كيفية الحد من تكوّن الترسبات باستخدام كيماويات معالجة المياه

تبدأ السيطرة على الترسّبات بتحديد ما الذي يترسّب وسبب ذلك. في معظم الأنظمة الصناعية، تتكوّن الترسّبات عندما تصبح المعادن الذائبة غير قابلة للذوبان بسبب تغيّر درجة الحرارة أو التركيز أو الرقم الهيدروجيني (pH) أو كيمياء المياه. ومن الأسباب الشائعة كربونات الكالسيوم وكبريتات الكالسيوم والسيليكا وأملاح المغنيسيوم، لكن الاستجابة المناسبة تعتمد على النظام. فقد تعاني الغلايات وأبراج التبريد ووحدات التناضح العكسي جميعها من الترسّبات، لأسباب كيميائية مختلفة.

يمكن لمواد معالجة المياه الكيميائية الحدّ بفاعلية من تكوّن الترسّبات عند اختيارها بما يتوافق مع تحليل مياه التغذية ودرجة حرارة التشغيل ودورات التركيز وتصميم المعدات. أما إضافة مادة عامة مضادة للترسّب دون التحقق من هذه الظروف، فقد تبطئ تكوّن الترسبات في منطقة ما، بينما تتسبب في التلوث أو التآكل أو عدم استقرار المعالجة في مناطق أخرى.

ابدأ بالمياه وظروف التشغيل

قبل اختيار برنامج المعالجة، ينبغي للمشغلين مراجعة العسر والقلوية والسيليكا والكبريتات والحديد والمنغنيز والرقم الهيدروجيني (pH) والموصلية والمواد الصلبة العالقة. وتُعد عينة حديثة من مياه التغذية أهم من تقرير مختبري قديم، لا سيما عندما تتغير مصادر المياه أو أحمال الإنتاج أو معدلات إعادة الاستخدام.

قد تتصرف المياه نفسها على نحو مختلف بعد دخولها إلى العملية. فالتسخين يطرد ثاني أكسيد الكربون، وقد يزيد من قابلية ترسّب كربونات الكالسيوم. ويؤدي التبخر في أنظمة التبريد إلى زيادة تركيز الأملاح الذائبة. أما أنظمة الأغشية فتنتج تيارًا مركزًا من المياه المطرودة، حيث قد تتجاوز الأملاح قليلة الذوبان حد ذوبانها. لذا ينبغي أن يعكس اختيار المواد الكيميائية موضع حدوث هذا التركيز، لا جودة المياه الداخلة فحسب.

ينبغي للمشغلين أيضًا فحص مواضع ظهور الترسبات. فالترسبات الصلبة البيضاء على أسطح نقل الحرارة غالبًا ما تشير إلى ترسّبات معدنية، بينما قد تكون المواد اللينة أو الهلامية ناتجة عن مواد صلبة عالقة أو نمو بيولوجي أو نواتج التآكل. وقد تؤدي معاملة جميع الترسبات على أنها ترسّبات ناتجة عن عسر المياه إلى استخدام مواد كيميائية دون حاجة، مع بقاء السبب الأساسي دون معالجة.

استخدم طريقة المعالجة الملائمة للنظام

في كثير من الأنظمة، تجمع الوقاية من الترسّبات بين تهيئة مياه التغذية وبرنامج للتحكم الكيميائي. ويختلف التوازن بينهما بحسب التطبيق.

• الغلايات: يُستخدم التليين أو نزع المعادن عادةً لتقليل العسر قبل دخول المياه إلى الغلاية. وقد تستخدم المعالجة الداخلية بعد ذلك الفوسفات ومشتتات البوليمر وكيمياء التحكم بالأكسجين والتفوير المضبوط لمنع الملوثات المتبقية من تكوين ترسبات ملتصقة.
• أنظمة التبريد: نظرًا إلى أن التبخر يزيد تركيز المعادن، تعتمد برامج معالجة مياه التبريد غالبًا على مثبطات الترسّب ومشتتاته. وتساعد هذه المنتجات على إبقاء الأيونات المسببة للترسّبات في المحلول أو على إعاقة نمو البلورات. كما يؤثر التحكم في الرقم الهيدروجيني (pH) وجودة مياه التعويض والترشيح وإعدادات التفوير في أدائها.
• أنظمة التناضح العكسي والأغشية: تُضاف مضادات الترسّب عادةً قبل الأغشية للحد من الترسب في تيار المياه المركّزة. وينبغي اختيار المنتج استنادًا إلى حدود التشغيل التي تحددها الجهة المصنّعة للأغشية والتركيز المتوقع للكالسيوم والباريوم والسترونشيوم والسيليكا وغيرها من الأيونات المسببة للمشكلات.
• دوائر مياه العمليات: عندما تلامس المياه المنتجات أو المعدات أو الأسطح الحساسة، تكون التوافقية الكيميائية مهمة إلى جانب التحكم في الترسّبات. وينبغي ألا تُدخل مواد المعالجة الكيميائية بقايا تتداخل مع جودة المنتج أو المعالجة اللاحقة أو متطلبات التصريف.

لا تتعامل مع جرعة المواد الكيميائية على أنها إعداد ثابت

تعمل المواد الكيميائية المستخدمة في المعالجة ضمن نطاق جرعات محدد. وقد يسمح نقص الجرعة بتكوّن الترسبات تدريجيًا إلى أن يصبح انخفاض انتقال الحرارة أو هبوط الضغط ملحوظًا. أما زيادة الجرعة فقد ترفع التكلفة وتسبب مشكلات تشغيلية أخرى، منها تكوّن الرغوة أو مخاوف بشأن بقايا المواد الكيميائية أو صعوبة التحكم في جودة مياه التصريف.

ينبغي تعديل معدلات الجرعات عند تغيّر جودة المياه أو ظروف التشغيل. وتشمل التغييرات ذات الصلة ارتفاع عسر مياه التعويض، وزيادة دورات التبريد، وتقليل التفوير، وارتفاع درجات حرارة العملية، وانخفاض التدفق، وتغيّر كميات إضافة الأحماض أو القلويات. وقد لا تعود مضخة الجرعات التي عُيّرت قبل أشهر تضخ الكمية المطلوبة، لذا يُعد التحقق من معدل الضخ الفعلي جزءًا من التحكم في الترسّبات.

ينبغي أن يستند التحكم إلى مؤشرات تشغيلية قابلة للقياس. إذ يمكن للموصلية والرقم الهيدروجيني (pH) وتسرب العسر والقلوية والمتبقي من المثبط عند الاقتضاء وفرق الضغط وأداء نقل الحرارة أن توضح ما إذا كان البرنامج يحقق النتائج المطلوبة. وغالبًا ما يبدأ تكوّن الترسبات قبل وقت طويل من تسببها في إيقاف التشغيل؛ وقد يوفر ارتفاع هبوط الضغط أو انخفاض الكفاءة الحرارية إنذارًا مبكرًا.

ميّز بين الوقاية وإزالة الترسّبات

صُممت مضادات الترسّب والمشتتات أساسًا لمنع الترسبات الجديدة أو الحد منها. ولا ينبغي افتراض أنها تذيب الترسبات الكثيفة الموجودة بالفعل. فإذا كانت المعدات متسخة بالترسبات، فقد يلزم أولًا تنفيذ برنامج تنظيف مضبوط. ويجب أن تكون كيمياء التنظيف متوافقة مع مواد تصنيع المعدات والحشيات والأغشية وترتيبات معالجة مياه الصرف.

يمكن للتنظيف الحمضي إزالة بعض ترسبات الكربونات بفاعلية، لكنه قد يتلف المعدات أو يزيد التآكل إذا نُفذ دون تحديد نوع الترسبات والتحكم في التآكل. وغالبًا ما تتطلب الترسبات الغنية بالسيليكا وأكاسيد الحديد والترسبات المختلطة العضوية والمعدنية أساليب مختلفة. ويمكن لتحليل عينة أو ترسبات أن يساعد على تجنب اختيار منظف لا يؤثر كثيرًا في المادة الموجودة.

الأسباب الشائعة لفشل المعالجة

تُعزى مشكلات الترسّبات في كثير من الأحيان إلى المنتج الكيميائي، بينما يكون سبب الفشل تشغيليًا. ومن الأسباب المتكررة عدم انتظام تغذية المواد الكيميائية، وسوء الخلط، وانسداد نقاط الحقن، وعدم دقة اختبار المياه، وزيادة دورات التركيز، وفشل تجديد وحدات التليين، وتغيّر مصدر المياه دون تحديث برنامج المعالجة بما يعكس ذلك.

كما أن لقدرة الكيمياء على المعالجة حدودًا عملية. فإذا تجاوز عسر مياه التغذية بكثير أساس التصميم، أو كان الترشيح غير كافٍ، أو شُغّل النظام خارج نطاق درجة الحرارة والتركيز المخصص له، فقد لا تؤدي زيادة الجرعة الكيميائية إلا إلى تأخير المشكلة. وفي هذه الحالات، ينبغي للمشغلين مراجعة المعالجة الأولية واستراتيجية التفوير وأهداف الاسترداد والصيانة الميكانيكية، إلى جانب برنامج المعالجة الكيميائية.

لذلك، يجمع برنامج موثوق للتحكم في الترسّبات بين تحليل المياه والاختيار الصحيح لمواد معالجة المياه الكيميائية والتحقق من الجرعات والفحص المنتظم لأداء النظام. وتكون المعالجة الكيميائية أكثر فاعلية عندما تُدار كجزء من عملية التشغيل، لا كإجراء تصحيحي بعد أن تكون الترسبات قد خفّضت القدرة بالفعل.