مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فرآيند انعقاد و لخته سازی
فرايند انعقاد شيميايی در تصفيه آب می تواند توام با ته نشينی و يا بدون ته نشينی باشد. بحث انعقاد شامل جزئيات استفاده از مواد منعقدکننده و پليمر الكتروليتها می باشد. مراحل انعقاد فلوکولاسيون و زلالســازی در تصفيه آبهای سطحی معمــول است. فرايند انعقاد و لخته سازی برای حذف مواد کلوئيدی مولد کدورت، رنگ (مواد آلی طبيعی) و آلک (فيتوپلانکتون) باکتريها و ويروسها می باشد.
سيستمهای متعارف تصفيه شامل انعقاد، لخته سازی، زلالسازی و متعاقب آن فيلتر شنی تند می باشد. مواد منعقد كننده شيميايی برای خنثی سازی بار الکتريکی ذرات کلوئيدی به آب تزريق می‌شوند تا امکان توده ای شدن آنها فراهم آيد. پس از تزريق مواد، اختلاط سريع آب با مواد شيميايی در مرحله انعقاد صورت مي‌گيرد. آب پس از تزريق مواد شيميايی منعقدکننده و كمك منعقدكننده  وارد حوضچه فلوکولاسيون می شود.  اختلاط ملايم آب در حوضچه لخته سازی برای ايجاد توده های سنگينی  قابل ته نشينی صورت می گيرد.         

مواد شيميايي منعقدکننده و کمک منعقدکننده
مواد منعقدکننده مواد شيميايی هستند که برای قابل ته نشينی ساختن ذرات  بخصوص ذرات کلوئيدی در آب استفاده می شوند. مواد کمک منعقد کننده موادی هستند که برای کمک در تشکيل توده با لخته و بهبود فرآيند انعقاد استفاده می‌شوند.
مواد منعقدکننده شامل موادي دارای پايه آلومينيوم يا آهن مانند سولفات آلومينيوم يا سولفات آهن يا کلرايد پلی آلومينيوم يا كلرايد آهن مي‌باشند كه از ترکيبات پلی الکتروليتها به عنوان منعقدکننده يا کمک منعقد کننده استفاده می‌شود. از پلی الكتروليتها مانند پلی آمينها، پلی آکريل آميدها برای آبهای دارای کدورت کم و رنگ کم در روش فيلتراسيون مستقيم استفاده می‌شود. پلی الکتروليتها ممکن است کاتيونی، آنيونی و يا آمفوتريک باشند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

