Dws 05

1

محطات معالجة مياه الشرب

Ozonizationاألوزنة 3ـ 5استعمل األوزوف لتطهت ادلياه منذ فتة طويلة يف أوروبا، واآلف ىناؾ ميل متزايد يف العديد من دوؿ العامل الستعمالو بسبب تطور طرؽ إنتاجو ولقدرتو القوية على إبادة الفتوسات ولغياب بقايا معاجلة

ة بعكس عملية الكلورة. غت مرغوب

طبيعة وخواص األوزونـ 1ـ 3ـ 5على ثالث ذرات أكسجت، يف الظروؼ الطبيعية عند التكيز العايل األوزوف لونو O3ػلتوي األوزوف

أزرؽ، واألوزوف أثقل من اذلواء.

الخواص الكيميائية لألوزون ـ 1 ـ 1ـ 3ـ 5 ت:يتفكك األوزوف تلقائيا ليشكل األكسج

O2 + O- O3

2O- O2

فإذا PHدقيقة. لكن معدؿ التفكك يزداد مع الػ 03يف ادلاء النقي عمر النصف لألوزوف حوايل ئق. دبا أنو يتشكل مؤقتا أكسجت وليد فنصف العمر اليزيد على عدة دقا 9يساوي PHكاف الػ

O أثناء تفكك األوزوف، فاألوزوف مؤكسد قوي جدا، يتفاعل بسرعة مع ادلرجعات ادلعدنية ادلشتكةوبسرعة كبتة أو صغتة مع أغلب العناصر العضوية عند تفاعل األوزوف مع ادلرجعات القادرة على

ذرات األكسجت يف األكسدة . التفاعل بوجود أكسجت عادي ، تساىم ثالثة

مثل أكسدة ضبض الكربييت:

2

3H2SO3 + O3 3H2SO4

61 ×3

8فحسب هذا التفاعل،المكافئ الغرامي لألوزون = ــــــــــــــ =

1

أما مع مرجعات أخرى فإحدى ذرات جزئية األوزوف تقـو باألكسدة .

2KI + O3 + H2O I2 + O2 + 2KOH

61 ×3

42في هذه الحالة المكافئ الغرامي لألوزون ــــــــــــــــــ =

4

يفيد هذا التفاعل األخير في معايرة األوزون .

تؤكسد ادلركبات العضوية باألوزوف بعدة طرائق.

مثال ، تؤكسد الكحوالت بسرعة كبتة أو ضعيفة لتشكل الدىيدات أو سيتونات تنتج بعد ذلك . CO2و H2Oتؤكسد بعض احلموض إىل ضبوضا إذا كاف تركيز األوزوف كايف ،

تشكل اجلزيئات ذوات الرابطة ادلضاعفة يف بداية تفاعلها مع األوزوف مركبات أوزونيدات Ozonides : ويف وقت تايل تنقسم ادلركبات األختة لتشكل جزيئات أبسط .

/ O \

RCH = CH2 + O3 RCH CH2 \ O - O /

H2O / O \ RCH CH2 RCHO + HCHO + H2O2

\ O - O /

3

وإذا كاف تركيز األوزوف كايف تستمر األكسدة كما يلي:

RCHO + O3 RCOOH + O2 HCHO + O3 HCOOH + O2

: O2 Cلينتج HCOOHيمكن أكسدة حمض وأخيرا HCOOH + O3 CO2 + H2O + O2

تكسر احللقة البنزينية للفينوالت بتفاعالت مشاهبة لتشكل ضبض غليكوؿ وضبض الغليوكسيليك، ؽلكن . H2Oو CO2أف ربصل أكسدة هنائية تنتج

انحاللية األوزون في الماء ـ 2 ـ 1ـ 3ـ 5إف اضلالؿ األوزوف يف ادلاء شرط أساسي لعملية التطهت، ولكي نعطي طابع خاص الضلالؿ األوزوف يف ادلاء فمن ادلهم أف نأخذ بعت االعتبار ادلعادلة التوازنية بت األوزوف يف ادلاء واذلواء وذلك حسب الضغط

ة:ودرجة احلرار

R(t,p)= (Concentrtion O3 in Water) /( Concentrtion O3 in Air)

أكرب كلما كاف التطهت أفضل وذلك ألف نسبة األوزوف احمللولة يف ادلاء سوؼ Rكلما كانت نسبة

تكوف أكرب . زئبق.ملم 723يبت اجلدوؿ ... إضلاللية األوزوف يف ادلاء تبعا لدرجة احلرارة ويف ضغط ثابت قيمتو

إضلاللية األوزوف يف ادلاء تبعا لدرجة احلرارة. 5ػ 5اجلدوؿ

03 23 03 3 درجة احلرارة

gr/m3 Kpa 00.7 03.8 7.0 4.4اضلاللية األوزوف

R 3.74 3.60 3.47 3.04نسبة االضلاللية يف ادلاء إىل االضلاللية يف اذلواء

4

وىذا يدؿ على اطلفاض كمية األوزوف احمللولة Rع ارتفاع درجة احلرارة تنخفض النسبة نالحظ أنو م. واضلاللية 0.74صلدىا عند درجة حرارة صفر مئوية وتساوي Rيف ادلاء. وإف أعلى قيمة للنسبة

يرفع تركيز يف اذلواء تتناقص مع زيادة درجة حرارة اذلواء لذلك تتم عملية تربيد للهواء بادلاء حىت األوزوف مئوية. 05األوزوف يف اذلواء. ودرجة حرارة ماء التربيد يفضل أف ال تزيد على

مثال تطبيقي

ملغ/لت وذلك يف ضغط 03إذا أردنا حل األوزوف يف ادلاء وذلك بوساطة ىواء مشبع باألوزوف بتكيز مئوية. 23ملم زئبق ويف درجة حرارة قيمتها 723ثابت مقداره

0.47مساوية R(t,p)مئوية تكوف فيمة 23جلدوؿ أنو عند درجة حرارة صلد من ا

0.47= (X Concentrtion O3 in Water) /( 10 mg/ l)

X = 10 . 0.47= 4.7 mg/ l

. mg/ l 4.7أي الكمية العظمى لألوزوف ادلنحل بادلاء يف ىذه الظروؼ ىي

مئوية. ونستطيع من ىذا 03ادلاء يف درجة حرارة ثابتة مقدارىا اضلاللية األوزوف يف ...ويبت الشكل

الشكل احلصوؿ على الكمية العظمى لألوزوف ادلنحل يف ادلاء وذلك تبعا لتكيزات سلتلفة من األوزوف يف اذلواء زيف ضغوط سلتلفة.

مئوية. 03الشكل : اضلاللية األوزوف يف ادلاء تبعا للضغط ويف درجة حرارة

5

مثال تطبيقيملغ/لت وذلك يف درجة حرارة 5إذا أردنا حل األوزوف يف ادلاء وذلك بوساطة ىواء مشبع باألوزوف بتكيز

ملم زئبق. حدد التكيز األعظمي لألوزوف يف ادلاء وما 063مئوية ويف ضغط مقداره 03ثابتة قدرىا .R(t,p)ىي قيمة النسبة غراـ/ مت مكعب ، وبالتايل 3.7عظمي لألوزوف يف ادلاء ىو أف التكيز األ ... صلد من الشكل . R(t,p)ضلسب قيمة

R(t,p)= (Concentrtion O3 in Water) /( Concentrtion O3 in Air) R(t,p)= (3.7) /( 5) = 0.7

سمية األوزون ـ 3 ـ 1ـ 3ـ 5

. أما 0مل/ـ 3.53و 3.23قع بت ت ارائحة األوزوف للشخص ولكنهبحساس اإل ودتبع حدت 0ض لتكيز يف اذلواء حبدود ر خبصوص تأثتاتو الفيزيولوجية، األوزوف ساـ عند تركيزات ضعيفة. إف التع

فهو ساـ جدا` خالؿ ساعيت 0مل/ـ 03دقيقة. أما تركيز 03يسبب أوجاع الرأس بعد 0ـ مل/ تعرض.

ساعات 8ألوزوف يف اذلواء من أجل فتة تعرض كتكيز مقبوؿ ل 0ـ مل/ 3.0حدد الباحثوف قيمة يف بيئة العمل.

فعل األوزون المبيد للجراثيم ـ 4 ـ 1ـ 3ـ 5 قوي إف األوزوف يزيل بكتيا الكوليفوـر بسرعة أكرب من إزالة الكلور احلر ذلا. كما أف األوزوف مبيد

رى بفعالية أكرب من الكلور. حياء دقيقة أخأللفتوسات. ويقضي األوزوف على أنواع بكتتية و

دقائق من أجل 4ادلاء يطهره. بعد فتة سباس من ت/لأوزوف ملغ 3.4نقبل بشكل عاـ أف تركيز دقائق. 8األماف نطلب مدة سباس

Microدبا أف تفكك األوزوف تلقائي واستهالؾ األوزوف ادلطبق من سلتلف ادللوثات الدقيقة

Pollution 0دلاء، يلـز تركيزات أعلى من التكيزات ادلذكورة سابقا أي يلـز حوايل ادلوجودة يف ا . ملغ أوزوف /لت ماء 3.4إىل 3.2، واألوزوف ادلتبقي يف ادلاء غلب أف يكوف حوايل ملغ/ؿ

6

عقبة تتمثل يف عدـ ترؾ ضمن شبكة االمداد بادلاء أية ضباية يعد لتفكك السريع لألوزوف يف ادلاء اإف ىذه الثغرة حلذؼ أحياء ضارة، مثل بكتيا احلديد، وال ضد تلوث الحق للماء يف الشبكة. تكاثر من

ينبغي تطبيق كلورة هنائية قبل ضخ ادلاء يف شبكة االمداد.

) مشروع تخرج(بالتفريغ الكهربائي الصامت األوزنصنيع ت -5-3-2ين متقابلت يفصل بينهما وسط يستخدـ يف صناعة الوزوف أجهزة تتكوف من حيث ادلبدأ من الكتود

غازي وعازؿ ستاميكي حيث ؽلنع ىذا العزؿ الستاميكي ربوؿ التفريغ الصامت إىل تفريغ شراري ويتكوف جزء ضئيل من األوزوف.

يتدفق يف الوسط بت االلكتودين غاز غت باألكسجت )ىواء، وىواء زلمل بادلزيد من األكسجت، لشكل ...أكسجت نقي(، كما يظهر يف ا

الشكل : ادلخطط العاـ لتصنيع األوزوف بالتفريغ الكهربائي الصامت.

، ولكن عمليا يبلغ KgO2/ Kwh 3.82تبلغ الطاقة الالزمة النتاج األوزوف من األكسجت حيث أف KgO2/ Kwh 8.0- 6.7وتبعا لذلك ضلتاج إىل 03-02ادلردود الطاقي فقط %

اقة يفقد كطاقة حرارية.اجلزء الكبت من الط

يتعلق ادلردود الطاقي وكمية األوزوف لكل منشأة بالعوامل التالية:

ودرجة حرارة وضغط الغاز الداخل.O2 كمية -

كمية األوزوف يف الغاز الناتج. -

سرعة تدفق الغاز. -

7

سطح االلكتود والبعد بت االلكتودين. -

تردد التفريغ والتواتر. -

ازلة.ثابت عازلية ادلادة الع -

ارج على ادلردود الطاقي جلهاز تصنيع األوزوف يف الغاز اخل تركيز األوزوفيبت الشكل تأثت (Ozonizer.)

الشكل: ادلردود الطاقي لتصنيع األوزوف من اذلواء واألكسجت النقي تبعا لتكيز األوزوف يف الغاز اخلارج.

كن ربضت األكسجت يتطلب جهدا إضافيا.استخداـ األكسجت أفضل من اذلواء ول إف

إف قيمة ادلردود الطاقي الضئيلة عند استخداـ اذلواء تعود إىل صفات آزوت اذلواء ال إىل الضغط اجلزئي لألكسجت.

يف الغاز الداخل يهبط مردود األوزوف، وعند استخداـ اذلواء تتكوف أكاسيد ومع زيادة نسبة ادلاءوىي اليت تفكك األوزوف وسيطيا ، ويضاؼ إىل ذلك أف ىذه األكاسيد ذات اآلزوت كنواتج ثانوية

تأثت تآكلي.

8

تحضير األوزون باستخدام الهواء الجويمن اللجوء إىل اذلواء اجلوي لتصنيع األوزوف ىو األسلوب األكثر شيوعا ألنو أكثر أقتصاديةإف

استخداـ األكسجت النقي.

ء اجلوي مباشرة بوساطة ضواغط ومن مث تربيده وذبفيفهبهدؼ التخلص من وتتم ىذه العملية بأخذ اذلواأي رطوبة شلكنة يف اذلواء، ومن مث أخذ اذلواء اجملفف وادلربد إىل مولدات األوزوف ادلربدة بواحدات تربيد

مائية السباـ مرحلة احلصوؿ على األوزوف.

لماء باالمبردة األوزون مولدات ادلربدة باذلواءوذلك للمقدرة اجليدة دة بادلاء ىي أكثر استخداما من ادلولدات إف مولدات األوزوف ادلرب

للماء على التربيد، وعادة تكوف ىذه ادلولدات ذات طاقة انتاجية عالية.

وتنقسم مولدات األوزوف ادلربدة بادلاء إىل فئتت رئيسيتت

مولدات األوزوف الصفحية -

مولدات األوزوف االنبوبية -

ألوزوف الصفحية: تتألف من عوازؿ مسطحة والكتودات معدنية موضوعة يف حجرة زلمة مولدات ا الغلق وتضم نظاـ تربيد مائي.

مولدات األوزوف األنبوبية: ربتوي على الكتودين وعلى أنبوب عازؿ، وزبتلف ظلاذج ىذه ادلولدات فيما االرتباط بت العازؿ وماء التربيد.بينها يف وضعية االلكتودات)عمودية أو أفقية( وكذلك يف وضعية

ومن األنواع من ىذه ادلولدات:

Vander Made فان ديرمد مولد األوزونيتألف كل عنصر توليد من أنبوبة زجاجية أفقية مغمورة دباء التربيد يف ىذا النموذج من مولدات األوزوف

ى شكل اسطوانة معدنية داخل آلخر يكوف علا وااللكتود وموصولة باألرض مكونة أحد االلكتودات األنبوب الزجاجي، التفريغ الكهربائي ػلدث يف الفراغ بت االلكتودين.

Degrement تديغرمون مولد األوزون

9

من الفوالذ غت القابل للصدأ يف ىذا النموذج من مولدات األوزوف يتألف كل عنصر توليد من أنبوب يتألف من غطاء آلخر اأحد االلكتودات وااللكتود ا نمكو مغمور دباء التربيد وموصوؿ إىل األرض

ويتصل ىذا االلكتود دبولد فولتاج عايل مأخوذ من جاجي، ز نبوب معدين يغلف السطح الداخلي أل احملوؿ الكهربائي.

ىذه ادلولدات ذات أعلية خاصة بسبب نوعية العازؿ ادلستخدـ فيها حيث يتصف بثابت عزؿ عايل عات منخفضة.وصالبة عالية وضيا

مشروع تخرج األنبوبيةاألوزون طريقة عمل مولدات تعمل مولدات األوزوف على تأمت تفريغ شحنة كهربائية صامتة بت الكتودين: األوؿ ذو فولتاج مننخفض والثاين ذو فولتاج عايل وذلك يف وسط من ىواء جاؼ ونظيف لتحويلو إىل األوزوف والذي

سجي فاتح.يشاىد يف ادلولد بلوف بنف

يبت الشكل ... رسم توضيحي دلولدات األوزوف األنبوبية. تؤمن مشعة الفولتاج العايل توزيع الفولتاج بوساطة الواصل (0)العايل على القلوب ادلعدنية لألنابيب الزجاجيةالعازلة ادلغلقة من الداخل

يت تأخذ قدرهتا من مشعة ليتصل بباقي العناصر والالذي ؼلرج من كل عنصر منفرد ( 2)الكهربائيالفولتاج العايل، وػليط باألنابيب العازلة أنابيب من الفوالذ غت القابل للصدأ مغمورة دبياه التربيد

مشكلة االلكتود الثاين.

رسم توضيحي دلولدات األوزوف األنبوبية. الشكل :

الذ غت القابل للصدأ) فضاء التفريغ ويتم التفريغ الكهربائي يف الفراغ احللقي بت أنابيب العزؿ والفو الصامت( حيث يتم ىناؾ ربويل بعض من جزيئات األكسجت ادلوجودة يف اذلواء إىل ذرات أكسجت

وباربادىا مع جزيئات أكسجت أخرى يتم توليد األوزوف.

العناصر. العايل على ىذهويبت الشكل مقطع طويل دلولد األوزوف وعنصر التوليدوطريقة توزيع الفولتاج

10

.وعنصر التوليد ، الشكل : مقطع طويل دلولد األوزوف

، و أجهزة توليد األوزوف قد ربتوي على رلموعة من األنابيب الزجاجية ادلطلية بطبقة من األدلنيـووظهرت حاليا أجهزة توليد أوزف ربتوي على رلموعة من أنابيب الستاميك اليت تكوف بأقطار أقل

% 033% وحىت 03لى. وؽلكن تعيت زيادة كفاءة انتاج أجهزة توليد األوزوف من وذات انتاجية أع 03تبعا لكمية األوزوف ادلطلوب انتاجها يف الساعة. كل جهاز توليد أوزوف قد تكوف انتاجيتو العظمى

كيلو غراـ أوزوف يف الساعة. ويوجد أجهزة توليد باستطاعات أقل أو أكثر.

كيلوفولت ضمن أجهزة 23ئي الالزمة ألوزنة اذلواء تنحد بظهور قوس ذي توترات التصعيد الكهرباىرتز ، بوساطة 53األوزنة الصناعية. تغذى بشكل عاـ الوحدات الكبتة مباشرة بتيار صناعي ذي

زلوؿ رافع حيث ؽلكن ضبط التوتر البدائي. على الرغم من أف مردود أوزنة اذلواء يزداد مع تردد التيار ىرتز، لكن كلفة ادلنشأة وصيانة ذبهيز زلوؿ التدد )ستاتيكي أو 533قيمة قصوى للتدد ومن أجل

ىرتز زلصورة للمنشآت الكبتة جدا . 53ديناميكي( ذبعل استخداـ التددات األكرب من

في مولدات األوزن العازل بين االلكتروديناللكتودين مفيد. إذا مل يفصل بت االلكتودات إف وجود فاصل رقيق )االنبوبة الزجاجية العازلة( بت ا

سوى اذلواء عندىا تصل الساحة الكهربائية على القيمة ادلقابلة للحساسية الكهربائية للهواء يف ظروؼ خاصة من الضغط ودرجة احلرارة وبالتايل سوؼ حبصل تفريغ سبزيقي على شكل قوس منفجر شلا يسبب

د العازؿ الكهربائي مغطيا أحد االلكتودات يلعب دور موزع التلف السريع لاللكتودات ، ووجو الشحنة على صبيع سطوح االلكتودات متفاديا تشكل القوس ادلنفجر بت االلكتودات، إضافة إىل أنو

يزيد من مردود العملية.

مردود انتاج األوزون-5-0-0 د األوزوف عن طريق التحكم ب:ؽلكن زيادة مردود انتاج األوزوف عن طريق التحكم دبواصفات مول

11

نوعية العازؿ وطريقة العزؿ. -

التوتر ادلطبق والفولتاج ادلعطى، بازديادعلا حلدود معينة يزداد ادلردود. -

عدد األنابيب العازلة.كلما ازداد عددىا كلما ازداد ادلردود. -

طبق على مئوية، والضغط ادل 25درجة احلرارة على ادلولد غلب أف تكوف منخفضة وال تتجاوز - بار . 0.8ادلولد غلب أف ال يتجاوز

األوزونتحضير الهواء المثالي لمولد -5-0-4لنجاح عملية انتاج األوزوف غلب أف يتمتع اذلواء الذي يتم ادخالو إىل مولدات األوزوف دبواصفات

جيد يتم واجلفاؼ ودرجة احلرارة ادلنخفضة. وللحصوؿ على ىذه ادلواصفات بشكل عديدة كالنقاوة تتبع اخلطوات التالية:

يؤخذ اذلواء من حجرة مغلقة ال تكوف باذباه الريح مباشرة ذبنبا للغبار والدقائق ادلعلقة اليت ربملها الريح، وإذا مل يؤخذ اذلواء من داخل احلجرة فيجب أخذه على األقل من منطقة زلمية من االمطار والضباب.

رر من خالؿ مرشحات لفصل الغبار والدقائق ادلعلقة يف وخالؿ سحب اذلواء بوساطة ضاغطات ؽلاذلواء، ومن مث يؤخذ اذلواء إىل مرحلة التربيد لتكاثف الرطوبة احملمولة فيو ، ومن مث يؤخذ إىل رلففات المتصاص الرطوبة ادلتكاثفة، وقد تتكرر عملية التربيد والتجفيف هبدؼ احلصوؿ على ىواء جاؼ جدا

ر ادلاء يف اذلواء يسبب تشكل قوس انفجاري يسبب االتالؼ السريع وذلك ألف وجود خبا. ومن جهة أخرى فإف الرطوبة ادلوجودة يف اذلواء تساعد يف تشكل أكاسيد األزوت لاللكتودات

وضبض األزوت، الذاف وجودعلا غت مرغوب يف مياه الشرب.

بار، بعد ذلك يدخل 8ع قد يصل إىل تشمل ادلعاجلة ادلسبقة للهواء تعريض اذلواء إىل ضغط مرتفوقد اذلواء من األسفل إىل وعاء مستقبل اذلواء وؼلرج من األعلى وبالتايل غلمع رذاذ ادلاء ادلوجود يف اذلواء يف قعر الوعاء ويتم تصريفو عن طريق صماـ. بعد ذلك ؽلر اذلواء اخلارج من وعاء مستقبل اذلواء إىل فلت

تتم عملية تزييت للضاغط اللوليب عن طريق اذلواء ادلضغوط )أي يكوف إزالة الزيت من اذلواء، ألنواذلواء زلمال بالزيت(، تتم عملية إزالة الزيت بوساطة مرشحات خرطوشية ربتوي يف قعرىا على صماـ

لتصريف الزيت ادلتجمع.

ف ذبفيف اذلواء يقسم إىل مرحلتت:إ

تربيد)تكثيف الرطوبة(. -

12

ادلتبقية يف اذلواء. امتصاص الرطوبة ادلتكثفة -

يتم التربيد عادة بادلاء ولكن يف حاؿ كوف اذلواء قد مت سحبو بضواغط فإف درجة حرارة اذلواء سوؼ ، أي تربيد أويل بوساطة ادلاء ؼلفض درجة حرارة مئوية شلا يتطلب تربيد مضاعف 033ترتفع إىل حوايل مئوية. 3ؼلفض درجة احلرارة إىل مئوية وتربيد ثانوي بالفريونات 05اذلواء إىل حوايل

ويتم التربيد األويل والثانوي يف مبادالت حرارية أسطوانية أنابيبها الداخلية مصنوعة من النحاس ، ومن متشاهبت سباما كل عمود شللوء مث يؤخذ اذلواء إىل وحدة التجفيف ادلقسومة إىل عمودي امتصاص

ـ السيليس )السيليكا جيل( الذي يعمل كمادة ماصة حببيبات من أكسيد االدلنيـو ادلنشط أو ىالللماء، ويعمل ىذاف العموداف بالتناوب. ويتم كسح الرطوبة من العمود ادلشبع هبا بوساطة خبار ادلاء

الساخن، ومن مث سبرير ىواء بارد العادة درجة حرارة احلبيبات إىل الدرجة العادية.

ى التوازي، يسمح بإعادة فعالية اجملففة دوف قطع موصولت علامتصاص للرطوبة عمودي إف وجود 0غ من خبار ادلاء يف الػ ـ 3.03عملية األوزنة. ينبغي أف ال ػلتوي اذلواء اجملفف على أكثر من

%( ، وإال فيحصل ىبوط يف مردود جهاز توليد األوزوف يف اذلواء 3.5)رطوبة نسبية أقل من وتتشكل أكاسيد اآلزوت.

وظليز بت هزة التجفيف أكثر كلما كانت جودة اذلواء من حيث درجة اجلفاؼ أفضل. وكلما كانت أج ذبفيف دبرحلة واحدة وذبفيف دبرحلتت.

)العملية تحت الضغط( باألوزون ذو مرحلة تجفيف هواء واحدةطهير التطة سحب اذلواء من اجلو بوسايبت الشكل .. ادلخطط التكنولوجي للعملية حيث يتم يف البداية

التربيد األويل للهواء ومن مث يؤخذ ( حيث يتم 8( ومنو إىل ادلربد األويل )2( إىل خزاف اذلواء )0ضاغط )يف ( وادلكوف من عمودي امتصاص زمن اجملفف يؤخذ اذلواء إىل مرحلة التربيد الثانية 9إىل اجملفف )

. يف (20تصل باحملوؿ الكهربائي )( وادل05( ، ومن ىناؾ إىل مولد األوزوف )8ادلبادؿ احلراري ادلربد ) النهاية يؤخذ اذلواء الغت باألوزوف إىل حوض التماس مع ادلاء حيث تتم عملية تطهت ادلاء.

( ومقاييس وصمامات ربكم لكل من الضغط ودرجات 07ويالحظ أيضا وجود لوحة ربكم كهربائية) احلرارة وتدفق اذلواء وماء التربيد.

13

.هواءالتجفيف واحدة ل مرحلةي باألوزون ذطهير تلل لوجيالشكل: ادلخطط التكنو

تجفيف هواء )العملية تحت الضغط(تي باألوزون ذو مرحلطهير التيبت الشكل .. ادلخطط التكنولوجي للعملية حيث يتم يف البداية سحب اذلواء من اجلو وعرب ادلرشح

ومن مث إىل ( 7ذ اذلواء إىل ادلربد األويل )( ومن مث يؤخ2( مارا خبافض الصوت)0( بوساطة نافخ )0)( ومن مث يؤخذ اذلواء اجملفف إىل مرحلة التجفيف الثانية اليت 9رلموعة ذبفيف أويل بوساطة التربيد )

( وادلتصل باحملوؿ الكهربائي 04إىل مولد األوزوف )( وبعدىا يؤخذ اذلواء 03تتكوف من وحديت ذبفيف ) ء الغت باألوزوف إىل حوض التماس مع ادلاء حيث تتم عملية تطهت ادلاء.(. يف النهاية يؤخذ اذلوا23)

( ومقاييس وصمامات ربكم لكل من الضغط ودرجات 08ويالحظ أيضا وجود لوحة ربكم كهربائية) احلرارة وتدفق اذلواء وماء التربيد.

ء.الشكل: ادلخطط التكنولوجي للتطهت باألوزوف ذي مرحلة واحدة لتجفيف اذلوا

إف اختيار التطهتباألوزوف دبرحلة وحدة لتجفيف اذلواء أو دبرحليت ذبفيف يتم بعد اصلاز مناقشة

اقتصادية للحالتت.

الشكل: ادلخطط التكنولوجي للتطهت باألوزوف ذي مرحلة واحدة لتجفيف اذلواء.

14

مشروع تخرج للتطهيرمع المياه المعدة (غني باألوزون)المؤزن تماس الهواء البراج أ-5-0-5دبا أف اضلاللية األوزوف بادلاء ضعيفة لذلك غلب اختيار أجهزة سباس جيدة لألوزوف مع ادلاء، عادة كمية

ملغ/لت للماء ادلرشح مسبقا أو قليل التلوث، وبعد زمن 2و 0.5األوزوف احملقونة تتاوح بت ادلاء يفضل أف يكوف تركيز األوزوف ادلتبقي يف وأكسدة بعض ادلواد ادلوجودة يف دقائق 8قدره التماس

. إف فاعلية عملية اضلالؿ الوزوف يف ادلاء ربدد بوساطة سطح التماس ملغ/لت 0.3 - 0.4ادلاء حوايل بت ادلاء واذلواء ادلؤزف، وتركيز األوزوف يف ىذا اذلواء، ومن ادلفيد زيادة تركيز األوزوف يف اذلواؤ ادلؤزف

اء إىل احلد األعلى، ولكن مع معاجلة مستمرة فإف ىذه الزيادة يف التكيز سوؼ ربتاج إىل احملقوف يف ادلالعازؿ يف مولد األوزوف حلرارة زائدة، كما أنو ػلتاج باستمرار عمل مستمر دلولد األوزوف شلا يعرض

ة ادلاء لعملية تنظيف متكررة، ومن جهة أخرى فإف مردود التطهت ينخفض عندما ترتفع درجة حرار وهتبط قيمة ضغط احلقن.

لذلك فإف الطريقة ادلثلى لتطهت ادلاء ىي حقن اذلواء ادلؤزف يف مرحلة واحدة أو عدة مراحل.

بوساطة الحواقن مع المياه المعدة للتطهير الهواء المؤزن تماسؽلكن أف اء يساوي متين على األقل فإف الضغط لعمود ادلاء تاح للمرتفاع ادلاالعندما يكوف -أ

يستخدـ لتشغيل احلاقن من خالؿ سبرير كافة تدفق ادلاء ادلعد للتطهت والذي يسحب معو طبقة اذلواء ادلؤزف ويزودىا إىل برج التماس من األسفل ، كما يف الشكل ...

مت. 2برج سباس اذلواؤ ادلؤزف مع ادلاء يف حالة كوف ارتفاع ادلاء أكرب من :الشكل

(B)ادلؤزف يف وحدة احلقن ءللتطهت من أعلى برج التماس حيث يتم تالمسو مع اذلوا يدخل ادلاء ادلعدواليت تساعد عل حقن اذلواء ادلؤزف بوساطة ضغط ادلاء ادلتدفق والذي يتدفق إىل األسفل من أنبوبة

ودة يف ( ويتم اخذ ادلاء ادلطهر من الفتحة ادلوجCاحلقن بفعل اجلاذبية متحررا يف أسفل برج التماس ) (.Dأعلى الربج إىل شبكات التوزيع عند )

عندما يكوف االرتفاع ادلتاح للماء أقل من متين فإف ادلاء ادلتدفق للتطهت يقسم إىل قسمت غت -بمتساويت، القسم األصغر يتم ضغطو لزيادة ضغطو هبدؼ تشغيل حاقن اذلواء ادلؤزف ، والقسم األكرب

15

س من األسفل. ىذه الطريقة غت فعالة وال ينصح هبا ألف اخللط الضعيف من ادلائ يدخل إىل برج التما لألوزوف مع ادلاء يؤدي إىل نتائج غت مرضية.

التالمس بوساطة نواشر للهواء ادلؤزف: توضع نواشر اذلواء ادلؤزف يف أسفل برج التماس وتضمن -جدلراد تطهته من األعلى بعكس جهة توزيع اذلواء ادلؤزف على شكل فقاعات صغتة جدا، يدخل ادلاء ا

دخوؿ اذلواء ادلؤزف حيث أف التعاكس االذباه بت ادلائعت يضمن سباس جيد بينهما كما يف الشكل ..

الشكل: تطهت ادلاء باستخداـ نواشر اذلواء ادلؤزف على مرحلة واحدة.

طهت حيث يتم التطهت على كما ؽلكن أف يقسم برج التماس إىل تقسيمات متعددة تزيد من درجة الت مرحلتت كما يف الشكل..

الشكل: تطهت ادلاء باستخداـ نواشر اذلواء ادلؤزف على مرحلتت.

مشروع تخرج الهواء المؤزن مع المياه المعدة للتطهير بوساطة العنفة تماساألسفل بوساطة عنفة يدخل ادلاء ادلراد تطهته إلىربج التماس بوساطة فتحة جانبية ويتم سحبو إىل

مركزية ليقابل دفق اذلواء ادلؤزف احملقوف ربت العنفة.

ماء( ينتشر إىل األسفل وبعد عبوره احلواجز ادلثقبة على األطراؼ يتم سحبو إىل -التيار ادلتكوف )أوزوف األعلى مرة أخرى بوساطة العنفة كما ىو مبت يف الشكل...

16

0لطريقة فإف اذلواؤ ادلؤزف يبقى يف حالة سباس مع ادلاء ألكثر من وتتكرر ىذه العملية عدة مرات وهبذه ادقائق، وىذا وقت أقتصادي ومثايل لشباع ادلاء باذلواء ادلؤزف، وتظهر اعلية ىذه الطريقة يف حاؿ ادلقارنة ، مع برج التماس ذي نواشر اذلواء ادلؤزف والذي تستغرؽ فيو الفقاعات عشرين ثانية لتصل إىل السطح

لتايل فإف استخداـ ىذه الطريقة ؼلفض من ضياعات األوزوف من خالؿ سلارج برج التماس إىل احلد وبا األدىن.

الشكل: تطهت ادلاء باستخداـ عنفة.

دقائق وغلب أف يكوف احلقن 03 – 6وبشكل كلي فإف زمن التماس الفعاؿ للماء مع األوزوف ىو مقبوؿ وجيد، ودبا أف مدة ثبات األوزوف ادلتبقي يف ادلاء قصتة مت كحد أدىن العطاء تأثت 4على عمق

فإف ذلك يستوجب إضافة كمية قليلة من الكلور قبل أو بعد أبراج التماس مع األوزوف وذلك لضماف متبقي مطهر )الكلور( يف شبكة االمداد بادلياه.

ة سباس جيدة لألوزوف مع ادلاء، عادة بما أف اضلاللية األوزوف بادلاء ضعيفة لذلك غلب اختيار أجهز ى )ط ملغ/لت للماء ادلرشح مسبقا أو قليل التلوث، وبعد 2و 0.5كمية األوزوف احملقونة تتاوح بت

يبت الشكل .. ادلخطط التكنولوجي للعملية حيث يتم يف البداية سحب وعملية التطو سائل ثاؿ .اذلواء من اجلو وعرب ادلرشح

باستخداـ أجهزة األوزنة اليت تنتج من األوزوف وف على شكل ىواء غت باألوزوف، ػلضريستخدـ األوز غراـ أوزوف يف ادلت ادلكعب ىواء. 03اىل 03

لنجاح عملية زيادة تركيز األكسجت يف اذلواء غلب أف يعاف اذلواء قبل دخولو إىل مولدات األوزوف يا.ليصبح خاليا من الغبار والرطوبة وبارد نسب

17

بار، بعد ذلك يدخل اذلواء 8تشمل ادلعاجلة ادلسبقة للهواء تعريض اذلواء إىل ضغط مرتفع قد يصل إىل ادلاء ادلوجود يف اذلواء يف قعر رذاذ من األسفل إىل وعاء مستقبل اذلواء وؼلرج من األعلى وبالتايل غلمع

من وعاء مستقبل اذلواء إىل فلت إزالة الوعاء ويتم تصريفو عن طريق صماـ. بعد ذلك ؽلر اذلواء اخلارجالزيت من اذلواء، ألنو تتم عملية تزييت للضاغط اللوليب عن طريق اذلواء ادلضغوط )أي يكوف اذلواء زلمال بالزيت(، تتم عملية إزالة الزيت بوساطة مرشحات خرطوشية ربتوي يف قعرىا على صماـ

لتصريف الزيت ادلتجمع.

مسبقا من الرذاذ على مرحلتت: يف البداية زبفض نسبة ادلاء يف اذلواء بالتكثيف وغلفف اذلواء ادلخلص ضمن جهاز تربيد يعمل بغازات الفريوف، يف ادلرحلة الثانية يتم ربقيق ذبفيف كامل بوساطة مادة رلففة

.(50ػ 5كهالـ السيليس أو اكسيد االدلنيـو ادلنشط )شكل

: ترسيمة مكونات منشأة أوزنة الماء. 56ـ 5لشكل ا

بعد ذلك ينفث اذلواء الغت باألوزوف ضمن ادلاء ادلعد للمعاجلة دبساعدة ناشرات، يتم ذلك ضمن ناشرات األوزوف احلديثة مصنوعة من دقائق. 8 قدرىا حجرة أو برج سباس يوفر للماء مدة مكوث

.كما يف الشكل ) ( وزوف عن طريق مسامات ناشرلت الستاميكالستاميك وينفث اذلواء الغت باأل

18

الشكل ) ( : سلطط منشأة تعقيم باألوزوف ربتوي على نواشر من الستاميك.

حجرة أو ادلاء عند سلرج من 0ـ غ/ 3.4ينبغي على اذلواء الغت باألوزوف ضماف تركيز أوزوف متبقي اء الراشح عرب ادلرشحات ادلختلفة حىت يكوف استهالؾ ادلاء لألوزوف تطبق األوزنة على ادل .برج التماس

أضعف ما ؽلكن.

ةادلادة اجملففة عمودين موصولت على التوازي، يسمح ىذا بإعادة فعالية اجملففات وي اجملففة ذربقد 3.03ر من األوزنة. ينبغي أف ال ػلتوي اذلواء اجملفف على أكث عملية )بواسطة ىواء ساخن( دوف قطع

%( ، وإال فيحصل ىبوط يف مردود جهاز 3.5)رطوبة نسبية أقل من 0غ من خبار ادلاء يف الػ ـ اذلواء وتتشكل أكاسيد اآلزوت. توليد األوزوف يف

، وظهرت أجهزة توليد األوزوف قد ربتوي على رلموعة من األنابيب الزجاجية ادلطلية بطبقة من األدلنيـوأوزف ربتوي على رلموعة من أنابيب الستاميك اليت تكوف بأقطار أقل وذات انتاجية حاليا أجهزة توليد

% تبعا لكمية 033% وحىت 03أعلى. وؽلكن تعيت زيادة كفاءة انتاج أجهزة توليد األوزوف من كيلو غراـ 03األوزوف ادلطلوب انتاجها يف الساعة. كل جهاز توليد أوزوف قد تكوف انتاجيتو العظمى

زوف يف الساعة. ويوجد أجهزة توليد باستطاعات أقل أو أكثر. أو

كيلوفولت ضمن أجهزة 23رات التصعيد الكهربائي الالزمة ألوزنة اذلواء تنحد بظهور قوس ذي تتو ىرتز ، بوساطة 53األوزنة الصناعية. تغذى بشكل عاـ الوحدات الكبتة مباشرة بتيار صناعي ذي

التوتر البدائي. على الرغم من أف مردود أوزنة اذلواء يزداد مع تردد التيار زلوؿ رافع حيث ؽلكن ضبط

19

ىرتز، لكن كلفة ادلنشأة وصيانة ذبهيز زلوؿ التدد )ستاتيكي أو 533ومن أجل قيمة قصوى للتدد ىرتز زلصورة للمنشآت الكبتة جدا . 53ديناميكي( ذبعل استخداـ التددات األكرب من

ستنفذ اخلارج من فتحة هتوية إف اذلواء من األوزوف. برج التماس ػلوي أيضا حجرة أو ادل

السابق، ؽلكننا حساب ماذا سيكوف تركيز األوزوف يف أفضل ظروؼ 5ػ 5دبساعدة معطيات اجلدوؿ انتشار للهواء الغت باألوزوف.

ـ 031ادلنفس عند درجة حرارة من األوزوف ربت فتحة 0غ/ـ 3.4على سبيل ادلثاؿ، إذا حوى ادلاء فإف تركيز األوزوف يف اذلواء ادلستنفذ يستخرج من قيمة :

نسبة ) تركيز األوزوف يف اذلواء / تركيز األوزوف يف ادلاء (

عمليا .0ـ غراـ/ 3.75، فنجد تركيز األوزوف يف اذلواء ادلستنفذ = 3.50حيث قيمة ىذه النسبة ألف التوازف ال ػلقق 0غ/ـ 3.75 اذلواء ادلستنفذ أعلى من القيمة النظرية ادلذكورة تركيز األوزوف يف

ىل إسباما. ينبغي تصريف اذلواء ادلستنفذ احلاوي على األوزوف بطرانق تراعي قواعد األماف وؽلكن إدخالو من أجل انتاج غراـ بداية سلسلة معاجلة ادلياه إلصلاز أكسدة مسبقة. استهالؾ الكهرباء بالواط الساعي

( حسب العالقة:0/ ـ)غ 2أوزوف يتبع لتكيز األوزوف ادلطلوب يف اذلواء

C + 35 65 = Wــــــــــــ + ــــــــــــــــــ

3 C

( . 6ػ 0)انظر اجلدوؿ 0ـ غ/ 04صلد أف التكيز األمثل قريب من

لتكيز األوزوف يف هالؾ الطاقة بالواط الساعي إلنتاج غراـ واحد من األوزوف تبعا است 6ػ 0اجلدوؿ اذلواء:

20

يف اذلواء O3 تركيز 0غ/ـ

0 2 5 03 05 23 25 03

استهالؾ الطاقة )واط ساعي /غ(

77 49 26 20 23.5

20.9

22.6

20.6

كما أف 0ـغ/ 04كرب من نالحظ أف تغت استهالؾ الكهرباء ضعيف من أجل التكيزات األ التكيزات العالية مفيدة يف تفكيك مركبات األوزنيد.

21

الفصل السادس المعالجات الخاصة للمياه

إزالة الحديد والمنغنيز -6-1

22

البت أالصدادلياه اجلوفية يف الكثت من ادلناطق بزيادة تركيز احلديد فيها الذي يعطي للمياه لوف صف تتكما يؤدي حلدوث ترسبات يف شبكات االمداد العامة . كما أف زيادة تركيز احلديد يف نيا، وطعما معد

ادلعدة لالستهالؾ البشري قد تتداخل مع عمليات ربضت الطعاـ، كأف يصبح الشاي احملضر بو ياه ادلحلديد يف ادلاء ػلفز ظلو العضويات أسود اللوف، ويصبح لوف اخلضار ادلغلية بو معتما. كما أف وجود ا

اخليطية ادلعدنية وغتىا من اجلرائيم اليت تعطي طعما ورائحة غت مقبولت للماء، ووجود تركيزات عالية ؤدي إىل حدوث الكثت من اآلثار الضارة لإلنساف ألف استمرارية قدـو احلديد للحديد يف مياه الشرب ي

بشكل غروي ألكسيد احلديد الذي يؤثر سلبا على خاليا الكبد كبد إىل اخلاليا يؤدي إىل ذبمعو يف ال مؤديا إىل زبريبو، لذلك ال بد من إزالة احلديد الزائد عن احلدود ادلسموح هبا.

ؽلكن أف يوجد احلديد يف ادلياه اجلوفية على شكل بيكربونات احلديد الثنائي الذي يكوف ثابتا عند وف وبغياب األكسجت ادلنحلكما ؽلكن أف يوجد على شكل وجود كمية فائضة من ضبض الكرب

كربونات وكربتات وكربيتيد احلديد الثنائي.

او بشكل معلقات غروانيةويصادؼ احلديد يف ادلياه السطحية على شكل مركبات عضوية أو معدنية أو ضعيفة التشرد.

شكاؿ الرئيسية لوجود احلديد ومن ادلمكن وجود ماءات احلديد يف ادلياه بشكل غروي ويعترب أحد األغرويات احلديد بسبب التأثت ادلقاـو للعناصر الدبالية اليت سبتز على يف ادلياه السطحية، يتزايد ثبات

األخرى)غرويات احلديد( وىذه سبتلك ارتباطا قويا مع جزيئات ادلاء. وؽلكن أف الغروانيةسطح اجلزيئات سب بطريقتت:يتحوؿ احلديد من الشكل الغروي إىل را

طبيعية: دبشاركة البكتيا اليت تعمل على زبريب ادلواد العضوية. -

ادلقاومة. الغروانيات اصطناعية: دبساعدة ادلؤكسدات القوية اليت تعمل على زبريب -

منحنيات بوريب للحديد على زلور الفواصل قيم األس اذليدروجيت وعلى زلور 0-6بت الشكل يكسدة واألرجاعز نالحظ أنو عندما تكوف قيمة األس اذليدروجيت أصغر من التاتيب قيم جهد ال

Fe(OH)2 و +Fe3و +Fe2فإف احلديد ؽلكن أف يوجد يف ادلاء بشكل 4.5، وزيادة +2

قيمة الس اذليدروجيت تؤدي إىل أكسدة احلديد الثنائي إىل احلديد الثالثي الذي ينفصل كراسب.

23

( وبوجود الكربيتيت يف ادلاء ؽلكن أف -0.2Vأصغر من En يكوف ) يف ىذه الشروط وعندماعندما تكوف قيمة األس اذليدروجيت . ويف الوسط ادلرجع و FeSينفصل احلديد كراسب أسود من

، أما إذا كانت قيمة FeCO3وبوجود الكربونات ينفصل احلديد على شكل 8.4 أكرب من . إف وجود احملفزات ادلنحلة Fe(OH)2فيمكن استخالص 10.4ن األس اذليدروجيت أكرب م

يف ادلياه مثل أيونات النحاس والفوسفات وعند التماس مع أكاسيد ادلنغنيز أو ماءات احلديد Fe(OH)3 ادلتسبة مسبقا تتزايد سرعة أكسدة احلديد الثنائي باألكسجت. بزيادة قيم األس ح

مقدار يستهلكالزمن الالـز ألكسدة مركبات احلديد الثنائي. اذليدروجيت للوسط ينخفض

ملغ من احلديد الثنائي وعند ذلك 0ألكسدة ملغ من األكسجت ادلنحل يف ادلاء 0.1434 ميلي مكاىفء/لت. 0.036تتناقص قلوية ادلاء دبقدار

تفاعل:تتم أكسدة احلديد الثنائي بأكسجت اذلواء وفق ال

4 Fe

2+ +2 H2O + 8HCO3

- + O2 4Fe(OH)3 + 8CO2

En تتزايد سرعة أكسدة مركبات احلديد الثنائي عند كلورة ادلاء ) كموف األكسدة األرجاعية للكلور

( وتتحلمو ىذه ادلركبات بوجود ىيدروجينوكربونات ادلياه الطبيعية بشكل + 1.36Vيساوي ( كامل وفق التفاعل:

2Fe2+

+ 6HCO3- + Cl2 2Fe(OH)3 + 6CO2 +2 Cl

-

ملغ من احلديد الثنائي وعند ذلك تتناقص قلوية 0ملغ من الكلور ألكسدة 0.64 يستهلك مقدار يساوي ( Enوعند ربوؿ الكلور احلر إىل الكلور أمت ميلي مكاىفء/لت. 0.018ادلاء دبقدار

0.66V + وpH=5 احلديد الثنائي. الالـز ألكسدة مركبات( يتزايد الزمن

وؽلكن أكسدة احلديد الثنائي باستخداـ برمنغنات البوتاسيـو وبعد ذلك ربصل حلمهة وفق التفاعل:

4 Fe

2+ +2 H2O + 8HCO3

- + MnO4

- 4Fe(OH)3 + MnO2+ 8CO2

24

ن احلديد الثنائي وعند ذلك ملغ م 0ملغ من برمنغنات البوتاسيـو ألكسدة 0.71 يستهلك مقدار ميلي مكاىفء/لت. 0.036تتناقص قلوية ادلاء دبقدار

التهوية بشكل نوافت بسيطة، أو بوساطة سقوط ةطريقتستخدـ الطرائق التالية: زالة احلديد من ادلياه إلف وجود سلة من األطباؽ اليت ؽلكن أف ربتوي او ال ربتوي على مواد زلفزة لألكسدة، إشاليل فوؽ سل

أما ادلنغنيز فهو ال يتأكسد مثل الكسجت ادلنحل يف ادلاء ؽلكن أف يكوف كافيا ألكسدة احلديد، ع قيمة األس اذليدرروجيت تكوف غت مؤثرة وإلزالة ادلنغنيز غلب رفقد احلديد لذلك التهوية وحدىا

PH احلديد وادلنغنيز يتم ادلطفأ مثال وبعد أكسدة كل منكلس بإضافة مادة قاعدية كال 8.5إىل إمرار ادلاء على خزانات التشيح واف عملية اإلزالة معظمها تتم يف خزانات التشيح وذلك الف احلديد

ف خزانات إو ، إىل فتة طويلةترسيبهما بشكل عالق وػلتاج افوادلنغنيز غت الذائبت يف ادلاء يكونلتفاعل ويتم إزالة ىذه اجلزيئات العالقة خالؿ التسيب عموما تساعد على زيادة الزمن لغرض إسباـ ا

رشحات.ادل

التسيب _التشيح-إضافة مواد كيميائية مؤكسدة –التهوية وقد تتم إزالة احلديد عن طريق

نات البوتاسيـو أو الكلور غنيز بالتهوية يتم إضافة مواد مؤكسدة قوية مثل برمنغدلنابعد أكسدة احلديد و تسيب ومن مث التشيحوبعد ذلك تتم عملية ال

وعلى مقدار جرعو الكلور ووسيلة PH عملية أكسدة ادلنغنيز باستخداـ الكلور تعتمد على مقداريف حت PH نات ال يعتمد كثتا علىغالربمنأكسدة احلديد بمن ادلنغنيز وقد لوحظ عمليا أف .اخللط

.PH قيمة أف الكلور ػلتاج إىل السيطرة على

يقة إزالة احلديد من ادلياه بصيغة وجود احلديد يف ادلياه وبانتاجية احملطة. يزاؿ احلديد ويتعلق اختيار طر عادة من ادلياه احلوفية بدوف استخداـ احملاليل الكيميائية أما إزالتو من ادلياه السطحية فتتم باستخداـ

، الكلس( حيث تتم أيضا إزال ة لوف وعكارة ادلياه. وتتألف احملاليل الكيميائية) الكلور،كربيتات األدلنيـومنشأة إزالة احلديد من ادلياه باستخداـ احملاليل الكيميائية من خزانات حلل وذبريع احملاليل ومن جهاز

هتوية ومرسب ومرشح.

عسرة الماء إزالة -6-1

25

العسارة أصلها ، نتائجها :

( تأكيد عموميات 1يػػاه الطبيعيػػة خػػواص خاصػػة ناذبػػة عػػن ضػػعف اضلالليػػة بعػػض تصػػنف الشػػارجبات الثنائيػػة والثالثيػػة علػػى ادل

أمػػػالح ىػػػذه الشػػػارجات صبعػػػت ىػػػذه اخلػػػواص ربػػػت معػػػت العسػػػارة مفهػػػـو العسػػػارة أصػػػلو ذبػػػربت متعلػػػق باستخدامو ادلنزيل بشكل خاص عند استخداـ الصابوف يكػوف دلػاء عسػر أو قاسػي إذا رغػى بصػعوبة وتػرؾ

قابػػل ادلػػاء ادلطػػري يرغػػي بسػػهولة ونػػتؾ اجللػػد واألنسػػجة أملػػس اجللػػد خشػػن حػػىت بعػػد شػػطف اجللػػد ، بادل وناعم.

شاردتا 22 , MgCa علا ادلسؤالف الرئيسياف عن العسارة بالفعل تفاعل ىاتت الشػاروتت مػع ( لنعطي أمالح كالسيـو ومنغزيـو غت منحلة تتسب على شكل خثرات 0الصابوف ) أنظر الفصل

NaCaRCOOCaNaRCOO 22 2

2 ملػػػػػػػػح كالسػػػػػػػػيـو حلمػػػػػػػػض دسػػػػػػػػم غػػػػػػػػت منحػػػػػػػػل

صابوف : ملح صوديـو حلمض دسم زللوؿادف القلوية أف تسػاىم يف العسػارة يستطيع احلديد واألدلينـو وكل ادلعادف الثنائية والثالثية الشحنة ) عدا ادلع

بػػنفس التفاعػػل كػػذلك شػػوارد احلديػػدي ادلوجػػودة بكميػػة غػػت مهملػػة يف بعػػض ميػػاه الصػػرؼ الصػػناعية تزيػػد درجػػة العسػػارة غػػت أف لتاكيػػزىم يف ادليػػاه الطبيعيػػة بشػػكل عػػاـ أكثػػر ضػػعفا ، لػػذلك نعتػػرب عػػادة العسػػػارة

تركيز ملحا الكلسيـو وادلنغزيـو . عناصر العسارة: أصل -ب

الكالسيـو وادلنغزيـو علا بالتتابع العنصرين اخلامس والثامن مػن العناصػر األكثػر وفػرة باحلالػة الطبيعيػة يأتيػاف بعػػػد السيليسػػػيـو ، االدلينػػػـو واحلديػػػد لكػػػن أمالحهػػػم الطبيعيػػػة أكثػػػر اضلالليػػػة نقػػػوؿ بػػػأف ىػػػذين العنصػػػرين

بتقامسهػػػػا مػػػػع أمػػػػالح الصػػػػوديـو والبوتاسػػػػيـو لكػػػػن ادلعػػػػدنت ؽللكػػػػاف حركيػػػػة كبػػػػتة يف البيئػػػػة ادلائيػػػػة خاصػػػػة األختين علا أقل وفرة يف الطبيعة .

ينتج اضلالؿ الكالسيـو وادلغنيزيـو بشكل أساسػي عػن ارتشػاح للميػاه السػطحية عػرب التشػكيالت الصػخرية از ثػاين أكسػيد الكربػوف الكلسية والذولوميتيػة ) كربونػات الكالسػيـو و ادلغتزيػـو ( يػزداد االضلػالؿ بوجػود غػ% حجما من غػاز 3.300يف ادلاء وادلتولدة عن اجلو والطبقات السطحية للتبة بالفعل ػلوي اجلو طبيعيا

CO2 وطبقػػات التبػػة اخلصػػبة غنيػػة بثػػاين أكسػػيد الكربػػوف نتيجػػة للنشػػاط اجلرثػػومي القػػوي ) اسػػتهالؾ لػػػO2 وإنتاج لػCO2. )

26

الية :ينتج عن ذلك التفاعالت الت

32322

_________________________________

33

33222

2

2

HCOCACaCOOHCO

HCOCaHCaCO

HCOHCOHOHCO

يف مػاء نقػي ويف وعػاء CaCO3يظهر احلساب ادلنجز انطالقا من سلتلف عالقات التػوازف بػأف اضلالليػة ملػغ / لػت بينمػا كربونػات 53أما يف وعاء مكشو للجو بفضل اضلالليتو إىل 14mg/Lمغلق ىو حبدود

ثػػر اضلالليػػة ولتسػػب ادلغنيزيػػـو ػلصػػل أساسػػا علػػى شػػكل مػػاءات ادلنغزيػػـو إضػػافة لػػذلك وجػػود ادلنغزيػػـو أكأمػػػػالح أخػػػػرى يرفػػػػع الشػػػػدة الشػػػػاردية يف ادلػػػػاء مؤديػػػػا إىل ازديػػػػاد اضلالليػػػػة كربونػػػػات الكالسػػػػيـو وكربونػػػػات

حػػػل لػػػبعض الكلسػػػيـو ادلغنزيػػػة ، يفسػػػر ىػػػذا مقػػػدرة بعػػػض ميػػػاه اآلبػػػار الفنيػػػة لثػػػاين أكسػػػيد الكربػػػوف علػػػى ادلركبات وبالتايل تراكيز عالية من األمالح ادلعدنية .

ـ ( وينػػػتج عػػػن بعػػػض ˚25ؽلكػػػن للكالسػػػيـو أيضػػػا أف ينػػػتج عػػػن ، وىػػػو نسػػػبيا أيضػػػا قليػػػل االضلػػػالؿ يف فلورو الكلس الطبيعي الصخور الربكانية مثل األبايت ،

ه الصخور أقل تأثرا بعدوانية ادلياه الطبيعية لذلك يوجد ادلغنيزيـو أيضا بوفرة يف الصخور الربكانية اال أف ىذفليس مفػاج مالحظػة كػوف ميػاه ادلنػاطق الكلسػية قاسػية نسػبيا بينمػا ادليػاه العائػدة للمنػاطق غػت الكلسػية تكػوف طريػػة يػؤدي تلػػوث ادليػاه إىل زيػػادة تسػارهتا أحيانػػا ىػػذه حالػة بعػػض ادلنػاطق الػػيت يسػتخدـ فيهػػا كلػػور

تذويب الثلج .الكلسيـو بكثرة لؽلكننػػػا سبيػػػز العسػػػارة الكليػػػة ، العسػػػارة الكليػػػة والعسػػػارة النظريػػػة ، إذا أعللنػػػا الشػػػارجبات ادلتعػػػددة الشػػػحن

األخرى ضلصل على : العسارة الكلية = العسارة الكلسية + العسارة ادلنغنيزية .

( مػن العسػارة الالفحمائيػة 3HCOظليز من جهػة أخػرى بػت العسػارة الفحمائيػة ) ادلشػتكة بشارسػبات ادلرتبطة بشارسبات أخرى : غالبا ClSO ,42 .

تدعى العسارة الفحامية بادلؤقتة ألهنا تزاؿ بغلي ادلاء، حيث تتفكك اذليدروجينوكربونات ربػت تػأثت احلػرارة مع تشكل راسب من كربونات الكالسيـو :

OHCOSCaCOHCOCa 22)(33 2 تنتج ىذا التفاعل نتيجة النتقاؿ التفاعليت ضلو اليمت

27

223

)(333 2

COOHHCOH

SCaCOHCOHHCOCa

بالفعل ، اضلالؿ شػبو معػدـو يف نقطػة غليػاف ادلػاء وتسػتمر التفػاعالت حػىت يتسػب الكالسػيـو شػبو كػامال شكل مع طرد غاز ثاين أكسيد الكربوف . على

ترتبط إذا العسارة ادلؤقتة دلاء بقوة بقلوتية الفحمائية تػػدعى العسػػارة الالفحمائيػػة بالدائمػػة ألهنػػا ال تػػزاؿ بغلػػي ادلػػاء ) قيمػػة العسػػارة الدائمػػة معدومػػو إذا كانػػت

قلوية ادلاء أعلى من العسارة الكلية (

28

واحدات :ال –ح( التعبير عن العسارة ؽلكػػن أف يعػػرب عػػن العسػػارة الكلسػػية وادلغنيزيػػة د ملػػغ / لػػت مػػن الكلسػػيـو أو مػػن ادلغنيزيػػـو لكػػن لػػيس -0

بػػاال مكػػاف إضػػافة ىػػذه الكميػػات لبعضػػها حلسػػاب العسػػارة الكليػػة ، علينػػا التعبػػت عػػن التكيػػز كػػل منهمػػا بواحدة مشتكة ) مثال ميلي مكاف /لت ( .

قالنية للتعبت عن العسارة تعتمد على استخداـ ادلكاف النظامي الطريقة األكثر ع -2أو بدال عنها ميلي مكاف يف اللت حيث أف التاكيز يف ادلياه ضعيفة طريقػة التعبػت ىػذه تؤىػل عمػل

/ موازنػػات الشػػاردية وينػػادي السػػتخدامها أكثػػر فػػأكثر لكػػن ربػػوي عقبػػة كوهنػػا ذبريديػػة وىػػذا يفسػػر عػػدـ ها حىت الوقت احلاضر بكثرة .استخدام

مكافئة . يعرب عن عسارة ادلػاء إذا CaCO3الواحدة ادلشتكة األكثر استخدما ىي ملغ / لت من -0 الذي يعطي عسارة مكافئة . CaCO3بتكيز

غلب التذكر بأف ىذه الوحداة ىي كيفية ) اعتباطيػة ( وال تشػت أبػدا للمحتػوى احلقيقػي للمػاء ) ؽلكػن أف ادلاء إطالقا كربونات كالسيـو ( . ربوي

ملػػػػػغ مػػػػػن 53( كتلػػػػػة توافػػػػػق 2Mgأو 2Caيعػػػػػود ىػػػػػذا إال إعػػػػػادة كػػػػػل واحػػػػػد مكػػػػػاف ) مػػػػػن CaCO3 .

يسمح التحليل التايل لعينة ماء سطحي دبقارنة سلتلف طرائق التعبت عن التاكيز

lmgSOlmgCllmgHCO

lmgMglmgCalmgKlmgNa

/2.274,/0.30,/1153

/3.9,/0.41,/4.1,/5.12

2

22

ػلوي ىذا ادلاء فقط شارجبتاف متعددتا الشحنة علا الكالسيـو وادلغنيزيـو غ ( ؽلكننػا حسػاب 0 /02) 2Mgغ ( ومكػاف مػن مغنيزيػـو 23) 2Caدبعرفة كتلة مكاف من

العسػػػػارة CaCO3تراكيػػػػز ىػػػػذه العناصػػػػر بػػػػػ ميلػػػػي مكػػػػاف يف اللػػػػت أو ملػػػػغ / لػػػػت مػػػػن

الكلية

3/383/1.12

503.9/

1.12

3.9

3/1033/20

500.41/

20

0.41

/82.2

/77.0/1.12

3.9/3.9

/05.2/20

0.41/0.41

2

2

2

2

lasCaCOmgdCaCOlmglmegMg

lasCaCOmgdCaCOlmglmegCa

lmeg

lmeglmeglmgMg

lmeglmeglmgCa

3/141العسارة الكلية lasCaCOmg

29

مػػػػػػػػػع /ؿ 040مػػػػػػػػػع / ؿ مػػػػػػػػػن = 53* 2.82ميلػػػػػػػػػي مكػػػػػػػػػاف / ليػػػػػػػػػت = 2.82العسػػػػػػػػػارة الكليػػػػػػػػػة = . CaCO3من

ميلي مكاف 0.89ميلي مكاف / ليت = 60/005، أي 3HCOمع / ؿ من 005ػلوي ىذا ادلاء /لت يتصرؼ ىذا ادلاء كما لو كانت كل الشارسبات مشتكة مع الكلسيـو ) يف حالة الغلي مثال( .

ميلي مكاف /لت 0.89العسارة ادلؤقتة = العسارة ادلؤقتة –فتكوف العسارة الدائمة = العسارة الكلية

ميلي مكاف لت 3.90=2.82-0.89= CaCO3ملغ / ؿ مثل 03غلب اإلشارة إىل استخداـ يف أوربا للدرجة الفرنسية اليت تعادؿ (4

ملغ / ؿ مػن 04.28والدرجة اإلنكليزية اليت تعادؿ CaOملغ / ؿ من 03والدرجة األدلانية اليت تعادؿ CaCO3 ) فهي قد تسبب بعض االلتباس . إال أف ىذه الواحدات إضافة لكوهنا ) اعتباطية

s: نتائج العسارة ) علػػػى الػػػرغم مػػػن وجػػػود عسػػػارة مػػػا دائمػػػا يف ادليػػػاه الطبيعيػػػة فمػػػن الصػػػعب احلكػػػم علػػػى نوعيػػػة مػػػاء حسػػػب

( 4.0عسارتو تبعا لسلوؾ ادلياه يعطي ادلختصت مع ذلك مستوى لنوعية ادلاء ) انظر اجلدوؿ عقبات .يسبب استخداـ ادلياه العسرة عدة مساوئ

اسػػػتهالؾ زائػػػد للصػػػابوف لتجنػػػب التبػػػذير وتشػػػكل خثػػػرات نسػػػتخدـ عوضػػػا عػػػن الصػػػػابوف -0( أي كربيتػػػات عضػػػوية أو سػػػيلفونات اليػػػل بنػػػزف الػػػيت ال تشػػػكل رواسػػػب مػػػع 0منظفػػػات ) أنظػػػر الفصػػػل

شوارد الكالسيـو و ادلغنزيـو . و ادلغنزيػػػػػػػػػػػـو ويضػػػػػػػػػػػاؼ إىل ىػػػػػػػػػػػذه ادلنظفػػػػػػػػػػػات عناصػػػػػػػػػػػر تتميػػػػػػػػػػػز خباصػػػػػػػػػػػة تعقيػػػػػػػػػػػد شػػػػػػػػػػػاريت الكالسػػػػػػػػػػػيـو

( . NTA مثل البويل فوسفات أو ضبض نيتيلو اخلل ) تشكل طبقة قشور يف ادلراجل . -2

مسػػػببا مشػػػاكل CaCO3تشػػػكل راسػػػب مػػػن CO2رأينػػػا بأنػػػو ربػػػت تػػػأثت احلػػػرارة ، يصػػػاحب ربريػػػر رة أيضػػػا يف أوعيػػػة وأجهػػػزة غلػػػي حػػػادة يف حالػػػة ادلراجػػػل الصػػػناعية ذات الضػػػغط العػػػايل ربصػػػل ىػػػذه الظػػػاى ادلنزلية شلا يتطلب إزالة قشور كربونات الكالسيـو منها من وقت إىل آخر .

( تشكل طبقة رواسب يف األنابيب حسب سلتلف تفاعالت التوازف احلاصػلة ؽلكػن أف يصػبح مػاء عسػر 0أو خلفػػػض PHنتيجػػة الزديػػػاد الػػػ CaC3Oمشػػػبع بػػػ فػػوؽ 3HCOوغػػت هبيػػدروجينوكربونات

. CO2مقدار

30

كمػػا نعلػػم بػػأف الطحالػػب سبيػػػل إىل زبػػزين ثػػاين أكسػػيد الكربػػوف ؽلكػػػن دليػػاه اآلبػػار أف زبسػػر ثػػاين أكسػػػيد كربػػوف نتيجػػة ذلبػػوط الضػػغط الػػذي ػلػػدث حػػت الضػػخ وىػػذا يػػؤدي إىل مشػػاكل تشػػكل قشػػور مػػع خطػػر

ىػػػػذه ادلشػػػػاكل أيضػػػػا عػػػػن ارتفػػػػاع درجػػػػة احلػػػػرارة نتيجػػػػة الطلفػػػػاض اضلالليػػػػة أنظػػػاـ االقنيػػػػة ؽلكػػػػن أف ربصػػػػلCaCO3 . ) كذلك تنقص اضلاللية كربيتات الكالسيـو مع ارتفاع درجة احلرارة (

اضطراب وتشويش بعض طرائق التصنيع : -4 ت الناذبػة عػن شػارديت بعض الصناعات مثل النسيج والورؽ الناعم أو ادلنتجات الصيدالنية ال تتقبل العقبػا

2Ca و2Mg . وعن الرواسب ادلمكنة التشكل لذلك تستخدـ ىذه الصناعات مياه طرية إال أف ادليػػػاه الشػػػديدة الطػػػراوة تسػػػبب أيضػػػا عػػػدة عقبػػػات مثػػػل الطعػػػم غػػػت ادلسػػػتاغ وزبػػػزين زائػػػد للمعػػػادف

دف ذات خواص سامة مثل الكادميـو والرصاص يف األقنية .وؽلكنها أيضا أف ربل وربرر معااألكثر ارتفاعا يف ادلياه العسرة والغنية يهيدروجينوكربونات الكالسيـو زبفض زبريش ادلاء PHبادلقابل الػ

PHللمعادف إضافة لذلك تطبق اذليدروجينوكربونات فعل موقي مهم جدا ألنو يعد من أعلية تغتات أؿ يف CaCO3لػػػبعض العسػػػارة بشػػػكل عػػػاـ أفضػػػل نسػػػتخدـ بكثػػػرة تشػػػكيل مراقػػػب لطبقػػػة لػػػذلك وجػػػود

األقنية حلمايتها من زبريش ادلاء . أختا مل يتم التأكد بوضوح إذا كاف ىناؾ عالقة أو ال بت الصحة وعسارة ماء الشرب .اـ الكلسػػػيـو وادلغنيزيػػػـو علػػػا عنصػػػراف منغػػػذباف منهمػػػا الكالسػػػيـو ىػػػو مكػػػوف أعظمػػػي للعظػػػ 23 4POCa

وادلغنزيػػـو ضػػروري لضػػماف حػػدة تفػػاعالت اسػػتقالب الحػػظ عػػدة بػػاحثت عالقػػة عكسػػية بػػت عسػػارة مػػاء الشرب وبنسبة الوفيات بالقصور القليب إذا ادلاء ادلخمػر ىػو أفضػل مػن ىػذه الناحيػة يشػت بعػض ا لبػاحثت

ينػػػة ادلسػػػهلة لكربيتػػػات ادلنغزيػػػـو معروفػػػة ذلػػػذا بػػػأف الكلسػػػيـو يسػػػهل تشػػػكيل احلصػػػى الكلويػػػة اخلػػػواص ادللوتركيز الكربيتات باألخذ بعت االعتبار سلتلػف ىػذه اجلوانػب 2Mgالسبب تربط بعض ادلعايت بت تركيزىػو أفضػل مػن وجهػة نظػر اسػتخدـ CaCO3 ملغ / لت من 53يقبل ادلختصت بأف عسارة قيمتها

عاـ للماء .

31

32

أيونات الكالسيـو وادلغنزيـو مرتبطة وؽلكن أف تكوف ،تتحدد عسرة ادلاء أيونات الكالسيـو وادلغنزيـومن أيونات بأيوف اذليدروجينوكربونات عندىا تكوف ىذه العسرة كربونية)عسرة مؤقتة(، أما اجلزء

وكربونات فإنو يدعى العسرة ال كربونية)عسرة الكالسيـو وادلغنزيـو ادلرتبطة بأيونات سالبة غت اذليدروجين دائمة(.

أكرب من تركيز فإذاكاف رلموع تركيزات أيونات الكالسيـو وادلغنزيـو بواحدة ميلي مكاىفء/لتاذليدروجينوكربونات فإف تركيز اذليدروجينوكربونات يساوي تركيز العسرة ادلؤقتة والفارؽ بت زلموع

ادلغنزيـو وتركيز اذليدروجينوكربونات يساوي تركيز العسرة الدائمة.تركيزات أيونات الكالسيـو و

على تطرية ادلياه كيميائيا تعتمد من أىم طرائق إزالة عسرة ادلاء ادلعاجلة الكيميائية، والتبادؿ األيوين. يف إضافة مركبات كيميائية تؤدي إىل تشكيل مركبات مع أيونات الكالسيـو وادلغنزيـو ضعيفة االضلالؿ

ادلاء فتتحوؿ إىل رواسب يتم إزالتها يف أحواض التسيب مث ادلرشحات. بإضافة الكلس إزالة عسرة الماء -6-1-1

)الالكربونية عالية والعسرة الدائمة )الكربونية(تستخدـ ىذه الطريقة عندما تكوف العسرة ادلؤقتةـ لنب الكلس الذي يضخ بشكل منخفضة، أو عندما اليطلب إزالة العسرة الدائمةمن ادلياه. يستخد

وفق العالقة: -Ca،OHأويل يف ادلياه ادلعدة للمعاجلة وباضلالؿ الكلس تصبح ادلياه غنية بأيونات Ca (OH)2 Ca

2++ OH

-

تحد أيونات اذليدروكسيل مع ايونات اذليدروجينوكربونات وربوذلا إىل كربونات :ت HCO3

- CO3

2- + H2O+ OH

-

CO3أيونات الكربونات ة تركيززياد2-

Caيف ادلياه ووجود أيونات الكالسيـو فيها)بسبب +2

وجودىا الطبيعي يف ادلياه األولية أو بنتجة حلمهة الكلس( تؤدياف إىل زبطي جداء االضلالؿ لكربونات . CaCO3الكالسيـو فتتحوؿ إىل راسب من

CO32-

CaCO3 + Ca2+

33

. Ca (OH)2ن الكلس )عند إضافة فائض م ( يتسب أيضا ىيدروكسيد ادلغنزيـو

Mg(HCO3) 2 + Ca (OH)2 MgCO3

+ CaCO3 + 2H2O

MgCO3 + Ca (OH)2 Mg(OH)2 + CaCO3

10.2تبعد أيضا طريقة الكلس عسرة ادلغنزيـو الدائمة بقيمة لألس اذليدروجيت ال تقل أيضا عن

MgSO4 + 2Ca (OH)2 2 Mg(OH)2

+ Ca SO4

MgCl2 + 2Ca (OH)2 2 Mg(OH)2

+ Ca Cl2

تنخفض بالطريقة الكلسية كما وتنخفض العسرة )الكربونية( من ادلعادالت السابقة نرى أف العسرة ادلؤقتة ة يف ادلياه ادلعاجلة) العسرة الدائمة للمغنزيـو لكن يبقى جزء ال بأس بو من العسر )الالكربونية( الدائمة

.) للكالسيـووضعيفة التشرد والنقاص قلوية ادلاء يستخدـ يف نفس الوقت ومع الغروانيةلتحست أقصاء الشوائب

بصفة سلثر 7H2O FeSO4الكلس زبثت ىذه الشوائب، وتستعمل عادة كربيتات احلديدي ادلائية كيميائي.

والعسرة +Ca2بنسبة تركيز أيونات الكالسيـو بواحدة ملغ/لت Di تتعلق جرعة الكلس الالزمة Hcالكربونية يف ادلاء:

تكوف اجلرعة: +Hc > 23 /Ca2فعند نسبة

Di = 28] Hc + CO2/22 - Ca /20 + Dc/Ec + 0.5 [

34

رعة:اجل تكوف +Hc < 23 /Ca2عند نسبة و

Di = 28] Hc + CO2/22 + Dc/Ec + 0.3 [

CaO:جرعة الكلس مقدرة ب ملغ/لت Diحيث: Hc :.تركيز العسرة الكربونية يف ادلاء بواحدة ميلي مكاىفء يف الليت CO2 ثاين أكسيد الكربوف احلر يف ادلاء بواحدة ميلي غراـ يف الليت.: تركيز Ca الليت.أيونات الكالسيـو يف ادلاء بواحدة ميلي غراـ يف: تركيز Dc :( جرعة ادلخثرFeSO4 وFeCl3 جاؼ بواحدة ميلي غراـ يف الليت .) Ec :( من أجل 76الكتلة ادلكافئة لعنصر ادلخثر النشيطFeSO4 ؿ 54وFeCl3 .) فائض الكلس لتأمت اسباـ التفاعل بواحدة ميلي مكاىفء يف الليت.: 0.3 + 0.5 ؤخذ بإشارة موجبة إذا سبت تؤخذ بإشارة سالبة إذا مت حقن ادلخثر قبل الكلس و ت Dc/Ec النسبةإف

اضافتهما سوية أو حقن ادلخثر بعد الكلس.

بإضافة الكلس ورماد الصودا إزالة عسرة الماء -6-1-2

دث فيها ،ورب)الالكربونية( والعسرة الدائمة )الكربونية(تستخدـ ىذه الطريقة إلزالة العسرة ادلؤقتة( ، ومع العسرة الدائمة للمغنزيـو من تفاعالت الكلس مع العسرة ادلؤقتة الكلية )كالسيـو ومغنزيـو

، وربدث التفاعالت التالية: ادلياه. ويأيت دور رماد الصودا إلزالة العسرة الدائمة للكالسيـو

Ca (HCO3) 2 + Ca (OH)2 2 CaCO3 + 2H2O

Mg(HCO3) 2 + Ca (OH)2 MgCO3 + CaCO3 + 2H2O

MgCO3 + Ca (OH)2 Mg(OH)2 + CaCO3

CaCl2 + Na2 CO3 CaCO3

+ NaCl

35

CaSO4 + Na2 CO3 CaCO3

+ Na2 SO4

ق بطريقة الكلس ورماد الصودا وف CaO ملغ/لت مقدرة ب Di جرعة الكلس الالزمة سب رب

العالقة:

Di = 28] Hc + CO2/22 + Mg /12 + Dc/Ec + 0.5 [ وفق العالقة: Na2 CO3ملغ/لت مقدرة ب Da الالزمة رماد الصودا جرعة دد ربو

Da = 53] Ha + Dc/Ec + 1.0 [

جرعة الصودا بواحدة ميلي غراـ يف الليت.: Da حيث: Ha :يف ادلاء بواحدة ميلي مكاىفء يف الليت.كربونية ال تركيز العسرة ال

Mg يف ادلاء بواحدة ميلي غراـ يف الليت.غنزيـو أيونات ادل: تركيز لتأمت اسباـ التفاعل بواحدة ميلي مكاىفء يف الليت.رماد الصودا فائض : 1.0

يت ؽلكن أف تبقى الMg (OH)2 و CaCO3 يتشكل يف طريقة الكلس ورماد الصودا مركباتادلشتتة وػلتاج ربوذلا إىل راسب زمنا طويال وخاصة بدرجات احلرارة ادلنخفضة الغروانيةطويال باحلالة

وبوجود الشوائب العضوية اليت ربمي الغرويات، يف ىذه احلالة يلـز لتحت كفاءة إزالة العسرة يلـز اقصاء الشوائب العضوية بادلخثرات الكيميائية.

ماتتم عملية إزالة العسرة بالكلس ورماد الصودا على مرحلتت : يف البداية يتم اقصاء الشوائب غالبا العضوية وجزء كبت من العسرة الكربونية باضافة الكلس مع امالح احلديد أو االدلنيـو مشكلت عند

الصودا إىل ادلياه. إذا ذلك ظروفا مثالية السباـ عملية التخثت وبعد ذلك يتم حقن الكلس ادلتبقي ورمادألنو عند مت اقصاء الشوائب العضوية سوية مع إزالة عسرة ادلاء تستخدـ أمالح احلديد كمخثر كيميائي

36

القيم العالية لألس اذليدروجيت الضرورية إلزالة عسرة ادلغنزيـو ال تشكل أمالح األدلنيـو ىيدروكسيدات امتزاز فعالة.

سب بشكل تقرييب جرعة ادلخثر الالزمة بتطبيق العالقة:بغياب ادلعطيات التجريبية رب

Dc = 3] (C) 0.33 [

تركيز ادلعلقات ادلتشكلة عند تطرية ادلاء )زلسوبة كمادة جافة( بواحدة ميلي غراـ يف الليت.: C حيث:

العالقة:باستخداـ ، C وربسب كمية ادلعلقات ادلتشكلةCa (OH)2 Ca

2++ OH

-

التطرية بالكلس فقط: عند -أC =Sp +50] 2Hc + CO2/22[+29] Mg /12 [+Di] 100-m/100 [

عند التطرية بالكلس ورماد الصودا: -ب

C =Sp +50] Htot+ Hc + CO2/22+0.5 [+29] Mg /12 [+Di] 100-m/100 [

تركيز ادلواد ادلعلقة يف ادلياه األولية بواحدة ميلي غراـ يف الليت.: Sp حيث:

m : تركيزCaO .% يف الكلس التجاري Di جرعة الكلس مقدرة ب ملغ/لت:CaO

37

بإضافة ماءات الصوديوم ورماد الصودا إزالة عسرة الماء -6-1-3

تتم بنفس طريقة إزالة العسرة بالكلس ورماد الصودا ف ولكن بغضافة ماءات الصوديـو عوضا عن ة ذبريعها وعدـ تركها لكميات كبتة من الرواسبز علما أف سعر ماءات الكلس وذلك بسبب سهول

الصودن أغلى من سعر الكلس.

بطريقة التبلور إزالة عسرة الماء -6-1-3

نتيجة لبطىء ترسيب كربونات الكالسيـو ادلتشكلة نتيجة إضافة ادلركبات الكيميائية ادلسؤولة عن إزالة ىذه الطريقة ترسيب كربونات الكالسيـو على شكل بللورات وذلك العسرة يف ادلاء، فإنو يتم يف

.نوى كربونات الكالسيـو ستجعل ادلاء يف حالة اشباع باالستعانة بنواة للتبلور من كربونات الكالسيـو منها شلا يؤدي إىل ترسيب آين ألي كربونات متشكلة نتيجة التفاعل.

لبلور.حيث يدخل ادلاء ادلراد إزالة عسرتو مع ادلواد ويبت الشكل أحد ظلاذج أجهزة إزالة العسرة باشلا يعطيو حركة لولبية وغلعل حبيبات كربونات الكيميائية الالزمة من أسفل اجلهاز بشكل شلاسي

الكالسيـو اليت ملئت مسبقا يف أسفل ادلخروط حبالة معلقة. ومع توضع كربونات الكالسيـو من ادلاء ملم. وعندىا غلب إزالة احلبيبات من فوىة 2.0إىل 0.3 حوايل ينمو حجم احلبيبات من

التصريف. إف عملية تشكيل شبكة بلورات من كربونات الكالسيـو حوؿ حبيبات النوى ىي عمليات -53دقيقةويصل معدؿ التحميل السطحي ىنا إىل 02-6سريعة ويكوف الزمن الالـز للتطرية من

مساحة صغتة.ـ/سا وهبذا ربتاج ادلنشاة إىل 033 إزالة العسرة بالتبادؿ الشاردي :-0

( خاصػػة ZNaسبلػػك بعػػض األحجػػار الطبيعيػػة مثػػل الزيوليػػت )سػػيليكات مضػػاعفة لالدلينػػـو والصػػوديـو تبادؿ شواردىم مقابل الشوارد ادلوجودة يف ادلاء

NaCaZCaZNa 22 2

2

38

ىػػػذه ،ؽلكننػػػا اسػػػتخداـ مبػػػادالت عضػػػوية تركيبيػػػة 2Mgو 2Caإلزالػػػة عسػػػرة ادلػػػاء أي إلزالػػػة شػػػوارد ( ىي مواد بالستيكية تنتج عػن البلمػرة، وتظهػر علػى شػكل جسػيمات RHالريزينات ادلبادلة الشاردية )

ميليمت. 0ذات قطر حوايل دذلا بعػػػدد مكػػػاف مػػػن شػػػوارد تبتسػػػتسػػػمح الريزينػػػات الكاتيونيػػػو القويػػػة بإزالػػػة كػػػل الشػػػارجبات ادلوجػػػودة و

:اذليدروجت HCaRCaRH 22 2

2 بعدـ تشويش اليت تتميز RNaبينما تستعمل يف أجهزة إزالة العسرة ادلنػزلية ريزينات على شكل

وقلوية ادلاء ادلعاف. PHواضطراب NaCaRCaRNa 22 2

2 (، بتمريػػر ادلػػاء OH( والشارسػػبات ) غػػت Hإذا أزلنػػا الشػػارجبات ) غػػت الػػػ ،ؽلكػػن إزالػػة معدنيػػة مػػا

ف ادلبػػػادالت الشػػػاردية غلػػػب أف زبضػػػع مػػػن وقػػػت آلخػػػر إىل عمليػػػة إعػػػادة . إعلػػػى مبػػػادؿ كػػػاتيوين وآنيػػػوين .ليتها كاملةفعالية )تنشيط( لتجد فعا

39

بع ساالفصل ال

معالجات تصحيح وتحسين النوعية الكيميائية للماء

ؽلكن أف تتطلب ادلياه ادلروقة واليت خضعت للتطهت بعض التصحيحات اذلادفة اىل ربست نوعيتها ب كربيتات االدلنيـو ، لذا كحالة ادلياه اليت أصبحت ضبضية أو أكالة نتيجة دلعاجلتها دبرو ،الكيميائيةاللجوء اىل بعض ادلعاجلات النهائية كاالمتزاز ىذه ادلياه من ناحية ثانية يلـز أحيانا PHيلـز رفع

Adsorption إزالة ملوثات على الفحم الفعاؿ بغية ربست طعم ادلاء أو رائحة معتربة ضارة وأختا دقيقة .

لقوة )الشدة( الشاردية :ا – فعاليةال 2-4-0

دث كػػل ىػػذا كػػأف . ػلػػالشػػوارد تتصػػرؼ كجسػػيمات متميػػزة بالكامػػل ومسػػتقلة يف احملاليػػل ادلمػػددة جػػدا إف

عنػػدما و .الفعاليػػة الػػيت غلػػب أف يعطيهػػا تركيزىػػا احلقيقػػيمقارنػػة مػػع الشػػوارد أقػػل فعاليػػة يف احملاليػػل ادلركػػزة مكاننا اعتبار كل شاردة مستقلة.دد بشكل كايف فليس بإشليكوف احمللوؿ غت

التكيػػػز احلقيقػػػي لشػػػاردة خاصػػػة بػػػتالتميػػػز إذا غلػػػب A اليػػػة عأو مػػػا يػػػدعى الفوالتكيػػػز الفعػػػاؿA :تساوي الفعالية دائما جزء من التكيز احلقيقي.

AA

A.

40

A : ىو عامل الفعالية للشاردة A ، عامل الفعاليػة قيمة تغت تت .0قيمة ىذا العامل دائما أقل من

مػػػع تركيػػػز الشػػػاردة A عنػػػدما يتجػػػو التكيػػػز لقيمػػػة الصػػػفر )سبديػػػد ال متنػػػاىي( ، 0ويتجػػػو ضلػػػو القيمػػػة لتكيز.مساوية لالفعالية اعتباركن عندىا ؽل

يتغػت .أما إذا وجدت الشاردة ادلعتربة مع شوارد أخرى فاف فعالية ىذه الشاردة تتناقص مثػل عامػل الفعاليػةعامػػل الفعاليػػة ذلػػذا السػػبب لػػيس فقػػط مػػع تركيػػز الشػػاردة ادلعتػػربة يف احمللػػوؿ لكػػن مػػع التكيػػز اإلصبػػايل لكػػل

الرتباطػػػػات بػػػػت كػػػػل الشػػػػوارد لتفػػػػاعالت واحيػػػػث أف عامػػػػل الفعاليػػػػة يتبػػػػع ل ،لػػػػوؿالشػػػػوارد ادلوجػػػػودة يف احمل (.µلمحلوؿ )ليتغت عامل الفعالية مع القوة الشاردية األخرى، إذا

تزداد القػوة . و صيغة ذبريبية تعرب عن تأثت رلموعة الشوارد ادلوجودة يف احمللوؿ Lewisاقتح الباحث . . . . Z = 1 , 2 , 3ومػع عػدد الشػحنات ) Ciواحد من الشوارد الشاردية ىذه مع تركيز كل

( أي :.......3.3

2

12.2

2

11.1

2

1..

2

1 2222 CZCZCZCiZi ىػػػذه .الشػػػدة االيونيػػػة للمحلػػػوؿ زيػػػادةالشػػػوارد ثنائيػػػة الشػػػحنة وثالثيػػػة الشػػػحنة بقػػػوة كبػػػتة يف تسػػػاىم إذا

يونيػػة للمحلػوؿ ؽلكننػػا حسػاب عامػػل دبعرفػة الشػدة اال .تيػػار كهربػائي شػػديد لتشػكيلهاالشػوارد فعالػة جػػدا A واحد من العناصر ادلوجودة لكلالفعالية

. ديباي. –ىيوكل Debye Huckel بتطبيق صيغة

.14.11

..log

2

i

i

ZK

لدرجة احلرارة كما يلي: Kتتبع قيمة الثابت

T °C 15 25 35 100

K 0.503 0.511 0.520 0.610

ددة كفايػة ؽلكننػا إعلػاؿ احلػد الثػاين ادلمػيف احملاليػل . وK=0.5بدرجة احلرارة احمليطة نقبل غالبا القيمػة

نتج العالقة :تف ،صغتة جدا قيمة ، حيث أف 0أماـ القيمة قاـللم .

2

1log 2

ii Z KClدبػػػػا أف . علػػػػى سػػػػبيل ادلثػػػػاؿ بتاكيػػػػز متغػػػػتة KClنعطػػػػي فيمػػػػا يلػػػػي عوامػػػػل الفعاليػػػػة حملاليػػػػل

فعالية شوارد بالكامل فادلقصود إذا يتفككالكتوليت قوي KCl ,

41

Co (mol/l) 0 3.0 3.30 3.330

γ 3.588 3.770 3.935 3.996عامل الفعالية

زللوؿ فيو يفدبعت آخر lmolKCl /10 3

lmolKClالفعالية تعادؿ /10966.0 3

بادلقابػػل مػػن أجػػل زللػػوؿ .نالحػػظ إمكانيػػة عػػدـ التمييػػز بػػت الفعاليػػة والتكيػػز يف مثػػل ىػػذا احمللػػوؿ ادلمػػدد كمثاؿ تكوف الفعالية مساوية: تموؿ/ل 0أكثر تركيزا ،

lmolKCl /588.0 % من قيمة التكيز. 63ل من أي سبثل الفعالية أق غت متشردة. KClوجود نسبة مئوية من جزيئات نتج ال نستف مالحظة : علينا أ

، بينمػػا الصػػحيح ىػػو اطلفػػاض تمػػوؿ/ل 0الكتوليػػت قػػوي، يتشػػرد بالكامػػل يف زللػػوؿ KClإذا أف فعالية الشوارد.

: 1 مثال

و ZnCl2 مػػن تمػػوؿ/ل 3.23، و NaClمػػن تمػػوؿ/ل 3.35أحسػػب الشػػدة الشػػاردية حمللػػوؿ . NaNO3من تموؿ/ل 3.05 الحل:

:الشدة الشاردية نشكل اجلدوؿ التايل حلساب CiZ الشاردة i .2

ii CZ .2

1 2

Na 20.0)15.005.0.()1( 2 0.1 Cl 45.0)20.0205.0.()1( 2 0.225 2Zn 80.0)20.0.()2( 2 0.4 3NO 15.0)15.0()1( 2 0.075

8.0

lmolCiZ i /80.0.2

1 2

: 2مثال

42

.HClنظامي من 3.30ـ حمللوؿ مائي ˚25احسب الشدة األيونية والفعالية بدرجة حرارة الحل:

إىل حسػاب الفعاليػة لشػوارد حسػاب الفعاليػة فكػك بكاملػو، يعػود تقػوي ي ضبػضضبض كلور اذليػدروجت HCl .

حساب الشدة األيونية

Cl

2

ClH

2

HC.Z

2

1C.Z

2

1μ

z=1 تت وحيدتا الشحنة إذا دشار HCl دبا أف 01.0)01.0.()1(

2

1)01.0.()1(

2

1 22

الشحنة تت وحيديتتقرييب عامل الفعالية للشاردبشكل حسب لن05.001.0)1(

2

1.

2

1 22 HH

ZLog 89.0)05.0log( anti

H

: HClمن الشاردتت لنحسب تراكيز كال89.0 clH

l/mol0089.001.089.0HH

H

l/mol0089.001.089.0ClCl

Cl

أما إذا طبقنا العالقة غت ادلبسطة حلساب عامل الفعالية صلد:

009.0H

9.0

048.001.04.11

01.01511.0Log

H

2

H

γ

γ

Hظ أف الفارؽ بت قيميت حنال بسبب كػوف ،الناذبتاف عن العالقة ادلبسطة وغت ادلبسطة ضئيل جدا

ومػػن ،فالفػػارؽ بػػت النتيجتػػت سػػيكوف أكػػرب احمللػػوؿ شلػػدد لدرجػػة كبػػتة ، أمػػا إذا كانػػت احملاليػػل أكثػػر تركيػػزا ادلفضل عندىا عدـ استخداـ العالقة ادلبسطة.

