X
تبلیغات
مهندسی بهداشت محیط

مهندسی بهداشت محیط
 
قالب وبلاگ
لینک دوستان

تصفيه آب با روش اسمز معکوس - آب شیرین کن

  اهميت تصفيه آب

نگرانيهاي اساسي در مورد آب آشاميدني عبارتند از:

•   باکتري هاي بيماري زا ( پاتوژن ها ) در آب.

•   کمبود و يا وجود زيادي غلظت بعضي از يونها که در سلامتي انسان نقش دارند مانند: يون فلوئور. •   ذرات معلق در آب.

•   بو و مزه آب.

●  دامنه نگراني هاي اساسي در مورد آب هاي صنعتي بستگي به محل مصرف آب دارد. آب به صورت هاي متفاوت در صنايع وابسته مطرح مي شود:

 1-  به عنوان ماده اوليه براي تهيه محصول نهايي، بدون اينکه تغيير شکل دهد.

 2-  به عنوان ماده اوليه براي شرکت در واکنش شيميايي تهيه محصول نهايي.

 3-  به عنوان حلال موادي که در واکنشهاي شيميايي شرکت مي کنند.

 4-  به عنوان ماده واسطه انتقال حرارت از دماي زير صفر( آب نمک ) تا دماي بخار آب.

 5-   به عنوان ماده ذخيره کننده انرژي.

 6-  به عنوان ماده واسطه جهت خارج کردن مواد ناخواسته (زائد).

 7-   به عنوان سپر محافظتي در برابر گرما و تشعشع آب سنگين( D2O ) مورد استفاده در نيروگاهها.

 8-  به عنوان ماده اي راحت و ارزان جهت استاندارد ساختن دستگاههاي اندازه گيري دما،دانسيته و ويسکوزيته.

 9-  به عنوان ماده اصلي جهت مبارزه با آتش به جز در موارد استثنائي مثل مواد نفتي.

 10- خصوصا در مهندسي شيمي و پترو شيمي، بسياري از فرايندها همانند نمک زدايي، خشک کردن، تبخير کردن، کريستاليزاسيون، اختلاط، رزين هاي تعويض يوني، رطوبت زدايي، جذب سطحي و غيره در ارتباط مستقيم با آب هستند.

●  مطلوب ترين آب براي هر صنعتي آب بدون يون مي باشد، اما هزينه تصفيه آب تا رسيدن به مرحله آب بدون يون بسيار زياد است. براي هر صنعتي مطلوب ترين آب آن است که هزينه تصفيه آب کمتر از مخارج درمان عواقب زيان بخش ناخا لصي ها باشد که براي اکثر صنايع، رسيدن به اين امر با تکيه بر استفاده از سيستم اسمز معکوس  RO يا (Reverse Osmosis ) امکان پذير مي باشد.  


موضوعات مرتبط: تصفیه آب
ادامه مطلب
[ سه شنبه هجدهم مهر 1391 ] [ 11:15 ] [ سعید اسکندری ]

کاربرد نانو در تصفیه آب

 

مقدمه

نانو، دلالت بر یک واحد بسیار کوچک در علم اندازه گیری دارد. یک نانومتر معادل 9-10 متر یا به عبارتی یک میلیاردم متر است. اخیراً با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می شوند. کاربردهای فناوری نانو در این خصوص عبارتند از : نانو فیلترها، نانو فتوکاتالیست ها، مواد نانو حفره ای، نانو ذرات، نانو سنسورها، توانایی های این فناوری در تصفیه آب و با توجه به انواع آلودگی های نقاط مختلف ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در گذشته نه چندان دور اهداف تصفیه خانه های آب آشامیدنی کاهش مواد معلق و زدودن عوامل زنده بیماری زا در آب بود که با روشهای متداول فیلتراسیون و گندزدایی قابل حصول بوده اند. لیکن با افزایش غلظت مواد ریزدانه، ترکیبات ازته، مواد آلی و معدنی و فلزات سنگین به منابع آب روش های متعارف جوابگوی نیازتصفیه خانه ها نبوده و لازم است از فرآیندهای نسبتاً جدید در تصفیه خانه ها استفاده شود.

اخیراً نیز با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می شوند.

مفهوم نانوفناوری به حدی گسترده است که بخش های مختلف علوم و فناوری را تحت تأثیر خود قرار داده و در عرصه های مختلف از جمله محیط زیست کاربردهای وسیعی یافته است. در این مقاله به بررسی کاربردهای فناوری نانو در صنعت آب می پردازیم.

نانو فیلترها

تاریخچه نانو فیلتراسیون به دهه هفتاد میلادی زمانی که غشاهای اسمز معکوس با فشارهای نسبتاً پایین همراه با جریان آب تصفیه ای قابل قبول، بسط و توسعه پیدا کردند باز می گردد. استفاده از فشارهای بسیار بالا در فرآیند اسمز معکوس، اگر چه منجر به تهیه آب با کیفیت بسیار عالی می شد، ولیکن به همان نسبت هزینه گزاف انرژی مصرفی عاملی نگران کننده به شماره می آمد. در نتیجه، تهیه آب با استفاده از این روش از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبود. بنابراین استفاده از غشاهایی با میزان درصد حذف پایین تر ترکیبات محلول، اما با قدرت نفوذ آب بیشتر و به طبع آن، افزایش حجم آب تصفیه شده با کیفیتی مطلوب (درحد استانداردهای مورد نظر) در فناوری جداسازی یک پیشرفت قابل ملاحظه، به شمار می آمد. از ین رو غشاهای اسمز معکوس با فشار پایین، بعنوان غشاهای نانو فیلتراسیونی شناخته شدند.

نانو فیلتراسیون فرآیند غشایی جدیدی است که خواص آن بین فرایندهای اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون قرار دارد و در اختلاف فشار پایین (10-20 بار) قابل استفاده می باشد. به علت عمل نمودن در فشار پایین و بازیابی بالاتر، هزینه های عملیاتی و نگه داری این فرآیند به مواد شیمیایی نیاز نبوده و پساب تولیدی فشرده و غلیظ می باشد. لذا هزینه حمل و نقل و دفع آن کمتر است. به کمک تجهیزات خاص غشاء ها به طور خودکار تمیز می شود. در مورد فرآیند نانو فیلتراسیون، هزینه انرژی به مراتب از اسمز معکوس کمتر می باشد. نکته حائز اهمیت در مورد نانو فیلترها نسبت به سایر غشاها، قدرت انتخاب گری در حذف یون هاست.

غشاهای نانو فیلتراسیون معمولاً از دو لایه تشکیل می شود. لایه نازک و متراکم عمل جداسازی و لایه محافظ، عمل حفاظت در برابر فشار سیستم را انجام می دهد. غشاهای نانو فیلتراسیون معمولاً در دو نوع باردار و غیرباردار موجود هستند. مکانیسم اصلی در حذف ملکول های بدون بار، خصوصاً ترکیبات آلی بر پایه غربالسازی استوار می باشد. در حال که حذف ترکیبات یونی به دلیل بر عم کنش های الکتروستاتیک بین سطح غشا و گونه های باردار، حذف می شوند.

امروزه غشاهای نانویی تجاری، در اشکال متفاوتی استفاده می گردند. این اشکال شامل، سیستم های مارپیچی، صفحه ای، جعبه ای، لوله ای و فیبری می باشد. شکل هر یک از غشاهای نانویی براساس نوع غشا و نانویی براساس نوع غشا و به منظور بالا بردن بازده و عملکرد آن انتخاب می گردد.

نانو فیلترها برای حذف محدوده وسیعی از ترکیبات به کار گرفته شده است، از جمله :

  • حذف آفت کش ها از جمله آترازین، سیمازین، دیورن و ایزوپرتورن
  • حذف ترکیبات آلی فرار مانند مشتقات کلردار آلی سبک مانند کلروفرم، تری کلرواتیلن و تتراکلرواتیلن
  • حذف محصولات جانبی حاصل از واکنش گندزدا با ترکیبات آلی آب از جمله هالومتان ها
  • حذف کاتیون ها و سختی
  • حذف کروم (VI)، اورانیم، آرسنیک
  • حذف آنیون ها
  • حذف پاتوژن ها

 

نانو مواد

نانومواد در مقایسه با مواد در ابعاد بزرگ دارای سطوح بسیار وسیع تری هستند. به علاوه این مواد قادر به بر هم کنش با گروه های شیمیایی مختلف به منظور افزایش میل ترکیبی آنها با ترکیبات ویژه می باشند. همچنین نانومواد می توانند به عنوان لیگندهای قابل بازیافت با ظرفیت و عملکرد انتخابی بسیار بالا برای یون های فلزی سمی به هسته های رایواکتیو، حلال های آلی و معدنی به شمار می آیند.

جاذب ها به طور وسیعی به عنوان جداساز محیطی در خالص سازی آب و برای حذف آلاینده های آلی از آب آلوده استفاده می شدند. تحقیقات وسیعی در این زمینه صورت گرفته است از جمله می توان به کاربرد نانو تیوپ های کربنی تک دیواره برای حذف یون های سنگین ماننده 2Pb، 2Cu، 2Cd، چیتوزان با گروه های عاملی فسفاته برای حذف 2Pb، ترکیب کربن نانوتیوپ- اکسید سدیم برای حذف As (V) ، نانو بلورهای FeO(OH) - برای جذب AS (V) و Cr (VI) ، زئولیت های تعویض یون NaP1 برای حذف فلزات سنگین از پساب های معدنی اسیدی مانند 3Cr، 2Ni، 2Zn، 2Cu، 2Cd، نانو مواد کربنی برای جذب مواد آلی فرار، رنگ های آلی و ترکیبات آلی و ترکیبات آلی کلره، فولرن برای جذب ترکیبات آروماتیک چند حلقوی مانند نفتالین اشاره نمود.

نانو ذرات

  • حذف آرسنیک با نانو ذرات سریم
  • حذف آرسنیک با نانو ذرات اکسید آهن
  • حذف کروم با نانو ذرات آهن
  • حذف مس، کبالت و نیکل با نانو ذرات آهن
  • حذف ترکیبات آلی با نانو ذرات آهن
  • حذف آلاینده ها با نانو ذرات آهن در محل
  • کاهش نیترات با نانوذرات دوفلزی پالادیم- مس
  • گندزدایی آب با نانو ذرات نقره

نانو سنسورها در تصفیه آب و پساب

از آنجائی که بسیاری از خواصی که انتظار می‌رود توسط سنسورها اندازه‌گیری شود در سطح مولکولی یا اتمی هستند از نانوتکنولوژی در کاربردهای حسگری یا شناسایی استفادة زیادی می‌شود.

سنسورهایی که در ابعاد نانومتری ساخته شده‌اند از حساسیت فوق‌العاده‌ای برخوردارند، عملکرد انتخابی دارند و پاسخ‌دهنده می‌باشند. بنابراین تأثیر نانو تکنولوژی بر سنسورها فوق‌العاده عمیق و گسترده است.

به طور کلی به منظور کنترل بوی ناخوشایند، لازم است تا اندازه‌گیری‌هایی مبنی بر میزان بوی منتشر شده انجام شود. ترکیبات بسیاری در بوهای ناشی از تصفیة پساب شناسایی شده‌اند. به طور نمونه این ترکیبات عبارتند از: ترکیبات کاهش یافتة گوگرد یا نیتروژن، اسیدهای آلی، آلدئیدها یا کتون‌ها.

در سال‌های اخیر سنسورهای تجارتی مجموعه‌ای که بینی الکترونیکی نامیده می‌شوند برای شناسایی میکروارگانیسم‌ها و فلزات سنگین در آب آشامیدنی (مانند کادمیوم، سرب و روی) و به منظور شناسایی و تعیین مشخصات بوهای ناشی از مخلوط بخار جمع شده در بالای یک جامد یا مایع موجود در یک محفظة دربسته، تولید شده‌اند. این سنسورها روش سریع‌تر و نسبتاً ساده‌ای را برای پیگیری تغییرات در کیفیت آب و فاضلاب صنعتی فراهم می‌آورند.


موضوعات مرتبط: تصفیه آب
[ پنجشنبه پنجم فروردین 1389 ] [ 21:16 ] [ نجمه صدق آمیز ]
کاربرد ازن در تصفیه آب آشامیدنی

يكي از اساسي ترين اهداف تصفيه آب گند زدائي يا ضد عفوني نمودن آب جهت مناسب نمودن براي شرب مي باشد. تاكنون براي گند زد ائي آب روشهاي مختلفي ارائه گرديده است كه مهمترين آنها كلرزني ، ازن زني واستفاده از دي اكسيد كلر ، برم ، يد ونيز اشعهUV  مي باشد.

عمومي ترين روش گند زدائي در جهان كلر زني مي باشد كه از دلايل عمده استفاده از آن مي توان موثر بودن در غلظت پائين ، ارزان ودر دسترس بودن ونيز داشتن باقيمانده در آب پس از عمل گند زدائي را نام برد. با توجه به تشكيل تركيبات آلي كلرينه وساير تركيبات تري هالومتان در اثر گند زدايي با كلر كه عوارض نامطلوبي را براي مصرف كنندگان به همراه دارد استفاده از گند زدا هاي جديد روز به روز ابعاد وسيع تري مي يابد.


موضوعات مرتبط: تصفیه آب
ادامه مطلب
[ جمعه بیست و هفتم آذر 1388 ] [ 13:24 ] [ نجمه صدق آمیز ]

آب‌هاى زيرزمينى

چاه‌ها
چشمه‌ها
آب‌هاى زيرزمينى ارزان‌ترين و عملى‌ترين وسيله‌ٔ تأمين آب براى جوامع کوچک هستند. آب زيرزمينى بهتر از آب‌هاى سطحى است زيرا خود زمين به‌عنوان يک محيط پالايش مؤثر است. مزاياى آب‌هاى زيرزمينى عبارتند از:
۱. احتمالاً بدون عوامل زنده‌ٔ بيمارى‌زا است
۲. به‌طور معمول نيازى به تصفيه ندارد
۳. تأمين آب احتمالاً حتى در فصل‌هاى بدون باران حتمى است.
معايب آب‌هاى زيرزمينى عبارتند از:
۱. داراى مقدار زيادى مواد معدنى (نمک‌هاى کلسيم و منيزيوم) که باعث سختى آب مى‌شوند
۲. نياز به تلمبه يا ترتيب ديگرى براى بالا کشيدن آب هست
آب‌هاى زيرزمينى به‌طور معمول شامل چاه‌ها و چشمه‌ها هستند. چاه‌ها خود به دو دسته‌ٔ چاه‌هاى کم‌عمق و چاه‌هاى عميق، چاه‌هاى حفرشده با دست و چاه‌هاى لوله‌گذارى شده، تقسيم مى‌شوند.
چشمه‌ها
چشمه هم نوعى آب زيرزمينى است که در نتيجهٔ ويژگى‌هاى توپوگرافى زمين، راه خود را به بيرون باز مى‌کند. چهار نوع چشمه شرح داده شده است.
۱. چشمه‌هاى کم‌عمق
۲. چشمه‌هاى عميق
۳. چشمه‌هاى آب معدنى
۴. چشمه‌هاى آب گرم
چشمه‌هاى کم‌عمق همانند چاه‌هاى کم‌عمق و چشمه‌هاى عميق مانند چاه‌هاى عميق هستند. به‌طور کلى آب چشمه‌ها دستخوش نوسان‌هاى شديد از نظر کميت و کيفيت است. بازده چشمه‌ها به‌طور معمول کمتر از آن است که بتوان به‌عنوان منبع تأمين آب جامعه از آنها استفاده کرد. در کشور ما يکى از منابع بى‌اهميت تأمين آب را تشکيل مى‌دهند.
چاه‌ها
در بعضى کشورها - مانند هندوستان - چاه‌ها منبع اصلى تأمين آب روستاها و شهرهاى کوچک هستند. از نظر فنى چاه‌ها بر دو نوع هستند؛ چاه کم‌عمق نوعى است که از نخستين لايه‌ٔ نفوذناپذير زمين آب مى‌کشد. واژه‌ٔ کم‌عمق نشان‌دهنده‌ٔ اندازه‌ٔ عمق چاه نيست. چاه عميق آن است که از نخستين لايهٔ نفودناپذير زمين عبور کرده و آب را زير نخستين لايه‌ٔ نفوذناپذير مى‌کشد.
بيشتر چاه‌‌هاى تأمين آب روستاها از نوع کم‌عمق هستند و به‌طور کلى اين چاه‌ها به استعداد آلوده‌‌‌شدن از منابع آلوده‌کنندهٔ مجاور (مانند مستراح، آب‌ريزگاه، زه‌کشي، چاه فاضلاب، چاهک‌هاى جاذب و محل گردآورى کود) مشهور هستند. از اين‌رو اگر چاه‌هاى کم‌عمق‌تر بهسازى نشوند يک خطر بهداشتى براى جامعه محسوب مى‌شوند. چا‌ه ‌عميق هم اگر سر آن باز، و بد ساخته شده و در برابر آلوده شدن حفاظت نشده باشد مى‌تواند يک خطر بهداشتى بشود.
چاه‌هاى آرتزين نوعى چاه عميق هستند که آب آنها از سطحى بالاتر از سطح زمين کشيده مى‌شود و چون بين دو لايهٔ نفوذناپذير تحت فشار قرار دارد آب خودبه‌خود بيرون مى‌آيد. چاه‌ها را برحسب روش ساخته شدن آنها هم مى‌توان طبقه‌بندى کرد: چاه‌هاى حفر شده با دست و چاه‌هاى لوله‌گذارى شده. چاه‌هاى حفر شده با دست تقريباً از همه رايج‌تر هستند.

چاه‌ بهداشتى
چاه بهداشتى چاهى است که در محل مناسب حفر شود، ساختمان آن خوب باشد و در برابر آلودگى محافظت شود و بازده آن آب سالم تأمين کند. نکات زير را هنگام ساختن يک چاه بهداشتى بايد در نظر گرفت:
- محل استقرار: نخستين مرحلهٔ ساختن چاه انتخاب محل مناسب است. اگر قرار باشد از آلودگى ميکروبى جلوگيرى و پرهيز شود نبايد چاه کمتر از ۱۵ متر با منبع احتمالى آلودگى فاصله داشته باشد. بايد چاه در سطحى بالاتر حفر شود تا از آلودگى احتمالى محفوظ باشد. فاصله‌ٔ بين چاه و خانه‌هاى مصرف‌کنندهٔ آب آن هم بايد در نظر گرفته شود. اگر محل حفر چاه دور باشد ممکن است مردم از آن استفاده نکنند، و از اين‌رو توصيه مى‌شود چاه در محلى قرار داشته باشد که هيچ‌يک از مصرف‌کننده‌ها بيش از صد متر با آن فاصله نداشته باشند.
- ديوار چينى داخل چاه: بايد ديوار داخل چاه از جنس آجر يا سنگ و با ملاط سيمان باشد و حداقل تا عمق ۶ مترى ديوار داشته باشد به‌طورى که آب نتواند از سطوح بالائى و کنارى به چاه داده شود بلکه از قسمت‌هاى پائينى آب وارد چاه شود. بايد ديوار چاه تا ارتفاع شصت تا نود سانتى‌مترى بالاتر از سطح زمين داشته باشد.
- ديوارهٔ اطراف چاه: بايد ديوارى به بلندى حداقل ۷۵ - ۷۰ سانتى‌متر در اطراف چاه روى زمين کشيده شود.
- سکو: يک سکوى بتونى بايد در اطراف چاه ساخته شود که حداقل يک متر از هر طرف امتداد يابد. بايد اين سکو شيب ملايمى داشته و آب‌ها را به آب‌روئى که در امتداد کنارهٔ آن ساخته شده هدايت کند.
- آب‌رو: بايد يک مجراى بادوام براى هدايت آب‌هاى سرريز به‌ طرف خارج و به يک جوى آب‌رو عمومى يا چاله‌ٔ جاذب ساخته شود. چالهٔ جاذب بايد دورتر از حوزهٔ مخروط پالايش (منطقه‌ٔ آبگير چاه) باشد.
- سرپوش چاه: بايد قسمت بالائى چاه با يک درپوش بتونى پوشيده شود. زيرا انبوه آلودگى‌ها به‌طور مستقيم از سر چاه مى‌تواند به درون آن داخل شود. مطالعات نشان ‌داده‌اند که سرپوش چاه به تنهائى مى‌تواند کيفيت ميکروب‌شناختى آب چاه را به‌طور چشمگيرى بهبود بخشد. بنابراين چاه‌هاى سر باز را نمى‌توان بهداشتى به‌شمار آورد. اگرچه از نظر ساختمانى خوب درست شده باشند.
- تلمبهٔ دستي: چاه بايد به يک تلمبهٔ دستى مجهز باشد تا آب به طريق بهداشتى از آن به بالا کشيده شود. مطالعات نشان داده‌اند که در صورت نصب تلمبه بهبود چشمگير در کيفيت ميکروب‌شناختى آب به‌دست مى‌آيد. بايد تلمبهٔ دستى از انواع بزرگ باشد تا در برابر تلمبه‌زدن‌هاى مردم تاب بياورد. بايد خدمات نگاهدارى کافى وجود داشته باشد و در صورت اشکال در کار تلمبه بايد بلافاصله تعمير شود.
- مسؤوليت مصرف‌کنندگان: تنها حفر چاه بهداشتى تضمين‌کنند‌هٔ نبودن بيمارى‌هاى منتقله به‌وسيلهٔ آب نمى‌باشد مگر آنکه مصرف‌کنندگان هم - چه به‌‌صورت فردى و چه به‌صورت خانوادگى - بعضى احتياط‌هاى اساسى را رعايت کنند. از اين قرار؛ در محوطه‌ٔ اطراف چاه بايد پاکيزگى مطلق رعايت شود، شستن لباس و دام‌ها و ريختن زباله و فضولات و آب‌تنى و غسل افراد بايد منع شود، نبايد از سطل و طناب شخصى افراد براى کشيدن آب از چاه استفاده شود بلکه بايد آب چاه با تلمبه خارج و با وسايل تميز و بهداشتى به خانهٔ افراد برده شود. همهٔ اينها به آموزش بهداشت نياز دارد.
- کيفيت آب: بايد کيفيت فيزيکي، شيميائى و ميکروب‌شناختى آب در حد استانداردهاى پذيرفتنى آب سالم و تميز باشد.
چاه‌هاى لوله‌گذارى شده
چاه‌هاى لوله‌گذارى شده يک منبع مطمئن تأمين آب در بسيارى از بخش‌هاى کشور هستند. آب اين چاه‌ها از نظر ميکروب‌شناختى سالم، و خود نيز در مقايسه با ديگر منابع تأمين آب ارزان‌تر هستند. چاه‌هاى کم‌عمق لوله‌گذارى شده يا چاه‌هاى موتوردار بزرگ‌ترين منبع تأمين آب در مناطق روستائى شده‌اند. اين نوع چاه‌ها شامل لوله‌اى (به‌طور معمول از جنس آهن گالوانيزه) است که در طبقهٔ آبده فرو برده مى‌شود و به‌وسيلهٔ يک صافى (سوپاپ) در ته چاه و يک تلمبهٔ دستى در سر چاه نصب مى‌شود. يک سکوى بتونىِ آب‌بند هم بايد ساخته شود که پيرامون آن آب‌رو داشته باشد. بايد تا فاصلهٔ پانزده متر اطراف چاه عارى از هر گونه آلودگى از زباله‌هاى مايع يا جامد باشد. تلمبهٔ دستى بايد همواره در حال آماده به‌کار باشد. عمر چاه‌هاى لوله‌گذارى شده در همه‌ جا يکسان نيست و برحسب نوع صافى داخل چاه (که اصطلاحاً سوپاپ مى‌نامند). کيفيت آب زيرزمينى و طبيعت خاک، در جاهاى مختلف عمر متفاوت دارد، به‌طور متوسط ممکن است چاه پنج تا ده سال عمر کند، در بعضى موارد اين چاه‌ها حتى پس از سى سال هم ‌به‌طور رضايت‌بخش کار کرده‌اند. هر گاه لوله و سوپاپ چاه خراب شود آن را بيرون آورده و يک سوپاپ نو به‌جاى آن کار مى‌گذارند و دوباره به اندازهٔ لوله و سوپاپ بيرون آورده شده کار خواهد کرد.

چاه‌هاى عميق با متهٔ حفارى در طبقات متعدد شنى يا قلوه سنگى کنده مى‌شوند تا به يک منبع مناسب تأمين آب زيرزمينى برسند و از اين‌رو ممکن است تا چند صد متر ژرفا ادامه يابند و براى حفر آنها به تجهيزات حفارى پيچيده و مهندسان ماهر نياز است. اگرچه حفر اين نوع چاه‌ها گران در مى‌آيد و دشوار است ولى از بسيارى لحاظ يک منبع آب آرمانى تأمين مى‌شود. بازده چاه به‌طور عادى بسيار زياد است و به‌طور مستقيم به بارندگى در حوزهٔ آبگيرى بستگى ندارد.


موضوعات مرتبط: تصفیه آب
[ شنبه بیست و یکم آذر 1388 ] [ 19:39 ] [ سعید اسکندری ]
دستگاههای تصفیه آب خانگی برای حذف یا کاهـش مواد زائد آب آشامیدنی بکار میروند. این پارامترها عمدتا عبارتند از :


الف ) سختی آب
ب ) کلر و ترکیبات بیماریزای کلر
ج ) فلزات سنگین
د ) آلودگی های میکربی


در زیر به بررسی این پارامترها و روشهای تصفیه آن ها می پردازیم :

 

1- مواد زائد آب

الف) سختی آب


املاح موجود در آب موجب بالا رفتن سختی آب می شوند
تماس آب با ترکیبات آهکی موجود در زمین باعث ورود عوامل سختی در آب ها شده و معمولا آب های زیرزمینی از سختی زیادتری نسبت به آب های سطحی برخوردارند.
سختی آب، عملا شاخص میزان فعل و انفعال آب با صابون است و برای شستشو با آب های سخت تر به صابون زیادتری نیاز است. سختی آب به مجموعه املاح کلسیم و منیزیم موجود در آب بر حسب میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم اطلاق میشود.

 

طبقه بندی آب ها از نظر سختی بشرح زیر میباشد :


آب های سبک 60-0 میلی گرم در لیتر
آب های با سختی متوسط 120-60 میلی گرم در لیتر
آب های سخت 180-120 میلی گرم در لیتر
آب های خیلی سخت بیشتر از 180 میلی گرم در لیتر
آب های سخت در درجه حرارت بالا در جداره کتری و دیگ های بخار رسوبات کربنات کلسیم ایجاد میکند. مطالعات اخیر نشان داده که مصرف آب های سخت تر بعلت وجود منیزیم و کلسیم مرگ های ناگهانی ناشی از امراض قلبی و عروقی را به شدت کاهش میدهد.


در حال حاضر هیچگونه رابطه ای میان پیدایش سنگ کلیه و سختی آب گزارش نشده است. علاوه بر این وجود کلسیم و منیزیم در آبهای آشامیدنی سخت مانع جذب فلزات سنگین نظیر سرب، کادمیوم، روی و مس و رسوب آنها در استخوانها می شود.
در عین حال در نقاطی از روسیه که از آب های نسبتا سخت استفاده می کنند به مواردی از پیدایش سنگ در مجاری ادرار برخورده اند. این موضوع تقریبا در آب های با سختی 500 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم به اثبات رسیده است.
از سوی دیگر در نقاطی که از آب های نرم تر استفاده می شود، به فشار خون، وجود چربی و کلسترول در خون برخورده اند که هر دوی این عوامل میتواند در مرگ های ناگهانی بسیار مؤثر باشد. به طور کلی میتوان گفت که در نقاطی که آب سخت مصرف می شود امراض قلبی کمتر از نقاطی است که ساکنین آنها آب های سبک تر مصرف می کنند. به علاوه بروز سکته های قلبی در نقاط با آب های سخت تر به مراتب کم تر از نقاط با آب های سبک تر است .


ب) کلـر


برای میکرب زدایی، در تصفیه خانه های شهری کلر به آب افزوده میشود
کلر و ترکیبات آن برای ضدعفونی آب آشامیدنی در تصفیه خانه ها به آب اضافه میگردد. در سالهای اخیر تحقیقات بعمل آمده نشان داده اند که مواد آلی موجود در آب با کلر ترکیب شده و ایجاد تری هالومتان ها، کلرات و سایر ترکیبات جانبی مضر و سمی می نمایند که باعث بروز انواع بیماریهای صعب العلاج در انسان میگردند.


ج) فلزات سنگین


فلزات سنگین از طریق نفوذ پساب صنعتی در آب آشامیدنی به انسان منتقل میشوند
فلزات سنگین با توجه به توسعه شهرنشینی و صنایع که منجر به افزایش میزان فاضلاب و پساب تولید گردیده است، عمدتا از طریق دفع نادرست و غیربهداشتی فاضلاب شهری و پساب صنعتی وارد محیط زیست می گردد. مرگ و میرهای آبزیان در اثر تخلیه پساب های محتوی فلزات سنگین در دنیا و ایران بی سابقه نیست. سبزیجات اطراف تهران نیز که با فاضلاب آبیاری میشود از این آلودگی ها بی بهره نمیباشد. فلزات سنگین شامل سرب، جیوه، روی، نیکل، کرم، کادمیوم و غیره میباشد. وجود فلزات سنگین در غلظت بیش از استاندارد در آب شرب باعث عوارض مختلف نظیر مسمومیت، حساسیت شدید، ضایعات کروموزومی، عقب افتادگی ذهنی، فراموشی، پارکینسن، سنگ کلیه، نرمی استخوان و انواع سرطان منجمله سرطان پروستات میگردد. یکی از کارشناسان محیط زیست، آلودگی محیط مخصوصا آب با فلزات سنگین را بعنوان بزرگترین گناهی که بشر در طبیعت انجام میدهد ارزیابی نموده است..


د) میکرواورگانیزم های بیماری زا 2


میکربها از طریق نفوذ فاضلاب انسانی در آب آشامیدنی به انسان منتقل می شوند
امراض مختلفی بوسیله آب به انسان منتقل می شوند. از جمله این امراض می توان وبا، حصبه، اسهال میکربی و خونی، هپاتیت، سل، دیفتری، انگلهای خونی و کبدی را نام برد. عوامل بروز این بیماریها که شامل تک یاخته ها، ویروس ها، باکتری ها، کرم ها و انگلها می باشند، از طریق نفوذ فاضلاب در آب آشامیدنی به انسان منتقل می شود. بیماری های ناشی از آب آلوده سالانه نزدیک به یک میلیارد انسان را در روی کره زمین مبتلا می کند و باعث مرگ حدود 10 میلیون نفر می شود.

 

2- منشاء آب
آب لـوله کشی


آب تهران که از سدهای کرج، لار و لتیان تامین می گردد دارای کیفیت بالائی بوده و از این نظر معروفیت جهانی دارد. در سالهای اخیر بعلت کافی نبودن آب این سدها، برای تامین آب مورد نیاز تهران چاههای عمیق در سطح و حومه شهر حفر گردیده و آب آن به شبکه شهری اضافه گردیده است. آب این چاهها سختی آب تهران را بالا برده است و در صورتیکه قبل از ورود به شبکه تصفیه و گندزدایی نگردد می تواند از طریق نشت پساب منشاء آلودگی های انگلی و میکروبی و فلزات سنگین شود. از طرف دیگر بالا بودن مقدار کلر تزریقی در تصفیه خانه ها برای مقابله با این آلودگی ها موجب ایجاد آلودگی شیمیایی آب می گردد که علاوه بر طعم و بوی نامطبوع، کلر موجب ایجاد ترکیبات بیماری زای تری هالومتانها می شود. آب های شهری را بایستی قبل از استفاده از وجود میکرب ها و انگل ها و همچنین کلر و ترکیبات آن و در صورت موجود بودن، از فلزات سنگین پاک نمود.


آب
معـدنی


در اکثر کشورهای غربی برای شرب از آب لوله کشی استفاده نشده و بجای آن از آب آشامیدنی بسته بندی شده در بطری استفاده میشود. دلیل این امر بدی کیفیت آب لوله کشی این ممالک که از رودخانه های حاوی فاضلاب تصفیه شده تامین میگردد میباشد.
آبمعدنی در کشورهائی که آب لوله کشی از تصفیه پساب تهیه میشود و فاقد املاح مفید میباشد و یا دسترسی به آب پاک میسر نمی باشد، تنها شیوه مطمئن تامین آب شرب است.
در مورد استفاده از آبمعدنی در کشور ما بایستی به موارد زیر توجه نمود :


همه آبهای بطری شده آبمعدنی نمیباشند. عبارت” آب آشامیدنی “قید شده بر روی بطری ها نشان دهنده آن است که این آبها فاقد املاح معدنی کافی بود و اکثرا از چاههای داخل یا اطراف شهر بدست می آیند.
- منشاء آب ( چشمه یا چاه) میتواند بعلت مجاورت با عوامل آلوده کننده آب مانند چاههای فاضلاب محدوده شهری و ییلاقی، کارخانجات و محل چرای دام و غیره در معرض آلودگی قرار گیرد.
- عدم رعایت مسائل بهداشتی و آلوده بودن احتمالی بطری و درب بطری در خط پرکن آبمعدنی می تواند موجب آلودگی آبمعدنی گردد.
میکرواورگانیزم ها در شرایط مساعد در داخل بطری بسرعت رشد و تکثیر می یابند. از این نظر آبمعدنی را بایستی پیش از گذشت تاریخ مصرف استفاده نموده و قبل از مصرف چند روز در داخل یخچال نگهداری کرد.

 

3- روش های تصفیه آب خانگی


متداول ترین روش های تصفیه آب خانگی بشرح زیر میباشد:

رزین های تبادل یون
برای کاهش سختی آب

رزین های تبادل یونی با تبدیل یون های کلسیم و منیزیم محلول در آب به یون های نامحلول ، آنها را جذب و در نتیجه سختی آب را کاهش می دهد. متاسفانه، این رزین ها محیط بسیار مساعدی برای رشد و تکثیر باکتریها میباشند بطوریکه تعداد باکتریها در داخل این فیلترها در کمترین مدتی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.
جدیدا برای مقابله با تکثیر میکرواورگانیزم ها در محیط رزینی، فیلترهای رزینی نوع Bacteriostatic تولید گردیده است که تا حدودی مانع تکثیر سریع میکروبها در داخل فیلتر می گردد. با این وجود، قبل وبعد از این نوع فیلتر آب بایستی کاملا ضدعفونی گردد و چون راکد ماندن‌ آب در داخل بستر رزین موجب گندیدگی سریع آب می گردد، باید دقت نمود که آب در داخل این فیلترها همیشه جریان داشته باشد. رزینهای داخل فیلتر پس از مدتی اشباع شده و بایستی تعویض شوند. استفاده از این فیلترها برای آبهای مشکوک و یا آلوده به میکروب و انگل مجاز نمی باشد.


