مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه

امروزه بشر با نیاز آبی که حس می کند سعی می کند که آب های از دست رفته را نیز احیا کند. توسعه ئ علم و فناوری نیز به کمک آمده تا حل این مسئله آسان ترشود.

اسمز معکوس روشی است که با کمک فناوری نانو آلوده ترین آب ها را با کمترین هزینه به آب تمیز (آب شیرین) تبدیل می کند.به دلیل شباهت هایی که با فیلتراسیون دارد گاها با نام هایپرفیلتراسیون خوانده می شود.

مهمترین بخش دستگاه اسمز معکوس فیلتر یا به عبارت صحیح تر «غشایی» است که درآن به کار می رود. این غشا طوری طراحی شده اجازه ئ عبور آب را می دهد ولی به سایر مواد که اندازه درشت تر از آب را دارند اجازه عبور نمی دهد.از این خاصیت غشا برای شیرین کردن(تمیز کردن) آب استفاده می شود.

این دستگاه یک جریان آب ورودی دارد که بعد از گذر از غشا به دو جریان آب خروجی تبدیل میشود. که یکی آب تغلیظ شده دیگری آب شیرین شده است. لازم به ذکر است فقط جریان آب شیرین از غشا عبور می کند و جریان آب تغلیظ شده از روی غشا رد می شود.
اسمز معکوس چیست

برای توضیح اسمزمعکوس ابتدا لازم است فرآیند اسمز را توضیح دهیم. اگر در بین دو محلول که دارای  غلظت متفاوتی هستند غشای نیمه تراوا قرار داده شود آب از محلولی که دارای غلظت کمتری به سمت محلول دیگر حرکت می کند و بعداز مدتی سطح آب در محلول غلیظ بالاتر از سطح آب محلول رقیق قرار می گیرد، این فرایند را اسمز می گویندو مقدار بالا آمدن آب را پدیده ئ اسمز می گویند.

ولی اگر محلول غلیظ را با وجود غشای نیمه تراوا تحت فشار قرار دهیم این بار جریان از سمت محلول غلیظ به سمت محلول رقیق است که به این فرایند اسمز معکوس می گویند.

دوباره به سراغ اسمز می رویم تا ببینیم چه عواملی باعث ازدیاد پدیده اسمز می شود.جدول زیر فشار اسمزی را درغلظت های مختلف بیان می کند.می بینیم که باافزایش غلظت، فشار اسمزی افزایش می یابد. یعنی اینکه برای شیرین کردن این آب نیروی بیشتری نیاز داریم تا بر فشار اسمزی غلبه کنیم.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سیستم های آبیاری
سیستم آبیاری قطره ای
اجزاء سيستم آبيارى قطره‌اى با آنچه تا به‌حال در مورد ساير روش‌ها ديديم تفاوت دارد. زيرا در اين روش مى‌بايست آب تصفيه شده و سپس در يک شبکه مخصوص توزيع گردد درشکل (اجزاء مختلف سيستم آبيارى قطره‌اي) اجزاء اين سيستم به‌صورت کلّى نشان داده دشه است. به‌طورى کهمشاهده مى‌شود سيستم شامل سه قسمت عمده است:
 
سیستم آبیاری قطره ای
خط اصلى
خط اصلى مشمل است بر پمپ براى تأمين فشار در سيستم، انژکتور کودهاى شيميايى براى تزريق مواد به داخل سيستم و فيلتر اوليه براى جدا کردن مواد معلق درشت از آب. در دو طرف فيلتر دو عدد فشارسنج نصب مى‌شود تا از روى افت فشار درفيلتر زمان شستشوى آن مشخص گردد. آخرين جزء خط اصلي، شير کنترل جريان و دبي سنج است.

