الرقم الهيدروجيني pH في المياه: التآكل والتكلس والمعالجة
ما هو pH في المياه؟
pH هو مقياس لتركيز أيونات الهيدروجين في المياه، يُعبر عنه على مقياس لوغاريتمي من 0 إلى 14. pH 7.0 محايد، القيم أقل من 7.0 تشير إلى مياه حمضية، والقيم أعلى من 7.0 تشير إلى مياه قلوية (قاعدية). بما أن المقياس لوغاريتمي، كل وحدة تمثل تغيراً بعشرة أضعاف في تركيز أيونات الهيدروجين.
يتحدد pH الطبيعي للمياه بشكل رئيسي بالتركيب الجيولوجي للحوض أو الخزان الجوفي. المياه المارة عبر تكوينات الحجر الجيري والدولوميت تذيب كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم مما ينتج pH قلوياً (عادة 7.0-8.5). المياه في تكوينات الجرانيت أو المناطق الغنية بالمواد العضوية تميل للحمضية (pH 5.0-6.5).
العوامل التي تخفض pH تشمل الأمطار الحمضية وتحلل المواد العضوية والتصريف الحمضي من المناجم. العوامل التي ترفع pH تشمل التلامس مع المعادن الكربونية والتمثيل الضوئي للطحالب والمعالجة بالجير.
يرتبط pH ارتباطاً وثيقاً بالقلوية التي تمثل قدرة المياه على مقاومة تغيرات pH. المياه منخفضة القلوية ضعيفة التخميد وعرضة لتغيرات سريعة في pH.
تأثيرات pH على جودة المياه والبنية التحتية
لـ pH المياه تأثيرات عميقة على عمليات المعالجة وسلامة نظام التوزيع. المسألتان التشغيليتان الرئيسيتان هما التآكل والتكلس.
المياه منخفضة pH (الحمضية) مسببة لتآكل مواد السباكة المعدنية. تذيب النحاس مسببة بقعاً خضراء مزرقة. تُسرع ترشيح الرصاص من خطوط الرصاص مشكلة خطراً صحياً مباشراً. يُستخدم مؤشر تشبع لانجلييه (LSI) للتنبؤ بطبيعة المياه التآكلية أو المكلسة.
المياه مرتفعة pH (القلوية) تميل لتكوين ترسبات كربونات الكالسيوم على أسطح الأنابيب وسخانات المياه والغلايات وأغشية التناضح العكسي.
يؤثر pH أيضاً على فعالية عمليات المعالجة. التطهير بالكلور أكثر فعالية عند pH منخفض (أقل من 7.5). كفاءة التخثير تعتمد على pH.
إرشادات pH لمياه الشرب
| الجهة التنظيمية | المعيار | نطاق pH |
|---|---|---|
| منظمة الصحة العالمية (WHO) | إرشاد تشغيلي | 6.5 - 8.5 |
| وكالة حماية البيئة الأمريكية (U.S. EPA) | MCL ثانوي (SMCL) | 6.5 - 8.5 |
| الاتحاد الأوروبي | توجيه مياه الشرب | 6.5 - 9.5 |
SMCL لوكالة حماية البيئة 6.5-8.5 هو إرشاد جمالي غير ملزم. ومع ذلك فإن التحكم في pH مفروض فعلياً من خلال قاعدة الرصاص والنحاس التي تتطلب معالجة التحكم في التآكل.
كيفية قياس pH في المياه
يُقاس pH بالطرق الكهرومترية (جهاز قياس pH بقطب زجاجي) وفقاً للطريقة القياسية 4500-H+B. تتطلب المعايرة بمحلولين عياريين أو أكثر (عادة pH 4.0 و7.0 و10.0) قبل كل جلسة قياس.
يجب قياس pH في أسرع وقت ممكن بعد جمع العينة لأن ثاني أكسيد الكربون المذاب يمكن أن يتسرب مسبباً ارتفاع pH.
طرق المعالجة لضبط pH
رفع pH (معادلة الحموضة)
- حقن كربونات الصوديوم: تحقن أنظمة التغذية الكيميائية محلول كربونات الصوديوم لرفع pH وزيادة القلوية. هذا العلاج الأكثر شيوعاً لمياه الآبار الحمضية.
- حقن الصودا الكاوية (هيدروكسيد الصوديوم): يُستخدم عند الحاجة لرفع أكبر في pH.
- أوعية اتصال الكالسيت: تمرر أنظمة فلتر الكالسيت المياه الحمضية عبر طبقات من حبيبات الرخام التي تذوب لرفع pH وإضافة الكالسيوم والقلوية.
- كوروسكس (أكسيد المغنيسيوم): يُستخدم مع الكالسيت للمياه شديدة الحمضية (أقل من pH 5.5).
خفض pH (تقليل القلوية)
- حقن الحمض: حقن حمض الكبريتيك أو حمض الهيدروكلوريك أو ثاني أكسيد الكربون يخفض pH.
- التناضح العكسي: تقلل أنظمة التناضح العكسي القلوية وTDS مما قد يضبط pH حسب كيمياء المياه.
الأسئلة الشائعة
ما هو pH المثالي لمياه الشرب؟
توصي EPA بنطاق pH من 6.5 إلى 8.5. تستهدف معظم المحطات pH من 7.0-8.0 الذي يوازن بين التحكم في التآكل وفعالية التطهير.
لماذا تسبب المياه منخفضة pH تآكل الأنابيب؟
المياه منخفضة pH حمضية وتحتوي على فائض من أيونات الهيدروجين التي تذيب المعادن. في أنابيب النحاس تسبب بقعاً خضراء. في خطوط الرصاص تُسرع ترشيح الرصاص.
ما العلاقة بين pH ومعالجة المياه؟
يؤثر pH على جميع عمليات المعالجة تقريباً. التطهير بالكلور أكثر فعالية تحت pH 7.5. التخثير يعمل بشكل أفضل بين pH 6.0 و7.0. التحكم السليم بـ pH ضروري لتحسين أي نظام معالجة.
هل تحتاج إلى حل لضبط pH؟
توفر ForeverPure أنظمة ضبط pH للمعالجة التجارية والصناعية بما في ذلك أنظمة التغذية الكيميائية وأوعية الكالسيت ومعدات حقن الحمض وحلول التحكم المتكاملة في التآكل. يصمم فريق الهندسة لدينا أنظمة التحكم في pH بناءً على كيمياء مياهك وpH المستهدف ومتطلبات التطبيق.
تواصل مع ForeverPure للحصول على حل مخصص لضبط pH.