مرجع تخصصی آب و فاضلاب

روش‌های سنتی و نوین حذف کدورت در تصفیه آب و فاضلاب:

۱. کدورت و اهمیت حذف آن

کدورت ناشی از ذرات معلق مانند رس، سیلت، مواد آلی و میکروارگانیسم‌هاست که بر کیفیت آب و کارایی فرآیندهای تصفیه (مانند گندزدایی) تأثیر منفی می‌گذارد.

• استانداردهای مجاز: کدورت آب شرب معمولاً باید ≤ ۱ NTU باشد.

۲. روش‌های سنتی حذف کدورت

الف. انعقاد و لخته‌سازی (Coagulation/Flocculation)

• مواد منعقدکننده:

  • آلوم (سولفات آلومینیوم): رایج، دوز ۱۰–۱۰۰ mg/L.

  • کلرید فریک: مناسب برای آب‌های سرد، دوز ۵–۵۰ mg/L.

• مکانیسم: خنثی‌سازی بار سطحی ذرات و تشکیل لخته‌های سنگین.

• طراحی:

  • مخزن اختلاط سریع: زمان ماند ۳۰–۶۰ ثانیه، گرادیان سرعت (G) ≈ ۳۰۰–۱۰۰۰ ثانیه⁻¹.

  • مخزن لخته‌سازی: زمان ماند ۲۰–۴۰ دقیقه، G ≈ ۲۰–۸۰ ثانیه⁻¹.

ب. تهنشینی (Sedimentation)

• انواع:

  • تهنشینی ساده (مخازن مستطیلی یا دایره‌ای).

  • تهنشینی با لوله‌های شیبدار (Tube Settlers).

• پارامترهای طراحی:

  • سرعت سرریز (Overflow Rate): ۰.۵–۳ m³/m²/h (بسته به ذرات).

  • زمان ماند: ۲–۴ ساعت.

ج. فیلتراسیون (Filtration)

• انواع فیلترها:

  • شن سریع: سرعت ۵–۱۵ m/h، ضخامت لایه ۰.۶–۱ m.

  • شن کند: سرعت ۰.۱–۰.۴ m/h.

• مواد فیلتر: شن، آنتراسیت، کربن فعال.

۳. روش‌های نوین حذف کدورت

الف. فیلتراسیون غشایی (Membrane Filtration)

• انواع:

  • میکروفیلتراسیون (MF): حذف ذرات > ۰.۱ μm.

  • اولترافیلتراسیون (UF): حذف ذرات > ۰.۰۱ μm.

• مزایا: راندمان بالا (> ۹۹٪)، نیاز به فضای کمتر.

• چالش‌ها: گرفتگی غشا (Fouling)، هزینه بالای تعمیرات.

ب. شناورسازی با هوای محلول (DAF)

• مکانیسم: تزریق حباب‌های ریز هوا برای شناورسازی ذرات.

• کاربرد: آب‌های با کدورت بسیار بالا یا جلبک‌ها.

• پارامترهای طراحی:

  • فشار تزریق هوا: ۴–۶ bar.

  • زمان تماس: ۱۰–۳۰ دقیقه.

ج. الکتروکوآگولاسیون (Electrocoagulation)

• مکانیسم: استفاده از جریان الکتریکی برای تولید یون‌های فلزی (آلومینیوم/آهن) و تشکیل لخته.

• مزایا: کاهش مصرف مواد شیمیایی، حذف همزمان فلزات سنگین.

۴. محاسبات کلیدی

الف. محاسبه دوز منعقدکننده

• آزمون جارتست (Jar Test):

  • انتخاب دوز بهینه بر اساس کدورت باقیمانده.

• فرمول:

  دوز (kg/day) = (دوز بهینه (mg/L) × دبی (m³/day)) / ۱۰۰۰  

  • مثال: دبی ۱۰۰۰ m³/day و دوز آلوم ۳۰ mg/L → ۳۰ kg/day.

ب. طراحی مخزن ته نشینی

• مساحت سطحی:

  A (m²) = دبی (m³/h) / سرعت سرریز (m/h)  

  • مثال: دبی ۵۰ m³/h و سرعت سرریز ۱ m/h → A = ۵۰ m².

ج. شار غشایی در فیلتراسیون

• فرمول:

  شار (LMH) = دبی (L/h) / سطح غشا (m²)  

  • محدوده معمول: ۵۰–۱۵۰ LMH برای UF.

۵. طراحی سیستم‌ها

الف. سیستم انعقاد-ته نشینی

• اجزا:

  • مخزن اختلاط سریع با میکسر مکانیکی.

  • مخزن ته نشینی با شیب ۱–۲٪ برای جمع‌آوری لجن.

• مصالح: بتن با پوشش اپوکسی یا فایبرگلاس.

ب. سیستم DAF

• تجهیزات:

  • تانک فشار برای اشباع هوا.

  • مخزن شناورسازی با اسکیمر برای جمع‌آوری لجن.

ج. سیستم الکتروکوآگولاسیون

• اجزا:

  • سلول الکترولیتی با الکترودهای آلومینیوم/آهن.

  • منبع تغذیه DC (ولتاژ ۱۰–۵۰ ولت).

۶. مقایسه روش‌های سنتی و نوین

روش مزایا معایب هزینه

انعقاد-ته نشینی هزینه پایین، سادگی اجرا نیاز به فضای زیاد کم

فیلتراسیون غشایی راندمان بالا، فضای کم هزینه بالای نگهداری بالا

DAF مناسب برای کدورت بالا مصرف انرژی بالا متوسط

الکتروکوآگولاسیون کاهش مواد شیمیایی نیاز به برق پیوسته متوسط-بالا

۷. اجرا و چالش‌ها

• روش‌های سنتی:

  • چالش: مدیریت لجن و تغییرات کیفیت آب خام.

  • اجرا: نیاز به پایش مداوم pH و دوز منعقدکننده.

• روش‌های نوین:

  • چالش: هزینه اولیه بالا و نیاز به نیروی متخصص.

  • اجرا: یکپارچه‌سازی با سیستم‌های هوشمند کنترل.

۸. مثال طراحی

شرایط:

• دبی: ۵۰۰ m³/day

• کدورت ورودی: ۵۰ NTU → هدف: ≤ ۱ NTU

• روش انتخابی: انعقاد با آلوم + فیلتر شن سریع.

محاسبات:

• دوز آلوم: ۳۰ mg/L (بر اساس جارتست) → مصرف روزانه: ۱۵ kg/day.

• مخزن ته نشینی:

  • سرعت سرریز: ۱ m/h → سطح مقطع: ۵۰۰/۲۴ ≈ ۲۰.۸ m².

• فیلتر شن:

  • تعداد فیلترها: ۲ واحد با قطر ۳ متر (مساحت هر فیلتر: ۷ m²).

  • سرعت فیلتراسیون: ۵ m/h.

تجهیزات:

• مخزن ۱۰۰۰ لیتری آلوم با پمپ دوزینگ.

• فیلترهای شن با لایه‌های شن و ذغال آنتراسیت.

۹. نتیجه‌گیری

انتخاب روش حذف کدورت به عواملی مانند هزینه، راندمان، و ویژگی‌های آب خام بستگی دارد. روش‌های سنتی مانند انعقاد-تهنشینی برای سیستم‌های بزرگ مقرون‌به‌صرفه هستند، در حالی که فناوری‌های نوین مانند فیلتراسیون غشایی برای آب‌های با کدورت پایین و نیاز به کیفیت بالا مناسب‌اند. ترکیب روش‌ها (مثل DAF + فیلتراسیون) می‌تواند بازدهی را افزایش دهد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب