يُمثل تراكم السيليكا في الأنظمة الصناعية تحديًا كبيرًا، لا سيما في تطبيقات التناضح العكسي. يتطلب منع تراكم السيليكا فهم سلوكها في الماء. كما يتعين على المشغلين تطبيق استراتيجيات فعالة.

السيليكا سابع أكثر العناصر وفرةً في الكون، وهي شائعة في الطبيعة. توجد في معظم الصخور على شكل معادن سيليكاتية، ويشكل ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) وحدتها البنائية الأساسية.

هذا يعني أن السيليكا موجودة دائمًا تقريبًا في مياه المصدر، ومياه المعالجة، ومجاري مياه الصرف الصحي. بالنسبة للوحدات الصناعية، يُعدّ التحكم في مستويات السيليكا في مياه المعالجة أمرًا ضروريًا لضمان سير العمل بسلاسة وإطالة عمر المعدات.

جدول المحتويات:

• تأثير تلوث السيليكا على الأنظمة الصناعية
• استراتيجيات لمنع تلوث السيليكا في الأنظمة الصناعية
  • 1. تحسين المعالجة المسبقة
  • 2. التخثير الكهربي
  • 3. تعديل الرقم الهيدروجيني
  • 4. استخدام مضادات الترسبات
  • 5. اختيار الغشاء وتكوينه
  • 6. المراقبة والصيانة المنتظمة
• التقنيات المتقدمة لمنع تلوث السيليكا
  • 1. تكنولوجيا زيتورب
  • 2. أنظمة التدفق المتقاطع العالي
  • 3. تعديل سطح الغشاء
  • 4 التبادل الأيوني
  • 5. طرق الترشيح المتقدمة
  • 6. دمج التقنيات المتعددة
• دراسة حالة: منع تراكم السيليكا في محطة توليد الطاقة
• استراتيجيات لمنع تلوث السيليكا
• وفي الختام
• الأسئلة الشائعة حول منع تراكم السيليكا في الأنظمة الصناعية
  • كيف تمنع ترسبات السيليكا؟
  • كيف يتم تقليل السيليكا في الماء؟
  • هل تقوم تقنية التناضح العكسي بإزالة السيليكا؟
  • كيف يمكنني تقليل السيليكا في المرجل الخاص بي؟

تأثير تلوث السيليكا على الأنظمة الصناعية

يمكن أن يُسبب تراكم السيليكا مشاكل كبيرة في المعدات الصناعية، إذ يؤدي إلى انخفاض الكفاءة وزيادة الصيانة، واحتمالية تعطل النظام.

وهذا هو السبب وراء كون الأمر مصدر قلق كبير:

1. تكوين الحجم: يمكن أن يتراكم السيليكا على الأسطح، مشكّلاً رواسب مائية تُسمى القشور. تُقلل هذه القشور من انتقال الحرارة وتحد من تدفق المياه في الأنابيب.
2. تلوث الغشاء: في أنظمة التناضح العكسي، قد تلتصق جزيئات السيليكا بمسام الغشاء، مما يعيق تدفق المياه. هذا التلوث المعدني يُضعف أداء النظام وقد يُسبب ضررًا دائمًا.
3. عدم كفاءة الطاقة: مع زيادة الحجم، تعمل المعدات بجهد أكبر للحفاظ على نفس الأداء، مما يزيد من استخدام الطاقة.
4. تقصير عمر المعدات: قد يؤدي تراكم السيليكا المستمر إلى تآكل المعدات الصناعية قبل الأوان، مما يتطلب استبدالها بتكلفة باهظة. لذا، تُعد المعالجة السليمة للمياه الخام ضرورية لإطالة عمر المعدات الصناعية.

لتوضيح خطورة هذا الأمر، تحتوي مياه العديد من المناطق حول العالم، بما في ذلك غرب الولايات المتحدة الأمريكية، وهاواي، وبورتوريكو، والمكسيك، وجنوب شرق آسيا، على مستويات سيليكا تتراوح بين 30 و120 ملغم/لتر. ففي مدينة مكسيكو، على سبيل المثال، غالبًا ما تحتوي مياه المعالجة على ما بين 50 و80 ملغم/لتر من السيليكا. لذا، تُعد المعالجة الفعالة للمياه ضرورية للحد من الأضرار الناجمة عن مشاكل تلوث السيليكا.

استراتيجيات لمنع تلوث السيليكا في الأنظمة الصناعية

بعد أن تعرفنا على المشاكل التي يسببها تراكم السيليكا، دعونا نلقي نظرة على بعض طرق الوقاية منه. تُعد عمليات تنقية المياه مهمة للحد من مخاطر تراكم السيليكا.

1. تحسين المعالجة المسبقة

من أهم خطوات منع تراكم السيليكا تحسين عمليات المعالجة المسبقة، بما في ذلك تليين الجير.

يزيل تليين الجير أيونات الصلابة التي قد تتفاعل مع السيليكا لتكوين الترسبات الكلسية. يساعد التخثر على التخلص من الجسيمات العالقة، بما في ذلك بعض أنواع السيليكا. مع ذلك، يُعد تليين الجير مكلفًا نظرًا لكمية الرواسب الكبيرة التي ينتجها.

GCAT (تقنية التنشيط التحفيزي من Genesis) طريقة معالجة مبتكرة جديدة تستخدم وسائط حبيبات تحفيزية متخصصة. تعمل هذه الحبيبات الفريدة على تفتيت جزيئات السيليكا عن طريق تغيير شكلها وشحنتها، مما يساعد على منع تراكم السيليكا الغروانية والتفاعلية على أغشية التناضح العكسي قبل تكوّن قشور السيليكا.

2. التخثير الكهربي

دفعة متخصصة أو مستمرة الكهربي فعال جدًا في تقليل السيليكا الغروية والجسيمية. تُستخدم هذه الأنظمة عادةً مع أنظمة التنقية اللاحقة. يُقلل هذا النهج من ترسبات السيليكا في المياه الخام، مما يُحسّن صيانة غشاء التناضح العكسي.

هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص في المياه ذات الموصلية الكافية التي تزيد عن 1000 ملغم/لتر من المواد الصلبة الذائبة. ويمكن أن تكون جزءًا من استراتيجية شاملة لمعالجة المياه الخام.

3. تعديل الرقم الهيدروجيني

تعتمد ذوبانية السيليكا على الرقم الهيدروجيني (pH). تعديل الرقم الهيدروجيني للنظام، عادةً إلى حوالي 8.5، يمكن أن يُغيّر شحنة جزيئات السيليكا.

يمكن أن يمنع هذا التغيير تراكم الترسبات الشائعة في غشاء التناضح العكسي. يُعدّ تعديل الرقم الهيدروجيني هذا أمرًا بالغ الأهمية في معالجة مياه العمليات ومعالجة مياه أبراج التبريد، وذلك للحد من مخاطر تراكم السيليكا عند اتباع المعالجة المناسبة.

4. استخدام مضادات الترسبات

يمكن لمضادات الترسب المحددة أن تساعد في تقليل بلمرة السيليكا، وتشتيت هذه الجزيئات عن سطح الغشاء. وقد أظهرت العديد من الدراسات أن الجرعات المنخفضة من مضادات الترسب المحددة، إلى جانب أنظمة GCAT (تقنية التنشيط التحفيزي من جينيسيس)، يمكنها التحكم في ترسب السيليكا، وخاصةً في مصادر المياه ذات المواد الصلبة الذائبة الكلية المنخفضة، مما يُحسّن بشكل كبير معدلات استعادة المياه النفاذة.

5. اختيار الغشاء وتكوينه

اختيار الغشاء المناسب وإعداد النظام المناسب يؤثر بشكل كبير على منع تراكم السيليكا. كفاءة عالية أنظمة التناضح العكسي مثل تلك التي صممتها شركة Genesis Water Technologies يمكنها العمل بكفاءة عند مستويات أعلى من الرقم الهيدروجيني.

يزيد هذا من قابلية ذوبان السيليكا ويقلل من احتمالية التلوث. تُعد هذه الأنظمة جزءًا من حلول معالجة مياه تغذية الغلايات المتقدمة.

6. المراقبة والصيانة المنتظمة

يُعدّ وجود برنامج مراقبة دقيق أمرًا ضروريًا لمنع تراكم السيليكا. ويشمل ذلك تحليلًا دوريًا للمياه للتحقق من مستويات السيليكا وعوامل مهمة أخرى.

يتضمن ذلك أيضًا مراقبة مؤشرات أداء النظام، مثل انخفاض الضغط ومعدلات التدفق. يساعد استخدام الصيانة التنبؤية على حل المشكلات المحتملة قبل تفاقمها.

يمتد هذا الصيانة إلى المعدات مثل ألواح قماش الضغط المرشح لضمان الكفاءة المستمرة.

التقنيات المتقدمة لمنع تلوث السيليكا

مع تطور معالجة المياه الصناعية، ظهرت تقنيات جديدة لمعالجة تلوث السيليكا. إليكم بعض الطرق المتقدمة.

