8 – 2)ادلوجودة يف العينة دبنحت كما ىو مبت يف الشكل

1) وادلساوية ذلا ، وذات الكمية (So)إف كل اجلزيئات ذات سرعة التسيب األكرب من القيمة

– Po) ويبقى أف نناقش الكمية اليت تتسب إىل القاع من اجلزيئات ذات . ستتسب إىل قاع احلوض (Sx ) ولتكن (So)سرعة التسيب األصغر من


By.anas alezzo

( 8 – 2)الشكل

لنمدد . (Vo) وسرعة جرياف ادلاء فيو ىي (B) وعرضو (H) وعمقو (ℓ) ليكن طوؿ احلوض

كما يف الشكل So > Sx وذلك دلناقشة تراكم اجلزيئات ذات السرعة (L)وعليا طوؿ احلوض إىل القيمة (2 – 9) .

(9 – 2)الشكل

: فيكوف

H

Vo

So

L

H

Vo

S

X

H

Vo

Sx L :أو أف

Sx

LS

Sx

SoX L

إف تراكم اجلزيئات على قاع ىذا ادلرسب ػلسب باعتبار أف اجلزيئات ذات سرعة التسيب ادلساوية أو

األقل (Sx) أما اجلزيئات ذات السرعة .(ℓ) ستتاكم على طوؿ احلوض الفعلي (So)األكرب من القيمة وعندما توجد ىذه اجلزيئات الصغتة . (ℓ) األكرب من (x) فإهنا ستتوزع بالتساوي على الطوؿ (So )من

فإف قيمة تراكمها على واحدة ادلساحة ىو القيمة ( 8 – 2انظر الشكل ) (dp)بكمية مقدارىا :

XB

dpda

.

: وبالتايل فإف الكمية الكلية ادلتسبة إىل واحدة ادلساحة من القاع من ىذه اجلزيئات ىو

Po

o XB

dpa

.

(X) ، بتعويض قيمة (Po) لن تزيد قطعا عن القيمة (Sx)وذلك باعتبار أف كمية اجلزيئات ذات السرعة :صلد

Po

o

x

SoB

dpSa

..

: ىي قيم ثابتة تابعة لتصميم احلوض وبالتايل ؽلكن أف نكتب(So)و(ℓ) و (B)إف القيم


By.anas alezzo

Po

oxdpS

SoBa

..

1

ربسب من (So)إف كمية اجلزيئات ادلتسبة إىل واحدة ادلساحة من القاع وذات السرعة األصغر من ، وتصبح كمية ادلواد (8 – 2)نتيجة ىذا التكامل اليت تساوي إىل ادلساحة ادلظللة من أسفل الشكل

: ىي (So)الصلبة ادلتسبة إىل واحدة ادلساحة من القاع من اجلزيئات ذات السرعة األصغر من ABCDطوؿ ادلستطيل

a = B.ℓ

.A = ( AD)وتكوف كمية ادلواد الصلبة ادلتسبة على كامل القاع من اجلزيئات الناعمة ىي ادلسافة ادلبينة على (r)وتكوف كمية ادلواد الصلبة ادلتسبة على كامل القاع من كل أنواع اجلزيئات ىي القيمة

.(8 – 2)الشكل : (1 – 2 )مثال ال

حدد نسبة اإلزالة الكلية (m/day 32.6) صمم حوض ترسيب دلعدؿ ربميل سطحي مقداره اليت ؽلكن أف ضلصل عليها عندما ػلتوي ادلاء ادلوجود يف احلوض على جزيئات حجومها ونسبتها مبينة

وأف درجة حرارة ادلاء ىي .(1.2)يف اجلدوؿ اآليت وذلك إذا علمت أف الكثافة الكتلية للجزيئات ىي (20C).

0.01 0.02 0.04 0.06 0.07 0.08 0.1 (مم)أقطار اجلزيئات ادللوثة للماء النسبة الوزنية للجزيئات األكرب من

القطر ادلبت أعاله 10 15 40 70 93 99 100

: الحل = 1.01 10 يكوف (20C)يف درجة احلرارة

–6 W = 0.99823 : وإف سرعة ترسيب اجلزيئات ؽلكن حساهبا من عالقة ستوؾ

w

ws dgS

2)(

18

226

10907199823.0

)99823.02.1(

01.118

1081.9ddS

:إف سرعة ترسيب اجلزيئات ادلختلفة مبينة يف اجلدوؿ اآليت أقطار اجلزيئات احملمولة يف

(mm)ادلاء

0.1

0.08

0.07

0.06

0.04

0.02

0.01

1.09 0.698 0.534 0.393 0.175 0.044 0.011 (mm/sec)سرعة التيب 0.0001 0.001 0.01 0.02 0.04 0.06 0.11رقم رينولد

النسبة الوزنية للجزيئات األكرب من القطر ادلبينة أعاله

10

15 40 70 93 99 100


By.anas alezzo

فإف حسابنا للسرع بتطبيق قانوف ستوؾ ىو ( 0.5 )دبا أف رقم رينولد جلميع اجلزيئات ىو أصغر من .حساب صحيح

.(10-2)من قيم اجلدوؿ ادلذكور أعاله ؽلكن رسم ادلنحت التاكمي لسرع التسيب على الشكل

(10-2)الشكل

m/day 32.6إف كل اجلزيئات ذات سرعة التسيب األكرب من سرعة التسيب احلدية واليت ىي

= 0.377 mm/sec 1 سوؼ تتسب وكميتها – Po = 0.73 إف ربديد اجلداء SxP مبت يف اجلدوؿ :اآليت

0.03 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 P 0.37 0.34 0.30 0.26 0.22 0.16 0.06 Sx

0.0111 0.0136 0.0120 0.0104 0.0088 0.0064 0.0024 Sx P

Sx P = 0.0647

: وتكوف نسبة اإلزالة الكلية ىي

Po

SxdPSo

PoA0

1)1(

2.90%902.0)0647.0(377.0

173.0 A

العوامل المؤثرة على عملية ترسيب الجزيئات المنعزلة في المرسبات أفقية - 2 – 2 – 3 – 2 :الحركة

: التوزيع غير المنتظم للسرعة وحادثة الدورة القصيرة – 1 – 2 – 2 – 3 – 2 لقد افتضنا سابقا أف السرعة األفقية جلرياف ادلاء يف ادلرسب أفقي احلركة ثابتة يف كل نقاط

احلوض ، ولكن مقاومة االحتكاؾ على طوؿ جدراف احلوض وعلى أرضة سوؼ تعيق حركة ادلاء وبالتايل حركة السائل قرب ىذه اجلدراف والقاع أقل من قيمها الوسطية بينما ستكوف يف مركز سرع ستكوف


By.anas alezzo

التوزيع ادلنتظم للسرعة حيث (11 – 2)ويبدو على أعلى الشكل . ا الوسطية ػػػػاحلوض أكرب من قيمو (So ) األصغر من (Sx)تكوف كمية ادلواد الصلبة ادلتسبة على القاع من اجلزيئات ذات سرعة التسيب

: ىي

oP

o o

dpS

SxA

: (11-2)لدينا من أعلى الشكل

H

SoVo

h

Sx

: ومنو

H

h

So

Sx

dP

dA

حيث التوزيع غت ادلنتظم للسرعة الفعلية ، فإف حاصل قسمة كمية ادلاء (11-2)أما يف أسفل الشكل : إىل كمية ادلاء الكلية ؽلكن أف نكتبها ىنا بالشكل التايل (h)الداخل على عمق

h

o

VdyQ

B ػػػػػػػػػػػػػػ =dP

dA

. (B)وذلك بفرض أف عرض احلوض ىو القيمة

: يتحرؾ اجلزيء أفقيا وشاقوليا معا ويكوف (dt)ويف أي عنصر زمت dy = - Sx dt dx = V dt

: أي أف Vdy = -Sxdx

(11-2)الشكل

x = ℓ فإف y = 0ويف الظروؼ احلدية عندما يكوف

hكمية ادلاء على العمق

كمية ادلاء الكلية

hكمية ادلاء الداخل على العمق

كمية ادلاء الكلية


By.anas alezzo

x = 0 فإف `y = h وعندما يكوف : وبالتايل ؽلكن أف نكتب أف

o

o

dxQ

BSxSxdx

Q

B

dP

dA

: خارج التكامل ألف قيمتها تبقى ثابتة على طوؿ احلوض وبالتايل فإف (Sx)واستطعنا إخراج

So

Sx

Q

BSx

dP

dA

. وىذا يعت أف تغت السرعة على عمق احلوض ال يؤثر مطلقا على كفاءة التسيب يف احلوض أما من أجل تغت السرعة على عرض احلوض فيمكن أف ندرس األمر بتوزيع احلوض إىل شرائح

طوالنية كل منها ذات معدؿ ربميل سطحي ونسبة إزالة خاصت هبا ، وبالتايل فإنو يتوقع اطلفاض بسيط (12 – 2 ) الشكل انظر. يف كفاءة احلوض بسبب ىذا التوزيع غت ادلنتظم للسرعة على عرض احلوض

. باإلضافة إىل تأثت اجلدراف فسوؼ ػلدث دائما بعض اإلضطراب بسبب الدخوؿ غت ادلنتظم

للمياه اخلاـ أو بسبب اخلروج غت ادلنتظم للمياه النقية على عمق وعرض احلوض أو بسبب التيارات الشاردة الناذبة عن الرياح أو عن االختالؼ يف الكثافة أو عن التيارات الدوامة اليت ربدث بسبب عطالة

إنقاصالسائل الداخل شلا قد يؤدي إىل زيادة كبتة يف سرع جرياف ادلاء يف جزء من احلوض وبالتايل وىنا يبقى جزء من السائل ساكنا أو . واضح للكفاءة ، وأيضا إىل نقل للمواد الصلبة ادلتسبة على القاع

سو يدور جزء من السائل حوؿ نف

(12 – 2)الشكل

وأيضا ؽلكن أف ػلصل نقصاف مباشر يف كفاءة احلوض عندما يكوف مسقط احلوض حاويا على منطقة . راكدة أو تيارات دوامة

تأثت حادثة الدورة القصتة ادلشروحة أعاله بإعطاء وأخذ ادلاء إنقاص ويالحظ أنو من ادلمكن إىل احلوض ومنو بانتظاـ ، مانعت بذلك الدخوؿ ادلركز للتدفق بسرع كبتة وخالطت ادلياه الداخلة مع

. زلتوى احلوض بشكل أفضل وذلك دلنع التيارات الناذبة عن فرؽ الكثافة


By.anas alezzo

وكما ىو مالحظ فإنو غلب أف تتواجد يف احلوض ظروؼ جرياف متوازف يستطيع أف يصمد أماـ .الكثافةتأثت الرياح واختالؼ

وىذا التوازف يصبح أفضل كلما ازدادت النسبة بت قوى العطالة وبت الثقالة األرضية ادلعرب عنها . برقم فرود الالبعدي

gR

VF o

r

2

. ىو نصف القطر اذليدروليكي : Rحيث بتعويض العالقة

H

LSoVo بقيمة عدد فرود صلد :

2

22

gRH

LSoFr

وىذا يعت أف رقم فرود سيكوف أكرب ، وبالتايل سيكوف توازف اجلرياف أفضل ، عندما يكوف معدؿ . التحميل السطحي أكرب وعندما يكوف الطوؿ أكرب

10 )واختيار رقم لفرود مقداره –5

. أو أكرب بقليل ىو أمر مناسب للتصميم ( أو نقل باالضطرابأما إذا زاد رقم فرود بشكل واضح فإف ىذه الزيادة ستسبب إساءة إىل احلوض

.رواسب القاع

: االضطراب على عملية الترسيب تأثير – 2 – 2 – 2 – 3 – 2 وإنقاص يف اجلرياف ادلضطرب سوؼ تتواجد مركبة سرعة مستعرضة مسببة بعثرة اجلزيئات ادلنعزلة

.احلوضكفاءة لذلك فغالبا ما يتم اجلرياف يف . ويالحظ أف تأمت جرياف صفحي ىو من األمور الصعبة

ة وبكفاءة أقل شلا ىو زلسوب من أجل الظروؼ بادلرسبات أفقية احلركة ادلستطيلة ضمن الظروؼ ادلضطر. ادلثالية

أما يف األحواض الدائرية أفقية احلركة فإف تأثت االضطراب يكوف أكثر وضوحا عند ادلركز بينما : يتناىى ىذا اجلرياف إىل الصفحي عند احمليط ، حيث يعطى رقم رينولد يف ىذه األحواض بالعالقة

r

QRVR o

e

2

: حيث R = H : نصف القطر اذليدروليكي .

r : نصف قطر احلوض يف ادلقطع ادلدروس .


By.anas alezzo

ىذا باإلضافة إىل تأثر عملية التسيب برقم رينولد العائد جلرياف ادلاء إىل األعلى على طوؿ اجلزيئات . ادلتسبة إىل األسفل

وبشكل عاـ نرى أف عملية التسيب تتم يف الظروؼ الصفحية على األغلب أما حركة التيار ادلائي فإهنا . تتم يف الظروؼ ادلضطربة على األغلب أيضا

: ( Bottom Scour ) نقل رواسب القاع – 3- 2 – 2 – 3 – 2 إف إزالة ادلواد العالقة من احلوض تتوقف على معدؿ التحميل السطحي

BL

QSo وذلك

ومع ذلك فقد وجد أف إنقاص عمق احلوض سيتافق بزيادة . دوف أف يكوف للعمق أي تأثت على ذلك سرعة جرياف ادلاء يف حوض التسيب

BH

QVo شلا قد يؤدي إىل جرؼ ادلواد الصلبة ادلتسبة على

عندما يكوف القص اذليدروليكي بت التيار ادلائي وبت (Vs)وىذا اجلرؼ يبدأ من السرعة . القاع التسبات ادلتوضعة على القاع مساويا إىل قوة االحتكاؾ ادليكانيكي بت اجلزيئات ادلتوضعة على القاع

. وبت قاع احلوض ىذا : تعطى قوة القص اذليدروليكي ادلطبق على واحدة ادلساحة بالعالقة اآلتية

= w g R J : ميل سطح ادلاء الذي يعطى بالعالقة J: حيث

g

V

RJ s

24

12

: عامل االحتكاؾ اذليدروليكي وىذا العامل يعطى يف ادلرسبات البيتونية بقيمة وسطية مقدارىا(

0.03). أما قوة االحتكاؾ ادليكانيكي بت اجلزيئات ادلتوضعة على القاع وبت ىذا القاع وادلطبقة على واحدة

. (13 – 2)الشكل كما يف ادلساحة ، فإهنا تتناسب مع الوزف ادلغمور للمواد الصلبة ادلتسبة f = f . N= f . p ( s - w ) gd

= ( s - w ) gd

:حيث d : قطر اجلزيئات ادلتسبة على القاع .f : (0.1 ) وبت (0.2 )عامل االحتكاؾ وتتاوح قيمتو بت . p : (0.6 ) وبت (0.2)عامل ادلسامية وتتاوح قيمتو بت . : من أجل ادلواد ادلتشابكة ( 0.06 ) ويؤخذ بقيمة (0.06 ) وبت (0.04)عامل تتاوح قيمتو بت

. من أجل ادلواد الرملية ذات احلبيبات ادلنعزلة (0.04 )اللزجة غت ادلنتظمة ويؤخذ بقيمة


By.anas alezzo

وتأخذ القاع،وعندما تتساوى قوة االحتكاؾ مع قوة القص فإف ىذا سيكوف حلظة بدء نقل رواسب : السرعة اليت تسبب نقل رواسب القاع القيمة

dgVw

wss ..

3

40

(13 – 2)الشكل

حيث أعطينا قيما وسطية لػ

() ولػ () = : ىي

0.03 ، = 0.05 ويف حاالت زيادة السرعة األفقية عن قيمتها النظرية (Vo) قرب القاع بسبب دخوؿ تيار مائي ذي درجة حرارة أخفض أو تركيز اكرب من ذلك ادلوجود يف احلوض فإف حادثة نقل رواسب

. القاع ستكوف أوضح . (14 – 2)ؽلكن أف ظلنع رفع رواسب القاع ونقلها باستعماؿ احلواجز ادلبينة على الشكل

(14 – 2)الشكل

: (2 – 2)مثال ال (1.005) وثقالة نوعية مقدارىا (mm 0.2 ) صمم مرسب مستطيل إلزالة جزيئات ذات قطر

.القاعحدد معدؿ التحميل السطحي والعمق الالـز دلنع نقل رواسب : الحل

: من عالقة ستوؾ نوجد معدؿ التحميل السطحي sec/1046.1)

99823.0

99823.0005.1(

1001.118

102.081.9 4

6

62

mSo

.السرعة اليت تسبب نقل رواسب القاع 5.0

3102.081.999823.0

99823.0005.1

3

40

SV

ترسبات قاع احلوض


By.anas alezzo

Vs = 0.013 m/sec

013.0.

HW

QVs

41046.1 WL

QSo

011.0013.0

1046.1 4

L

H

بدوف أف ػلصل فيو (m 273 )وىذا يعت أف مرسبا ذو عمق طبيعي ثالثة أمتار ؽلكن أف يكوف بطوؿ ودبا أف ادلروقات يف احلاالت الطبيعية ال تصمم بأطواؿ كهذه فإننا ؽلكن أف . حت لرواسب القاع

.نستنتج أف حت رواسب القاع لن يكوف أمرا ىاما عند ترسيب معلقات كالواردة يف نص ادلسألة

: تصميم أحواض الترسيب أفقية الحركة المستطيلة – 3 – 2 – 3 – 2تعترب أحواض التسيب ادلستطيلة من أنسب األحواض ادلستعملة للتسيب العادي للمياه السطحية ادلعدة

(So )كمصدر للشرب ، ويتم تصميم ىذه األحواض انطالقا من فرض معدؿ للتحميل السطحي x 10 2.5 )يؤخذ عادة بقيمة

–4 m/sec) .

ومن معرفة التدفق الواجب تنقيتو ؽلكن أف ضلدد سطح احلوضSo

QA وبفرض عمق

الالـز الستيعاب الرواسب ، ؽلكن أف االرتفاع ، يضاؼ إليو (m 4 ) وبت (m 3 )للحوض يتاوح بت . ضلسب حجم احلوض ومدة البقاء فيو

ساعات وذلك حسب كمية ادلواد الصلبة (6)وبت (4)مدة البقاء يف احلوض تتاوح عادة بت . ادلوجودة يف ادلاء ونوعها وطريقة تنظيف الرواسب من احلوض

x 10 5 ) أما سرعة اجلرياف األفقية يف احلوض فيجب أف ال تتجاوز –3

m/sec)حبيث ضلاوؿ قدر اإلمكاف أف ضلقق رقما لرينولد تابعا جلرياف ادلاء يف احلوض 2000Re

VoR 5 ورقما لفرود

2

10gR

VFr o وحبيث ال تتجاوز سرعة اجلرياف األفقي ،

وبشكل عاـ فإف األحواض الطويلة تفضل عن األحواض العريضة . السرعة العائدة لنقل رواسب القاع أما إذا مل تتحقق القيم ادلذكورة .الطوؿ 4/1ـ وال يقل عن (12)حبيث ال يزيد العرض عن . والقصتة

حبيث إما أف ال تصل إىل الطرؼ الثاين من طوؿ احلوض،أعاله فيمكن أف نستعمل حواجز طولية يف .احلوض أو أف تقسم احلوض إىل أحواض صغتة


By.anas alezzo

منشار ، أو ىدار على يتم دخوؿ ادلاء إىل حوض التسيب وخروجو منو بوساطة ىدار بشكل شكل قناة ، أو عرب جدار شاقويل ذي فتحات ، ويكوف معدؿ التحميل على ىدار ادلخرج متاوحا بت

ساعة لكل مت طويل/3ـ (100) وبت (25)أما إزالة احلمأة ادلتسبة على قاع احلوض فتتم إما بشكل متقطع يدوي بتفريغ احلوض ، أو . من اذلدار

ػلتاج التصريف اليدوي إىل عمق كبت الستقباؿ الرواسب وإىل . بشكل مستمر باستعماؿ زحافات حوض احتياطي ػلل زلل احلوض الذي غلري تنظيفو ، حيث تستخدـ ادلياه ادلتدفقة ربت ضغط

مناسب لكسح الرواسب من قاع احلوض بعد تفريغو ، وذبمع ىذه الرواسب يف حيز ، تفرغ منو بالشكل . ونراعى إعطاء قاع احلوض ميال يسهل عملية كسح الرواسب . اذليدروليكي أو بالضخ

: أحواض الترسيب الدائرية أفقية الحركة – 4 – 2 – 3 – 2 تصمم أحواض التسيب الدائرية أفقية احلركة حبيث تدخل ادلياه من مركزىا وتست بشكل قطري

بسرعة متناقصة وجبرياف مضطرب عند ادلركز يتناىى إىل الصفحي عند احمليط ، لتخرج ىذه ادلياه من . ىدار على كامل زليط احلوض أو على جزء منو

وؽلكن أف يتم جرياف ادلاء بشكل معاكس من احمليط إىل ادلركز وذلك يف أحواؿ أقل استعماال .األوىلمن

أما إزالة ادلواد الصلبة ادلتسبة يف ىذا احلوض فتتم بوساطة جرافات دوارة تسحب ىذه الرواسب . إىل جذع سلروط مقلوب يف مركز احلوض حيث تزاؿ ىذه ادلواد بوساطة الضخ أو بالضغط اذليدروليكي

: (3 – 2)مثال الحدد الكفاءة النظرية للتسيب يف مرسب (15-2) من منحت التسيب ادلبت على الشكل

ما ىو معدؿ .(25min)عمقو يساوي إىل عمق اسطوانات ذبربة التسيب ومدة البقاء فيو يساوي إىل التحميل السطحي الذي ؽلكن استعمالو يف مرسب باحلجم الكامل وذلك لنحصل على نتائج مشاهبة

. دلخربية اللنتائج . ( 3mذبربة التسيب أجريت يف اسطوانة عمقها )


By.anas alezzo

(15 – 2)الشكل

: الحل من ( 15 - 2) نرسم خطا شاقوليا كما ىو مبت على الشكل (min 25) عند الزمن

– 55 ) فإنو سوؼ ربصل إزالة نسبتها تتاوح بت (Dh4)ىذا الشكل صلد أنو يف حجم احلوض ادلالئم لػ

فإنو سوؼ تزاؿ نسبة من الشوائب تتاوح (Dh3 ) وبشكل مشابو يف حجم احلوض ادلالئم لػ (% 60 (بفرض أف التغت خطي بت كل حدين ) وبشكل مشابو فإف نسبة اإلزالة الكلية (% 70 – 60 )بت

:ستكوف من الشكل

h

Dh

h

Dh

h

Dh

h

DhA 1234

2

10080

2

8070

2

7060

2

6055

: فإننا سنحصل على (15– 2) من الشكل (Dhi)وبتحديد قيمة A = ( 57.5 x 0.3) + (65x 0.32) + ( 75x 0.21) + ( 90x 0.17) = 69 %

: وبالتايل يكوف (min 25 ) ومدة بقاء (3m)إف ادلرسب ىو ذو عمق 6025

3

Q

A

Q

V

: ويكوف معدؿ التحميل السطحي عليو ىو sec/102

6025

3 3 mA

QSo

:ومن أجل ادلرسب باحلجم الكامل يكوف sec/1033.1

5.1

102 33

mSo

إف معدؿ التسيب ىذا ىو أعلى بشكل واضح شلا يستعمل يف ادلرسبات الواقعية حيث أف

وإف ربليال مشاهبا دلا فعلناه يف ادلثاؿ . كفاءة التسيب ىي أقل بكثت شلا ىو مرغوب يف احلالة الطبيعية


By.anas alezzo

ىذا التحليل سوؼ (15 – 2)باستعماؿ مدة بقاء يف ادلرسب غت األوىل وباستعماؿ معطيات الشكل كفاءة التسيب ومعدؿ التحميل السطحي شلا ؽلكن من ربديد ادلساحة : يسمح بإقامة عالقة بت

. الالزمة للتسيب من أجل أية كفاءة مطلوبة

: للجزيئات المنعزلة ( Hindered settling) الترسيب المعاق – 3 – 3 – 2 ػلصل التسيب ادلعاؽ عندما يكوف السائل حاويا على كثافة كبتة من ادلواد الصلبة شلا يسبب

أفعاال متبادلة بت اجلزيئات وعندما تكوف اجلزيئات االفرادية قريبة جدا من بعضها حبيث يكوف انزياح ادلاء الناتج عن ترسيب جزيء ما مؤثرا على ترسيب اجلزيء اجملاور وىذه احلالة ؽلكن أف ربصل يف

. مكثفات احلمأة اليت قد تستعمل إلنقاص رطوبة احلمأة يف منشآت معاجلة مياه الشرب :ادلعادلةوإف تقدير ادلدى الذي ؽلكن أف يعاؽ بو التسيب ؽلكن أف ضلصل عليو من

32

1 vfcS

Sh

: حيثSh = ادلعاؽسرعة التسيب. S = احلرسرعة التسيب.

Cv = ( اجلزيئات مقسوما على احلجم الكلي للسائل حجم)التكيز احلجمي للجزيئات يف ادلاء . = اآلتيةعامل يتبع نوع وحجم اجلزيئات يف ادلاء وسرعة ترسيبها وؽلكن أف يأخذ القيم :

f = 1.2 من أجل حبيبات كروية تتسب ترسيبا مضطربا .f = 1.4 من أجل حبيبات رملية تتسب ترسيبا مضطربا .f = 2.0 من أجل حبيبات كروية تتسب ترسيبا صفحيا .f = 2.8 من أجل التسيب الصفحي لندؼ الكلس .

:(4 – 2 ) مثالال وتركيز (1.1) وثقالة نوعية (mm 0.1 ) حبجـو تقريبية (CaCO3) ػلوي سائل على جزيئات من

. يراد ترسيبو يف مكثف للحمأة . (% 7 )كتلي مقداره . أوجد معدؿ التحميل السطحي الالـز يف مكثف احلمأة

:الحل : إف سرعة التسيب األصلية من عالقة ستوؾ ىي


By.anas alezzo

sec/105.5)99823.0

99823.01.1(

1001.118

101.0.81.9)(

18

4

6

632

mgd

SW

WS

عندما تكوف

يكوف (1.1) ومن أجل ثقالة نوعية (mg/l 70000 ) فإف تركيز السائل يكوف (7% )كمية اجلزيئات ىي : احلجم ادلشغوؿ هبذه اجلزيئات ىو

ml636.631.1

70000

:ويكوف 064.0

10

636.633

Cv

)064.08.21(105.5 32

4 Sh sec/1005.3 4 mSh

3.05x 10 ) وبالتايل فإف معدؿ التحميل السطحي ادلطلوب يف مكثف احلمأة ىو –4

m/sec). :األنبوبي الترسيب في المرسبات ذات الصفائح المائلة والترسيب – 4 – 3 – 2

احلركة ال تتعلق بعمق ادلرسب وقد وجد أف القيمة أفقية الحظنا أف كفاءة التسيب يف ادلرسبات شلا دعا إىل اقتاح إجراء عمليات التسيب باستعماؿ . ادلثلى لعمق حوض التسيب ىي قيمة صغتة

حبيث تكوف ادلسافة بت الصفائح . (16-2)عدد من الصفائح ذات الشكل ادلتموج ، كما يف الشكل وتوضع ىذه الصفائح يف حوض التسيب بشكل مائل حبيث تكوف مسافة . (cm 30 - 10 )قليلة جدا

أما الوحل ادلتسب بت الصفائح فإنو سوؼ ينزلق على . التسيب أكرب بقليل من ادلسافة بت الصفائح ادلواد،وبشكل عاـ فإف ىذه الصفائح ؽلكن أف تصنع من أي نوع من . طوؿ الصفائح إىل األسفل

إف مدة البقاء يف ىذه األحواض قليلة جدا ألف معدؿ التحميل .البالستيكيةولكن تفضل الصفائح .جدا السطحي ىو كبت

(16- 2)الشكل

ويف ىذه األحواض ؽلكن أف ضلصل على تنقية جيدة للمياه بسبب إمكانية توفت جرياف ذي رقم صغت أي أف اجلرياف يف ىذه األحواض سيتم يف الظروؼ الصفحية وسيكوف . لرينولد ورقم معقوؿ لفرود


By.anas alezzo

يبدو أف حركة جزيء من ادلواد الصلبة بت النقطتت (17-2)ومن الشكل . متوازنا إىل حد جيد أيضا ( D و A ) ستتم كمحصلة لسرعة اجلرياف(Vo) وسرعة التسيب (So)حبيث ؽلكن أف نكتب :

Vo

AC

So

CD

sin/)cos/(

cos/)(

wH

wVo

AC

CDVoSo

A

QVo sin

. ىو التدفق الكلي Q: حيث A سطح احلوض .

