كيف يُستخدم كبريتات الألومنيوم في معالجة المياه؟

من أولى الخطوات التي تتبعها شركات توزيع المياه البلدية لتجهيز المياه للتوزيع، جعلها نقية وخالية من الشوائب قدر الإمكان. ولتحقيق ذلك، تُعالج المياه بكبريتات الألومنيوم، المعروفة باسم الشب، والتي تعمل كمادة مُرَسِّبة. غالبًا ما تحتوي المياه الخام على جزيئات دقيقة عالقة يصعب على المرشحات التقاطها. يعمل الشب على تجميع هذه الجزيئات، مما يُسهِّل ترسبها أو احتجازها بسهولة بواسطة المرشح.

عادةً ما يُحقن مزيج من الماء مع 48% من الشبّ المُرشّح في الماء الخام الداخل بمعدل يتراوح بين 18 و24 جزءًا في المليون. يُعزز الشبّ تخثر الجزيئات الدقيقة، مما يُساعد في حل مشاكل اللون والعكارة. إذا أُتيح لهذه العملية الوقت الكافي وطُبّقت بشكل صحيح، فإنها لا تُصحّح مشاكل الماء فحسب، بل تُزيل أيضًا معظم الألومنيوم المُستخدم في العملية.

على الرغم من أن المخاوف بشأن سلامة معالجة المياه بالألمنيوم قد تم التعبير عنها في كثير من الأحيان، إلا أنه لا يوجد دليل على أن الألمنيوم الموجود في الماء، سواء كان مصدره كبريتات الألمنيوم المستخدمة في المعالجة أو من مصادر أخرى، يمثل مشكلة صحية.

معظم تناول الألومنيوم يأتي من الألومنيوم الموجود بشكل طبيعي في الأطعمة، والألومنيوم المستخدم في تغليف المواد الغذائية، ومن منتجات مثل مزيلات العرق واللقاحات.

تتوفر أنواع عديدة من المواد الأولية المُخثِّرة التي يمكن استخدامها في محطات معالجة المياه. ومن أقدمها، ولا يزال الأكثر استخدامًا، كبريتات الألومنيوم، المعروفة أيضًا باسم الشب. يتوفر الشب في صورة سائلة بتركيز 8.3%، أو في صورة جافة بتركيز 17%. عند إضافة الشب إلى الماء، يتفاعل معه مُنتجًا أيونات موجبة الشحنة.

التخثير/التلبيد عملية تُستخدم لإزالة العكارة واللون وبعض أنواع البكتيريا من الماء. في حجرة الخلط السريع، تُضاف مواد كيميائية إلى الماء وتُخلط بقوة لمدة تقل عن دقيقة. تتكون هذه المواد المُخثِّرة من مُخثِّرات أساسية و/أو مواد مُساعدة للتخثير. بعد ذلك، في حوض التلبيد، يُحرَّك الماء برفق لمدة تتراوح بين 30 و45 دقيقة لإتاحة الوقت الكافي للمواد الكيميائية للتفاعل وتعزيز تكوين الندف. ثم تترسب الندف في حوض الترسيب.

تُزيل عملية التخثير الغرويات والمواد الصلبة العالقة من الماء. تحمل هذه الجسيمات شحنة سالبة، لذا تعمل المواد الكيميائية المُخثِّرة ذات الشحنة الموجبة على معادلتها أثناء عملية التخثير. ثم، خلال عملية التلبد، تتجمع الجسيمات معًا بفعل قوى فان دير فالس، مُشكِّلةً الندف. تتأثر عملية التخثير/التلبد بدرجة الحموضة، والأملاح، والقلوية، والعكارة، ودرجة الحرارة، والخلط، والمواد الكيميائية المُخثِّرة.

يُستخدم كبريتات الألومنيوم على نطاق واسع كمادة مُرَسِّبة في محطات معالجة المياه في الدول النامية. وهو متوفر بكثرة في هذه الدول، ويُباع على شكل كتل من الحجر الأبيض الناعم، ويُعرف عمومًا باسم الشب. تتعدد طرق استخدام الشب كمادة مُرَسِّبة، منها طحنه إلى مسحوق قبل إضافته إلى الماء، ثم تقليبه وسكبه، أو تقليب الحجر كاملًا في الماء لبضع ثوانٍ وانتظار ترسب المواد الصلبة. من مزايا الشب أنه متوفر بكثرة، وقد ثبتت فعاليته في تقليل العكارة، كما أنه غير مكلف. أما عيبه فهو أن الجرعة اللازمة منه تختلف بشكل غير متوقع. وقد أظهرت الدراسات المخبرية أن الشب فعال في تقليل العكارة واستهلاك الكلور.