مهارکننده های بدون فسفر در مقابل مقیاس کم فسفر: نحوه انتخاب

چرا مقررات زیست محیطی بازنگری در مورد شیمی بازدارنده مقیاس را مجبور می کند؟

برای دهه‌ها، بازدارنده‌های رسوبی مبتنی بر فسفونات متداول، پیشروی تصفیه آب صنعتی بودند. آنها قابل اعتماد عمل کردند، هزینه نسبتا کمی داشتند و توسط اپراتورهای کارخانه به خوبی درک شدند. اما نادیده گرفتن ردپای محیطی آنها به طور فزاینده ای دشوار شده است. فسفر تخلیه شده در رودخانه ها و دریاچه ها به عنوان یک ماده مغذی عمل می کند که رشد جلبک ها را تسریع می کند. ، اکسیژن محلول را تخلیه می کند و باعث اتروفیکاسیون می شود - فرآیندی که اکوسیستم های آبی را ویران می کند و منابع آب آشامیدنی پایین دست را تهدید می کند.

سازمان های نظارتی در سراسر جهان پاسخ داده اند. استانداردهای تخلیه کل فسفر در چین به طور قابل توجهی تشدید شده است و بسیاری از استان ها محدودیت هایی را تا 0.5 میلی گرم در لیتر در مناطق حساس زیست محیطی اعمال می کنند. محدودیت‌های مشابهی در سراسر اتحادیه اروپا و در برخی حوزه‌های قضایی ساحلی در آمریکای شمالی وجود دارد. برای تأسیساتی که برنامه های معمولی با فسفونات بالا را اجرا می کنند، این محدودیت ها دیگر بدون تغییر اساسی در شیمی قابل دستیابی نیستند. این سوال برای اکثر مدیران تصفیه آب دیگر مطرح نیست آیا برای تغییر، اما به کدام سمت بروید : کاملاً بدون فسفر یا کم فسفر؟

درک مبادلات مستلزم دید واضحی از نحوه عملکرد هر دسته، جایی که هر کدام بهترین عملکرد را دارند و انتقال در واقع از نقطه نظر عملیاتی چه چیزی را می طلبد، دارد. برای پیشینه چگونگی بازدارنده های رسوب برای خنک کردن آب در تعامل با سختی کربنات و چرخه غلظت، این زمینه ارزش بررسی قبل از ایجاد هر گونه تغییر برنامه را دارد.

آنچه بازدارنده های مقیاس کم فسفر ارائه می دهند

بازدارنده های با مقیاس کم فسفر حد وسط بین برنامه های سنتی فسفونات و شیمی کاملاً بدون فسفر را اشغال می کنند. به جای حذف کامل فسفر، آنها به طور چشمگیری آن را کاهش می دهند - معمولاً با ترکیباتی مانند اسید 2-فسفونوبوتان-1،2،4-تری کربوکسیلیک (PBTCA) یا هیدروکسی اتیلیدین دی فسفونیک اسید (HEDP) با نرخ های پایین تر، تکمیل شده توسط کربوکسیلات با کارایی بالا که حاوی کربوکسیلات پلی یم با کارایی بالا هستند.

نتیجه تخلیه کل فسفر است که می‌تواند در محدوده‌های نظارتی قرار گیرد - اغلب در محدوده 1 تا 2 میلی‌گرم در لیتر - در حالی که چندین مزیت عملی را نسبت به برنامه‌های کاملاً بدون فسفر حفظ می‌کند. این موارد عبارتند از:

• مهار خوردگی برتر در فولاد ملایم و آلیاژهای مس. گروه‌های فسفونات یک لایه غیرفعال مقاوم را بر روی سطوح فلزی تشکیل می‌دهند که شیمی‌های غیر فسفر با هزینه‌ای معادل برای تکرار آن تلاش می‌کنند.
• عملکرد بهتر در آب با سختی بالا و قلیایی بالا. جزء فسفونات به جلوگیری از رسوب فسفات کلسیم کمک می کند - یک خطر طعنه آمیز اما واقعی وقتی که مهار کربنات باعث افزایش pH در برنامه های کم فسفات می شود.
• ریسک انتقال کمتر سیستم‌هایی که از برنامه‌های معمولی فسفونات تبدیل می‌شوند، می‌توانند در فرمول‌های کم فسفر با حداقل متعادل‌سازی مجدد سایر پارامترهای تصفیه فاز شوند.
• ثبات هزینه مواد شیمیایی پلیمری مورد استفاده در مخلوط‌های کم فسفر بالغ و دارای قیمت رقابتی هستند که هزینه کل برنامه را قابل پیش‌بینی می‌کند.

محدودیت اولیه نظارتی است: اگر حد تخلیه کل فسفر در یک مرکز خاص بسیار محدود باشد - زیر 0.5 میلی گرم در لیتر - حتی یک برنامه کم فسفر به خوبی بهینه شده ممکن است آستانه را پاک نکند. در این موارد، مسیر بدون فسفر به تنها مسیر قابل دوام تبدیل می شود.

آنچه که مهارکننده های مقیاس بدون فسفر ارائه می دهند

به طور کامل بازدارنده رسوب بدون فسفر هیچ فسفر به هیچ شکلی ندارد - بدون فسفونات، پلی فسفات، بدون نمک فسفات. عملکرد بازدارندگی مقیاس به طور کامل توسط پلیمرهای زیست تخریب پذیر مانند پلی اسپارتیک اسید (PASP)، پلی اپوکسی سوسینیک اسید (PESA) یا کوپلیمرهای اسید اکریلیک/سولفونیک اسید انجام می شود. مهار خوردگی از طریق ترکیبات آزول (برای آلیاژهای مس)، نمک های مولیبدات یا تنگستات (برای فولاد ملایم)، یا ترکیبی از عوامل تشکیل دهنده فیلم آلی حاصل می شود.

اعتبار زیست محیطی قانع کننده است. PASP و PESA کاملاً زیست تخریب پذیر هستند غیر سمی برای موجودات آبزی در نرخ های تصفیه معمولی است و هیچ خطر اوتروفیکاسیون در آب تخلیه نمی شود. برای تأسیسات در حوضه‌های آبخیز تحت شدیدترین کنترل‌های فسفر، یا برای عملیاتی که هدفشان گواهی سبز است، شیمی بدون فسفر تنها گزینه واجد شرایط است.

با این حال، عملکرد به ارزیابی دقیق سیستم قبل از تعویض نیاز دارد. برنامه های بدون فسفر عموماً نیاز دارند:

• دوزهای پلیمری بالاتر برای دستیابی به بازداری در مقیاس معادل، که می تواند هزینه های شیمیایی را 20 تا 40 درصد در مقایسه با برنامه های معمولی افزایش دهد.
• کنترل pH دقیق تر بدون اثر بافر شیمی فسفونات، گشت و گذار pH می تواند خوردگی را تسریع کند یا مقیاس کربنات را با سرعت بیشتری تحریک کند.
• بررسی سازگاری با فلزات موجود برخی از بسته‌های بازدارنده خوردگی بدون فسفر در سیستم‌های متالورژی مخلوط، به‌ویژه آن‌هایی که حاوی برنج یا اجزای گالوانیزه هستند، عملکرد کمتری دارند.
• زمان راه اندازی. تشکیل فیلم غیرفعالی که توسط بازدارنده‌های خوردگی آلی تشکیل می‌شود نسبت به فیلم‌های مبتنی بر فسفونات طولانی‌تر است، بنابراین هفته‌های اول پس از تغییر برنامه نیاز به نظارت دقیق‌تری دارد.

برای صنایع تحت فشار حداکثری نظارتی، این تنظیمات عملیاتی ارزشمند است. برای نگاهی دقیق به چگونه کارخانه های فولاد در حال تغییر هستند برای برنامه‌های بدون فسفر، چالش‌ها و راه‌حل‌های عملی که در مقیاس با آن مواجه می‌شوند، برای هر اپراتور صنعتی سنگین با توجه به این گذار آموزنده است.

سر به سر: انتخاب گزینه مناسب برای سیستم شما

این تصمیم در نهایت به دو متغیر بستگی دارد: محدودیت تخلیه فسفر خاص در سایت شما، و ترکیب شیمیایی آب که سیستم شما با آن کار می کند. تسهیلاتی که در آن حد در محدوده 1-2 میلی گرم در لیتر است و سختی آب بالا است، اغلب این مشکل را پیدا می کنند بازدارنده مقیاس کم فسفر راه حل مقرون به صرفه تر و از نظر عملیاتی پایدار است. تأسیساتی که با محدودیت‌های زیر 0.5 میلی‌گرم در لیتر مواجه هستند، یا آن‌هایی که در مناطق تخلیه زیست‌محیطی حساس هستند، باید گزینه‌های بدون فسفر را با یک آزمایش آزمایشی ساختاریافته قبل از تبدیل کامل ارزیابی کنند.

برای یک فرآیند تصمیم گیری ساختاریافته که آنالیز آب، اهداف تصفیه و معیارهای انتخاب بازدارنده را پوشش می دهد، راهنمای انتخاب مواد شیمیایی مناسب برای جرم گیری و خوردگی در خنک سازی یک چارچوب عملی قابل اجرا برای هر دو نوع برنامه ارائه می دهد. و برای تأسیساتی که قبلاً متعهد به جهت کم فسفر هستند اما به دنبال موارد زیست محیطی برای ارائه به تنظیم کننده ها یا تیم های پایداری هستند، تجزیه و تحلیل در مورد تصفیه آب کم فسفر به عنوان یک استراتژی زیست محیطی داده های حمایتی را ارائه می دهد که ارزش بررسی دارند.

هیچ کدام از گزینه ها برتری جهانی ندارند. آنچه مهم است تطبیق شیمی با الزامات نظارتی، متالورژی سیستم، کیفیت آب محلی، و ظرفیت عملیاتی تیم مدیریت برنامه است. درست کردن این تطابق چیزی است که مشکل انطباق را به یک مزیت رقابتی تبدیل می کند.