مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تئوري خوردگي
خوردگي پديده اي است كه به واسطه تأثير متقابل ماده و محيط بر هم پديد مي آيد و در نتيجه آن ماده تغيير حالت داده و فاسد مي شود. محيط ممكن است آب (يا هر مايع ديگر) خاك و يا هوا باشد. انواع مختلف خوردگي را مي توان به خوردگي ناشي از جريان الكتريسيته وجريانات اتفاقي برق، خوردگي بر اثر فشار، خوردگي شيميايي وخوردگي ميكروبي طبقه بندي كرد.
خوردگي فرآيندي است كه طي آن فلز پالايش شده به تدريج به حالت طبيعي خود برمي گردد. اين فرآيند از همان لحظه كه فلز در كارخانه از سنگ طبيعي جدا مي شود شروع مي شود و اساسا" يك فرآيند پايان ناپذير است. وقتي دو فلز غير هم جنس در تماس با يكديگر قرار مي گيرند، فلزي كه آند است شروع به زنگ زدگي مي كند و اين زنگ زدگي باعث نشت و تركيدگي در لوله هاي انتقال آب شده و باعث هدرروي سنگين آب مي شود.  

نشت بر اثر خوردگي
بيش از 65% سرمايه گذاري در تأسيسات آبرساني را هزينه هاي شبكه توزيع تشكيل مي دهد. خوردگي چه در داخل لوله و چه از خارج بيشترين اثر را در استهلاك زودرس شبكه دارد. تقريبا" همه انواع لوله ها اعم از فولادي، چدني، آزبست سيمان ويا بتني در معرض خوردگي قرار مي گيرند كه بر اثر آن آب زيادي از شبكه هدر مي شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کدورت و اندازه گیری آن

کدورت یک خاصیت فیزیکی است که باعث می شود قسمتی از نور تابیده شده متفرق و یا جذب شود ولی عبور نکند.ذراتت معلق وکلوییدی کوجود در آب ام ار معدنی،آلی یا میکروارگانیسم ها،نور را پراکنده یا جذب نموده و باعث ایجاد کدورت و کاهش شفافیت می گردند.کدورت را نباید با رنگ اشتباه گرفت.یکنمونه آب می تواند رنگی باشد ولی در عین حال شفاف باشد،کدورت با ذرات معلق نیز یکسان نیست زیرا ذرات معلق با صاف کردن(هنگام اندازه گیری کدورت) جدا می شوند.اندازه گیری مقدار کدورت که با فرض همگن بودن ذرات معلق،تخمینی از تعداد آنها خواهد بود،به کمک مقایسه چشمی و یا ابزار نوری برپایه قوانین جذب سنجی،کدورت سنجی و یا نفلومتری انجام پذیر است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

شاید تا به حال بارها و بارها در باره سختی آب و یا سنگینی آب شنیده باشید. اما هنوز تعریف دقیقی از این مفاهیم در ذهن نداشته باشید.
بسیاری از مردم این دو مفهوم را به یک معنا می دانند و تفاوتی بین این دو قائل نیستند. عده زیادی نیز واژه "سختی آب" را به جای "سنگینی آب" استفاده می کنند.

در اینجا به توضیح این مفاهیم و تفاوت های بین این دو مفهوم می پردازیم.
سنگینی آب (TDS)
TDS مخفف عبارت Total Dissolved Solid به معنای " کل جامدات محلول" است. منظور از TDS كل مواد جامد محلول در آب است كه برابر مجموع غلظت همه یونهای موجود در آب می باشد. مواد محلول در آب ممكن است از نظر ماهیت « آلی » یا « معدنی » باشند.

مواد غیر آلی ( معدنی ) حل شده در آب شامل : مواد معدنی ، فلزات و گازها می باشند. بعضی از مواد آلی به صورت ذرات كلوییدی هستند اما بیشتر مواد آلی به صورت محلول هستند. آلاینده های آلی ممكن است باعث بو ، رنگ و طعم نامطبوع آب شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آب خنک کن و خوردگی لوله های کندانسور :
از نقطه نظر شیمیایی آب به ترکیبی گفته می شود که دارای دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن بوده و در دمای محیط به شکل مایع می باشد . آب های طبیعی حاوی مقادیر مختلفی از نمک ها و مواد گوناگون می باشند ،  نوع و مقدار این محلول بستگی زیادی به نوع زمین و محلی که آب در آن جریان داشته یا استخراج شده است ، دارد . کیفیت آب های طبیعی یا تصفیه شده از دیدگاه یک مهندس خوردگی با یک مهندس آب متفاوت است ، آب آشامیدنی بایستی گوارا ، مطبوع و بهداشتی باشد ، در صورتی که آب مورد نیاز در صنایع باید کیفیت متفاوتی داشته باشد .
موقعیت جغرافیایی ، مسائل اقتصادی و منابع آب پارامترهای مهم در انتخاب آب های صنعتی می باشند .
از آنجایی که غالباً مصرف آب در صنایع زیاد است ، لذا قیمت و دسترسی به آن مهم می باشد . اغلب به آبی که دارای خوردگی مشخص است ، نسبت به آب شهری که گران است ترجیح داده می شود .
غالباً برای آب های طبیعی عملیاتی نظیر نرم کردن و تصفیه ی مقدماتی آن ضروری است . یک مهندس خوردگی بایستی کیفیت آب را از جهات مختلف بررسی کند . نوع و مقدار جامدات محلول ، گازها و یون های حل شده و همینطور نوع باکتری ها که در خوردگی آب نقش اساسی دارند بررسی می شود . در هر حال با کنترل صحیح ترکیب شیمیایی می توان مشکلات خوردگی و رسوب دهی را به حداقل رساند .
خوردگی در کندانسور بستگی زیاد به کیفیت فیزیکی و شیمیایی آب خنک کننده دارد . از جمله پارامترهای مهم در این ارتباط ، هدایت الکتریکی آب ، PH ، غلظت و نوع نمک ها و گازهای موجود در آب می باشند که در این بخش به آن ها اشاره خواهد شد .

1)تأثیر کیفیت آب خنک کن :
آب خنک کن می تواند با ایجاد فرسودگی و فرسایش سبب خوردگی شیمیایی و فیزیکی بر روی قسمت های مختلف کندانسور گردد و باعث خوردگی و در نتیجه سوراخ شدن لوله های کندانسور و صدمات و خسارات گوناگون در بویلر شود .
در ساختمان سیستم آب خنک کن از فلزات و آلیاژهای مختلف استفاده گردیده است . لوله های کندانسور از آلیاژهای مس ساخته شده اند ، مخازن آب و لوله های مسیر آب خنک کن و والوها از جنس چدن و فولاد نرم می باشند .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سختی آب

سختی آب بخاطر حضور املاح ( کاتیونها ) دو ظرفیتی در آب ایجاد می شود . از مهم ترین فلزات دو ظرفیتی که در آب یافت می شوند کلسیم و منیزیم باید نامبرده شوند ( آهن و منگنز بندرت در آبهای سطحی در غلظت قابل توجهی وجود دارند ) همانطور که گفته شد آبهای زیرزمینی از نظر سختی غلظت بیشتری در مقایسه با آبهای سطحی دارا می باشند . اگر چه سختی از نظر بهداشتی هیچگونه مشکلی بوجود می آوردولی باعث کف نکردن صابون میگردد و البته در دستگاههای حرارتی نیز رسوب ایجاد می نماید. آبهائی که سختی آنها کمتر از 50 میلی گرم در لیتر برحسب کربنات کلسیم است نرم و چنانچه سختی تا 150 میلی گرم در لیتر باشد نسبتاَ سخت و بیش از 300 میلی گرم در لیتر را خیلی سخت مینامند . برای اندازه گیری سختی از محلول EDTA  استفاده می شود .این ملح در مجاورت کاتیونهای دو ظرفیتی تغییر رنگ میدهد.

بطور کلی سختی را بر دو نوع موقت و سختی کل تعریف می کنند. سختی کل مربوط به املاح کاتیونهای دو ظرفیتی است در حالیکه سختی موقت یا سختی کربناته مربوط به کربنات و بی کربنات های کلسیم و منیزیم است که چون در مجاورت حرارت ایجاد رسوب می کنند سختی موقت نامیده می شوند.

جون سختی کربناته ( سختی موقت )بسیار نامحلول تراز سختی دائم(مثل سولفات کلسیم یا کلراید کلسیم ) می باشد بنابراین بیشتر از سختی دائم ایجاد اشکال می کند. (سختی دائم = سختی موقت - سختی کل )

آزمایش تعیین قلیائیت آب

از آزمایشهای مربوط به تعیین قلیائیت نیز می توان نوع سختی را بدست آورد :

1- هرگاه سختی کل بیشتر از قلیائیت کل باشدسختی کل معادل سختی کربناته ، و تفاضل سختی کل و قلیائیت کل نشاندهنده سختی غیر کربناته ( سختی دائم ) است .

2- هرگاه سختی کل معادل قلیائیت کل باشد ، کل سختی بصورت کربناته است .

3-هرگاه سختی کل از قلیائیت کل کمتر باشد مقدار سختی کربناته معادل سختی کل است و اختلاف بین سختی کل و قلیائیت کل نشاندهنده قلیائیت بصورت بیکربنات پتاسیم یا سدیم می باشد.

فرض کنیم نمونه آبی دارای قلیائیت کل 100 و سختی کل 150 میلی گرم کربنات کلسیم در لیتر می باشد بنابراین چون H>A است ، قلیائیت این آب بعلت وجود سدیم یا پتاسیم بیکربنات صفر ، سختی غیر کربناته این آب معادل150 - 100 یعنی 50 میلی گرم در لیتر و سختی موقت این آب معادل قلیائیت کل یعنی 100میلی گرم در لیتر می باشد.  واحد سختی آب بر حسب میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم و یا میلی اکی والان بهم ربط می دهند.

H=Total Hardness ,A=Total alkalinity 

یک درجه سختی آلمانی معادل 15 میلی گرم در لیتر اکسید کلسیم است .(10mgCao)

یک درجه سختی انگلیسی معادل یک گرین در گالن (3/14 میلی گرم در لیتر)کربنات کلسیم است .

یک درجه سختی فرانسوی معادل 10 میلی گرم کربنات کلسیم است .

یک درجه  سختی امریکائی معادل یک میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم است .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

خوردگی و انواع آن

خوردگی در زبان فارسی ترجمه واژه ای انگلیسی  (Corrosion) است که معنای آن جویده شده و گاز گرفته شده است. به نظر می‌رسد ظاهر قطعه خورده شده، این تداعی معنایی را سبب شده باشد. برای بیشتر مردم، خوردگی با مصادیقش شناخته می‌شود، از قبیل زنگ زدگی و سیاه شدن قاشقهای نقره‌ای. در واقع خوردگی همه اینها هست، اما به‌تنهایی هیچ یک نیست. بطور مثال، زنگ زدگی فقط به خوردگی آلیاژهای آهن اطلاق می‌شود.

 استاندارد ایزو 8044، خوردگی را بدین شکل تعریف می‌کند:

«« واکنش فیزیکی – شیمیایی متقابل بین فلز و محیط اطرافش که معمولا دارای طبیعت الکتروشیمیایی است و نتیجه‌اش تغییر در خواص فلز می‌باشد. این تغییرات خواص ممکن است منجر به از دست رفتن عملکرد فلز، محیط یا دستگاهی شود که این دو، قسمتی از آن را تشکیل می‌دهند. »»

خوردگی، اثر تخریبی محیط بر فلزات و آلیاژها میباشد. خوردگی، پدیدهای خودبهخودی است و همه مردم در زندگی روزمره خود، از بدو پیدایش فلزات با آن روبرو هستند. در واقع واکنش اصلی در انهدام فلزات، عبارت از اکسیداسیون فلز است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمايش هاي شيميايي آب
1- اندازه گيري قليائيت :
الف) 100 سي سي از نمونه آب مورد نظر را در يك ارلن ماير 500 سي سي بريزيد.
ب) 3 تا 4 قطره معرف P بدان اضافه نماييد.
ج) در صورتي كه رنگ محلول به ارغواني تغيير شكل دهد آب حاوي قليائيت است در غير اينصورت آب قليائيت ندارد.
د) در آب حاوي قليائيت ( رنگ محلول ارغواني ) محلول اسيد سولفوريك N02/0 اضافه نماييد تا رنگ ارغواني ازبين برود ، PH محلول در اين شرايط 3/8 خواهد شد . هر سي سي از اسيد سولفوريك مصرف شده معرف pmm10 قليائيت ساده بر حسب معادل كربنات كلسيم ، ( ميلي گرم بر ليترcaco3 ) است.
ذ) براي پيدا كردن قليائيت كل بايد در حضور معرف T  به تيتراسيون ادامه دهيم تا رنگ زرد پرتغالي ( پوست پيازي ) ظاهر شود.
ر) PH در اين نقطه حدود 5/4 است.
ز) مقدار اسيد مصرف شده از ابتدا تا PH حدود 5/4 را در عدد 10 ضرب كرده تا قليائيت كا پيدا شود.

<> 

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

گندزدایی حرارتی آب با خورشید
 قابلیت اشعه خورشید برای گندزدایی، حداقل از زمان مطالعات آکرا و همکارانش در سال 1984 در دانشگاه آمریکایی بیروت در لبنان، شناخته شده است. از آن پس، نشان داده شد که در صورتیکه  آب در بطریهای شفاف (مثلاً بطریهای پلاستیکی و تمیز نوشابه) بمدت چند ساعت در معرض نور خورشید قرار بگیرد، می تواند تا درجه حرارت بیش از550C گرم شود، خصوصاً اگر یک طرف بطری با رنگ سیاه نقاشی شده باشد  یا بطری روی یک سطح تیره که گرما را جمع کرده و بازتاب می دهد ، خوابانده شود. این روش تصفیه، از اشعه UV خورشید  و اثر حرارتی آن به یک اندازه برای غیرفعال کردن میکروبهای منتقله بوسیله آب استفاده میکند. جزئیات این روش در بخش بعدی مورد بحث قرار خواهد گرفت.

متناوباً ، اگر سطح خارجی ظرف کاملاً سیاه شود یا در حالت مشابه، خود  قادر به جذب گرما باشد (مثل بیشتر ظروف فلزی)، فقط اثر حرارتی اعمال شده و درجه حرارت می تواند به بیش از 60 درجه سانتیگراد برسد. در این دما، آب و مایعات دیگر پاستوریزه می شوند چرا که بیشتر ویروسهای روده ای، باکتریها و انگلها بسرعت غیر فعال می شوند. بعلاوه، اگر یک ظرف مات و تیره با استفاده از یک بازتابنده خورشیدی یا چراغ خوراک پزی خورشیدی در معرض تابش بالایی از  خورشید قرار بگیرد، دمای آب می تواند به 650C نیز برسد، یعنی دمای پاستوریزاسیونی که قادر است تقریباً همه پاتوژنهای روده ای را در مدت چند ده دقیقه تا چند ساعت غیر فعال نماید.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب