مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مزایا استفاده ازغشاءها:

1-تبعات زیست محیطی کم استفاده از غشاءها

2-کاهش مصرف انرژی

3-اقتصادی بودن نسبت به سایر روشها

4-منحصر بودن برخی از جداسازی صرفا"توسط غشاء

5-تغییر فاز

6-کاهش مواد شیمیایی مصرفی نسبت به سایر روشها جهت احیاء

7-امکان استفاده از این روش جهت محلولهای قابل اشتعال در دمای پایین

8-کارایی بالا جهت محلولهای بسیار رقیق در عملیات جداسازی

9-ساده بودن عملیات کاربردی و قیمت ارزان نسبت به سایر روشها

10-استفاده از روش جدا سازی غشاءبعنوان پیش تصفیه جهت بالا بردن راندمان فرآیندهای بالا دست

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

ستونهای جذب سطحی به سه صورت متداول مورد استفاده قرار می گیرند که عبارتند از:

1-ستونهای بستر ثابت با جریان ثقلی رو به پایین

2- ستونهای بستر ثابت با جریان تحت فشار روبه بالا

3-ستونهای بستر شناور با جریان رو به بالا

در هر سه فرایند فوق جریان از نوع پیستونی می باشد ولی  از نظر مشخصات بهره برداری خصوصاً پتانسیل انسداد  با هم تفاوت دارند.ستونهای با جریان ثقلی روبه پایین مستعدترین شکل از نظر انسداد می باشند از این رو فقط برای فاضلاب ها یی که کدورت پایین دارند قابل استفاده خواهند بود . در ستونهای بستر شناور با جریان روبه بالامسئله انسداد چندان حائز اهمیت نیست ولی نگرانی در مورد شکسته شدن ذرات زیاد بوده که این مسئله می تواند عملکرد ستون را مختل کند .اما در ستونهای فشاری با جریان رو به بالا این نگرانی وجود ندارد و از طرفی به دلیل روبه بالا بودن جریان، مسئله انسداد بستر اهمیت کمتری خواهد داشت.

تكنيكهاي طراحي ستون هاي بستر ثابت

امروزه استفاده از ستونهای بستر ثابت در حذف آلاینده های مختلف از آب و فاضلاب به طور گستر ده ای صورت می گیرد . به منظور طراحی بهینه یک فرایند جذب سطحی در مقیاس صنعتی لازم است تا مدلسازی و شبیه سازی دقیقی از رفتار دینامیکی سیستم جذب سطحی بستر ثابت صورت گیرد. مدلهای گوناگونی برای این منظور ارائه شده است که به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند : 1- روش های معادلاتی پیچیده 2- تکنیکهای میانبر لازمه استفاده از روش های گروه اول حل تعداد زیادی از معادلات دیفرانسیل جزئی غیر خطی است که این قبیل معادلات تنها از طریق روش های عددی که بسیار وقت گیر و دشوار  هستند، قابل حل خواهند بود. مدلهای میانبر از طریق انجام چند آزمایش در مقیاس کوچک و یا مقیاس پایلوت می توانند به خوبی با صرفه جویی در وقت و سرمایه، اطلاعات مهمی را به منظور طراحی سیستم در مقیاس کامل فراهم کنند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

كل مواد جامد محلول Total Dissolved Solids) TDS )

منظور از TDS كل مواد جامد محلول در آب است كه برابر مجموع غلظت همه يونهاي موجود در آب مي باشد.  مفهوم ناخالصي هاي محلول در آب در بخش قبل توضيح داده شد.
واحد سنجش TDS ، ميلي گرم در ليتر Mg/l مي باشد كه از آن با اصطلاح PPM ياد مي كنند. PPM مخفف Part Per Million ( قطعه در ميليون ) مي باشد. از آنجا كه هر ليتر برابر با يك ميليون ميلي گرم مي باشد ، بنابراين هر ميلي‌گرم در ليتر يك قطعه در ميليون است يا به عبارتي 1 PPM .
ميزان كل جامدات محلول در آب از دو نظر قابل بررسي است :

الف: مقدار مجاز
حداكثر مقدار مجاز TDS آب آشاميدني در استاندارد آب شرب ذكر شده است. اين مقدار در استاندارد آب شرب ايران 1500 و در شرايط ويژه 2000 ميلي گرم در ليتر ذكر شده است. چنانچه مشهود است، هر آب با اين مقادير TDS داراي طعم و مزه ناطلوب خواهد بود و گوارا نيست.

ب: مقدار مطلوب
مقدار مطلوب كل جامدات محلول در آب در استاندارد ذكر نشده است. اما آنچه كه مسلم است هرچقدر ناخالصي هاي محلول در آب ( خصوصا آن دسته از ناخالصي ها كه براي بدن مضر هستند نظير نيترات و ... ) كمتر باشد آب گواراتر و سالم تر خواهد بود. از طرفي كاهش TDS ممكن است تغيير طعم آب را به دنبال داشته باشد و از آنجا كه طعم و مزه آب يك پارامتر نسبي است و براي مصرف كنندگان مختلف متفاوت است، آستانه تغيير مزه نيز قابل اندازه گيري نبوده و لذا در استاندارد ذكر نشده است.
با اين توضيحات ، مشخص مي شود كه ممكن است مقدار ناخالصي هاي محلول در يك نمونه آب ، از مقدار استاندارد تجاوز نكرده باشد، اما از نظر مصرف كننده آن نمونه مطلوبيت لازم جهت مصرف را نداشته باشد. بطور مثال TDS آب قم حدود 900 ميلي گرم در ليتر است. مصرف اين آب از نظر استاندارد آب شرب ظاهرا مجاز محسوب مي شود. اما چنانكه مي دانيم ، آب قم براي نوشيدن گوارا نيست و مي توان با دستگاههاي تصفيه آب خانگي ، آبي به مراتب مطلوب تر و گواراتر تهيه و مصرف كرد. و يا ممكن است كه ميزان نيترات در يك نمونه از آب مشهد ، 45 ميلي گرم در ليتر گزارش شود. اين ميزان از حداكثر مجاز عنوان شده در استاندارد ( 50 ميلي گرم در ليتر ) كمتر است . به عبارتي اين مقدار خط قرمز است و هر چه ميزان نيترات در آب از اين ميزان كمتر باشد، بر سلامت آب افزوده مي شود. به وسيله تجهيزات تصفيه آب خانگي مي توان ميزان نيترات آب از 45 ميلي گرم در ليتر به حدود 5/4 ميلي گرم در ليتر كاهش داد.
يكي از ابزارهاي اندازه گيري كل جامدات محلول در آب، دستگاه TDS متر مي باشد. اين دستگاه با استفاده از خاصيت هدايت الكتريكي آب ، تقريب نسبتا خوبي از TDS را با واحد PPM ارايه مي دهد.
هدايت الكتريكي    Electrical Conductivity ) EC )
معرف قدرت يوني يك محلول براي انتقال جريان برق است و اين خود تابعي از قدرت يوني آب  ( مقدار كاتيون ها و آنيون هاي موجود در آب ) است. قابليت هدايت الكتريكي را با واحد ميكروزيمنس بر سانتي متر و يا ميكرو مو بر سانتيمتر بيان مي كنند.
هدايت الكتريكي و غلظت كل جامدات محلول ( TDS ) به صورت يك به يك با يكديگر مربوط نمي شود. اما در محلول هاي رقيق ( مانند آب طبيعي ) ارتباط اين دو عامل به صورت زير است :
TDS = 0.5 EC
رابطه بين TDS و EC براي هر نمونه آب فرق مي كند. اما آنچه مسلم است، ميزان EC بالا دليل بر ميزان TDS بالاست.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

