مختصری در باره چگونگی تصفیه آب و فاضلاب

درحال مشاهده: مختصری در باره چگونگی تصفیه آب و فاضلاب

ادعونی اهدای خون

مختصری در باره چگونگی تصفیه آب و فاضلاب

۱۳۸۹/۱۲/۱۵

15:49

امیرحسین ستوده بیدختی

مقدمه :

امروزه حفظ منابع آب یعنی حیاتی ترین ماده ای که بشر به آن نیاز دارد بطور فراینده ای مورد توجه مجامع مختلف بین المللی قرار گرفته است . رشد روزافزون جمعیت و در نتیجه بهره برداری بیش از حد از منابع محدود آب از یک طرف و آلوده شدن آنها بسبب فعالیتهای گوناگون زیستی / کشاورزی و صنعتی بشر از طرف دیگر همگی دست به دست همدیگر داده و زنگ خطر بحران آب را در سالهای آینده به صدا درآورده است .

بنابراین حفظ کیفیت فیزیکی و شیمیایی و بیولوژیکی منابع آب سرلوحه فعالیت بسیاری از سازمانهایی است که به نحوی با این منابع سروکار دارند .
این مهم از دو جنبه کلی قابل توجه است :

۱- افزایش کیفیت آبی که باید به مصارف گوناگون برسد که تحت تاثیر سه عامل عمده بوده است :

       افزایش آلاینده ها در منبع طبیعی آب .
       آزمایشهای کیفی آب و فاضلاب با دقت بالا .
       افزایش سطح استاندارد آب آشامیدنی .

تحولاتی که در در چند سال اخیر موجب پیشرفت تکنولوژی تصفیه آب و افزایش کیفیت آب آشامیدنی شده است بشرح زیل میباشد :

الف) حذف مرحله کلرزنی در ابتدای تصفیه خانه (استفاده از کلر فقط در آخرین مرحله تصفیه خانه برای بهره برداری از کلر باقیمانده در شبکه).

ب) استفاده از ازون و پرتودهی فرابنفش در مراحل مختلف تصفیه .

ج) استفاده بیشتر از سیستم ازون بویژه استفاده از اکسیژن برای تغذیه دستگاه و بهره گیری از برق با فرکانس متوسط باعث شده تا غلظت ازون بالا رفته و در نتیجه طراحی دستگاههای تولید ازون کوچکتر شود که نهایتاْ منجر به کاهش سرمایه گذاری اولیه برای تصفیه به روش ازون میگردد .

۲- افزایش کیفیت فاضلاب تصفیه شده گوناگون شهری / روستایی / کشاورزی و صنعتی .

پر واضح است که اهمیت این جنبه زیاد بوده و اگر تمام توجه به آن معطوف می شد هیچگاه بشر با بحران کم آبی روبرو نمی شد .
۱- فاضلاب چیست ؟

همه جوامع هم بصورت جامد و هم بصورت مایع فضولات تولید میکنند . بخش مایع این فضولات یا فاضلاب اساساْ همان آب مصرفی جامعه است که در نتیجه کاربردهای مختلف آلوده شده است . از نظر منابع تولید فاضلاب را میتوان ترکیبی از مایع یا فضولاتی دانست که توسط آب از مناطق مسکونی / اداری و تاسیسات تجاری و صنعتی حمل شده و بر حسب مورد با آبهای زیرزمینی / آبهای سطحی و سیلابها آمیخته است .

اگر فاضلاب تصفیه نشده انباشته شود تجزیه مواد آلی آن ممکن است منجر به تولید مقدار زیادی گازهای بدبو شود . علاوه بر آن فاضلاب تصفیه نشده معمولاْ حاوی میکروارگانیسمهای بیماری زای فراوان است که در دستگاه گوارش انسان زندگی میکنند و یا در برخی فضولات صنعتی موجودند . فاضلاب شامل برخی مواد مغذی نیز هست که میتواند سبب تحریک رشد گیاهان آبزی شود و ممکن است ترکیبات سمی نیز داشته باشد . بنا به این دلایل انتقال سریع و بدون دردسر فاضلاب از منابع تولید و سپس تصفیه و دفع آن نه فقط مطلوب بلکه در جوامع صنعتی ضروری است و جنبه اقتصادی و تولید درآمد نیز دارد .

تصفیه آب و فاضلاب شاخه ای از مهندسی محیط زیست است که اصول بنیادی علوم و مهندسی را در مسائل کنترل آلودگی آب به خدمت میگیرد .هدف نهایی مدیریت فاضلاب حفاظت محیط زیست است به نحوی که با اصول بهداشت عمومی و مسائل اقتصادی اجتماعی و سیاسی هماهنگ باشد .

2- تصفیه فاضلاب :

فاضلاب جمع آوری شده چه از مراکز جمعیتی با کارخانجات نهایتاْ باید به منابع آب یا خاک بازگردانده شود . در هر مورد باید به این سوال پیچیده پاسخ داده شود که ْ برای حفظ محیط زیست کدام یک از آلاینده های فاضلاب و تا چه حد باید حذف شود ْ ؟ پاسخ به این سوال مستلزم بررسی شرایط و نیازهای محلی همراه با کاربرد دانش علمی و قضاوتهای مهندسی متکی به تجربه و رعایت و مقررات کشوری میباشد .

گرچه جمع آوری آبهای سطحی و زهکشی از زمانهای قدیم شروع شده است ولی پیدایش نظریه میکروبی توسط کخ و پاستور در نیمه دوم قرن نوزدهم آغازگر عصر جدیدی در زمینه بهداشت عمومی شد . قبل از آن زمان رابطه آلودگی و بیماری فقط بصورت مبهم شناخته شده و از علم نوپای باکتری شناسی نیز برای تصفیه فاضلاب استفاده نشده بود .

روشهای تصفیه که در آنها کاربرد نیروهای فیزیکی عامل مهمتری است با عنوان عملیات واحد تصفیه شناخته شده شده اند . روشهای تصفیه که در آن حذف الاینده ها از طریق واکنش شیمیایی و ذیست شناسی صورت میگیرد با عنوان فراینده های واحد تصفیه معروف اند . در حال حاضر عملیات و فرایندهای واحد تصفیه خانه درهم ادغام شده و آنچه را که امروزه مراحل اولیه و نهایی تصفیه نامیده میشود تشکیل داده اند . در تصفیه اولیه از عملیات فیزیکی تصفیه همچون آشغالگیری و ته نشینی برای جدا کردن مواد شناور و قابل ته نشینی موجود استفاده میشود . در تصفیه ثانویه از فرایندهای شیمیایی و زیست شناختی استفاده میشود تا قسمت اعظم مواد آلی از فاضلاب جدا شود . ذر تصفیه نهایی از واحدهای اضافی عملیات و فراوری استفاده میشود . تا سایر آلاینده های مانند نیتروژن و فسفر که مقدار آنها در تصفیه ثانویه کاهش چشمگیری پیدا نکرده است حذف شوند . روشهای تصفیه زمینی که امروزه بیشتر به سیستمهای طبیعی معروف شده اند مجموعه ای از مکانیزم های تصفیه فیزیکی شیمیایی و زیست شناسی را به خدمت گرفته و آب را با کیفیتی مشابه آبی که از تصفیه نهایی فاضلاب حاصل شود تولید میکنند .

در طول ۲۰ تا ۳۰ سال گذشته تعداد مراکز صنعتی که فضولان خود را به شبکه های فاضلاب شهری تخلیه میکنند افزایش چشمگیری یافته است . با عنایت به اثرات سمی ناشی از حضور این فضولات حتی با غلظت بسیار کم در بسیاری از جوامع آمیختن فاضلاب خانگی با فاضلابهای صنعتی که بطور کامل یا ناقص تصفیه اولیه شده اند مورد ارزیابی مجدد قرار گرفته است پیش بینی شده میشود که در آینده این کارخانجات ملزم شوند که این فضولات را در محل تولید تا سطوح بالاتری تصفیه کنند تابی ضرر بودن آنها قبل از تخلیه به شبکه های شهری تضمین شود . در حال حاضر بروی اغلب عملیات و فرآینده های واحد مورد استفاده در تصفیه خانه فاضلاب تحقیقات وسیع و پیوسته ای از دیدگاه کاربرد و اجرا صورت میگیرد . در نتیجه تغییرات فراوان در فرآیندها صورت گرفته و فرآیندها و عملیات جدیدی ابداع و بکار گرفته شده است . به منظور ارتقا شرایط زیست محیطی آبهای سطحی و رودخانه ها روشهای تصفیه معمول باید بهبود یابد و سیستمهای تصفیه و تکنولوژی نوین دیگری به خدمت گرفته شود . اگر قرار باشد پیشرفت مهمی در تحلیل و کاربرد فرایندهای موجود و جدید حاصل شود باید روشهای پیشرفته تری برای شناسایی مشخصه های مورد نظر بکار گرفته شود . گرچه اغلب مواد آلی حاضر در فاضلابهای انسانی را میشود تصفیه کرد ولی فاضلاب صنعتی با بهره گیری از فرایندهای معمول حاضر قابل تصفیه نیستند و یا فقط کمی تصفیه میشوند به علاوه در بسیاری از موارد ار آثار دراز مدت زیست محیطی حضور اینگونه مواد اطلاعاتی در دسترس نیست و یا اطلاعات موجود ناچیز است . در بعضی موارد ممکن است برای حفظ اینگونه آلاینده ها قبل از تخلیه به داخل شبکه جمع آوری کنترل بیشتر در منبع تولید ضرورت پیدا کند .

۳- روشهای گندزدایی منابع آب:

یکی از آلودگیهای بسیار عمده و خطناک منابع آب آلودگی بیولوژیکی است . آب میتواند به انواع میکروارگانیسم ها اعم از انواع باکتریها ، انگلها ، قارچها و ویروسها آلوده شود . آلودگی عمده و شایع آب ، آلودگیهای باکتریایی شامل کلی فرمها (باکتریهای روده ای) و انگلی میباشد که بطریق مختلف این باکتریها را از بین میبرد .

روشهای گوناگونی برای گندزدایی منابع آب وجود دارد که بطور کلی به دو دسته شیمیایی و فیزیکی تقسیم میشوند . از روشهای رایج شیمیایی ، کلرزنی و استفاده از گاز ازون ، و از روشهای رایج فیزیکی ، حرارت ، فیلتراسیون و پرتودهی را میتوان نام برد .

۱-۳- گندزدایی به روش کلر:

کلرزنی اگرچه بسیار رایج است اما نیاز به تجهیزات متعدد و جاگیر و از همه مهمتر نقل و انتقال و کاربرد گاز خطرناک کلر دارد . ایمنی کامل در طراحی سیستمهای ذخیره و نگهداری کلر بایستی رعایت گردد بدلیل آنکه گاز کلر بسیار سمی و خورنده است . در کاربرد کلر به عنوان ضد عفونی کننده رعایت موارد زیر الزامی است :

کلریناسیون روزمره بایستی نزدیک نقطه کاربرد صورت گیرد .
ذخیره کلر و تجهیزات کلریناتور بایستی در اتاقهای جداگانه صورت گیرد .
تهویه بایستی کف اتاق تعبیه گردد بدلیل آنکه گاز کلر سنگینتر از هوا میباشد .
ذخیره کلر باید جدا از تغذیه کننده های کلر صورت گیرد .
اتاق کلریناتور باید از نظر حرارت کنترل گردد ، حداقل دمای ۲۱ درجه سانتیگراد پیشنهاد میشود .
از تابش خورشید بطور مستقیم روی سیلندرهای گاز کلر جلوگیری بعمل آید . و هرگز حرارت بطور مستقیم در تماس با سیلندرها نباشد .

کلر گازی است سمی و چنانچه در کاربرد آن رعایت نکات ایمنی نشود ممکن است باعث انفجار و مسمومیت گردد . به علاوه مانند تمام روشهای شیمیایی ماده ای به آب افزوده شده و طعم آن را تغییر میدهد و هزاران ترکیب خطرناک و بعضاُ سرطان زا پدید می آورد . امروزه مشخص شده که کلر با مواد آلی درون آب ترکیب و واکنش نشان داده و با تشکیل تری هالو متانهای گوناگون (THMS) چیزی حدود ۸۵۰ ترکیب کارسینوژن (سرطان زا) پدید می آورد .

اثرات زیست محیطی ناشی از گاز کلر در منابع آبی بدین صورت است که مقدار بیشتر از ۵/۱ میلی گرم در لیتر باعث مرگ و میر آبزیان مخصوصاُ ماهی میگردد .

بنابراین استفاده از پرتودهی و گاز ازون بطور روز افزون مورد توجه قرار گرفته و جایگزین کلر میشوند .

۲-۳ - گندزدایی به روش ازون :

ازون چیست ؟

ازون گازی است تقریباْ بی رنگ با بوی ترش با قدرت اکسیداسیون بالا . مولکول ازون پایدار نبوده و رد نتیجه

نمیتوان آنرا انبار یا حمل نمود . این امر باعث میگردد که تولید ازون همواره در محل انجام گیرد . لذا مرحله

حمل و انبار مواد شیمیایی در این روش حذف میشود .

بطور کلی دلایل استفاده از گاز ازون به شرح زیر است :

    اکسیداسیون جزئی و یا کلی مواد محلول در آب .
    ته نشینی مواد محلول .
    لخته سازی مواد آلی .
    ناپایدار ساختن اجسام کلوئیدی .
    ضد عفونی و از بین بردن باکتریها ، انگلها و قارچها و ...

بر خلاف کلر و مواد شیمیایی دیگر ، اکسیداسیون بوسیله ازون ، هیچگونه مواد سمی یا مضر در آب بجای نمیگذارد و نیاز به پالایش مجدد آب ندارد . تجربه نشان داده است که ازون سریعاْ اجزای محلول در محیط را اکسید مینماید و حاصل این اکسیداسیون تنها اکسید اجزا و اکسیژن میباشد لذا برای استفاده در مواردی که عناصر باقی مانده دیگر ممکن است مشکلات جنبی دیگر بوجود آورند مناسب میباشد . مولکول ازون پایدار نیست و پس از مدت کوتاهی شکسته میشود و تبدیل به مولکول پایدار اکسیژن میگردد .

- منابع تولید ازون :

گاز ازون بطور طبیعی در زمان رعد و برق با وسیله اشعه U.V.Vacuum موجود در نور خورشید بدست میآید . اما بطور مصنوعی تولید ازون به دو طریق لامپهای U.V و یا تخلیه الکتریکی صورت میگیرد . تولید ازون در حجم بالا عموماْ با تخلیه الکتریکی برروی دو قطب انجام می پذیرد که بنام Silent Electrical Discharge (SED شناخته شده است . تولید کننده های ازون با استفاده از این روش با بهره برداری از الکترودهایی با ولتاژ بالا که به فاصله معین از هم قرار گرفته اند کار می کنند . در دستگاههای جدید تولید ازون ، اکسیژن در بین این فاصله جریان میآبد و با استفاده از تخلیه الکتریکی ازون تولید می شود .

۳-۳ - گندزدایی به روش پرتو دهی:

در میان روشهای فیزیکی ، پرتودهی از دیرباز مورد توجه بوده است . پرتوهای مورد استفاده در این روش به دو دسته پرتو یونیزان (شامل پرتو ایکس ، گاما ، بتا و آلفا ) و پرتو فرابنفش تقسیم میشوند . پرتو یونیزان به دلایل گوناگون از جمله عدم دسترسی عموم به منابع تولید آنها (عمدتاْ ایزوتوپهای رادیواکتیو) ، خطر کاربرد آنها توسط عموم مردم در نتیجه نیاز به تخصصهای بالا و همچنین قدرت کم نفوذ برخی از آنها کمتر مورد استفاده قرار میگیرند . اما کاربرد پرتو فرابنفش چیزی حدود به یک قرن است که مورد توجه قرار گرفته است . گندزدایی بوسیله این روش را میتوان استفاده از یک طبیعی پنداشت چرا که در طبیعت و در نور خورشید نیز گندزدایی بطور طبیعی انجام میشود .

- منابع تولید پرتو فرابنفش :

۱-۳-۳ ماهیت فیزیکی پرتو فرابنفش :

پرتو فرابنفش به محدوده ای از امواج الکترومغناطیس اطلاق میشود که در ناحیه نامرئی طیف نوری در محدود طول موج ۱۹۰-۳۲۸ نانومتر (۱۹۰۰-۳۲۸۰ انگستروم) قرار دارد . در واقع این محدوده از طیف بنفش پرتوهای مرئی نور شروع میشود و به محدوده امواج X ختم میشود .

امواج الکترومغناطیس در هر محدوده ای از طول موج دارای سرعت های برابر و معادل سرعت نور میباشند . از آنجایی که این امواج دارای انرژی بوده و خواص دو گانه موج - ذره از خود نشان میدهند ، میزان انرژی آنها بر اساس هر دو خواص آنها و به وسیله نظریه کوانتومی محاسبه میشوند . این نظریه ، این امواج را به مثابه ذراتی از انرژی فرض میکند که از منبع مولد خود منتشر میشوند . سرعت نور بر طبق رابطه lc=f وابسته به فرکانس f و طول موج l میباشد . از طرفی بر طبق نظریه کوانتومی میزان انرژی یک طیف خاص از رابطه E=hf به دست میآید . با تلفیق این دو رابطه ، رابطه جدید l/E=hc بدست میآید که در آن h ثابت پلانک (x10-27erg/sec6,62) میباشد . این رابطه نشان میدهد که هرچه طول موج یک طیف کوچکتر میشود انرژی آن بیشتر میشود . بنابراین پرتو فرابنفش از دسته پرتوهایی پر انرژی بوده و بیشتر خواص و کاربردهای آن بخاطر همین انرژی زیاد آن میباشد .

سازوکار عمل پرتو فرابنفش به این ترتیب است که به دلیل نزدیک بودن انرژی این پرتو به انرژی الکترونهای پیوندی ترکیبات آلی ، این پرتو روی این ترکیبات اثر گذاشته و باعث گسستن برخی پیوندها و ایجاد پیوندهای جدید میشود . پیوندهای دوگانه یا سه گانه بین اتمهای کربن و یا پیوندهای بین کربن و دیگر اتمها مستعدترین پیوندهای آسیب پذیر توسط پرتو فرابنفش می باشند .

جذب پرتو فرابنفش توسط ترکیبات آلی و تشکیل طیفهای جذبی که برای هر ماده مخصوص به همان ماده است به همین منوال بوده و اساس یکی از روشهای تجزیه دستگاهی است .

۲-۳-۳ تولید پرتو فرابنفش :

پرتو فرابنفش به طور طبیعی در نور خورشید وجود دارد . در واقع در طبیعت انجام عمل ضد عفونی و کنترل رشد میکروارگانیسم ها به همین طریق انجام میشود . دلیل موثر بودن نور آفتاب در پاکیزگی بهتر لباس های شسته شده و همچنین زرد شدن و تغییر رنگ کاغذ و برخی از پارچه هایی که مدام در نور آفتاب قرار دارند وجود همین پرتو در نور خورشید است .

تولید مصنوعی این با تخلیه الکتریکی در بخار جیوه در لامپهای مربوطه انجام میشود . مشخصه فیزیکی تخلیه الکتریکی در بخار جیوه چند طیف مختلف مشخص و ناپیوسته است که دو طیف ۱۸۵ و ۲۵۴ نانومتر (بطور دقیقتر ۷/۲۵۳ نانونتر) آن در ناحیه پرتو فرابنفش قرار میگیرد و بقیه در ناحیه مرئی . طول موج ۲۵۴ نانومتر بیشترین شدت را نسبت به دیگر طول موجها داشته و واجد خاصیت میکروب کشی است .

میکروبیولوژی (Microbiology) - شنبه پانزدهم آبان 1389
ایمنی در آزمایشگاه - شنبه پانزدهم آبان 1389
انواع فاضلاب - جمعه چهاردهم آبان 1389
فلور میکروبی بدن - جمعه چهاردهم آبان 1389
خانواده انتروباکتریاسه -جنس کلبسیلا - پنجشنبه سیزدهم آبان 1389
فاضلاب صنعتی - پنجشنبه سیزدهم آبان 1389
نحوه رفع سختی آب - چهارشنبه دوازدهم آبان 1389
Gram Stain (رنگ آمیزی گرم) - چهارشنبه دوازدهم آبان 1389
Negative Stain (رنگ آمیزی منفی) - سه شنبه یازدهم آبان 1389
عناصر ناچیز موجود در آب Tracc E lement - سه شنبه یازدهم آبان 1389
فرایندهای مختلف یک تصفیه‌ خانه - دوشنبه دهم آبان 1389
Simple Stain(رنگ آمیزی ساده) - دوشنبه دهم آبان 1389

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

موضوعات مرتبط: کیفیت,خطوط آبرسانی,شبکه توزیع و تصفیه آب

برچسب‌ها: تصفیه آب و فاضلاب , تصفیه آب , تصفیه فاضلاب

ادامه مطلب

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

درحال مشاهده: مختصری در باره چگونگی تصفیه آب و فاضلاب

مختصری در باره چگونگی تصفیه آب و فاضلاب

لیست مطالب

آرشیو موضوعی

برچسب ها

صفحات مهم

لینک دوستان

پیوندها

نویسندگان

آخرین مطالب

آرشیو