مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تصفیه آب

همواره بایستی تلاش دراین راستا باشد که تا حد امکان از خالص ترین منابع آب برای شرب استفاده شود، حتی اگر این امر به قیمت انتقال آب از مسیرهای طولانی و رساندن آن به مصرف کننده یا تصفیه اندک ویا بدون تصفیه تمام شود. همچنین برای حفظ کیفیت آب مراقبت از منابع آب بسیار ضروری است.اما با این وجود همه ی منابع طبیعی آب برای مطابقت با استانداردهای موجود جهت تامین آب آشامیدنی معمولا نیازمند تصفیه اند.

فرایندهایی که برای تصفیه آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می گیرند،بستگی به کیقیت آب منبع استفاده شده دارد.بیشترآبهای زیر زمینی صاف وعاری از عوامل بیماری زا و همچنین فاقد مقادیر قابل توجهی از مواد هستند.این قبیل آبها را می توان با استفاده از حداقل مقدار کلر برای جلوگیری از آلودگی شبکه توزیع ، در سیستم های آب آشامیدنی مورد استفاده قرار دارد. اما ممکن است بعضی از آبهای زیر زمینی حاوی مقدار زیادی از جامدات محلول، گازها و یا مقادیر اضافی آهن ، منگنز ،و یا حتی مواد آلی و میکروبی باشند که در این صورت به فرایند های تصفیه ی پیچیده نیاز می باشد،سیستمهای تصفیه معمولا مورد استفاده  قرار می گیرد (برای مصرف شرب) عبارتند از:

1-هوادهی

2-سختی گیری

3-فیلتراسیون

4-گندزدایی

5-ذخیره سازی

آبهای سطحی غالبا دارای تنوع بیشتری از آلاینده ها نسبت به آبهای زیر زمینی هستند و به همین دلیل فرایند های تصفیه ممکن است برای این قبیل آبها پیچیده تر باشند. بیشتر آبهای سطحی دارای کدورتی  بیش از مقدار تعیین شده توسط استانداردهای آب آشامیدنی می باشند.هر چند جریانهای آبی که با سرعت زیاد در حرکتند ممکن است دارای مواد بزرگتر به حالت معلق باشند.اما بیشتر جامدات در اندازه کلوئیدی بوده و برای جداسازی آنها استفاده از فرایندهای تصفیه مورد نیاز است.سیستم های تصفیه که به طور معمول مورد استفاده قرار می گیرد عبارتند از:

1-آشغالگیر

2-تصفیه شیمیایی مقدماتی

3-ته نشینی مقدماتی

4-هوادهی

5-انعقاد و لخته سازی

6-سختی گیری

7-فیلتراسیون

8-جذب سطحی

9-فلوئورزنی-فلوئورزدایی

10-تثبیت

11-گندزدایی

آشغالگير

با توجه به ورود ذرات مختلف در آب ورودي به تصفيه خانه ها, به ويژه ريزش برگ در فصول مختلف سال, در صورت ورود اين ذرات به سيستم تصفيه خانه موجب آسيب ديدگي يا گرفتگي پمپها, شيرآلات, خطوط لوله و ساير متعلقات مي گردد. لذا به منظور جلوگيري از ورود اين گونه ذرات به واحدهاي تصفيه خانه مي بايست از سيستم آشغالگيري مناسب(Screening) استفاده گردد.

در حال حاضر آشغالگيرهاي مورد استفاده در کانالهاي آب تصفيه خانه ها بصورت صفحه مشبك (Perforated plate) و يا صفحه ميله اي(Bar Screen) ساخته شده و با زاويه نصب  45 الي 60 درجه در مسيركانال انتقال آب يا فاضلاب قرار مي گيرند. اين آشغالگيرها اکثراً توسط بهره بردار به صورت دستي و با استفاده از چنگک تميز مي گردد. در برخي موارد نيز اين آشغالگيرها از نوع مکانيکي و مجهز به قاب و چنگك جمع آوري آشغال مي باشد.

لذا با توجه به اينکه در اکثر مواقع حجم زيادي از ذرات و جامدات در آب ورودي به تصفيه خانه وجود دارد, عدم جمع آوري مداوم آنها موجب مسدود شدن سريع آنها گرديده و مي بايست به طور مداوم تميز گردند. علاوه بر اين بسياري از ذرات ريز و باريک, با عبور از اين گونه آشغالگيرها, وارد سيستم تصفيه خانه مي گردد. لذا به منظور رفع اين مشکلات و با استفاده از تکنولوژي روز دنيا مي توان از سيستمهاي آشغالگيري مدرنتر استفاده نمود که علاوه بر راندمان بالا در جداسازي ذرات و آشغالهاي ريـــز, داراي قابليت تميـــز شدن خودکار (Self Cleaning) مي باشند. لذا از اين گونه سيستمـها, مي توان به آشغالگيــــرهاي پلکاني (Step Screening) اشاره نمود.

سيستم SSF داراي عملکرد بسيار ساده و قابليت نصب در کانالهايي با عمق زياد مي باشد. سيستم پيشنهادي از جنس استيل ضدزنگ (Stainless Steel) ساخته شده و مجهز به تميز کننده خودکار مي باشد به طوري که علاوه بر راندمان بالا در حذف آشغالها و ذرات موجود در آب, به طور همزمان آشغالهاي جمع آوري شده را منتقل وتخليه مي نمايد.

يك مدل معمول از سيستم Step Screen سيستمي است كه با زاويه متغير در حدود 40 تا 53 درجه در کانال نصب گرديده و لذا مي توان با توجه به شرايط محل نصب همچون عمق کانال و محدوديت فضا, شيب آن را تنظيم نمود. ارتفاع سطح تخليه در حدود 5/3 متر بالاتر از کف کانال مي باشد.

مشخصات و نحوه عملکرد دستگاه:

ساختار اين سيستم بدين صورت است که تيغه ها با فواصل 3 تا 6 ميليمتر از يکديگر و در رديفهاي موازي به صورت پلکاني بر روي هم قرار گرفته و بدين صورت صفحات حصيري شکل با ساختار پلکاني را تشکيل مي دهند. اين صفحات توسط موتوري بر روي يک زنجير و چرخ دنده حرکت مي نمايد. لذا همانطوري که در شکل زير نشان داده مي شود آشغالها و ذرات (ذرات با اندازه بزرگتر از فاصله ميان تيغه ها) موجود در آب در حين عبور از ميان تيغه ها, توسط صفحات متحرک به صورت پيوسته و اتوماتيک حذف و از آب خارج مي گردد.

لازم به ذکر است اتصالات مکانيکي اين سيستم به گونه اي طراحي گرديده که با عملكرد مداوم و 24 ساعته آن، بدون نياز به روغنکاري ياتاقانها, با توجه به حرکت موازي و دقيق تيغه ها (    Lamella) در طول مسير عملکرد آن را تضمين مي نمايد

روش مبتني بر رقيق سازي (Dilution Gauging)
در اين روش كه بيشتر در كاليبراسيون دبي سنجها به كار مي رود از تزريق يك ماده قابل تعقيب مانند نمك هاي راديو اكتيو به سيال در حال حركت و اندازه گيري درجه رقيق شدگي محلول حاصل با معادلات ويژه اي  دبي سيال اندازه گيري مي شود.

نرم افزارهاي محاسبات و شبيه سازی رفتار سيالات در کانالهای باز  

Open Channel Flow Software - Free download available

FLOW-3D :Flow Modeling software

Geometric mean calculator for open channel data

Bernoulli Equation Calculator with Applications

 در بسياري از انواع روشهاي دبي سنجي در كانالهاي باز نيازي به استفاده از ترانسديوسرهاي ولتاژ یاا جريان نيست.ولي در روشهايي مثل روش الكترومغناطيسي يا خروجي جريان سنجها اين ترانسديوسر ها وجود دارند.

انعقاد و لخته سازی

يكی از ناخالصی های مهمی كه در آبهای سطحی وجود دارد و بايد نسبت به حذف آن اقدام نمود، مواد كلوئيدی است. اين مواد بايد به طريقه مناسب حذف شوند تا آب زلال و با كدورت پايين مطابق استانداردها تحويل مصرف كننده گردد. روش متداول حذف كدورت، رسوب دهی شيميايي كلوئيدی با استفاده از مواد منعقد كننده است.

هدف از عمل کواگولاسیون یا انعقاد

هدف ایجاد ذرات درشت تری در آب است تا حدی که این ذرات بتوانند در واحد های ته نشینی و صافی از آب جدا شوند. زیرا ذرات زیر معلق در آب مانند کلوئید ها به علت باردار بودن سطح  ذرات در آب معلق می مانند و باید روشی اتخاذ نمود که بار سطحی ذرات خنثی شد ، ذرات می توانند به یکدیگر نزدیک شده و پس از برخورد به هم بچسبند و تحت نیروی جاذبه رسوب نمایند . فرایند کواگولاسیون دقیقا  چنین کاری را انجام می دهند .

 به عبارت دیگر کواگولاسیون  بار ذرات را خنثی می کند و ذرات پس از این عمل قادر به دفع یکدیگر نیستند . البته همیشه عمل کواگولاسیون همراه با عمل فلوکولاسیون است ، در واقع عمل فلوکولاسیون مکمل عمل کواگولاسیون است.

فلوکولاسیون عملی است که در آن ذرات ریز و معلق و بدون بار ( که پس از عمل کواگولاسیون حاصل شده است ) با کارایی بیشتری به یکدیگر چسبیده و ذرات بزرگ تری را بوجود می آورند ، این ذرات بزرگ را اصطلاحا FLOC می نامند و این عمل را فلوکولاسیون می گویند. البته ذرات پس از عمل فلوکولاسیون بلا فاصله ته نشین می شوند و  عمل Sedimentation   انجام می گیرد. بنابر این ته نشینی عبارت است از جدا سازی فیزیکی ذرات که در آب پس از کواگولاسیون و فلوکولاسیون  انجام گیرد ، فقط ذرات نسبتا درشت رسوب کرده و جدا می شوند .

به طور کلی جریان ته نشینی ذره قابل ته نشینی دارای دو مکانیسم است :

ذره سازی پری کنیتیک prekinetic : که در آن پتانسیل – الکتریکی سطحی ذره کاهش یافته و قوه جاذبه ذرات بیشتر شده و به هم می چسبند . برای این کار باید یون های ماده ذره ساز وجود داشته باشد تا عمل انجام گردد.

ذره سازی ارتو کینتیک  ortokinetic : که در آن ذره شیمیایی تشکیل شده در حال ته نشینی ذرات دیگر مانند کلوئید ها را به خود گرفته و بزرگتر شده و ته نشین میشوند باید توجه داشت که در مکانیسم اول بار الکتریکی بیشتر موثر است و در مکانیسم دوم اندازه ذرات .

در هر صورت فلوکی که در اثر واکنش های کواگولانت ها در آب ایجاد می شود بسیار سنگین است و به همین جهت بلا فاصله بعد از تشکیل شروع به ته نشینی می کند . در زمان سقوط ، این فلوک ها مواد معلق ناخالص را به خود گرفته و همراه آنان ته نشین می شوند و به تدریج اندازه آنها بزرگتر می گردد . طی این مرحله بعضی از باکتری ها هم همراه این فلوک ها گرفته شده و تعدادشان در آب تقلیل می یابد. سطح فلوک ها  به اندازه کافی برای گرفتن  ذرات کلوئید و مواد آلی موجود در آب وسیع است .

راندمان عمل تشکیل ذرات و ته نشینی آنها بستگی به عوامل مختلف به شرح ذیل دارد:

مقدار ماده منعقد کننده     dosage of coagulant

نوع ماده منعقد کننده      feeding the coagulant

مخلوط شدن  mixing

میزان pH     pH value

سرعت    velocity   

حرارت  temperature
مقدار ماده منعقد کننده

میزان کواگولانت باید به اندازه ای باشد که مقدار کدورت آب تا حد 10تا 25 ppm   تقلیل باید .

نوع ماده منعقد کننده

معولا کواگولانت ها به صورت پودر یا محلول مورد استفاده قرار می گیرند که نوع محلول آن بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

اختلاط

کواگولانت ها باید به طرز صحیحی با آب مخلوط شده و محلول یک نواختی را بوجود آورند . د ر آغاز 30 تا 60 ثانیه اختلاط سریع انجام می گیرد. هرچه اختلاط بیشتر باشد انعقاد بهتر و سریعتر انجام خواهد شد. در عمل برای بهتر مخلوط شدن آب و فاضلاب با ماده کواگولانت یک حرکت مارپیچی در آن حین تزریق دارو بوحود می آورند . لازم است همواره از موادی که ارزان تر  و راحت تر در دسترس قرار می گیرند استفاده شود.

میزان pH

با در نظر گرفتن کیفیت آب و ماده منعقد کننده باید میزان pH   مناسب مشخص گردد. میزان pH باید مرتبا در آزمایش گاه اندازه گیری شود . معمولا برای کم کردن اسیدیته آب به آب آهک و برای کاهش قلیائیت به آن اسید سولقوریک اضافه میشود .

سرعت

به فلوک ها باید اجازه داد که پس از اختلاط سریع به آرامی به طرف پایین سقوط نمایند . زیرا حرکت آرام فلوک ها در نهایت باعث برخورد آن با ذرات دیگر شده و فلاک ها از نظر اندازه بزرگتر می گردند . فرایند کواگولاسیون و فلوکولاسیون شدیدا تحت تاثیر مشخصات فیزیکی آب و ترکیبات و درجه حرارت آن می باشد.

حرارت

آزمایشات زیادی در مورد تاثیر حرارت بر عمل کواگولاسیون  انجام شده و ثابت گردیده که وقتی حرارت نزدیک صفر باشد در عمل کواگولاسیون اختلال ایجاد می شود زیرا تمایل ذرات به تشکیل فلوک و ته نشین شدن کاهش یافته  و بیشتر آنها از لابه لای ماسه های صافی نفوذ خواهد نمود. ویسکوزیته هم زیاد می شود که شاید مربوط به کاهش سیالیت آب در اثر کم شدن درجه حرارت  باشد . سرعت فعل و انفعالات شیمیایی نیز در اثر کاهش درجه حرارت کاسته می شود . مقدار تزریق ماده کواگولاسیون در تابستان و زمستان فرق می کند  و اصولا مقدار مورد نیاز آن با درجه حرارت نسبت عکس دارد.

انعقاد

ذرات لخته شونده در سوسپانسيونهای رقيق كه خواص سطحی شان به گونه ای است كه به محض تماس با ساير ذرات به آنها می چسبند و يا در هم ادغام شده تشكيل ذرات بزرگتر را می دهند و در نتيجه اندازه، شكل و احتمالاً وزن مخصوص شان پس از برخورد تغيير می يابد را نمی توان مانند ذرات مجزا ته نشين كرد، لذا مواد منعقد كننده را به مقادير لازم و كافی به آب اضافه می كنند تا ذرات كوچك، سبك و غير قابل ته نشين ، به ذرات بزرگتر و سنگين تر تبديل شده و به آسانی ته نشين شوند.

مواد غير قابل ته نشينی آب به دو دليل در برابر ته نشينی مقاومت می نمايند:

اندازه ذرات

نيروی طبيعی ميان ذرات

پتانسیل زتا (Zeta Potential  )

معمولاً ذرات كلوئيدی دارای بار الكتريكی منفی بوده و يكديگر را دفع می نمايند. در تصفيۀ آب به اين نيروی الكتريكی دافع پتانسيل زتا می گويند. اين نيروی طبيعی كافی برای جدا نگه داشتن ذرات كلوئيدی از يكديگر است و آنها را به صورت معلق در آب نگه می دارد.

