مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تمدن های قدیمی همواره در مجاورت منابع آ ب شکل گرفته اند. با این که مقدار آب موجود و قابل استفاده دغدغه اصلی نیاکان ما بوده است ، اما تعریف درست و جامعی از کیفیت آب وجود نداشته است.
 
با این وجود منابع تاریخی بسیاری حکایت از تلاش انسانهای عصر گذشته برای تصفیه آب و زدودن ذرات معلق و طعم و بو از آن دارد. اما قرنها طول کشید که انسانها به این نتیجه دست یافتند که حواس بینایی، بویایی و چشایی نمی توانند تنها ملاک های تشخیص کیفیت آب باشند.

 استفاده از روشهای مختلف جهت بهبود طعم و بوی آب به 4000 سال قبل از میلاد بر می گردد. در نوشته های بر جا مانده از سانسکریت و یونان باستان استفاده از زغال چوب جهت فیلتر کردن آب ، قراردادن آب در معرض نور آفتاب ، جوشاندن آب و قراردادن تکه های فلز داغ در آب قبل از نوشیدن آن توصیه شده است.

مصری ها 1500 سال قبل از میلاد از ((آلوم)) جهت تصفیه آب و ته نشین کردن ذرات معلق در آن استفاده می کردند.

  بقراط، دانشمند یونانی که در سال 460 تا 354 قبل از میلاد می زیسته، جهت دستیابی به آب با طعم مناسب ، که به باور او آب سالم می بود، فیلتر پارچه ای اختراع نمود که با عبور دادن آب جوشیده شده از آن باعث زدودن ذرات عامل طعم و بوی نا مناسب از آب می شد.

پس از تلاشهای انجام شده در تمدن های باستانی ، پیشرفت در زمیه دستیابی به روشهای تصفیه آب در قرون وسطی با یک وقفه طولانی روبرو گردید. در سال 1627 میلادی ، دانشمندان دوباره با طرح مسئله ضرورت تصفیه آب دریچه تازه ای در این مقوله گشودند. در این سال رابرت بیکن   (Robert Bacon) دست به یک سری آزمایش در جهت زدودن نمک از آب دریا از طریق فیلترهای ماسه ای نمود. اگرچه آزمایشات او کاملا نا موفق بود اما مثال جرقه ای  در ابداع فیلترهای ماسه ای به شمار می رود .

 در سال 1676، آنتون فان لیوونهوک (Anton Van Leeuwenhoek) اولین میکروسکوپ را اختراع نمود . با این اختراع دانشمندان دنیای جدیدی از آلودگی های آب را که تا آن زمان کاملا سالم و قابل آشامیدن تلقی می شود مشاهده نمودند و به این ترتیب میکروارگانیسم ها کشف شدند.

پس از سال 1700 میلادی  ،با آشنایی مردم از خطرات آلودگی های موجود در آب شرب، فیلترهای خانگی ساخته شده از پشم ، اسفنج و زغال چوب مورد استفاده قرار گرفتند.

اولین تصفیه خانه آ ب شهری در سال 1804 در شهر پیزلی (Paisley) اسکاتلند ساخته شد. این تصفیه خانه از فیلترهای با بستر شن و ماسه تشکیل شده بود و سیستم توزیع آن مشتمل بود بر یک اسب و یک گاری.

 بعد از آن ، شهر گلاسکو اسکاتلند از اولین شهرهایی بود که آب فیلتر شده را از طریق خطوط لوله به مصرف کننده ها می رساند . در سال 1827 ، فیلترهای ماسه ای کند (Slow Sand Filters) که توسط رابرت تام( Robert Thom) ابداع شده بودند در اسکاتلند مورد بهره برداری قرار گرفتند. این فیلترها از طریق شستشوی معکوس تمیز می شدند. در عین حال در سال 1829 در شهر لندن فیلترهای دیگری توسط جیمز سیمسون ( James Simpson) ابداع گردید که تمیز کردن آنها توسط خراشاندن و برداشتن لایه های کثیف شده انجام می گرفت

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

SBR گونه‌ای فرایند لجن فعال است. راکتور بسته‌ی متوالی (SBR) یک سیستم لجن فعال رشد معلق همراه با بستر مخلوط‌شده است که اساس آن پر و خالی شدن است. همه‌ی فرایندهای یکنواخت‌سازی، هوادهی و زلال‌سازی در یک راکتور بسته‌ی یگانه قابل دستیابی است. از آنجا که SBR از یک مخزن تنها برای تثبیت زائدات و جداسازی جامدات استفاده می‌کند، نیازی به زلال‌ساز ثانویه نیست.

بین سالهای 1914 تا 1920 چندین سیستم پر و خالی شونده مورد استفاده قرار می‌گرفت. اما علاقه‌مندی به سیستم SBR از اواخر دهه 1950 و اوایل دهه 1960 با توسعه فناوریهای جدید دوباره اوج گرفت.  بسیاری از کشورهای صنعتی و نیمه صنعتی تجربه استفاده از راکتور ناپیوسته متوالی جهت تصفیه فاضلابهای شهری و صنعتی را با موفقیت پشت سر گذاشته‌اند.

فرایندهای اصلی تصفیه در SBR

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

توصیف فرایند

 تماس دهنده زیستی چرخان (RBC) یک بیوراکتور رشد چسبیده است. RBC نخستین بار در سال 1960 در آلمان غربی مورد استفاده قرار گرفت. دیسک‌ها در فاضلاب غوطه‌ور شده و با سرعت 2 تا 6 دور بر دقیقه (2-6 rpm) چرخش می‌کنند.

  چرخش صفحه به صورت متناوب بیوفیلم را با مواد آلی فاضلاب و سپس با اتمسفر برای جذب اکسیژن تماس می دهد. اکسیژن را با استفاده از هواپخشانها نیز می‌توان تامین کرد.

میزان اسلافینگ بستگی به بارگذاری‌های هیدرولیکی و آلی و همچنین سرعت چرخش دارد. جامدات اسلافینگ توسط زلال‌ساز ثانویه از جریان پساب حذف می‌شوند.

نقاط قوتRBC  عبارتند از: زمان ماند کوتاه، هزینه بهره برداری و نگهداری کم و تولید لجنی که به آسانی آبگیری شده و ته نشین می گردد.

 در یک مخزنRBC  از نظر هوازی دو ناحیه قابل شناسایی است:

ناحیه‌ی بی‌هوازی (Anaerobic zone): در این لایه، باکتری‌های تخمیرکننده فراورده‌هایی مثل الکل‌ها و اسیدهای آلی تولید می‌کنند که مورد استفاده‌ی باکتری‌های احیاکننده‌ی گوگرد قرار می‌گیرد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

بررسی استفاده از پمپهای خورشیدی در صنعت آب و فاضلاب

 

تهيه و تنظيم:

علي صفر حيدري

مديرعامل شركت آب و فاضلاب روستايي استان مركزي

 

همكار طرح:    محمد ساري

كارشناس انرژي شركت آبفاروستايي استان مركزي

خلاصه

سيستم فتوولتائي سيستمي است كه در آن انرژي خورشيدي جهت اهدافي خاص به نيروي الكتريكي تبديل مي شود. دو نمونه ار موارد استفاده اين سيستم، پمپ هاي فتوولتائي و چراغ هاي خورشيدي است.
پمپ هاي خورشيدي پمپ هايي هستند كه در آنها انرژي خورشيدي به وسيله پانل هاي خورشيدي
(قطعه هايي مستطيل شكل از سلول هاي خورشيدي) به انرژي الكتريسيته تبديل مي شود و اين انرژي در راه اندازي پمپ آبي مورد استفاده قرار مي گيرد.

در مقاله حاضر به بيان تاريخچه استفاده از انرژي فتوولتائي (برق خورشيدي) به عنوان يك انرژي تجديد شونده و بررسي مسائل پيرامون آن مي پردازيم. سعي بر آن است اقتصادي ترين روش براي تهيه انرژي الكتريكي مورد نياز پمپ هاي خورشيدي ارايه و علاوه بر آن استفاده از اين سيستم ها در مقايسه با
سيستم هاي مشابه عنوان شود.

ارايه آمار اقتـصادي مربوط به سيستم فتوولتائي و به طور مشـخص پمپ هاي فتوولتائي متخصـصان را قـادر
مي سازد تا بينش منطقي تري براي آينده اين طرح ملي تصميم گيري كنند.

 

 مقدمه

انرژي خورشيدي وسيعترين منبع انرژي در جهان است. انرژي نوري كه از جانب خورشيد در هر ساعت به زمين مي تابد، بيش از كل انرژي است كه ساكنان زمين در طول يك سال مصرف مي كنند. به عنوان مثال، نوري كه ساليانه بر يك سايت آزمايشي در نواداي آمريكا مي تابد (sq.mi 1300) اگر راندمان 15% به الكتريسيته تبديل شود، دو برابر انرژي توليدي ساليانه ايالات متحده آمريكا خواهد شد. با وجود گسترده بودن اين انرژي، چگالي آن بسيار پايين است. براي بهره گيري از اين منبع بايد راهي جست تا انرژي پراكنده آن با راندمان بالا و هزينه كم به انرژي قابل مصرف الكتريكي تبديل شود.

 

روشهاي استفاده از انرژي خورشيدي

1- روشهاي تبديل انرژي خورشيدي به انرژي الكتريكي

با استفاده از تكنولوژي خاص، انرژي حاصل از نور خورشيد را به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند اين تكنولوژي ها را به دو دسته مي توان تقسيم كرد :

سيستم فتوولتائيك (PV) : كه عموما تجهيزاتي جامد و بي حركت هستند.(جز در مورد انواع مجهز به سيستم رديابي خورشيد)

سيستم هاي گرمايي خورشيدي : كه از نور متمركز شده خورشيد براي گرم كردن مايعي كه بخار آن يك توربين را به حركت در مي آورد، استفاده مي كند.

در اين ميان استفاده از سيستم هاي فتوولتائيك براي استفاده از نور خورشيد به عنوان منبع انرژي بسيار رايج تر است. استفاده از پنل هاي فتوولتائيك در كشورهاي پيشرفته به سرعت رو به گسترش است. استفاده از انرژي خورشيدي كه يكي از اشكال انرژي موسوم به «سبز» است از سوي  طرفداران محيط زيست پشتيباني مي شود. علت اين استقبال را بايد در ويژگيهاي انرژي خورشيدي جست.

2- ويژگي هاي انرژي خورشيدي

انرژي خورشيدي تمام نشدني است. انرژي تميزي است و هيچ آسيبي به محيط زيست نمي رساند. به دليل عدم وجود قسمت هاي متحرك، نگهداري و اتوماسيون آن آسان است. ظرفيت آن را متناسب با نياز
 مي توان طراحي كرد.

 

3- سيستم ولتائيك چيست؟

بخش اصلي يك سيستم فتوولتائيك، پنل فتوولتائيك است. پنل هاي فتوولتائيك كه در معرض خورشيد قرار مي گيرند، متشكل از سلولهاي فتوولتائيك هستند. اين سلولها از مواد نيمه هادي سيليكوني ساخته شده اند. پنل شامل 36 واحد (سلول) است كه در رديف هاي 6 تايي كنار هم چيده شده اند. اين پنا روي بام خانه اي در لس آنجلس واقع در ايالات متحده آمريكا نصب شد.

سيستم فتوولتائيك شامل تجهيزات ديگري از جمله مبدل هايي براي تبديل جريان مستقيم به جريان متناوب نيز هست.

 

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

خواص فاضلاب های صنعتی و پساب کارخانه ها کاملا بستگی به نوع فرآورده های کارخانه دارد با توجه به این موضوع مهمترین تفاوتی که می تواند فاضلاب کارخانه ها با فاضلاب خانگی داشته باشد عبارتند از :

1.      امکان وجود مواد و ترکیبات شیمیایی سمی در فاضلاب کارخانه بیشتر است.

2.      فاضلاب صنعتی خورندگی بیشتری دارد.

3.      فاضلاب صنعتی خاصیت قلیایی یا اسیدی زیادی دارد.

4.      امکان وجود موجودات زنده در آن ها کمتر می باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فلزات موجود در فاضلاب باید پیش از تخلیه نهایی حذف شوند تا از اثرات سمی آنها بر محیط زیست جلوگیری شود. اما استفاده از نیزارها برای دستیابی به این هدف باید با احتیاط آزمایش شود. نیزارهای با جریان سطحی به آبهای آزاد راه دارند بنابر این می‌توانند باعث آلودگی این آبها به فلزات شده در نتیجه ارگانیسمهای موجود در این آبها آلوده شده و می‌تواند بخشی از زنجیره غذایی انسان را تحت تاثیر قرار دهد برای جلوگیری از این مشکل طراحان، بهره‌برداران، تنظیم‌کنندگان ودست‌اندرکاران سیستم نیزارتصفیه باید توجه خود را به کاهش غلظت فلزات ورودی به نیزارتاسطوح غیربحرانی بوسیله پیش‌تصفیه قبل از تخلیه به سیستم نیزار تصفیه معطوف نمایند.
نیزارهای معینی نقش مهمی در حذف فلزات از منابع دیگر آب ، رواناب و آبهای زیرزمینی دارند، نیزارها 20 تا 100 درصد از فلزات موجود در آب را حذف می‌کنند که این بستگی به نوع فلز و نوع نیزار دارد.. نیزارهای کاشته شده ، نقش اساسی در حذف فلزات پایین دست مناطق شهری دارند. دلفینو و ادم(1993) دریافتند که سرب نشت یافته از محل زباله‌های خطرناک فلوریدا، به میزان زیادی توسط یک نیزار نگه داشته می‌شود. کمتر از 20 تا 25 درصد از کل سرب موجود در خاک و رسوبات به آسانی در دسترس موجودات زنده قرار می‌گرفتند. بیشتر سرب با خاک و رسوبات از طریق جذب سطحی، کیلاته شدن و ته نشین شدن محدود شده بود. سرب نخست توسط علف مارماهی جذب شد که تجمع زیستی سرب بیشتری داشت. در یک مورد دیگر پژوهشگران دریافتند که رویش نیزار و موادآلی(لجن ) 98 درصد سرب ورودی به نیزار را نگه‌ می‌دارد.

 کارایی حذف فلزات با نرخ بارگذاری جرمی و غلظت ورودی ارتباط زیادی دارد. فلزات در نیزار به روشهای زیر حذف می‌شوند:

1-چسبیدن به خاک، رسوبات، ذرات و موادآلی
2-ترسیب به صورت نمکهای نامحلول، به ویژه به صورت سولفیدها و هیدرکسیدها
3-گرفته شدن بوسیله گیاهان، مثل جلبکها و باکتریها

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

هیدرو کلریناتور و پرشر هیدروکلریناتور

 

هیدرو کلریناتور

دستگاه کلرزن غیر برقی تمام اتوماتیک

یکی از روش های اصلاح الگوی مصرف در سیستم های کلرزنی استفاده از هیدرو کلریناتور و پرشر هیدروکلریناتور در تاسیسات آب و فاضلاب است.

کلرزن هیدرومکانیکی برای نخستین بار در سال 1379 در قالب یک پروژه تحقیقاتی دانشگاهی توسط واحد مهندسین طراحی صنعتی ابتکار اختراع گردید و پس از حصول اطمینان از عملکرد مناسب و ارائه در دومین کنفرانس بین المللی آب و فاضلاب در سال 1381 به تولید انبوه رسید و هم اکنون در برخی از استانهای کشور مورد بهره برداری قرار میگیرد.

 

مزایای استفاده از هیدرو کلریناتور

-          عدم نیاز به برق

-          صدردرصد اتوماتیک

-          هزینه های خرید ، نصب و نگهداری بسیار مناسب

-          سادگی نصب و نگهداری دستگاه

-          به علت سرعت کم قطعات متحرک ، استهلاک آنها بسیار پایین و طول عمر دستگاه حداقل 2.5 برابر کلریناتورهای برقی میباشد.

-          دارای اطاقک فلزی مخصوص (گالوانیزه با لایه پوشش اپوکسی) که نیاز به احداث اطاقک ابنیبه ای بر روی مخازن را منتفی میسازد.

 

مشخصات فنی هیدروکلریناتور

- مولد نیرو                                  توربین

- قطر توربین                               45cm

- دورتوربین                                1rpm

- نوع پمپ                                   دیافراگمی

- فشار پمپ                                 1bar

- حداکثر حجم تزریق پمپ               50L/h

- حجم مخزن ذخیره محلول کلر        1000.500.220.110.60(L)

- حجم پکیج ها                             0.47-0.3-0.16(m3)

 

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

چند روش استاندارد برای اندازه‌گیری کلراید وجود دارد.

·روش پتانسیومتری: استفاده از نیترات نقره به عنوان تیترانت جهت ترکیب کلراید با نقره و بکارگیری یک الکترود کلرید نقره-نقره جهت نشان دادن نقطه پایان

·کروماتوگرافی یونی: نیاز به تجهیزات گرانقیمت دارد. و برای اندازه‌گیری چندین آنیون معمول موجود در آب کاربرد دارد.

·تیتراسیون: (روش مهر یا آرژانتومتری) ارزان است. استفاده از نیترات جیوه

مرجع تخصصی آب و فاضلاب