لاترال‌ها
لاترال‌ها لوله‌هايى هستند که از قسمت نيمه اصلى منشعب شده و آب را توسط قطره ظچکان‌ها در سطح زمين پخش مى‌کنند. قطره‌‌چکان‌ها انواع گوناگونى دارد که در بخش‌هاى بعدى درباره آن بحث خواهد شد. تعداد قطره‌چکان‌ها بستگى به شرايط گياه دارد. در جدول (تخمين کلى نيازهاى سيستم آبيارى قطره‌اى براى زراعت‌هاى مختلف) کلياتى در مورد تعداد آنها براى زراعت‌هاى مختلف داده شده است. ارقام اين جداول فقط جنبه راهنما داشته و مى‌تواند در تخمين‌هاى اوليه طراحى مورد استفاده قرار گيرد.
نيمه اصلى
در قسمت نيمه اصلى يک فيلتر ثانوى براى جدا کردن مواد معلق ريز و شيرهى برقى (Solenoid) از نظرکمک به خودکار کردن سيستم تعبيه شده است. در اين قسمت از سيستم مى‌بايست يک تنظيم کننده فشار (رگولاتور) نيز نصب شود تا فشارفقط در دامنه‌اى که دبى را در حدّ نياز ثابت نگه‌دارد تغيير دهد. براى مشخص کردن فشار وجود يک فشارسنج نيز الزامى است. در انتهاى قسمت نيمه اصلى شير تخليه نصب است تا هر چند وقت يک‌بار مواد جمع شده در لوله تخليه شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نقش انسان در كاهش آلودگي آب‌:

نريختن زباله در آب ، كنترل فاضلاب ، جوشاندن آب، استفاده از ظروف تميز و مطلوب، استفاده از مواد شيميايي ( يد – كلر)استفاده از صافي ها در كاهش آلودگي مهم است. • از مواد پاک کننده و شوینده باید به مقدار کم و بطور صحیح استفاده کرد تا مقدار کمتری مواد شیمیایی وارد فاضلاب گردد .

• با تولید فاضلاب کمتر در خانه ها می توان به حفظ ذخایر آب های شیرین کمک کرد .

• با تصفیه ی صحیح فاضلاب های صنعتی می توان از آب حاصل در صنعت یا کشاورزی استفاده ی مجدد کرد .

از آلوده کردن آب ها با ریختن زباله ، مواد شیمیایی ( رنگ ، سموم ، روغن سوخته ) و مواد پاک کننده جدا پرهیز کنیم .

وارد کردن سموم دافع آفات گیاهی و کودهای شیمیایی آب را آلوده می کند. ورود مواد شیمیایی و عناصر نامطلوب در آب ، سبب آلودگی شیمیایی آن شده و چون آب در طبیعت در گردش است ، آلودگی آب سریعا گسترش می یابد. جیوه ، سرب ، مواد شیمیایی سمی ، از خطرناکترین آلوده کننده های آب هستند و برخی از این مواد ، سالها در محیط باقی می مانند و حیات جانداران و گیاهان را به خطر می اندازند. 

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کربن فعال به عنوان یک جاذب دارای کاربردهای مهم و حیاتی میباشد. این ماده از پیرولیز موادگیاهی حاوی کربن تولید میشود و تحت عملیات فعالسازی قرار میگیرد.

 تولید و بررسی خواص کربن فعال:

کربن فعال به عنوان یک جاذب دارای کاربردهای مهم و حیاتی میباشد. این ماده از پیرولیز موادگیاهی حاوی کربن تولید میشود و تحت عملیات فعالسازی قرار میگیرد.

با توجه به نوع موادخام مصرفی، کربنهای فعال دارای اندازه منفذ و شکلهای متفاوت هستند و از طرفی با توجه به اندازه منفذ و توزیع اندازه دارای کاربردهای گسترده و ویژهای میباشند. در این مقاله مراحل تولید کربن فعال و ساختار منفذی انواع کربن فعال مورد بررسی قرار میگیرد.

کربن فعال به گروهی از مواد اطلاق میشود که مساحت سطح داخلی بالا، تخلخل و قابلیت جذب گازها و مایعات شیمیائی را دارند. کربنهای فعال به عنوان جاذبهای حیاتی در صنایع شناخته شدهاند و کاربردهای گستردهای با توجه به قابلیت جذب گازها و مایعات مزاحم دارند و میتوان از آنها برای تصفیه و پاکسازی و حتی بازیافت موادشیمیائی استفاده نمود.

کربنهای فعال به دلیل ویژگیهای منحصربهفرد و همچنین قیمت پائین در مقایسه با جاذبهای غیرآلی مانند زئولیت از اهمیت ویژهای برخوردار میباشند. کربنهای فعال شده بهدلیل مساحت گسترده آنها، ساختار منفذی، ظرفیت جذب بالا و قابلیت فعالسازی مجدد سطح، یک ماده منحصربه فرد میباشند.

کاربرد مهم و قابل اهمیت آنها در جداسازی بو، رنگ، مزه های غیردلخواه از آب در عملیاتهای خانگی و صنعتی، بازیافت حلال، تصفیه هوا بهویژه در رستورانها، صنایع غذائی و شیمیائی میباشد، همچنین با موادغیرآلی بهعنوان کاتالیست نیز استفاده میشوند. در داروسازی نیز برای مبارزه با یک نوع باکتری خاص مورد استفاده قرار میگیرند و بهعنوان جداکننده اسیدهای آروماتیک از حلال در داخل اسیداستیک نیز میتوان از کربن فعال استفاده کرد.کربنهای فعالشده محصولات پیچیدهای میباشند و به تبع طبقهبندی براساس رفتار، مشخصات سطح و روش آمادهسازی آنها مشکل میباشد، هر چند یکسری طبقهبندی براساس مشخصات فیزیکی آنها انجام شده است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مواد شيميايي منعقدکننده و کمک منعقدکننده
مواد منعقدکننده مواد شيميايی هستند که برای قابل ته نشينی ساختن ذرات  بخصوص ذرات کلوئيدی در آب استفاده می شوند. مواد کمک منعقد کننده موادی هستند که برای کمک در تشکيل توده با لخته و بهبود فرآيند انعقاد استفاده می‌شوند.
مواد منعقدکننده شامل موادي دارای پايه آلومينيوم يا آهن مانند سولفات آلومينيوم يا سولفات آهن يا کلرايد پلی آلومينيوم يا كلرايد آهن مي‌باشند كه از ترکيبات پلی الکتروليتها به عنوان منعقدکننده يا کمک منعقد کننده استفاده می‌شود. از پلی الكتروليتها مانند پلی آمينها، پلی آکريل آميدها برای آبهای دارای کدورت کم و رنگ کم در روش فيلتراسيون مستقيم استفاده می‌شود. پلی الکتروليتها ممکن است کاتيونی، آنيونی و يا آمفوتريک باشند.
در انعقاد شيميايی مواد منعقد کننده مناسب به آب اضافه می شود . اين مواد بار الکتريکی ذرات معلق را خنثی می‌کند و بر اثر آن امکان چسبيدن ذرات به يکديگر و در نتيجه ايجاد ذرات بزرگتر، سنگين تر و قابل رسوب که فلوک ناميده می‌شود فراهم می گردد. معمولی ترين موادی که جهت عمل انعقاد  بکار می رود نمکهای آلومينيوم و آهن است سولفات آلومينيوم يک ماده منعقد کننده استاندارد است که در تصفيه خانه های آب از آن استفاده می شود. سولفـات آلومينيوم بصورت جـامد دانه بندی شده, پودر و يا بصورت مايع در بازار عرضه می شود. هر ميلی گرم در ليتر آلومينيوم باعث کاهش قليائيت آب به اندازه 5/0 ميلی گرم در ليتر کربنات کلسيم و توليد ۴۴ ميلی گرم در ليتر دی اکسيد کربن می شود.
دی اکسيد کربن توليد شده موجب افزايش خاصيت خورندگی در آب می گردد. اگر آب دارای قليائيت کافی نباشد برای فعل و انفعال سولفات آلومينيوم از آهک و کربنات سديم استفاده می شود تا حالت قليايی فراهم گردد.
مزيت استفاده از کربنات سديم (خاکستر سودا) عدم افزايش سختی آب است ولی خاصيت خورندگی آب را بالا می‌برد. استفاده از آهک نسبت به کربنات سديم مقرون به صرفه‌تر است. مقدار آلوم مورد مصرف در تصفيه آب بين ۵-۵۰ ميلی گرم در ليتر می باشد و محدوده PH مؤثر برای انعقــــاد 8-5/5 است.
سولفات آهن دو ظرفيتی بصورت تجاری دارای خلوص ۵۵ درصد می باشد و به صورت کريستالهای سبز رنگ دانه‌ای قابل تهيه است. سرعت فعل و انفعال سولفات آهن از آلوم کمتر است. برای بالا بردن PH به نقطه ای که يونهای آهن عمل انعقاد را به خوبی انجام دهد، بايد آهک اضافه کرد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

