سعی بر آن است که مطالب مرجع تخصصی آب و فاضلاب شامل مسایل ، مقالات و اخبار عمران آب و فاضلاب,آب و فاضلاب و به صورت تخصصی فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب و صنعت آب و فاضلاب باشد.
دانشنامه آنلاین آب و فاضلاب
رشته های مرتبط:مهندسی عمران آب و فاضلاب،مهندسی تکنولوژی آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب،محیط زیست،مهندسی بهداشت محیط،مهندسی آب،مهندسی شیمی و...
امیرحسین ستوده بیدختی
,.
تصفیه آبهای صنعتی 2
۱۳۸۹/۱۲/۱۸
17:0
|
برای تهیه آب مورد استفاده در صنعت شناخت کامل آب و املاح موجود در آن ضروری است. زیرا برای هر دستگاه صنعتی یک نوع آب با مشخصات ویژه ای قابل استفاده می باشد و چون آب به صورت طبیعی دارای این مشخصات نمی باشد لازم است آن را طی فرآیندهای مختلفی، منطبق با نیاز صنعت تصفیه نمود.
مهمترین املاحی که معمولا در آب صنعتی تولید اشکال می کنند، نمکهای فلزات قلیائی خاکی می باشند که در آب باعث پدید آمدن سختی (Hardness) می گردند. از مشخصات آب سخت دیر کف کردن صابونها و نتایج مصرف آن، گرفتگی دستگاهها، ایجاد رسوب، کاهش راندمان حرارتی و نهایتا خوردگی و سوراخ شدن لوله ها می باشد.
یکی دیگر از موادی که وجودش در آب برای صنعت تولید اشکال می کند، سیلیس می باشد. وجود سیلیس در آب برای بویلرهایی که با فشار کم کار می کنند چندان مهم نمی باشد. ولی در بویلرهای با فشار متوسط و بالا، افزایش غلظت سیلیس بیش از حد مجاز، باعث حمل آن همراه با بخار آب شده و در لوله ها جریان می یابد که در توربینها به علت کاهش دمای بخار، سیلیس نیز سرد شده و بر روی پره های توربین رسوب می کند. افزایش مقدار رسوب بتدریج فاصله بین پره های ثابت و متحرک را پر کرده و سطح عبور بخار را کوچک و کوچکتر می کند و بالاخره توربین را از کار می اندازد. همچنین سیلیس در اثر برخورد با پره های توربین، باعث خوردگی مکانیکی (Erosion) پره ها شده که در تخریب و از کارافتادگی توربین بسیار مؤثر می باشد.
رسوبات سخت سیلیس را که در شرایط کار بویلر تشکیل می شود، به سختی میتوان تمیز نمود. اینرسوبات حتی اگر بصورت لایه ای نازک باشند، انتقال حرارت را در درون لوله ها به شدت کاهش داده و موجب افزایش درجه حرارت لوله و در نتیجه سوختن (Over Heating) و پاره شدن لوله های بویلر (Tube Failure) میگردند.
مقدار مجاز سیلیس در آب خوراک بویلرهای مختلف متفاوت بوده و بستگی به فشار عملیاتی بویلرها و قلیائیت آب دارد.
لازم است آب صنعتی را قبل از استفاده در بویلرها مورد تصفیه ای خاص قرار داد تا بتوان سختی و سیلیس آن را در حد مجاز (TH < 2 ppm) کنترل نمود.
سختی آب (Hardness)
سختی آب به خاطر حضور املاح (کاتیونهای) دوظرفیتی در آن است که مهمترین آنها کلسیم و منیزیم می باشند (آهن و منگنز در آبهای سطحی بندرت با غلظت قابل توجهی وجود دارند) و از نظر نوع سختی به دو نوع موقت و دائم تقسیم میگردد.
سختی موقت یا کربناته مربوط به کربناتها و بی کربناتهای کلسیم و منیزیم می باشد و چون در اثر حرارت ایجاد رسوب می کند سختی موقت نامیده میشود.
Ca(HCo3)2 → CaCo2 ↓ + Co2↑ + H2O
اما سختی دائم مربوط به سولفاتها و کلرورها و ... کلسیم و منیزیم بوده و چون سختی کربناته (موقت) بسیار نامحلولتر از سختی دائم آب می باشد، بیش از سختی دائم ایجاد اشکال می کند.
Total Hardness (TH) = سختی موقت + سختی دائ
نرم کردن آب با آهک و سودااش
آهک و سودااش در فرآیندهای نوع سرد، گرم و داغ کاربرد فراوان دارند. در فرآیند سرد عمل ترسیب در درجه حرارت معمولی آب انجام می گیرد و در روش گرم نیز رسوبگذاری در دمائی حدود 50C صورت می پذیرد. نرم کردن آب به روش آهک- سودای داغ، در درجه حرارت جوش آب 100C بوده و راندمان حذف سختی بسیار بالاست.
واکنشهای آهک
آهک معمولا به صورت هیدراته برای حذف سختیهای کربناته و غیرکربناته مورد استفاده قرار می گیرد. اما در بعضی از دستگاههای بزرگ استفاده از آهک به صورت CaO مقرون به صرفه تر است. بنابراین در بیشتر مواقع لازم است آهک را قبل از استفاده بصورت هیدروکسید درآورد.
CaO + H2O → Ca(OH)2
• سختی کربناته
آهک هیدراته در واکنشهای شیمیایی، سختی کربناته را به صورت کربنات کلسیم و هیدروکسید منیزیم رسوب میدهد. در این روش در صورت وجود سختی کربناته در آب آنها از آب خارج میگردند.
Ca(OH)2 + Co2 → CaCo3 ↓+ H2O Ca(HCo3)2 + Ca(OH)2→ 2CaCo3 + 2H2O
Mg(HCo3)2 + Ca(OH)2 →CaCo3 ↓+ MgCo3 + 2H2O
MgCo3 + Ca(OH)2 → MgCo3 ↓+ CaCo3 ↓
• سختی غیرکربناته
آهک هیدراته سختی غیرکربناته حاصل از منیزیم را به صورت هیدروکسید منیزیم رسوب میدهد و باعث پدیدآمدن کلرور، نیترات سولفات کلسم محلول میگردد که لازم است برای جداسازی این املاح از آب سودااش به آب اضافه نمود.
MgSo4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaSO4
CaSo4 + Na2Co3 → Na2So4 + CaCO3 ↓
MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCl2 CaCl2 + Na2Co3 → 2NaCl + CaCo3 ↓
حذف سیلیس
یکی از مهمترین مزایای فرآیند آهک- سودا حذف سیلیس می باشد. بگونه ای که در ازاء حذف 100ppm منیزیم در این فرآیند مقدار 12ppm سیلیس حذف میگردد. برای حذف سیلیس در صورت عدم وجود منیزیم کافی بایستی ترکیباتی حاوی منیزیم، مثل اکسید منیزیم (MgO) به محیط واکنش اضافه نمود. زیرا باعث افزایش TDS (Total Disolved Solid) نمیشود. واکنش سیلیس با منیزیم به صورت استوکیومتریک نمی باشد بلکه واکنش از نوع جذب می باشد که معمولا سیلیس به صورت لجن و با فرمول Mg(OH)2.SiO2 رسوب می کند.
حذف سیلیس توسط اکسیدمنیزیم با بالارفتن درجه حرارت افزایش می یابد. بطوریکه در فرآیندهای سرد، گرم و داغ راندمان عمل آن، خوب و عالی می باشد. لازم به ذکر است که در فرآیندهای نوع سرد و گرم جهت افزایش راندمان، میتوان املاح منیزیم را به همراه املاح آهن به کار برد.
تهیه آب برای صنعت از روشهای نوین
گستردگی صنعت و پیشرفت فناوری باعث گردیده تهیه آب برای صنعت نیز دارای تنوع و دگرگونیهای زیادی گردد. امروزه صنایع بدلیل استفاده از دستگاههای بسیار خاص و گران قیمت نیازمند آبی با تصفیه ای بخصوص می باشند که در این راستا بایستی از روشهایی ویژه بجز سبکهای قدیمی، ترسیب و تغویض یونی با استفاده از رزینها بکار گرفته شود.
مهمترین و کارآمدترین این روشها، استفاده از غشاءهای بسیار نازک با سوراخهایی با قطر کمتر از یک میکرومتر می باشد. این غشاءها عمدتا از جنس استات سلولز بوده و قادر است از عبور املاح محلول جلوگیری کرده و بدینوسیله آب را با راندمان قابل توجهی تصفیه کند.
یکی از مشهورترین این روشها اسمز معکوس (Revers Osmosis) می باشد که از غشاءهایی با قابلیت عبور مولکولهای آب و حذف دیگر املاح آب تا نزدیک به 90% استفاده می نماید.
یکی دیگر از این روشها الکترودیالیز معکوس [(Electro Dialysis Reversal) EDR] می باشد. در روش EDR از غشاهایی با خاصیت انتخابی استفاده می گردد.
مهمترین املاحی که معمولا در آب صنعتی تولید اشکال می کنند، نمکهای فلزات قلیائی خاکی می باشند که در آب باعث پدید آمدن سختی (Hardness) می گردند. از مشخصات آب سخت دیر کف کردن صابونها و نتایج مصرف آن، گرفتگی دستگاهها، ایجاد رسوب، کاهش راندمان حرارتی و نهایتا خوردگی و سوراخ شدن لوله ها می باشد.
یکی دیگر از موادی که وجودش در آب برای صنعت تولید اشکال می کند، سیلیس می باشد. وجود سیلیس در آب برای بویلرهایی که با فشار کم کار می کنند چندان مهم نمی باشد. ولی در بویلرهای با فشار متوسط و بالا، افزایش غلظت سیلیس بیش از حد مجاز، باعث حمل آن همراه با بخار آب شده و در لوله ها جریان می یابد که در توربینها به علت کاهش دمای بخار، سیلیس نیز سرد شده و بر روی پره های توربین رسوب می کند. افزایش مقدار رسوب بتدریج فاصله بین پره های ثابت و متحرک را پر کرده و سطح عبور بخار را کوچک و کوچکتر می کند و بالاخره توربین را از کار می اندازد. همچنین سیلیس در اثر برخورد با پره های توربین، باعث خوردگی مکانیکی (Erosion) پره ها شده که در تخریب و از کارافتادگی توربین بسیار مؤثر می باشد.
رسوبات سخت سیلیس را که در شرایط کار بویلر تشکیل می شود، به سختی میتوان تمیز نمود. اینرسوبات حتی اگر بصورت لایه ای نازک باشند، انتقال حرارت را در درون لوله ها به شدت کاهش داده و موجب افزایش درجه حرارت لوله و در نتیجه سوختن (Over Heating) و پاره شدن لوله های بویلر (Tube Failure) میگردند.
مقدار مجاز سیلیس در آب خوراک بویلرهای مختلف متفاوت بوده و بستگی به فشار عملیاتی بویلرها و قلیائیت آب دارد.
لازم است آب صنعتی را قبل از استفاده در بویلرها مورد تصفیه ای خاص قرار داد تا بتوان سختی و سیلیس آن را در حد مجاز (TH < 2 ppm) کنترل نمود.
سختی آب (Hardness)
سختی آب به خاطر حضور املاح (کاتیونهای) دوظرفیتی در آن است که مهمترین آنها کلسیم و منیزیم می باشند (آهن و منگنز در آبهای سطحی بندرت با غلظت قابل توجهی وجود دارند) و از نظر نوع سختی به دو نوع موقت و دائم تقسیم میگردد.
سختی موقت یا کربناته مربوط به کربناتها و بی کربناتهای کلسیم و منیزیم می باشد و چون در اثر حرارت ایجاد رسوب می کند سختی موقت نامیده میشود.
Ca(HCo3)2 → CaCo2 ↓ + Co2↑ + H2O
اما سختی دائم مربوط به سولفاتها و کلرورها و ... کلسیم و منیزیم بوده و چون سختی کربناته (موقت) بسیار نامحلولتر از سختی دائم آب می باشد، بیش از سختی دائم ایجاد اشکال می کند.
Total Hardness (TH) = سختی موقت + سختی دائ
نرم کردن آب با آهک و سودااش
آهک و سودااش در فرآیندهای نوع سرد، گرم و داغ کاربرد فراوان دارند. در فرآیند سرد عمل ترسیب در درجه حرارت معمولی آب انجام می گیرد و در روش گرم نیز رسوبگذاری در دمائی حدود 50C صورت می پذیرد. نرم کردن آب به روش آهک- سودای داغ، در درجه حرارت جوش آب 100C بوده و راندمان حذف سختی بسیار بالاست.
واکنشهای آهک
آهک معمولا به صورت هیدراته برای حذف سختیهای کربناته و غیرکربناته مورد استفاده قرار می گیرد. اما در بعضی از دستگاههای بزرگ استفاده از آهک به صورت CaO مقرون به صرفه تر است. بنابراین در بیشتر مواقع لازم است آهک را قبل از استفاده بصورت هیدروکسید درآورد.
CaO + H2O → Ca(OH)2
• سختی کربناته
آهک هیدراته در واکنشهای شیمیایی، سختی کربناته را به صورت کربنات کلسیم و هیدروکسید منیزیم رسوب میدهد. در این روش در صورت وجود سختی کربناته در آب آنها از آب خارج میگردند.
Ca(OH)2 + Co2 → CaCo3 ↓+ H2O Ca(HCo3)2 + Ca(OH)2→ 2CaCo3 + 2H2O
Mg(HCo3)2 + Ca(OH)2 →CaCo3 ↓+ MgCo3 + 2H2O
MgCo3 + Ca(OH)2 → MgCo3 ↓+ CaCo3 ↓
• سختی غیرکربناته
آهک هیدراته سختی غیرکربناته حاصل از منیزیم را به صورت هیدروکسید منیزیم رسوب میدهد و باعث پدیدآمدن کلرور، نیترات سولفات کلسم محلول میگردد که لازم است برای جداسازی این املاح از آب سودااش به آب اضافه نمود.
MgSo4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaSO4
CaSo4 + Na2Co3 → Na2So4 + CaCO3 ↓
MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCl2 CaCl2 + Na2Co3 → 2NaCl + CaCo3 ↓
حذف سیلیس
یکی از مهمترین مزایای فرآیند آهک- سودا حذف سیلیس می باشد. بگونه ای که در ازاء حذف 100ppm منیزیم در این فرآیند مقدار 12ppm سیلیس حذف میگردد. برای حذف سیلیس در صورت عدم وجود منیزیم کافی بایستی ترکیباتی حاوی منیزیم، مثل اکسید منیزیم (MgO) به محیط واکنش اضافه نمود. زیرا باعث افزایش TDS (Total Disolved Solid) نمیشود. واکنش سیلیس با منیزیم به صورت استوکیومتریک نمی باشد بلکه واکنش از نوع جذب می باشد که معمولا سیلیس به صورت لجن و با فرمول Mg(OH)2.SiO2 رسوب می کند.
حذف سیلیس توسط اکسیدمنیزیم با بالارفتن درجه حرارت افزایش می یابد. بطوریکه در فرآیندهای سرد، گرم و داغ راندمان عمل آن، خوب و عالی می باشد. لازم به ذکر است که در فرآیندهای نوع سرد و گرم جهت افزایش راندمان، میتوان املاح منیزیم را به همراه املاح آهن به کار برد.
تهیه آب برای صنعت از روشهای نوین
گستردگی صنعت و پیشرفت فناوری باعث گردیده تهیه آب برای صنعت نیز دارای تنوع و دگرگونیهای زیادی گردد. امروزه صنایع بدلیل استفاده از دستگاههای بسیار خاص و گران قیمت نیازمند آبی با تصفیه ای بخصوص می باشند که در این راستا بایستی از روشهایی ویژه بجز سبکهای قدیمی، ترسیب و تغویض یونی با استفاده از رزینها بکار گرفته شود.
مهمترین و کارآمدترین این روشها، استفاده از غشاءهای بسیار نازک با سوراخهایی با قطر کمتر از یک میکرومتر می باشد. این غشاءها عمدتا از جنس استات سلولز بوده و قادر است از عبور املاح محلول جلوگیری کرده و بدینوسیله آب را با راندمان قابل توجهی تصفیه کند.
یکی از مشهورترین این روشها اسمز معکوس (Revers Osmosis) می باشد که از غشاءهایی با قابلیت عبور مولکولهای آب و حذف دیگر املاح آب تا نزدیک به 90% استفاده می نماید.
یکی دیگر از این روشها الکترودیالیز معکوس [(Electro Dialysis Reversal) EDR] می باشد. در روش EDR از غشاهایی با خاصیت انتخابی استفاده می گردد.
لازم به ذکر است اگرچه قیمت پایه این دستگاهها برای کشورهای در حال توسعه زیاد می باشد اما استفاده از آنها با هزینه راهبری کمتری نسبت به روشهای تعویض یونی (Ion Exc) همراه خواهد بود.
سامانه آب شیرین کن شهر قرچک - سه شنبه ششم اردیبهشت 1390
جريان آبهاي زير زميني و تغذيه آنها - دوشنبه پنجم اردیبهشت 1390
نقش دیاتومیت ها در تصفیه - دوشنبه پنجم اردیبهشت 1390
آلودگی آب,نحوه و عوامل آن - دوشنبه پنجم اردیبهشت 1390
درباره پديده چكش آبي (ضربه قوچ) - دوشنبه پنجم اردیبهشت 1390
همه چیز در مورد پمپ و پمپاژ - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
قارچ های آب و فاضلاب و روشهای تشخیص آن ها - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
مزایا و معایب کلر در آب آشامیدنی - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
حداقل ها و حداکثر ها در لوله کشی سایت های صنعتی - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
استحصال آب آشامیدنی از آب دریا با نانوسیالات - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
استفاده از نانو فیلتر جهت تصفیه باقیمانده آفت کشها در آب - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
تری هالومتانها و کنترل آن ها - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
نکات ایمنی در هنگام استفاده از فور یا oven - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
بررسی اکولوژیکی کشند های سرخ دریایی(پدیده جلبکی) - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
روش تعیین درصد کلر فعال در محلول سدیم هیپوکلریت (آب ژاول) - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
جدا سازی جذب سطحی - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
ویژگی ها و مشخصات اصلی فرایند نانو فیلتراسیون - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
مسمویت نیتراتی - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
سختی آب و اثرات آن - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
کیفیت آب آشامیدنی و تاثیر آن در میزان موفقیت واکسن های آشامیدنی طیور - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
نگاهی اجمالی و خلاصه به کار کرد راکتور و همچنین تصفیه آب نیروگاه مشهد - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
منابع آلاينده هاي آب - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
کیفیت آب های ایران - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
آشنایی با سپتیک و چربی گیر - شنبه سوم اردیبهشت 1390
روش رنگ آمیزی اسپور(هاگ) باکتری - شنبه سوم اردیبهشت 1390
رنگ آمیزی زیل نلسون - شنبه سوم اردیبهشت 1390
كاليبراسيون انكوباتور - شنبه سوم اردیبهشت 1390
شیمی آب - شنبه سوم اردیبهشت 1390
باکتری های موجود در آب - شنبه سوم اردیبهشت 1390
پمپ هاي پيچي - شنبه سوم اردیبهشت 1390
جريان سيالات در لوله ها (Fluid Flow in Pipes) - شنبه سوم اردیبهشت 1390
روش تعيين سولفات اب با کلريد باريم - شنبه سوم اردیبهشت 1390
روشهای طبیعی تصفیه فاضلاب (سیستمهای تالابی) - جمعه دوم اردیبهشت 1390
مديريت زباله هاي شهري - جمعه دوم اردیبهشت 1390
آمیبیازیس(انتاموبا هیستولیتیكا) - جمعه دوم اردیبهشت 1390
آمیب (ِ Amoeba ) - جمعه دوم اردیبهشت 1390
فتوکاتالیست های نانو مقیاس دی‌اکسید تیتانیوم - جمعه دوم اردیبهشت 1390
اکسید آهن نانو ساختار جاذب - جمعه دوم اردیبهشت 1390
فیلتر آلومینای نانولیفی - جمعه دوم اردیبهشت 1390
اهمیت آب وبهداشت آن - جمعه دوم اردیبهشت 1390
تصفیه آب با استفاده از نانوسیلور (Nano Silver ) - جمعه دوم اردیبهشت 1390
سیمانه کردن چاه ها - جمعه دوم اردیبهشت 1390
آلودگي محيط زيست با نفت - جمعه دوم اردیبهشت 1390
سیالات فوق بحرانی - جمعه دوم اردیبهشت 1390
لوله گذاری چاه ها - جمعه دوم اردیبهشت 1390
تخریب فلزات و پوشش های مقاوم در برابر خوردگی - جمعه دوم اردیبهشت 1390
عوامل موثر در خوردگي فلزات، اثر پلاريزه شدن الكترودها، چگونگي حفاظت فلزات از خوردگي شيميايي و خوردگي - جمعه دوم اردیبهشت 1390
سيستم های تصفيه آب استخرها - جمعه دوم اردیبهشت 1390
آب بند (واتر استاپ) - پنجشنبه یکم اردیبهشت 1390
تقسيم بندي آب هاي آشاميدني - پنجشنبه یکم اردیبهشت 1390
کمک جلبک ها به حفظ محیط زیست در برابر آلودگی جیوه - شنبه بیست و هفتم شهریور 1389
شيمي رزين ها - شنبه بیست و هفتم شهریور 1389
چاه ها و انواع آن - جمعه بیست و ششم شهریور 1389
تهیه آب شرب از هوا - جمعه بیست و ششم شهریور 1389
تصفیه خانه های فاضلاب - پنجشنبه بیست و پنجم شهریور 1389
روان آب - پنجشنبه بیست و پنجم شهریور 1389
انواع آب بندها - چهارشنبه بیست و چهارم شهریور 1389
نمک زدایی از آبها - چهارشنبه بیست و چهارم شهریور 1389
تعیین نوع، و میزان ماده منعقد کننده با استفاده از جارتست - سه شنبه بیست و سوم شهریور 1389
آشنایی با روشهای آبیاری تحت فشار - سه شنبه بیست و سوم شهریور 1389
آب انبار - دوشنبه بیست و دوم شهریور 1389
نحوه عمل کمک منعقد کننده ها بر فرآیند انعقاد ( توسط تست جار ) - دوشنبه بیست و دوم شهریور 1389
اوتریفیکاسیون - یکشنبه بیست و یکم شهریور 1389
روزنامه تايمز انگليس: "آب"، نفت قرن آينده است - یکشنبه بیست و یکم شهریور