1. تقنية المعالجة العضوية الحيوية Zeoturb

زيتورب هي تقنية تنقية مبتكرة تستخدم بوليمرًا بحريًا حيويًا عضويًا فريدًا لإزالة المواد الصلبة العالقة والعكارة. هذه الطريقة فعالة جدًا في إزالة السيليكا الغروانية من مجاري المياه. ويعمل على تعزيز عملية تنقية المياه الخام بشكل عام.

2. أنظمة التدفق المتقاطع العالي

تُنتج أنظمة التدفق المتقاطع العالي تدفقًا مضطربًا، مما يمنع ترسب جزيئات السيليكا وتكوين القشور على أسطح الأغشية. تُحسّن هذه الأنظمة كفاءة معالجة السيليكا.

3. تعديل سطح الغشاء

تُسهم الأبحاث المتعلقة بخصائص أسطح الأغشية وارتباطها بترسّب السيليكا في إيجاد طرق جديدة لمنع التلوث. ويهدف العلماء إلى تطوير أنظمة أكثر مقاومة للتلوث عن طريق تغيير أسطح الأغشية لصد جزيئات السيليكا.

4 التبادل الأيوني

يُعدّ التبادل الأيوني عمليةً بارزةً، إذ يُساعد على إزالة تركيزات محدودة من السيليكا التفاعلية.

راتنجات متخصصة تحجز السيليكا المذابة، مما يمنعها من تكوين القشور. يمكن استخدام هذه العملية مع طرق أخرى للتحكم الشامل في السيليكا.

5. طرق الترشيح المتقدمة

بالإضافة إلى الطرق التقليدية، يتم استخدام تقنيات الترشيح المتقدمة مثل وسائط الترشيح Natzeo كمثال للسيليكا الجسيمية. تُزيل هذه الطرق الجسيمات الأكبر حجمًا وتُخفف العبء على العمليات اللاحقة. يُستخدم ترشيح الكربون لإزالة المركبات العضوية التي تُساهم في التلوث. كما يُساعد استخدام تقنيات مثل ترشيح الخرطوشة على تنقية المياه وإزالة الجسيمات الدقيقة.

6. دمج التقنيات المتعددة

غالبًا ما يوفر الجمع بين تقنيات مختلفة أفضل حماية ضد تلوث السيليكا. قد يستخدم النظام التخثير الكهربائي، والتصفية الحيوية العضوية، بالإضافة إلى تقنية المعالجة التحفيزية المتقدمة.

من المهم أن تتذكر أن كل تقنية بمفردها قد لا تكون بنفس الفعالية.

يتبع عملية المعالجة هذه ترشيح غشائي مع جرعات من المواد المضادة للتكلس. يعالج هذا النهج المتكامل أشكالًا مختلفة من السيليكا والملوثات، وهي مكونات شائعة في تصاميم هندسة العمليات.

دراسة حالة: منع تراكم السيليكا في محطة توليد الطاقة

ولإظهار مدى نجاح هذه الاستراتيجيات، دعونا نلقي نظرة على مثال حقيقي:

عانت محطة طاقة في غرب الولايات المتحدة من تراكم السيليكا في مياه التبريد. بلغ تركيز السيليكا في مصدر مياه المحطة 85 ملجم/لتر، مما تسبب في تراكم الترسبات بشكل متكرر وانخفاض الكفاءة.

استخدم المصنع استراتيجية كاملة لمنع تلوث السيليكا:

1. قاموا بإنشاء نظام معالجة مسبقة GCAT لتفكيك جزيئات السيليكا.
2. تم استخدام تعديل الرقم الهيدروجيني للحفاظ على المستويات حول 8.3.
3. تم البدء ببرنامج محدد لمكافحة الترسبات.
4. تم إنشاء المراقبة والصيانة المنتظمة.

النتائج:

• تم الحفاظ على مستويات السيليكا في مياه برج التبريد أقل من 150 ملجم / لتر، حتى مع دورات التركيز الأعلى.
• انخفضت حوادث التوسع بنسبة 75% على مدى 12 شهرًا.
• تمكنت المحطة من زيادة كفاءة المياه بنسبة 15% بسبب دورات التركيز الأعلى.
• انخفضت تكاليف الصيانة السنوية لأوساخ السيليكا بنسبة 60٪.

تُظهر هذه الحالة أنه باستخدام مزيج مناسب من التقنيات والاستراتيجيات، يُمكن إدارة تلوث السيليكا، حتى في ظروف المياه الصعبة. ويمكن تطبيق هذا النهج على أنظمة مياه الشرب البلدية أيضًا.

استراتيجيات لمنع تلوث السيليكا

وفي الختام

يُعد منع تراكم السيليكا في الأنظمة الصناعية أمرًا معقدًا، ولكنه ضروري للحفاظ على العمليات وإطالة عمر المعدات. من خلال فهم السيليكا في الماء واستخدام نهج متنوع يشمل المعالجة المسبقة والمعالجات الكيميائية والتقنيات المتقدمة، يمكن للصناعات إدارة مستويات السيليكا ومنع تراكمها. يجب أن تشمل هذه الاستراتيجية تنقية المياه الخام للتعامل مع أنواع مختلفة من السيليكا.

يعتمد النجاح على اختيار الاستراتيجيات المناسبة بناءً على كيمياء المياه واحتياجات النظام. المراقبة والصيانة الدورية واستخدام التقنيات الحديثة سيحافظ على الأنظمة الصناعية خالية من تلوث السيليكا. يجب تحديث حلول معالجة مياه العمليات لتشمل أحدث التطورات.

مع تزايد ندرة المياه، يُعدّ منع تراكم السيليكا أمرًا أساسيًا للحفاظ على المياه واستدامة العمليات الصناعية. سيساعد ذلك عملياتكم على الاستمرار في العمل بأعلى كفاءة.

إن العائد كبير: استرداد أعلى للنفاذية، واستهلاك أقل للطاقة، وعمر أطول للغشاء، وتوقفات غير مخطط لها أقل - وكل هذا يترجم مباشرة إلى وفورات قابلة للقياس في النفقات التشغيلية وبصمة مائية أكثر خضرة. 

هل أنت على استعداد لاتخاذ الخطوة التالية؟ تساعد شركة Genesis Water Technologies الشركات المصنعة ومحطات الطاقة وصناعات المعالجة والمرافق العامة في جميع أنحاء العالم على تصميم وتحديث الأنظمة التي تبقي مستويات السيليكا تحت السيطرة - حتى في مصادر المياه الأكثر تحديًا.

اتصل بفريقنا من المتخصصين في معالجة المياه اليوم على الرقم +1 877 267 3699 أو راسلنا عبر البريد الإلكتروني على customersupport@genesiswatertech.com لمناقشة استراتيجية مخصصة من شأنها حماية أصول معالجة المياه لديك، وتعظيم وقت التشغيل، وتأمين عملياتك في المستقبل ضد تشديد لوائح جودة المياه.

الأسئلة الشائعة حول منع تراكم السيليكا في الأنظمة الصناعية

كيف تمنع ترسبات السيليكا؟

لمنع ترسب السيليكا، يُنصح بدمج طرق المعالجة المسبقة مثل التليين والتخثر. كما يُنصح بتطبيق تعديل الرقم الهيدروجيني، واستخدام مضادات الترسب، وتقنيات مثل GCAT.

المراقبة والصيانة الدورية أمران أساسيان. هذه استراتيجية شاملة لمعالجة المياه.

كيف يتم تقليل السيليكا في الماء؟

يمكن تقليل تركيز السيليكا في الماء بطرق مختلفة، منها التبادل الأيوني للسيليكا التفاعلية، والترشيح الغشائي للسيليكا الغروية.

كما تُساعد المعالجات الخاصة، مثل التخثير الكهربائي أو تقنية GCAT، في إزالة السيليكا. ويمكن استخدام أنظمة تبادل أيوني متخصصة في حالات محدودة.

هل تقوم تقنية التناضح العكسي بإزالة السيليكا؟

نعم، يُمكن للتناضح العكسي (RO) إزالة كلٍّ من السيليكا التفاعلية والغروانية. ومع ذلك، قد تُسبب مستويات السيليكا العالية تلوث الأغشية.

لذا، يُعدّ التصميم الجيد للمعالجة المسبقة للنظام وحسن تصميمه أمرًا بالغ الأهمية لإزالة السيليكا على المدى الطويل. وتُحسّن أنظمة التناضح العكسي عالية الكفاءة من أداء هذه الأنظمة.

كيف يمكنني تقليل السيليكا في المرجل الخاص بي؟

لتقليل السيليكا في الغلايات، اتبع خطة معالجة مياه شاملة. تتضمن هذه الخطة معالجة أولية لإزالة السيليكا من مياه التغذية، واستخدام معالجات كيميائية مناسبة.

تأكد أيضًا من تفريغ الماء بانتظام لتجنب تراكم السيليكا. يُعدّ مراقبة مستويات الرقم الهيدروجيني (pH) والحفاظ عليها أمرًا بالغ الأهمية لمعالجة مياه تغذية الغلايات.