معالجة المياه بالجير- صودا :

‏تميز استخدام الجير المطفأ ( الكلس المطفأ ) وكربونات الصوديوم لإزالة قساوة الماء بالأهمية منذ عهد طويل . ويستخدم الجير في العصر الحاضر بطريقتين : العمليات الباردة بالجير والعمليات الساخنة بالجير- صودا . تزال أيونات الكلسيوم من المياه على شكل CaCO₃ وأيونات المغنيزيوم على شكل  Mg(OH)2 وفيما يلي المعادلات النموذجية لهذه التفاعلات :

‏قساوة الكربونات :

‏وبما أن MgCO3 شديد الانحلال لذلك تعتبر متابعة إضافة الجير ضرورية فتسبب ‏ترسب ماءات المغنيزيوم حسب التفاعل :

‏ومن أجل أملاح الكلسيوم والمغنيزيوم غير الكربوناتية المنحلة

يبدو من هذه التفاعلات ، فيما يخص قساوة الكربونات ان كل مول ( جزئ) Mole من بيكربونات الكلسيوم يحتاج الى مول واحد من الجير ، بينما يحتاج كل مول من بيكربونات المغنيزيوم الى 2 مول من الجير . وفيما يخص القساوة اللاكربوناتية ايضا تحتاج املاح المغنيزيوم الى مزيد من مواد المعالجة ( مولا من كربونات الصوديوم واخر من الجير ) .

‏تم حساب الكميات التالية من المواد لإزالة  ppm١00 ‏من القساوة الموجودة في 1000 ‏م³ من الماء :

‏قساوة بيكربونات الكلسيوم ( معبرا عنها كـ CaCO₃ ) 62.4 ‏كغ من الجبر. قساوة بيكربونات المغنيزيوم ( معبرا عنها كـ CaCO3 ) 124.7 ‏كغ من الجير.

‏قساوة الكلسيوم اللاكربوناتي ( معبرا عنها كـ CaCO₃ ‏) 103.1 ‏كغ من كربونات الصوديوم . قساوة ‏المغنيزيوم اللاكربوناتي ( معبرا عنها كـ CaCO₃ ) 105.6كغ من كربونات الصوديوم و 62.4 ‏من الجير .

‏تستخدم المعالجة البار ة بالجير بصورة رئيسية للتيسير الجزئي وتستخدم عادة جيرا رخيصا للتفاعل . ويمكن للجير في هذه الحالة أن يخفض قساوة الكلسيوم إلى ppm 35 ‏إذا أتيحت الفرصة المناسبة للترسب . وبمكن تطبيق هذه الطريقة في التيسير الجزئي لمياه الصرف الصحي ( الصورتان 3 ‏- 4 ‏و 3 ‏- 5 ‏) ، ولتهيئة مياه التبريد ، ولمعالجة بعض أنواع المياه في مصانع الورق عندما تسبب قساوة بيكربونات الكالسيوم بعض المشاكل . ويمكن إزالة قساوة كربونات المغنيزيوم اقتصاديا إلى أي مقدار مطلوب ، ولإزالتها نهائيا يجب إضافة أيونات الهيدروكسيل لتثبيط ذوبانية هيدروكسيد المغنيزيوم . ولتحفيز المعالجة تضاف عادة مادة مخثرة ، ككبريتات الألومنيوم أو كبريتات الحديد ، لتخفيض حمل الجسيمات المعلقة ولإنقاص الرواسب من الصبيب المفرط الإشباع إلى أدنى درجة . ولقد حلت اليوم الالكتروليتات ( الكهروليتات ) العضوية Electrolytes  Poly  Organic محل كثير من مواد التخثير اللاعضوية التقليدية ، لأن مواد التخثير اللاعضوية قد تؤدي إلى الاحتفاظ بالحديد والألومنيوم اللذان يسببان بعض المشاكل في تيارات الماء .

الصورة 3-4 رسم لجهاز ترسيب يظهر تشكل الرسابة والترشيح الصاعد عبر الدثار الكدر .

هناك طريقة ناجحة للتخفيف من فرط الإشباع هي طريقة التلامس مع كداره ( طمي) مترسبة مسبقا ( الصورة 3 ‏- 5 ‏) .

‏فعندما تتعرض هذه المادة للمياه الخام والمواد الكيميائية ، تعمل السطوح المتشابهة أو  " نوى البلورات أو البذور" على تسريع الترسيب . فيتم تسريع التفاعل ويكتمل على نحو أفضل ، لأن الجزيئات

الصورة 3-5 مخطط جريان معالجة المياه البلدية .

‏تستقر بسهولة وبحجم أكبر في الراسب المتشكل حديثا . وتدعى المعدات التي طورت لإحداث هذا التلامس بـ المسرع  Accelerator ‏. يتألف مرسب سبولدنغ برموتيت  Spaulding Permutit ‏من حجيرتين ، إحداهما لمزج وتحريك المياه الخام مع مواد التيسير الكيميائية ومع الكدارة المتشكلة مسبقا ، والأخرى لترويق وترشيح المياه الميسرة عند مرورها صعودا عبر دثار الكدارة المعلق . تعمل آلات هذه النماذج على خفض زمن الترسيب من أربع ساعات إلى أقل من ساعة واحدة وتسبب عادة وفرآ في المواد الكيميائية المستخدمة .

‏إن أكثر مشاكل المعالجة الباردة بالجير- صودا هو الحجم الكبير للكدارة المتشكلة . وقد ثبت أن التخلص منها شاق ومكلف . يستخدم سبايركتور البرموتيت Spiractor Permutit   ‏في الترسيب المحفز ، الآمر الذي يقلل من حجم ومحتوى الكدارة الثمالية في الماء ، بحيث يكون الحجم الناتج حوالي 12 %‏ من حجمه في العمليات التقليدية ، والنفاية الناتجة مماثلة للرمل الرطب .

‏تستخدم المعالجة الحارة بالجير- صودا بصورة كلية تقريبا لتهيئة مياه التغذية للمراجل . وبما أن هذه المعالجة تنجز عند درجة غليان الماء فإن التفاعلات تحدث بسرعة ويكون التخثير والتربيب أسهل وتطر كل الغازات المنحلة .

‏تتألف المعالجة الحارة بالجير- صودا من المراحل التالية.

‏- تسخين المياه الخام بواسطة البخار المنفلت .

‏- مزج الجير وكربونات الصوديوم وتوزيعه بالتساوي وفقآ لتحليل المياه الخام .

‏- ضخ محلول الجير والصودا .

‏- تفاعل الجير والصودا الذي يسهله التسخين المسبق أو بدونه .

‏- تخثير أو تحرير " فوق الإشباع " بمختلف الطرق ، كالتحريك البطيء أو التلامس مع " نوى التبلور" عن طريق تدوير الكدارة .

- الترويق أو إزالة الرواسب بالترشيح أو بدونه .

‏- ضخ المياه الميسرة .

‏- اجتراف الكدارة من قاع الخزان المخروطي ( ومن مرشحات التصفية ) .

‏إذا أنجزت التفاعلات الكيميائية المشتركة على نحو كامل فسوف تختزل قساوة المياه إلى معدل الانحلال النظري لكربونات الكلسيوم وهيدروكسيد المغنيزيوم وبهذا تبقى قساوة تقارب  ppm ‏25 - 20 ‏في المياه النقية ، وأقل قليلا من هذا الرقم عند قيمة 10-11 PH= التي تتضمنها المعالجة بالجير- صودا .