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 سرامیکیئ برای حذف مواد معلق، باکتری ها و انگلها
فیلترهای سرامیکی با منفذهای عبور آب حدود ۵/۰ 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.
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[۴]:
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.
ـ 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.
ـ 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.
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.
میکرواورگانیزم های بیماری زا
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 ۱۰ میلیون نفر می شود.
فلزات سنگین
فلزات سنگین از طریق نفوذ پساب صنعتی در آب آشامیدنی به انسان منتقل میشود
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..
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.
طبقه بندی آب ها از نظر سختی بشرح زیر میباشد :
ـ آب های سبک : ۶۰-۰ میلی گرم در لیتر
ـآب های با سختی متوسط : ۱۲۰-۶۰ میلی گرم در لیتر
ـ آب های سخت : ۱۸۰-۱۲۰ میلی گرم در لیتر
ـ آب های خیلی سخت : بیشتر از ۱۸۰ میلی گرم در لیتر
ـ 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.
سه مکانیزم در فرایند لخته سازی آب وفضلاب عبارتند از :
1- جذب سطحی و خنثی سازی
2- به دام افتادن ذرات کلوئیدی
3- پل سازی
فرایند تصفیه دو روش وجود دارد :
-روش هوازی : در این روش مواد آلی موجود را با کمک اکسیژن آزادی که در آب وجود دارد (که تامین اکسیژن مورد نیاز می تواند توسط هواده های سطحی ویا عمقی صورت پذیرد ) تجزیه می کنند .
-روش بی هوازی : در این روش مواد آلی را با کمک اکسیژن ترکیبی مانند نیترات وسولفات تجزیه می کنند .
فرایند بیولوژیکی :
فرایند تصفیه بیولوژیکی مهمترین مرحله در تصفیه فاضلاب به شمار میرود . سیستم های تصفیه بیولوژیکی ، محیطهای زنده باکتریایی هستند که با مصرف مواد مغذی فاضلاب ، آلودگی آنرا از بین میبرند. نقش یک واحد تصفیه بیولوژیکی در واقع فراهم نمودن شرایطی مناسب برای رشد بیولوژیکی باکتریها جهت حذف الودگی است . در واقع موجودات زنده تحت عنوان میکرواورگانیسم ها مواد آلاینده را به عنوان ماده غذایی استفاده می کنند و باعث تصفیه آب یا فاضلاب میشوند .
فرآیند اکسیداسیون شیمیایی :
زمانی که مواد موجود در فاضلاب سمی ، دیر تجزیه و تجزیه ناپذیر به لحاة بیولوژیکی باشند ازاین فرآیند استفاده میشود .
در این فرایند یک ماده شیمیایی مضر را با یک ماده اکسید کننده ( اکسید کننده مانند پرمنگنات پتاسیم – کـلر – ازن – پراکــــــسید هیدروژن ) ترکیب می کنیم که در نتیجه آن ماده شیمیایی اکسید میشود و به صورت رسوب در می آید و ماده اکسید کننده احیا می شود ، یعنی در واقع با فرایند اکسیداسیون شیمیایی یک ماده شیمیایی مضر را تبدیل به کم ضرر یا بی ضرر می کنیم .
دامنه کاربرد تکنولوژی تبادل یونی عبارت است از :
تولید آب بدون یون – حذف سختی آب – حذف کاتیونهای خارجی از آب – حذف قلیائیت – بازیابی مجدد آب در صنایع فلزی – حذف نیترات و سولفات و...
دامنه کاربرد تکنولوژی تبادل یونی عبارت است از :
تولید آب بدون یون – حذف سختی آب – حذف کاتیونهای خارجی از آب – حذف قلیائیت – بازیابی مجدد آب در صنایع فلزی – حذف نیترات و سولفات و...
فرآیند تبادل یونی
فرایند تبادل یونی یکی از شکل های پدیده جذب سطحی است ، که در آن فاز سیال در تماس با فاز جامد جاذب قرار میگیرد . طی این تماس برخی از اجزای موجود در فاز سیال جذب فاز جامد شده و از سیال جدا می گردند . فرایند تبادل یونی فرایند برگشت پذیر است که طی آن یون های خارجی موجود در آب جذب گروههای عاملی قرار گرفته بر روی شبکه پلیمری ( فاز جامد ) می گردند و بدین ترتیب آب عاری از هر گونه ناخالصی یونی حاصل می گردد .
فرآیند غشائی :
در فرایند غشائی آب یا اجزای آب از طریق غشاء تحت نیروی محرکه سه عامل 1-فشار2-پتانسیل الکتریکی 3-گرادیان غلظت حرکت می نماید . امروزه تکنولوژی غشائی به واسطه کم بودن اثر مخرب آن بر محیط زیست ونیز کم بودن هزینه های نگهداری و بهره برداری ، در مقیاس بسیار وسیع در صنایع تصفیه آب و فاضلاب بکار گرفته می شود ، که نتیجه آن حذف اغلب آلودگی های محلول ، معلق و بیولوژیکی در آب و فاضلاب می باشد .
فرآیند جذب سطحی :
این فرآیند نیز به منظور تصفیه مواد محلول دیرتجزیه ، تجزیه ناپذیر و یا سمی میباشد ودر فیلترهای شنی که وجود دارد و در انعقاد صورت می گیرد که این فرایند شامل دو حالت فیزیکی و شیمیایی می باشد که بیشتر فرایندهای جذب سطحی حالت فیزیکی را تحت نیروهای الکترو والانس و جاذب دارد.
فرآیند جذب سطحی :
این فرآیند نیز به منظور تصفیه مواد محلول دیرتجزیه ، تجزیه ناپذیر و یا سمی میباشد ودر فیلترهای شنی که وجود دارد و در انعقاد صورت می گیرد که این فرایند شامل دو حالت فیزیکی و شیمیایی می باشد که بیشتر فرایندهای جذب سطحی حالت فیزیکی را تحت نیروهای الکترو والانس و جاذب دارد.
نقاط تزریق
نقطه تزریق هر ماده شیمیایی به شدت میتواند بر راندمان تاثیر بگذارد . بهترین حاالت آن است که مواد بتواند در هفت نقطه از فرآیند تصفیه به آب اضافه شود تا راهبر با انجام آزمایش قادر باشد بهترین نقطه تزریق را پیدا کند . این نقاط عبارتند از :
قبل از اختلاط سریع ، در طی اختلاط سریع ، قبل از لخته سازی ، قبل از ته نشینی ، قبل از فیلتراسیون ، پس از فیلتراسیون ، قبل از شستشوی فیلترها .
فیلترهای پایلوت :
فیلترهای پایلوت کیفیت آب را بصورت پیوسته اندازه می گیرد . آن ها اندازه گیری مستقیم و دقیق از کدورت مورد انتظار آب خروجی را فراهم می کنند و باعث حذف مرحله واسطه آزمونهای آزمایشگاهی برای پیشگویی اجرای مقیاس واقعی تصفیه خانه می شوند . فیلترهای پایلوت کافی بودن میزان تزریق مواد شیمیایی را تعیین می کنند و با مکانیزم های تنظیم دستی یا اتومات استفاده می شوند .
فیلترهای پایلوت :
فیلترهای پایلوت کیفیت آب را بصورت پیوسته اندازه می گیرد . آن ها اندازه گیری مستقیم و دقیق از کدورت مورد انتظار آب خروجی را فراهم می کنند و باعث حذف مرحله واسطه آزمونهای آزمایشگاهی برای پیشگویی اجرای مقیاس واقعی تصفیه خانه می شوند . فیلترهای پایلوت کافی بودن میزان تزریق مواد شیمیایی را تعیین می کنند و با مکانیزم های تنظیم دستی یا اتومات استفاده می شوند .
تعیین میزان تزریق
در حالی که نوع منعقد کننده به شدت به ویژگی ورودی تصفیه خانه بستگی دارد، مقدار آن از آزمایش خروجی تعیین میشود . آزمایشات انعقاد میتواند به دو صورت بسته batch یا پیوسته continousانجام شود . آزمایش بسته شاخصهای انتخاب میزان تزریق منعقد کننده را در یک نقطه از جریان ورودی فراهم می کند . اما آزمایش پیوسته می تواند فرآیند انعقاد را پایش و عوامل راهبری را تنظیم کند .
توجه ) واکنش های شیمیایی و بیولوژیک در تصفیه آب و فاضلاب مانند انعقاد و لخته سازی و... در مخازن ، حوضچه ها و محفظه هایی که به آنها راکتور میگویند صورت میگیرد که میتوان به راکتورهای بسته و پیوسته اشاره نمود .
هوشمندسازی سیستم های تصفیه آب و تصفیه فاضلاب از ملزومات این صنعت محسوب می شود. هوشمند سازی باعث می گردد خطاهای ناخواسته و اپراتوری سیستم تا حد چشمگیری کاهش یافته و سیستم در هر لحظه به طور کامل تحت کنترل اپراتور باشد.
مهندسان با تجربه در امر کنترل فرآیند و ابزار دقیق شرکت آراد و استفاده از انواع PLC و HMI در سیستم های اتوماسیون، با توانمندی های منحصر بفرد خود توانسته اند نوآوری های بسیاری را در زمینه هوشمند سازی، بهبود و به روز سانی سیستم های تصفیه آب و فاضلاب به انجام رسانند.
کنترل کننده PH و قلیائیت :
بهینه کردن pH سبب میشود که منعقد کننده های فلزی ، نامحلول و لخته های قویتری تشکیل دهند ودر نتیجه حذف کدورت بهتر صورت گیرد . آب باید مقدار مناسبی قلیائیت برای تشکیل لخته کلرید آهن یا آلوم داشته باشد . به عنوان مثال – محدوده pH آلوم بین 4 تا 7 و محدوده pH کلرور فریک بین 5/3 تا 5/6 و بالاتر از 5/8 است .
توضیحی درباره کلر در تصفیه آب و فاضلاب
گسترده ترین استفاده کلر ، ضد عفونی آب آشامیدنی می باشد و کلر ومشتقات آن مانند هیپوکلریت سدیم و دی اکسید کلر ضد عفونی کننده های قوی می باشند و زمانی که به آب در مقادیر ناچیز اضافه می شوند به سرعت باکتری ها و دیگر میکرواورگانیسم ها را می کشند ، کلر نه تنها رشد توده بیولوژیکی و جلبک در لوله های توزیع و مخازن ذخیره را کنترل می نماید بلکه به حذف بو و طعمهای ناخوشایند نیز کمک می کند. در حال حاضر استفاده از کلر برای گندزدایی بدلیل ارزان بودن و قدرت میکروبکشی و اثر ابقایی نسبتا خوب آن ، متداولترین روش در دنیا و از جمله کشور ما می باشد .
2)عوامل جاذب وسنگین کننده : که عبارتند از الف-رس بنتونیت ؛ که دارای خواصی از جمله اینکه دانسیته مواد بنتونیت خیلی بالاست- خاصیت رنگ بری دارد – خاصیت جذب سطحی دارد . ب-پودر سیلیکا ج-آهک د-کربن فعال ؛ که کربن فعال جهت حذف کلر باقیمانده در آب ، کاهش وحذف مواد آلی محلول و حذف گاز رادن در آب به کار می رود و موارد کاربرد کربن فعال عبارت است از :
- در نقاطی که مواد آلی محلول در آب موجود است و این مواد چون از بین نرفته اند برای رفع اینها از کربن فعال استفاده می شود .
- در تصفیه فاضلاب های صنعتی وقتی که فاضلاب قابلیت تجزیه بیولوژیک نداشته باشد و یا سمی باشد مورد استفاده قرار می گیرد.
- کربن فعال یک نقش کاتالیزوری دارد ودر کلرزدایی آب کاربرد دارد.
کمک منعقد کننده ها :
کمک منعقد کننده ها به ورودی یا همزمان با منعقد کننده برای بهبود لخته ها ؛ اضافه میشود.کمک منعقد کننده ها از طریق تشکیل سریعتر لخته ها ، فرآیند ته نشینی را ( که ته نشینی مواد بر اساس دو مکانیزم 1-قطر مواد 2-سبک و سنگین بودن مواد انجام می شود )تسریع و بارگذاری کدورت روی فیلترها ( که در اغلب تصفیه خانه های آب از فیلتر شنی ثقلی استفاده میشود که در کاربردهای تجاری میتوان از مواد منعقدکننده به همراه فیلترهای تحت فشار نیز استفاده نمود .) را کاهش میدهد و به تبع آن افزایش سیکل راهبری فیلترها را سبب می شود .
کمک منعقد کننده ها شامل 1- اکسید کننده 2- عوامل جاذب و سنگین کننده 3- سیلیکا فعال 4- پلی الکترولیت ؛ که انواع پلی الکترولیت سه نوع می باشند یعنی کاتیونی و آنیونی و غیریونی ویکی از کاربردهایی که پلی الکترولیتها دارند این است که حالت پل سازی دارد.
1)اکسید کننده : زمانی که مواد آلی محلول در آب وجود داشته باشد و باعث کدورت و کدر شدن آب شود از اکسیدان استفاده می شود ، مانند کلر و دی اکسید کلر ، منگنات پتاسیم و ازن .
انواع فرآیند در تصفیه آب و فاضلاب :
فرایندهایی که در تصفیه آب و فاضلاب وجود دارد عبارتند از : 1-فرآیند انعقاد ولخته سازی 2-فرآیند جذب سطحی 3-فرآیند غشایی 4-فرآیند تبادل یونی 5-فرآیند اکسیداسیون شیمیایی 6-فرآیند بیولوژیکی
1) فرآیند انعقاد و لخته سازی
یکی از فرآیندهایی که در تصفیه آب و فاضلاب صورت می گیرد فرآیندی به نام انعقاد ولخته سازی می باشد که این فرآیند برای حذف ذرات کلوئیدی می باشد که ذرات کلوئیدی باعث بوجود آمدن کدورت در آب میشوند.