کربن اکتیو (زغال فعال)
برای حذف کلر، رنگ، بو و تری هالومتانها


فیلترهای کربن فعال خاصیت جذب مواد آلی و بعضی فلزات سنگین محلول در آب را دارد و رنگ، بو، کلر و ترکیبات کلر آب را حذف می نماید. مشابه فیلترهای رزین، بستر کربن فعال محیط مساعدی برای تغذیه و تکثیر باکتری ها بشمارمی آیند و پس از آن گندزدایی و تصفیه میکربی ضروری میباشد.


زئولیت
برای حذف فلزات سنگین

زئولیت ها رزین های طبیعی هستند که دارای خاصیت مبادله کاتیونی و حذف فلزات سنگین میباشند. از جمله موارد مهم کاربری زئولیت ها حذف کاتیونهای ارسنیک، تیتان، آلومینیوم کوبالت، کرم، آلومینیوم، سرب، روی و غیره میباشد.


فیلترهای سرامیکی
برای حذف مواد معلق، باکتری ها و انگلها

فیلترهای سرامیکی با منفذهای عبور آب حدود 5/0 میکرون، مانع عبور مواد معلق و کلیه انگلها و میکربها گردیده و با اطمینان کامل آلاینده های بیماری زای آب را حذف می نمایند. حتی آبهای آلوده و مشکوک پس از عبور از این صافی ها کاملا شفاف، بهداشتی و قابل شرب می گردند.
تصفیه با فیلترهای سرامیکی تنها روش غیرشیمیایی میباشد که بدون نیاز به برق، آلودگی های میکربی آب را حذف می نماید.
فیلترهای سرامیک مرغوب، در مواقع شیوع بیماریهای اپیدمی نیز بهترین شیوه تامین آب شرب سالم در محل مصرف میباشند.


موضوعات مرتبط: تصفیه آب
[ شنبه بیست و یکم آذر 1388 ] [ 10:47 ] [ سعید اسکندری ]

مقدمه
يكي از اساسي ترين اهداف تصفيه آب گند زدائي يا ضد عفوني نمودن آب جهت مناسب نمودن براي شرب مي باشد. تاكنون براي گند زد ائي آب روشهاي مختلفي ارائه گرديده است كه مهمترين آنها كلرزني ، ازن زني واستفاده از دي اكسيد كلر ، برم ، يد ونيز اشعهUV مي باشد.
عمومي ترين روش گند زدائي در جهان كلر زني مي باشد كه از دلايل عمده استفاده از آن مي توان موثر بودن در غلظت پائين ، ارزان ودر دسترس بودن ونيز داشتن باقيمانده در آب پس از عمل گند زدائي را نام برد. با توجه به تشكيل تركيبات آلي كلرينه وساير تركيبات تري هالومتان در اثر گند زدايي با كلر كه عوارض نامطلوبي را براي مصرف كنندگان به همراه دارد استفاده از گند زدا هاي جديد روز به روز ابعاد وسيع تري مي يابد.
ازن از جمله تركيباتي است كه با توجه به خواص ويژه خود ، نزديك به يك قرن است كه بعنوان گند زدا در آب آشاميدني توسط كشورهاي اروپايي مورد استفاده قرار گرفته است . اولين كار برد ازن در سال 1893 در كشور هلند وبراي تصفيه خانه اي كه از آب رودخانه راين تغذيه مي نمود صورت پذيرفت . امروزه بيش از يك هزار تصفيه خانه آب از ازن بعنوان بخشي از تصفيه شيميائي استفاده مي كنند كه اغلب آنها در كشورهاي غربي بويژه فرانسه ، سوئيس وكانادا قرار دارند . بزرگترين تاسيسات گند زدائي با ازن در مناطق پاريس ومونترال بكار گرفته شده است .

خواص فيزيكي وشيميائي ازن

ازن يكي از اشكال آلوتروپي اكسيژن بوده وگازي آبي رنگ با بوي تند وناپايدار مي باشد . اين تركيب يك اكسيد كننده قوي بوده وبسيار قوي تر از اسيد هيپوكلرو( ماده موثر گند زدايي كلر در آب ) مي باشد. حلاليت ازن در آب 12 مرتبه كمتر از حلاليت كلر بوده ومحلول آبي آن نيز ناپايدار مي باشد.
با توجه به ناپايداري گاز ازن ، بايد درمحل مصرف ونيز زمان مصرف توليد شود ونمي توان آنرا مثل كلر ذخيره نمود. با توجه به حوادث زيادي كه در خصوص تركيدن سيستم هاي ذخيره ونگهداري كلر بوقوع پيوسته است اين محدوديت لزوماً جزء معايب استفاده از گاز ازن محسوب نمي شود. لكن عدم امكان ذخيره آن در مواردي موجب توقف يا اشكال در امر استفاده از سيستم گند زدا مي گردد.

خصوصيات بيوشيميائي ازن

نقش ازن در تصفيه آب وپساب بعنوان يك عامل اكسيد كننده ويك تركيب ميكروب كش حائز اهميت بوده و د رمحيط آبي خصوصيات مشابهي با كلر دارد . از اينرو اين دو ماده بعنوان رقيب يكديگر ودر مواردي مكمل يكديگر مطرح مي باشند. ازن داراي دو خاصيت بسيار مهم در ارتباط با محيط اطراف خود مي باشد:
1- قدرت گند زدائي بالا
خصوصيات ميكروب كشي ازن بيانگر پتانسيل بالاي اكسيد اسيون آن مي باشد. تحقيقات نشان مي دهد كه گند زدائي توسط ازن حاصل اثر مستقيم آن برباكتريها وتجزيه ديواره سلولي باكتريها مي باشد . كه از اين نظر با مكانيسم عمل كلر در فرايند گند زدائي متفاوت است. با توجه به قدرت بالاي گند زدائي ازن در مقايسه با كلر وساير گندزداها ، زمان كمتري جهت تكميل فرايند گند زدائي نياز مي باشد. بررسي ها همچنين بيانگر توانائي بيشتر ازن در از بين بردن ويروسها در مقايسه با كلر مي باشد.
2- ازن به عنوان يك اكسيد كننده قوي
ازن مصارف زيادي در تصفيه آب آشاميدني از قبيل كنترل طعم وبو كنترل رنگ وحذف آهن ومنگنز علاوه بر گند زدائي دارد . قدرت اين اكسيد كننده در شفاف سازي منابع آب با كيفيت پائين مانند آبهاي بازيافتي مهم مي باشد. ازن مواد معدني را بطور كامل اكسيد نموده وموجب ته نشيني وحذف آنها مي گردد. اهميت عمده ازن در قابليت شكستن تركيبات آلي همراه با آهن ومنگنز مي باشد.
ازن در برطرف نمودن تركيبات آلي مولد رنگ ، قوي وموثر نشان مي دهد بطوريكه بعنوان يك عامل جلا دهنده خوب براي فاضلاب وحذف كننده رنگ در آب شرب كا ربردهاي فراواني يا فته است . ازن همچنين قادر است تركيبات فنوليك وديگر تركيبات مولد طعم را در آب شرب از بين ببرد. تحقيقات نشان داده است كه ازن مي تواند آفت كشهاي مالاتيون وپاراتيون را كه تركيباتي سرطان زا وخطرناك هستند به اسيد فسفريك ( بي خطر) تبديل نمايد.
اخيراً در خصوص استفاده از ازن به منظور كنترل وحذف كدورت ومواد آلي در مقررات E PA رهنمود هايي ارائه گرديده است .


كنترل كدورت

در يك تصفيه خانه متعارف كه از آب سطحي بعنوان ورودي استفاده مي نمايد اولين مرحله تصفيه حذف كدورت مي باشد كه براساس كيفيت آب خام ورودي بايد تعيين نمود كه مقدار پيش ازن زني با مقادير كم مناسب است يا خير؟ براي آبهاي با كدورت زياد مصرف مقدار كمي ازن باعث كاهش كدورت مي شود در حاليكه مصرف مقدارزياد ازن باعث افزايش كدورت مي گردد.
اگر پيش ازن زني در مقادير كم صورت پذيرد نياز به دو مرحله ازن زني در سيستم متداول تصفيه آب مي باشد درازن زني با مقادير كم همواره اولين مرحله مربوط به كنترل كدورت وحذف آهن ومنگنز مي باشد. در مرحله دوم ازن زني ، مواد آلي مولد طعم وبو ورنگ و با استفاده از مقادير بيشترازن وتماس زياد اكسيد مي شوند.
اگر پيش ازن زني براي آبهاي با كدورت كم در نظر گرفته شود اغلب مقادير كم ازن كفايت مي نمايد ودر نتيجه تمام مراحل اكسيد اسيون به منظور انجام گند زدائي اوليه در يك نقطه صورت مي پذيرد. در اين گونه موارد معمولاً از فيلتراسيون مستقيم جهت عمليات صاف سازي استفاده مي شود وازن از طريق ناپايداركردن ذرات معلق وخنثي سازي بار ذرات كلوئيدي موجبات حذف كدورت را فراهم مي نمايد. اين امر موجب انجام مناسب تر فرايند انعقاد وصرفه جوئي در مصرف مواد شيميائي مورد نياز مي گردد به گونه اي كه صرفه جويي حاصل از مصرف مواد با افزايش هزينه هاي مربوط به نصب سيستم ازن زني مطابقت مي نمايد.

محصولات جانبي حاصل از گند زدائي با ازن

در غياب يون برميد در آب ، محصولات جانبي حاصل از ازن زني شامل اسيد هايي با وزن ملكولي كم وغيرها لوژن دار ، آلدهيد ها، كتون ها و الكل ها مي باشند كه اين تركيبات اغلب توسط ميكرو ارگانيسم هاي موجود در آب قابل تجزيه بيولوژيكي مي باشند ومعمولاً براي مصرف كنندگان بي خطر هستند . بطور معمول در آبهاي سطحي مقدار كمي يون برميد يافت مي شود كه در اثر ازن زني به يون برمات )-3BrO ) ومحصولات جانبي ديگر تبديل مي شود . اين محصول همانند محصولات حاصل از كلر زني خطراتي جدي براي سلامتي ايجاد مي نمايد.


تجربيات تعدادي از كشورها در استفاده از ازن

1- كشورآمريكا
در سال 1940 نخستين واحد ازن زني به منظور از بين بردن طعم وبوي حاصل از مواد فنلي در آمريكا تاسيس گرديد . البته همواره از كلر زني نيز بصورت توامان استفاده مي گرديد تا در سيستم توزيع مقدار باقيمانده پايدار از گندزداها وجود داشته باشد.
تحقيقات نشان داده كه استفاده ازازن قبل ازكلر زني باعث كاهش توليد تري هالومتانها در حد كمتر از 1 ميكروگرم در ليتر مي باشد. با توجه به بالاتر بودن كيفيت آب منابع در دسترس در آمريكا نسبت به منابع آبي اغلب كشورهاي غربي ، استفاده از ازن در ايالات متحده كمتر مورد توجه قرار گرفته است لكن با افزايش آلودگي آبهاي سطحي وزير زميني در دهه 90 قوانين جديدي در راستاي بهبود كيفيت آب وضع شده كه از جمله آنها رويكرد بيشتر به استفاده از ازن در جهت افزايش كيفيت وقابليت اعتماد به آب شرب مصرفي مي باشد . از اين رو تعداد تصفيه خانه هاي داراي تاسيسات ازن زني دراين كشور بين سالهاي 90تا 94 از 20 به 60 عدد افزايش يافته است.
2- كشوركانادا
اولين تاسيسات ازن زني در كانادا در سال 1956 نصب و راه اندازي شد. در اين كشور از ازن بعنوان گندازدا ونيز حذف كننده طعم وبو وكنترل كدورت استفاده گرديده است هرچند جهت حفظ مقادير باقيمانده گندزدا در شبكه سيستم كلر زني نيز بصورت همزمان بكار گرفته شده است . عمده كاربرد ازن در كانادا در حذف مشكلات طعم وبوهاي فصلي جهت كمك به امر گند زدايي بوده است.
3- كشورفرانسه
در سال 1992 حدود700 تصفيه خانه در فرانسه با استفاده از سيستم ازن زني مشغول بكار بوده اند كه آب تمامي اين تصفيه خانه ها از آبهاي سطحي تامين مي شده است . هدف اصلي براي استفاده از ازن كنترل طعم بو ، تخريب فنل ، حذف مواد آلي وغير فعال سازي ويروسها واز بين بردن باكتريها مي باشد . در تعدادي از تصفيه خانه ها از ازن براي حذف رنگ وآهن ومنگنز استفاده مي شود ودر اكثر تصفيه خانه ها گزارش شده كه ازن باعث افزايش راندمان حذف كدورت گرديده است.
4- كشورسوئيس
در سوئيس 150تصفيه خانه بزرگ وكوچك از ازن زني براي از بين بردن باكتريها وويروسها ، حذف طعم وبو ومواد آلي استفاده مي نمايند.
5-كشوراستراليا
در استراليا نيز تعداد 42 تصفيه خانه با سيستم ازن زني فعاليت دارند كه تعدادي بعنوان گند زداي مكمل كلر وتعدادي نيز بعنوان حذف كننده رنگ ومواد آلي بكار گرفته شده اند.


هزينه ها

هزينه هاي مربوط به خريد ونصب تاسيسات ازن زني با توجه به ميزان ازن مورد نياز ودبي تصفيه خانه متفاوت است ولي بطور متوسط هزينه اي بالغ بر 500 تا 600 هزار دلار براي آن پيش بيني مي گردد.
انرژي متوسط مورد نياز جهت توليد هر كيلو گرم ازن ، 15تا20 كيلو وات ساعت خواهد بود . اين در حاليست كه براي انجام مناسب گند زدائي با ازن ، دوز تعيين شده mg/lit 5/1-1 مي باشد. تاسيسات توليد ازن حدود 68 در صد از الكتريسته مورد نياز ----- اسيون تصفيه خانه را مصرف مي نمايد. تخمين زده مي شود كه در صورت تزريق mg/lit 1 ازن ، به ازاي هر يك هزار متر مكعب آب تصفيه شده يك دلار صرف گردد.

مزايا ومعايب استفاده از پيش ازن زني در مقايسه با كلر :
1- مزايا
1-1- كاهش مقادير رنگ ،طعم وبو به ميزان قابل توجه
1-2- افزايش راندامان ----- اسيون ( حدود 50 در صد )
1-3-افزايش راندمان گند زدائي
1-4-كاهش زمان مورد نياز براي تشكيل فلوك ولخته سازي
1-5-كاهش مواد شيميائي مورد نياز براي فرايند انعقاد
1-6-كاهش تركيبات تري هالومتان به ميزان قابل توجه ونيز ديگر تركيبات آلي كلر دار
1-7-كاهش لجن حاصل از بك واش

2- معايب

2-1- هزينه نصب وراه اندازي بالا
2-2- ناپايداري وعدم ايجاد باقيمانده در آب
2-3- ايجاد تركيبات جانبي مضر (اين تركيبات نسبت به تركيبات جانبي كلر از حجم وعوارض كمتري برخوردار است)


موضوعات مرتبط: تصفیه آب
[ پنجشنبه نوزدهم آذر 1388 ] [ 20:32 ] [ سعید اسکندری ]

مقدمه :
آبی كه ما می نوشیم حاوی املاح و مواد گوناگونی می باشد كه پاره ای از آنها مضر و پاره ای دیگر نه تنها مضر نیستند بلكه برای سوخت وساز بدن بسیار مفید می باشند . مواد موجود در آب را می توان به شاخه های بیولوژیكی كه عبارتند از انواع میكروبها و ویروسهاوانگلها و آمیب ها و ... ،و شیمیائی كه عبارتست از عناصر ومواد شیمیائی نظیر بی كربنات وانواع كاتیونها آنیونها كربناتها سولفاتها فسفاتها و ... كه وجود برخی از آنها در آب مایه سلامت و برخی دیگر عامل نقاهت و مرض می باشد .
آب یكی از مهمترین و پر قدرت ترین حلالهای شیمیایی می باشد لذا آب جاری با توجه به تركیبات شیمیایی بسترخود مقداری از عناصر را در خود حل می كند در زیر به بررسی اجمالی آنها می پردازیم.

تركیبات موجود درآب عبارتنداز : نیترات ونیتریت ، آهن و منگنز، جامدات معلق،سولفات ، فسفات ،كلراید، فلوراید ،كلسیم و سدیم وعناصرناچیز

درصد فراوانی عناصر در پوسته زمین:

ـ اكسیژن ۴۹.۵% سدیم ۲.۶۳% كلر ۰.۱۹% باریم ۰.۰۴%
ـ سیلیسیم ۲۵.۷% پتاسیم ۲.۴۰% فسفر ۰.۱۱% نیتروژن ۰.۰۳%
ـ آلومینیم ۷.۴% منیزیم ۱.۹۳% منگنز ۰.۰۹% فلوئور ۰.۰۳%
ـ آهن ۴.۷% هیدروژن ۰.۹% كربن ۰.۰۸% استرانسیم ۰.۰۲%
ـ كلسیم ۳.۴% تیتانیوم ۰.۶% گوگرد ۰.۰۶% سایر عناصر ۰.۴۷%

جامدات معلق:
جامدات معلق جامداتی هستند كه محلول حقیقی نبوده و می توان با صاف كردن از محیط حذفشان نمود . جامدات كل معرف مجموع جامدات حل شده وجامدات معلق می باشد ( اكثر اوقات به مقدار جامدات كل مانده كل هم اطلاق می شود . در آب با منشأ، بستری است كه آب در آن جاری می باشد از عوامل دیگر ایجاد مواد معلق می توان به نقش كارخانجات صنعتی و كارگاهها كودهای كشاورزی فاضلابهای شهری وصنعتی وكشاورزی و.... در ایجاد مواد معلق اشاره نمود .
استانداردهای سازمان بهداشت آب آشامیدنی آمریكا مقدار كل جامدات را برای یك آب قابل شرب خوب( ۵۰۰ ppm) خاطر نشان كرده است اما اگر در ایالتی و یا ناحیه ای نتوان به این استاندارد دست یافت مقدار(۱۰۰۰ ppm )نیز اجازه داده شده است .لازم به ذكر است كه عملاً هیچ محدودیتی بطور مستقیم بر روی مقدار جامدات حل شده و معلق اعمال نگردیده و این محدوده توسط كدورت آب كه نباید از  واحد تجاوز كندكنترل می شود .
نیترات:
نیتریت ونیترات از دیگر مواد موجود درآب می باشند كه معمولاً به مقدار نسبتاً كمی در آبهای طبیعی یافت می شوند ، احتمالاً تركیبات نیتروژن دار از طریق فاضلاب های صنعتی و كشاورزی وتاحدودی صنعتی به این آبها وارد می شوند كه با اكسید شدن این تركیبات به نیترات توأم است، اداره بهداشت ایالات متحده آمریكا در ارتباط با استانداردهای آب آشامیدنی ،هیچگونه محدودیتی را در ارتباط با مقدار محتوی نیترات در آب عمل نكرده است . اخیراً،مشخص شده كه وجود غلضت های بالایی از نیترات بالای ppm ۱۰ ? دلیل آبی شدن رنگ نوزادان تحت عنوان methem eglobinemia می باشد معمولاً وجود چنین غلظت های بالایی مربوط به آب چاههایی در مناطق روستایی و نزدیك به منابع نفوذ سطحی می باشد.( البته این تحقیق مربوط به كشور آمریكا می باشد.) 
▪ میزان نیترات در آب چند نقطه در شهر اراك و دو نوع آب معدنی:
ـ منطقه دارایی ۳۹.۶۵ ppm دماوند(آب معدنی) ۷ ppm
ـ منطقه دانشگاه ۱۵.۲ ppm پلور( آب معدنی ) ۲ ppm

آهن:
آهن به دو گونه آهن فرو و آهن فریك وجود دارد . آهن در فرم فریك كاملاً اكسیده شده در حالیكه در وضعیت فرو ، به گونه ای جزئی اكسیده می گردد . در آزمایش مقدار كل محلول شده و دو نوع ، یعنی آهن فرو و آهن فریك مورد سنجش قرار می گیرد . از آنجاییكه آهن یكی از فراوانترین عناصر پوسته جامد زمین می باشد در اكثر آبهای طبیعی وجود دارد .
آهن در آبهای سطحی به دلیل اكسید شدن توسط اكسیژن ، به صورت فریك می باشد ، اما آهن در آبهای چاه ، معمولاً بصورت فرو دیده می شود ، وقتی آب از درون چاه به سطح زمبن آورده می شود ،به محض تماس با هوای بیرون گاز دی اكسید كربن آزاد گشته و آهن فرو تبدیل به آهن فریك می گردد .
آهن در رده عناصر قشر ساز شبیه كلسیم و منیزیم قرار داده شده است و دلیل آنهم تشكیل رسوب از محلول و تولید یك لایه می باشد ، آهن در آب اشكالات زیادی را تولید می كند ، تولید لكه هایی میكند كه لایه حفاظتی و بهداشتی دستشوئی ها را از بین برده و بر سایر ظروف مشابه تأثیرات سوئی می گذارد . از نقطه نظر قوانین بهداشتی دولت ایالات متحده آمریكا ،حداكثر مقدار این ماده دردرون آب قابل شرب حدود ۰.۳ ppm بصورتFeاست.  از آنجا كه حضور آهن به مقدار فراوان باعث ناهنجاریهای بهداشتی می گردد از اینرو حذف آن بسیار حائز اهمیت می باشد .

▪ حذف آهن از محیط به همراه فرآیندهای زیر صورت می گیرد
۱) هوا دادن
۲) منعقد ساختن
۳) نرم كردن توسط آهك و آهك كربنات سدیم
۴) تبادل یونی
۵) صافسازی تماسی

منگنز:
منگنز بیشتر در آبهای آهن دار با دامنه ای كمتر از آهن وجود دارد. اشكالاتی كه در اثر حضور هریك از آنان بوجود می آید شبیه یكدیگر می باشد وروش حذف آهن بر منگنز نیز تأثیر می گذارد . منگنز بیشتر در آبها وجود داشته و معمولاً مقدارش بیشتر از ۳ ppm نمی باشد این عنصر ،مانندآهن از محلول راسب می شود و به فرم هیدروكسید منگنز قهوه ای یا سیاه رنگ در درون لوله های انتقال ، شیرها و غیره دیده می شود حضور منگنز تولید یكسری لكه های بد رنگ می كند . مقدار منگنز برای اكثر اهداف صنعتی نبایستی بیشتر از(۰.۱ ppm ۴) باشد و جهت تعدادی از فرایندها ، مانند تولید كاغذهای نرم و نازك ، این مقدار منگنز هم به عنوان آلوده كننده مطرح می شود .استاندارد اداره بهداشت آمریكا در این مورد بیشتر نبودن منگنز بصورت Mn درحدود ۰.۵ ppm ? در آب آشامیدنی را توصیه می نماید .
روش های حذف منگنز از آب:
۱) هوادهی
۲) صاف سازی تماسی
۳) نرم كردن توسط آهك با آهك كربنات كلسیم
۴) نرم سازی توسط زئولیت

عناصر ناچیز موجود در آب :
اصطلاح عنا صر ناچیز به آن دسته از عنا صر كه به مقدار بسیار اندك (درحد اثر) در یك سیستم معین وجود داشته باشند اشاره دارد .
یك تعریف قابل قبول برای عناصر ناچیز چنین است ، عنصری كه به مقدار چند قسمت در میلیون یا كمتر در نمونه وجود داشته باشد اصطلاح مواد ناچیز تعریف كلی تری است كه هم برای مواد شیمیایی و هم برای عناصر بكار می رود .
جدول زیر مهمترین عنا صر ناچیز را كه در آبها یافت می شوند را نشان می دهد ، بعضی از این عناصر به عنوان مواد غذایی برای زندگی جانوری وگیاهی شناخته می شوند ، ، بعضی از این عناصر به مقدار كم مورد نیاز حتمی هستند ولی مقدار زیاد آنها سمی است . بسیاری از مواد موجود در محیط زیست آبی دارای چنین رفتاری هستند.به خواص و ویژگی برخی از آنها در زیر اشاره شده است .

▪ وجود و اهمیت عناصر ناچیز در آبهای طبیعی و فاضلاب ها: 
ـ عنصر منبع تأثیر و اهمیت حدمجاز (ppm)
آرسنیك محصول فرعی استخراج معدن آفت كش ها سمی و احتمالاً سرطان زا ۵ ppm
كادمیم ضایعات صنایع فضولات استخراج معادن- آبكاری- لوله های آب در فرآیندهای شیمیایی جانشین روی می شود- باعث افزایش فشار خون وآسیب به كلیه ها و... ۰.۰۱ppm
بریلیم زغال سنگ و نیروگاههای هسته ای و صنایع فضایی مسمومیت حاد و مزمن و احتمالاً سرطان زا بور زغال سنگ،موادپاك كننده ،فضولات صنعتی سمی برای گیاهان ۱ ppm
كروم آبكاری فلزات، مواد افزودنی به برجهای خنك كننده عنصر ناچیز ضروری ۰.۰۵ ppm
مس آبكاری فلزات،فضولات صنعتی،زباله های شهری و معدنكاوی، عنصر ناچیز ضروری،برای جانوران سمی نیست ولی برای گیاهان سمی است ۱ ppm
فلوئور(یون) منابع ژئولوژیكی- پسمانده صنعتی بیش از ۱ppm باعث خرابی دندان میشود ۱.۷-۱.۸ ppm آهن پسمانده صنعتی-كان آب اسیدی ماده غذایی نه چندان سمی ضروری ۰.۰۵ppm سرب لوله های آب-بنزین معد نكاوی مسمومیت-نابودی حشرات ۰.۰۵ppm منگنز پسمانده صنعتی-كان آب اسیدی به مقدار زیاد برای گیاهان سمی ۰.۰۵p روی پسمانده صنعتی،لوله های آب آبكاری فلزات به مقدار زیاد برای گیاهان سمی ۵ ppm

فلوئور :
فلوئور (۰.۳)گرم به ازاء هر كیلو گرم از وزن پوسته زمین را شامل می شود . تركیبات فلوئور در تولید آلومینیم مورد استفاده قرار می گیرند . و فلوراید در طی ساخت و استفاده كودهای فسفاته كه تا ۴ درصد فلوئور دارندآزاد می شود مقادیر تماس روزانه با فلوراید بستگی به منطقه جغرافیایی دارد. اگر رژیم غذایی شامل ماهی، و چای باشد ،تماس از طریق غذا ممكن است به طور خاص زیاد باشد . در مناطق ویژه ،سایر غذاها و آلودگی هوا در محیط بسته ممكن است به مقدار قابل توجه در كل میزان تماس سهیم باشند مقادیر دریافتی بیشتر ممكن است از مصرف خمیردندان حاوی فلوراید ناشی شوند .
تماس با فلوراید از طریق آب آشامیدنی به مقدار زیاد بستگی به شرایط طبیعی دارد. مقادیر آن در آب خام معمولاًپایین تر از (۱.۵ mg/lit) است اما آبهای زیر زمینی ممكن است در مناطق غنی از مواد معدنی فلوئوردار ، محتوی حدود (۱۰ mg/lit) باشند برخی اوقات فلوراید جهت پیشگیری از پوسیدگی دندان به آب آشامیدنی افزوده می شود .فلورایدهای محلول پس از ورود آب آشامیدنی به بدن به سرعت در سیستم گوارش جذب میشوند.
در سال ۱۹۸۷ ، IARC (سازمان بین المللی پژوهش بر روی سرطان) فلورایدهای معدنی را در گروه ۳ طبقه بندی كرد. گر چه در یك مطالعه انجام شده بر روی موش های صحرایی نر ،شواهد دو پهلویی در خصوص سرطانزایی به دست آمده ولی مطالعات اپیدمیولوژی گسترده هیچ گونه شواهدی از سرطانزایی در انسان نشان نداده اند .
شواهدی دال بر اینكه مقدار رهنمودی (۱.۵ mg/lit) در سال ۱۹۸۴ نیاز به تجدیدنظر داشته باشد ، غلظت های بالاتر از این مقدار افزایش خط فلوروزیس دندان را به دنبال دارد و غلظت های بسیار بالاتر به فلوروزیس اسكلتی می انجامد . این مقدار بالاتر از آن چیزی است كه برای فلوئورزنی مصنوعی آب توصیه شده است.


موضوعات مرتبط: تصفیه آب
[ سه شنبه نوزدهم آبان 1388 ] [ 13:29 ] [ سعید اسکندری ]
آبهای معدنی

آبهای معدنی ( Inorganic Water ) ، آبهایی هستند که در یک کیلوگرم آنها لااقل هزار میلی گرم نمک و یا 250 میلی گرم انیدرید کربنیک آزاد موجود است.

نگاه اجمالی

آبهای معدنی ، از چشمه‌های طبیعی یا چشمه‌هایی که مصنوعا ایجاد کرده‌اند، جریان دارند و آنها را در همان سرچشمه در ظرف مخصوصی پر می‌کنند و برای مصرف حمل می‌نمایند. آب چشمه‌ها بطور کلی دارای نمکهایی هستند که در موقع عبور آب از سطح زمین در آن حل شده ولی آب مقطر فاقد این نمکهاست. مقدار این نمکها در آبهای معدنی بمراتب زیادتر و لااقل به یک در هزار می‌رسد.

ترکیبات آب معدنی

در آب معدنی ترکیباتی مانند نمکهای ید و ترکیبات آرسنیک و ترکیبات گوگرددار و مواد رادیواکتیو و نظیر آنها وجود دارد که در آب معمولی نیست. از آنجائیکه ترکیبات قشر زمین در نقاط مختلف ، متفاوت می‌باشد، مسلم است که ترکیبات آبهای معدنی هم فرق می‌کند. مثلا در یک آب معدنی مقدار کلرور سدیم زیادتر و در آب معدنی دیگر مقدار آهک زیادتر است.

طبقه بندی آبهای معدنی

آبهای معدنی را از روی اینکه چه ترکیبی بیشتر در آن وجود دارد طبقه بندی کرده‌اند.

آبهای معدنی اسیدی

این آبها باید لااقل در یک لیتر ، یک گرم انیدرید کربنیک طبیعی آزاد محلول داشته باشد.

سرچشمه‌ها: مهمترین چشمه‌های انیدرید کربنیک‌دار در آلمان ، چشمه‌های مارین‌باد و چشمه زائربرون در هارتی و غیره می‌باشد. در ایران هم آب ترش راه رشت و آب علی از چشمه‌های مهم می‌باشد. چشمه‌های قلیایی که دارای قسمت اعظم از کربنات سدیم می‌باشند، معروفترینشان ، چشمه‌های سالسبرون در آلمان و ویشی__ در فرانسه می‌باشد.

فواید آن برای بدن : انیدرید کربنیک محلول در آب موجب تسریع حرکت دودی‌شکل روده می‌گردد و مقدار عصاره‌هایی که در روده ریخته می‌شود را زیادتر می‌کند. در نتیجه ، هضم غذا تسریع می‌شود. همچنین موجب زیاد شدن اسید کلریدریکی که در معده تولید می‌شود، می‌گردد و اثر اشتها آور دارد. آبهای قلیایی نیز فعالیت معده را زیاد می‌کنند و اسید معده را از بین می‌برند و در معالجه درد مفاصل مؤثرند.

آبهای معدنی سولفات سدیم‌دار

آب این چشمه‌ها دارای سولفات سدیم می‌باشند، ولی علاوه بر آن ، اغلب کلرور سدیم و بی‌کربنات سدیم هم دارد.

سرچشمه‌ها: مهمترین چشمه‌های سولفات سدیم‌دار چشمه‌ مارین‌باد و چشمه‌ الستر در ساکسن و غیره در آلمان می‌باشد.

آب چشمه‌های تلخ

مهمترین ماده شیمیایی که در آب این چشمه‌ها موجود است و موجب تلخی مزه آنها می‌گردد، سولفات منیزیم می‌باشد، اما علاوه بر سولفات منیزیم ، اکثرا سولفات سدیم و کلرور سدیم هم در آنها وجود دارد.

سرچشمه‌ها : مهمترین چشمه‌های تلخ در آلمان می‌باشند. چشمه فریدریک هال در ماینینگن و چشمه مدکنت هایم در ورتنبرگ است.

فواید آن برای بدن : آبهای تلخ اثرات خوبی در برطرف کردن یبوست و چاقی دارند. آشامیدن آب این چشمه‌ها برای اشخاص ضعیف و کم خون و مسلول و نظیر این‌ها خوب نیست.

چشمه‌های کلرور سدیم

در آب این چشمه‌ها بیش از یک گرم املاح در لیتر موجود است و بیشتر این املاح نیز کلرور سدیم می‌باشد.

سرچشمه‌ها : چشمه‌های کیسینگن و نوی‌هاس واقع در آلمان از مهمترین چشمه‌ها می‌باشند.

فواید آن برای بدن : اشخاصی که مبتلا به سو هاضمه و یا چاقی زیاد می‌باشند و یا دستگاه تنفسی آنها خوب کار نکند، بر اثر آشامیدن این آبها بهتر می‌شوند.

آبهای آهن‌دار

آبهایی که در یک لیتر آب آنها بیش از ده میلی گرم آهن به حالت محلول موجود باشد، از آنجائی که آبهای آهنی زود تجزیه و آهن آنها ته نشین می‌شود. معمولا در همان سرچشمه‌ آنرا می‌آشامند.

سرچشمه‌ها : نمونه‌ای از چشمه‌های آهندار در ایران آب گرم محلات است. مهمترین چشمه‌های آهنی در آلمان چشمه‌های پیرمونت و چشمه شوالباخ و چشمه الکسی باد و غیره می‌باشد.

فواید آن برای بدن : آبهای آهن‌دار برای درمان کم خونی بسیار مفید می‌باشد.

آبهای گوگردی

این آبها دارای هیدروژن سولفوره آزاد و یا هیدروسولفور و یا هر دوی اینها می‌باشند ( بوی هیدروژن سولفوره ، شبیه بوی تخم مرغ گندیده است )

سرچشمه‌ها : آبهای گوگردی در اسک لاشاپل ( آخن ـ آلمان ) همچنین در بادن نزدیک وینه و در اکس لبن هم موجود است. در ایران نیز آب اسک ، نمونه‌ای از آبهای گوگردی است.

فواید آن برای بدن : آبهای گوگردی در درمان روماتیسم و امراض جلدی و مسمومیتهای فلزی تجویز می‌شود.

آبهای ‌آهک‌دار

این آبها دارای نمکهایی هستند که قسمت اعظم آنها کربنات اسید کلسیم و کربنات اسید منیزیم و گچ و انیدرید کربنیک می‌باشد.

سرچشمه‌ها : در آلمان چشمه‌های آن در ویلدونگن و وایسن بورگ و محلهای دیگر واقع می‌باشد. در ایران آب گرم راه همدان نمونه‌ای از آبهای آهک‌دار می‌باشد.

فواید آن برای بدن : آبهای آهکدار در درمان نارسایی کلیه و درمان نارحتی اعصاب و درمان اگزمای پوست و غیره توصیه شده‌اند.

چشمه‌های آرسنیک‌دار

این چشمه‌ها دارای مقدار جزئی آرسنیک هستند که بعلت کمی مقدار اثر کشندگی ندارد بکله بطور کلی برای تقویت بکار می‌رود.

سرچشمه‌ها : محل این چشمه‌های دورک هایمر ماکس کول واقع در آلمان و چشمه لویکو واقع در شمال ایتالیا می‌باشد.

فواید آن برای بدن : آشامیدن آب این چشمه‌ها برای رفع کم خونی و ضعف ناشی از کمی غذا و غیره مفید است.

آبهای یددار

آب این چشمه‌ها را بیشتر برای آشامیدن و نه حمام گرفتن مصرف می‌کنند و ید موجود در آنها ، هم دستگاه گوارش و هم غدد گلو را تحریک به کار و ترشح می‌کند


موضوعات مرتبط: تصفیه آب
[ چهارشنبه ششم آبان 1388 ] [ 13:8 ] [ سعید اسکندری ]
كاربرد ازن در تصفيه آب آشاميدني

يكي از اساسي ترين اهداف تصفيه آب گند زدائي يا ضد عفوني نمودن آب جهت مناسب نمودن براي شرب مي باشد. تاكنون براي گند زد ائي آب روشهاي مختلفي ارائه گرديده است كه مهمترين آنها كلرزني ، ازن زني و استفاده از دي اكسيد كلر ، برم ، يد ونيز اشعهUV  مي باشد.عمومي ترين روش گند زدائي در جهان كلر زني مي باشد كه از دلايل عمده استفاده از آن مي توان موثر بودن در غلظت پائين ، ارزان و در دسترس بودن ونيز داشتن باقيمانده در آب پس از عمل گند زدائي را نام برد. با توجه به تشكيل تركيبات آلي كلرينه و ساير تركيبات تري هالومتان در اثر گند زدايي با كلر كه عوارض نامطلوبي را براي مصرف كنندگان به همراه دارد استفاده از گند زدا هاي جديد روز به روز ابعاد وسيع تري مي يابد.ازن از جمله تركيباتي است كه با توجه به خواص ويژه خود ، نزديك به يك قرن است كه بعنوان گند زدا در آب آشاميدني توسط كشورهاي اروپايي مورد استفاده قرار گرفته است . اولين كار برد ازن در سال 1893 در كشور هلند و براي تصفيه خانه اي كه از آب رودخانه راين تغذيه مي نمود صورت پذيرفت . امروزه بيش از يك هزار تصفيه خانه آب از ازن بعنوان بخشي از تصفيه شيميائي استفاده مي كنند كه اغلب آنها در كشورهاي غربي بويژه فرانسه ، سوئيس و كانادا قرا دارند  بزرگترين تاسيسات گند زدائي با ازن در مناطق پاريس و مونترال بكار گرفته شده است .


موضوعات مرتبط: تصفیه آب
ادامه مطلب
[ چهارشنبه ششم آبان 1388 ] [ 13:4 ] [ سعید اسکندری ]

 اهميت تصفيه آب

 چه براي مصارف آشاميدني و چه براي مصارف صنعتي، معمولا آب طبيعي احتياج به تصفيه دارد. تصفيه آب براي مصارف آشاميدني هم آسان تر و هم ارزان تر از تصفيه آب برا ي مصارف صنعتي است. نگرانيهاي اساسي در مورد آب آشاميدني عبارتند از:

•   باکتري هاي بيماري زا ( پاتوژن ها ) در آب.

•   کمبود و يا وجود زيادي غلظت بعضي از يونها که در سلامتي انسان نقش دارند مانند: يون فلوئور.

•   ذرات معلق در آب.

•   بو و مزه آب.

 دامنه نگراني هاي اساسي در مورد آب هاي صنعتي بستگي به محل مصرف آب دارد. آب به صورت هاي متفاوت در صنايع وابسته مطرح مي شود:

 1-  به عنوان ماده اوليه براي تهيه محصول نهايي، بدون اينکه تغيير شکل دهد.

 2-  به عنوان ماده اوليه براي شرکت در واکنش شيميايي تهيه محصول نهايي.

 3-  به عنوان حلال موادي که در واکنشهاي شيميايي شرکت مي کنند.

 4-  به عنوان ماده واسطه انتقال حرارت از دماي زير صفر( آب نمک ) تا دماي بخار آب.

 5-   به عنوان ماده ذخيره کننده انرژي.

 6-  به عنوان ماده واسطه جهت خارج کردن مواد ناخواسته (زائد).

 7-   به عنوان سپر محافظتي در برابر گرما و تشعشع آب سنگين( D2O ) مورد استفاده در نيروگاهها.

 8-  به عنوان ماده اي راحت و ارزان جهت استاندارد ساختن دستگاههاي اندازه گيري دما،دانسيته و ويسکوزيته.

 9-  به عنوان ماده اصلي جهت مبارزه با آتش به جز در موارد استثنائي مثل مواد نفتي.

 10- خصوصا در مهندسي شيمي و پترو شيمي، بسياري از فرايندها همانند نمک زدايي، خشک کردن، تبخير کردن، کريستاليزاسيون، اختلاط، رزين هاي تعويض يوني، رطوبت زدايي، جذب سطحي و غيره در ارتباط مستقيم با آب هستند.

 مطلوب ترين آب براي هر صنعتي آب بدون يون مي باشد، اما هزينه تصفيه آب تا رسيدن به مرحله آب بدون يون بسيار زياد است. براي هر صنعتي مطلوب ترين آب آن است که هزينه تصفيه آب کمتر از مخارج درمان عواقب زيان بخش ناخا لصي ها باشد که براي اکثر صنايع، رسيدن به اين امر با تکيه بر استفاده از سيستم اسمز معکوس  RO يا (Reverse Osmosis ) امکان پذير مي باشد 

برخي اثرات زيان بخش ناخالصي هاي آب در صنعت:

 1- توليد رسوب در دستگاه هاي حرارتي و ديگ بخار.

 2- توليد بخار با کيفيت پايين.

 3- خوردگي بويلرها و ديکر سيستم هاي حرارتي و لوله ها.

 4- اتلاف مواد شيميايي مانند صابون.

 5- باقي گذاردن لکه روي محصولات غذايي و نساجي. ناخالصي هاي آب: تقريبا هر ماده اي در آب محلول است و اين حلاليت به دما، فشار، PH ، پتانسيل شيميايي و به غلظت نسبي ديگر مواد در آب بستگي دارد. در طبيعت اين عوامل چنان به هم مربوط هستندکه کمتر مي توان حلاليت ماده اي را در آب به طور دقيق پيش بيني کرد. در واقع آب يکي از مشهورترين حلال هاست. مخصوصا مواد قطبي( مثل نمک ها ) به مقدار زيادي در آب حل مي شوند. از اين رو آب به طور خالص در طبيعت وجود ندارد. آب هميشه در حال انحلال ، انتقال و يا رسوب گذاري است. بخار آب موجود در هوا، در اثر ميعان به صورت باران در مي آيد که در موقع باريدن مقداري گردو خاک، اکسيژن، دي اکسيد کربن و ديگر گازها را در خود حل مي کند. در روي سطح زمين، آب مقداري از مواد معدني را در خود حل کرده و همراه مواد ديگر به نقاط مختلف منتقل مي کند. آب در هنگام نفوذ در لايه هاي مختلف زمين، قسمتي از مواد معلق و ميکروبها را در در لايه هاي مختلف زمين از دست مي دهد.

 ناخالصي هاي آب را مي توان به چهار دسته تقسيم کرد:

 1-  مواد معلق

 2-  گازها

 3-  نمکهاي محلول

 4-  ميکروب ها خصوصا اشريشيا کليفرم (کليفرم روده اي) ( E.coli coliform )

 تکنولوژي هاي غشايي

 فرآيندهاي غشايي از روشهاي نوين جداسازي هستند که بدون استفاده از تغيير فاز،اجزاء مورد نظر را از سيال جدا مي نمايند.عدم تغيير فاز در طول فرايند جداسازي موجب مي شود که جداسازي با صرف انرژي کمتري صورت گيرد. دو خصوصيت اصلي غشاها يعني توانايي قابل توجه در انجام انواع جداسازي ها و حداقل مصرف انرژي، عوامل گسترش روزافزون فرايندهاي غشايي مي باشند. غشاها کاربرد هاي فراواني در زمينه هاي مختلف علمي و صنعتي دارند که از جمله مي توان به شيرين کردن آب دريا، دياليز خون، تصفيه آب نظير آب رودخانه، چشمه و چاه، تصفيه پساب هاي خانگي، تصفيه انواع پساب هاي صنعتي مانند تصفيه پساب صنايع نساجي، کاغذ سازي، چرم سازي، الکل سازي، تغليظ شير در کارخانجات پنير سازي، تغليظ آب ميوه، جداسازس ميکروارگانيسمها،استريل کردن مايعات، جداسازي پروتئين ها از آب پنير، جداسازي گازهاي ترش از گاز طبيعي، جداسازي اکسيژن و نيتروژن از هوا، جداسازي اتيلن از گازهاي خروجي واحد توليد پلي اتيلن، بهينه سازي محيط زيست، صنايع داروسازي و بيوتکنولوژي اشاره نمود. با توجه به اهميت روزافزون آشنايي با فرآيندهاي غشايي به بررسي و شناخت غشاهاي اسمز معکوس مي پردازيم.

فرآيند اسمز معکوس

سيستمهاي فيلتراسيون غشايي با جريان متقابل از قبيل اسمز معکوس، نانوفيلتراسيون و اولترافيلتراسيون انتخابات مناسبي جهت جايگزيني با فيلتراسيونهاي سنتي و تيمارهاي شيميايي مي باشند. با اين وجود جهت دستيابي به بهترين عملکرد اين سيستمها، توجهات دقيقي بايد در مورد شرايط آب ورودي به اين سيستمها مبذول داشت. بنابراين بايد در مورد ويژگي آب ورودي به سيستم از اطلاعات کافي برخوردار باشيم.   ويزگيهاي انواع آبها جهت استفاده از دستگاههاي اسمز معکوس براي تصفيه آب ابتدا بايد خصوصيات آبهاي گوناگون و ناخالصي هاي موجود را شناسايي و مطالعه نمود، لذا در ذيل به ذکر ويزگيهاي انواع آب مي پردازيم 

 الف- ويژگي آبهاي زيرزميني 

 •  مواد معلق در آنها کم است. 

 •  معمولا مواد آلي بسيار کم دارند 

•  ممکن است داراي ذرات شن باشند.

   اين آبها حاوي آهن محلول و گاهي هم منگنز محلول هستند که وقتي آب در معرض اتمسفر قرار مي گيرد در اثر اکسيد شدن توسط هوا، ذرات زرد- قهوه اي درآنها ظاهر مي شود.

  دي اکسيد کربن ممکن است در اين آبها زياد باشد و PH اين آبها معمولا 9/7 – 9/6 مي باشد.

آب چاههاي خيلي عميق معمولا عاري از ميکوبها و ديگر ميکروارگانيسمها مي باشد ولي آب چاههاي کم عمق معمولا آلوده به ميکروارگانيسمها هستند.

به خاطر انحلال جزئي مواد معدني، معمولا اين آبها داراي املاح زياد مي باشند حدود ppm 500  که بيشترين جزء آن بي کربنات کلسيم است.

اين آبها معمولا سخت هستند ولي سختي آنها موقتي است( سوافات و نيترات کلسيم و منيزيم)

 ب- ويژگي آبهاي سطحي:

 1- زلال نيستند

2- PH اين آبها حدود 8-7 است.

 3- مواد عالي موجود در اين آبها در نقات مختلف متفاوت است.ممکن است حاوي دترجنت ها، نفت، روغن و فلزات سنگين باشند.

 4- معمولا آلوده به ميکروارگانيسمها هستند.

 5- مقدار آمونياک، فنل و نيترات اين آبها ممکن است زياد باشد.

 6- اگر آبهاي سطحي از آبهاي کشاورزي ناشي شوند، معمولا داراي نيترات و فسفات قابل توجهي هستند، بويژه در مناطقي که از کودهاي شيميايي استفاده مي شود

  ج- ويژگي آبهاي شور:

 1- مقدار املاح اين آبها بسيار زياد و معمولا بيشتر از ppm 1000 مي باشد.

 2- غلظت يون کلر و سديم اين آبها بسيار زياد و معمولا بيش از ppm 500 است. پيش تصفیه آب ورودي به سيستم مي تواند عمر غشاء را طولاني تر ساخته،کيفيت آب توليدي را بهبود بخشد و هزينه هاي نگهداري و پاکسازي سيستم را کاهش دهد. اهميت شرايط آب ورودي زماني آشکار مي شود که شما کارکرد غشاء با جريان متقابل را مورد آزمايش قرار دهيد. به زبان ساده، سيستمهاي فيلتراسيون جريان متقابل، جريان درون ريز را به دو جريان برون ريز يعني Permeate و Concentrate تقسيم و جداسازي مي کند. Permeate آن قسمت از جريان است که از غشاء نيمه تراوا عبور مي کند. جريان Concentrate  (تلغيظ شده ) دربرگيرنده آن اجزايي است که توسط غشاء پس زده شده است. اساسي ترين مزيت فيلتراسيون جريان متقابل، قابليت آن براي کارکرد پيوسته و مداوم با سيستم پاکسازي خودبه خود است.

اساس كار اسمز معكوس:

 اگر يك غشا نيمه تراوا بين دو محلول با غلظتهاي متفاوت قرار گيرد، مقداري از حلال از يك طرف غشا به طرف ديگر منتقل مي شود. جهت طبيعي حركت حلال به گونه اي است كه محلول غليظ تر رقيق مي شود، سپس آب خالص از غشا عبور كرده و وارد آب شور مي شود. اگر به سيستم اجازه رسيدن به تعادل داده شود، در ان صورت سطح اب نمك آن ( محلول غليظ تر ) از سطح آب خالص بالاتر خواهد رفت. اين اختلاف سطح را در دو طرف غشا فشار اسمزي مي گويند. در اسمز معكوس، آب خام ( تصفيه شده ) توسط پمپ به داخل محفظه اي كه داراي غشا نيمه تراوا مي باشد، رانده مي شود و چون ناخالصي ها قادر به عبور از غشا نيستند از اينرو در يك طرف غشا، آب تقريبا خالص و در طرف ديگر ان آب تغليظ شده از ناخالصي ها وجود خواهد داشت اين فرآيند براي تهيه اب اشاميدني از ابهايي كه حاوي املاح معدني زيلد و ناخالصي هاي آلي مي باشند، بسيار مناسب بوده و حتي قادر است از آب دريا با ( ppm 5000 TDS ) و نيز از ابهاي شور، آب آشاميدني تهيه كند. روش اسمز معکوس قادر به جداسازي مواد غير آلي حل شده، مواد آلي حل شده، آلاينده هاي ميکروبيولوژيکي از قبيل اندوتوکسين ها، ويروس ها، باکتري ها و ذرات مي باشد. به دليل اين طيف وسيع جداسازي روش اسمز معکوس يک فرآيند مهم در زمينه تيمارهاي آب است. اين روش به هايپرفيلتراسين ( Hyper filtration ) نيز معروف مي باشد، بدين ترتيب که با استفاده از اين روش ذراتي به کوچکي يونها را نيز مي توان جدا کرد. جهت زدودن نمکها و ساير ناخالصي هاي آب و بهبود رنگ، طعم و مزه مي توان از اين روش بهره گرفت. لازم به ذکر است که بيش از يک قن است که اين تکنولوژي شناخته شده است ولي تا شصت سال اخير يعني تا زماني که غشاء هاي خاص توسعه نيافته بودند، اين تکنولوژي گسترش چنداني پيدا نکرده بود. تکنولوژي اسمز معکوس به وفور در صنايع غذايي، توليد آب ميوه ها، صنايع برق، قدرت، ميکروالکترونيک، داروسازي و غيره مورد استفاده قرار مي گيرد. همچنين اين تکنولوؤي در دفع باکتري ها، پيروژن ها و آلودگي هاي آلي بسيارموثر است. همانگونه که ذکر شد روش اسمز معکوس به عنوان Hyper filtration نيز ناميده مي شود که دقيق ترين و ريز ترين سيستم فيلتراسيون شناخته شده مي باشد. اين تکنولوژي از انتقال ذراتي به کوچکي يونهاي منفرد حل شده در محلول نيز جلوگيري مي کند.سيستم اسمز معکوس قادر به جداسازي باکتريها، نمکها، قندها،پروتئين ها، ذرات، رنگ ها و ساير موادي است که داراي وزن مولکولي بيش از 250-150 دالتون باشند، لازم به ذکر است که جداسازي يون ها با اسمز معکوس به کمک ذرات باردار انجام مي شود. اين مطلب بدين معني است که يونهاي حل شده که داراي بار مي باشند مانند نمک ها، احتمال آن که توسط غشاء پس زده شوند نسبت به آنهايي که داراي بار نمي باشند مانند مواد آلي بسيار بيشتر است. به علت آن که سيستم اسمز معکوس در مقايسه با ساير روشها در درجه حرارت پايين تر و با انرژي مقرون به صرفه اي کار مي کند،کاربرد هاي فراواني مانند نمک زدايي، تيمار پسابها، بازيافت املاح معدني، تغليظ آب پنير و ساير محصولات غذايي و مهمتر از همه در خالص سازي آب دارد. در سالهاي اخير سيستم اسمز معکوس به ميزان فراوان در فرآوري آب مورد نياز جهت دياليز در بيمارستانها و جهت کارخانجات توليدي دارويي و بهداشتي مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر اين، روش اسمز معکوس قادر به توليد آبي خالص جهت استفاده در تزريق( EFI )( Water For Injection ) و براي آماده سازي محلولهاي پراگوارشي و پراروده اي است.

 محاسن سيستم RO

•   سيستم پيوسته و مداوم ( Continues ) 24 ساعت در شبانه روز

•   قابليت دريافت ورودي با) TDS کل مواد جامد محلول) بالا ( Total Dissolved Solid ) 

•   ميزان بازدهي بالا در کل سيستم

 •   نرخ بالاي بازيافت آبهاي آلوده تا 98% منابع ورودي بر اساس ميزلن املاح و ناخالصي هاي موجود

 •   مصرف انرژي پايين

 •   نياز به حداقل شستشو

•   جلوگيري از عبور سليکا تا 90%

•   سادگي فرآيند  تنها فاکتور پيچيده, کنترل آب ورودي به سيستم جهت به حداقل رساندن احتياجات مداوم جهت پاکسازي غشاء ها مي باشد.

•   ظرفيتهاي توليد متعدد

 •   پايين بودن هزينه نگهداري سيستم

•   عدم بکار گرفتن مواد زيان بخش براي انسان در اين سيستم

•   مصرف پايين انرژي در سيستم

 •   استفاده از حداقل مواد شيميايي در سيستم اسمز معکوس

 •   از بين بردن تمامي آلاينده ها از قبيل آلاينده هاي آلي، غير آلي و ميکروبي

 •   امکان استفاده از منابع نامتناهي و قابل اطمينان يعني آب درياها در اين سيستم

 •   عدم تحميل هر گونه آثار منفي به محيط زيست

•   پايين بودن هزينه نصب و راه اندازي سيستم

•   قابليت جداسازي آلاينده هايي که به آب رنگ، مزه و بوي نامطلوبي مي دهند از قبيل طعم هاي قليايي و نمکي که بوسيله کلريدها و سولفات ها ايجاد مي گردند.

•   قابليت جداسازي پاتوژن فوق العاده خطرناک به نام Cryptosponolium که باعث ايجاد بيماري مهلک و خطرناک ميشود.

•   توليد خالص تري آب که آب توليدي توسط اين سيستم مورد تاييد NASA قرار گرفته و کاملا با استانداردهاي جهاني مطابقت دارد. خاصيت بسيار عالي حلاليت آن، متابوليسم را در بدن بهبود مي بخشد و اين امر باعث مي شود که ايمني بدن در مقابل عفونت ها افزايش يافته و باعث دفع سموم و ويروس ها گردد. لازم به ذکر استکه نوشيدن آب حاصل از سيستم اسمز معکوس به مدت طولاني به بهبود کارکرد سيستم هاي بدن و سلامتي کمک شاياني مي کند

 •  قابليت جداسازي سمي تري عناصر و مواد مضر براي سلامتي انسان از قبيل کادميوم، سرب،


موضوعات مرتبط: تصفیه آب
[ شنبه دوم آبان 1388 ] [ 14:5 ] [ سعید اسکندری ]

بررسی روش های خالص سازی آب با به کارگیری فناوری نانو

 

 
 
 
نانو، دلالت بر یک واحد بسیار کوچک در علم اندازه گیری دارد. یک نانومتر معادل 9-10 متر یا به عبارتی یک میلیاردم متر است. اخیراً با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می شوند. کاربردهای فناوری نانو در این خصوص عبارتند از : نانو فیلترها، نانو فتوکاتالیست ها، مواد نانو حفره ای، نانو ذرات، نانو سنسورها، توانایی های این فناوری در تصفیه آب و با توجه به انواع آلودگی های نقاط مختلف ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است.
در گذشته نه چندان دور اهداف تصفیه خانه های آب آشامیدنی کاهش مواد معلق و زدودن عوامل زنده بیماری زا در آب بود که با روشهای متداول فیلتراسیون و گندزدایی قابل حصول بوده اند. لیکن با افزایش غلظت مواد ریزدانه، ترکیبات ازته، مواد آلی و معدنی و فلزات سنگین به منابع آب روش های متعارف جوابگوی نیازتصفیه خانه ها نبوده و لازم است از فرآیندهای نسبتاً جدید در تصفیه خانه ها استفاده شود.
اخیراً نیز با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می شوند.
مفهوم نانوفناوری به حدی گسترده است که بخش های مختلف علوم و فناوری را تحت تأثیر خود قرار داده و در عرصه های مختلف از جمله محیط زیست کاربردهای وسیعی یافته است. در این مقاله به بررسی کاربردهای فناوری نانو در صنعت آب می پردازیم.


نانو فیلترها

تاریخچه نانو فیلتراسیون به دهه هفتاد میلادی زمانی که غشاهای اسمز معکوس با فشارهای نسبتاً پایین همراه با جریان آب تصفیه ای قابل قبول، بسط و توسعه پیدا کردند باز می گردد. استفاده از فشارهای بسیار بالا در فرآیند اسمز معکوس، اگر چه منجر به تهیه آب با کیفیت بسیار عالی می شد، ولیکن به همان نسبت هزینه گزاف انرژی مصرفی عاملی نگران کننده به شماره می آمد. در نتیجه، تهیه آب با استفاده از این روش از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبود. بنابراین استفاده از غشاهایی با میزان درصد حذف پایین تر ترکیبات محلول، اما با قدرت نفوذ آب بیشتر و به طبع آن، افزایش حجم آب تصفیه شده با کیفیتی مطلوب (درحد استانداردهای مورد نظر) در فناوری جداسازی یک پیشرفت قابل ملاحظه، به شمار می آمد. از ین رو غشاهای اسمز معکوس با فشار پایین، بعنوان غشاهای نانو فیلتراسیونی شناخته شدند.
نانو فیلتراسیون فرآیند غشایی جدیدی است که خواص آن بین فرایندهای اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون قرار دارد و در اختلاف فشار پایین (10-20 بار) قابل استفاده می باشد. به علت عمل نمودن در فشار پایین و بازیابی بالاتر، هزینه های عملیاتی و نگه داری این فرآیند به مواد شیمیایی نیاز نبوده و پساب تولیدی فشرده و غلیظ می باشد. لذا هزینه حمل و نقل و دفع آن کمتر است. به کمک تجهیزات خاص غشاء ها به طور خودکار تمیز می شود. در مورد فرآیند نانو فیلتراسیون، هزینه انرژی به مراتب از اسمز معکوس کمتر می باشد. نکته حائز اهمیت در مورد نانو فیلترها نسبت به سایر غشاها، قدرت انتخاب گری در حذف یون هاست.
غشاهای نانو فیلتراسیون معمولاً از دو لایه تشکیل می شود. لایه نازک و متراکم عمل جداسازی و لایه محافظ، عمل حفاظت در برابر فشار سیستم را انجام می دهد. غشاهای نانو فیلتراسیون معمولاً در دو نوع باردار و غیرباردار موجود هستند. مکانیسم اصلی در حذف ملکول های بدون بار، خصوصاً ترکیبات آلی بر پایه غربالسازی استوار می باشد. در حال که حذف ترکیبات یونی به دلیل بر عم کنش های الکتروستاتیک بین سطح غشا و گونه های باردار، حذف می شوند.
امروزه غشاهای نانویی تجاری، در اشکال متفاوتی استفاده می گردند. این اشکال شامل، سیستم های مارپیچی، صفحه ای، جعبه ای، لوله ای و فیبری می باشد. شکل هر یک از غشاهای نانویی براساس نوع غشا و نانویی براساس نوع غشا و به منظور بالا بردن بازده و عملکرد آن انتخاب می گردد.
نانو فیلترها برای حذف محدوده وسیعی از ترکیبات به کار گرفته شده است، از جمله :

 حذف آفت کش ها از جمله آترازین، سیمازین، دیورن و ایزوپرتورن
 حذف ترکیبات آلی فرار مانند مشتقات کلردار آلی سبک مانند کلروفرم، تری کلرواتیلن و تتراکلرواتیلن
 حذف محصولات جانبی حاصل از واکنش گندزدا با ترکیبات آلی آب از جمله هالومتان ها
 حذف کاتیون ها و سختی
 حذف کروم (VI)، اورانیم، آرسنیک
 حذف آنیون ها
 حذف پاتوژن ها

نانو مواد

نانومواد در مقایسه با مواد در ابعاد بزرگ دارای سطوح بسیار وسیع تری هستند. به علاوه این مواد قادر به بر هم کنش با گروه های شیمیایی مختلف به منظور افزایش میل ترکیبی آنها با ترکیبات ویژه می باشند. همچنین نانومواد می توانند به عنوان لیگندهای قابل بازیافت با ظرفیت و عملکرد انتخابی بسیار بالا برای یون های فلزی سمی به هسته های رایواکتیو، حلال های آلی و معدنی به شمار می آیند.
جاذب ها به طور وسیعی به عنوان جداساز محیطی در خالص سازی آب و برای حذف آلاینده های آلی از آب آلوده استفاده می شدند. تحقیقات وسیعی در این زمینه صورت گرفته است از جمله می توان به کاربرد نانو تیوپ های کربنی تک دیواره برای حذف یون های سنگین ماننده 2Pb، 2Cu، 2Cd، چیتوزان با گروه های عاملی فسفاته برای حذف 2Pb، ترکیب کربن نانوتیوپ- اکسید سدیم برای حذف As (V) ، نانو بلورهای FeO(OH) - برای جذب AS (V) و Cr (VI) ، زئولیت های تعویض یون NaP1 برای حذف فلزات سنگین از پساب های معدنی اسیدی مانند 3Cr، 2Ni، 2Zn، 2Cu، 2Cd، نانو مواد کربنی برای جذب مواد آلی فرار، رنگ های آلی و ترکیبات آلی و ترکیبات آلی کلره، فولرن برای جذب ترکیبات آروماتیک چند حلقوی مانند نفتالین اشاره نمود.

نانو مواد حفره ای

مواد نانو حفره ای به عنوان یک زیر مجموعه مواد نانو ساختار با دارا بودن سطح منحصر به فرد، شکل ساختمانی و خواص حجمی در زمینه های مختلف از جمله، فرایندهای تعویض یونی، جداسازی، کاربردهای کاتالیستی، ساخت حسگرها، ایزولاسیون ملکولی های زیستی و خالص سازی کاربرد دارند.
به طور کلی مواد نانو حفره ای را می توان براساس دامنه قطر منافذ نانویی به سه دسته میکروپور، مزوپور و کاروپور تقسیم نمود. براساس سیستم آیوپاک، حفره های مواد میکروپور دارای قطری کمتر از 2 نانومتر می باشند. مزوپورها دارای حفره های به قطر بین 2 تا 50 نانومتر و ماکروپورها دارای حفره هایی با قطر بیشتر از 50 نانومتر هستند.
مواد نانوحفره ای را می توان براساس جنس، از قبیل آلی یا معدنی، سرامیک یا فلز و یا خواص آنها دسته بندی نمود. در سیستم های پلی مری، سرامیکی و یا کربنی نیز مشابه این چنین حفره هایی دیده می شود که البته شکل حفره ها در آن متفاوت هست. در واقع جنس ماده، شکل حفره ها، اندازه آنها و توزیع و ترکیب حفره ها است که در نهایت مشخص کننده نوع کاربرد ماده نانو حفره ای می باشد.
 
این مواد شامل
 کربن های نانوحفره ای ترکیبات دارای کاربردهای متنوعی از جمله، جذب گازهای آلاینده، بسته های کاتالیستی، فیلترهای تصفیه آب، مخزن نگهداری گاز و... باشند.
 زئولیت های نانوحفره ای عمده کاربرد زئولیت های در فرایندهای تصفیه ای آب (شامل تصفیه آب شرب و پساب های صنعتی) حذف یون های فلزات سنگین می باشد.
 پلیمرهای نانوحفره ای (نانوپروس پلی مرها عمده کاربرد پلی مرهای نانوحفره ای براساس عملکرد آنها به عنوان جاذب تعریف می گردد. از جداسازی ملکول های آلی خاص از سیستم های بیولوژیکی تا کاربرد آن ها را در تصفیه آب به منظور حذف آلودگی های ناشی از ترکیبات آلی نظیر فنل ها شامل می شود.

نانو ذرات

 حذف آرسنیک با نانو ذرات سریم
 حذف آرسنیک با نانو ذرات اکسید آهن
 حذف کروم با نانو ذرات آهن
 حذف مس، کبالت و نیکل با نانو ذرات آهن
 حذف ترکیبات آلی با نانو ذرات آهن
 حذف آلاینده ها با نانو ذرات آهن در محل
 کاهش نیترات با نانوذرات دوفلزی پالادیم- مس
 گندزدایی آب با نانو ذرات نقره

نانو سنسورها در تصفية آب و پساب

از آنجائي كه بسياري از خواصي كه انتظار مي‌رود توسط سنسورها اندازه‌گيري شود در سطح مولكولي يا اتمي هستند از نانوتكنولوژي در كاربردهاي حسگري يا شناسايي استفادة زيادي مي‌شود.
سنسورهايي كه در ابعاد نانومتري ساخته شده‌اند از حساسيت فوق‌العاده‌اي برخوردارند، عملكرد انتخابي دارند و پاسخ‌دهنده مي‌باشند. بنابراين تأثير نانو تكنولوژي بر سنسورها فوق‌العاده عميق و گسترده است.
به طور كلي به منظور كنترل بوي ناخوشايند، لازم است تا اندازه‌گيري‌هايي مبني بر ميزان بوي منتشر شده انجام شود. تركيبات بسياري در بوهاي ناشي از تصفية پساب شناسايي شده‌اند. به طور نمونه اين تركيبات عبارتند از: تركيبات كاهش يافتة گوگرد يا نيتروژن، اسيدهاي آلي، آلدئيدها يا كتون‌ها.
در سال‌هاي اخير سنسورهاي تجارتي مجموعه‌اي كه بيني الكترونيكي ناميده مي‌شوند براي شناسايي ميكروارگانيسم‌ها و فلزات سنگين در آب آشاميدني (مانند كادميوم، سرب و روي) و به منظور شناسايي و تعيين مشخصات بوهاي ناشي از مخلوط بخار جمع شده در بالاي يك جامد يا مايع موجود در يك محفظة دربسته، توليد شده‌اند. اين سنسورها روش سريع‌تر و نسبتاً ساده‌اي را براي پيگيري تغييرات در كيفيت آب و فاضلاب صنعتي فراهم مي‌آورند.

نانوفتوكاتاليست

فتوكاتاليست ماده‌اي است كه در اثر تابش نور بتواند منجر به بروز يك واكنش شيميايي شود، در حالي كه خود ماده، دست خوش هيچ تغييري نشود. فتوكاتاليست‌ها مستقيماً در واكنش‌هاي اكسايش و كاهش دخالت ندارند و فقط شرايط موردنياز براي انجام واكنش‌ها را فراهم مي‌كنند.
تيتانيم دي اكسيد TIO2 (با گستره اندازه بين خوشه‌ها تا كلوئيدها – پودرها و تك بلوهاي بزرگ)، نزديك به يك فتوكاتاليست ايده‌آل است و تقريباً تمامي اين خصوصيات رادارد. تنها استثناء آن اين است كه نور مرثي را جذب نمي‌كند. نانو ذرات دي اكسيد تيتانيم، بر سطح زيرلايهاي مناسبي از جمله شيشه و يا تركيبات سيليسي، پوشش داده مي‌شوند و در حوضچه‌هاي تحت تابش نور ماوراء بنفش، قرار مي‌گيرند.
بسياري از آلاينده‌هاي موجود در آب‌هاي صنعتي كه TIO2 آن‌ها را با آب و دي‌اكسيد كربن تبديل مي‌كند عبارتند از: آلكان‌ها، آلكن‌ها، آلكين‌ها، اترها، آلدئيدها، الكل‌ها، تركيبات آميني، تركيبات سيانيدي، استرها و تركيبات آميدي.
 
منبع: سایت خبری وزارت نیرو
 

موضوعات مرتبط: تصفیه آب
[ شنبه دوم آبان 1388 ] [ 13:37 ] [ سعید اسکندری ]

انعقاد و بهینه سازی آن در فرایند تصفیه آب

چه برای مصارف آشامیدنی و چه برای مصارف صنعتی، معمولا آب طبیعی احتیاج به تصفیه دارد. تصفیه آب برای مصارف آشامیدنی هم آسان تر و هم ارزان تر از تصفیه آب برا ی مصارف صنعتی است.

نگرانیهای اساسی در مورد آب آشامیدنی عبارتند از:

▪ باکتری های بیماری زا ( پاتوژن ها ) در آب.

▪ کمبود و یا وجود زیادی غلظت بعضی از یونها که در سلامتی انسان نقش دارند مانند: یون فلوئور.

▪ ذرات معلق در آب.

▪ بو و مزه آب.

دامنه نگرانی های اساسی در مورد آب های صنعتی بستگی به محل مصرف آب دارد. آب به صورت های متفاوت در صنایع وابسته مطرح می شود:

۱) به عنوان ماده اولیه برای تهیه محصول نهایی، بدون اینکه تغییر شکل دهد.

۲) به عنوان ماده اولیه برای شرکت در واکنش شیمیایی تهیه محصول نهایی.

۳) به عنوان حلال موادی که در واکنشهای شیمیایی شرکت می کنند.

۴) به عنوان ماده واسطه انتقال حرارت از دمای زیر صفر( آب نمک ) تا دمای بخار آب.

۵) به عنوان ماده ذخیره کننده انرژی.

۶) به عنوان ماده واسطه جهت خارج کردن مواد ناخواسته (زائد).

۷) به عنوان سپر محافظتی در برابر گرما و تشعشع آب سنگین( D۲O ) مورد استفاده در نیروگاهها.

۸) به عنوان ماده ای راحت و ارزان جهت استاندارد ساختن دستگاههای اندازه گیری دما،دانسیته و ویسکوزیته.

۹) به عنوان ماده اصلی جهت مبارزه با آتش به جز در موارد استثنائی مثل مواد نفتی.

۱۰) خصوصا در مهندسی شیمی و پترو شیمی، بسیاری از فرایندها همانند نمک زدایی، خشک کردن، تبخیر کردن، کریستالیزاسیون، اختلاط، رزین های تعویض یونی، رطوبت زدایی، جذب سطحی و غیره در ارتباط مستقیم با آب هستند.

مطلوب ترین آب برای هر صنعتی آب بدون یون می باشد، اما هزینه تصفیه آب تا رسیدن به مرحله آب بدون یون بسیار زیاد است. برای هر صنعتی مطلوب ترین آب آن است که هزینه تصفیه آب کمتر از مخارج درمان عواقب زیان بخش ناخا لصی ها باشد که برای اکثر صنایع، رسیدن به این امر با تکیه بر استفاده از سیستم اسمز معکوس RO یا (Reverse Osmosis ) امکان پذیر می باشد.

● برخی اثرات زیان بخش ناخالصی های آب در صنعت:

۱) تولید رسوب در دستگاه های حرارتی و دیگ بخار.

۲) تولید بخار با کیفیت پایین.

۳) خوردگی بویلرها و دیکر سیستم های حرارتی و لوله ها.

۴) اتلاف مواد شیمیایی مانند صابون.

۵) باقی گذاردن لکه روی محصولات غذایی و نساجی.

● ناخالصی های آب:

تقریبا هر ماده ای در آب محلول است و این حلالیت به دما، فشار، PH ، پتانسیل شیمیایی و به غلظت نسبی دیگر مواد در آب بستگی دارد. در طبیعت این عوامل چنان به هم مربوط هستندکه کمتر می توان حلالیت ماده ای را در آب به طور دقیق پیش بینی کرد. در واقع آب یکی از مشهورترین حلال هاست. مخصوصا مواد قطبی( مثل نمک ها ) به مقدار زیادی در آب حل می شوند. از این رو آب به طور خالص در طبیعت وجود ندارد.

آب همیشه در حال انحلال ، انتقال و یا رسوب گذاری است. بخار آب موجود در هوا، در اثر میعان به صورت باران در می آید که در موقع باریدن مقداری گردو خاک، اکسیژن، دی اکسید کربن و دیگر گازها را در خود حل می کند. در روی سطح زمین، آب مقداری از مواد معدنی را در خود حل کرده و همراه مواد دیگر به نقاط مختلف منتقل می کند.

آب در هنگام نفوذ در لایه های مختلف زمین، قسمتی از مواد معلق و میکروبها را در در لایه های مختلف زمین از دست می دهد.

ناخالصی های آب را می توان به چهار دسته تقسیم کرد:

۱) مواد معلق

۲) گازها

۳) نمکهای محلول

۴) میکروب ها خصوصا اشریشیا کلیفرم (کلیفرم روده ای) ( E.coli coliform )

انعقاد آب

وجود ناخالصیهای معلق و کلوئیدی در آب که باعث ایجاد رنگ و بو و طعم نامطبوع آب می شوند، لزوم تصفیه آب را مطرح می کند. این ناخالصیها به کمک صاف کردن ، قابل رفع نیستند، لذا از روش انعقاد و لخته سازی برای حذف آنها استفاده می شود. افزودن یک ماده منعقد کننده به آب باعث خنثی شدن بار ذرات کلوئیدی شده ، این ذرات با نزدیک شدن به هم ذرات درشت دانه و وزین تری را ایجاد می کنند. وجود ناخالصیهای معلق و کلوئیدی در آب که باعث ایجاد رنگ و بو و طعم نامطبوع آب می شوند، لزوم تصفیه آب را مطرح می کند. این ناخالصیها به کمک صاف کردن ، قابل رفع نیستند، لذا از روش انعقاد و لخته سازی برای حذف آنها استفاده می شود. افزودن یک ماده منعقد کننده به آب باعث خنثی شدن بار ذرات کلوئیدی شده ، این ذرات با نزدیک شدن به هم ذرات درشت دانه و وزین تری را ایجاد می کنند.

برای کامل کردن این عمل و ایجاد لخته های بزرگتر از مواد دیگری به نام کمک منعقد کننده استفاده می شود. لخته های بدست آمده که ذرات معلق و کلوئیدی را به همراه دارند، به حد کافی درشت هستند و به راحتی ته نشین و صاف می شوند.

● مکانیسم انعقاد

معمولا برای حذف مواد کلوئیدی آب و فاضلاب ، از ترکیبات فلزاتی مانند آلومینیوم ، آهن یا برخی از ترکیبات الکترولیت استفاده می شود. املاح فلزات که به عنوان منعقد کننده وارد آب می شود، در اثر هیدرولیز به صورت یونی یا هیدروکسید یا هیدروکسیدهای باردار ، در می آید. بوجود آمدن این مولکول باردار بزرگ با خنثی نمودن ذرات کلوئیدی و کاهش پتانسیل زتا (اختلاف پتانسیل بین فاز پخش شده و محیط اطراف آن) که عامل اصلی دافعه بین ذرات کلوئیدی می باشد، امکان لازم برای عمل نمودن نیروی واندروالسی بوجود می آورند که موجب چسبیدن ذرات به یکدیگر می شود.

بنابراین ، عامل اصلی حذف بار کلوئیدها ، یونهای فلزی نیستند، بلکه محصولات حاصل از هیدرولیز آنها می باشد. با توجه به آزمایشات مختلف ، یونهای فلزات سه ظرفیتی در عمل انعقاد ، مؤثرتر از سایر یونها می باشند. عمل انعقاد توسط عمل لخته سازی تکمیل شده ، ذرات بزرگتر شروع به ته نشینی می کنند. در مرحله ته نشینی ، عامل زمان بسیار مهم می باشد و با قطر ذرات رابطه مستقیم دارد.

● انواع منعقد کننده ها

۱) منعقد کننده های آلومینیوم دار

▪ سولفات آلومینیوم Al۲(SO۴)۳, n H۲O :

که نام تجاری اش آلوم یا زاج سفید می باشد. با اضافه کردن به آب یا بی کربنات کلسیم و آب واکنش داده ، هیدروکسید آلومینیوم ایجاد می کند که هیدروکسید آلومینیوم مرکزی برای تجمع مواد کلوئیدی ، بدون بار شده ، لخته های درشت تر ایجاد می کند. در صورت ناکافی بودن قلیائیت محیط برای ایجاد هیدروکسید آلومینیم ، از آب آهک و کربنات سدیم استفاده می شود. چون +H مانع تشکیل هیدروکسید آلومینیوم می شود. عیب مهم استفاده از زاج ، ایجاد سختی کلسیم و CO۲ (عامل خورندگی) می باشد.

۲) آلومینات سدیم Na۳AlO۳ :

این ترکیب هم در اثر واکنش با بی کربنات کلسیم ایجاد هیدروکسید آلومینیوم می کند. به علت خاصیت قلیایی ، احتیاج به مصرف باز اضافی ندارد.

منعقد کننده های آهن دار

۳) سولفات فرو (FeSO۴, ۷H۲O):

با ایجاد هیدروکسید آهن III ، باعث انعقاد ذرات کلوئیدی می شود. همراه آهک هیدراته استفاده می شود.

۴) سولفات فریک:

می تواند همراه یا بدون آهک هیدراته مصرف شود و از لحاظ اقتصادی با صرفه تر از زاج است. مزایتش نسبت به زاج در میدان وسیعی از PH عمل می کند. زمان لازم برای تشکیل لخته ها کمتر است و لخته ها درشت تر و وزین تر هستند. با استفاده از سولفات فریک در PH حدود ۹ ، منگنز موجود در آب حذف می شود و باعث از بین رفتن طعم و بوهای خاص آب می شود.

۵) کلرور فریک (FeCl۳, ۶H۲O):

از پر مصرف ترین منعقد کننده هاست و به صورت پودر ، مایع یا متبلور به فروش می رسد. در اثر واکنش با بی کربنات کلسیم یا هیدروکسید کلسیم ، ایجاد هیدروکسید آهن III می کند که مرکزی برای تجمع مواد کلوئیدی به شمار می رود.

● عوامل مؤثر در انعقاد

۱) PH و قلیائیت:

به علت حذف +H از محیط ، برای ایجاد هیدروکسیدهای فلزی باید PH قلیایی باشد. برای تنظیم PH ، اغلب از آب آهک استفاده می شود، ولی نباید در حدی باشد که باعث افزایش بی رویه سختی آب شود.

۲) مقدار ذرات معلق:

هرچه ذرات معلق بیشتر باشد، مصرف کننده منعقدها هم بالا می رود.

۳) اثر عوامل فیزیکی:

با کاهش دما و نزدیک شدن به صفر ، مشکلات جدی در امر انعقاد بوجود می آید و لخته شدن کاهش می یابد. به همین دلیل ، مقدار مصرف منعقد کننده ها در تصفیه خانه ها در زمستان بیشتر از تابستان است.

۴) مواد منعقد کننده:

قدرت انعقاد بالا ، انعقاد کنندگی در گستره PH وسیع و همچنین مناسب بودن قیمت از خواص یک منعقد کننده خوب می باشد. علاوه بر این می توان از کمک منعقد کننده ها ، CO۲ محلول ، دور همزنهای مورد استفاده در عملیات انعقاد از عوامل مؤثر انعقاد نام برد.

● کمک منعقد کننده ها

کمک منعقد کننده ها با ایجاد پل بین ذرات ریز لخته حاصل از کار منعقد کننده ها ، آنها را به صورت لخته های درشت و سنگین در آورده ، عمل ته نشینی را سرعت می بخشند. همچنین محدوده PH بهینه را گسترش داده ، مقدار مصرف ماده منعقد کننده را کاهش می دهند.

چند نمونه از کمک منعقد کننده ها مورد استفاده در تصفیه خانه ها

▪ کربنات سدیم:

با تثبیت PH آب و افزایش یونهای -OH ، عمل انعقاد را بهبود می بخشد، مخصوصا اگر منعقد کننده مورد مصرف زاج باشد.

▪ آهک هیدراته:

برای جبران کمبود قلیائیت محیط و از بین بردن CO۲ و کاهش سختی آب استفاده می شود.

▪ گاز کلر:

از بین بردن مواد آلی موجود در آب که عامل ممانعت کننده در انعقاد هستند.

▪ پلی الکترولیتها:

دارای خواص پلیمر و الکترولیتی بوده ، می توانند اندازه لخته ها را درشت تر نمایند. از دیگر موارد مورد استفاده ، سیلیس فعال یا سدیم سیلیکات و بنتونیت (عامل پلاستیسیته کردن سرامیک) می باشد.

● آزمایش جار

برای تعیین میزان ماده منعقد کننده لازم و همچنین PH بهینه برای عمل انعقاد ، از آزمایش جار استفاده می شود. دستگاه جار از ۶ بشر تهیه شده است که از نمونه مورد نظر بطور مساوی در تمام بشرها ریخته ، PH را به ترتیب ۲ ، ۴ ، ۶ ، ۸ ، ۱۰ ، ۱۲ در نظر می گیریم. به هر بشر به مقدار مساوی از منعقد کننده و کمک منعقد کننده مورد نظر ریخته می شود و در دمای معین به مدت ۲۰ دقیقه بشرها هم زده می شود.

بعد از این مدت ، آب هر یک را به استوانه های مدرج انتقال داده ، منتظر ته نشین شدن آنها می مانیم. بهترین جواب بیشترین رسوب تشکیل شده و زلالترین محلول رویی می باشد. با این ترتیب گستره PH بهینه معلوم می شود.

بهینه سازی فرآیند انعقاد درتاسیسات موجودتصفیه خانه های آب

درتصفیه خانه های متعارف آب،توجه به بهینه سازی فرایندانعقادبرای حذف موادعالی کربنه(TOC) از اهمیت قابل توجهی برخوردار است.در مناطقی که از سامانه ی صاف سازی مستقیم برای تصفیه ی اب استفاده می شود . اجرای این شیوه چندان مورد توجه نیست. زیرا میزان مواد آلی در آب های زیرزمینی پایین بوده و در فرایند صاف سازی مستقیم نبز حوض ته نشینی بعد از مرحله ی انعقاد وجود ندارد تا حذف قابل توجهی از مواد عالی کربنه در آن صورت گیرد . در اجرای فرایند انعقاد پیشرفته ، توجه به ویژگی های کیفی و غلظت مواد آلی کربنه آب خام ضرورت دارد. به منظور اجرای عملیات حذف مواد آلی کربنه بر مبنای آزمایش جار یا پایلوت، معیارهایحذف تعیین میشود. در کاربرد این فرآیند ، باید اثرات جانبی ان بررسی شده و به منظور اجرای آن تغییراتی که باید در تاسیسات موجود تصفیه خانه ها از جمله تاسیسات ترزیق مواد شیمیایی ، بهره برداری از واحد های لخته سازی ، ته نشینی و صاف سازی وراهبری و مدیریت لجن ایجاد شود ، مورد مطالعه قرار گیرد. بدیهی است که با انجام تغییر در واحدهای بر شمرده میزان لجن تولیدی افزایش یافته و ویژگی های لخته تغییر میکند. همچنین با کاهش (PH) برای حذف (TOC) در عملیات انعقاد بهینه شده، احتمال خوردگی در تاسیسات تصفیه خانه، از دیگر مشکلات و اثرات آن خواهد بود. کلمات کلیدی: مواد آلی کربنه (TOC) ، تصفیه خانه ی آب، بهینه سازی واحد های انعقاد - لخته سازی

● سرآغاز

آب های سطحی همواره حاوی مقادیر زیادی مواد آلی و معدنی حاصل از شست وشوی بستر رودخانه ، انحلال مواد، تجزیه ی برگ ها ، و سایر میکروارگانیسم های موجود در مسیر آب می باشند . علاوه بر آن تخلیه ی فاضلاب ها و همچنین ورود انواع مختلف آلاینده های خطرناک نظیر بقایای مواد آلی مورد استفاده در کشاورزی به آب های سطحی از کارامدی فرآیند های متداول تصفیه در تامین آب آشامیدنی سالم می کاهدند. با توجه به این که در تصفیه خانه های آب کشور از کلر به عنوان گند زدا استفاده میشود و در برخی از آن ها به علت جلوگیری از رشد جلبک ها به آب خام ورودی نیز کلر اضافه می شود و آب خام ورودی به تصفیه خانه اغلب از منابع سطحی تامین گردیده که حاوی مواد آلی طبیعی (NOM) است، احتمال تشکیل فراورده های جانبی ناشی از گند زدایی فراهم است. به طور کلی روش های کنترل مواد آلی و فراورده های جانبی ناشی از گند زدایی را می توان به سه گروه تقسیم کرد:

۱) روش هایی که قبل از ورود آب به تصفیه خانه برای کنترل مواد آلی در آب اعمال میشود، مانند روش های اصلاح کیفیت آب در منابع و مخازن.

۲) روش هایی که در تصفیه خانه برای کنترل مواد آلی و تشکیل فرآورده های جانبی ناشی از گندزدایی اعمال میشود . مانند انعقاد بهینه ، جذب سطحی با استفاده از کربن فعال ، زدایش مواد آلی با هوا ، صافی سازی غشایی، تغییر محل کلر زنی، استفاده از سایر گندزدا ها.

۳) روش هایی که در محل مصرف برای حذف مواد آلی و فراورده های ناشی از گند زدایی اعمال می شود . مانند دستگاه های تصفیه ی خانگی. انعقاد پیشرفته در واقع بهینه سازی فرآیند های متداول تصفیه ی آب می باشد که با استفاده از منعقد کننده هایی مانند نمک های آلوم ، آهنو پلیمرهای کاتیونی صورت می گیرد . کار آمد ی انعقاد بیشتر در حذف مواد آلی با وزن مولکولی بالا ، هیدروفوب و اسیدی می باشد.

بهینه سازی فرآیند انعقاد

اجرای شیوه ی انعقاد پیشرفته در فرآیند های تصفیه ی آب در حذف کل مواد آلی کربنه (TOC) با در نظر گرفتن اهداف زیر می باشد:

▪ کاهش قابل توجه مواد آلی کربنه بدون اضافه کردن مقادیر غیر معقول مواد منعقد کننده.