گندزدايی
کيفيت ميکروبيولوژيکی آب شرب يکی از پارامترهای مهم قابل قبول بودن آب برای شرب است و اثرات كيفي آن بر روی بهداشت عمومی بيشتر از اثرات شيميايی آب می باشد. با نوشيدن يك ليوان آب آلوده ممکن است در زمان کوتاه اثرات بهداشتی آن مشاهده گردد ولی اثرات بهداشتی مواد شيميايي آب ممکن است از چند روز تا چندين سال متفاوت باشد.
کيفيت خوب ميکروبيولوژی آب با استفاده از گندزدايی آب قبل از شبکه توزيع تامين و با وجود مقدار باقيمانده ماده گندزدا در آب از آلودگی ثانوی و رشد مجدد ميکروبها جلوگيری می‌کند. گندزدايی ايده‌آل بايد دارای خصوصيت‌های زير باشد:
-   بطور موثر پاتوژنها را در شرايط مختلف فيزيکی و شيميايی از بين ببرد.
-   مقدار باقيمانده مواد گندزدا در آب وجود داشته و قابل اندازه گيری باشد.
-   مواد جانبی مضر توليد نکند.
-   توليد آن ساده، نگهداری آن سالم و مطمئن باشد .
-   اقتصادی باشد.
-   استفاده آن در آب اثرات سوء بهداشتی و طعم و بو نداشته باشد .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

هوادهي در تصفيه آب شهري

هوادهي براي تامين منظورهاي زير صورت مي‌گيرد:

-    كاهش مزه يا بوي نامطبوع آب مربوط به گازهاي محلول ناشي از تجزيه مواد آلي
-    كم كردن و يا زدودن مقادير اضافي و يا نامناسب دي اكسيد كربن هيدروژن سولفوره و غيره
-    تامين اكسيژن لازم در فرايند حذف آهن و منگنز
در هوادهي براي تسريع تبادل گازها بين آب و هوا، سطح تماس آب و هوا از طريق پاشش قطرات و ذرات آب در هوا و يا رانش حبابهاي هوا در آب و يا تركيبي از آنها افزايش ميدهند كه حسب روش به كار رفته ممكن است به انواع ريزشي،  فواره اي، افشانكي، مكانيكي و غيره نامگذاري گردند.

- هوادهي به كمك سيني با تهويه طبيعي
در اين روش از تعدادي سيني كه با فاصله معيني روي يكديگر قرار گرفته و در بالاي آن ها معمولا" طشتك توزيع آب ورودي قرار دارد، استفاده ميشود. آب ورودي از طريق طشتك توزيع به بالاترين سيني ريخته و ضمن عبور و ريزش از يك سيني به سيني ديگر با هوا تماس مي يابد و در نتيجه تبادل گاز صورت ميگيرد در اين روش تهويه به طور طبيعي انجام ميشود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اسمز معکوس
در اين روش غشايي تغيير  فاز صورت نمی گيرد وجدا کردن بوسيله يک غشا مصنوعی (معمولا" پلاستيکی) نيمه تراوا که آب را از خود عبور داده و نمکها را عبور نمی دهد،  انجام می پذيرد.
وقتی دو محلول با غلظتهای متفاوت ولی تهيه شده از يک حلال بوسيله يک غشاء نيمه تراوا که فقط حلال را از خود عبور مي‌دهد. جدا شده باشند حلال از قسمت رقيق به قسمت غليظ جاری مي‌شود. وقتی دو محلول از نقطه نظر غلظت به حال تعادل مي‌رسند و جريان متوقف مي‌شود، اختلاف فشاری بين دو طرف غشاء ايجاد ميشود. اين اختلاف فشار به فشار اسمزی معروف است. مقدار اين فشار با غلظت محلول متناسب است. حال اگر با وسيله ای مکانيکی به طرف غليظ  فشار واردشود. يعنی در اثر اعمال فشار بيش از فشار اسمزی حلال در اين حالت آب خالص از سمت غليظ به سمت رقيق جريان پيدا ميکند. و با اين ترتيب ميتوان آب را از مخلوط آب و نمک  به وسيله يک غشاء نيمه تراوا جدا نمود. هر قدر غشاء فشرده تر و محکم تر ساخته شود درصد  جداسازی آن بالا ميرود ولی در عين حال ميزان آبدهی آن نيز کاهش می‌يابد. بنابراين در عمل بايد تعادل بين اين دو خاصيت غشاء برقرار شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب