صنعتی اور میونسپل واٹر ٹریٹمنٹ میں ، فلوٹیشن ایک واٹر صاف کرنے والی ٹکنالوجی ہے جو معطل نجاستوں کو سطح پر اٹھانے کے لئے چھوٹے بلبلوں کا استعمال کرتی ہے۔ بظاہر آسان ہونے کے باوجود ، یہ سیال میکانکس اور انٹرفیسیل کیمسٹری کے پیچیدہ اصولوں کی تشکیل کرتا ہے۔ اس مضمون میں کلاسیکی فارمولوں کو انجینئرنگ کے تجربے کے ساتھ جوڑ دیا جائے گا تاکہ پانی کے علاج کے پیشہ ور افراد کے ذریعہ حوالہ کے لئے بنیادی میکانزم اور فلوٹیشن کے متاثر کن عوامل کا - گہرائی کا تجزیہ فراہم کیا جاسکے۔
I. فلوٹیشن کے بنیادی اصول
فلوٹیشن تلچھٹ کے مخالف ہے۔ اگرچہ تلچھٹ کشش ثقل کو ذرات کو ڈوبنے اور معطل مادے کو دور کرنے کے لئے استعمال کرتا ہے ، لیکن فلوٹیشن معطل ذرات کو سطح پر لانے کے لئے منسلک بلبلوں کی خوشی کا استعمال کرتی ہے ، اس طرح ٹھوس - مائع علیحدگی حاصل کرتی ہے۔
فلوٹیشن واٹر صاف کرنے کی کلید چھوٹی بلبلوں کی ایک بڑی تعداد کی نسل ہے ، جو معطل ذرات سے منسلک ہوتی ہے تاکہ "بلبلا - flocs" تشکیل پائے۔ یہ بلبلے خوشی کی وجہ سے بڑھتے ہیں اور بالآخر ختم ہوجاتے ہیں۔
بنیادی جسمانی عمل یہ ہے کہ: بلبلے کی نسل → بلبلوں اور ذرات کے مابین رابطہ اور آسنجن bub بلبلوں کے ساتھ منسلک ذرات کا عروج → جھاگ کی پرت کی تشکیل اور علیحدگی۔
ii. بلبلا بڑھتی ہوئی رفتار کا تجزیہ
جب ایک بلبلا پانی میں طلوع ہوتا ہے تو ، اس پر تین قوتوں کے ذریعہ عمل کیا جاتا ہے: کشش ثقل ایف 1 ، بوئنسی ایف 2 ، اور ڈریگ ایف 3۔ نیوٹن کے دوسرے قانون کی بنیاد پر ، مندرجہ ذیل فارمولا اخذ کیا جاسکتا ہے۔
جہاں: v بلبلا کی بڑھتی ہوئی رفتار ، سینٹی میٹر/s ہے۔ ایم ہوا کا بڑے پیمانے پر ہے - لڈن فلوکس ، جی ؛ کشش ثقل f 1=ρ1GV ، جہاں ρ1 بلبلا کی کثافت ہے - floc کمپلیکس ، جی/سینٹی میٹر ، اور V بلبلے - floc کمپلیکس ، cm³ کا حجم ہے۔ بوئنسی ایف 2=ρ2gV ، جہاں ρ2 پانی کی کثافت ہے ، جی/سینٹی میٹر ؛ ڈریگ f 3=Cae2v²/2 ، جہاں C ڈریگ گتانک ہے اور A ہوا کا متوقع علاقہ ہے - پانی کے بہاؤ کی سمت میں لڈن فلوکس ، سینٹی میٹر۔
کشش ثقل F1 ، بوئنسی F2 ، اور F3 کو مذکورہ بالا فارمولے میں گھسیٹنے سے مندرجہ ذیل فارمولا حاصل ہوتا ہے۔
جب بلبلا کی بڑھتی ہوئی رفتار مستحکم ہوجاتی ہے تو ، ڈی وی/ڈی ٹی=0 ، اور بلبل کی بڑھتی ہوئی رفتار V کا حساب لگایا جاسکتا ہے جیسا کہ مندرجہ ذیل فارمولے میں دکھایا گیا ہے۔
اگر ہم D کے قطر کے دائرے کے طور پر "بلبلا -} floc" ڈھانچے کا تصور کرتے ہیں ، تو v/a=2 d/3۔ مزید برآں ، دائرہ کا ڈریگ گتانک C=4 ، اور بلبلا کی بڑھتی ہوئی رفتار مندرجہ ذیل ہے۔
مذکورہ بالا فارمولہ سے پتہ چلتا ہے کہ بلبلا کی بڑھتی ہوئی رفتار V ذرہ قطر D کے مربع جڑ کے لئے براہ راست متناسب ہے اور پانی کی کثافت ρ1 کے الٹا متناسب ہے۔ یعنی بلبلا جتنا بڑا اور کثافت کا فرق زیادہ ہوتا ہے ، بڑھتی ہوئی رفتار تیزی سے۔ تاہم ، ضرورت سے زیادہ بڑے بلبلوں میں نجاست کو راغب کرنے کا امکان کم ہوتا ہے ، جس سے مائکروببلوں کی نسل خاص طور پر اہم ہوجاتی ہے۔ مزید برآں ، کیونکہ ہوا کی کثافت پانی کے صرف 1/775 ہے ، اس لئے ایک خاص تعداد میں مائکرو ببلوں کے ساتھ فلوکس اصل فلوکس سنک سے تیزی سے بڑھتے ہیں۔ لہذا ، فلوٹیشن تلچھٹ کے مقابلے میں بہت کم ٹھوس - مائع علیحدگی کے اوقات کو حاصل کرتا ہے۔
iii. سطح کا تناؤ اور اضافی دباؤ
فلوٹیشن کے عمل کا بنیادی حصہ ذرات سے بلبلوں کی آسنجن میں ہے ، اور سطح کا تناؤ بلبلوں کے استحکام کا تعین کرتا ہے۔ مائع کی سطح کے تناؤ کی وضاحت مندرجہ ذیل ہے۔
جہاں: T سطح کا تناؤ ہے ، ڈینز میں ، مائع انووں کے مابین قوتوں کی طاقت کی عکاسی کرتا ہے۔ ڈائنز/سینٹی میٹر میں ، سطح کا تناؤ کا قابلیت ہے۔ اور L سطح کی پرت کی لمبائی ، سینٹی میٹر میں ہے۔
پانی میں غیر حل شدہ ہوا پانی کے انووں کی طرف راغب ہوتی ہے ، جس سے دونوں مراحل کے درمیان انٹرفیس میں سطح کا تناؤ پیدا ہوتا ہے۔ پانی کے انووں کی یہ پتلی پرت جو سطحی تناؤ پیدا کرتی ہے اس سے بلبلے کی جھلی ہوتی ہے۔ سطح کے تناؤ کی وجہ سے جھلی کی مڑے ہوئے سطح ، بلبلے کے اندر ہوا پر ایک اضافی دباؤ پی ایس کو استعمال کرتی ہے۔ اس اضافی دباؤ کو متوازن کرنے کے لئے ، بلبلے ، پی کے اندر دباؤ بلبلے ، P0 ، یعنی P =} P 0 + PS سے باہر کے دباؤ سے زیادہ ہونا چاہئے۔ اس اضافی دباؤ کی شدت سطح کے تناؤ کے گتانک کے لئے براہ راست متناسب ہے اور بلبلا رداس کے الٹا متناسب ہے ، جیسا کہ مندرجہ ذیل مساوات میں دکھایا گیا ہے۔
جہاں: R بلبلا رداس ہے ، سینٹی میٹر میں۔
مذکورہ بالا مساوات سے پتہ چلتا ہے کہ بلبلہ چھوٹا ، چھوٹا رداس R ، اور اضافی دباؤ زیادہ ، جس سے بلبلا پھٹ جانے کا زیادہ امکان بناتا ہے۔ لہذا ، فلوٹیشن سسٹم کو بلبلوں کے سائز اور استحکام دونوں کو مدنظر رکھنا چاہئے۔ اگر بلبل بہت بڑے ہیں تو ، وہ بہت تیزی سے تیریں گے اور اس پر عمل کرنا مشکل ہوگا۔ اگر بلبل بہت کم ہیں تو ، وہ آسانی سے ٹوٹ جائیں گے اور ایک مؤثر اسکیم پرت کی تشکیل میں مشکل ہوجائے گی۔
iv. بلبلوں اور فلوکس کی آسنجن میکانزم
بلبلوں اور فلوکس کا مجموعہ فلوٹیشن کی کلید ہے۔ اس کے عمل کے طریقہ کار کا خلاصہ تین مکینیکل اثرات کے طور پر کیا جاسکتا ہے:
(1) سطح کی توانائی میں کمی کا اثر۔ جب بلبلے فلوکس کی سطح پر عمل پیرا ہوتے ہیں تو ، نظام کی سطح کی کل توانائی کم ہوتی ہے اور انٹرفیس مستحکم ہوتا ہے۔
(2) کیشکا برجنگ اثر۔ بلبلوں اور فلوکس کے مابین مائع فلم کو ایک کیشکا پل بنانے کے لئے بڑھایا گیا ہے ، جس سے دونوں کو مضبوطی سے بندھا ہوا ہے۔
(3) الیکٹرو اسٹاٹک جذب اثر۔ پانی میں ذرات کو اکثر منفی طور پر چارج کیا جاتا ہے ، اور مائکروببلوں کی سطح کی صلاحیت کو بھی الیکٹرو اسٹاٹک جذب اثر بنانے کے لئے کنٹرول کیا جاسکتا ہے۔
بلبلوں اور فلوکس کا امتزاج نہ صرف معطل ذرات کے مخصوص کشش ثقل کے فرق کو بڑھاتا ہے ، بلکہ فلوٹیشن علیحدگی کی کارکردگی کو بھی بڑھاتا ہے۔
V. انٹریینمنٹ اثر اور فلوٹیشن اثر
فلوٹیشن ٹینک میں ، جب مائکروببلز فلوکس کو اوپر لے جاتے ہیں ، تو وہ پانی کے کچھ حصے کو اپنے ساتھ کھینچیں گے۔ اس رجحان کو انٹراینمنٹ اثر کہا جاتا ہے۔ اگرچہ شمولیت کا اثر جھاگ کی حراستی کو متاثر کرتا ہے ، لیکن یہ ہٹانے کی شرح کو بہتر بنانے میں مدد کرتا ہے۔ اس کے طریقہ کار میں شامل ہیں: (1) مکسنگ رابطے کو بڑھانا ، بلبلوں اور فلوکس کو ہنگامہ خیزی کے ذریعہ زیادہ سے زیادہ سے زیادہ سے زیادہ رابطہ کرنا۔ (2) بلبلا جذب کو فروغ دینا اور رابطے کے علاقے میں اضافہ ؛ ()) ایک مستحکم سکم پرت کی تشکیل ، جہاں چھوٹے بلبلوں کو چپچپا فلوکس کے ساتھ مل جاتا ہے تاکہ گھنے پرت تشکیل دی جاسکے ، جس کو ختم کرنا آسان ہے۔
نتیجہ
فلوٹیشن "سیوریج فلوٹ بنا کر" طہارت کو حاصل کرتا ہے۔ یہ ایک موثر علیحدگی کی ٹکنالوجی ہے جو جسمانی اور کیمیائی عمل کو مربوط کرتی ہے۔ اس کی کامیابی کی کلید مائکروببلز کی نسل ، فلوکس کی تشکیل اور دونوں کے موثر امتزاج میں ہے۔ بلبلے کے تیرتے ہوئے متحرک قوانین کو سمجھنا اور انٹرفیسیل کیمیائی سلوک نہ صرف فلوٹیشن آلات کے ڈیزائن کو بہتر بنانے میں مدد کرتا ہے ، بلکہ صنعتی گندے پانی اور شہری نکاسی کے گہرے علاج کے لئے نظریاتی مدد بھی فراہم کرتا ہے۔ جب آپ دیکھتے ہیں کہ اس گستاخ کی پرت آہستہ آہستہ ختم ہوجاتی ہے تو ، یاد رکھیں کہ یہ ایک طہارت کا معجزہ ہے جو ان گنت بلبلوں اور ذرات کے ذریعہ پورا کیا جاتا ہے۔