قػػػي بعالقػػػات ذبريبيػػػة بػػػت الشػػػدة األيونيػػػة وبعػػػض العوامػػػل التجريبيػػػة مثػػػل الناقليػػػة الكهربائيػػػة أو ادلت يوجػػػدي علػى أعظػم جػزء مػن األمػالح ادلسػؤولة عػن و اؼ القابل للتشيح ) الباقي الناتج بعد تبخػت ادلػاء احلػاجلا

لشػػاردية دلػػاء طبيعػػي وبالتػػايل تقػػدير الشػػدة اؽلكػػن التكػػوين الػػدقيق للمػػاء . وبػػدوف معرفػػةالشػػدة الشػػاردية( .ويها ادلاءػلحساب عوامل الفعالية دلختلف الشوارد اليت

43

يف كػػػل جهػػػةبالفعػػػل غلػػػب اسػػػتخداـ الفعاليػػػات الشػػػاردية مػػػن .فائػػػدة عامػػػة جػػػدا لػػػوإف حسػػػاب الفعاليػػػة حسػػػاب يف ى خػػػر ، ومػػػن جهػػػة أاحلسػػػابات الدقيقػػػة العائػػػدة للظػػػواىر االلكتوكيميائيػػػة واخلػػػواص ادلختػػػارة

.شارديةالركبات دلالتوازنات اليت تدخل يف ايف حػػػاالت التػػػوازف بػػػت الشػػػوارد 0تعتػػػرب عوامػػػل الفعاليػػػة للمركبػػػات ذات التكػػػافؤ التسػػػاعلي مسػػػاوية إىل

إذا .حيػػث ال تتػػدخل التػػداخالت التسػػاعلية، واجلسػػيمات الصػػلبة أو بشػػكل أعػػم بػػت الشػػوارد وادلركبػػات باعتبار التوازف:

COOH3CH HCOO3CH 1COOH3CHيكوف : γ

فعاليػػػات ادلػػػواد و دخل قػػػانوف فعػػػل الكتلػػػة الػػػذي يقػػػود التوازنػػػات الكيميائيػػػة يػػػاحلػػػاالت كػػػلمػػػع ذلػػػك يف ة: نحلادل

BA DC

BA

DCK

.

.

ربػدد قػػيم ىػذه الثوابػػت .وؿاتعطػى قػيم الثوابػػت يف جػد ،للفعاليػات ولػيس للتاكيػػز Kتتبػع ثوابػت التػػوازف

صلػػاز حسػػابات تػػدخل ا بادلقابػػل يكػػوف أسػػهل عمليػػا .انطالقػػا مػػن معطيػػات ترموديناميكيػػة والكتوكيميائيػػة كما يلي : لنواتجتراكيز ادلتفاعالت وا

BA

DCK

.

.

.للقوة الشاردية للمحلوؿ إذا ،ولكن أيضا لعوامل الفعالية Kقيمة ليس فقط لػ 'Kيتبع الثابت

ليكن كمثاؿ التفكك التايل :AB A

+ + B

-

AB

BAK

AB

BAK

AB

BA

.

..

ينتج : 1ABدبا أف

44

KK

AB

BA

BA

.

.

الة ضبض اخلل يكوف :يف ح

HCOOCH

K

COOHCH

HCOOCHK

.3

.3

3

االضلالليػة جػداءاتعلػى ادلركبػات قليلػة االضلالليػة وعلػى ويطبػق إذا ات،ما ذكرناه عاـ وصاف لكل التوازن

PKS :ذلذه ادلركبات

)S(AB BA

BA

SS

KBAK

..

ل يف أي تفاعػػػل كيميػػػائي( حمللػػػوؿ مركػػػب قليػػػ ؾظهػػػار أف إضػػػافة الشػػػوارد الغريبػػػة )الػػػيت ال تشػػػار إنػػػا بإمكان

.سمح بزيادة اضلاللية ىذا ادلركب نتيجة لرفع الشدة األيونيةتاالضلالؿ ال يف احملاليػػػل إلكػػػن ىػػػذا التقريػػػب غػػػت صػػػاف ، 'Kعوضػػػا عػػػن K يف حسػػػابات التػػػوازف نسػػػتخدـ كثػػػتا

الفعاليات والتاكيز . بت زيأي عند إمكانية عدـ التمي تا ثادلمددة كفعاليػػة علػػى أنػػو PHيعػػرؼ بالفعػػل ، PHالػػػ وىػػو حسػػاب وقيػػاس ، ليػػةعاىنػػاؾ تطبيػػق آخػػر دلفهػػـو الف

:، أييف زللوؿ Hشوارد

HLogHCoPH log وليس تراكيزىا. Hلية شوارد يقيس فعا PHلذلك فقياس الػ

( : 1مثال )

ـ ) ˚25بدرجػػة حػػرارة ت،مػػوؿ/ل 3.03 بتكيػػز NaOHزللػػوؿ PHاحسػػب 14100.1Kwمع )

لتكيز، مساوية لالفعالية باعتبار( 0

45

. ( بأخذ بعت االعتبار الفعالية2 الحل :

لػػػػذلك فػػػػإف تركيػػػػز شػػػػوارد ادلػػػػاءات يسػػػػاوي: ،دبػػػػا أف مػػػػاءات الصػػػػوديـو قاعػػػػدة قويػػػػة كاملػػػػة التشػػػػرد ( 0 lmolOH /1.0

13/1010

10 13

1

14

PHlmolOH

KwH

ب الشدة الشاردية حسا( 2 3.0=.......3.3

2

12.2

2

11.1

2

1..

2

1 2222 CZCZCZCiZi بسطةادلعامل الفعالية وفق العالقة غت حساب -

.14.11

..log

2

i

i

ZK

zi=1الشوارد وحيدة الشحنة T=25c

o K=0.511

77.011.01.0.14.11

1.0.)1.(511.0log

2

OHOH

OHHOHHKwOH

...

88.12PHl/mol103.1

1.077.0

101

OH.

KwH 13

14

OH

γ

( : 2مثال )

علمػا . Ca(OH)2مػن الكلػس ادلطفػأ تملغ/ل 233 زللوؿ ػلوي PH، ـ ˚25 حرارة يف درجة احسب 14100.1Kwأف علل شوارد ، أOH الناذبة عن تفكك ادلاء أماـ شػواردOH الناذبػة عػن

تشردة بالكامل. مة يقاعدة قو اليت ىي Ca(OH)2 تفكك الحل :

أي OHحساب تركيز OH راـغ 74يزف Ca(OH) 2موؿ من 0 كل Ca(OH) 2التكيز ادلوىل احلجمي لػ

l/mol107.274

10200 33

46

إىل : Ca(OH)2يتفكك OH2Ca Ca(OH)2

يكوف تركيز شوارد إذا OH mol/l 33 104.5107.22OH

حساب الشدة الشاردية :l/mol101.8)104.5.()1(

2

1)107.2.(2

2

1Ci.Zi.

2

1 332322 μحسػػ اب عامل الفعالية :

.14.11

..log

2

i

i

ZK

91.0041.009.0.14.11

09.0.)1.(511.0log

OH

2

OH

γγ

l/mol1092.41040.591.0OH.OH 33

OH

γ 69.11PHl/mol10203.0

1092.4

101

OH

KwH 11

3

14

، ضلصل على عنها التاكيز إذا مل ندخل الفعاليات وأخذنا عوضا :مالحظة

73.11PHl/mol10185.0104.5

101

OH

KwH 11

3

14

من أجل احملاليل ادلمددة مثل ادلياه الطبيعية، تقتب النتائج إذا مل ظليز بػت الفعاليػات بأنو يظهر ىذا ادلثاؿ

ويف تػػوزع ، التػػوازف PHاحلسػػاب الػػدقيق لػػػ يفخػػذ بعػػت االعتبػػار الشػػدة الشػػاردية مػػع ذلػػك نأ .والتاكيػػزعػػدـ اعتبػػار الفعاليػػات يف بعػػض حسػػابات . إف ادلركبػػات الفحمائيػػة ادلعدنيػػة يف ادليػػاه الطبيعيػػة أو ادلعاجلػػة

لية ذات أعلية مفهوما الشدة الشاردية والفعا % أو أكثر، أختا 53تصل إىل ء قدالضلاللية يسبب أخطاا .كبتة يف الكيمياء الكهربائية

دراسة لبعض التوازنات :-2-5 .ندرس بشكل منفصل تشكل راسب ،لتسهيل التقريب النظري للتوازنات يف زللوؿ

،PHتتغػػػت ىػػػذه الظػػػواىر ادلتفاعلػػػة فيمػػػا بينهػػػا وكػػػذلك حالػػػة التػػػوازف ادلتعػػػددة ادلعتػػػربة حسػػػب الػػػػ عمليػػػا .واستقرار ادلعقدات القابلة للتشكل ،ألمالحواضلاللية بعض ا

47

و.انتقاؿ كل ىذه التوازنات دببدأ شاتولي ػلكم .التوازفحلالة دائما للعودة النظاـ يلؽلنظاـ كل اضطراب حلالة التوازف فيو، الحسب ىذا ادلبدأ يعارض

BA DC وكػذلك ،ضلو اليمت حىت يسػتهلك ىػذا الفػائض التوازف ( ، يتجوBأو Aتركيز أحد ادلتفاعلت ) زدنا إذا

يتجػػو التػػوازف أيضػػا ضلػػو اليمػػت ، ..(،تتبخػػ ،سػػيب( بطريقػػة مػػا )تر Dأو C إذا أزيػػل واحػػد مػػن النػػاذبت ) .ليعوض ىذا النقص يف التكيز

.كميا سو سالكامل لتفاعل كيميائي ليصبح زلق للتوجيو ائغالبا مثل ىذه الطر نستخدـ احلموضة والقاعديػة ي ليت تصاحب اضلالؿ غاز ثائي أكسيد الكربوف يف ادلاء ىي أساس مفهومات التوازنا

.يف ادلياه الطبيعيةOHCO 22 32COH

ادلنحػػل وضبػػض CO2رت العػػادة بتسػػمية رلمػػوع وجػػ ،علػػى شػػكل حػػر ال يوجػػد ضبػػض الكربػػوف عمليػػا . احلر CO2بتعبت الفحم احلقيقي

3222 COHCOFreeCO احلمضية. نائيثىذا ادلزيج ىو ضبض .من ادلزيج %99ادلنحل حوايل CO2 ؽلثل

الوظيفة احلمضية األوىل :

OHCO 22

HHCO3

2

.31

CO

HHCOK

ـ :˚23يف درجة حرارة 35.6110*5.41 7 PKK

الوظيفة احلمضية الثانية :OHHCO 23

HCO

2

3

48

3

.32

2

HCO

HCOK

ـ :˚25يف درجة حرارة 2.102PK107.42K 11

49

( : 1مثال ) lmolزللوؿ PHاحسب /10 4 منCO2

و CO2ادلقصود ربديد تراكيز أو باألحرى فعاليات

3HCO عند حالة التوازف )2()3()22( OHHCOOHCO

HHHH

7105.41Kقيم الثوابت : 11107.42K 1410Kw العائػدة لتفكػك Hلػذلك ؽلكننػا إعلػاؿ الشػوارد K1 صػغتة جػدا أمػاـ K2 ، Kwدبػا أف قيمػة

احلموض الضعيفة جدا:

)22( OHCOHH

( شػاردة CO2 + H2Oتفكػك ) من جهة ثانية ، يعطػي

3HCO و شػاردةH ، ذا التفاعػل ىػأجػل مػن :يكوف لدينا إذا

3HCOH : يصبح التقريب السابق إذا

3HCOH بنفس الطريقة صلد بدقة عند حالة التوازف :

2

33o22 COHCOCOCO حيث

o2CO ؽلثل الفعالية البدائية لػCO2 يوجػػد دائمػػا القليػػل مػػن شػػوارد

3HCO حسػػب قيمتػػاK2،K1 ، و يوجػػد أقػػل مػػن شػػوارد2

3CO لػػذلكؽلكننا اعتماد التقريب

o22 COCO :فينتج

o2

2

o22

3

CO

H

CO

H.H

CO

H.HCO1K

لتكيز :مساوية لالفعالية اعتبارمن أجل تراكيز ضعيفة ؽلكننا

17.5PH

l/mol107.6H10

H

CO

H105.41K 6

4

2

o2

2

7

2فعالية شاردة حساب -

3CO

50

حسب التعريفات السابقة

l/mol107.4CO

107.4CO2K

107.6HCOH

107.4HCO

H.CO2K

112

3

112

3

6

3

11

3

2

3

يربر ىذا التكيز الضعيف جدا فرضية إعلاؿ التفكك الثاين احلمضي.

( : 2مثال ) lmolHحيػػػػػث ، PH=7ذي احلػػػػػر يف زللػػػػػوؿ CO2احسػػػػػب تركيػػػػػز /10CO3 3 يف درجػػػػػة

. T=25˚Cحرارة الحل : K2ؽلكن إعلاؿ احلموضة الثانية PH=7 عند

lmgCO

lmolCO

COCO

HHCOK

/8.91044102.22

/102.22

2

10.10105.4

2

.31

34

4

377

.( 5-2ينػػتج عػػن تغػػتات درجػػة احلػػرارة يف ادليػػاه الطبيعيػػة تغػػتات يف ثوابػػت التػػوازف ) انظػػر اجلػػدوؿ CaCO3إضػػػافة لػػػذلك فػػػاف وجػػػود بعػػػض الشػػػارجبات ؽلكػػػن أف يسػػػبب تشػػػكيل أمػػػالح قليلػػػة االضلػػػالؿ )

،MgCO3 )، زيػادةؽلكػن أف تسػاىم الشػوارد األخػرى ادلوجػودة يف ادلػاء يف وبالتػايل نقػل التوازنػات، أخػتا . γالشدة الشاردية للمجموع وتؤثر بذلك على عوامل الفعالية

51

عنهػػا سلططػػات بيانيػػة تعطػػي ونسػػتخدـ بػػدال ،لكػػل ىػػذه األسػػباب فػػاف احلسػػابات الدقيقػػة معقػػدة جػػدا CO3,2,3.....,ف العناصػػػر نسػػػب سلتلػػػ 2 COHCO لتبعػػػا لػػػػ PH ،وللشػػػػدة ، ولدرجػػػة احلػػػرارة

.خاصة من أجل ادلياه ذات ادلعدنية الزائده ،قي اجلاؼ(بة )أو للمتيالشارد جداء االضلاللية : -االضلاللية -2-5-2

ضلالليػة، فوقػو يوجد حػد لال AaBbشكل عاـ اتذاة يف درجة حرارة معطاة ومن أجل مادة معطوادلواد ادلذابة غػت ،احمللوؿ :يكوف احمللوؿ فوؽ مشبع، والنظاـ يصبح غت متجانس أي مشكل من حالتت

منحلة.)bBaA( يف احمللوؿ )s(AaBb

أو )aq(

bB)aq(

aA )s(AaBb

يكتب قانوف فعل الكتلة ىنا Ba BAKs )()(

ادلعترب. للمركب Sوؽلكن حسابو انطالقا من االضلاللية ، KSيدعى ثابت التوازف ىنا أيضا جبداء االضلالليةؽلكن رلاؿ معاجلة ادلياه. إف توازف االضلاللية عدد من ادلركبات ادلهمة يفاضلاللية داء ج 5-2 اجلدوؿ بتي

Aتػزداد فعاليػة . AaBb بادلركػب إىل زللػوؿ مشػبع (شوارد مشتكة) Aأف ينتقل، إذا أضفنا شوارد راسػػب بتشػػكيل وىػػذا يػػتجم Bفيجػػب أف تػػنقص فعاليػػة ا ودبػػا أف جػػداء االضلالليػػة غلػػب أف يبقػػى ثابتػػ

مػثال يػنقص فعاليػة Aبػالعكس إضػافة شػاردة غريبػة قػادرة علػى تشػكيل معقػد مػع الشػاردة ، AaBbمن A وىذا يسبب اضلالؿ كمية ما منAaBb.

ية.مئو 25: جداء اضلاللية بعض ادلركبات عند درجة 5-2اجلدوؿ

52

مثال : احسػػػػب تركيػػػػز شػػػػوارد لػػػػت،/لػػػػغم 8.7ـ ىػػػػي ˚25عنػػػػد درجػػػػة حػػػػرارة MgF2اضلالليػػػػةإذا علمػػػػت أف

FMg كذلك جداء االضلاللية. ، واحسبيف زللوؿ مشبع عند درجة احلرارة ىذه 2,lmolحػػىت يصػػبح تركيػػز احمللػػوؿ NaFإذا أضػػفنا إىل مثػػل ىػػذا احمللػػوؿ مركػػب فلػػور الصػػوديـو /10 3 مػػن

؟ 2Mgتركيز شوارد الحظ ؟ ما ىو إذا يالفلور . ماذا الحل

lgr107.8S

g3.58MgFmol1

3

2

l/mol105.13.58

107.8S 4

3

)S(2MgF F2Mg 2

:يكوف ،لتاكيزلة ات مساويفعاليال باعتباريف احملاليل ادلشبعة و l/mol105.1SMg 42

l/mol103105.12S2F 44 11244

22 1035.1)103)(105.1(F.MgKs

: Fإضافة شاردة مشتكة lmolF إذا كاف /10 3 فإف :

53

l/mol1035.1)10(

1035.1

F

KMg 5

23

11

2

S2

مقدار: بػ 2Mgتركيز شوارد نقص إذا l/mol1075.131035.11015 555

l/mol1075.13تساوي MgF كمية من ترسبتدبعت آخر 5

أي :l/mg8l/g1083.581075.13 35

إىل MgF2ضافة شاردة الفلور اضلاللية إإذا أنقصت 8.7–8=0.7mg/l

ها بنسبة :تأي أنقص

12مرة 7.0

8

µة يلتكيػز، خاصػة عنػدما تكػوف الشػدة الشػاردمساوية لالفعالية اعتبار: ليس من ادلمكن دائما مالحظة . 'Ksوحساب γعندىا غلب األخذ بعت االعتبار عامل الفعالية ،للوسط مرتفعة

مثال : )S(3CaCO

2

3

2 COCa

2

33CO

2

Ca

2

3

2

S CO.CaCO.CaK 22

23

2COCa

S2

3

2

S.

KCO.CaK

23

2COCa

LogLogLogKssKLog

4.11

.)2(51.0LogLog

2

COCa 23

2

.14.11

08.4

LogKSSLogK

.14.11

08.4

PKSSPK

.ةعمليمن الناحية الجدا تمفهوما االضلاللية وانتقاؿ التوازف مهم إف

54

ل ىػػذه العناصػػر إىل ربويػػنلجػػأ إىل ،رؼصػػو مػػاء أمػػاء طبيعػػي العناصػػر مػػن عػػدد كبػػت مػػنبالفعػػل إلزالػػة وجعل تفاعالت التسيب كاملة ما أمكن . ،ت قليلة االضلالؿركبام

شوارد نزيلعسرة ادلاء أي نزيلهبذا الشكل 22 ,CaMg بتشكيل كربونات وماءات وفوسػفات قليلػةجهػػة أخػػرى ؽلكننػػا أيضػػا إزالػػة عػػدد مػػن ادلعػػادف الثقيلػػة علػى شػػكل مػػاءات قليلػػة االضلػػالؿ، مػػن ،االضلػالؿ

رغػم لنتػذكر أخػتا غالبا تقل كمية ادلركبات الكيميائية خالؿ معاجلة ادلياه وذلك لتشكيل رواسػب زلتملػة.، كربيتػات Na2SO4ىنػاؾ عػدة اسػتثناءات كحالػة ،االضلالليػة مػع درجػة احلػرارة زدادنػو بشػكل عػاـ تػأ

. ـ( والكلس ادلطف˚ 23) فوؽ CaSO4لسيـو االك

المطلوب PHمستوى الـ 1ـ 1ـ 7 خفض إف خاصة اآلكلية دلاء تتعلق بشدة بعدوانية ىذا ادلاء ذباه كربونات الكالسيـو ، ؽلكننا إذف

من لتشكيل رواسب وضلصل على ضباية زائدة جبعل ادلاء قابل قليال ،آكلية ادلاء جبعلو غت عدواينيعترب ادلاء مستقر ذباه . كربونات الكالسيـو تكوف طبقة ضباية رقيقة على السطح الداخلي لألنبوب

ادلاء PH) وىو التوازف PHفيو مطابقة لػ PHكربونات الكالسيـو عندما تكوف قيمة الػ يوجد إذف توازف متزامن للتفاعالت الثالثة التالية: .بكربونات الكالسيـو ( عندما يكوف مشبع سباما

H2CO3 H

+ + HCO3

-

HCO3

- H

+ + CO3

2-

Ca

2+ + CO3

2- CaCO3

55

عدوانية ادلياه و تشكل طبقة قشور:

: أ ( تعاريفتقػػوؿ عػػن ميػػاه أنػػو سلػػرش إذا مػػاؿ إىل مهاصبػػة وأكسػػدة ادلعػػادف، بينمػػا نقػػوؿ بػػأف ادليػػاه عػػدواين إذا ىػػاجم

وحل الصخور الكلسية.ادليػػاه احلامضػػية هتػػاجم الصػػخور الكلسػػية وادلعػػادف والصػػخور الكربونيػػة. تسػػتطيع ىػػذه ادليػػاه أيضػػا ربويػػل

.سيـو ادلوجودين فيهاالفلدسبات إىل غضار وذلك حبل الصوديـو والبوتااحلػر، ادليػاه العدوانيػة ىػي إذا ميػاه غنيػة بػػ CO2 تنتج احلامضػية يف ادليػاه الطبيعيػة بشػكل أساسػي عػن

CO2 . ونتيجة لذلك تنتقل التوازنات التالية ضلو اليمت

)K(CaHCO2)s(CaCoOHCO

________________________________________________

)K

1(HCOHCO

)K(COCa)s(CaCo

)K(HHCOOHCO

2

3322

2

3

2

3

s

2

3

2

3

1322

ليلة االضلالؿىيدروجينوكربونات الكالسيـو ادلنحل كربونات الكالسيـو ق

2

1

2 .

2

.3

K

KK

CO

CaHCOK s

eq

ػلػوؿ كربونػات الكالسػيـو قليلػة االضلػالؿ إىل CO2 تظهر ادلعادلة اإلصبالية األختة بأف وجود فائض مػن

ىيدروجينوكربونات الكالسيـو ادلنحلة.تتبػع ادلػوازف CO2ادلػوازف، قيمػة CO2 الضػرورية إلبقػاء التػوازف اإلصبػايل ادلػذكور بػػ CO2تدعى كمية

لقلوية ادلياه ولعسرتو الكلسية:

K

CaHCOCO eq

2.232

ادلوازف، ينتقل التوازف ضلو اليمت وربدث مهاصبة CO2احلر ادلوجود يف ادلياه أعلى من CO2إذا كاف ا حالة ادلياه القليلة ادلعدنية والقليلة القلوية لكربونات الكالسيـو الصلبة ويكوف ادلياه عدواين، ىذه غالب

ادلوازف نسبيا ضعيفة. CO2ويكوف فيها قيمة

56

][وبادلقابل فإف ادلياه العسرة ) 2Ca ( والقلوية ) 3[عايل[ HCO عايل ( غلب أف ربتوي على كميةاحلر لسبب ما CO2يف مثل ىذا ادلياه إذا نقص تركيز احلر لتبق حبالة التوازف. و CO2كبتة من

CaCO3ادلوازف فإف التوازف ينتقل باذباه عكسي ويصبح ادلياه فوؽ مشبع بػ CO2وأصبح أصغر من

، ونقوؿ بأف ادلياه قابل لتشكيل طبقة رواسب قشرية. وػلدث ترسب لكربونات الكالسيـو

223

2

3 COOH)s(CaCOCaHCO2

كيل ترسبات يف األنابيب خاصة عند درجات احلرارة العالية، وذلك نتيجة الطلفاض يتجم ىذا بتش مع ارتفاع درجة احلرارة. CO2اضلاللية

ضلػػػو الصػػػفر إذا وصػػػل ادليػػػاه لدرجػػػة الغليػػػاف. تػػػرتبط إذا خاصػػػة عدوانيػػػة أو قابليػػػة CO2تتجػػػو اضلالليػػػة ادلياه. PH احلر )احلامضية( و بػ CO2تشكيل رواسب قشرية بالعسرة الكلسية وبالقلوية وبتكيز

اإلشباع : PH ب ( PHبػ CaCO3الذي يكوف فيو ادلياه ليس فوؽ مشبع وليس ربت مشبع ذباه PHيدعى اؿ عدواين وغت قابل لتشكيل راسب.اء غت وعند ىذه القيمة يكوف ادل PHSاإلشباع أو

( ، حيث :0-4كبات الفحمائية )انظر اجلدوؿانطالقا من ثوابت التوازف للمر PHSؽلكن حساب

2

3

22

3

2

3 CO.CasKCOCa)s(CaCO

3

2

3

2

2

33HCO

CO.HKCOHHCO

2Kلنأخذ النسبة :

sK

3

22s

s

3

2

2

HCO.Ca.sK

KH

H

HCO.Ca

K

sK

تنتج إذا عالقة الصليلييو:

3

2

2 HCOlogCalogsKPKPPHs عن التاكيز بواحدة موؿ/لت. ويعرب

KP تتغت قيم مع درجة احلرارة ومع الشدة الشاردية للوسط. لقد اقتح الرسوف LARSON ( تأخذ بعت االعتبار تأثت ىذين العاملت )ىنا أيضا ؽلكن تقدير الشدة B( و)Aعالقة فيها حدين )

.األيونية انطالقا من ادلتبقي اجلاؼ(

57

LARSONصيغة الرسون

AlcCaBAPHs loglog 2

( 4 – 4. يعطي اجلدوؿ ) CaCO3يعرب يف ىذه العالقة عن العسرة الكلسية والقلوية بػ ملغ/لت مثل . A ،Bقيم الثابتتاف

LARSON يف عالقة A ،B : قيم الثابتتاف4-4اجلدوؿ

23 06 02 8 4 3 ـºدرجة احلرارة

A 2.6 2.5 2.4 2.0 2.2 2.0 قيمة

ادلتبقي الراشح اجلاؼ)ملغ/ؿ(

3 033 233 433 833 0333

B 9.7 9.77 9.80 9.86 9.89 9.9 قيمة

مثاؿ :

ملغ/لت مثل 92، وفيو القلوية تساوي 2Caملغ/لت من 02، ػلوي PH = 7.8مياه ذو CaCO3 ملغ/لت، احسب 235دلتبقي اجلاؼ يساوي ، واPH اإلشباع ذلذا ادلياه يف درجة حرارة

02º.ـ 3/8050

20

32/

20

32/32 22 CaCOlasmglmeqCaaslmgCa- من اجلدوؿ

035ومن أجل متبق جاؼ A=2.3مئوية تكوف قيمة 02صلد من أجل درجة حرارة 4-4 B=9.83ملغ/لت ، تكوف قيمة

3.892log80log83.93.2

loglog 2

PHs

AlcCaBAPHs

ؽلكننا أيضا استخداـ اجلدوؿ البياين )نوموغراـ( ادلعد من قبل الباحث PHS ة لتحديد قيم

HOOVER-RTEHL انظر الشكل( وادلستند إىل عالقة الصليلييوVI من ادللحقII.) حسب درجة معدنية ادلياه. 9و 7.5اإلشباع بت PHقاعدة عامة : يقع

58

PHاحلايل ذلذا ادلياه مع PHراسب، غلب مقارنة حىت نقرر ىل ادلياه عدواين أو قابل لتشكيل اإلشباع.

، وبالتايل يعد ادلياه CaCO3كاف ادلياه حامضي وربت مشبع ذباه PH<PHsإذا كاف – عدواين. ،أي إنو CaCO3فهو فوؽ مشبع ذباه CO2 فإف ادلياه ال ػلوي كفاية من PH>PHsإذا كاف

قابل لتشكيل راسب. يكوف ادلياه حبالة توازف. PH = PHsإذا كاف

I=PH-PHs، حيث Iيستخدـ غالبا معامل الصللييو يكوف ادلياه قابل لتشكيل راسب. لنحسب I>0يكوف ادلياه عدواين بينما إذا كاف I<0إذا كاف -

. 7.8ـ يساوي ˚23ادلياه يف درجة PHمعامل الصللييو للمثاؿ السابق حيث I = PH – PHs = 7.8 – 8.3 = - 0.5

. CaCO3وادلياه عدواين ذباه I<0أي

التوازف : اختبار ادلرمر PHح( )بودرة أو على شكل مرمر CaCO3التوازف دلياه بإضافة كمية كبتة من PHؽلكننا زلاولة قياس اؿ

ب ىذه للمحلوؿ ادلشبع. تتطل PHsمكسر( إىل كمية ادلياه تنتظر حىت الوصوؿ للتوازف ونقيس التجربة اليت تدعى باختبار ادلرمر زمن سباس كايف للوصوؿ إىل التوازف إذا أجريت التجربة باذلواء احلر

يف اذلواء والذي بإمكانو أف ينحل يف احمللوؿ ليشوش التوازف. CO2وػلصل خطأ نتيجة لوجود اإلشباع بالفعل PHsن لتوازف ادلياه احملدد بالتجربة ؼلتلف بشكل عاـ ع PHsعلى كل األحواؿ فإف

CaCO3تتغت معدنية العينة خالؿ التجربة ) كمثاؿ إذا كاف ادلياه عدواين ػلدث حل اإلشباع باألخذ بعت االعتبار العسرة والقلوية البدائية للعينة وؽلكننا أيضا قياس PHsكما أننا ضلسب

قدير كمية ادلركبات الالـز إضافتها إليصاؿ قلوية العينة قبل وبعد اختبار ادلرمر يسمح ىذا حت ادلعاجلة بت ادلياه إىل التوازف الكلس كربوين .

ء ( نتائج عدوانية ادلياه أو قابليتو لتشكيل رواسب:هتاجم ادلياه العدوانية كربونات الكالسيـو الداخلة يف تركيب األنابيب وبإمكاهنا اإلضرار بشدة بشبكة

ة األنابيب ادلعدنية من التخريش ؽلكن اللجوء إىل طريقة تشكيل طبقة التوزيع العامة للمياه. بالفعل حلمايرقيقة من كربونات الكالسيـو على جدراف األنابيب ادلعدنية. ولتحقيق ىذا غلعل ادلياه قابل لتشكيل

التوازف أما إذا أصبح ادلياه عدواين PHرواسب قليلة خالؿ بعض الوقت بعد ذلك غلب احلفاظ على ة احلماية.فانو ػلل طبق

59

ادلياه. PHودبا أف ادلياه العدوانية ىي غالبا سلرشة فإف قابلية ادلياه للتخريش تزداد مع نقصاف قيمة قبل توزيع ادلياه، وبشكل خاص إذا PHذلذه األسباب يلـز أحيانا،وبعد معاجلة ادلياه، رفع قيمة الػ ألف ىذه ادلخثرات تؤدي إىل زيادة حامضية استخدمنا كربيتات األدلنيـو أو كلور احلديد كمخثرات،

التوازف. PHادلياه ادلعاف إىل قيمة PHادلياه، لذلك غلب إيصاؿ ادلياه PHتعد حالة مياه ادلراجل أكثر حدية إذ أف ىذه ادلياه تكوف قليلة العسرة جدا، غلب إذا رفع

دلنحل من ادلياه.، وإزالة األكسجت ا9.5ادلعد لتغذية ادلراجل إىل قيمة فوؽ تسبب ادلياه القابلة لتشكيل رواسب عقبات كبتة مثل إنقاص القطر الفعاؿ لألنابيب، وقد يصل األمر

لدرجة االنسطاـ الكامل لألنابيب. PH ىػ( التصحيح ادلثايل لل

لصودا أو ا الكلس ادلطفأ أو الصودامادة قلوية مثل لتصحيح مياه عدواين نلجأ بشكل عاـ إىل إضافة . الكاوية

قابل لتشكيل رواسب، ضلقن فيو غاز ثاين أكسيد الكربوف، أو ضبض قوي شلدد. و غلب اء ولتصحيح مأف ربدد كمية ادلركبات ادلطلوب إضافتها بتجارب متتابعة بت كل ذبربتت حبساب اإلشباع اجلديد.

، القلوية ، الشدة الشاردية(، وإف اإلضافة البسيطة وبالفعل مع اإلضافة يتغت زلتوى ادلياه )تركيز الكالسيـوالتوازف. تنجز التجارب بشكل عاـ يف PHاإلشباع أو PHدلركب كيميائي مصحح تؤدي إىل تغت

مل، نضيف إىل ىذه العينات كميات متزايدة 533ادلخرب على عينات من ادلياه ادلراد تصحيحو حبجم وضلدد التوازف PHد حل ادلركب ادلضاؼ، نقيس الػ ومعلومة من ادلركبات ادلصححة، ويف كل حالة بع

(.PHsبوساطة اختبار ادلرمر )أو تنجز كل التحديدات الالزمة حلسابالنهائي للمياه ادلصحح ) انظر PHضلدد عندىا بيانيا الكمية ادلطلوبة للمركب ادلصحح، وكذلك اؿ

(. 8-4الشكل

60

لألس الهيدروجيني لمياه. : تحديد التصحيح المثالي8-4الشكل

ومقاومة التآكل PHرفع قيمة الـ 1ـ 7أدىن من PHيصبح الػ ادلاء ، غالبا PHإف معاجلة ادلاء دبروب كربيتات االدلنيـو تؤدي اىل خفض

وقد يصبح ادلاء أكاؿ ذباه أنابيب الفوالذ والفونت، ويؤدي لتشكيل درنات صدأ ، تضايق يف 6.5 ثقب األنبوب. نبوب، وأحيانا مقطع األ

كما أف ادلاء احلامضي كما أف ادلاء احلامضي يهاجم التوتياء )أي الفوالذ ادلغلفن( والنحاس األصفر.وبالتايل ينبغي رفع عدواين يهاجم كربونات الكالسيـو فيحلها مسيئا إىل األنابيب وادلنشآت البيتونية.

ىذه العملية بشكل أفضل بعد التطهت. ادلاء بعد التخثت ، ننخر PH قيمة

ورفع األس الهيدروجيني مواد تصحيح نوعية الماءماء ، الكلس ، كربونات الصوديـو ، الصودا الكاوية PHتذكر من أىم ادلواد ادلستخدمة لرفع

( . 2ػ 4ونلجأ أحيانا اىل بيكربونات الصوديـو )اجلدوؿ

بعد الكلورة النهائية للماء . PHلل ضافة ادلادة ادلصححةإمن ادلفضل

61

الكلس - 1ادلاء أكثر شيوعا من باقي ادلواد بسبب رخص شبنو الكلس احلي PHإف إضافة الكلس لرفع

CaO ، ؽلكن استخدامو يف منشات معاجلة ادلياه الكبتة حيث استخدامو يتطلب يف البداية إطفاءهجهاز إضايف ، وىذه العملية قد تظهر بعد اخلطورة حيث يتم اي حلمهة ، وىي عمليا مكلفة تتطلب

ـ . 73اإلطفاء بدرجة حرارة

ضر ىكذا لنب ػلأبسط ويتم بوساطة معاير جاؼ . Ca(OH)2استخداـ الكلس ادلطفىء اىل 53الذي ىو خليط من الكلس ادلنحل والكلس ادلعلق حيث التكيز الكلي للكلس من ،الكلس 4ػ 0يبت الشكل PHن لنب الكلس بعد ذلك يف ادلاء ادلعد لرفع الػ ػلقت . و غراـ / اللي 63

ادلكونات األساسية دلعاير جاؼ .

.مكونات معاير جاؼ :(0 - 4الشكل )

ض ( حو 5( ، يرعى معايرة ذو حركة متناوبة وقابلة للضبط )4( ، قادوس )0مشل ادلعاير صومعة ) .( بوساطة تيار ادلاء ادلعاف ، احلاقن لنب الكلس إىل نقطة احلقن6( ، وحاقن موجو )0اإلضلالؿ )

ينبغي خض ادلعلق بقوة ضمن احلوض لتجنب ترسب معلق الكلس .

كما أف إضلاللية الكلس ادلطفىء يف ادلاء تتناسب عكسا مع درجة احلرارة لذلك يفضل استخداـ ماء .بارد

62

،ستخداـ الكلس عقبة تتمثل بتغطية داخل األنبوب ادلوصل اىل نقطة احلقن بطبقة قشوريصاحب ا .وينتج عن ذلك نقصاف يف مقطع األنبوب

وعن Ca(OH)2ويلـز بالتايل إجراء إزالة دورية لطبقة التغطية الناذبة عن ترسبات الكلس ادلطفى كلس ادلطفىء مع أبونات البيكربونات ادلوجودة ترسيب كربونات الكالسيـو ادلتشكلة نتيجة لتفاعل ادل

يف ادلاء ادلستخدـ لتشكيل لنب الكلس :

إف نقل .لذلك يفضل وضع ادلعاير أقرب ماؽلكن من نقطة احلقن وحىت إلغاء انبوب إيصاؿ لنب الكلسبسة وينبغي الوقاية من غبار الكلس بارتداء االل ،العاليةلويتو بسبب ق ،الكلس ليس بدوف خطورة

ادلناسبة والنظارات ، ويتم التخلص من غبار الكلس ادلتوضع على األرضيات بإجراء غسيل دباء كثت .

العدواين فالكلس أكثر H2CO3 غراـ من 1.67إف الغراـ الواحد من الكلس ادلطفىء يزيل عدواين H2CO3غراـ 0.58فعالية من كربونات الصوديـو اليت يزيل الغراـ الواحد منها فقط

حسب التفاعلت التاليت :

يومصودكربونات ال - 2 ادلاء رةعسزيادة راد عتدلة وعندما اليادلرة عساء ذي إىل ادل NaCO3تضاؼ كربونات الصوديـو

نستخدـ معاير جاؼ إلضافة .رة ادلاءعسحيث أف إضافة الكلس ستتافق بزيادة ،أكثر من ذلكبونات الصوديـو أعلى من الكلس إضافة اىل أف وحدة الكتلة منو أقل كربونات الصوديـو ، شبن كر

تنحل كربونات الصوديـو ببطىء .الكلس ع إضافةممقارنة العدواين H2CO3فعالية يف إزالة

63

23زمن مكوث حوايل قق وينبغي أف تزود ادلعايرات اجلافة حبوض إضلالؿ لكربونات الصوديـو ػل غ/ؿ . 63يز لوؿ بتكاحملشكل يو ،دقيقة

ـ أما إذ 05غ / ؿ عندما ترفع درجة احلرارة اىل 453 ؽلكن زيادة إضلاللية كربونات الصوديـو حىت .زادات درجة احلرارة على ذلك فتعود لتتناقص اإلضلاللية

ينبغي أف زبزف أكياس كربونات الصوديـو يف مكاف خايل من الرطوبة الزائدة ألهنا سبتص خبار ادلاء و CO2 اذلواء احمليط لتشكل كعكة صلبة مكونة منNa2CO3 NaH2O3 2H2O كما

شهر . 2على كربونات الصوديـو زين زبغلب أف التزيد فتة

وغبارية لذلك ينبغي الوقاية من غبارىا . لوية كربونات الصوديـو عالية الق

الصودا الكاوية - 3 ماء عسر أو معتدؿ العسرة . نستطيع PH لرفع NaOH يفضل أيضا إضافة الصودا الكاوية

احلصوؿ على الصودا الكاوية باحلالة الصلبة ، وؽلكن حلها يف ادلوقع ، لكن ىذه العملية تتطلب أجهزة لذلك يفضل يف زلطات .خاصة وتظهر بعض اخلطورة بسبب احلرارة العالية ادلنطلقة من حلمهة ادلادة

ؿ مركز من الصودا الكاوية حيث يضاؼ بوساطة مضخة معايرة معاجلة ادلياه الصغتة استخداـ زللو يتطلب إرتداء ألبسة مناسبة وقفازات ونظارات ضباية . افنقلهية القلوية الصودا الكاوية عال .زللوؿ

: مثال، ادلطلوب ربديد كمية الكلس ادلطفأ ادلطلوب PHs = 8.1و PH = 6.7مياه عدواين فيو التوازف بعد PH ح نوعية ادلياه من ناحية التوازف الكلس كربوين، وماىي قيمة إضافتها لتصحي

التصحيح. :الحل

اجلديد PHملغ/لت من الكلس يصبح الػ 03إذا أضفنا إىل ادلياه PH = 7.2 وPHs = 7.8

ملغ/لت من الكلس صلد: 23أما إذا أضفنا

64

PH = 7.9 وPHs = 7.4

PH PHs PH-PHs تركيز ادلركب ادلصحح

3 6.7 8.0 -0.4

03 7.2 7.8 -3.6

23 7.9 9.4 3.5

( صلد 2( أو )0( ) 8– 4باالعتماد على الشكل ) .7.6النهائي عند التوازف = PHملغ/لت، و 06تركيز ادلركب ادلصحح الالـز =

65

االمتزاز على الفحم الفعال 2ـ 4ع بوساطة أجساـ صلبة فعندما يغمر جسم صلب ضمن سائل ئإلمتزاز ىو عملية إزالة مواد من ماا

ػلتوي على مواد منحلة نالحظ عند بعض الظروؼ أف تركيب الكيميائي للسائل يتغت جبوار سطح ب . كأنو حصل تثبيت لبعض ادلواد ادلنحلة على اجلسم الصل ،اجلسم الصلب

يتعلق ىذا االلتصاؽ للمادة ادلمتزة على سطح اجلسم الصلب جبعل القوى اجلزيئية الناشئة على سطح اجلسم الصلب ؽلكن تصنيف روابط االمتزاز اىل:

وىي أصل االمتزاز الفيزيائي . van der waalsػ روابط من ظلوذج فاف درفالس

صل االمتزاز الكيميائي . ػ روابط تكافؤ أو روابط تساعلية اليت ىي أ

تقبل النظريات احلديثة بأف ظلوذجي القوى يتداخالف ، وأف األمتزاز الفيزيائي يسهل تراكم ادلواد القابلة لالمتزاز جبوار جدراف ادلادة ادلازة وبالتايل ينشط سرع التفاعل بت ادلواد ادلعدة لالمتزاز واجلذور الوظيفية

ازة . ادلوجودة على سطح ادلادة ادل

االمتزاز ىو ظاىرة سطحية ، وقدرة االمتزاز تتعلق بالسطح النوعي وبالشكل ادلسامي الدقيق للمادة ادلازة .

على سبيل ادلثاؿ ،يوجد عدة أجساـ تتمتع خبواص طبيعية جيدة ؽلكن ربسينها دبعاجلة مناسبة أكسيد الزركوينـو . الومينات الكالسيـو ، الرماد احليواين ، أكاسيد معدنية كالبوكسيت و

66

روبات خثرات كما تبت أف مركبات حلمهة ادل .ادلعاجلة الكيمائيةبؽلكن تنشيط ىذه ادلواد بالتكليس أو ادلستخدمة يف معاجلة ادلياه تتمتع بقدرة امتزاز غت مهملة ذباه بعض ادللوثات العضوية وخاصة الفحـو

.اذلدروجينية

تطلب حلها اللجوء لإلمتزاز فالتجربة بينت األعلية العملية يف ماء ي لكن دلواجهة مشكلة ما واألقتصادية الستخداـ الفحم الفعاؿ .

فلورة المياه: -5-3

67

ملغ/لت 0.4و 3.7مياه البحر بت ربوي ادلياه الطبيعية دائما مشتقات الفلور بكميات سلتلفة: ػلويملغ/لت ؽلكن أف ربوي ادلياه اجلوفية كميات عالية وغت مرغوبة من الفلور 5 إىل 3.30إال أنو يتغت من ملغ/لت وغلب زبفيض تركيز الفلور يف مثل ىذه ادلياه حىت تصبح صاحلة لالستهالؾ. 05قد تصل إىل

ؽلكن أف يكوف أصل الكلور ادلوجود يف ادلياه الطبيعية أو ناتج عن النشاطات الصناعية )مثل صناعة ركبات السوبرفوسفات( وؽلكن أف يكوف قد أضيف إىل مياه الشرب وبالفعل لوحظ منذ حوايل قرف أف م

ملغ/لت( يعطي نتيجة وقائية ضد طلر األسناف، خاصة عند األطفاؿ 0.5الفلور بتاكيز ضعيفة )أقل من ا من جهة أخرى وإذا وادلراىقت بتقوية ميناء األسناف وكذلك تقوية مقاومتها ذلجمات احلموض والبكتي

ملغ/لت فإنو ساـ ويسبب داء الفلور يتجم داء فلور األسناف ادلزمن بظهور أسناف 2زاد تركيز الفلور عن ربوي بقع وزلززة، وتشت البقع البيضاء أو الصفراء إىل آفة خفيفة، أما البقعة السمراء فتدؿ على إصابة

أكرب وتسبب أيضا آفات عظمية.%( على 2%( ويف األسػناف )96ر ادلمتص يتثبت بشكل أساسي يف اذليكل العظمي )بالفعل الفلو

، يزاؿ الفائض من الفلور عن طريق البوؿ.3Ca3(PO4)2.CaF2شكل فلور أباتيت: الفلورة الصناعية دلياه االستهالؾ غلب أف تأخذ بعت االعتبار كل تأثتات الفلور. يتغت الفلور ادلطلوب

الداخلة للمعدة، ويتغت التكيز ادلطلوب فعليا منو حسب ادلناخ. وغلب أف ال ننسى أف حسب كمية ادلياهادلياه ليست ادلصدر الوحيد للفلور بالنسبة لإلنساف الذي يأخذ منو عن طريق اذلواء، ومعجوف األسناف،

األغذية وإضافات من الفيتامينات وبعض مبيدات الطفيليات ومشتقات فلور كربونية، وعن طريق بعضجزء يف ادلليوف( 7الغنية بالفلور: ىذه حالة الشاي أو السمك واخلضار مثل الفجل، اجلزر )ػلوي

(. تطبق بعض مراكز تنقية ادلياه فلورة ادلياه بإضافة إما سيلكافلور جزء يف ادلليوف73والشمندر )ػلوي (.H2SiF6ورالسيليس )( وإما ضبض ىيدروفلNaF(، وإما فلور الصوديـو )Na2SiF6الصوديـو )

غلب القياـ دبراقبة حازمة لتخزين مركبات الفلور، والتعامل معها ومعايرهتا. ذلذا تستخدـ فلورة ادلياه قليال يف زلطات معاجلة مياه الشرب بسبب ارتفاع كلفة ادلنشأة والعملية ذاهتا.

معايرة الفلور: الكموف:الطريقتاف األكثر استعماال علا قياس اللوف وقياس

: Colorometrieأ( قياس اللوف للفلور على الثبات النسيب للمعقدات photometrieتستند ادلعايرات لقياس الشدة الضوئية

. شكلة بوساطة الزركونيـو ادلمعقدات Zr(IV)( يف وسط حامضي مع SPADNSبالفعل تعطي بعض ادللونات )مثل -

اتنجية صمغية(.)عصارة ر Laquesملونة أو لكر

68

شوارد معقدة، ىذه ادلعقدات أكثر ثباتا Zr(IV)و من جهة أخرى تعطي شوارد الفلور أيضا مع - :من السابقة الذكر، وىن بدوف لوف

2

6

- ]ZrF[6FZr(IV) )عدن اللوف( ، يعقد الزركونيـو أفضليا بشوارد الفلور وػلصل إ - طلفاض اللوف، إذا أضفنا شوارد فلور إىل زركونيـو

ويكوف ىذا االطلفاض أعظم كلما كاف تركيز شوارد الفلور أكرب.يتم معايرة مقياس الشدة الضوئية بوساطة زللوؿ ذي تركيز معلـو من شوارد الفلور. ويعطي منحت ادلعايرة االمتصاصية تبعا للتكيز إذا ادلنحت ىو

متناقص.

)يشكل األدلنيـو والسيليسـو واحلديد معقدات مع شوارد ،لكن تتعرض ىذه الطريقة إىل عدة تداخالت الفلور وزبفيها( ؛ الكلور ادلتبقي، الكربيتات،كما أف وجود اللوف والعكارة يؤدي حلصوؿ تداخالت أيضا.إلزالة أسباب ىذه األخطاء نقـو بتقطت عينة ادلياه )بعد إضافة ضبض ذي نقطة غلياف مرتفعة(. لكن

كر ع، لذلك ال حاجة لتقطت ادلياه، ونتابع إذا لوف ال SPADNSف مع ادللوف التداخالت تكوف أخمع أوكسي كلور الزركونيـو يف وسط ضبضي عند طوؿ SPADNSاألضبر ادلتشكل بوساطة ملوف

مساويا للصفر، توافق الشدة الصغرى [-F].تكوف الشدة عظمى إذا كاف تركيز nm 570موجة بوساطة شوارد الفلور. حىت يف ىذه احلالة يبقى لوف متبقي ألف Zrستهالؾ كامل للػ إىل ا

SPADNS ضلضر زللوؿ مرجعي ػلوي نفس 033ىو أيضا ملوف.ومن أجل ضبط النفوذية ، % اليت ربويها زلاليل ادلعايرة أو العينات ادلراد ربديد مواصفاهتا. SPADNSكمية

etrie:Potentiomقياس فرق الكمون ( بنصل دبقياس كموف أحدعلا مرجعي ذي كموف ثابت وآخر قطب نوعي لشوارد الفلور أي حيث كموف

EF ال يتبع إال لفعالية شوارد الفلور، يوضع القطباف يف احمللوؿ، يرتبط فرؽ الكموف اإلصبايلE معرب( يف احمللوؿ. -Fلفلور ( ادلسجل على مقياس الكموف مع فعالية شوارد اmvعنو بػ

( LaF3 ففي حالة شاردة الفلور، يكوف العنصر األساسي للقطب النوعي ىو بلورة فلور النثاف )رلهوؿ ( ووجو آخر مغمور يف زللوؿ مرجعي ) فيو [-F]حيث يكوف أحد وجوىو مالمس للعينة )

[F-] = 10-3 .موؿ/لت( موجود داخل القطب مع لوغاريتم الفعالية NERNSTل القطب حسب عالقة نرنست يتناسب الكموف ادلأخوذ من قب

F:

nF

RTEE FF

0 )ln( F ]F[lnfE Δ

69

( الذي يعطيو فرؽ الكموف اإلصبايل تبعا لػ (Sميل مستقيم ادلعايرة Flog ىو إذا سالب ومساوي بالقيمة ادلطلقة لعامل نرنست:

V 058.0ـ 25oعند 30.2

nF

RT يتغت ىذا العامل )وكذلك ادليل( مع درجة احلرارة.

ـ 43o، أما يفS=58 mvـ تكوف قيمتو 25o،ويف S=54 mvـ، تكوف قيمتو 3oعند .S=62 mvتكوف قيمتو

، ويفضػػػػل رسػػػػم منحػػػػت -Fإذا غلػػػػب معػػػػايرة مقيػػػػاس الكمػػػػوف بوسػػػػاطة زلاليػػػػل ذات تراكيػػػػز معلومػػػػة مػػػػن ادلعايرة، على ورقة نصف لوغاريتمية، واحلفاظ على درجة حرارة ثابتة.

TISABتزاؿ التداخالت القابلة لتغليط النتائج باستخداـ زللوؿ خاص : (Total Ionic Strenght AjustmentBuffer.) ، تتناسب ىذه الفعالية مع التكيز -Fبالفعل يرتبط الكموف بفعالية الشوارد -0 FF F

،ويتبع عامل الفعالية ذاتو للشدة الشاردية الكلية يف احمللوؿ و لتثبيت الشدة الشاردية نضيف للعينة زللوؿ

(TISABذو شدة شاردية عالية جدا حبيث تصبح مساعلة ادل ) ياه ادلدروسة يف الشدة الشاردية مهملة.

( TISAB. ػلوي زللوؿ )Si(III)و Fe(III)و Al(III)ربجب شوارد الفلور بوساطة -2 )أو ضبض ديامت رباعي اخلالت(. EDTAعنصر يعقد تفضيليا ىذه الشارجبات: الػ

( مع شوارد الفلور، 8أعلى من PH) -OH( وشوارد PH :5)ربت +Hتشتؾ أيضا شوارد -0 . PH :5.5إذا عند TISABيوقي زللوؿ

قبل قياس الكموف TISABمل من زللوؿ 53مل عينة )أو معاير( 53إذا نضيف لكل جزء من حسب ادلقياس الشاردي ادلستخدـ، ؽلكن أف ينحرؼ الكموف قليال، نسجل القيمة ادلشارة ربت تأثت

بعد غمر األقطاب يف العينة.اخلض، ثالث دقائق إف طريقة قياس الكموف ىذه منتشرة حاليا يف مراكز معاجلة ادلياه ألهنا جاىزة جيدا إلصلاز سلسة

قياسات.

70

تحضير الفحم الفعال 1ـ 2ـ 4 ،عجينة الورؽ ،خشب ،ؽلكن ربضت الفحم الفعاؿ انطالقا من عدة أجساـ صلبة: فحم حجري

اذلند ، ونفايات تقطت البتوؿ . قشور جوز ،عظاـ

يتضمن ربضت الفحم الفعاؿ مرحلتت اساسيتت:

ة جة يف وسط قليل األكسبنحبيث ػلوذلا اىل فحم اخلشب )كر ـ الحل الحراري للمادة األساسية: 1 ـ( . 533وبدرجة حرارة

/ غ . 2ـ 03بفضل ىذه ادلرحلة ضلصل على مادة مازة تتمتع بسطح نوعي حبدود

وتعتمد على وسائل حرارية أو كيميائية وحرارية تستند العملية احلرارية على أكسدة ـ التنشيط: 2 ـ ضمن جو ذو قدرة أكسدة .0333بظروؼ معينة بدرجة حرارة حوايل