يكي از عمده ترين چالشهايي كه بشر امروزه با آن روبه رو است تهيه آب سالم براي عده زيادي از جمعيت جهان است . روشهاي متعددي در سالهاي اخير مورد توجه و بررسي قرار گرفته است كه ازآن ميان مي توان به فرآيند انعقاد و شناور سازي الكتريكي كه به عنوان يك نوآوري قابل توجه درصنعت آب و فاضلاب مطرح مي باشد اشاره كرد . انعقاد الكتريكي عبارت است از توليد مواد منعقد كننده در محل با استفاده از تجزيه الكتريكي الكترود هاي آلومينيوم يا آهن .در اين روش با استفاده از جريان الكتريكي و نصب الكترودهاي شيميايي از جنس آلومينيوم ، آهن و ... كه به صورت آند و كاتد عمل مي كنند ، ذرات كلوئيدي موجود در محيط آب يا فاضلاب از طريق توليد بارهاي مثبت الكتريكي از لحاظ الكتريكي خنثي شده و در نتيجه توليد Al3+ و Fe3+ و .... فرآيند لخته سازي فراهم مي گردد. فرآيند در صنايع مختلف از قبيل چوب و كاغذ ، صنايع فلزي ، خودروسازي ، صنايع شيميايي ، داروسازي و ... در مقياس واقعي طراحي و اجرا گرديده و از لحاظ بازده تصفيه و حذف انواع آلاينده هاي زيست محيطي از بازده بسيار مطلوبي برخوردار بوده است.
موضوع تصفیه آب موضوع جدیدی نیست و حتی در کتب پزشکی مربوط به چند هزار سال قبل از میلاد هم توصیه هایی در زمینه جوشانیدن آب و چگونگی نگهداری آن شده است.
مثلاً جوشانیدن آب و نگهداری آن در ظروف نقره ای که برای پادشاهان هخامنشی انجام می شده د و روش ضد عفونی آب بوده که هنوز هم معمول می باشد.
بر طبق آخرین آمار سازمان بهداشت جهانی تا سال 1992 در هر 24 ساعت ، 13000 کودک زیر یکسال در دنیا در اثر بیماریهای منتقله از آب تلف می شده اند . که به پاره ای از آنها باختصار اشاره شد.
بهر حال با توجه به مناب ع آب طبیعی و کیفیت آبهای شرب به این نتیجه می رسیم که هیچ آبی را نمی توان قبل از تصفیه و اطمینان از سالم بودن آن مصرف کرد.
روشهای مختلفی برای تبدیل آبهای طبیعی یا خام به آبهای سالم و قابل قبول مصرف کنندگان وجود دارد و روش انتخابی تصفیه بستگی به اختصاصات آ ب خام دارد . جدول ذیل حاوی خلاصه ای از فرآیندهای معمول تصفیه آب ها می باشد . کلاً در آبهای سطحی بیشتر از آبهای زیرزمینی در معرض آلودگی ها قرار دارند لذا نیاز به تصفیه بیشتری هم دارند . بنابراین به استثنای اندازه گیری جریان آب و گندزدایی معمولاً اکثر فرآیندها ی تصفیه زیر فقط بروی آبهای سطحی انجام می شود . تصفیه آب معمولاً با بعضی از فرآیند های تصفیه مقدماتی شروع می شود . این تصفیه در خارج از تصفیه خانه اصلی صورت می گیرد . تا ضمن کاهش ناخالصی ها از فشار برفرآیندهای اصلی تصفیه نیز کاسته شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

جمعيت جهان در حال افزايش و منابع آب آشاميدني رو به كاهش است؛ بنابراين و به اعتقاد بسياري از كارشناسان، جهان در آينده با مشكل كمبود آب مواجه مي‌شود. افزايش مصرف آب و كمبود حاصل از آن كه بر اثر آلودگي نيز تشديد مي‌شود، سبب شده‌است تا تأمين آب بهداشتي به يكي از دغدغه‌هاي اساسي جامعه جهاني تبديل شود؛ به طوري كه امراض ناشي از آلودگي‌هاي آب هرروزه هزاران و شايد دهها هزار نفر را مي‌كشد.

دراين ميان توانايي بازيافت آب، امكان دسترسي به يك منبع مناسب براي مصارف گوناگون را ايجاد مي‌كند و در واقع فناوري‌هاي جديد، امكان توليد آب نانوفيلتر شده را فراهم مي‌كند. آب تصفيه‌شده به وسيله نانوفيلتراسيون به اندازه آب‌معدني تصفيه ‌شده ارزش دارد. با استفاده از نانوفيلتر، مواد معدني لازم براي سلامت انسان در آب باقي مانده و مواد سمي و مضر، از آن حذف مي‌شود. نانوفيلتراسيون يك روش مفيد بين روش‌هاي اسمز معكوس و اولترافيلتراسيون است. اولترافيلتراسيون به دليل بالاتر بودن مقدار آلاينده‌هاي معدني و قليايي نسبت به حد مجاز و روش اسمز معكوس به دليل توليد خلوص بيش از حد محصول و بالا بودن قيمت داراي نقايصي هستند.

استفاده از نانولوله‌هاي كربني در ساخت فيلترها سبب سهولت در تميز كردن، افزايش استحكام، قابليت استفاده مجدد و مقاومت آنها در برابر گرما مي‌شود. اين فيلترها داراي دقت بسيار مناسبي در كاربردهاي مختلف هستند، به عنوان مثال قادرند پوليوويروس‌هايي با اندازه 25 نانومتر را بخوبي پاتوژن‌هاي بزرگ‌تري مانندE. Coil و باكتري‌هاي استافيلوكوك، از آب حذف كنند. نانوفيلتراسيون داراي مزايايي مانند قيمت پايين و كنترل مقدار كاهش آلاينده‌ها در آب تصفيه شده است.

يكي از شركت‌هاي آمريكايي در حال ساخت نانوفيبرهاي اكسيد آلومينيوم با اندازه
دو نانومتر براي تصفيه آب است. فيلترهايي كه از اين فيبرها ساخته شده‌اند، حتي مي‌توانند ويروس‌ها، باكتري‌ها و كيست‌‌ها را از بين ببرند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نحوه تصفیه آب دریا:
در ابتدا  آب دریا sea water بوسیله پمپ های بزرگ وارد پتروشیمی میشود  و پس از عملیات پاکسازی اولیه و کلر زنی(بدلیل جلوگیری از رشد جلبک ها  و گرفتگی لوله ها) وارد MED شده و کنداکت آن از 50000 به زیر 10 کاهش میابد که خروجی آن را  آب دیسال(disal) مینامند، که این آب باید خالص تر گردد تا بتوان از آن در بویلر ها،توربین ها و دیگر فعالیت های صنعتی استفاده کرد،که این وظیفه را رزینهای تعویض یونی انجام می دهند و آب دیسال را به دی ام  (DM)که دارای کنداکت کمتر از 0.2است تبدیل میکنند. این آب عملا فاقد هر گونه املاح و ناخالصی میباشد.
        
موارد استفاده از آب DM :
1.بویلر ها
2.توربین ها برای تولید برق
3.MED
4.پتروشیمی های دیگر( برای استفاده در فرایند های شیمیایی )

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سختي گيری

سختی گيري آب به حذف يون هاي کلسيم و منيزيم دو ظرفيتي  (Ca++)و  (Mg++)از آب گفته مي شود. اين يون ها از ترکيبات محلول کلسيم و منيزيم حاصل مي شوند و به حضور اين يون ها در آب سختي گفته مي شود.
 آهک زنی

جهت کاهش سختي موقت و دايم و همچنين کاهش سيليس آب استفاده از آب آهک يا آهک /سودا (Na 2 CO 3-Lime-(Soda هميشه در تصفيه آب کاربرد دارند براي آهک زني نيز به کار مي روند.

جهت سختگيري آب Cao) Quick Lime ) یاCa O H2) Slaked Lime  ) وSoda Ash  کربنات سدیم (Na 2 CO 3) در حوضچه هاي انعقاد يا لخته سازي به آب افزوده مي شوند . آهک بعد از آلوم اضافه شده و کربنات سديم نيز پس از آهک اضافه مي شود . کربنات سديم براي سختي دائم آب مي باشد . آهک تمام سختي کربناته و سختي غير کربناته منيزمي را حذف مي نمايد.

ضمن حذف سختي غير کربناته منيزيمي با آهک ، مقدار معادلي سختي غير کربناته کلسيمي توليد مي شود که براي حذف سختي آن به کربنات سديم نياز است.

آهك با ماده منعقد کننده - دي اکسيد کربن - آهن و منگنز نيز واکنش مي دهد بنابراين مقداري  آهک مازاد مورد نياز است . اين مقدار آهک مازاد مي تواند با استفاده از جار تست مشخص شود. بعد از نرم سازي توسط آهک يا آهک -کربنات سديم ، پي اچ آب بالا بوده و آب به شدت رسوبگذار است . بنابراين باا افزودن CO2 پي اچ آب را تنظيم نماييد که به اين فرآيند Recarbonation ) کربناسيون مجدد) گفته مي شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

قليايت زدایی

با استفاده از سيستم هاي آهک زني و يا ستون ها ي مبادله يوني مي توان قلياييت آب را تا حد متعارف کاهش داد. در ستون هاي مبادله يوني از رزين کاتيوني ضعيف ، قوي و يا رزين آنيوني قوي استفاده مي شود.

 از نظرشيميايي ، قلياييت آب نشانگر مقدار ظرفيت خنثي شدن آن به وسيله اسيد مي باشد

جهت کاهش قلياييت از دو روش زير استفاده نماييد :

الف) کاهش قلياييت به روش آهک

ب ) روش تعويض يوني

1-قلياييت زدايي توسط رزين هاي کاتيوني ضعيف

2-قلياييت زدايي با رزين کاتيوني قوي

3-قلياييت زدايي با رزين آنيوني قوي

مرجع تخصصی آب و فاضلاب