مرجع تخصصی آب و فاضلاب

هدایت ویژه آب

شاخص قابلیت آن در هدایت یک جریان الکتریکی است و از این نظر که قابلیت هدایت الکتریکی ویژه ، نسبت معین و مستقیمی با TDS و مواد محلول موجود در آب دارد، لذا اندازه گیری آن به‌منظور کنترل کیفیت آب از اهمیت زیادی برخوردار است. در صنعت ، هدایت آب در کنترل تخلیه جوشاورها و آبهای برگشتی سیستمهای خنک کننده اهمیت زیادی دارد.

هدایت ویژه با عکس مقاومت الکتریکی نسبت مستقیمی دارد. آب خالص دارای مقاومت بالای الکتریکی و هدایت ویژه پایین می‌باشد. واحد هدایت الکتریکی در سیستم (یکای هدایت الکتریکی مواد در سیستم SI) ، زیمنس می‌باشد.

تاثیر یونهای هیدروکسید در هدایت الکتریکی آب

وجود یونهای هیدروکسید در نمونه‌های قلیایی ، باعث ایجاد خطا شده ، قابلیت هدایت را بطور غیر منتظره بالا می‌برد. از اینرو ، وقتی هدف ، تعیین کل مواد محلول در آب باشد، لازمست که نمونه ، قبل از اندازه گیری هدایت الکتریکی ، خنثی شده باشد. برای این منظور ، از اسید گالیک استفاده می‌شود. اسید گالیک به میزان بسیار کم تفکیک می‌شود، از اینرو در هدایت الکتریکی تاثیر کمی دارد. افزودن اسید گالیک در اندازه گیری آبهای صنعتی بویژه آب بویلرها انجام می‌شود و برای آبهای سطحی و آب چاه که قلیائیت کمی دارند، نیازی به افزودن اسید نمی‌باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نگاه کلی
وجود ناخالصیهای معلق و کلوئیدی درآب که باعث ایجاد رنگ و بو و طعم نامطبوع آب می‌شوند، لزوم تصفیه آب را مطرح می‌کند. این ناخالصیها به کمک صاف کردن قابل رفع نیستند، لذا از روش انعقاد و لخته سازی برای حذف آنها استفاده می‌شود. افزودن یک ماده منعقد کننده به آب باعث خنثی شدن بار ذرات کلوئیدی شده و این ذرات با نزدیک شدن به هم ذرات درشت دانه و وزین‌تری را ایجادمی‌کنند.
برای کامل کردن این عمل و ایجاد لخته‌های بزرگتر از مواد دیگری به نام کمک منعقد کننده استفاده می‌شود. لخته‌های بدست آمده که ذرات معلق و کلوئیدی رابه همراه دارند، به حد کافی درشت هستند و به راحتی ته ‌نشین و صاف می‌شوند.

مکانیسم انعقاد

معمولا برای حذف مواد کلوئیدی از ترکیبات فلزاتی مانند آلومینیم ، آهن یا برخی از ترکیبات الکترولیت استفاده می‌شود. املاح فلزات که به عنوان منعقد کننده وارد آب می‌شود. دراثر هیدرولیز به صورت یونی یا هیدروکسید یا هیدروکسیدهای باردار ، در می‌آید. بوجودآمدن 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 می‌باشد، امکان لازم برای عمل نمودن نیروی واندروالسی بوجود می‌آورند که موجب چسبیدن ذرات به یکدیگر می‌شود.
بنابر این عامل اصلی حذف بار کلوئیدها، یونهای فلزی نیستند بلکه محصولات حاصل از هیدرولیز آنها می‌باشد. با توجه به آزمایشات مختلف یونهای فلزات سه ظرفیتی در عمل انعقاد مؤثرتر از سایر یونهامی‌باشند. عمل انعقاد توسط عمل لخته سازی تکمیل شده و ذرات بزرگتر شروع به ته‌نشینی می‌کنند. در مرحله ته ‌نشینی عامل زمان بسیار مهم می‌باشد و با قطر ذرات رابطه مستقیم دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مضرات کلر زیادی آب

متأسفانه با توسعه تمدن جدید و صنعتی شدن جوامع، فاضلاب‌های صنعتی، مواد سمی، (فلزات  سنگین) و آلودگی‌های مضر که برای سلامتی موجود تهدید به حساب می‌آید، از قبیل اسیدیته آزاد، مواد قلیائی، گازهای سمی، مواد رادیواکتیو، میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا، چربی و روغن و ... را وارد آب‌های شیرین قابل دسترس می‌نمایند.
تصفیه‌خانه‌های آب شرب جهت مبارزه با آلودگی‌ها با اضافه کردن مقداری کلر که ارزان‌ترین و قابل دسترس‌ترین آنتی‌اکسیدان است، میکروب‌ها و ویروس‌ها را در شرایطی خاص (نه به‌طور کامل) از بین می‌برند. هنگامی که کلر به‌عنوان گندزدائی کننده در تصفیه آب به کار می‌رود، در اثر ترکیب کلر با مواد آلی مثل اسید هیومیک تولید تری‌هالومتان‌ها THMs یا هالوفرم‌ها را می‌نماید، تری‌هالومتان‌های اصلی عبارتند از: کلروفرم (CHCL۳)، برمودی کلرومتان (CHBrCL۲)، دی‌برموکلرومتان (CHBr۲CL) و برموفرم (CHBr۳). شواهدی در دست است که این ترکیبات خاصیت سرطان‌زائی دارند، که برای سلامتی انسان‌ها جداً مضر تشخیص داده شده‌اند. در شکل تصفیه آب به‌صورت رایج این‌گونه مواد هم‌چنان در آب باقی می‌مانند و کلر اضافی باقی‌مانده نیز اثر زیان‌آور خود را بر سلامتی انسان‌ها وارد می‌سازد. در هر حال تصفیه‌های اولیه تأثیر زیادی در رابطه با مقابله با آلودگی‌ شیمیائی و عناصر محلول در آب نمی‌توانند انجام دهند. فلزات مضر و نمک‌های زیان‌آور هم‌چنان از طریق آب آشامیدنی وارد بدن انسان‌ها می‌گردند و اثرات تخریبی خود را به‌جای خواهند گذاشت.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اسمزمعکوس(RO)
در فرایند اسمز معکوس آب با فشار زیاد از یک سری غشاء نیمه تراوا((Semipermeable Membrane عبور داده می شود .این فشار خارجی از فشار اسمزی طبیعی بیشتر است در نتیجه ملکول های کوچک تر از منافذ غشاء عبور می کنند  در حالی که ملکول های بزرگ تر،قادر به عبور از غشاء نیستند و سپس در جریانی جانبی ازکنار غشاء عبور داده شده و دفع می گردند. در این فرایند میکروگانیسم ها نیز از آب حذف می شوند. به طور کلی این فرایند برای شیرین کردن آب های شور به کار می رود ولی در سال های اخیر برای حذف آلاینده های خاص نظیر نیترات مورد توجه قرار گرفته است .
 
 اسمز معکوس یک روش تصفیه فیزیکی و نوع فیلتراسیون است که نیاز به مواد شیمیایی ندارد . در اغلب منابع از روش اسمز معکوس به عنوان روشی موفق واقتصادی در دراز مدت برای کنترل آلاینده های آب از جمله نیترات یاد شده است . در این روش علاوه بر نیترات کل جامدات محلول (TDS)آب نیز کاهش می یابد .اگرچه فرایند ROمی تواند میکرو گانیسم ها را نیز حذف کند،اما توصیه شده که آب پاک از نظر شاخص باکتریائی (بدون کلیفرم) به فرایندROوارد گردد .به طور کلی فرایند فیلتراسیون برای جداسازی آلاینده های چهار گروه کلی قابل طبقه بندی هستند .میکروفیلتراسیون (MF)،اولترافیلتراسیون (UF) نانوفیلتراسیون(NF)و اسمز معکوس که به هایپر فیلتراسیون(HF)شهرت یافته است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فناوری نانو در شیرین کردن آب
سيستم های متمركز، سرمايه بر و انرژی بر بوده و به مقدار زيادي، مواد شيميايی مصرف می كنند. پنج  از هر شش نفر روی كرۀ زمين، نمی توانند از سيستم هايی كه ما هم اكنون از آنها استفاده می كنيم، بهره مند شوند. پول يا وقت كافی برای ايجاد سيستم های مشابه اين سيستم در گوشه و كنار جهان وجود ندارد

در جهان در حال توسعه، فناوری نانو می تواند به سيستم های كوچكتر توزيع شده كه در بر گيرندۀ مواد و سيستم هايی هستند كه آلاينده ها و عوامل بيماری زا، از جمله ويروس هايی را كه با طولی معادل 5 تا 300 نانومتر، خود در مقياس نانو هستند، بدون كاربرد مواد شيميايي، از بين برد.  ویروس هایی هستند که از بین بردن آنها از آب آشامیدنی در کشورهای در حال توسعه، با روش های کنونی بسیار مشکل است. 

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

1- بایستی مستقل از دیگر واحدها و ترجیحاً هم سطح زمین باشد.

2- حداقل ابعاد اتاق استقرار سیلندرهای آماده مصرف 5* 3* 3 (طول، عرض، ارتفاع) متر باشد تا فضای کافی برای اپراتور جهت انجام تعمیرات یا تعویض سیلندر موجود باشد.

3- پی ستون های استقرار سیلندرهای گاز، داری استحکام کافی باشد.

4- دیوارهای جانبی اتاق استقرار سیلندرهای گاز و اتاق کلرزنی حداقل به ضخامت 40 سانتیمتر و مجهز به یک لایه عایق حرارتی با ضخامت حداقل 5/2 سانتیمتر گردد.

5-  سقف اتاق استقرار سیلندرهای آماده‌ی مصرف و اتاق کلرزنی به‌صورت شیب‌دار اجرا شود تا آب باران و برف در آب‌رو، به راحتی تخلیه گردد، هدف از این امر آن است که هیچ‌گونه رطوبتی بر روی کپسول های گازکلر اثر گذار نباشد.

6-  سقف اتاق های استقرار سیلندرهای گاز کلرزنی باید دارای عایق حرارتی باشد.

7- در سقف اتاق استقرار سیلندرهای گاز آماده‌ی مصرف، شبکه افشانک آب(روش سقفی) مناسب تعبیه شود تا در مواقع اضطراری(نشت گاز)، به منظور شستشوی گاز عمل نماید.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فیلترهای تحت فشار (Pressure filter)
قسمت‌های تشکیل‌دهنده‌ی یک فیلتر شامل بستر ماسه‌ای، تجهیزات جمع‌آوری آب صاف شده، تجهیزات شستشوی فیلتر و جمع‌آوری پساب شستشو می‌باشد.این فیلترها از یک استوانه‌ی فلزی تشکیل شده که در دو انتها به عدسی ختم می‌شود و به ابعاد مناسب با آب‌دهی ساخته می‌شود و ممکن است ایستاده و یا خوابیده(روی محور افقی) با پایه‌ای بلندتر از کف زمین ساخته شود. جریان آب ورودی به فیلتر ممکن است به تبعیت از اختلاف سطح منبع آب و محل استقرار فیلتر تامین شود و یا با استفاده از فشار مناسبی که از طریق خطوط لوله‌ی انتقال آب و یا پمپ تامین گردد.آب ورودی به فیلتر از لایه‌ی صاف‌کننده و در جهت بالا به پایین جاری خواهد شد و لایه‌ی صاف‌کننده ممکن است با دانه‌بندی یکنواخت و یا چندلایه با دانه‌بندی‌های متفاوت طراحی شود.فیلترهای تحت فشار دارای دریچه ی مناسب برای داخل کردن شن و ماسه و بازدید و یا خارج‌کردن شن و ماسه در مواقع لزوم هستند. این فیلترها دارای شیر آب ورودی، شیر خروج آب صاف، شیر ورود آب شستشو، شیر تخلیه و خروج آب شستشو هستند. در بالاترین نقطه‌ی صافی، یک شیر تخلیه‌ی هوا وجود دارد که ممکن است به‌طور خودکار عمل نماید. علاوه بر وسایل بالا، صافی ممکن است دارای فشارسنج و کنتور آب و دستگاه سنجش افت فشار باشد. مهم‌ترین تفاوت بین فیلترهای ثقلی و تحت فشار عبارتست از فشار مورد نیاز برای راندن

آب به میان لایه‌های فیلتر و گذر از آن و همچنین نوع محفظه‌ی استفاده شده برای فیلترها. فیلترهای ثقلی، عموما" بین 2/0 تا 3/0 bar، فشار نیاز دارند و در یک تانک با سطح آزاد فولادی یا بتنی قرار دارند. فیلترهای تحت فشار عموما" در شرایطی کاربرد دارند که آب ورودی دارای فشار بیشتر از 3/0 bar است و قرار نیست که فشار پس از فیلتر صفرگردد.به دلیل قیمت بالای ساختمان محفظه‌ی تحت فشار، فیلترهای تحت فشار به‌صورت تیپ، تنها در تصفیه‌خانه‌های کوچک آب و عموما" در کارخانه‌ها کاربرد دارند در حالی ‌که فیلترهای ثقلی کاربردهای گسترده‌تری دارند. به هرحال استفاده از فیلترهای تحت فشار برای تصفیه‌ی آب‌های سطحی و برای اجتماعات شهری دارای نقطه‌ضعف‌هایی است که نمی‌توان آن‌ها را نادیده گرفت و بسیاری از مراجع، کاربرد آن‌ها را مورد تایید قرار نمی‌دهند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

ناخالصی‌های آب را به دو دسته‌ی عمده می‌توان تقسیم کرد:

الف- ناخالصی‌های معلق : این ناخالصی‌ها شامل موارد زیر است :

1- ذرات معلق زنده‌ی بیماری‌زا مانند عوامل حصبه، وبا و تخم انگل‌ها

2- ذرات معلق زنده‌ی غیر بیماری‌زا مانند برخی جلبک‌ها و تک‌سلولی‌ها

3- ذرات معلق غیر زنده مانند ذرات رسی و کلوییدها

برای زدایش و یا کاهش ناخالصی‌های فوق، تصفیه‌ی متعارف شامل فرایندهای اختلاط سریع، انعقاد، ذره‌سازی، ته‌نشینی، فیلتراسیون و گندزدایی به‌کار می‌رود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب