ผลกระทบของการประยุกต์ใช้ PAC ในการบำบัดน้ำเสียของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

1. การเตรียมน้ำสำหรับเติมก่อนใช้งาน

แหล่งน้ำธรรมชาติมักมีโคลน ดินเหนียว ฮิวมัส และสารแขวนลอยอื่นๆ รวมถึงสิ่งเจือปนแบบคอลลอยด์ แบคทีเรีย เชื้อรา สาหร่าย ไวรัส และจุลินทรีย์อื่นๆ ซึ่งมีความเสถียรในน้ำในระดับหนึ่ง เป็นสาเหตุหลักของความขุ่น สี และกลิ่นของน้ำ สารอินทรีย์ส่วนเกินเหล่านี้จะเข้าไปในเครื่องแลกเปลี่ยนไอออน ปนเปื้อนเรซิน ลดความสามารถในการแลกเปลี่ยนของเรซิน และอาจส่งผลกระทบต่อคุณภาพน้ำทิ้งของระบบบำบัดน้ำเสีย การบำบัดด้วยการตกตะกอน การทำให้ใส และการกรอง มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อกำจัดสิ่งเจือปนเหล่านี้ เพื่อลดปริมาณสารแขวนลอยในน้ำให้เหลือน้อยกว่า 5 มิลลิกรัม/ลิตร หรือก็คือน้ำใส ซึ่งเรียกว่าการบำบัดน้ำเบื้องต้น หลังจากบำบัดเบื้องต้นแล้ว น้ำจะสามารถใช้เป็นน้ำสำหรับหม้อไอน้ำได้ก็ต่อเมื่อเกลือที่ละลายในน้ำถูกกำจัดออกไปโดยการแลกเปลี่ยนไอออน และก๊าซที่ละลายในน้ำถูกกำจัดออกไปโดยการให้ความร้อน การดูดสุญญากาศ หรือการเป่าลม หากไม่กำจัดสิ่งเจือปนเหล่านี้ออกไปก่อน การบำบัดขั้นต่อไป (การบำบัดน้ำเสีย) ก็ไม่สามารถทำได้ ดังนั้น การบำบัดน้ำด้วยการตกตะกอนจึงเป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการบำบัดน้ำ

กระบวนการเตรียมน้ำก่อนเข้าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีดังนี้: น้ำดิบ → การตกตะกอน → การตกตะกอนและการทำให้ใส → การกรอง สารตกตะกอนที่ใช้กันทั่วไปในกระบวนการตกตะกอน ได้แก่ โพลีอะลูมิเนียมคลอไรด์ โพลีเฟอร์ริกซัลเฟต อะลูมิเนียมซัลเฟต เฟอร์ริกไตรคลอไรด์ เป็นต้น ต่อไปนี้เป็นการแนะนำการใช้งานของโพลีอะลูมิเนียมคลอไรด์เป็นหลัก

โพลีอะลูมิเนียมคลอไรด์ หรือ PAC นั้น ผลิตจากเถ้าอะลูมิเนียมหรือแร่อะลูมิเนียมเป็นวัตถุดิบ โดยทำปฏิกิริยากับด่างและอะลูมิเนียมที่อุณหภูมิสูงและความดันระดับหนึ่ง หากวัตถุดิบและกระบวนการผลิตแตกต่างกัน คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ก็จะไม่เหมือนกัน สูตรโมเลกุลของ PAC คือ [Al2(OH)nCI6-n]m โดยที่ n เป็นจำนวนเต็มใดๆ ระหว่าง 1 ถึง 5 และ m เป็นจำนวนเต็มของคลัสเตอร์ 10 PAC มีทั้งในรูปของแข็งและของเหลว

2. กลไกการแข็งตัวของเลือด

สารตกตะกอนมีผลหลัก 3 ประการต่ออนุภาคคอลลอยด์ในน้ำ ได้แก่ การทำให้เป็นกลางทางไฟฟ้า การดูดซับแบบเชื่อมโยง และการกวาดล้าง ผลใดเป็นผลหลักนั้นขึ้นอยู่กับชนิดและปริมาณของสารตกตะกอน ลักษณะและปริมาณของอนุภาคคอลลอยด์ในน้ำ และค่า pH ของน้ำ กลไกการออกฤทธิ์ของโพลีอะลูมิเนียมคลอไรด์คล้ายกับของอะลูมิเนียมซัลเฟต และพฤติกรรมของอะลูมิเนียมซัลเฟตในน้ำหมายถึงกระบวนการที่ Al3+ สร้างสารไฮโดรไลซ์ชนิดต่างๆ

โพลีอะลูมิเนียมคลอไรด์สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางต่างๆ ในกระบวนการไฮโดรไลซิสและพอลิเมอไรเซชันของอะลูมิเนียมคลอไรด์ไปเป็น Al(OH)3 ภายใต้เงื่อนไขบางประการ โดยมีอยู่ในน้ำโดยตรงในรูปของสารประกอบพอลิเมอร์ชนิดต่างๆ และ Al(OH)a(s) โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิสของ Al3+

3. การประยุกต์ใช้และปัจจัยที่มีอิทธิพล

1. อุณหภูมิน้ำ

อุณหภูมิน้ำมีอิทธิพลอย่างชัดเจนต่อประสิทธิภาพของการบำบัดด้วยการตกตะกอน เมื่ออุณหภูมิน้ำต่ำ การไฮโดรไลซิสของสารตกตะกอนจะทำได้ยากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออุณหภูมิน้ำต่ำกว่า 5℃ อัตราการไฮโดรไลซิสจะช้า และสารตกตะกอนที่เกิดขึ้นจะมีโครงสร้างหลวม มีปริมาณน้ำสูง และมีอนุภาคละเอียด เมื่ออุณหภูมิน้ำต่ำ การละลายของอนุภาคคอลลอยด์จะเพิ่มขึ้น เวลาในการตกตะกอนจะนานขึ้น และอัตราการตกตะกอนจะช้าลง การวิจัยแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิน้ำที่เหมาะสมที่สุดคือ 25-30℃

2. ค่า pH ของน้ำ

กระบวนการไฮโดรไลซิสของโพลีอะลูมิเนียมคลอไรด์เป็นกระบวนการที่มีการปล่อย H+ ออกมาอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น ภายใต้สภาวะ pH ที่แตกต่างกัน จะมีสารตัวกลางไฮโดรไลซิสที่แตกต่างกัน และค่า pH ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการบำบัดการตกตะกอนของโพลีอะลูมิเนียมคลอไรด์โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 6.5 ถึง 7.5 เนื่องจากจะให้ผลการตกตะกอนที่ดีกว่าในช่วงเวลานี้

3. ปริมาณยาที่ใช้ในการควบคุมการแข็งตัวของเลือด

เมื่อปริมาณสารตกตะกอนที่เติมไม่เพียงพอ ความขุ่นที่เหลืออยู่ในน้ำทิ้งจะมากขึ้น ในทางกลับกัน หากปริมาณมากเกินไป เนื่องจากอนุภาคคอลลอยด์ในน้ำดูดซับสารตกตะกอนมากเกินไป ทำให้คุณสมบัติทางประจุของอนุภาคคอลลอยด์เปลี่ยนแปลงไป ส่งผลให้ความขุ่นที่เหลืออยู่ในน้ำทิ้งเพิ่มขึ้นอีก กระบวนการตกตะกอนไม่ใช่ปฏิกิริยาเคมีอย่างง่าย ดังนั้นปริมาณที่ต้องการจึงไม่สามารถกำหนดได้จากการคำนวณ แต่ควรพิจารณาจากคุณภาพน้ำเฉพาะเพื่อกำหนดปริมาณที่เหมาะสม และเมื่อคุณภาพน้ำเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล ควรปรับปริมาณสารตกตะกอนให้เหมาะสมด้วย

4. สื่อกลางในการติดต่อ

ในกระบวนการบำบัดด้วยการตกตะกอนหรือการบำบัดด้วยการตกตะกอนแบบอื่น ๆ หากมีชั้นโคลนอยู่ในน้ำในปริมาณที่เหมาะสม ประสิทธิภาพของการบำบัดด้วยการตกตะกอนจะดีขึ้นอย่างมาก เนื่องจากโคลนจะมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ ช่วยให้เกิดการดูดซับ การเร่งปฏิกิริยา และแกนกลางของการตกผลึก ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการบำบัดด้วยการตกตะกอน

การตกตะกอนแบบโคแอกกูเลชันเป็นวิธีการบำบัดน้ำที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน อุตสาหกรรมโพลีอะลูมิเนียมคลอไรด์ถูกนำมาใช้เป็นสารตกตะกอนในการบำบัดน้ำ เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการตกตะกอนที่ดี ใช้ปริมาณน้อย มีประสิทธิภาพสูง ตกตะกอนเร็ว และมีช่วงการใช้งานกว้าง เมื่อเทียบกับสารตกตะกอนแบบดั้งเดิมแล้ว สามารถลดปริมาณการใช้ลงได้ 1/3 ถึง 1/2 และประหยัดค่าใช้จ่ายได้ถึง 40% เมื่อใช้ร่วมกับระบบกรองแบบไม่มีวาล์วและตัวกรองถ่านกัมมันต์ จะช่วยลดความขุ่นของน้ำดิบได้อย่างมาก ปรับปรุงคุณภาพน้ำทิ้งของระบบแยกเกลือ และเพิ่มประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนของเรซินแยกเกลือ อีกทั้งยังช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานด้วย