:وىكذا يكوف

AE

AF

wH

w

A

QSo

sin/tan/

sin/

(17-2)الشكل

بدوف احلركة وبشكل عاـ فإف ىذه الصفائح ؽلكن أف تضاؼ إىل ادلرسبات االبتدائية أفقية مروبات كيميائية وإىل ادلرسبات شاقولية احلركة مع مروبات كيميائية وقد أثبت أف إضافة ىذه الصفائح

2.9) وبإرتفاع مقداره (mm 300)إىل ادلرسبات شاقولية احلركة مع مروبات كيميائية بتباعدات مقدارىا

m) تؤدي إىل زيادة كفاءة ادلروؽ إىل أكثر من ضعف الكفاءة بدوهنا .

:( 5 – 2)مثال الm 35000 ) صمم حوضا للتسيب أفقي احلركة دلعاجلة تدفق مقداره

3/day) معاجلة ابتدائية

وذلك يف درجة حرارة (اجلزيئات ىنا منعزلة غت قابلة لتشكيل الندؼ )بدوف إضافة مروبات كيميائية . وذلك بإضافة صفائح مائلة يتم اجلرياف بينها (C 22 )مقدارىا


By.anas alezzo

:الحلSo = 2.510 لنخت معدال للتحميل السطحي مقداره

-4 m/sec

= 60 زاوية ميل الصفائح على األفق H = 2.9 m الشاقويل للصفائح االرتفاع

W = 0.3 mالتباعد بت الصفائح عموديا على مستويها ) (AD)تتحرؾ السيالة ادلائية بت صفحيتت حبيث تقطع اجلزيئات ذات سرعة التسيب احلدية ادلسار

: (t)يف زمن مقدره (17 – 2الشكل

WH

W

A

QSo

cos

A

Q

A

QSo

83.5

1

3.05.09.2

3.0

مرة شلا كاف عليو يف ادلرسبات أفقية بدوف (5.83)وىذا يعت أف معدؿ التحميل السطحي قد ازداد بػ مرة شلا ضلتاج إليو بدوف ىذه (5.83)صفائح مائلة وبالتايل فإننا ضلتاج إىل سطح للمرسب أصغر بػ

.الصفائح2

4778.277

83.5

1

105.286400

35000

83.5

1m

So

QA

:بأبعادؽلكن أف نصمم ىنا حوضا مربعا منقصت بذلك كلفة اإلنشاء 16.8 x 16.8 m

: Voوتكوف بذلك قيمة sec/1066.1

60sin8.168.1686400

35000 3mVo

:نصف القطر اذليدروليكي

147.0)8.163.0(2

8.163.0

22

BW

BWR

:رقم رينولد 244

10

147.01066.1Re

6

3

VoR :رقم فرود

6622

109.1147.08.9

1066.1

gR

VoFr

. من رقم فرود نالحظ أف اجلرياف بت الصفائح ادلائلة ىو مستقر إىل حد ما .ومن رقم رينولد نالحظ أف اجلرياف بت الصفائح ىو خطي إىل حد ما أيضا


By.anas alezzo

: الترسيب مع تشكيل الندف – 5 – 3 – 2 غت الضارة (Coagulants) يف ىذه الطريقة زبلط ادلياه دبقادير صغتة من ادلواد الكيميائية

لتكوف باضلالذلا يف ادلاء مركبات تنمو إىل حجم اجلزيئات الغراونية ذات الشحنات اإلغلابية ، تتجمع حوذلا ادلواد العالقة وادلواد العضوية واجلراثيم ذات الشحنات السلبية ليكرب حجمها ويسهل التخلص منها

.بالتسيب مث بالتشيح بعض ادلعطيات ادلبدئية عن (2-2) يف اجلدوؿ قدمناولدراسة ىذا األمر بشكل مفصل

. ادلركبات ادلوجودة يف ادلياه السطحية . ىي مواد عالقة تسهل إزالتها بالتسيب الذي يتبعو التشيح(C) إف ادلواد ادلبينة يف اجملموعة

فهي الغروانيات ذات سرع التسيب الصغتة جدا ، وبالتايل (B) أما ادلواد العائدة للمجموعة فهي لن تزاؿ بوساطة التسيب البسيط ، كما أف جزيئاهتا صغتة إىل احلد الذي يسمح ذلا بأف سبر من

. الفراغات بت حبات رمل ادلرشح وخاصة إذا كانت ذات تركيز كبت (2-2)الجدول

تسمياتها حجم مواد عضوية غازات أمالح ال عضوية نوعها الجزيئات

شوارد سالبة شوارد موجبة Na

+ Cℓ-

A K+ SO4

-- < 1 m جزيئاتCa

++ HCO3- O2 مواد عضوية

Mgوشوارد 1m وحىت++ NO3

- N2 ذات تنوع كبت Fe

++ NO2- CO2

Mn++ PO4

--- NH4

+ SiO2-

B محوض آمينية > 1 m بروتينات غروانيات

< 1 غضار غرواين سيليكا غروانية مواد سامة

C 10 -1باكتيا مواد عالقة > 1 رمل –غضار : مواد عالقة غت عضوية

عضوية حيوانية ونباتية مواد بقايا : مواد عالقة عضوية


By.anas alezzo

فهي شوارد وجزيئات تشكل يف ادلاء زللوال حقيقيا وليس (A) أما ادلواد ادلشار إليها يف اجملموعة كتأكسد مركبات النشادر وادلواد العضوية واحلديد )باإلضافة إىل أثارىا اجلانبية . من السهل إزالتها

. وىذه ادلواد ال ؽلكن إزالتها بالتشيح البسيط (وادلنغنيز ويف ىذه احلالة وللتخلص من ادلواد الغراونية وبعض ادلواد ادلنحلة فإننا نطبق عملية التويب

الذي يتم بإضافة مركبات وأمالح االدلنيـو وغتىا من ادلواد الكيميائية (التخثت الكيميائي )الكيميائي . لنحوؿ اجلزيئات الغروانية إىل ندؼ كبتة احلجم تسهل إزالتها بالتسيب والتشيح

: المواد الغروانية – 1 – 5 – 3 – 2 عندما ربتوي ادلياه على جزيئات غروانية فإننا سنسميها باحمللوؿ الغرواين علما بأف احمللوؿ

الغرواين ليس زللوال حقيقيا ، إذ أف النظاـ الغرواين شلكن فقط عندما تكوف ادلواد الغروانية منتشرة بشكل كمعلقات جلزيئات غت قابلة "ومن مث فإف احمللوؿ الغرواين . جزيئات ناعمة غت قابلة لالضلالؿ يف ادلاء

لن يكوف مستقرا " لالضلالؿ يف ادلاء بسبب ادلساحة السطحية الكبتة العائدة للجزيئات الغروانية وبالتايل بسبب ادلستوى ادلرتفع للطاقة

cm 1 )وكمثاؿ فإنو إذا قسم حجم . العائدة لسطح ىذه اجلزئيات 3 من مادة ما إىل مكعبات طوؿ (

m 0.06 )فإف رلموع سطوحها سيكوف (حجم الرمل الناعم ) mm 0.1حرؼ كل منها 2 ، بينما إذا (

10قسم ىذا احلجم إىل مكعبات طوؿ حرؼ كل منها -5

mm ( احلجم الوسطي للمواد الغروانية) فإفm 600 )رلموع سطوحها سيكوف

2ودلثل ىذا النظاـ عادة يكوف ىناؾ ميل إىل تغيت احلالة إىل الطاقة .(

. األخفض وىذا يعت أف اجلزيئات الصغتة ستتحد يف جزيئات أكرب ىذا االستنتاج عن عدـ استقرار احمللوؿ الغرواين غت صحيح إذ أف أىم ميزة للمحلوؿ الغرواين

:ىي ثباتو الناتج عن الشحنات الكهربائية للجزيئات الغروانية كما سنشرح فيما يلي ؽلكن أف نربىن على وجود الشحنات الكهربائية بأف نضع يف احمللوؿ الغرواين مسريت أحدعلا

موصوؿ إىل القطب ادلوجب من بطارية كهربائية واآلخر موصوؿ إىل القطب السالب منها ، وسنرى أف اجلزيئات الغروانية ستتحرؾ إىل أحد القطبت فإذا ربركت ىذه اجلزئيات إىل القطب ادلوجب سنقوؿ أف

وإذا ربركت اجلزيئات إىل القطب . للجزيئات شحنة كهربائية سالبة وندعو احمللوؿ زللوال غروانيا سالبا السالب فإننا سنقوؿ أهنا ذات شحنة كهربائية موجبة وندعو احمللوؿ دبحلوؿ غرواين موجب ، وىذه

(Electrophorese)الظاىرة تدعى باذلجرة الكهربائية للدقائق ادلعلقة وغلب أف نشت ىنا إىل أف الشحنات ىذه ليست شحنات كهربائية عادية ، إذ أف مكشافا

وبالتايل فإننا لن . مقربا إىل جانب احمللوؿ الغرواين لن يشت إىل وجود شحنات كهربائية ا كهربائيىذا التناقض الظاىر ؽلكن أف نفسره بوجود . نستطيع أف نقـو وجود ىذه الشحنات بالوسائل العادية


By.anas alezzo

(18-2) كما يف الشكل ( Electric double – layer)طبقة كهربائية مضاعفة حوؿ اجلزيئات الغروانية .

(18-2)الشكل

ؽلتص )إف جزيئا صلبا كفقاعة غاز أو قطتة زيت أو أية مادة أخرى خاملة كيميائيا سوؼ ؽلتز كإيونات اذليدروكسيل مثال وىذا االمتزاز سوؼ (يف مثالنا ) االيونات السالبة (adsorb )إىل سطحو (

وبسبب قوى اجلذب الكهربائي الساكن . ػلدث بسبب ما يدعى بقوى فاف درفاؿ غت الكهربائية وىكذا تتشكل الطبقة . العادي فإف ىذه االيونات السالبة سوؼ ذبذب إليها االيونات ادلوجبة

. الكهربائية ادلضاعفة ، وحوؿ ىذه الطبقة الثانية توجد بعض االيونات ادلنتشرة حرة احلركة يف حالة وجود مواد مثل الربوتينات أو ادلتعضيات اجملهرية فإف شحنة السطح تكتسب من

: خالؿ عملية التأيت للكربوكسيل واجملموعات اآلمينية حيث ضلصل علىCOO

NHR2

ادلرتفعة PHعند COOHو

NHR

3 ادلنخفضة وPHعند

COO

NHR

3 عن جسيم ادلادة (R) ادلعتدلة ، حيث تعرب PH عند

. الصلبة استبداؿ شاردتت متماثلتت يف ) ؽلكن أيضا أف تتطور شحنة السطح عرب االستبداؿ ادلتبالر

وىذا ػلدث يف الغضار وذرات التبة األخرى اليت ؽلكن أف (البنية وسلتلفتت يف التكوين الكيميائي . Aℓ بػ Siتستبدؿ فيها االيونات يف البنية الشبكية للجزيء بااليونات من احمللوؿ كاستبداؿ بفرض أف . إف وجود الطبقة الكهربائية ادلضاعفة يعطينا تفستا جيدا لظاىرة اذلجرة الكهربائية

تكوف منجذبة بقوة كبتة حىت أننا ؽلكن أف نعتربىا تابعة (السالبة يف مثالنا )االيونات ادللتصقة األولية فإف جزءا منها ؽلكن أف يعترب قابال (ادلوجبة يف مثالنا )للجزيء نفسو ، أما االيونات ادلنجذبة الثانوية

وبسبب وجود حقل كهربائي بت القطبت اللذين وضعناعلا يف احمللوؿ الغرواين فإف االيونات . للحركة ادلوجبة حرة احلركة سوؼ تندفع ضلو القطب السالب وبالتايل فإنو سيبقى للجزيئات الغروانية شحنة

. سالبة إضافية تسبب حركتها باذباه القطب ادلوجب نالحظ وجود قويت دفع تؤثراف على سطح جزيء صلب علا قوة الدفع (15-2) من الشكل

قوة دفع زيتا ) وقوة الدفع الكهربائية احلركية ε ( Thermo dynamic potential )التموديناميكية Electro – kinetic potential ) مث تتناقص قوة الدفع حىت تصل إىل القيمة صفر يف جسم احمللوؿ


By.anas alezzo

واألىم ىنا قوة دفع زيتا إذ أف ىذه القوة تعتمد على عدد االيونات حركة احلركة ، فكلما زاد عدد ىذه .االيونات زادت قوة زيتا وأصبح احمللوؿ الغرواين أكثر ثباتا أو بكلمات أخرى نقوؿ أف ازدياد كمية

. االيونات حرة احلركة حوؿ اجلزيئة يتافق مع زيادة قوى التنافر بت اجلزيئات : عملية تشكيل الندف – 2 – 5 – 3 – 2

النقاص ثبات احمللوؿ الغرواين غلب زبفيض قوى زيتا ويتم ىذا األمر بإضافة مواد االلكتوليت اليت سبلك تأثت انقاص كمية الشوارد احلرة وبالتايل تنقص قوى التنافر بت اجلزيئات ، وىنا غلب أف نشت

ففي احمللوؿ الغرواين ادلشحوف . إىل أف االيونات ذات اإلشارة ادلعاكسة ىي صاحبة التأثت يف ىذا اجملاؿ فقط ىي ادلؤثرة ، ويف احمللوؿ الغرواين ادلشحوف سلبيا فإف الشوارد (Anions )إغلابيا فإف الشوارد السالبة

كما ؽلكن أيضا انقاص ثبات احمللوؿ الغرواين بإضافة شوارد . ىي الفعالة فقط ( kations )ادلوجبة وىذه دبجرد إضافتها ستقـو دبعاجلة سطح اجلزيء (ايونات زلددة اجلهد )تسبب انقاص الشحنة