▪ اجرای انعقاد پیشرفته با حداقل هزینه

بر مبنای این اهداف استاندارد اجرایی انعقاد پیشرفته در حذف مواد آلی کربنه با استفاده از شیوه ی دو مرحله ای در نظر گرفته شده است. مرحله ی نخست تقلیل درصد خاصی از مواد آلی کربنه ی ورودی بر اساس مواد آلی و قلیائیت آب خام می باشد و مرحله ی دوم زدایش موادآلی کربنه در مواقعی است که با توجه به ویژگی های کیفی آب خام به درصد های مورد نظر حذف مواد آلی کربنه (TOC)در مرحله ی نخست نرسیده باشد. در مورد این شیوه ها، انجام آزمایش جار برای رسیدن به معیار های مرحله دوم حذف TOC و تعیین نوع و میزان مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده ضرورت دارد. از کاربرد انعقاد پیشرفته در فرآیند های متداول تصفیه ی آب ، انجام آزمایش های پیشرفته در فرایند های متداول تصفیه ی آب ، انجام آزمایش های به صورت BENCH یا پایلوتی ، باید صورت گیرد . انجام این کار به منظور تعیین شرایط انعقاد برای رسیدن به معیار های مرحله ی نخست حذف مواد آلی کربنه و یا معیار های مرحله دوم حذف مواد آلی کربنه می باشد.

انعقاد پیشرفته در تاسیسات موجود تصفیه ی آب

در اجرای این شیوه در تصفیه خانه های موجود آب، ممکن است نیازی به انجام تغییرات در تاسیسات زیر باشد:

۱) تاسیسات تزریق مواد شیمیایی ( منعقد کننده های فلزی، مواد پلیمیری، مواد شیمیایی پایین آورنده و بالا برنده ی PH)

۲) نحوه ی بهره بر داری از واحدهای لخته سازی ، ته نشینی و صاف سازی

۳) راهبری و مدریت لجن تولیدی

انعقاد و لخته سازی یک فرآیند فیزیکی-شیمیایی است که توسط آزمایش جار میزان ماده ی منعقد کننده ،کارامدی و زمان ماند مناسب آن برآورد می شود.

در موردبسیاری از آب ها ، عامل های مختلفی دخالت دارند تا لخته های تشکیل شده در مر حله ی انعقاد و لخته سازی به تواند مواد آلی و کدورت را به دام انداخته و تحت یک شرایط مطلوب ، ته نشینی سریع لخته های تشکیل شده صورت گیرد (هدوسن،۱۹۸۱ ). در صورتی که ته نشینی به طور مطلوب هنجام می شود ، بار ورودی لخته ها به صافی ها کاهش می یابد و در صورت ته نشینی ضعیف، مدت زمان کار کرد صافی ها و ظرفیت تصفیه کاهش خواهد یافت.

در کاربرد های انعقاد پیشرفته ممکن است نیاز به تغییر اساسی در دز منعقد کننده در تاسیسات تصفیه باشد. همچنین ممکن است در بعضی از تصفیه خانه ها ، مواد شیمیایی از قبیل اسید یا آهک به منظور بهبود فرآیند انعقاد ، استفاده شود. برای این منظور نیاز به برنامه ریزی برای تامین مواد شیمیایی خواهد بود . بر مبنای آزمون هایی که قبل از اجرای این شیوه صورت میگیرد ، مییابد میزان مواد شیمیایی واصلاح های لازم ازقبیل اضافه کردن اسید برای کاهش PH قبل از توضیع آب در شبکه مورد نیاز است، تعیین شود.

مواردی که در تغییر تاسیسات موجود تصفیه آب برای انجام فرآیند انعقاد و لخته سازی پیشرفته نیاز است شامل:

▪ در نظر گرفتن مخازن ذخیره وتجهیزات مورد نیاز تزریق برای منعقد کننده ها ( افزایش دز مواد منعقد کننده ، نیاز به ساخت مخازن ذخیره ی اضافی و تجهیزات مورد نیاز تزریق برا منعقد کننده ها .

▪ مواد شیمیایی جدیدی که در انعقاد پیشرفته ممکن است برای کاهش PH مورد نیاز باشد ، مانند استفاده از اسید سو لفوریک.

جدول شماره یک ، حد ماکزیمم اضافه کردن مواد شیمیایی را در فرایند انعقاد و لخته سازی نشان می دهد . این حدود بر مبنای استانداردهای بهداشتی تعیین شده است.

جدول شماره یک :حداکثر مجاز افزودن مواد شیمیایی در مرحله انعقاد

موادشیمیایی اضافه شده / حدماکزیمم (mg/lit)

آلوم/ ۱۵۰

سولفات فریک/ ۶۰۰-۲۰۰

کلروفریک /۲۵۰-۱۴۱

اسید سولفوریک/ ۵۰

پلی آلومینیم کلراید /۴۵۴-۱۰۰

واحد های تصفیه در بهینه سازی فرایند انعقاد

با انجام انعقاد پیشرفته و تغییراتی که در دز منعقد کننده داده می شود ، ممکن است نیاز باشد تا در مرحله ی اختلاط نیز اصلاحاتی صورت گیرد . در حقیقت با افزابش دز منعقد کننده ، میزان لخته بیشتری تشکیل خواهد شد . به همین دلیل لازم است در مرحله لخته سازی ، به منظور جلوگیری از ته نشین شدن لخته ها ،شرایط اختلاط کافی را فراهم ساخت؛ در غیر این صورت ، ته نشین شدن لخته ها در مرحله لخته سازی سبب کاهش موثر حجم حوض لخته سازی خواهد شد . در فرایند بهینه سازی انعقاد ، تغییراتی در مرحله اختلاط ایجاد می شود تا لخته های تشکیل شده به راحتی در مرحله ی ته نشینی و صاف سازی قابل جدا شدن باشد . به این منظور مطالعه های پایلوتی برای تعیین شرایط بهینه ی اختلاط با اضافه کردن مواد شیمیایی، باید انجام شود.

مواردی که در اجرای انعقاد پیشرفته در طی مرحله اختلاط باید در نظر گرفته شود به شرح زیر است:

▪ در اختلاط سریع ، توزیع سریع و یکنواخت منعقد کننده های شیمیایی در آب خام انجام می شود. به طور معمول زمان ماند در حدود ۱۰ تا ۳۰ ثانیه و گرادیان سرعت در حدود ۳۰۰s-۱ تا ۱۰۰۰ می باشد.

▪ مطلوب ترین اندازه ی لخته ها ( با اندازه موثر ۰.۱ تا ۲ میلی متر) در گرادیان سرعت ۲۰s-۱ تا ۷۰ برای مدت زمان تقریبی ۲۰ دقیقه ایجاد خواهد شد.

▪ با انجام عمل اختلاط ، تماس بین ذراتی که ناپایدار شده اند افزایش می یابد . ب این ترتیب لخته های قابل ته نشینی یا قابل صاف شدن ایجاد خواهد شد.

● ته نشینی

مقادیر بالای مصرف ماده ی منعقد کننده و آهک در فرایند انعقاد پیشرفته ، سبب ایجاد لخته ها و ذرات قابل ته نشینی و در نتیجه مقدار لجن به میزان زیاد تری خواهد شد.

از مواردی که لازم است در بهبود و اصلاح فرایند ته نشینی متعاقب اجرای انعقاد پیشرفته در نظر گرفته شود به شرح زیر است:

▪ کنترل و به حداقل رساندن جریان اتصال کوتاه با استفاده از سرریز یا کانال در بخش بزرگی از مخزن ته نشینی ، اصلاح قسمت ورودی به حوض ته نشینی

▪ استفاده از صفحه های راه بند برای بهبود توربولانس در ورودی به حوض های ته نشینی

▪ نصب صفحه های و یا لوله ها داخل مخزن های موجود سبب افزایش سطح و اصلاح وا حد های موجود خواهد شد.

● صاف سازی

با کاربرد انعقاد پیشرفته و تغییراتی که در دز مواد شیمیایی داده می شود ، کیفیت آب ته نشین شده و در نتیجه اجرا و بهره برداری از صافی ها تحت تأثیر قرار می گیرد . با تغییری که در نقطه ی شکست صافی ها ، ایجاد می شود ، سبب کاهش مدت زمان کارکرد صافی خواهد شد و در نتیجه میزان آب مورد نیاز برای شست و شوی صافی ها افزایش خواهد یافت. در این شیوه با استفاده از مواد کمک منعقد کننده یا کمک صافی می توان کیفیت آب صاف شده و مدت زمان کارکرد صافی ها را افزایش داد. کاربرد انعقاد پیشرفته سبب تولید لجن بیشتر ناشی از افزایش میزان دز منعقد کننده و وجود TOC در لجن خواهد شد.

اثرات ثانویه ی انعقاد پیشرفته

در کاربرد انعقاد پیشرفته ممکن است نیاز به تغییر فرایند باشد که متعاقب آن ممکن است اثرات جانبی زیر را در بر داشته باشد:

▪ با افزایش دز منعقد کننده ، میزان لجن تولیدی بیشتر خواهد بود. کاهش و کنترل میزان تولید لجن می تواند با تنظیم فرایند انعقاد از طریق آزمون جار با تعیین نوع منعقد کننده ی مناسب PH انعقاد و دز اسید و دز منعقد کننده ، استفاده از اسید و پلیمر و شدت اختلاط صورت گیرد . استفاده از پلیمر و شدت اختلاط صورت گیرد . استفاده از اسید و پلیمر ، میزان دز منعقد کننده مورد نیاز را برای حذف TOC و ذرات کاهش خواهد داد . لجن حاصل از انعقاد پیشرفته ، ویژگی های متفاوتی داشته و خاصیت آبگیری آن تغییر خواهد کرد.

با افزایش دز ماده منعقد کننده ، لجن بیشتری به شکل هیدو کسید فریک یا آلوم ته نشین می گردد. استفاده از اسید برای کاهش PH ، سبب افزایش میزان TOC در لجن می گردد و تغییر PH بر بار الکتریکی لجن تأثیر گذاشته و مدت و میزان آبگیری لجن را تغییر می دهد . میزان رسوبات فلزی در لجن در مقایسه با میزان ذرات گرفته شده توسط ماده ی منعقد کننده افزایش خواهد یافت.در اثر وجود مواد آلی در لجن ، دانسیته ی لجن کاهش یافته و آبگیری آن مشکل می شود.

بهبود خاصیت آبگیری لجن ممکن است با افزایش پلیمر صورت گیرد . وجود TOC در لجن خاصیت آبگیری آن را نامطلوب می کند ، ولی با افزایش دز مادهی منعقد کننده ، نسبت منعقد کننده به مواد آلی در لجن افزایش یافته و خاصیت آبگیری آن بهتر خواهد شد.

▪ در بهینه سازی انعقاد با تغییر PH و میزان ذرات و مواد آلی که روی سطح لخته ها جذب می شوند، ویژگی لخته ها تغییر می کند. در واقع در فرایند انعقاد و لخته سازی پیشرفته میزان مواد آلی بیشتری نسبت به ذرات روی سطح لخته ها جذب می شود و این باعث تشکیل لخته هایی با دانسیته و سرعت ته نشینی کمتر شده و در نتیجه کارآمدی زلال سازها نیز کاهش می یابد . برای رفع این مشکل بهتر است از کمک منعقد کننده هایی که با ایجاد پل بین لخته ها ، لخته های بزرگتر و با قابلیت ته نشینی بهتر ایجاد می کنند استفاده شود.

کاهش تراکم لجن در کف حوض ته نشینی به علت تغییر در ویژگی های لجن کاهش زمان ماند لجن در مخزن ته نشینی می باشد. ایجاد لخته های سبک و کاهش کارآمدی زلال سازها سبب انتقال این لخته ها به صافی ها شده که این خود مدت زمان کارکرد صافی ها را کوتاه تر و در نتیجه میزان آب شست وشوی مورد نیاز را افزایش می دهد . بنابراین در کاربرد انعقاد پیشرفته نیاز به انجام مطالعات در مقیاس پایلوت می باشد تا اثر انعقاد پیشرفته روی کاربرد صافی ها در مقیاس پایلوت و در عمل مشخص شده و راه حل های گوناگون آن که شامل استفاده از کمک منعقد کننده و کمک صافی ، کاهش بار صافی و حتی ساخت صافی های جدید می باشد مد نظر گرفته و جوانب اقتصادی آن نیز مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد.

▪ حذف TOC در مقادیر PH پایین تر از PH انعقاد معمولی اتفاق می افتد. اگر چه پایین بودن میزان PH در حذفTOC موثر خواهد بود ولی خوردگی تجهیزات و سازه های بتنی تصفیه خانه ، استفاده از پوشش های ضد خوردگی را مورد تأکید قرار می دهد . کنترل PH آب پس از کاهش آن در اثر انعقاد پیشرفته ، یکی از راه حل ها برای کنترل خوردگی است.

▪ ممکن است میزان منگنز در آب افزایش یابد . وجود عنصر منگنز در کلروفریک و سولفات فریک که با کاهش PH آب ، منگنز جذب شده روی صافی ها آزاد شده و ایجاد آبی قرمز رنگ بعد از خروجی آن از صافی ها می نماید . همچنین میزان غلظت آهن در آب تصفیه شده افزایش می یابد.

نتیجه گیری

فرایند های متداول تصفیه ی آب به گونه ای است که تنها برای حذف کدورت از آب طراحی شده اند. ولی به منظور حذف TOC و اجرای انعقاد پیشرفته نیاز به تغییراتی در طراحی و بهره برداری خواهد داشت که بعضی از این تغییرات به شرح زیر می باشد:

▪ تغییر در نوع یا دز منعقد کننده یا پلیمر؛

▪ تغییر در شرایط انعقاد ، ممکن است نیاز به کنترل بیشتری توسط اپراتور ها داشته باشد که این کنترل در ارتباط با انتقال آب از ته نشینی به صافی ها و لخته هایی که ممکن است به صافی راه یابند و همچنین شست و شوی معکوس صافی ها و افزایش میزان آب و انرژی برق مورد نیاز خواهد بود که به این منظور ممکن است از ته نشین کننده ها ی صفحه ای یا لو له ای برای بهبود ته نشینی استفاده شود .

▪ افزایش در میزان دز منعقد کننده ، دفعات تخلیه لجن را افزایش می دهد.

▪ خوردگی در فلزات و بتن سازه ها و تجهیزات تصفیه خانه که ممکن است در مقادیر PH پایین دهد که به این منظور ، استفاده از پوشش های مقاوم به اسید و رنگ آمیزی ، میزان خوردگی را کاهش خواهد داد.


 


موضوعات مرتبط: تصفیه آب
[ پنجشنبه سی ام مهر 1388 ] [ 23:1 ] [ سعید اسکندری ]

راههای تصفیه آب

مقدمه

آب ماده ای فراوان در کره زمین است. به شکل های مختلفی همچون دریا ، باران ، رودخانه و... دیده می‌شود. آب در چرخه خود ، مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود، اما از بین نمی‌رود. هر گونه حیات محتاج آب می‌باشد. انسان ها از آب آشامیدنی استفاده می‌کنند، یعنی آبی که کیفیت آن مناسب سوخت و ساز بدن باشد.

با رشد جمعیت، منابع آب طبیعی در حال تمام شدن هستند و این مسئله ، سبب نگرانی بسیاری از دولت‌ها در سراسر دنیا شده است. گاهی بدلیل مشکلات کمبود آب ، این ماده را جیره بندی می‌کنند تا مصرف آن را تعدیل نمایند.

اشکال متغیر

آب در اشکال متفاوتی بر روی زمین یافت می‌شود. تنها ماده ای است که در طبیعت به هر سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارد. ابرها در آسمان، موج دریا، کوه یخی، توده های یخی در دل کوه ها و منابع آبی زیرزمینی تنها چند شکل از آب می‌باشند. طی اعمال تبخیر، میعان، انجماد و ذوب، آب مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود. این پدیده تبدیل آب را چرخه بزرگ آب می‌نامند.

از آنجا که بارندگی در صنعت کشاورزی و همچنین برای خود بشر بسیار با اهمیت است، به اشکال مختلف بارندگی نام های به خصوصی اطلاق می‌شود. بارندگی معمولاً بصورت باران است. دیگر اشکال آن، تگرگ،برف، مه و شبنم می‌باشند. همچنین، از برخورد نور با قطرات باران، رنگین کمان پدید می‌آید.

آب‌های روی سطح زمین، نقش های مهمی ایفا می‌کنند؛ رودخانه‌ها آب مورد نیاز کشاورزی را فراهم می‌کنند و دریاها هم وسیله ای برای تجارت و مبادله کالاها محسوب می‌شوند. توده های یخی و آبشارها هم از دیگر اشکال آب هستند. فرسایش به وسیله ی آب، نقش مهمی در شکل محیط زیست ایفا می‌کند.

به علاوه، دره ها و دلتاهای حاصل از رسوبات رودخانه‌ها، محلی برای سکنی گزیدن انسان ها بوده است. آب به داخل زمین هم نفوذ می‌کند و آب‌های زیرزمینی را ایجاد می‌کند. آب‌های زیرزمینی را می‌توان با کندن چاه یا قنات استخراج نمود. البته آب های زیرزمینی به شکل چشمه یا چشمه آب گرم هم به سطح زمین می‌آیند.

آب املاح و مواد معدنی مختلفی دارد که بر حسب آن مواد، طعم و مزه اش بسیار تفاوت می‌کند. البته ما انسان‌ها ، خود ، قادریم که آشامیدنی بودن آبی را ارزیابی کنیم؛ مثلاً از آب شور دریا و یا آب‌های بدبوی باتلاق ها استفاده نمی‌کنیم. بلکه آبی می نوشیم که سالم بوده و مناسب نیازهای بدنمان باشد.


موضوعات مرتبط: تصفیه آب
ادامه مطلب
[ سه شنبه بیست و یکم مهر 1388 ] [ 10:59 ] [ سعید اسکندری ]
.: Weblog Themes By WeblogSkin :.