استفاده از فتوكاتاليست ها براي حفظ محيط زيست

امروزه سلامتي بشر و محيط زيست در معرض خطر انواع مختلفي از آلاينده ها قرار دارد. با پيشرفت تكنولوژي در زندگي روزمره با مواد سمي ناشي از اگزوز ماشين ها، فرمالدهيد، بنزن، انواع قارچ ها و مانند آن روبرو هستيم. آمار و ارقام نشان مي دهد كه تنها در چين سالانه بالاي صدهزار نفر به دليل آلودگي مكانهاي سرپوشيده جان خود را از دست مي دهند. بررسي200 اتومبيل جديد نشان داد كه90 درصد اين محصولات داراي گازهاي خروجي بسيار سمي و مرگبار هستند. بنابراين پيدا كردن راهكاري براي پالايش محيط زيست، هدفي است كه بسياري از دانشمندان در سراسر جهان براي رسيدن به آن تلاش مي كنند.
در اين ميان، تكنولوژي جديدي با عنوان فتوكاتاليست (Photocatalyst) مورد توجه بسياري قرار گرفته است. واژه فتوكاتاليست در اصل به معني شتاب بخشيدن به يك واكنش فوتوني توسط كاتاليست است. به طور
دقيق تر، كاتاليست در شرايط تهييج شده يا عادي خود از طريق ميان كنش با مواد واكنشگر يا محصولات اوليه، واكنش فوتوني را تسريع خواهد كرد. كاتاليستها انواع مختلف دارند. بهترين راه براي تميز كردن آبهاي آلوده استفاده از كاتاليستي است كه براي تعداد زيادي از آلاينده ها كاربرد داشته باشد. در چنين شرايطي اكسيدهاي فلزي مثل ZnO، Wo3 و TiO2 بهترين گزينه هستند و مطالعات نشان داده كه در اين ميان اكسيد تيتانيم نسبت به بقيه برتري دارد.
در سال1972 هنگاميكه پروفسور فوجي شيما و دانشجويش هوندا مشغول انجام آزمايش بودند به پديده عجيبي برخوردند. آنها مشاهده كردند كه به هنگام قرار دادن الكترودهايي از جنس TiO2 و Pt در آب، مداري تشكيل مي شود كه بدون اعمال جريان الكتريسيته از بيرون، و تنها در معرض نور مي تواند آب را به اكسيژن و نيتروژن تجزيه كند. به دنبال اين پديده هوندا كشف كرد كه TiO2 خاصيت اكسيدكنندگي قوي دارد. بنابراين مطالعات خود را بر روي اثر اين ماده ارزشمند در پديده هاي زيست محيطي مانند
استريليزه كردن، گندزدايي و حذف آلودگي ها معطوف كرد. محصولات جديد اين فناوري داراي اثرت ضد باكتريايي است و بنابراين يكي از پيشرفته ترين ابزار براي ضد عفوني كردن فضاها و يكي از شاخه هاي اصلي مورد مطالعه در صنعت مواد است.
هم اكنون بيش از5 سال است كه توليد تجاري فتوكاتاليست ها در اروپا، امريكا، ژاپن و كره انجام مي شود. بخصوص در ژاپن از اين پديده در صنايع مختلف استفاده مي شود. آمار بازار تجارت ژاپن نشان مي دهد، پس از ظهور اولين يافته ها مربوط به خاصيت فتوكاتاليستي TiO2 در سال1970، تا سال1990 فتوكاتاليستها جنبه يك كالاي تجاري را به خود گرفتند. از فروش آزمايشي اين محصول0/2 ميليارد ين در سال1997، 1/2 ميليارد ين در سال1998، 4 ميليارد ين در سال1999 و بالغ بر100 ميليارد ين در سال2001 حاصل شد. اين آمار نمايانگر رشد چشمگير تقاضاي اين محصول در بازار جهاني است. پيش بيني مي شود كه تا سالهاي آينده در ژاپن اين رقم بين100 تا500 ميليارد ين افزايش يابد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آشنایی با واحدها و فرایندهای مختلف درتصفیه آب

فرآیند آشغالگیری:
در ابتدای مسیر کانال آب خام توری آشغالگیری وجود دارد. وظیفه این توری حذف مواد شناور معلق و درشت می باشد .
فرآیند پیش ته نشینی :
پیش ته نشینی با هدف کاهش کدورت اولیه و حذف مواد معلق درشت دانه قابل ته نشینی صورت می گیرد
فرآیند تهیه و تزریق مواد شیمیایی :
کلرورفریک به عنوان ماده منعقد کننده پس از آماده سازی در مخازن انحلال توسط سیستم تزریق و خطوط انتقال به کانال آب خام و زلال سازها( حسب مورد ) تزریق می گردد.آهک نیز جهت تنظیم pHو بهبود فرآیند انعقاد، به صورت شیرآهک آماده و به کانال آب خام تزریق می گردد .
فرآیند اختلاط سریع :
در این واحد ،مواد شیمیایی مورد استفاده در فرآیند تصفیه ، در زمانی بسیار کوتاه و با سرعت زیاد توسط همزن مکانیکی با آب مخلوط می شود .
فرآیند زلال سازی :
زلال سازهای تصفیه خانه ها از نوع پولساتورمی باشند (به استثناتصفیه خانه جلالیه که از نوع اکسیلاتور می باشد) در این استخرها عمل انعقاد ، لخته سازی و ته نشینی مواد صورت می گیرد .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

روش های کاهش تلفات آب در فرایند تصفیه

واحد های جمع آوری پساب شستشو

هدف : در فرایند های متعارف تصفیه خانه آب ، اغلب 2 تا 3 درصد از آب تصفیه شده را برای شست و شوی فیلتر در نظر میگیرند. قبل از سال 1965 مرسوم بود که این آب را منبع آب و یا منبع های دیگر آبی برگشت می دادند. اما ، بعد از قانون  500- 92 و قانون اصلاحیه  کنترل آلودگی آب در سال  1972 ، این کار نیز ممنوع اعلام شد. در نتیجه هم پساب شستشوی فیلتر و هم لجن خروجی زلال سازی در دسته فاضلاب های صنعتی قرار گرفتند  و برای دفع آنها  تصفیه خانه ها باید  قوانین را رعایت  می کردند. این قوانین توسط سیستم های حذف تخلیه آلوده کننده ها (NPDES  ) منتشر شده بود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مدیریت پسماند ها

پسماند های تصفیه آب موادی هستند که در فرایند های مختلف تصفیه حذف شده و دارای مقادیر زیادی آب هستند . این پسماند ها مواد مولد کدورت  و رنگ ، جامدات آلی و غیر آلی  ، جلبک ها ، باکتری ها ، ویروس ها  و مواد شیمیایی رسوب کرده را شامل میشوند. این مواد محصولات جانبی انعقاد شیمیایی ، رسوب آهن و منگنز ، شستشوی صافی ها ، سختی گیری ، احیای رزین ها و ریز پالاینده ها ست . مایع حاصل ممکن است دارای 3 تا 10 در صدحجمی آب باشد. بسته به نوع فرایند و کیفیت آب خام ، غلظت جامدات موجود در پسماند ها بین 1/0 تا 4 درصد متغیر است . این پسماند ها نباید به داخل نهر ها ، رودخانه ها یا دریاچه هایی که از آنها منشا گرفته اند ، تخلیه شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

روش‌هاي مختلفي براي توليد ازن وجود دارد، با اين وجود روش تخليه الكتريكي كرونا داراي بيشترين استفاده در مقياس صنعتي و تجاري مي‌باشد. در اين روش اكسيژن يا گاز حاوي اكسيژن (هوا) از فضاي مابين دو الكترود كه توسط مواد دي‌الكتريك مانند شيشه جدا شده، عبور داده مي‌شود. الكترودها اغلب به شكل استوانه‌‌هاي فلزي هم‌مركز يا صفحه‌اي مي‌باشند كه به يك منبع با ولتاژ بالا متصل هستند. وقتي ولتاژ به الكترودها اعمال مي‌شود، تخليه كرونا مابين دو الكترود ايجاد شده و اكسيژن در فضاي تخليه به ازن تبديل مي‌شود. تخليه الكتريكي در گاز در حضور لايه‌اي از دي‌الكتريك (شيشه) صورت مي‌گيرد كه با اين نوع تخليه، تخليه سطح دي‌الكتريك مي‌گويند. تخليه كرونا يك پديدة فيزيكي بوده كه وقتي ولتاژ از يك حد بحراني تجاوز كند جريان كمي در فضاي حاوي گاز برقرار شده و اكسيژن مولكولي (O₂) به اتم‌هاي اكسيژن (O) تفكيك مي‌گردند، سپس اتم‌هاي اكسيژن با باقيماندة مولكول‌هاي اكسيژن تركيب شده و ازن (O₃) توليد مي‌شود. تخليه كرونا باعث توليد گرما مي‌شود و گرما باعث تخريب ازن به اتم‌ها و مولكول‌‌هاي اكسيژن خواهد شد. براي جلوگيري از اين كار از تجهيزاتي براي سرمايش الكترودها در مولدهاي گاز ازن استفاده مي‌گردد.
ولتاژ مورد نياز براي توليد ازن از طريق تخليه كرونا متناسب با فشار منبع گاز در دستگاه و پهناي فاصله تخليه مي‌باشد. به طور تئوري، بالاترين بازدهي (ازن توليدي واحد بر سطح دي‌الكتريك) از ولتاژ بالا، فركانس بالا، ثابت بزرگ دي‌الكتريك و نازكي دي‌الكتريك نتيجه مي‌شود. البته محدوديت‌هاي عملي براي اين پارامترها وجود دارد. همان طور كه ولتاژ افزايش مي‌يابد، مواد الكترودها و دي‌الكتريك آسيب‌پذيرتر مي‌شوند. راهبري در فركانس‌هاي بالاتر، غلظت‌هاي بالاتري از ازن و گرماي بيشتري توليد مي‌كند و نياز به افزودن سيستم خنك‌كن جهت جلوگيري از تجزيه ازن مي‌باشد. طراحي هر دستگاه تجارتي به موازنه بازدهي با قابليت اطمينان عملياتي و راهبري و كاهش نگهداري و حفاظت نياز دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