ويتم ىذا العمل بإضافة احلموض أو األسس القوية اليت . الغرواين أو ستتفاعل معو لكي زبفض الشحنة . تقلل شحنة أكاسيد ادلعادف أو اذليدروكسيدات إىل قيمة قريبة من الصفر

(البوليمتات ) وقد يتم تشكيل الندؼ بإضافة جزيئات دلادة عضوية طويلة السلسلةتكوف وحداهتا اجلزيئية قابلة للتأين وتدعى البويل الكتوليتات ، وىذه تسبب إزالة ادلادة الغروانية من

وبالتايل انقاص قوى التنافر مع . قوة الدفع زيتا إنقاصادلاء باالدمصاص وإقامة اجلسور شلا يؤدي إىل زيادة جرعة االلكتوليتات إىل حد معت ، وىذا ما سنشرحو يف هناية ىذا الفصل بالتفصيل دبا يسمى

قوى زيتا للمواد الغروانية بتعديل احمللوؿ الغرواين أي بإضافة إنقاصؽلكن أيضا .التويب مساعدات إف ىذا النوع من تشكيل الندؼ يدعى تشكيل الندؼ . زللوؿ غرواين سالب إىل زللوؿ غرواين موجب

التباديل ، وىو ىاـ جدا يف أعماؿ تنقية مياه الشرب بالتويب الكيميائي ، إذ أف أغلب أنواع ادلياه ادلعدة للتنقية ربتوي على مواد غروانية ذات شحنات سلبية وبالتايل فإف احملاليل الغروانية ألمالح احلديد

اليت نضيفها إىل ادلاء يف ىذه احلالة وادلشحونة إغلابيا سوؼ تساىم يف عملية تشكيل الندؼ واألدلنيـوالتباديل ادلذكورة أعاله ، وجرعة ىذه ادلركبات تزداد بازدياد تلوث ادلاء وىي ال ربسب من نتائج التحليل

.الكيميائي للماء وإظلا ربدد بالتجربة

: أمالح المعادن في الماء والتبلمر (انحالل ) عملية حلمأة – 3 – 5 – 3 – 2Aℓ) يف ادلاضي كاف يعتقد أف

+3Fe ) و (

+3 علا ادلسؤوالف عن التأثتات ادلالحظة أثناء عملية (

إذ . أما اآلف فقد علم أف نواتج اضلالذلم يف ادلاء ىي ادلسؤولة عن عملية التويب . (التويب )التخثت أف حلمأة أمالح ادلعادف الثالثية التكافؤ مثل الكرـو واألدلنيـو واحلديد وذلك عند إضافة قلوي أو

:دبا يلي بوجوده يف ادلاء ؽلكن أف سبثل


By.anas alezzo

2+ OH H2O 3+

OH2 H2O

+ H+ OH2 Me H2O

OH2 Me H2O

OH2 H2O OH2 H2O

: كما يف الصيغة التالية (تعدد جزيئات )وعند ىذه النقطة فإنو قد ربصل بلمرة

: فإف عملية احللمأة بوجود قلوي يف ادلاء تتم بالشكل اآليت ـوبشكل عا

[Aℓ (H2O)6 ]3+

OH [ Aℓ ( H2O)5 (OH) ] 2+

OH [ Aℓ ( H2O )4 (OH)2]+

OH [ Aℓ ( H2O)3 (OH)3 ] OH [ Aℓ (H2O)2 (OH)4 ] –

صلب

:مع إمكانية ظهور نواتج بلمرة جانبية بصيغ ال هنائية العدد نذكر منها [ Aℓ13 (OH)34 ]

[ Aℓ8 (OH)20 ] و +5 [Aℓ7 (OH)17 ] و+4

[Aℓ6 (OH)15 ] و+43+

إف واحدا أو أكثر من نواتج احللمأة والبلمرة ىذه ؽلكن أف يكوف مسؤوال عن عملية تشكيل الندؼ اليت ودبا أف تفاعالت احللمأة والبلمرة تتغت نواذبها باستمرار مع الزمن فإف فعالية . تتم بوجود قلوي يف ادلاء

. االدلنيـو واحلديد ستختلف مع الزمن أيضا

: المواد الكيميائية المستعملة في الترويب – 4 – 5- 3 – 2 ىي من أرخص ادلواد ادلستعملة للتويب وىي تسمى ذباريا بالشب ، وىي :األلمنيوم كبريتات –آ

ذات لوف رمادي داكن على شكل بلورات وربتوي على بعض الشوائب بشكل مركبات احلديد والزرنيخ مع حامض الكربيتيك يف أحواض حديدية (البوكسيت ) وىي تصنع خبلط أكسيد األدلنيـو .

. حيث يغلى ادلزيج حىت يتكز وينفصل الشب يف ادلاء احلاوي على قلوية بيكربونات الكالسيـو أو األدلنيـو وإف الشكل العاـ الضلالؿ كربيتات

:ادلضافة إليو ماءات الكالسيـو يتم عادة كما يلي Aℓ2(SO4)3 . 18 H2O + 3 Ca(HCO3)2 2 Aℓ (OH)3 + 3 CaSO4 + 6 CO2+18H2O

Aℓ2(SO4)3 . 18 H2O + 3 Ca(OH)2 2 Aℓ (OH)3 + 3 CaSO4 + 18 H2O


By.anas alezzo

Aℓ 2 :ادلميو األدلنيـو وإف ماءات االدلنيـو ادلتشكلة ؽلكن أف تدعى بشكل أكثر دقة بأوكسيد

(OH)3 Aℓ2O3 . 3 H2O وإف ثاين أكسيد الكربوف ادلتشكل نتيجة التفاعل ؽلكن أف يتعادؿ مع قلوية ادلاء اخلاـ ليسبب بعض

يفة جدا ضع فإف قابلية اضلاللو يف ادلاء (AL2O3 . 3 H2O ) للماء أما مركب (PH) لقيمة اإلنقاص .الشحنةوسوؼ تكرب جزيئاتو إىل احلجم الغرواين ليشكل زللوال غروانيا موجب

للماء بإضافة بعض الكلس وذلك حسب كمية شوارد (PH) ويتم عادة تصحيح قيمة . البيكربونات ادلوجودة يف ادلاء وكمية ثاين أكسيد الكربوف الناتج

. وذلك حسب درجة عكارة ادلاء (mg/l 120) إىل (mg/l 10)ويضاؼ الشب عادة بكمية تتاوح بت Na2O + Aℓ2O3 لومينات الصوديـو أإف :لومينات الصوديوم أ مع األلمنيوم كبريتات –ب

2 NaAℓO2 والذي يعطي زللوال شديد القلوية ، ؽلكن أف يستعمل يف عمليات التويب بإضافتو إىل :ادلاء مع كربيتات األدلنيـو لينحالف يف ادلاء حسب التفاعل اآلين

Aℓ2(SO4)3 + 6 NaAℓO2 + 4 nH2O 4 Aℓ2O3 . nH2O + 3 Na2SO4

. وال ينتج يف ىذه احلالة أي محض وبالتايل فال ضرورة الستخداـ الكلس من مسحوؽ (% 5 - 2 ) وىو عبارة عن مسحوؽ الشب مضافا إليو نسبة : الشب األسود –ج

. الكربوف ادلنشط الذي يعمل على إزالة رائحة وطعم ادلاء ويوفر األحواض اخلاصة بالكربوف ادلنشط عند استعماؿ كلوريد احلديد كمادة مروبة فإف اضلاللو يف ادلاء احلاوي على شوارد : كلوريد الحديد –د

:البيكربونات بعطي التفاعل اآليت

2Fe Cℓ3 + 3 Ca(HCO3)2 2 Fe(OH)3 + 3 Ca Cℓ2 + 6 CO2

إف استعماؿ كربيتات احلديدي كمادة مروبة يعطي نتائج جيدة فقط يف : كبريتات الحديدي –هـ لذلك فمن األفضل معاملة كربيتات احلديدي PH > 8.5 للماء عالية (PH)احلالة اليت تكوف فيها

:بالكلور إىل مزيج من كلوريد احلديد وكربيتات احلديد كما يف ادلعادلة اآلتية 6 Fe SO4 + 3 Cℓ2 2 Fe Cℓ3 + 2 Fe2(SO4)3

:وبوجود كربونات الكالسيـو يف ادلاء يكوف

Fe2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 2 Fe (OH)3 + 3 Ca SO4 + 6 CO2

أما إذا مل نعامل كربيتات احلديدي بالكلور فيكوف من األفضل إضافة ماءات الكالسيـو لتأمت رفع لػ (PH) ليصبح التفاعل .

FeSO4 . 7H2O + Ca(OH)2 Fe(OH)2 + CaSO4 + 7 H2O : حيث يوجد األكسجت يتم التفاعل اآليت

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4 Fe(OH)3


By.anas alezzo

إف كربيتات احلديدي ىي ناتج لفضالت صناعة الفوالذ لذا فهي رخيصة نوعا ما يف البلداف الصناعية وىذا ادلزيج فعاؿ يف عملية . وإف مزيج كلوريد احلديد وكربيتات احلديد يسمى كربيتات احلديد ادلكلورة

. (PH)التويب على مدى واسع لػ : (6 – 2)مثال ال

ياه سطحية يراد معاجلتها كمصدر ـ من كربيتات احلديدي إىل (mg/ℓ 30 ) سبت إضافة جرعة : دلياه الشرب مع كمية مالئمة من الكلس وادلطلوب

(70%) ادلضافة بفرض أف القوة التجارية للكلس احلي ىي (CaO) ما ىي كمية – 1. من ادلاء ادلعاجل ادلتسبة من كل ليتFe(OH)3 ما ىي كمية احلمأة من – 2

: الحل ½ O2+ 2FeSO4 . 7H2O+ 2Ca(OH)2 2Fe(OH)3 +2CaSO4+ 13H2O

CaO + H2O Ca(OH)2

/82782

74230)( 2 mgOHCa

/6.87074

100568mgCaO

/5.112782

107230)( 3 mgOHFe

: (7 – 2)مثال الما . (mg/ℓ 50 ) يراد إجراء ترويب للماء بإضافة الشب والكلس احلي جبرعة للشب مقدارىا

من قلوية ادلاء ( CaCO3مثل ) mg/ℓ 10 ىي جرعة الكلس ادلضافة إذا كنا نريد أف نفاعل فقط من القلوية الطبيعية الالزمة ( mg/ ℓ 10 )ما ىي جرعة الكلس ادلطلوبة باإلضافة إىل . مع الشب

. للتفاعل مع جرعة الشب

: الحل Aℓ2(SO4)3 .18H2O+ 3Ca(HCO3)2 2Aℓ (OH)3+ 3CaSO4+ 18H2O+6CO2

Aℓ2(SO4)3 . 18H2O+ 3Ca(OH)2 2Aℓ (OH)3 + 3CaSO4+ 18H2O

: من القلوية الطبيعية ىي ( mg/ℓ 10)كمية الشب الذي يتفاعل مع /20

50

10010mg


By.anas alezzo

: كمية الشب ادلتبقي للتفاعل مع الكلس ىي 50 – 20 = 30 mg/ℓ

: من الشب ىي (mg/ ℓ 30)جرعة الكلس ادلطلوبة للتفاعل مع CaOasmg /4.8

100

2830

: معايرة وإضافة المواد المروبة – 5 – 5 – 3 – 2كحالة ) تضاؼ ادلواد الكيميائية إىل عمليات التسيب بتحضت زللوؿ مركز منها أو معلق

أياـ ، أو يف خزاف (4 – 3) يف خزاف يكفي احتياجات (إعطاء الكلس أو الكربوف ادلنشط . (20 – 2)حلالة ادلنشآت الكبتة كما يف الشكل

(20 – 2)الشكل

وال ضلتاج ىنا إىل خزانات كبتة ، وإظلا . من ادلمكن أيضا أف ضلضر زللوؿ ادلادة الكيميائية ادلروبة آنيا وتتم ىذه التغذية بادلعدؿ . ذبرع ادلادة ادلروبة بوساطة مغذي جاؼ عبارة عن وعاء قمعي ذو رجاج

الالـز دبا يتناسب مع نوعية ادلاء اخلاـ وتدفقو وذلك يف خزاف صغت ؽلر فيو تيار مائي حلل ادلادة . (21 – 2) الكيميائية كما يف الشكل

(21 – 2)الشكل

يف حالة استعماؿ كلوريد احلديد كمادة مروبة فإنو ػلضر باحلالة ادلناسبة قبل التجريع مباشرة وذلك يف ػلوي ىذا . ، يوجد فيو عدد من صفائح احلديد ادلعلقة (22- 2 )خزاف للتفاعل كما يف الشكل


By.anas alezzo

Qm ) يضاؼ زللوؿ الكلور بتدفق مقداره (A)اخلزاف على كلوريد احلديد ، ومن فتحة الدخوؿ 3/sec)

. (P)ويدور السائل ضمن اخلزاف بوساطة مضخة

(22 – 2)الشكل

. (F)الفضاؿ سوؼ زبرج من (A)إف نفس الكمية من السائل اليت تدخل اخلزاف من الفتحة 2Fe: ػلدث يف اخلزاف التفاعل

+++ + Fe 3Fe

++ : كما يلي يونات احلديد اإف ايونات احلديدي الناذبة سوؼ تتحوؿ دبساعدة الكلور إىل

3Fe++

+ 3Cℓ 3Fe+++

+ 3Cℓ - Fe (Pkg/sec )إذا مسينا كمية احلديد ادلتحولة من احلالة ادلعدنية إىل شوارد

فإف ىذه الكمية تعتمد +++Fe )على تركز شوارد

+++ ، وعلى درجة احلرارة والسطح الكلي لصفائح احلديد وعلى سرعة (C) وىو (

. دوراف السائل ستكوف تابعة (P) وبفرض أف العوامل الثالثة األختة تبقى ثابتة من أجل خزاف معت ، فإف

. ( C)لتكيز شوارد احلديد يف اخلزاف ثابت عائد (f) حيث ( P = fC ) تبت التجارب أف ىذه العالقة ؽلكن أف تكتب بالشكل

.لشروط التشغيل ادلذكورة أعاله Fe) إف كمية شوارد

+++ وتصل إىل حالة التوازف (q = QC ) ىي (F) اخلارجة من الفضاؿ (

عندما تكوف كمية شوارد احلديد اخلارجة من الفضاؿ تساوي إىل كمية الشوارد ادلنتجة ، وتتحقق ىذه (Q) وىذا التوازف شلكن فقط عند قيمة واحدة لػ Q = fأو fC = QC أو P = qادلساواة عندما يكوف

. ( Q )وسوؼ ندعو ىذه القيمة بقيمة التدفق احلرج . حدة متعلقة بكل خزاف تفاعل على : وىناؾ احتماالف ( Q) لن تساوي (Q) يف احلياة العملية فإف قيمة

أكرب من (QC) ، وىنا يكوف تصريف شوارد احلديد (QC > QC = P ) أي ( Q > Q )إما أف تكوف يف اخلزاف ويوجد فائض يف الكلور احلر (C) وبالتايل سوؼ ينقص تدرغليا التكيز (QC)الكمية ادلنتجة

، ويكوف خزاف التفاعل قابال لكلورة فائض من كربيتات احلديدي ، يف ىذه احلالة ال تستخدـ صفائح احلديد بشكل جيد، وبالتايل غلب إضافة كمية من كربيتات احلديدي باستمرار إىل اخلزاف حسب اللزـو

.


By.anas alezzo

(QC) أي أف تصريف شوارد احلديد (QC < QC = P) وبالتايل يكوف (Q< Q ) أو أف يكوف اليت تبقى عند )وبالتايل فإف كمية الكلور . ادلنتجة وسوؼ يزداد تدرغليا التكيز (QC)أقل من قيمة

ستكوف غت كافية لتحويل شوارد احلديدي إىل حديد ، وسيحتوي احمللوؿ اخلارج من (نفس ادلستوى . احلوض على شوارد احلديدي

:(الترويب ) نظرية تشكيل الندف – 6 – 5 – 3 – 2 (Theory of Flocculation )

:منها إف عملية تشكيل الندؼ معقدة نوعا ما وتعتمد على عدة عوامل . نوع وتركيز ادلعلقات الغروانية الواجب إزالتها – 1. ادلستخدمة ( Coagulant) نوع ادلادة ادلروبة – 2+++Aℓ) للماء إذ يستعمل (PH) قيمة – 3

PH = 7 – 4 من أجل قيم (Fe )وتستعمل شوارد احلديدي

++ . PH > 8.5 من أجل قيم (

Fe)وتستعمل شوارد احلديد +++

. PH > 4 من أقل قيم (. درجة احلرارة إذ أنو بارتفاع احلرارة ػلدث تشكيل الندؼ بشكل أفضل – 4 إذ أف جودة اخللط تتافق مع تصادـ أفضل، يصبح تشكيل الندؼ أفضل كلما كاف اخللط :اخللط – 5

وبشكل عاـ فإف سرعة تشكيل الندؼ تتناسب مع عدد التصادمات يف واحدة . أفضل للجزيئات .الزمن

سوؼ ضلسب عدد التصادمات يف واحدة الزمن وذلك حلالة نظرية تكوف فيها اجلزيئات الغروانية بشكل يف السرعة ذو قيمة (تدارج ) كرات ذات أقطار متساوية ، حبيث نفتض أنو يوجد يف السائل تغت

Gثابتة واذباه ثابت dz

dV (23 – 2) كما يف الشكل

ػلصل التصادـ بت جزيئت غروانيت عندما يدخل مركز أحدعلا إىل كرة مركزىا ىو مركز اجلزيء . ضلسب اآلف كمية ادلاء الداخل إىل ىذه الكرة يف واحدة الزمن . (d)الثاين ونصف قطرىا ىو القطر

: من مركز الكرة فيكوف (z) وذلذا سنحسب أوال كمية ادلاء الداخل إىل قرص على بعد dzzdz

dz

dvdq 222..

2/122 )(2

zd

dzzG

: كمية ادلاء اليت تدخل إىل كامل الكرة

2/122 )(22

zd

dzzGq

d

o

:تكتب نتيجة ىذا التكامل بالعالقة


By.anas alezzo

3

3

4d

Gq

جزئيا يف واحدة احلجـو يكوف عدد التصادمات يف واحدة احلجـو وواحدة (n)وبفرض أف ادلاء ػلوي :الزمن ىو

32

3

2dGnNg

ومع تدارج السرعة ومع (التكيز )وبالتايل فإف معدؿ تشكيل الندؼ يتناسب مع مربع عدد اجلزيئات . القوة الثالثة لقطر اجلزيئات

. وفيما يلي نعطي بعض التفاصيل عن ىذه العوامل اليت تؤثر على معدؿ تشكيل الندؼ : (n) عدد الجزيئات –آ

يعتمد على كمية اجلزيئات الغروانية وعلى نوع ىذه اجلزيئات وىذا العامل (n) إف عدد اجلزيئات . ال ؽلكن التحكم فيو

(23 – 2)الشكل

درجة التلوث بادلعلقات الغروانية تزداد كمية ادلادة ادلروبة الالزمة وبالتايل يرتفع معدؿ بارتفاع . تشكيل الندؼ أثناء ادلعاجلة

وبشكل عاـ فإف معاجلة ادلاء احلاوي على كمية كبتة من ادلواد الغروانية أسهل من معاجلة ادلاء .(24-2) احلاوي على كمية قليلة من ادلواد الغروانية انظر الشكل

معدؿ تشكيل الندؼ


By.anas alezzo

(24 – 2)الشكل

: (d) قطر الجزيئات –ب

.ضعيفأثناء عملية تشكيل الندؼ ؽلكن أف نعترب أف القطر البدائي للجزيئات ىو ذو تأثت Velocity gradient : (C)تدارج السرعة - ج

ىذه نستطيع (G) إف ىذا العامل ذو تأثت واضح على معدؿ تشكيل الندؼ إذ أنو بتغيت قيمة وشلا ىو مالحظ فإف معدؿ تشكيل الندؼ .ملحوظزيادة أو إنقاص معدؿ تشكيل الندؼ بشكل

)فمن أجل تشكيل الندؼ السريع يفضل إحداث تغت . (G)يتناسب خطيا مع قيمة تدارج السرعة ولكن ىذا األمر ذو حدود ألف بنية الندؼ ضعيفة نوعا ما وقد تتفتت . كبت يف السرعة (تدارج

الكبت ، وبالتايل فإنو يوجد قيمة أعظمية لػ (G)بسبب قوى االحتكاؾ الكبتة الناذبة عن تدارج السرعة (G) غلب أف ال تتعداىا .

سوؼ تنمو الندؼ بدوف عراقيل ولكن معدؿ تشكيل (G) عند القيم ادلنخفضة لتدارج السرعة ، (G)الندؼ عندىا سيكوف ضعيفا جدا ، وبالتايل فإنو من الناحية العملية ىناؾ أيضا قيمة أصغرية لػ

sec 20 ) غلب أف ال تقل عن (G)حبيث أف القيمة األصغرية لػ –1

غلب أف (G) والقيمة األعظمية لػ ( sec 75 )ال تزيد عن

–1 (20) وبت (30) تشكيل الندؼ عمليا بت إلسباـ حيث يتاوح الزمن الالـز (

. دقيقة : ؽلكن أف ربسب من مقدار االستطاعة كما يلي (G)إف قيمة تدارج السرعة

. ( dx x dy x dz )اعتربنا حجما صغتا من ادلاء مقداره (25 – 2)يف الشكل

(25 – 2)الشكل

: توجد قوة احتكاؾ بت الطبقة العليا والسفلى ناذبة عن تدارؾ السرعة قيمتها K= G d x dy

كمية ادلادة الغراوانية


By.anas alezzo

: حيث : ادلطلقةاللزوجة الديناميكية أو اللزوجة. G : (تدارج السرعة )تغت السرعة مع ادلسافة.

dz

dvdzdyGdx

:ىومقدار االستطاعة P = kdv = G dx dy dv

dzdydxG2 : ىو (w)ويكوف مقدار االستطاعة يف واحدة احلجـو

2G

dzdydx

PW

: ىو (G)ومنو مقدار تدارج السرعة

WG

: ( kinematic viscosity)وباستعماؿ اللزوجة احلركية

: يكوف ( mass density ) ىي الكثافة الكتلية : حيث

WG

عن حساب قيمة االستطاعة : (8 -2)مثال الm 500 )لنعترب حوضا لتشكيل الندؼ حجمو

3m 1000 ) تدفق ادلاء الوارد إليو (

3/h) بدرجة احلرارة

. (20C)مقدارىا G = 20 sec )بفرض أف تدارج السرعة

-1) .

w = G)مقدار االستطاعة يف واحدة احلجم ىو 2) :

W = 0.0010087 x 20 2 = 0.4 watt/m

3 : قيمة االستطاعة الكلية ىي

0.4 x 500 = 200 watt = 0.2 k.w

G = 75 secمن أجل -2:

W = G2 = 0.0010087 x 75

2 = 5.6 watt/m

3


By.anas alezzo

P = 5.6 x 500 = 2800 watt = 2.8 k.w m 1000) لكل (k.w 2.5 ) إىل (k.w 0.5)عمليا تتاوح قيمة االستطاعة من

3/h) .

معايرة وحقن ادلواد الكيميائية واخللط السريع مث : تتألف منشأة التويب من الوحدات التالية تشكيل الندؼ مث التسيب مث التشيح وقد حبثنا سابقا معايرة ادلواد الكيميائية وذبريعها ، بقي أف نبحث

.باقي أجزاء منشأة التويب Flash mixing: الخلط السريع – 7 – 5 – 3 – 2

يالحظ أنو يف عمليات تنقية ادلياه تكوف كمية ادلواد الكيميائية ادلضافة قليلة جدا بادلقارنة مع إذ يعد زللوؿ . ذلذا السبب غلب أف تتم عملية احلقن بطريقة غت مباشرة . كمية ادلاء الواجب معاجلتو

من أجل ادلواد )أو مائع حاو على معلقات (من أجل ادلعلقات القابلة لالضلالؿ يف ادلاء)مركز (الكيميائية ضعيفة االضلالؿ يف ادلاء كاحلجر الكلسي أو غت القابلة لالضلالؿ يف ادلاء كالكربوف ادلنشط

. ومن مث يضاؼ ىذا احمللوؿ أو ادلائع احلاوي على ادلعلقات إىل ادلاء ادلراد تنقيتو من الضروري أف يتواجد عند نقطة التقاء ادلادة ادلروبة بادلياه ادلعاجلة اضطراب كاؼ ؽلكننا من

. شلكنة قصر فتة زمنيةأالوصوؿ إىل توزيع منتظم للمواد الكيميائية يف يف كثت من احلاالت وخاصة يف منشآت ادلعاجلة الصغتة ؽلكن أف يتم ىذا االضطراب جبعل

. التقاء ادلادة الكيميائية مع ادلاء ادلعاجل عند مدخل مقياس فانتوري . ( Flash mixers) أما يف زلطات التنقية الكبتة فمن األفضل استعماؿ اخلالطات السريعة

m 1000 ) لتدفق مقداره (k.w 1.5 – 0.5 )وتكوف كمية الطاقة الالزمة ىي 3/h) . إف بعض ادلواد

( األدلنيـوكمركبات احلديد وأمالح ) الكيميائية ؽلكن أف ربقن عند نقطة واحدة تقريبا ور وذلك يف حالة استعمالنا ؿوالك ( activated silicaالسيليكا النشيطة )ومساعدات ادلواد ادلروبة

أما إذا كنا نستعمل الكلس فيجب أف ػلقن بعيدا نوعا ما عن نقطة حقن ادلواد الكيميائية . ذلذه ادلواد األخرى ألف وجود ىذه ادلواد الكيميائية بتكيز موضعي كبت مع الكلس سوؼ يؤدي إىل تشكل رواسب

و Fe(OH)3 ) وليس غروانيات من ( Aℓ(OH)3 و Fe(OH)3 )من مركبات Aℓ(OH)3 ) وأيضا . وتشكل الرواسب ىذا غت عكوس ويؤدي إىل ضياع يف ادلواد الكيميائية اخلاـ

. فإف الكربوف ادلنشط والكلور ال يضافاف عند نفس نقطة إضافة الكلس

( Flocculation): أحواض تشكيل الندف – 8 – 5 – 3 – 2 األحواض رلموعتت، ىناؾ أشكاؿ عديدة ألحواض تشكيل الندؼ ؽلكن أف نقسمها إىل

أما بناؤىا . وغالبا ما تكوف ىذه األحواض مستطيلة الشكل . ذات احلواجز واألحواض ادليكانيكية ويف ىذه احلالة غلب أف ال ػلوي ادلاء على فائض من ) فيمكن أف يتم دبواد سلتلفة كالفوالذ والبيتوف


By.anas alezzo

أو أف يتم بناء ىذه األحواض من . (غلب أف ال تكوف شديدة االطلفاض لو (PH)محض الكربوف و .اخلشب أو البالستيك

: أبعاد أحواض تشكل الندؼ - : التاليةإف القيم األساسية اليت غلب أف نعرفها لتصميم أحواض تشكيل الندؼ ىي

m) بواحدات (Q)تدفق ادلاء -3/sec) .

وبالتايل يكوف حجم .( ( T = 1800 – 1200 sec وعادة (T sec)زمن بقاء ادلاء يف احلوض - .(V = Q.T )حوض تشكيل الندؼ

:التاليةأما عمق احلوض فيمكن أف ضلسبو من العالقة التجريبية TQVd .2/12/1 33

وتتميز ىذه األحواض بأهنا .احلواجزظلوذجت ألحواض تشكيل الندؼ ذات (26 – 2)يعطي الشكل . وال ربتاج إىل ترتيبات ميكانيكية اإلنشاءبسيطة

(26 – 2)الشكل

اليت تتوفر يف احلوض من ضياع احلمولة (P) ؽلكن أف ضلسب يف ىذه احلالة قيمة االستطاعة : وتدفق ادلاء والكثافة الكتلية وتسارع الثقالة األرضية كما يلي

P = Q gh : حيث

: الكثافة الكتلية .g : تسارع الثقالة األرضية. h : ضياع احلمولة .

: ويكوف مقدار االستطاعة يف واحدة احلجـو ىو

wd

ghQ

V

PW


By.anas alezzo

3/ mwattT

hgW

T

ghWG

.ادليكانيكيةنعطي بعض األمثلة عن أحواض تشكيل الندؼ (27-2)يف الشكل :التالية بالطريقة (G)وىنا ؽلكن أف نشتق مقدار االستطاعة حلساب القيمة الصحيحة لتغت السرعة

:نيوتنالقوة الناذبة عن االحتكاؾ ؽلكن أف ضلسبها من عالقة

2

2VACF DD

: حيث CD : عامل االحتكاؾ . : الكثافة الكتلية للماء .A : مساحة سطح احملاريك .V : السرعة النسبية للمحاريك مع ادلاءm.sec

-1 . . ( من السرعة ادلطلقة 0.75يفتض أف السرعة النسبية ىي )

(27-2)الشكل

-2) الشكل .التايل يعتمد على نسبة طوؿ احملراؾ إىل عرضو كما يف اجلدوؿ (CD)إف عامل االحتكاؾ 28).

(28-2)الشكل

CD 1النسبة/w 1.2 5 1.5 20 1.9 ∞

السرعة × القوة : ويكوف مقدار االستطاعة ىنا ىو

2

3VACVFP DD


By.anas alezzo

وبشكل عاـ فإنو لكي نصمم األحواض ادليكانيكية لتشكيل الندؼ غلب أف نأخذ بعت النظر النقاط : التالية

sec 1800 – 1200: مدة بقاء ادلاء يف احلوض – 1m.sec 0.8 – 0.2: السرعة احمليطية لدواليب احملراؾ عمليا – 2

-1 (3/4) سرعة احملراؾ واختالؼ السرعة ىو (1/4) تكوف عادة سرعة ادلاء حوايل – 3 من مساحة ادلقطع العرضي للحوض وإال فإف دوراف (%20 ) غلب أف ال تتعدى مساحة احملراؾ – 4

. ادلاء قد يتم بدوف تغت السرعة الالـز عندما تكوف نسبة

w

: فإف عامل االحتكاؾ ؽلكن أف ػلسب من العالقة التجريبية (10)أكرب من

)408.9)((9.1

wwCD

:الترسيب مع تشكيل الندف في أحواض الترسيب أفقية الحركة– 9– 5 – 3 – 2 يالحظ وجود اختالؼ واضح بت ترسيب جزئيات منفصلة وترسيب معلقات قابلة لتشكيل

: ففي احلالة األختة يتأثر التسيب بالتكتل ادلستمر الذي يعود لسببت . الندؼ اختالؼ سرع ترسيب اجلزيئات إذ أف اجلزيئات ذات سرع التسيب الكبتة تتسب مدركة اجلزيئات – 1

. األبطأ سرعة ، ومشكلة معها ندفا ذات قطر أكرب . وتغت السرعة يف ادلاء قد يسبب زيادة يف إمكانية تشكيل الندؼاالضطراب إف – 2

اختالؼ سرع التسيب بت )ومن الواضح أنو يف حوض ترسيب مثايل يكوف السبب ادلشار إليو أوال . ىو الذي يلعب دورا يف تشكيل الندؼ فقط (اجلزيئات

ودبا أف معدؿ تشكيل الندؼ يتبع عدد التصادمات بت اجلزيئات يف واحدة الزمن فإنو ؽلكن سوؼ يؤدي إىل أف سبس ىذه اجلزيئات (S1) وسرعة ترسيب (d1)القوؿ بأف ترسيب جزيئات ذات قطر

: وادلوجودة يف اسطوانة حجمها (S2) وسرعة التسيب (d2)يف واحدة الزمن كافة اجلزيئات ذات القطر )()(

421

2

21 SSdd

عدد اجلزيئات ذات (n2)و (29 – 2انظر الشكل ) (d1) عدد اجلزيئات ذات القطر (n1)فإذا كاف واجلزيئات ذات (d1) يف واحدة احلجم يكوف عدد التصادمات بت اجلزيئات ذات القطر (d2)القطر : يف واحدة احلجم ويف واحدة الزمن ىو(d2)القطر

)()(4

21

2

2121 SSddnnNs


By.anas alezzo

(29 - 2)الشكل

: وبفرض أف التسيب ػلدث يف الظروؼ الصفحية ؽلكن أف نكتب )(

18

1 2

2

2

121 ddg

SSw

ws

)()( 21

3

2121 ddddnnkNs : قيمة ثابتة ومساوية إىل (k) :حيث

w

wsgk

72

:إف تشكيل الندؼ ادلتواصل بسبب سرع التسيب ادلختلفة يعتمد على العوامل التالية .(n) تركيز اجلزيئات – 1 . (d) قطر اجلزيئات – 2 d1 – d2 االختالؼ يف قطر اجلزيئات – 3

يف حوض ترسيب حقيقي سوؼ يوجد أيضا تشكل مستمر للندؼ بسبب تغتات السرعة الناذبة عن تبت سابقا أف عدد .واألرضيةاالضطراب يف دخوؿ ادلاء إىل احلوض وعن االحتكاؾ مع اجلدراف

:ىوالتصادمات يف واحدة احلجم وواحدة الزمن 32

3

2GdnNg

ؿ الندؼ ادلتواصل الذي ػلدث يف أحواض التسيب أفقية احلركة حسب الصيغ ادلشار يإف تشك .قليلةإليها أعاله ىو ذو أعلية

أما يف أحواض التسيب ذات احلركة الشاقولية للماء من األسفل إىل األعلى فإف تشكيل . الندؼ ىذا يلعب دورا ىاما يف عمليات التسيب

ومع ذلك السطحي، كما رأينا سابقا فإف عمق حوض التسيب مستقل عن معدؿ التحميل :لسببتفإنو من غت ادلستحسن إنشاء حوض ترسيب ذي عمق ضئيل جدا

. غلب أف يوجد فراغ كاؼ من أجل الرواسب ادلتوضعة – 1


By.anas alezzo

إف سرعة ادلاء األفقية غلب أف ال تتعدى قيمة حرجة معينة وإال فإهنا سوؼ تؤدي إىل نقل - 2قيمة ىذه السرعة احلرجة تعتمد على مواصفات الرواسب ادلتوضعة . الرواسب ادلتوضعة على طوؿ القاع

فإف قيمة ىذه السرعة (AL2O3 , nH2O )و (Fe2O3 , nH2O)ويف حالة رواسب ربوي على يف احلياة العملية ليس من ادلفضل االقتاب من . (m/h 360 ) وبت(m/h 240 )احلرجة تتاوح بت

. قيمة ال بأس هبا للسرعة األفقية ذلذا الغرض (m/h 60 )ىذه احلدود ، ويشكل الرقم

:الحركة تصميم أحواض الترسيب أفقية – 10 – 5 – 3 – 2 :ىي إف القيم األساسية الالزمة لتصميم أحواض التسيب

Qm تدفق ادلاء –آ 3/sec.

sec/m: السطحي معدؿ التحميل –ب A

QSO

من معادلة ستوؾ وإظلا ربدد ىذه القيمة (So)وعمليا فإنو ال يفضل حساب القيمة الدقيقة لػ . ذبريبيا

عمليا (So)قيمة باستخداـ كربيتات االدلنيـو ومركبات أمالح احلديد كمواد مروبة فإف x 10 2 )تؤخذ بت

-4 m/sec) 4 ) وبت x 10

-4 m/sec) 1.5 – 0.75 تقريبا ، أي m/h) ) .

لذلك غلب أف طلتار فيما يتعلق . مستقالف عن القيم األساسية (To) إف العمق وزمن البقاء 6-2) قيمة تساوي على األقل عمق حوض تشكيل الندؼ أما مدة البقاء فتتاوح بت (d)بالعمق

hour) . منشأة دلعاجلة مياه الشرب مع أحواض ترسيب أفقية احلركة تتبع (30-2) ويبدو على الشكل

.الندؼأحواضا لتشكيل

(30-2)الشكل


By.anas alezzo

وبشكل عاـ فإف أحواض التسيب أفقية احلركة ؽلكن أف تكوف مستطيلة يف ادلسقط األفقي أو يف أحواض التسيب أفقية احلركة فإف أجهزة إزالة احلمأة تتألف من كاشطات أفقية تسحب . دائرية

احلمأة إىل موقع ذبميعها يف طرؼ احلوض حيث تزاؿ بشكل متقطع أو مستمر بتأثت الثقالة أو بشكل . آيل

. تصميمت ظلوذجيت ألحواض ترسيب أفقية احلركة (32-2)و (31-2) يبت الشكالف


By.anas alezzo

(31-2)الشكل

(32-2)الشكل

يف أحواض التسيب الدائرية فإف التدفق ؽلكن أف يدخل من مركز احلوض متجها إىل زليط وبشكل عاـ فإف ذبهيزات تنظيف احلوض الدائري . احلوض وؽلكن أف يكوف االذباه معاكسا لذلك

تتألف عادة من شفرات كاشطة مركبة على أذرع قطرية ويكوف قاع احلوض مائال إىل مركزه كما يف . (33-2)الشكل

(33-2)الشكل

إف

تصميم مداخل احلوض غلب أف

يكوف دقيقا قدر اإلمكاف وذلك إلنقاص سرعة الدخوؿ ولتوزيع ادلاء بشكل منتظم عرب مقطع احلوض ودلزج ادلاء

الداخل مع ادلاء ادلوجود يف احلوض لكي ظلنع تيارات الكثافة وإف تأمت عدد كبت من الفتحات يشكل حال مثاليا دلدخل احلوض ، كما (34-2)موزعة على عرض وعمق ادلرسب كما يف الشكل

.يعرض نفس الشكل ظلاذجا أخرى دلداخل أحواض التسيب


By.anas alezzo

(34-2)الشكل

أما سلارج احلوض فتتألف عادة من ىدارات تسحب ادلاء من سطح احلوض حبيث يكوف طوذلا إف ىدارات اخلروج مع . كافيا إلنقاص السرعة إىل احلد الذي ال يسمح بإعادة تعليق الرواسب يف ادلاء

وىذه ادلساحة تبقى فعالة يف عملية . أقنيتها ؽلكن أف تغطي جزءا ال بأس بو من مساحة احلوض . التسيب ، وال غلب حذفها من مساحة احلوض عند تصميمو دلعدؿ ربميل سطحي معت

. إف ىدارات اخلروج غلب أف تكوف مستوية سباما وذات تدفق حر : ( 9 – 2 )مثال ال

Q = 0.5 m ) أبعاد حوض ترسيب معد الستقباؿ تدفق مقداره احسب3/sec) ولتكن سرعة التسيب (

So = 4 x 10-4

m/sec) . ( Tf = 1800 secبفرض مدة بقاء فيو ىي )إف سعة حوض تشكيل الندؼ ادلعترب

V = Qtf = 0.5 x 1800 = 900 m3

:عمق حوض تشكيل الندؼ ىو mh 57.49002/1 3

d = 5 m: نستخدـ ىذا العمق أيضا حلوض التسيب :ادلساحة األفقية حلوض التسيب ىي

2

41250

104

5.0. m

So

QLWA

L = 5 w: طوؿ حوض التسيب ادلستطيل ىو عدة أضعاؼ من عرضو ، ليكن

mA

W 165

1250

5

L = 5 x 16 = 80 m

: مدة بقاء ادلاء يف احلوض h

Q

dwLTs 5.3sec12800

5.0

6400..


By.anas alezzo

: السرعة األفقية جلرياف ادلاء يف احلوض hm /9.22

5.3

80

غلب أف يعطى قاع احلوض ميال غلعل من السهل التخلص من ادلواد الصلبة ادلتسبة فإذا كانت ادلواد ادلتسبة تزاؿ يدويا فإنو ينصح بتقسيم حوض التسيب إىل جزئت إذا كاف ذلك شلكنا ، أحدعلا

.ؽلكن أف ؼلرج من اخلدمة أثناء التنظيف : (المروقات) الترسيب مع تشكيل الندف في المرسبات شاقولية الحركة – 11 – 5 – 3 – 2

مساوية إىل سرعة التسيب احلدية(Vo) يف األحواض شاقولية احلركة تكوف سرعة اجلرياف

A

Q

To

HSo . ويف ىذه األحواض نالحظ أف اجلزيئات ادلنفصلة ال تستطيع التسيب إال إذا كانت

وكما ذكر أعاله فإف ادلرسبات أفقية احلركة تزيل (So) أكرب من سرعة التسيب احلدية (S)سرعتها )( بنسبة مقدارىا(So > S)اجلزيئات ادلنفصلة ذات سرعة التسيب

So

S. شلا يزيد من فعالية ادلرسب

وذلذا السبب ال ينصح باستخداـ األحواض شاقولية احلركة لتسيب اجلزيئات ادلنعزلة غت القابلة لتشكيل الندؼ ، أما اجلزيئات القابلة لتشكيل الندؼ فسلوكها سلتلف سباما ، فهي بعد أف تدخل إىل احلوض

فهي سوؼ تصطدـ أثناء صعودىا باجلزيئات النازلة إىل (So – S)متجهة إىل األعلى بسرعة مقدارىا ومع استمرار احلركة تنقص السرعة . األسفل وتتحد معها شلا يؤدي إىل زيادة حجمها وسرعة ترسبها

الفعالة للحركة ضلو األعلى ، حىت إذا ما أصبحت قيمتها سالبة مع دواـ التاكم تتسب اجلزيئات ضلو . (35-2)القاع ، الشكل

(35-2)لشكل ا

ال يستطيع جزيء يف األحواض أفقية احلركة البقاء يف احلوض أكثر من ادلدةSo

HTo أما يف

األحواض شاقولية احلركة فإف مدة بقاء اجلزيء القابل لتشكيل ندفة أكرب بكثت منSoS

Ht f

شلا

يعزز تشكيل الندؼ ويؤدي إىل زيادة فعالية التسيب ، وبالتايل فإف ىذه األحواض تستطيع العمل . حبموالت سطحية أكرب بكثت من األحواض األفقية وذلك لنفس نسبة اإلزالة للجزيئات


By.anas alezzo

كما أف التجريع من األسفل للمادة الكيميائية ادلروبة لن يكوف ذا تأثت مباشر على نوعية ادلاء ، وبالتايل فإف التجريع السفلي ادلتقطع لن يعطي أي اضطراب يف عملية التنقية ، وذلك بعكس التسيب األفقي الذي إف أعطيت فيو كمية غت كافية من ادلادة ادلروبة لفتة من الزمن فإف ذلك سيقود إىل نوعية

سيئة من ادلاء يف ىذه الفتة : أنواع المروقات – 12 – 5 – 3 – 2

ظليز يف احلياة العملية نوعت من ادلروقات ، يتم يف األوؿ سباس ادلاء مع ما ترسب من مواد صلبة بوساطة حركة ادلاء من األسفل إىل األعلى وكثتا ما تكوف ىذه السرعة متناقصة بسبب الشكل

. سفل احلوض طبقة عالقة من ادلواد الصلبة أادلخروطي للحوض حبيث يبقى يف ينفذ الشكل الثاين من ادلروقات بوضع حوض لتشكيل الندؼ يف وسط احلوض رلهز خبالطات

ظلوذجا ألحد مروقات النوع األوؿ حيث يدخل ادلاء مع (36 – 2)يوضح الشكل . ميكانيكية ـ ػػ إىل القس( 1)ادلروبات الكيميائية عرب األنبوب

(36 – 2)الشكل

مث يرتفع ادلاء إىل األعلى لينسكب فائض ادلواد الصلبة ادلتسبة (2) بوساطة موزع (3)السفلي للمخروط (7) ومن مث إىل شبكة اجملاري عرب األنبوب (6) من ادلروؽ ، حيث يزاؿ عرب أنبوب مثقب (4)إىل اجلزء

. إىل ادلرشح (5)وذلك بشكل دائم أو متقطع حسب اللزـو أما ادلاء النقي فيخرج عرب األنبوب ىذا . يف وسطو فيظهر حوضا للتويق ذات غرفة لتشكيل الندؼ (37-2) أما الشكل

يف مركزه يوجد غرفة لتشكيل ،ادلروؽ يتألف من جزء من جذع سلروط مستند على قاعدتو الصغرىيدخل ادلاء إىل غرفة تشكيل الندؼ . الندؼ بشكل جزء من جذع سلروط مستند على قاعدتو الكربى


By.anas alezzo

أما فائض ادلواد الصلبة ، (2) أما ادلروبات الكيميائية فتعطى عرب األنبوب (1)من ادلروؽ عرب األنبوب . ادلزود بصماـ يفتح آليا أو يدويا وقت اللزـو (6) وذلك عرب األنبوب (5)ادلتسبة فإف يزاؿ من القسم

(37 – 2)الشكل

يوجد يف مركز غرفة تشكيل الندؼ زلور شاقويل يدار بوساطة زلرؾ ، وقد ثبتت عليو أذرع . دلنع ترسيب الندؼ يف غرفة تشكيلها (4) وذراع (3)للخلط

مروقا تتم التنقية فيو حبركة ادلاء بشكل مائل قطري من غرفة تشكيل (38 – 2) يوضح الشكل يتم دخوؿ ادلاء . (accelater)الندؼ إىل ىدار إخراج ادلاء النقي عند احمليط ويدعى ىذا ادلروؽ ادلسرع

و (2) أما دخوؿ ادلواد ادلروبة ومساعدات التويب فيتم عرب األنابيب (1)إىل ىذا ادلروؽ عرب األنبوب ويتم ىذا اخللط بوساطة . خلط بدائي مث ثانوي وتشكيل للندؼ (5) و (4) ويتم يف احليزين (3)

ليصرؼ عرب (8)أما فائض ادلواد ادلتسبة فيجمع يف احليز . قسم التسيب (7) وؽلثل القسم (6)احملاريك . باستمرار أو بشكل متقطع (9)السكر

(38 - 2)الشكل


By.anas alezzo

ىو ادلروؽ ذو النبض ادلصمم ظلوذج منو يف منشأة تنقية مياه (39 – 2) ادلروؽ ادلبت يف الشكل . مدينة الثورة يف سوريا

ادلغلقة من (1) إىل غرفة النبض (3) حيث تدخل ادلياه اخلاـ مع ادلواد الكيميائية عرب األنبوب تعمل باستمرار ساحبة اذلواء من (2) إىل أعلى ىذه الغرفة يصل أنبوب امتصاص مضخة ىواء .أعالىا

)الغرفة شلا يسمح للماء اخلاـ بأف يرتفع يف الغرفة إىل منسوب أعلى من سطح ادلاء يف احلوض دبقدار

70 cm) . لينفتح إىل (6) سيعطي أمرا إىل سكر (5)وعندما يصل ادلاء إىل ىذا ادلنسوب فإف مؤشرا مندفعا (1)وبالتايل سيهبط ادلاء يف الغرفة . متصال باذلواء اجلوي (1)اذلواء اجلوي وبالتايل يصبح احليز

مث إىل رلموعة أنابيب (8) وذلك عرب قناتت سفليتت (3) مع ادلاء القادـ من األنبوب (4)إىل احلوض يصعد ادلاء اخلاـ يف احلوض إىل األعلى لتتسب ادلواد الصلبة ويصرؼ ادلاء . مثقبة متصلة بالقناتت

إىل حأما فائض احلمأة فيصرؼ من أىرامات تكثيف احلمأة بوساطة أنابيب تفت . (7)النقي عرب األقنية . شبكة اجملاري خارج احلوض

(39 – 2)الشكل

سيغلق (6) عندما يصل منسوب ادلاء يف غرفة النبض إىل مستوى ادلاء يف احلوض فإف السكر تعمل بدوف توقف فإهنا ستمتص (2)ودبا أف ادلضخة . وستعزؿ غرفة النبض عن اذلواء اجلوي أوتوماتيكيا

. اذلواء من أعلى غرفة النبض لتتفع ادلاء فيها مرة ثانية وتتكرر دورة عمل احلوض (10) وبت (5)بت تصمم غرفة النبض حبيث تكوف مدة امتصاص ادلاء إليها متاوحة

( إىل اذلواء اجلوي 6فتح السكر ) ثواف يف حت يكوف زمن ىبوط ادلاء فيها وإعطائو إىل احلوض ثواف ويصعد (10) إىل (5)أي بتعبت آخر يبقى ادلاء يف احلوض ساكنا مدة . (sec 30 )مساويا إىل

. على ضبط ىذه األزمنة (6) والسكر (5) ويساعد كل من ادلؤشر (sec 30)ادلاء يف احلوض مدة

: أسس تصميم المروقات – 13 – 5 – 3 – 2 : تصمم ادلروقات باألخذ بعت النظر األسس التالية

. دقيقة (30) ال يقل زمن اخللط السريع وتشكيل الندؼ عن –آ


By.anas alezzo

ال يقل زمن التسيب عن ساعتت يف ادلروقات العادية وعن ساعة واحدة يف ادلروقات اليت تتبع –ب .عمليات إزالة العسرة

X 10 1.2 ) ال تزيد سرعة اجلرياف إىل األعلى عن –ج -3

m/sec) من أجل ادلروقات اليت تتبع عمليات x 10 6.8 )إزالة العسرة و

-4 m/sec) من أجل ادلروقات العادية .

. من السطح الكلي للماء (25%) إىل (4%) تتاوح مساحة اجلزء ادلخصص لتكثيف احلمأة من –د كما تعمل جدراف مكثفات احلمأة واألىرامات ادلقلوبة ادلعدة الستقباؿ الرواسب حبيث سبيل بزاوية

(60C) عن األفق لتأمت انزالؽ احلمأة . 10 ) ال يتجاوز معدؿ التحميل على ىدارات اخلرج عن –ىػ

–3 x 4 m

3/mL/sec) للمروقات اليت تتبع

10 )عمليات إزالة العسرة و -3

x 2 m3/mL/sec) من أجل ادلروقات العادية .

(4 – 8 %) تصمم بشكل عاـ زلطات تنقية مياه الشرب لتدفق يزيد عن االحتياج اليومي بنسبة –و وذلك لألخذ بعت النظر كمية ادلاء الضائعة مع احلمأة ادلتسبة ومع ادلياه ادلصرفة من عمليات غسيل

علما بأف الكمية الضائعة من ادلاء تعتمد على عمليات ادلعاجلة الكيميائية ادلستعملة ، ونوع . ادلرشحات . أجهزة مجع احلمأة ، ونوع ذبهيزات غسيل ادلرشحات

وبشكل عاـ فإف قيم مدة بقاء ادلاء يف حوض التسيب ومعدؿ التحميل السطحي ومعدؿ . التحميل على ىدارات ادلخرج تعطى يف اجلدوؿ اآليت وذلك تبعا لنموذج حوض التسيب

كما أف طرؽ تصريف احلمأة الناذبة عن ادلرشحات وادلرسبات تعتمد على الظروؼ البيئية احمللية وتتضمن : اإلجراءات ادلمكنة ذلذا التصريف ما يلي

. التصريف ادلباشر إىل هنر رلاور – 1 . التصريف يف شبكات اجملاري – 2. التجفيف يف مرشحات الضغط أو يف أجهزة الطرد النابذ – 3m 300) ذبفيفها يف أحواض قليلة العمق حبيث تكوف مساحة احلوض مقدارىا – 4

2m 150) منها (

2)

m 150)يف اخلدمة و 2m 1000) من أجل إزالة الرطوبة وذلك لكل تدفق دلنشأة التنقية مقداره (

3/hour)

. (3-2)الجدول

. القيم األساسية لتصميم أحواض ترسيب مياه الشرب

مدة البقاء نموذج حوض الترسيب (hour)

معدل التحميل على هدار

المخرج(m/day)

يل حممعدل التالسطحي (m/day)

8 – 3ترسيب ابتدائي


By.anas alezzo

: حوض ترسيب عادي يتبع 33 – 20 250 8 – 2حوض تشكيل ندؼ - 40 – 20 250 8 – 4إزالة عسرة -

:حوض ترسيب شاقولي الحركة يتبع 55 175 2حوض تشكيل ندؼ - 100 350 1إزالة عسرة -

: ترسيب أنبوبي يتبع

-- -- 0.2حوض تشكيل ندؼ - -- -- 0.2إزالة عسرة -

: تأثير إضافة المروبات الكيميائية على نوعية المياه – 14 – 5 – 3 – 2ونقصد ىنا بكلمة التويب كامل . سوؼ نناقش اآلف تأثت التويب على مواصفات ادلياه

. (بدوف الكلورة وبدوف ادلعاجلة بالكربوف ادلنشط وغته )عملية تشكيل الندؼ والتسيب والتشيح . وظليز عادة شكلت من مظاىر تأثت التويب على نوعية ادلياه علا التأثت األويل والتأثت الثانوي

ىإذ ربتو. مباشرة يتعلق التأثت األويل بتغتات نوعية ادلاء الناذبة عن عملية تشكيل الندؼ آنذاؾ ادلواد العالقة وادلواد الغروانية داخل الندؼ ، وتلتصق أيضا إىل الندؼ بعض ادلواد األخرى

. ادلوجودة يف ادلاء SO4)فزيادة زلتوى . أما التأثت الثانوي فال يعود إىل تشكيل الندؼ وإظلا ألسباب أخرى

-- يف (

كمادة مروبة ىو أحد أمثلة التأثت الثانوي لعملية AL2( SO4)3ادلاء عند استخداـ كربيتات االدلنيـو . التويب على نوعية ادلاء

الذي يعطي مسحا لكافة (1-2) ودلناقشة ىذا ادلوضوع بشكل أكثر مشوال نعود للجدوؿ . ادلكونات ادلوجودة يف مياه الطبيعة وذلك بالنسبة إىل حجم اجلزيئات ادلوجودة يف ادلاء

1 m(molecular range) مجال الجزيئات األصغر من –1 – 14 – 5 – 3– 2PO4) إف التأثت األويل لعملية التويب يف رلاؿ ادلواد ادلنحلة يف ادلاء زلدد بشوارد

3- و (

(Fe2+(3+)

Mn ) و ( 2+(+3)

. وادلواد العضوية ( وبالتايل ىناؾ ( FePO4 و AℓPO4 ) سوؼ يوجد الفوسفات يف الندؼ بشكل مركبات

. (mg/L 0.02 إىل0.5mg/Lمن مثال )نقصاف ملحوظ يف كمية الفوسفات فإف مياه الشرب ربتاج إىل مستوى ( biological stability) أما فيما يتعلق باالستقرار احليوي

PO4)منخفض جدا من شوارد 3-

) .


By.anas alezzo

وبالتايل فإف ادلواد العضوية اليت توجد يف . أيضا تلتصق إىل بنية الندؼ بعض ادلواد العضوية ادلاء بشكل منحل سوؼ تنقص بعض الشيء بوساطةالتويب ، وكذلك فإف طعم ورائحة ادلاء غالبا ما

وبسبب التصاؽ بعض ىذه ادلواد . ( 1m ) يتواجداف بسبب ادلواد العضوية ذات األقطار األقل منولكن من أجل ربضت مياه . العضوية ببنية الندؼ فإف التويب سوؼ ػلسن طعم ورائحة ادلاء نوعا ما

شرب جيدة فإننا غلب أف نأخذ تدابت أخرى لتحست الطعم والرائحة كادلعاجلة بالكربوف ادلنشط أو . وزوف البا

Fe ) أما احلديد وادلنغنيز Fe و ++

Mn و +3Mn و ++

فيمكن أف يعتربوا كمادة مروبة ( +3. ويتسبوا مع ادلادة ادلروبة ادلضافة وهبذا نالحظ أف التويب يسبب ذلم إزالة ىامة فيمكن (1m) أما التأثت الثانوي لعملية التويب على نوعية ادلاء يف رلاؿ اجلزيئات األصغر من

: تلخيصو دبا يلي SO4) يزداد زلتوى ادلاء من –آ

-- . كمادة مروبة Aℓ2(SO4)3 إذا استعملت كربيتات االدلنيـو (

-Cℓ ) يزداد زلتوى ادلاء من –ب كمادة مروبة (FeCℓ3) إذا استعمل كلوريد احلديد (

SO4 ) يزداد زلتوى ادلاء من –ج Cℓو --

.إذا استعملت كربيتات احلديدي ادلكلورة كمادة مروبة ( –. أيضا تتم عملية النتجة يف سرير ادلرشحات الرملية السريعة وذلك إذا مل تطبق أية كلورة مسبقة على ادلاء –د

NH4)وبذلك يتحوؿ االمونيـو +NO3 ) باألكسدة إىل (

-) .

: وذلك بسبب حصوؿ التفاعالت التالية (CO2 ) تزداد يف ادلاء كمية –ىػ Aℓ2(SO4)3 + (n+3) H2O Aℓ2O3 nH2O + 3H2SO4

3H2SO4 + 6HCO3

- 3 SO4

-- + 6H2CO3(6H2O + 6 CO2)

H)وبالتايل يزداد تركيز شوارد اذليدروجت + . (PH) يف ادلاء أي سوؼ تنقص قيمة (

: ؽلكن أف يتعدؿ ىذا التأثت بإضافة الكلس 2H2CO3 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 + 2H2O

. يف ادلاء سوؼ تزداد كمية شوارد الكالسيـو (PH)ولكن مع ىذا التعديل اجلديد لقيمة

(1واألصغرمن1mالجزيئات األكبر من ): مجال الغروانيات– 2 – 14– 5– 3– 2 وتكوف إزالتها شلتازة دبا يف ذلك الغروانيات العضوية كاحلموض الدبالية والربوتينات والفتوسات

ومع ذلك فيجب أف نشت ىنا إىل أنو . والغروانيات غت العضوية كالغضار الغرواين والسيليكا الغروانية فيما يتعلق بالفتوسات فإف إزالتها غلب أف تكوف تامة جدا شلا يستدعي مرافقة التويب بعمليات

. التعقيم


By.anas alezzo

: ( 1الجزيئات األكبر من ) مجال المواد العالقة – 3 – 14 – 5 – 3 – 2ولكن . بشكل عاـ ؽلكن إزالة ادلواد العالقة بوساطة التشيح بدوف عمليات التويب السابق

يالحظ أف االنتقاؿ بت ادلواد الغروانية وبت ادلواد العالقة ليس انتقاال واضحا إذ أف رلاؿ ىذا االنتقاؿ ىي من ادلواد العالقة أـ من ادلواد (1 ) ما ذات قطر مقارب لػ ةىو رلاؿ واسع وال ؽلكن اجلـز بأف جزيئ

ورلموعة البكتيا ؽلكن أف تؤخذ مثاال على ىذه احلالة إذ أف حجمها العادي يتاوح بت . الغروانية (1) وبت(10) فإهنا تعود إىل رلاؿ ادلواد العالقة ، ولكن عمليا ال (2-2) وحسب تصنيف اجلدوؿ

لذا فمن الضروري استخداـ عمليات التويب قبل التشيح . يكفي التشيح البسيط إلزالة البكتيا ذلذه البكتيا شلا (100%)ومع ذلك ، ومع التويب والتشيح فإننا لن نصل إىل إزالة نسبتها . إلزالتها

وىناؾ سبباف غلعالف قسما من . غلعل من الضروري أيضا استعماؿ التعقيم ألغراض مياه الشرب : البكتيا يف منجى من عمليات تشكيل الندؼ علا

. إف البكتيا ىي كائنات حية ؽللك الكثت منها خاصة احلركة شلا يتيح ذلا فرصة اذلرب من الندؼ– 1 ) وبالتايل فإف تعديل ىذه الشحنات جبزيئات (m.v 50 - ) رباط البكتيا بشحنات زيتا العالية – 2

Aℓ2O3 , nH2O أو Fe2O3 , nH2O ) االغلابية غالبا ما يكوف غت كامل . سوؼ تزاؿ بعمليات (1)وباختصار ؽلكن أف نستنتج أف كل ادلواد العالقة ذات األقطار األكرب من

.التويب باستثناء البكتيا فإف نسبة إزالتها أقل بكثت

: ( Coagulant aids ) مساعدات الترويب – 15 – 5 – 3 – 2 نالحظ من نتائج التجارب يف احلياة العملية أف تشكيل الندؼ ال يتم بشكل كامل يف كل

: وقد يكوف من أسباب ىذه ادلتاعب يف تشكيل الندؼ ويف ترسيبها األمور التالية . الشروط إف معدؿ ترسيب الندؼ يف درجات احلرارة ادلنخفضة ىو ضعيف جدا وذلك بسبب اللزوجة – 1

ولتحاشي ىذا األمر ؽلكن أف نضيف قبل تشكيل الندؼ بعض ادلواد الناعمة ذات . الكبتة للمياه أو بودرة الكربوف ادلنشط شلا (CaCO3)أو احلجر الكلسي (البنتونايت )الوزف النوعي الكبت كالغضار

. يؤدي إىل زيادة يف وزف الندؼ ادلتشكلة إف ادلاء الذي يتعرض للمعاجلة بتشكيل الندؼ ىو ذو عكارة منخفضة وتلوف قليل ولذلك فإننا – 2

وذلك لتعديل (ادلادة ادلروبة )ضلتاج إىل كمية قليلة من ادلعلقات الغروانية ذات الشحنات اإلغلابية وبالتايل فإف التكيز الضعيف دلواد . ادلاء الكمية القليلة أيضا من الغروانيات السلبية ادلوجودة أصال يف

التفاعل سوؼ يؤدي إىل اطلفاض معدؿ تشكيل الندؼ وعدـ ظلو الندؼ ادلتشكلة إىل احلجم ادلرغوب ويف ىذه احلالة أيضا فإف إضافة ادلواد الناعمة كالبنتونايت سوؼ يؤدي إىل ربسن تشكيل

. الندؼ


By.anas alezzo

إف الندؼ ادلتشكلة يف أغلب احلاالت ىي ندؼ ضعيفة البنية ، سهلة التخريب وذلذا فهي لن – 3. (تدارج السرعة الكبت) تنمو إىل احلجم ادلرغوب بسبب تعرضها إىل تغتات السرعة الكبتة

ولتحاشي ىذا األمر ؽلكن أف طلفض تدارج السرعة ىذا، ولكن ىذا التخفيض سوؼ يتافق بزيادة . واضحة يف الزمن الالـز لتشكيل الندؼ

. ىذا باإلضافة إىل أف الندؼ الضعيفة سوؼ تتفتت على سرير ادلرشح وسبر عرب حبات الرملفقد يوجد فيو بعض ادلواد الكيميائية اليت . أيضا فإف حدوث الندؼ الضعيفة قد يعود إىل صفات ادلاء

تؤثر بشكل سيء على تشكيل الندؼ كادلركبات ذات السطوح الفعالية اليت تؤثر بشكل غت مرغوب . فيو على الندؼ

لوحظ أنو ؽلكن إنتاج ندؼ ذات بنية أقوى بإضافة مواد نسميها مساعدات التويب كالسيليكا . ( activated silica )ادلنشطة

: السيليكا المنشطة محض ) ىي من أكثر مساعدات التويب استعماال ، ربضر عادة بإضافة محض ما

: إىل زللوؿ سيليكات الصوديـو فيحدث التفاعل التايل (الكربيت أو محض كلور ادلاء Na2 SiO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2SiO3

H2SiO3 ىو احلمض السيليكوين (silicic acid) .

إف احلمض السيليكوين بشكلو اجلزيئي ىذا ، ىو محض غت ثابت وسوؼ يتحوؿ إىل احلمض ذي الوزف اجلزيئي األكرب من احلمض السيليكوين كما يلي ( poly silicic)السيليكوين متعدد اجلزيئات

:nH2SiO3 (H2SiO3)n

:أو بالصيغة االنشائية لو OH OH OH OH

n Si = O O = Si – O – Si – O – Si – O – Si - OH

OH OH OH OH OH

N 3 2 1 .إف بنية مثل ىذا اجلزيء الكبت تعتمد على الشروط الكيميائية

. يف ادلثاؿ ادلشار إليو أعاله كاف تفاعل سيليكات الصوديـو مع محض الكربيت تفاعال كامال .(100%)وبالتايل فإف نسبة التحوؿ إىل احلمض السيليكوين متعدد اجلزيئات ىي

إف محض السيليكوين متعدد اجلزيئات ىو محض ضعيف جدا ، وبالتايل فإف جزءا صغتا جدا . منو فقط ىو الذي يتفكك إىل شوارد والباقي سوؼ يوجد يف ادلاء بشكل جزيئاتو الطبيعية


By.anas alezzo

- 2) سلسلة جزيئاتو ىذه سوؼ تتخذ شكل السلسلة الغروانية كما ىو موضح يف الشكل 40) .

(40-2)الشكل

أية خواص لتقوية (40-2) ليس للحمض السيليكوين متعدد اجلزيئات ادلوضح يف الشكل الندؼ وذلذا السبب نضيف عند ربضت السيليكا ادلنشطة إىل سيليكات الصوديـو كمية من محض

أقل من الكمية الالزمة للتحوؿ الكامل إىل محض السيليكوين متعدد (أو أي محض آخر )الكربيت :اجلزيئات فنحصل هبذه الطريقة على ادلركب التايل

OH OH OH ONa

O = Si – O – Si – O – Si – O – Si – O – Si - OH

OH ONa OH OH OH

:ىذه اجلزيئة تتفكك إىل شوارد كما يلي OH OH OH O-

O = Si – O – Si – O – Si – O – Si – O – Si - OH

OH O- OH OH OH

(41-2)وبوساطة ىذه الشحنات الكهربائية السالبة سوؼ سبتد ىذه الشوارد الكبتة كما يف الشكل

(41-2)الشكل

فتض اآلف أف ىذه الشوارد طويلة السلسلة سوؼ زبتؽ الطبقة الكهربائية ادلضاعفة ي و. للجزيئات وىكذا يتحقق التابط بت اجلزيئات وتتشكل الندؼ القوية بوساطة ىذه الروابط


By.anas alezzo

عملية التحضت ىذه ، ءأثنا إف ربضت السيليكا ادلنشطة غلب أف يتم بعناية كبتة حبيث تبقى The degree of salt formation or the degree of ionization)درجة التشرد أو درجة تشكل ادللح

. يف حدود معينة (: الستخداـ السيليكا ادلنشطة فوائد عديدة ىي

إف السيليكا ىي مركب عادي يف ادلاء إذ توجد يف أغلب ادلياه الطبيعية وبالتايل فإنو ال يوجد – 1. اعتاض صحي ضد استخداـ السيليكا ادلنشطة

ولكن من مساوىء السيليكا . إف ادلواد اخلاـ الالزمة للتحضت رخيصة ومن السهل احلصوؿ عليها – 2 إذ أهنا ال ؽلكن أف تستخدـ يف مياه ذات زلتوى ،ادلنشطة ىو أف تأثتىا يعتمد على نوعية ادلاء اخلاـ

HCO3 )عاؿ من شوارد البيكربونات -HCO3 ) وىذا احملتوى من شوارد (

- 50) غلب أف ال يزيد عن (

mg/l) . ىذا باإلضافة إىل أف ربضتىا غلب أف يتم بدقة كبتة .فإنو يعرؼ يف الوقت (السيليكا ادلنشطة ) باإلضافة إىل مساعدات التويب غت العضوية

:احلاضر عدد كبت من مساعدات التويب العضوية ؽلكن أف يقسموا إىل رلموعتت : المنتجات الطبيعية – 1

لقد عرؼ يف عمليات معاجلة مياه الشرب منذ زمن أف ادلواد العضوية الطبيعية كالنشاء . ؽلكن أف تتصرؼ كمساعدات ترويب ( vegetable gums )والصمغيات النباتية

النشاء ) وكما ىو احلاؿ يف احلمض السيليكوين متعدد اجلزيئات ، فإف كل ىذه ادلواد تتميز جبزيئات ذات سلسلة طويلة باإلضافة إىل بعض رلموعات الشوارد وتدعى (والصمغيات النباتية

وذلذا فإف خواصها كمساعدات للتويب . (polyelectrolytes)باالليكتوليتات متعددة اجلزيئات .تشابو خواص السيليكا ادلنشطة

ادلستخرج من ( (Wispofloc مثال ويسبوفلوؾ، إف ىذه ادلنتجات متوفرة بأمساء ذبارية سلتلفة . نشاء البطاطا

: المنتجات الصناعية – 2 الصناعية ادلستخدمة كمساعدات للتويب تشتق عادة من تاجلزيئا إف االليكتوليتات متعددة

والذي ؽلكن أف تكتب صيغتو ( polymethyl acrylic acid) محض االكرليك ادليتلي متعدد اجلزيئات : كما يلي اإلنشائية

CH3 H CH3 H CH3 H CH3 CH2 ║

n C - CH3 - C - C – C – C – C – C – C -

COOH H COOH H COOH H COOH COOH


By.anas alezzo

و (Separanسيباراف )ليك ادليتلي متعدد اجلزيئات متوفر بأمساء ذبارية سلتلفة مثل رإف محض االؾ . (Sedipurسيديبيور ): معايرة االليكتروليتات متعددة الجزيئات العضوية – 16 – 5 – 3 – 2

(Dosage of organic poly electrolytes ) تقريبا وذلك (2%) إف ادلعايرة ادلباشرة ذلذه ادلواد غت شلكنة ، وذلذا فإننا ضلضر أوال زللوال عياره

. بتحريك السائل بشدة إف زلاليل االليكتوليتات متعددة اجلزيئات الطبيعية ؽلكن أف تتعرض ذلجـو العضويات الدقيقة

. من أسبوع رث، وذلذا السبب فإنو غلب أف ال طلزف زللوذلا لفتة زمنية أؾ تتاوح عادة اجلرعة النظامية لالليكتوليتات متعددة اجلزيئات ادلستعملة كمساعدات للتويب

نزيد اجلرعة عن ىذه احلدود ألف الكمية الكبتة منها سوؼ وغلب أف ال(mg/l 2) وبت (1mg/l)بت : الندؼ ، مع مالحظة ما يلي تؤدي إىل تأثت سليب على عملية تشكيل

وادلركبات احلديدية اليت ينشط تشكلها بوساطة مساعدات التويب ىي األدلنيـوات ء إف ندؼ ما– 1ندؼ قوية ومكتنزة ، وىذه اخلاصة األختة تسبب فتات ترشيح أقصر عندما نستعمل مساعد التويب

ففي زلطة معاجلة مياه الشرب لبلدة روترداـ كانت ، ويظهر ىذا األمر بوضوح يف التطبيقات العملية . وعندما أضيف مساعد التويب ، يف احلالة العادية(hour 24 )فتة التشيح بالتصميم الكيميائي حوايل

. (hour 16)نقصت فتة التشيح إىل حوايل (منتج النشا ) يف كثت من البلداف ؽلنع استعماؿ مساعدات التويب إال بإذف خاص من السلطات الصحية العامة – 2

. وذلك بسبب عالقة ادلنتجات الصنعية منها ببعض األمراض

محطات تنقية مياه الشرب بوساطة الترسيب

Technology