مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه :

فرایندهای غشایی با دارا بودن مزایایی مانند كاهش مصرف انرژی ، انتقال جرم و راندمان بالا و سهولت كاربرد، از اهمیت بسزایی برخوردارند. در فرایندهای غشایی ، جداسازی اجزا مختلف از یکدیگر به دلیل مکانیسم غربالی ، انتقال ممانعتی از درون حفرات باریک غشا و سایر تقابل های بین اجزا و مواد غشا (از قبیل جذب سطحی و تقابل هابی الکتریکی) صورت می گیرد . برخی از موارد کاربرد این سیستم ها در صنایع غذایی ، تصفیه آب ، تغلیظ  و شفاف سازی اب میوه ها ، فراورده های شیر ، نوشابه های الکلی و پساب می باشد . در سیستم های جداسازی غشایی در مقایسه با یک تبخیر کننده ، آب بدون آن که تغییر فاز دهد از محلول جدا می شود . در یک سیستم جداسازی غشایی سیالی با دو جز یا بیشتر در تماس با غشا قرار گرفته که غشا اجازه می دهد ، اجزای خاصی از سیال (آب موجود در سیال) راحت تر از دیگر اجزا از آن عبور کنند . ماهیت فیزیکی و شیمیایی غشا (اندازه منافذ و توزیع اندازه منافذ در ان) روی جداسازی مایع تاثیر می گذارد .

غشا :

غشا به عنوان یك فاز كه اجزای خوراك به صورت انتخابی از آن عبور می كنند، تعریف می گردد به عبارت بهتر، غشا به صورت فازی كه اجزای جداشونده خوراك با سرعت های متفاوت از آن عبور می كنند عمل می كند در این روش، معمولاً تغییر فازی صورت نمی گیرد و محصولات نیز در همدیگر قابل امتزاج هستند


در فرایندهای غشایی، جزئی از خوراك كه از غشا عبور می كند به نام تراوش كرده((Permeate  و بخشی كه نتواند از غشا عبور كند، نگه داشته شده (Retentate)  نامیده می شود كه بر اساس هدف جداسازی ، هركدام از آنها می توانند به عنوان محصول در نظر گرفته شوند.  در حالت كلی ، روشهای غشایی در مواقعی كه غلظت مواد كم باشد كارایی بسیار زیادی دارند .

نیروی محركه لازم در فرایندهای غشایی می تواند به صورت اختلاف غلظت ، فشار ، دما و پتانسیل الكتریكی باشد. ساده ترین نوع غشاها بر اساس اختلاف اندازه ذرات عمل می كنند كه از این نظر مشابه فیلترها هستند ولی غشاها از لحاظ اندازه منافذ و توزیع اندازه آنها و نیز نحوه جریان با فیلترها تفاوت دارند كارایی غشاها با دو پارامتر تعیین می گردند كه شامل دبی عبور كرده از غشا و گزینش پذیری غشاها است .

فرایندهای غشایی با داشتن مزایایی چون كاهش مصرف انرژی به دلیل عدم تغییر فاز، حجم كم و عدم نیاز به فضای زیاد، تنوع در شكل و اندازه، افت فشار كم و انتقال جرم زیاد، بالا بودن راندمان جداسازی برای محلول های رقیق ، نیاز كم به مواد افزودنی و حلا لها، ساده بودن طراحی غشاها و سهولت كاربرد آنها در مقیا سهای صنعتی و همچنین به دلیل اینكه دوست دار محیط زیست هستند، از سایر روشهای جداسازی متمایز شده اند . با این حال این روش معایبی از قبیل قطبش غلظتی (تفاوت در قابلیت تراوش پذیری ذرات با اندازه های مختلف سبب می شود که ذراتی که نسبتا کندتر عبور می کنند در مجاورت غشا تجمع یابند و بدین ترتیب توزیع غلظت در جریان خوراک تغییر یابد . این پدیده قطبش غلظتی نام دارد که در صورت تداوم ، یکی از مهم ترین دلایل گرفتن غشاهاست ) و گرفتگی غشاها ، طول عمر كوتاه غشا ، انتخاب پذیری و دبی كم عبوری ازغشاها و هزینه بالای ساخت را دارد .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

معادله برنولی در مکانیک سیالات رفتار شاره را در جریان یکنواخت توضیح می‌دهد. صورت اولیه این معادله چنین است:

در این معادله:

v سرعت شاره

g شتاب گرانش زمین

h ارتفاع از نقطه‌ای دلخواه در جهت گرانش زمین

p فشار در شاره

ρ چگالی شاره

و b عددی ثابت معروف به «ثابت برنولی» است. معادله بالا به شرطی درست است که جریان پایا، ناوشکسان و تراکم‌ناپذیر باشد.

برای جریان‌های وشکسان این معادله به معادله دیگری تبدیل می‌شود:



که در آن Q نیروی ناشی از اصطکاک است.
مشخصه‌های جریان

جریان یک سیال را می‌توان به صورتهای گوناگون درهم ، آرام ، حقیقی ، ایده آل ، بازگشتی ، بازگشت ناپذیر ، پایدار ، ناپایدار ، یکنواخت ، غیر یکنواخت ، چرخشی ، غیر چرخشی طبقه بندی کرد.

جریان در هم: شایعترین حالت موجود در مهندسی است. در جریان در هم ، ذرات سیال (جرمهای کوچک و مولکولی) در مسیرهای بسیار نامنظمی حرکت می‌کنند و موجب می‌شوند که اندازه حرکت از یک بخش سیال به بخش دیگر انتقال یابد.

جریان آرام: در این نوع جریان ذرات سیال در امتداد مسیرهای هموار که درون غشاء یا لایه‌ها قرار دارند حرکت می‌کنند و یک لایه به آرامی بر روی لایه مجاور می‌لغزد.

جریان پایدار: جریان پایدار هنگامی برقرار است که شرایط در هر نقطه‌ای از سیال نسبت به زمان تغیر نکند.

جریان ناپایدار: جریان ناپایدار است که شرایط در هر نقطه از سیال نسبت به زمان تغییر کند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اسمز معکوس فرآیندی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا استفاده می‌شود. اگر یک غشای نیمه‌تراوا بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گیرد آب بطور طبیعی و تحت خاصیت اسمزی از غلظت بالاتر به غلظت پائین‌تر جریان می‌یابد. این پدیده تا زمانی که پتانسیل‌های شیمیایی دو طرف برابر گردند ادامه خواهد یافت. در حالت تعادل اختلاف فشار بین دو طرف غشا برابر اختلاف فشار اسمزی است. اگر فشاری برابر با اختلاف فشار اسمزی به محلول غلیظ‌تر اعمال گردد جریان آب قطع خواهد شد. در صورتیکه فشار اعمال شده بیشتر از فشار اسمزی باشد جهت جریان طبیعی آب معکوس خواهد گردید.

این روش برای حذف مواد معلق ، کدورت ، رنگ ، بو ، طعم ، کلرمازاد ، باکتری ها ، ویروس ها ، میکروب ها و در نهایت املاح محلول در داخل آب به کار می رود. تمامی این موارد توسط دو واحد پیش تصفیه فیزیکی و اسمز معکوس از داخل آب تا درصد زیادی حذف می شوند.

دستگاه های تصفیه فیزیکی آب به روش اسمز معکوس امروزه در صنایع بسیار زیادی از جمله نفت ، گاز ، پتروشیمی ، آب و فاضلاب ، صنایع دارویی ، بهداشتی ، غذایی ، الکترونیک و ... کاربرد فراوانی دارند همچنین این دستگاهها می توانند کل مواد جامد محلول در آب را از مقدار مجاز برای آبیاری و آشامیدن و خط فرآیند تا حد صفر نیز پایین بیاورند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سابقا استفاده از کربن فعال تنها محدود به تصفیه آبهای آشامیدنی بود. طی دو دهه اخیر به تواناییها و پتانسیلهای این ماده جاذب به منظور استفاده در صنعت تصفیه فاضلاب توجه شده است. در سال 1974 آژانش حفاظت  محیط زیست آمریکا 154 ترکیب آلی را در آب های آشامیدنی به عنوان آلاینده معرفی نمود . تشخیص این ترکیبات توام با تعداد بسیار زیادی از آلاینده های غیر آلی مسئله مهمی است که مورد توجه این آژانس قرار گرفته است.

امروزه هنوز دستیابی به روشهای اقتصادی تصفیه آب و فاضلاب یکی از بحثهای مهم در بین متخصصین این امر می باشد. همچنانکه قبلا به آن اشاره شد استفاده از کربن فعال طی دهه اخیر در صنعت تصفیه فاضلاب مورد توجه قرار گرفته است. جذب رنج وسیعی از آلاینده ها با استفاده از کربن فعال گرانولی(GAC ) با موفقیت انجام شده است.با این وجود استفاده از GAC معمولا با مسائل از قبیل هزینه های سرمایه گزاری و بهره برداری همراه است(Wang et al., 2005).

در صنعت آب فرآیند جذب سطحی به انتقال جرم از یک فاز مایع به یک فاز جامد اطلاق می شود. در این فرآیند ماده جذب شونده (adsorbate) ماده ای است که در حد فاصل فاز جامد و مایع از فاز مایع حذف می شود. و ماده جاذب (adsorbent) می تواند یک فاز جامد، گاز یا مایع باشد که ماده جذب شونده را در خود تجمع می دهد.


هر چند جذب سطحی برای فرآیند شناور سازی (flotation) که گاز و مایع در مجاورت هم قرار می گیرد هم می تواند بکار رود اما هدف این فرایند در صنعت آب جذب سطحی در تماس فاز جامد- مایع است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

از اوایل سالهای ۱۹۰۰ (۱۲۷۹هـ.ش) كه تنها ۱۰% جمعیت جهان را ساكنان شهرها تشكیل می داده اند تا سال ۲۰۰۰ (۱۳۷۹هـ.ش) كه جمعیت شهری به حدود ۵۰% افزایش یافته است.

ملاحظه می گردد كه همپای رشد جمعیت و استقرار آن در مناطق شهری، بتدریج فرصت ها و تهدیدهای خاصی در اینگونه مراكز جمعیتی شكل گرفته است.

هرچه بر جمعیت شهرها افزوده شده است اداره آنها نیز نیازمند برنامه ریزی های پیچیده تر و انجام اقدامات گسترده و كارآمدتر بوده است. ازجمله معضلاتی كه از دیرباز در گذر عبور از بافت سنتی شهرنشینی به شهرنشینی مدرن بوجود آمده است، این است كه مظاهر تجدد و تمدن فرصت رشد متوازن و یكسان را برای شهروندان و متقاضیان اسكان در اماكن پرجمعیت به وجود نیاورده است.

بنابراین تبعات نامأنوس و ناهنجار بسیاری كه یكی از آنها پدیده ایجاد و رشد حاشیه نشینی شهری است بروز پیدا كرده است.

هویت اجتماعات حاشیه نشین شهری بدلیل ترك ماوای قبلی خود و حضور در محلی جدید هویتی متغیر و باتنوع عمدتاً قومیتی توأم است.

دلبستگی ها نیز ریشه ای عمیق نداشته، لذا در مواجهه با مشكلات احساس مشاركت بنیادی برای حل معضلات بروز پیدا نمی كند و غالباً اصرار بر حل سریع مشكل خود و خواستن یك سویه می باشد.

بنابراین وجود حاشیه نشینی شهری پتانسیل لازم برای ایجاد ناآرامی های جمعیتی را دارد. طبعاً با افزایش روند رشد جمعیت شهری به حدود ۶۵% در افق سال ۲۰۲۵(۱۴۰۴هـ.ش) كه جمعیتی بالغ بر ۵/۵میلیارد نفر شهرنشین را در سطح جهان تشكیل خواهد داد تداوم و توسعه چالش های حاشیه نشینی درصورت عدم چاره جویی جهانی و منطقه ای به عنوان یك معضل جدی و مخرب و با پیامدهای غیرقابل انكار بروز خواهد كرد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

هشدار نسبت به سرطان زایی جدی گاز رادون

سازمان جهانی بهداشت در گزارش جدیدی نسبت به خاصیت سرطان زایی گاز رادون كه ممكن است نامحسوس باشد، هشدار داد.

رادون یك گاز رادیواكتیو و بی اثر شیمیایی است كه به طور طبیعی بوجود می آید.

این گاز هیچ بو، رنگ و طعمی ندارد. رادون از تجزیه رادیو اكتیو طبیعی اورانیوم تولید می شود كه در سنگها و خاك یافت می شود. گاز رادون در آب هم یافت می شود.

رادون به سادگی از زمین وارد هوا می شود كه در آنجا در میان فرآورده های تخریبی فرار موسوم به بازمانده های رادون متلاشی می شود. بازمانده های رادون در حین تجزیه، ذرات رادیواكتیو آنها منتشر می كنند و به بخارات، غبار و سایر ذرات در هوا ملحق می شوند.

وقتی نفس می كشیم ، پس مانده های رادون روی سلولهای جدا مجاری تنفسی قرار می گیرند كه در اینجا ذرات آلفا می توانند به مولكول وراثتی DNA آسیب برسانند و احتمالا سبب بروز سرطان ریه می شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سيستم هاي تصفيه آب

1-1-تصفيه عمومي: عمده منبع آب مورد استفاده در بخش خانگي، آب استحصالي از چاههاي عميق و نيز آب رودخانه ها مي باشند. اين آب در تصفيه خانه هاي برزگ صنعتي طي مراحلي آماده شرب گرديده به سيستم توزيع آب تزريق مي گردند. اين آب از لحاظ شكل ظاهري(رنگ، بو، طعم، شفافيت)، خواص شيميايي(سختي، TDS، ...) بايد در محدوده قابل قبولي قرار گيرد. طبق استاندارد ايران (موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران شماره 1053، ويژگي هاي آب آشاميدني) به شرح زير است:

 

جدول 1-1: مشخصات فيزيكي آب

 

جدول 2-1: حدود مجاز مواد شيميايي

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

Sewerage Network

این نرم افزار بوسیله زبان قدرتمند Visual Basic  پیاده سازی شده واصولا جهت طراحی وانجام محاسبات هیدرولیکی شبکه های جمع آوری فاضلاب شهری مورد استفاده قرار می گیرد و از نظر وسعت وجمعیت شهر فاقد محدودیت است که این موضوع بصورت عدم محدودیت در تعداد خطوط اطلاعات ورودی جلوه گر می شود

اطلاعات ورودی این نرم افزار از یک فایل متنی خوانده می شود که می تواند به صورت دستی و یا به کمک  نرم افزارSewerage Utility  تهیه شود. 
اطلاعات خروجی این نرم افزار به دو صورت می تواند ارائه شود:
1. به صورت یک فایل متنی
2.  به صورت جداول در محیط Microsoft Word
 برنامه قادر میباشد بعد از انجام محاسبات هیدرولیکی، طولانی ترین مسیر را شناسایی و نیز شاخه ها و زیرشاخه های مربوطه را شناسایی و شماره   گذاری کرده و پروفیل طولی مربوط به هر مسیر را در نرم افزار Auto Cad 2000 به طور اتوماتیک تنظیم کند.برنامه قادر میباشد بعد از انجام محاسبات هیدرولیکی، طولانی ترین مسیر را شناسایی و نیز شاخه ها و زیرشاخه های مربوطه را شناسایی و شماره گذاری کرده و پروفیل طولی مربوط به هر مسیر را در نرم افزار  Auto Cad 2000  به طور اتوماتیک تنظیم کند.
 
قابلیتهای Sewerage Network در انجام محاسبات هیدرولیکی:

در این برنامه، ورود اطلاعات در چهار بخش جداگانه و به شرح زیر صورت می پذیرد، هر یک از اطلاعات ورودی به ترتیبی که عنوان خواهد شد در زمره قابلیت های برنامه محسوب می گردند ( هر چند ورود اطلاعات بخش سوم در غالب نرم افزارهای طراحی شبکه های جمع آوری فاضلاب شهری از ساختار تقریبا یکسانی پیروی می نمایند).

مرجع تخصصی آب و فاضلاب