نيروی واندر والس.(Vander Waals)

نيروی واندر والس (Vander Waals)  ميان تمام ذرات موجود در طبيعت وجود داشته و دو ذره را به طرف يكديگر می كشاند اين نيروی جاذب عكس پتانسيل زتا عمل می كند و تا زمانی كه پتانسيل زتا از نيروی واندر والز بزرگتر است ذرات به صورت معلق در آب باقی خواهند ماند.

فرآيند انعقاد و لخته سازی، نيروی ميان ذرات غير قابل ته نشينی را خنثی می كند و يا كاهش می دهد تا نيروی واندر والز ذرات را به طرف يكديگر بكشد و تشكيل گروه های كوچك ذرات را بدهد. اين گروه های كوچك ذرات به يكديگر چسبيده و گروه های بزرگتر ذرات ژلاتينی شكل و نسبتاً سنگين را تشكيل می دهند كه به آسانی ته نشين می شوند.

به طور كلی می توان گفت مكانيسم تجمع ذرات كلوئيدی شامل مراحل زير است:

تقليل نيروی دافعه و ناپايدار سازی

حركت ذرات ناپايدار و برخورد آنها با هم

در واحدهای تصفيۀ آب عمل انعقاد شيميايی معمولا ًدر اثر افزايش نمكهای فلزی سه ظرفيتی نظير سولفات آلومينيوم يا كلريد فريك انجام می پذيرد. مكانيسم دقيقی كه در اثر آن انعقاد انجام می گيرد كاملا ً قابل شناسايی نيست، اما چنين تصور می شود كه مكانيسم های اتفاقی به شرح ذيل عبارتند از:

فشردگی لايه يونی

جذب سطحی و خنثی شدن بار

انعقاد جاروبی

پل زنی بين ذره ای

خود انعقادی

علاوه بر نيروهای جذب سطحی ،بار الكتريكی نيز ممكن است به فرآيند انعقاد كمك كنند. مواد منعقد كننده بار الكتريكی مثبت دارند كه بار منفی ذرات معلق در آب را خنثی كرده و رسوب می دهند.

کواگولانت های متداول :

متداول ترین نوع ماده کواگولانت که برای تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد نمک های آهن و آلومینیوم است. به طور کلی انواع مواد کواگولانت  برای عمل فلوکولاسیون به شرح زیر می باشد:

سولفات آلومینیوم

سولفات فرو

سولفات فریک

آلومینات سدیم

کلرور فریک
منعقد كننده های كمكی

منعقد كننده های كمكی موادی شيميايی هستند كه همراه با منعقد كننده اصلی برای تشكيل ذرات محكم تر، با دوام تر، قابل ته نشين تر، جلوگيری از كاهش حرارت(عمل انعقاد را كند می نمايد) و كاهش مقدار مادۀ منعقد كننده مصرفی به آب اضافه می گردد.

کمک منعقد کننده ها

کربنات منیزیم یا سدیم

سیلیس فعال

آهک

بنتونیت

پلی الکترولیت ها مثل نشاسته سلولز و پلی ساکرید ها و....

تعیین میزان ماده منعقد کننده

برای تعیین میزان ماده منعقد کننده از آزمایش جار استفاده می شود. قبل از شروع آزمایش معمولا pH  قلیائیت کل ، مواد معلق آب  مورد آزمایش را اندازه گیری می کنند.

مراحل انعقاد شامل:

اختلاط سريع (Rapid mixing)

انعقاد (Coagulation)

لخته سازی (Flocculation)

ته نشينی (Sedimentation)

هدف از اختلاط سريع پخش فوری مواد منعقد كننده و كمك منعقد كنندۀ مصرفی در كل آب ورودی به اين مرحله است.

بعد از فرآيند اختلاط سريع، عمل انعقاد و لخته سازی بايستی صورت پذيرد، چرا كه انعقاد و لخته سازی مهمترين فرآيند حذف كلوئيدها هستند..

يك سيستم كلوئيدی شامل ذرات جامد به صورت كاملا ً مجزا از هم در يك ماده پراكنده است. اين ذرات را فاز پراكنده شده می نامند.

بعد از عمل انعقاد ذرات، عمليات لخته سازی يا فلوكاسيون بايستی انجام پذيرد. لخته سازی فرآيند به هم زدن آرام و مداوم آب منعقد شده است تا لخته ها (فلوكها) تشكيل گردند. هدف از كاربرد اين واحد اصلاح آب برای تشكيل فلوك و سهولت جداسازی آنها به كمك ته نشينی و صاف سازی می باشد.

راندمان واحد لخته سازی به شدت وابسته به تعداد برخوردهای ذرات ريز منعقد شده در واحد زمان است.

اکسیلاتور

اکسیلاتور در لغت به معنای شتاب دهنده است. در اکسیلاتور قسمت اختلاط و انعقاد بوسیله ناحیه ته نشینی احاطه گردیده است . ولی نواحی سه گانه از بالا و پائین حوض به هم مربوط هستند . قسمتی از لجن های ته نشینی در اثر چرخش آب که ناشی از حرکت هم زن است به ناحیه ی اختلاط و انعقاد راه یافته و در فعل و انفعالات مربوط به فلوکولاسیون شرکت می نماید . بار سطحی این حوض ها برای تصفیه ی معمولی عموماً از 2 متر در ساعت تجاوز نمی کند . غلظت لجن در گردش حوض به حدود 5 گرم در لیتر می رسد.

غلظت لجن خروجی از نظر مواد جامد 1تا 2 در صد است . قطر قسمت اختلاط ثانویه 15 تا 20 درصد قطر اصلی حوض و سطح آن 4 تا 5 درصد سطح کل آن می باشد . کارکرد این گونه حوض های ته نشینی برای آب هایی با قلیائیت و کدورت کم خوب گزارش نگردیده به علاوه کار واحد تصفیه از حساسیت زیادی برخوردار است و اگر غلظت مواد معلق آب خام از حدود معینی تجاوز کند حوض ته نشینی قادر به جدا ساختن این مواد از آب نخواهد بود .

روش کار اکسیلاتور

این استخر تشکیل شده از  یک استوانه  بتن آرمه که به وسیله دو جداره مایل به دو قسمت تقسیم می شود آب خام وارد قسمت داخلی می شود  و با مواد شیمیایی  مخلوط می شود ، برای کمک به آمیخته شدن آب خام با مواد شیمیایی پره هایی در مرکز استخر بوسیله یک موتور حرکت دورانی سریعی انجام می دهند . حرکت پره های  باد بزنی شکل علاوه بر به هم آمیختن آب خام با مواد معلق پیشین  و مواد شیمیایی مخلوط نام برده را به سمت بالا نیز هدایت می کند . سرعت حرکت دورانی پره ها توسط موتور تنظیم می شود و باید به گونه باشد که ذرات منعقد شده را خرد نکند  بلکه آنها را به سمت بالا هدایت کند .

آبی که مواد کلوئیدی آن تبدیل به فلوک شده پس از ورود به قسمت بیرونی که سطحی بزرگتر دارد ، از سرعتش هم کاسته می شود و ذرات منعقد شده روی جدار شیبدار کف سقوط کرده و ته نشین می شود. در قسمت کف قسمتی از لجن ته نشین شده توسط سیفون یا پمپ از سیستم خارج شده و بخشی هم وارد قسمت داخلی سیستم می شود که به انعقاد مواد خارجی در آب خام کمک می کند. آبی که ذرات آن در قسمت خارجی ته نشین شده است وارد دکانته های جمع آوری آب صاف شده و برای مرحله های بعد ی تصفیه به قسمت های دیگر تصفیه خانه می رود.

مدت زمان ماند در این استخر ها را یک تا دو ساعت بر می گزینند . گودی استخر ها را حدود 3 تا 5 متر در نظر می گیرند.  قابلیت عمل کرد این سیستم در کدورت بین 10 تا 5000NTU  می باشد.

پولساتور

پولساتور از یک اتاقچه با ستون خلا ،لوله هایی که در کف قرار دارند و آب از آنها خارج می شوند ، پالونکها،پتوی لجن، هاپرو دکانته های جمع آوری آب زلال شده تشکیل شده است.کار این استخر ها به صورت تناوبی انجام می گیرد . آب خام از راه لوله ای وارد برج میانی می شود . سپس با کمک پمپ در فضای پمپ خلا ایجاد می شود و سبب بالا رفتن سطح آب در برج می شود . آب تقریبا تا 70 سانتی متری بالای برج بالا می آید. ( فاز یک ). وارد شدن آب در مدت زمان 30 تا40 ثانیه صورت می گیرد سپس در مدت 10-7 ثانیه که زمان شکست خلا نامیده می شود با فشار رانش می شود و از لوله های مشبک کف پولساتور با سرعت خارج می شود.

برای آنکه به پتوی لجن آسیبی وارد نشود پالونکهایی که روی لوله های مشبک قرار دارد سرعت آب را کاهش داده سپس آب از پتوی لجن عبور می کند ضخامت پتوی لجن از روی پالونکها تا تقریبا بالای هاپر است (تقریبا کمی پایین تر از نیمه عمق پولساتور). در حین عبور آب از پتوی لجن نا خالصی ها و کدورت آب گرفته می شود.و نیز حذف میکرو ارگانیسم ها و عوامل بیولوژیکی را تا %80 داریم .  برای داشتن راندمان بیشتر  بهتر است آب کدورت زیادی داشته باشد اگر کدورت زیر NTU5 باشد قبل از اضافه کردن کلرورفریک به وسیله خاک دیاتومه به کدورت آن اضافه می کنیم . این پتوی لجن توانایی حذف ذرات mm 5-2 را دارد و مابقی  توسط صافی گرفته می شود.

در اثر عبور آب از پتوی لجن به مقدار آن افزوده می شود و این مقدار اضافی داجل هاپرها ریخته می شود و این هاپرها هر 24 ساعت یکبار توسط سیفون ها تخلیه می شوند . غلظت لجن تخلیه شده از پولساتور از 6-3 درصد تجاوز نمی کند ،بار سطحی پولساتور بین 8-3 متر در ساعت متغیر است و این بالا بودن بار سطحی مزیت اصلی پولساتور نسبت به اکسیلاتور است. زمان ماند آب بین 60-30 دقیقه متغیر است.

ته نشينی مقدماتی

ته نشينی موجب جداسازی فيزيكی مواد جامد از آب می شود. در عمل ته نشينی كليه موادی كه دانسيته آنها بيش از آب است به طريق ثقلی جداسازی می شوند. به عبارت ديگر در اين مرحله ذرات مجزا ته نشين می شوند. ذرات مجزا به ذراتی گفته می شود كه اندازه، شكل و وزن مخصوص آنها با زمان تغيير نمی كند. مانند سنگ ريزه، شن، ماسه و ساير مواد ريگ دار آب خام.

زمان ماند (Detention Time) یعنی مدت زمان توقف آب در استخر در اين استخرها بين 4 تا 5 ساعت متغير است.

عمق اين استخرها معمولاً بين 3تا5 متر و نسبت طول به عرض بين 3 تا 6 متغير است.

سرعت ته نشينی مواد به عوامل مختلفی مانند وزن مخصوص، قطر ذرات(قطر دو برابر شود سرعت چهار برابر می شود، قطر نصف شود سرعت يك چهارم می شود) و درجه حرارت آب بستگی دارد. (درجه حرارت بالا به علت دارا بودن ويسكوزيته كمتر در مراحل انعقاد- ته نشينی و صاف كردن سريعتر عمل تصفيه را انجام می دهد). هم چنين ترتيب قرار گرفتن حوضهای ته نشينی به صورت سری (پشت سر هم) در ته نشين كردن مواد قابل ته نشينی موجود در آب نقش مؤثری خواهد داشت.

روشهای هوادهی

الف ) فرستادن آب به هوا

ب) دميدن هوا به آب

 هوادهنده های آب در هوا طوری ساخته شده اند كه قطرات كوچك آب را در هوا می پاشند در صورتی كه هوادهنده های هوا در آب، حبابهای هوا را به داخل آب می فرستند. هر دو روش طوری طراحی شده اند تا حداكثر تماس آب و هوا را به وجود آورند. برای جلوگيری از تجمع گازهايی كه ممكن است سمی يا خفه كننده باشند، بايد عمل تهويه به دقت انجام پذيرد.

انواع هوادهی

هوادهی پاششی (Spray Aeration)

در اين روش آب از لوله های سوراخدار عبور داده می شود. آب خروجی از سوراخها به صورت پاششی به مخزنی كه در پايين لوله ها تعبيه شده است، می ريزد و عمل هوادهی انجام می شود. در اين روش قطر نازلها حدود 2/5 تا4 سانتی متر است تا مانع گرفتگی آنها شود.

ب) هوادهی آبشاری (Cascade Aeration)

در اين روش هوادهی از پله هايی به بلندی 1/2-3 متر با تعدا بين 4 تا 6 پله استفاده می شود. آب در حين ريزش آبشاری از روی پله ها در سطح وسيعی با هوا تماس داشته و عمل اصلاح كيفيت آب كه مورد نظر است، انجام خواهد شد. تعداد پله ها زمان برخورد بين آب و هوا را تعيين می كند.

هوادهی چند سينی يا با ريزش آب  (Waterfall or Multiple Tray Aeration )

برجهای سينی دار طبيعتاً مشابه برجهای آبشاری هستند، به اين معنی كه آب بالا برده می شود و به ارتفاع پايين تر ريزش می كند. برجهای سينی دار سوراخدار محتوي سنگ، سراميك يا بسترهای متخلخل ديگر هستند. برجهای سينی دار، بيشتر برای اكسيداسيون آهن و منگنز مورد استفاده قرار می گيرند.

هوادهی با تزريق هوا (Diffused Air Aeration)

در اين روش حباب هوا به داخل مخزن آب تزريق می شود.

هوادهی فواره ای     (Jet Aeration)

در اين روش فواره ها كه شامل لوله مشبك معلق بر فراز مخزن گيرنده می باشند موجب عمل هوادهی آب می شوند.
(Filtration)  فيلتراسيون
صاف كردن يا فيلتراسيون يك روش فيزيكی برای حذف ذرات معلق در هر مايع از جمله آب است. اين ذرات معلق می توانند گل، رنگ، مواد آلی، پلانكتون، باكتری، ذرات حاصل از سختی گيری و ..... باشند. فيلترها را به دو دسته می توان تقسيم نمود:

الف) فيلترهای عمقی: عمل جداشدن ذرات معلق از مايع در اعماق بستر انجام می شود،مثل فيلترهای ثقلی يا فيلترهای فشاری

ب) فيلترهای سطحی: عمل جدا شدن ذرات معلق از مايع فقط در عمق بسيار كم كه همان سطح فيلتر می باشد، انجام می شود مثل كاغذ صافی.

انواع فیلتر

از فيلترهای عمقی در تصفيۀ آب استفاده می شود. آب حاوی ذرات معلق از بستر يك ماده كه می تواند شن و يا ذغال آنتراسيت باشد،عبور نمايد. در اثر عبورآب از خلل و فرج بين اين ذرات، مواد معلق به دام افتاده و آب تقريبا ً عاری از مواد معلق،به دست می آيد. جمع شدن ذرات معلق در خلل و فرج صافی، باعث افزايش افت فشار(اختلاف سطح آب روی سطح صافی و آب خروجی از صافی) می گردد.اگر اين افت فشار از حد معينی تجاوز نمايد، بايد صافی را شستشو داد. در شروع كار، فيلترها را بايد به آهستگی با آبی كه از پايين به بالا جريان می يابد، پر شوند تا آنكه ذرات بستر در آب غوطه ور شوند. اين كار برای خارج كردن هوای محبوس بين ذرات بستر لازم می باشد تا از انسداد مسير آب توسط هوا جلوگيری شود.

انواع صافی های ماسه ای

الف) صافی ماسه ای كند Slow Sand Filter(S.S.F)

در واقع استفاده از صافی شنی كند، يكی از عمليات اوليۀ تصفيۀ آب در جوامع كوچك می باشد كه به عنوان يك استاندارد برای خالص كردن آب پذيرفته شده است.

اين نوع صافی ها از حوضچه های بتونی تشكيل شده است. در كف آنها مجاری با آجر و سيمان يا لوله های خروجی آب تعبيه گرديده است و بر روی آنها به ترتيب لايه نگهدارنده (به ارتفاع 0/2 تا 0/4 متر) و ماسه های لايه فعال را (به ارتفاع 0/6 تا 1/2متر) قرار می دهند. طرز قرار گرفتن بستر به اين ترتيب است كه شن های درشت تر در پايين و ماسه های ريزتر در بالاترين قسمت قرار می گيرند. آب روی بستر صافی كه حدود 1 تا 1/5 متر ارتفاع دارد از عمق بستر صافی به كمك نيروی ثقل عبور و سپس از كف بستر خارج، و جهت گند زدايی هدايت می شود.

آب عبوری از بستر حاوی مواد معلق، كلوئيدی، ميكروارگانيسم های مختلف و نمكهای محلول است كه در طی عبور از عمق 40 تا 60 سانتی متری بستر آنها را به جا می گذارد و آب پس از اين عمق حاوی مقادير كمی نمكهای معدنی ساده و نسبتا ً بی ضرر است. فعاليت باكتری ها معمولا ً تا عمق 60 سانتی متری بستر گسترش می يابد. در صافی ماسه ای كند نه تنها بيشتر ميكروارگانيسم های مضر جدا می شوند، بلكه مواد مغذی محلول كه رشد بعدی باكتری ها در لجن را سبب می شوند، حذف می گردند.

كاربرد صافی های شنی كند:

الف) برای تصفيۀ آبهای حاوی جامدات معلق

ب) برای حذف آهن و منگنز قابل رسوب پس از عمل هوادهی روی آبهای زيرزمينی

ج) تصفيۀ آبهای سطحی با كدورت متوسط

مكانيسم های تصفيه در صافی شنی كند:

1- مكانيسم های انتقال: برخی فرآيندهای اساسی ذرات را در تماس با دانه های ماسه قرار می دهند. بعضی از اين فرآيندها عبارتند از:غربال شدن، ته نشينی، نيروهای اينرسی و سانتريفوژ، انتشار يا حركت شناوری، نيروی واندروالس و جذب الكترواستاتيكی

2- مكانيسم های چسبندگی: از اين گروه می توان به مكانيسم های جذب الكترواستاتيك، نيروی واندروالس يا جذب جرمی و چسبندگی يا پيوستگی اشاره نمود. 

صافی ماسه ای تند Rapid Sand Filter (R.S.F)

 ساختمان اين نوع صافی ها تقريبا ً مشابه صافی های شنی كند است. به طوری كه در كف اين نوع صافی ها پستانك هايی نصب می شود (حدود 50 تا 70 عدد در هر متر مربع). طرز قرار گرفتن ماسه ها (لايۀ نگهدارنده و فعال) مانند صافی های شنی كند است. ضخامت لايه نگهدارنده 0/6 - 0/3 متر و ضخامت لايۀ فعال 1/2 -1 متر در نظر گرفته می شود. آب روی بستر صافی كه حدود 1/5 - 1 متر ارتفاع دارد، از عمق بستر صافی به كمك نيروی ثقل عبور می كند و از كف بستر خارج می شود. بديهی است به علت درشت تربودن بودن ماسه های لايۀ فعال (0/5 - 0/35 ميلی متر) و نگهدارنده (25 - 2 ميلی متر) ميزان آب تصفيه شده در هر ساعت بيشتر از صافی های شنی كند است. در صافی های مدرنی كه امروزه ساخته می شوند بجای لايۀ نگهدارنده از شن و ماسه درشت و لوله های زه كشی معمولا ً از پستانك هايی استفاده می شود. اين پستانك ها در كف صافی پيچ می شوند. پستانك ها ممكن است از جنس پلاستيك و يا فلزی باشند. پستانك ها دارای شيارهايی هستند كه از آن راه، آب تصفيه شده به قسمت زير صافی جريان می يابد. به علت كوچكی اين شيارها ( 0/35 - 0/7 ميلی متر) دانه های ماسه نمی توانند از آن گذر نمايند.

كاربرد صافی ماسه ای تند:

الف) پس از هوادهی به منظور جداسازی اشكال نامحلول آهن و منگنز، در اين روش معمولا ً آب را در بالای صافی از ارتفاع مناسبی پخش می نمايند.

ب) تصفيۀ آب رودخانه های با كدورت بالا پس از واحدهای انعقاد، لخته سازی و ته نشينی.

ج) تصفيۀ آب رودخانه های با كدورت بالا به عنوان پيش تصفيه قبل از صافی ماسه ای كند.

د) تصفيۀ آبهای با دورت پايين مثل درياچه ها و رودخانه ها. در اين روش گندزدايی بعد از عمل صاف سازی ضروری است.

مكانيسم تصفيه در صافی های شنی تند:

در اين صافی ها نيز مكانيسم های مختلفی از قبيل غربال شدن، جذب الكترواستاتيك و فرآيندهای بيوشيميايی در جداسازی ناخالصيها موثر هستند. در مكانيسم اول به دليل اينكه سرعت عبور آب بسيار زياد است، چندان در حذف ناخالصی ها موثر نيستند و در اين صافيها موثرترين مكانيسم جداسازی همان جذب می باشد.

مزايا و محدوديت های صافی شنی تند وكند

كيفيت آب تصفيه شده در صاف شنی كند بهتر از تند است (هيچ فرآيندی به تنهايی نمی تواند كيفيت فيزيكی، شيميايی و بيولوژيكی آب را به اندازۀ صافی ماسه ای كند بهبود بخشد)

در صورت خوب كار كردن، صافی كند قادر به كاهش ميكروبها در حدود99/9 تا99/99 درصد است.

هزينه ساخت صافی شنی كند بخصوص در جايی كه زمين ارزان باشد بسيار كمتر و احداث آن آسان تر از صافی شنی تند است.

بهره برداری از صافی های كند آسان است و هزينه های بهره برداری آن در مقايسه با صافی شنی تند بسيار پايين است.

كه صافيهای ماسه ای تند به دليل شستشوی معكوس و مداوم 2 تا 3 درصد آب تصفيه شده هدر می رود.

در صافی های شنی كند نگهداری لجن، آبگير و دفع آن بسيار آسانتر از صافی ماسه ای تند است و خطر آلودگی محيط زيست ناشی از لجن صافی ماسه ای كند وجود ندارد و می توان به عنوان اصلاح كنندۀ خاك از آن استفاده نمود.

نياز به زمين در صافی های شنی كند نسبت به شنی تند بسيار بيشتر است.

تغييرات ناگهانی در كيفيت آب در كار صافيهای شنی كند به طور جدی ايجاد اختلال نمی كند.

طول عمر صافی های شنی تند بيشتر از صافی شنی كند است.

صافی های شنی تند فضای كمتری نسبت به كند اشغال می كنند.

فلوئورزنی و فلوئورزدايی (Fluoridation & Defluoridation)

تحقيقات نشان می دهد كه غلظت مطلوب يون فلورايد در آب آشاميدنی در محدودۀ 07 تا 1/5 ميلی گرم است. افزايش آن باعث بيماری فلوئوروزيس و كمبود آن باعث پوسيدگی دندان خواهد شد. لذا بايد ميزان فلوئور آب در محدودۀ مناسب حفظ شود. ميزان فلوئور مناسب در دمای متوسط ساليانه 15 درجه سانتی گراد در حدود 1 ميلی گرو در ليتر توصيه می شود. اين مقدار برای فصول تابستان و زمستان به ترتيب 0/8 و 1/2 ميلی گرم در ليتر پيشنهاد می شود. اين تغيير به ميزان مصرف در فصول گرم و سرد و تغييرات انحلال فلوئور در آب بستگی دارد.

فلوئور به حالت آزاد يافت نمی شود و همواره در تركيب با ساير عناصر وجود دارد. تمام تركيبات آن وقتی به آب اضافه می شوند، برای توليد يون هيدروژن تجزيه می گردند. بعضی از موارد مورد مصرف به شرح ذيل عبارتند از:

سيليكوفلورايد (ميزان فلوئور موجود 45%)

سديم فلورايد (ميزان فلوئور موجود 61%)

اسيد هيدروسيليسيك (ميزان فلوئور موجود 71%)

هم چنين برای فلوئورزدايی می توان از روشهای مختلفی مانند ترسيب شيميايی و تبادل يون استفاده نمود. در روش ترسيب شيميايی می توان فلوئور اضافی را از طريق لخته سازی به كمك آلوم كاهش داد و يا با استفاده از عمليات سبك كردن با آهك نيز می توان فلورايد مازاد را به صورت رسوب كلسيم فلورايد جدا نمود.

در روش تبادل يون برای حذف فلوئور می توان از تری كلسيم فسفات شامل ذغال استخوان و آرد استخوان، آلومينای فعال و رزينهای تبادل يون استفاده كرد.

گند زدایی

قرن ها است که گند زدایی آب آشامیدنی انجام می شود. طی قرن گذشته کلر زنی به عنوان روش قابل قبول گند زدایی در آمده و این فرایند مهمترین کشف در زمینه تصفیه آب به شمار میرود.

گند زدایی آب آشامیدنی یک مرحله تصفیه اختصاصی برای تخریب یا حذف ارگانیزم هاي بیماری زا است.  پس نباید با  استریل کردن که تخریب یا حذف همه ارگانیزم هاي زنده است اشتباه شود.

هدف رسیدن به مقدار صفر Ecoli   در هر 100میلی لیتر اب بروی تمام منابع آبی است.

فرضیه های اصلی در انتخاب فرایند گند زدایی عبارتند از:

وجود موجودات زنده در منبع آب شرب

عملی بودن استفاده از روش گند زدایی غیر فعال سازی 9/99 معادل log3 کیست ژیارد يا، یا غیر فعال سازی 99/99 معادل log4 ویروسی

رابطه (cxt)  گندزدا یی

تشکیل محصولات جانبی گند زدا و میزان آن ها در کمترین حد ممکن

کیفیت آب فرایندی

مشکلات ناشی از گندزدایی ها (وارد نکردن سمیت و طعم و بو در آب گند زدایی شده)

هزينه هر یک از گند زدا ها

تحلیل عوامل مؤثر بر عمل ضد عفونی کننده ها

برخی از عواملی که کارایی گندزدایی را تحت تأثیر قرار می دهند عبارتند از:

نوع و غلظت میکرو اورگانیزم

نوع و غلضت گند زدا

زمان تماس گند زدا

کیفیت شیمایی و دمايي آب

PH و کدورت آب

مکانیزم های ضد عفونی کننده ها

چهار نوع مکانیزی که برای تشریح نحوه عمل ضد عفونی کننده ها پیشنهاد شده است عبارتند از:

آسیب  دیدن دیواره سلولی

آسیب یا تخریب دیوار سلولی منجر به متلاشی شدن و  مرگ سلولی می شود برخی از عواملی مانند پني سيلین از سنتر وترمیم دیواره سلولی باکتری ها جلوگیری می‌کند.

تغییرتراوايی سلولی

بعضی عواملی مانند ترکیبات فنلي و شوینده ها ، تراوايی غشائی سیتوپلاسم را تغییر می دهند و باعث می شوند عوامل مغذي مانند فسفر وازت  از سلول خارج شوند.

تغییرات ماهیت كلوئيدي پرتوپلاسم

گرما و تابش و عوامل اسیدی و قلیایی خاصیت کلوئیدی پرتوپلاسم را تغییر می دهند و تأثیرمرگ باری بر سلول دارند، مانند گرما که پروتئین ها را لخته و اسید و قلیاها که پروتئین را تجزیه می‌کنند.

ممانعت از فعالیت های آنزیمی

عوامل اكساينده چون کلر می تواند آرایش آنزیم ها را تغییر دهد و آن ها را غير فعال سازد .

روش های گند زدایی شامل استفاده از روش های زیر است:

عوامل فيزيكي

عوامل شیمیایی

روش هاي مکانیکی

تابش
عوامل فیزیکی شامل روش دمایی و روش اشعه UV يا ماورائ بنفش  است .

گرما دادن آب تا نقطه جوش اکثر باکتری های بیماری زا را که تشکیل هاگ نمی دهند از بین می برد.

جوشاندن آب به مدت 3 تا 10 دقیقه اغلب باکتری ها و ویروس ها را از بین می برند.

جوشاندن آب به مدت 20 دقیقه موجب از بین رفتن کلیه موجودات زنده در آب می شود.

کارایی راندمان عمل گند زدایی اب بعد از 3 دقیقه جوشاندن به 100 درصد می رسد .

گندزدایی به روش شیمیایی

کلر و ترکیبات آن ، برم، ید، ازن ، هیدروژن پراکسید پرمنگنات و پتاسیم که در کل عوامل اکسید کننده نامیده می‌شوند.  همچنین از آب بسیار اسیدی یا قلیایی نیز می توان برای از بین بردن باکتری ها ی بیماری زا استفاده کرد. زیرا آب با PH بیش از 11 یا PH کمتر از 3 براي اكثر باکتری ها نسبتاً سمي می شود. عوامل شیمیایی بسیاری وجود دارد که در این جا مطرح نمی‌شوند.

عمل گند زدایی مکانیکی : شامل روش های انعقاد- لخته سازی- ته نشینی و غشاها است که روش های بالا تا 90 درصد میکروب های آب را کاهش می دهند.

عوامل تابش: استفاده از انرژی پر قدرت که درتصفيه  آب رايج نيست .

عوامل اکسید کننده در گندزایی آب

توانایی عوامل اکسید کننده با پتانسیل هاي متفاوت در کشتن یا غیر فعال کردن پاتوژن ها فرق می کنند.

گندزادیی با کلر

کلر ماده شیمیایی است که غالباً در گند زدایی آب آشامیدنی استفاه می شود. اولین مورد کاربرد کلر در تصفیه آب آشامیدنی با مصرف کنترل طعم و بو بوده است. در حال حاضر کلر به عنوان ماده، گندزدای اصلی درتصفيه آب آشامیدنی استفاده می شود. سایر کاربردهای کلر شامل کنترل طعم و بو کنترل جلبک ها حذف آهن و منگنز حذف سولفید هیدروژن و حذف رنگ است. کلر به اشکال CL2 ترکیبات جامد هيپو كلريت سدیم و پتاسیم و دی اکسید کلر گازی در صنعت آب موجود است.

خواص زیاد کلر اين ماده را به عنوان يك گند زدای ايده آل مطرح مي كند . کلردر آب بسیار محلول است لذا کاربرد آن آسان است. کلر به آسانی اندازه گیری و کنترل می شود. کلر بشكل باقیمانده پایدار در آب  با قي مي ماند .در مقایسه با سایر گند زدایی ها كلر ارزان تر است. وقتی کلر در آب حل شود تبدیل به اسید هیپو کلرو HOCL و یون هیپو کلر و OCL می شود.

HOCL اکسید کننده بسیار قوی تری نسبت بهOCL است. قدرت میکروب کشی کلر وابسته به  PH است و افزایش PH قدرت میکروب کشی كلر را  کاهش می دهد . در PH حدود 9 کلر ازاد باقیمانده به دلیل بالا بودن غلضت یون هیپو کلرو CL‍O، قدرت گند زدایی کمی دارد. استفاده از گاز کلر سبب می شود که PH آب کاهش دهد. استفاده از هیپو کلريت سديم يا كلسيم  باعث افزایش PH آب می شود.

گاز کلر

گاز کلر برای مصارف تجارتی از الکترولیز نمک طعام تهیه می شود.

درون سیلندر فولادی فشرده با درجه خلوص 9/99 تهیه می‌شود.

در درجه حرارت اتاق سبز متمایل به زرد است.

2 تا 5/2 برابر از هوا سنگین تر است.

در کپسول های 60 – 300 تا 800 کیلوگرمی تهیه می‌شود.

هنگام کار ایمنی کامل باید رعایت شود.

حمل و نقل آن باید با احتیاط کامل صورت گیرد.

تأثیر گاز کلر بهتر از بقیه اشکال کلر می باشد. زیرا نا‌خالصی آن خیلی کم است.

کلسیم هیپو کلریت  (ClO)2Ca

مخلوط خشک و نسبتاً پایداری از کلر است با نسبت کلر 50% و کلسیم 28% و اکسیژن 22%

به صورت دانه توده یا قرص می باشد که معمولاً با خلوص 60% تا 70% تولید می شود.

تهیه کلسیم هیپو کلریت احتیاج به زمان بیشتری نسبت به گازکلر دارد.

گرانول های پر کلرین باید در ظرف پلاستیکی با آب مخلوط شده و بعد مصرف می شود.

سديم هیپو کلریت ClONa

یا سفید کننده خانگی در غلظت بالا بعنوان ضد عفونی کننده به کار می رود.

سفید کننده خانگی 5 تا 5/5 درصد کلر فعال دارد.

سفیدکننده صنعتی 8 تا 10 درصد کلر فعال دارد.

آب ژاول بر خلاف پر کلرین رسوب ایجاد نمی کند.

آب ژاول یا سدیم هيپو کلریت بسیار نا پایدار است.

گرما- رطوبت نور و خورشید سبب از بین رفتن سدیم هيپو کلریت می شود.

عمر مفید سدیم هيپو کلریت 60 تا 90 روز است.

سدیم هیپو کلریت گران تر از کلسیم هیپو کلریت است.

شرایط اتاقک دستگاه کلرزن :

دستگاه را از باران وتابش مستقیم خورشید ، سرما و گرما محافظت نماید .

دارای تهویه مناسب ، روشنایی کافی ، کفشور (حهت شستشوی دستگاه ) و برق (برحسب نوع دستگاه برق تک و یا سه فاز) باشد .

نزدیک مکان تزریق کلر و در صورت ممکن بر روی لوله آب ساخته شود .

طریقه استفاده از دستگاه :
1. مخزن همزن را تا بیست سانتی متری دهانه ، از آب پر نمایید .
2. به مقدار لازم پودر کلر را در داخل آن بریزید .
3. همزن را روشن کرده اجازه دهید 2 الی 10 دقیقه محلول همزده شود سپس همزن را خاموش نمایید .
4. حداقل ده دقیقه اجازه دهید تا آهک تشکیل شده رسوب نماید .
5. در دستگاههای تک مخزنه محلول آماده تزریق می باشد .
6. در دستگاههای دو مخزنه با باز کردن شیر واسط ، محلول در مخزن تزریق پر شده و قابل استفاده می باشد دی اکسید کلر ‍ClO2

سال ها است که دی اکسید کلر برای سفید کردن آرد- کاغذ- پارچه استفاده می شود.

به کار بردن این ماده در تصفیه آب اساساً به کنترل طعم و بو محدود می شود.

مزایا و کاربرد دی اکسید کلر عبارتند:

باکتری کش و ویروس کش قوی

عدم واکنش با نیتروژن آمونیاکی

عدم واکنش با ترکیبات آ لی و تشکیل THMs

تخریب و تجزیه 30 تا 40 درصد پیش سازی های  s THM

عدم تحت تأثیر قرار گرفتن به کارایی گند زدایی در PH بین 6 تا 10

معایب

هزینه بالای ماده شیمیایی (تقریباً  5   برابر کلر)

باید در محل تولید شود.

امکان خطرات بهداشتی ناشی از فرآوردهای جانبی تولید.

ایجاد طعم فلزی در آب تصفیه شده در دوزاژ بالا

خواص دی اکسید کلر

دی اکسید کلر یک گاز متمایل به سبز با بوی شدید نا مطبوع بوده که از بوی کلر قوی تر است. در صورت استنشاق دی اکسید کلر برای انسان سمی است. بوی آن در غلظت PMM 0/1 قابل تشخیص است. یک گاز نا پایدار بوده و در غلظت های بالای 10 درصد حجمي در هوا باعث انفجار می شود. دی اکسید کلر به دلیل نا پایدار بودن همیشه در محل تولید و بلا فاصله مصرف می شود. گند زدایی قوی تر از کلر است با وجود این که پتانسیل کمتری از کلر دارد. اگر کلر آزاد اضافی وجود داشته باشد اسید هیپو کلرو و ترکیبات برم دار را تولید می کند.

پرمنکنات پتاسیم

در پرمنگنات پتاسیم یک اکسید کننده قوی است. و به طور گسترده برای کنترل طعم و بو و حذف منگنز استفاده می شود. پر منگنات پتاسیم یک گند زدا ضعیف است. بنابراین براي گندزدايي به زمان و غلظت بسيار زياد احتياج دارد . برای گند زدایی با باقیمانده  2 ميلي گرم در ليتر به زمان  24 ساعت نياز دارد . به دلیل گفته شده کاربرد پرمنگنات پتاسیم در تصفیه آب بسیار محدود است . پرمنگنات پتاسیم نمک کریستالی بنفش رنگ است. این ماده از واکنش کلر با منگنات پتاسیم تولید می شود. وقتی پرمنگنات پتاسیم به اب اضافه می شود حضورش با ایجاد ته رنگ بنفش به کمک چشم قابل تشخیص است.

مزایای پرمنگنات پتاسیم به عنوان یک گند زدا

به علت ایجاد رنگ بنفش تشخیص آن آسان است.

جا به جایی و حمل آن به صورت جامد آسان است.

خطر تزریق بیش از حد با تزریق ماده جامد و دیدن رنگ بنفش در محلول کاهش می‌یابد.

معایب

تزریق ان باعث رنگی کردن اطراف می شود.

کاربرد تزریق ماده جامد بیش از محلول آن است.

رابطه زمان و غلظت ماده گند زدایی باقیمانده C*T

دو عامل بسیار مهم گند زدایی عبارتند از غلظت ماده گند زدای باقیمانده  و  زمال تماس است.

این رابطه به شکل زیر بیان می شود. عدد  ثابت  = C*T

که C غلظت گند زدایی باقی مانده T , mg/l زمان تماس بر حسب دقیقه است.

نکته خیلی مهم این است که اثر ماده گند زدای کم غلظت با زمان تماس طولانی تقریباً مساوی با غلظت ماده گند زدای غلیظ با زمان تماس کوتاه مي باشد ..

بیشترین مقدار کلر باقیمانده توسط EPA    4  ميلي گرم در ليتر اعلام شده است.

باکتری های هتروتروفیک که در آب آشامیدنی رشد می کنند ، مقاومت بیشتری نسبت به Ecoli دارند.

باکتری گرم مثبت مقاومت بیشتری نسبت به کلر دارند در مقايسه با ميكروب هاي گرم منفي.

گندزدا هاي با پايه كلر در غير فعال سازي كريپتوسپوريديوم موثر نيستند .

گزارش شده كه 80 ميلي گرم در ليتر از كلر آزاد يا مونوكلرآمين به مدت  90 دقيقه زمان تماس براي رسيدن به  90 درصد غير فعال سازي اووسيت ها نياز دارد .كلر تقريبا بي اثر است .

ازن زني در گند زدايي كريپتوسپوريديوم موثر است.

کارایی ازن در برابر سموم جلبکی ازن زني یک فرآیند برای تخریب سموم جلبکی داخل سلولی و بیرون سلولی است.

فرآوردهای جانبی کلر و ترکیبات کلر

پس از افزودن کلروترکیبات آن به آب موادی در اب یافت شدند که به آن ها تری ها لومتان ها می گویند:

این محصولات شامل

تری ها لومتان ها

هالواستو نیتریل ها

هالو استیک ها

هالو كتون ها

آلدئیدها

کلروفئل

تری ها لومتان ها را می توان به عنوان شاخصی برای حضور سایر فرآورده های کلی کلر زنی به آب به کار برد.

تری هالومتان چیست؟

ترکیبات تری هالوژن دار با یک اتم منفرد با فرمول CH3x که در بین فرمول X ممکن است فلوئور- کلر- برم- ید با ترکیبی از آن ها باشد.

چهار نوع از آن ها اهمیت زیادی دارند. شامل برومو فرم. دی برو مو‌کلرومتان- بر و مودی کلرو متان و کلرو فرم است. کلر و فرم متداول ترین آن ها می باشد.

در طی ضد عفونی کردن آب با کلر و ترکیبات آن مواد بالا تشکیل می‌شود.

چه فاکتورهایی در تشکیل تری هالومتال ها مؤثر است؟

PH هر چه آب قلیایی تر باشد هالومتان های بیشتری تشکیل می‌شود.

کلر هر چه میزان کلر در آب بیشتر باشد هالومتان های بیشتری تشکیل می شود.

رنگ هر چه میزان زنگ در آب بیشتر باشد هالومتان های بیشتری تشکیل می شود.

کدورت هر چه میزان کدورت در آب بیشتر باشد مالومتان های بیشتری تشکیل می شود.
مواد آلی- هر چه میزان مواد آلی در آب بیشتر باشد هالومتان های بیشتری تشکیل می شود.

نرخ تشکیل و غلظت تری هالومتان ها به شش عامل بستگی دارد.

مقدار مواد آلی اولیه

مقدار کلر آراد باقی مانده

دمای آب

PH آب
غلظت برم در آب
زمان تماس کلر

مقدار مواد آلی اولیه

در صورتی که مواد اولیه در آب وجود نداشته باشد هیچ گونه تريی هالومتانی تشکیل نمی شود. مقدار کلر و ازاد باقی مانده مقدار کلر آزاد باقیمانده به طور مستقیم در تشکیل تری هالومتان تاثير دارد. دمای آب دمای آب به طور مستقیم در تشکیل تری هالومتان تأثیر دارد. دمای زیاد سرعت تشکیل تری هالومتان را افزایش می دهند  pH =pH زیاد و قلیایی واکنش و مقدار تری هالومتان را افزایش می دهد. زمان تماس: میزان تری هالومتان تابع مدت زمان تماس کلر است زمان تماس طولانی سبب ایجاد تری هالومتان با غلظت زیاد می شود. غلظت برم: سرعت واکنش بین برم و مولکول های اولیه سریع تر از کلر و مواد اولیه است و تری هالومتان بیشتری تولید می شود. استفاده از ازن و کربن فعال دانه ای یک روش مؤثر برای کنترل میزان تری هالومتان ها است.

اثرات بهداشتی

کلروفرم روی سیستم اعصاب مرکزی اثر گذاشته و اختلاتی را ایجاد می کند.

کلروفرم روی کبد تا ثیر سوء دارد.

بین سرطان مثانه و کلر و فرم ارتباط موجود است.

در آب خام تری هالومتان موجود نمی باشد.

سازمان حفاظت محيط زیست امریکا، ترکیبات تری‌هالومتان را به عنوان مواد سرطان را معرفی کرده است.

سازمان جهانی بهداشت نیز تری هالومتان را به عنوان مواد سرطان زا معرفی کرده است.

EPA میزان تر ي هالومتان را 80 میکرو گرم در لیتر و اتحاد به اروپا میزان آن را 100 میکرو گرم در لیتر و استاندارد ایران میزان آن را 200 میکرو گرم اعلام نموده‌اند.

روش هاي اندازه گيري كلر :

1-  روش اورتوتوليدين

2-  روش DPD    (دي متيل 1 و4 فنيلين دي آمونيم ) ديسك رنگي كمپراتور – كيت رنگ سنجي دستي

3- روش الكترودي

4- روش فتومتري

5- روش تيتراسيون

مقادير ضد عفوني كننده (كلر )براي سطوح توصيه شده

سطوح بتني                        هيپو كلريت                 ميلي گرم در ليتر   PPM

سطوح بتني                          "     “                          1000- 5000

بيو فيلم                               "     “                             500 - 800

نوار نقاله                            "     “                             300- 500

كنترل بو                             "     "                         100- 200

سطوح متخلخل                      "     "                         200

استيل زنگ نزن                     "     “                          200    

سطوح تفلون                         "     "                        100- 200

سطوح اپوكسي                      "     “                           100- 200

سطوح كاشي                        "     “                            100- 200

كلرينه كردن آب به منظور سالم سازي آن براي كاربرد در سيستم هاي CIP

در اين مورد كلر باقيمانده نبايد كمتر از  4  تا 7 ميلي گرم در ليتر باشد  .

براي اين منظور كلر باقيمانده  آزاد پس از ختم عمل كلريناسيون بايد حدود  10  تا  20  PPM   باشد.

مخازن توزيع آب (Distribution tank)

در سيستم های آبرسانی برای اجتماعات مختلف با استفاده از مخازن توزيع برای مقاصدی چون ذخيره سازی آب، متعادل سازی جريان يكنواخت تغذيه(ورودی) و جريان نايكنواخت مصرف(خروجی) و نيز تامين و متعادل سازی فشار، طراحی و احداث میشود.

مخازن از نظر موقعيت نسبت به سطح زمين به دو دسته تقسيم بندی می شوند:

الف) مخازن زمينی: كه بر روی زمين به صورت مدفون و غير مدفون ساخته می شود.

ب) مخازن هوايی: زوی پايه ها نصب می شود.

مخازن توزيع از نظر موقعيت نسبت به سطح منطقه مصرف كنندگان به طور كلی به دو دسته تقسيم بندی می شوند:

انواع مخزن

 الف ) مخزن سطحی (Surface   reservior): در اين نوع مخزن اختلاف ارتفاع چندانی با سطح منطقه مصرف كنندكان وجود ندارد و معمولا ً در سطح زمين احداث م‍ی شود.

ب) مخزن مرتفع : (Elevated reservoir) اين نوع مخزن بالاتر از سطح منطقه مصرف كنندگان قرار می گيرد. در مخازن مرتفع، اختلاف ارتفاع لازم بين مخزن و سطح منطقه مصرف كنندگان توسط پايه های بتنی يا فلزی (به صورت مخزن پايه دار يا هوايي) و يا تپه ماهورهای داخل و اطراف شهر (به صورت مخزن زمينی) تامين می شود.

مخازن ذخيره و توزيع آب از لحاظ هندسی معمولا ً به دو نوع استوانه ای و مكعب مستطيل تقسيم می شوند.

مخازن آب برای اهداف زير طراحی و اجرا می شوند:

به منظور ذخيره سازی آب

ذخيره سازی آب آتش نشانی Fire storage
ذخيره متعادل سازی Balancing storage

ذخيره اضطراری Emergency storage

به منظور تامين فشار

متعادل سازی فشار در سيستم توزيع

افزايش فشار در نقاط دوردست

متعادل سازی هد روی پمپ