طرق إزالة الفلور

1. طرق إزالة الفلور هي كما يلي:

١) يمر الماء المحتوي على الفلور عبر عمود الامتزاز، حيث يُمتز الفلور على سطح المادة المازة مُنتجًا فلوريدًا غير قابل للذوبان. المواد المازة هي الألومينا المنشطة، أو فوسفات ثلاثي الكالسيوم، أو فحم العظام. تُعد هذه الطريقة من أقدم الطرق المُطبقة على المياه الجوفية التي يقل فيها تركيز الفلورايد عن ١٠ ملغم/لتر، وتركيز المواد العالقة عن ٥ ملغم/لتر. عندما تقترب قدرة المادة المازة على إزالة الفلور من التشبع، يلزم إضافة عامل تجديد.

2) يُضاف المُخثِّر إلى الماء المحتوي على الفلور لتكوين فلوريد غير قابل للذوبان، والذي يُزال عن طريق الترشيح بالترسيب. تشمل المُخثِّرات كبريتات الألومنيوم (Al2(SO4)3)، وكلوريد الألومنيوم القاعدي، وهيدروكسيد المغنيسيوم، وما إلى ذلك. وهو مناسب للمياه الخام ذات العكارة العالية ومحتوى الفلور المنخفض.

3) طريقة التبادل الأيوني تستخدم قدرة التبادل لراتنج التبادل الأيوني لإزالة أيونات الفلور من الماء.

4) تستخدم عملية التحليل الكهربائي النفاذية الانتقائية لغشاء التبادل الأيوني لإزالة الفلور

5) تستخدم طريقة التناضح العكسي النفاذية الانتقائية للغشاء شبه النفاذ لإزالة الفلور

من بين الطرق المذكورة أعلاه، تُعدّ الطرق 3 و4 و5 مناسبة للمياه قليلة الملوحة والمناطق ذات المحتوى العالي من الفلور. وتُستخدم تقنية التناضح العكسي على نطاق واسع حاليًا.

2. النقاط الرئيسية للتصميم التكنولوجي لتخثير أملاح الألومنيوم وإزالة الفلور بالترسيب

يُعدّ الترسيب بالتخثير مناسبًا للمياه الخام التي يقلّ محتواها من الفلورايد عن 4 ملغم/لتر. يجب إزالة الفلورايد والعكارة من المياه الخام في آنٍ واحد. يُفضّل استخدام ملح الألومنيوم كعامل مُساعد. عندما يكون تركيز أيونات الكلوريد (Cl-) مرتفعًا في المياه الخام، يُستخدم كبريتات الألومنيوم. وعندما يكون تركيز الكبريتات مرتفعًا، يُستخدم كلوريد الألومنيوم. أما عندما يكون تركيز كلا الأيونين مرتفعًا، فيُستخدم كلوريد الألومنيوم القاعدي.

يستغرق وقت التخثر من 5 إلى 6 دقائق، ويتم التحكم في قيمة الرقم الهيدروجيني بشكل عام بين 6.5 و 7.5. يجب تصميم خزان الخلط، وخزان تفاعل التلبد، وخزان الترسيب، والترسيب بسرعة متغيرة أو ترسيب متقطع، مع تأثير جيد لإزالة الفلور.

مخطط العملية: المياه الجوفية - التخثير - الترسيب - الترشيح، وعندما تكون جودة المياه الخام جيدة، يمكن الاستغناء عن وحدة معالجة الترسيب أو الترشيح، وتستخدم عادة قبل جرعات المضخة، وخلط المضخة، والترسيب الراكد، وأخذ المياه العلوية للشرب.

3- تصميم عملية إزالة الفلور باستخدام امتزاز وترشيح الألومينا المنشطة

عمومًا، تتميز المياه الجوفية ذات المحتوى العالي من الفلورايد بقلوية أعلى ودرجة حموضة (pH) أكبر من 8.0، وتؤثر درجة الحموضة بشكل كبير على قدرة امتصاص الألومينا المنشطة. تبلغ قدرة امتصاص الألومينا المنشطة 4-5 غرامات من الفلورايد لكل كيلوغرام من أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) عندما تكون درجة حموضة المياه الداخلة 6.0-6.5. وعند درجة حموضة تتراوح بين 6.5 و7.0، تكون قدرة الامتصاص 3-4 غرامات من الفلورايد لكل كيلوغرام من أكسيد الألومنيوم. وبدون تعديل درجة الحموضة، تبلغ قدرة الامتصاص حوالي غرام واحد فقط من الفلورايد لكل كيلوغرام من أكسيد الألومنيوم.

تُستخدم الألومينا المنشطة كمادة ترشيح، ويجب ألا يتجاوز حجم الجسيمات 2.5 مم، ويتراوح عادةً بين 0.5 و1.5 مم. يجب ألا يقل معامل عدم التجانس لمادة الترشيح (K80) عن 2 عندما يكون تركيز الفلورايد في المياه الخام أقل من 4 ملغم/لتر، ويجب ألا يقل سمك مادة الترشيح عن 1.5 مم. أما عندما يكون تركيز الفلورايد في المياه الخام أكبر من 4 ملغم/لتر، فيجب ألا يقل سمك مادة الترشيح عن 1.8 مم. عندما يكون الرقم الهيدروجيني (pH) للمياه الداخلة أكبر من 7.0، يكون معدل الترشيح عادةً بين 2 و3 م³/ساعة، وعندما يكون الرقم الهيدروجيني أقل من 7.0، يكون معدل الترشيح عادةً بين 6 و8 م³/ساعة، ويجب أن يكون زمن التلامس المقابل بين 20 و30 دقيقة. يُستخدم كبريتات الألومنيوم كعامل مُجدِّد، بنسبة جرعة إلى إزالة الفلور تبلغ 60:1، وتركيز محلول التجديد 2-3%. أثناء التجديد، يُغسل الماء الخام عكسيًا من الأسفل إلى الأعلى بكثافة غسل تتراوح بين 11-12 لترًا/ثانية/م²، لمدة 5-8 دقائق، وارتفاع تمدد يبلغ حوالي 50%. بعد ذلك، يُستخدم محلول كبريتات الألومنيوم بتركيز 2% للتجديد، حيث يُمرَّر من الأعلى إلى الأسفل بمعدل ترشيح يبلغ حوالي 0.6 متر/ساعة لمدة 6-8 دقائق. بعد التجديد، يُشطف بماء مُزال منه الفلور. تكون كثافة الغسل مماثلة للغسل الأولي، وتستغرق العملية 8-10 دقائق.