محدودیت آب شیرین در جهان و افزایش جمعیت از یک‌سو و آلودگی منابع سطحی و زیرزمینی از سوی دیگر نگرانی عمده‌ای را برای دست‌اندر کاران بخش آب به‌وجود آورده است. با توجه به این‌که در آینده موقعیت منابع آب بسیار در خطر است، باید برای مقابله با کمبود آب راه‌ کارهای اساسی را پیش‌بینی نمود.
خوشبختانه کسانی‌که در کنار دریا زندگی می‌کنند حداقل بر این باور هستند که می‌توان آب‌شور را تصفیه و از آن استفاده کرد ولی کسانی‌که از آب شور هم دور می‌باشند باید بیشتر از ساحل‌نشینان منتظر عواقب ناشی از کمبود آب باشند.
صحبت از شیرین کردن آب شور سال‌های سال است که نظر کارشناسان و متخصصین را به خود جلب کرده است، ولی تا امروز این حرکت به‌سختی و با هزینه‌های بسیار هنگفتی انجام شده است که برای کشورهائی که تاکنون با بحران مواجه نشده‌اند، مقرون به‌ صرفه نبوده و در این راه کمتر تلاش کرده‌اند.
گفتگو با مدیر عامل شرکت فن نیرو و در یک فضای کاملاً حرفه‌ای صورت گرفت: این حرفه‌ای بودن یکی از لحاظ قدمت این شرکت در بحث فرآیند آب شیرین‌کنی بود و دیگری از بعد اشراف مدیر عامل این شرکت به فرآیند آب شیرین‌کن شرکت فن نیرو و اولین شرکت دارنده دانش فنی طراحی و ساخت آب شیرین‌کن در ایران است که از سال ۱۳۷۳ فعالیت خود را آغاز نموده است به‌همین منظور با مهندس جهانگیر عسگری گفتگوئی ترتیب داده‌ایم که با هم می‌خوانیم.
● لطفاً در ابتدا ضمن ارائه تعریفی از آب شیرین کن‌ها، فرآیند آن را توضیح دهید؟
دستگاه آب شیرین‌کن به‌منظور انجام فرآیند آب شیرین‌کن (نمک‌زدائی) طراحی و ساخته می‌شود. فرآیند آب ‌شیرین‌کن فرآیندی است که به‌منظور خالص‌سازی آب دریا برای مصارف آشامیدنی و صنعتی به‌کار می‌رود و منجر به تصفیه آب‌شور و خارج شدن نمک و املاح از آن می‌گردد. به این فرآیند همچنین نمک‌زدائی نیز گفته می‌شود. این فرآیند می‌تواند به‌طرف مختلفی صورت گیرد، اما نتایج حاصل از همگی آنان این است که آب‌شور و بدمزه و یا آب دریا تبدیل به آب خالص می‌گردد که در مصارف خانگی و عملیات ضدعفونی سازی آب مورد استفاده قرار گیرد. این شیوه یعنی شیرین‌سازی آب دریا سریعاً تبدیل به یک منبع عظیم تولید آب آشامیدنی در بسیاری از مناطق جهان گردیده است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

پژوهشگران نشان داده‌اند که تنوع زیستی به زیست‌بوم‌ها کمک می‌کند تا در برابر فشارهای محیطی مقاومت کنند. در این آزمایش مشخص شد وجود 8 نوع جلبک در کاهش نیترات آب بسیار موثر است.
گروهی از پژوهشگران با انجام تحقیقاتی کوشیده‌اند ثابت کنند که تنوع زیستی به زیست‌بوم‌ها کمک می‌کند تا در برابر فشارهایی مانند آلودگی آب‌ها مقاومت کنند.

به گزارش نیچر، برد کاردیناله، زیست‌شناس دانشگاه میشیگان در آن‌آربور از 150 جویبار مصنوعی در آزمایشگاهش بهره برد تا دریابد که وجود انواع متفاوت جلبک‌ها در یک زیست‌بوم، چگونه بر سرعت پالایش آلودگی به نیترات از آب تاثیر خواهد گذاشت. او دریافت که در جاهایی که ترکیبی از هشت جلبک متفاوت وجود داشت، این جانداران آلودگی به نیترات را با سرعتی در حدود 4.5 برابر بیشتر از جویبارهای دارای تنها یک نوع جلبک، تصفیه می‌کردند.

کاردیناله می‌گوید: «بررسی‌های میدانی در طبیعت نشان داده بود که زیست‌بوم‌های متنوع‌تر، غلظت کمتری از آلودگی را در خود دارند. این تحقیق نشان می‌دهد که تنوع زیستی می‌تواند کمکی حیاتی برای نسل بشر ارائه کند، اقداماتی مانند تصفیه آب از یک آلاینده خاص».

به گفته دیوید تیلمن، زیست‌شناس دانشگاه مینه‌سوتا، «چیزی که این تحقیق را از همتایانش مجزا می‌سازد این است که به طور کامل تاثیر تنوع زیستی را بر یک سیستم کمتر بررسی شده، نشان می‌دهد».

مرجع تخصصی آب و فاضلاب