مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تکنیک های حفاری     

 آشنایی

تاریخچه حفر گمانه بسیار قدیمی است و پیشینیان برای جستجوی آب در دشتها و دره‌ها به حفر گمانه می‌پرداخته‌اند و چون تلمبه اختراع نشده بود، در اغلب موارد آب از چاه (گمانه) به صورت آرتزین خارج شده و یا چهارپایان کار آبکشی را انجام می‌دادند. تا آنجا که تاریخ نشان می‌دهد قدیمیترین گمانه‌ها در چین حفر شده و سیستم حفاری ضربه‌ای که امروزه در حفر گمانه مورد استفاده قرار می‌گیرد، همان طریقه قدیمی است که در چین متداول بوده است. برای حفر گمانه به اعماق مختلف، اقطار و در سنگهای گوناگون، وسایل و تجهیزات و ماشین آلات حفاری در انواع و استانداردهای مختف با تکنولوژیهای گوناگون متداول است.

انواع روشها و تکنیکهای حفاری

حفاری شوئیدنی (Wash boring)

این حفاری برای بدست آوردن نمونه‌های خاک، حفاری اکتشافی برای بررسیهای اولیه، حفر گمانه برای برخی آزمونهای برجا از جمله آزمایش SPT بکار می‌رود.

روش حفاری :

بالا و پایین رفتن سر مته باعث سست شدن مواد زیر لوله تزریق آب می‌شود. آب با فشار زیاد از سوراخ سر مته خارج و خرده‌ها را به خارج هدایت می‌کند.

 مزایا :

نیاز به کارگری با مهارت کم دارد. در همه نقاطی که برای وسایل سبک قابل دسترس باشند، قابل اجرا است.

 محدودیتها :

اجرای عملیات، مخصوصا در عمق بیش از 10 متر کند است. نفوذ در خاک مقاوم مشکل و در سنگ غیر ممکن است. خارج کردن گراول از لوله جدار مشکل است و منجر به کاهش کیفیت نمونه‌ها می‌شود. گرفتن نمونه دست نخورده مشکل است.

مته دورانی (Ratary drill)

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

گندزدایی حرارتی آب با خورشید
 قابلیت اشعه خورشید برای گندزدایی، حداقل از زمان مطالعات آکرا و همکارانش در سال 1984 در دانشگاه آمریکایی بیروت در لبنان، شناخته شده است. از آن پس، نشان داده شد که در صورتیکه  آب در بطریهای شفاف (مثلاً بطریهای پلاستیکی و تمیز نوشابه) بمدت چند ساعت در معرض نور خورشید قرار بگیرد، می تواند تا درجه حرارت بیش از550C گرم شود، خصوصاً اگر یک طرف بطری با رنگ سیاه نقاشی شده باشد  یا بطری روی یک سطح تیره که گرما را جمع کرده و بازتاب می دهد ، خوابانده شود. این روش تصفیه، از اشعه UV خورشید  و اثر حرارتی آن به یک اندازه برای غیرفعال کردن میکروبهای منتقله بوسیله آب استفاده میکند. جزئیات این روش در بخش بعدی مورد بحث قرار خواهد گرفت.

متناوباً ، اگر سطح خارجی ظرف کاملاً سیاه شود یا در حالت مشابه، خود  قادر به جذب گرما باشد (مثل بیشتر ظروف فلزی)، فقط اثر حرارتی اعمال شده و درجه حرارت می تواند به بیش از 60 درجه سانتیگراد برسد. در این دما، آب و مایعات دیگر پاستوریزه می شوند چرا که بیشتر ویروسهای روده ای، باکتریها و انگلها بسرعت غیر فعال می شوند. بعلاوه، اگر یک ظرف مات و تیره با استفاده از یک بازتابنده خورشیدی یا چراغ خوراک پزی خورشیدی در معرض تابش بالایی از  خورشید قرار بگیرد، دمای آب می تواند به 650C نیز برسد، یعنی دمای پاستوریزاسیونی که قادر است تقریباً همه پاتوژنهای روده ای را در مدت چند ده دقیقه تا چند ساعت غیر فعال نماید.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نكات ایمنی که در عملیات حفر چاه     

در عملیات چاه‌کنی تا عمق 5 متر، وجود حداقل دو نفر و با افزایش عمق چاه، حداقل وجود 3 نفر برای ادامه عملیات الزامیست، با شروع حفر انباری چاه یک نفر کمک کلنگ‌دار به افراد گروه اضافه می‌شود. برای حفاظت کارگران از خطر ریزش اطراف چاه، باید در محل ایستادن کارگران تخته یا الوارهای زیرپایی با مقاومت و پهنای کافی گذاشته شود. برای جلوگیری از سقوط خاک و سنگ به داخل چاه، دور دهانه باید آستانه‌ای به عرض حداقل 15 سانتیمتر با مصالح مقاوم تعبیه گردد.

مقنی قبل از ورود به چاه برای عملیات چاه‌کنی، باید طناب نجات را به کمک کمربند ایمنی مخصوص به خود بسته باشد.

در مواردی که نوع مصالح استخراج شده از حفاری چاه به صورتی است که کلاه و سپر حفاظتی تکافو نمی‌کند، باید در فواصل مناسب از دیواره میله چاه پناهگاههایی تعبیه شود که در صورت لزوم مقنی در این محلها مستقر شود.

 خاک حاصل از کندن چاه، نباید به فاصله کمتر از 2 متر از کناره‌های چاه ریخته شود به نحوی که احتمال ریزش آن به داخل چاه وجود نداشته باشد.

 در صورتی که احتمال کمبود اکسیژن در اعماق چاه وجود داشته باشد، باید نسبت به تعبیه وسایل مناسب برای هوادهی به داخل چاه اقدام شود، این وسایل باید به تجهیزات ایمنی لازم برای جلوگیری از خطر برق‌گرفتگی مجهز شده باشند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تصفیه خانه ی زندان

فاضلاب تولیدی زندان دارای دو بخش صنعتی و بهداشتی میباشد که بخش عمده ی  آن را فاضلاب بهداشتی تشکیل میدهد، چون در زندان بخشهای متفاوتی وجود دارد اعم از فاضلاب بخشهای مربوط به صنایع و شست و شوی حیاط و فاضلاب آشپزخانه ....

تصفیه خانه در سطحی پایین تر از زندان میباشد و فاضلاب ورودی در برخی از ساعات دارای دبی زیادتر و در برخی ساعات دیگر شبانه روز دبی کمتری را دارد .

در ساعات ابتدایی صبح و در ظهر بعلت استفاده ی زیاد آب فاضلاب تولیدی نیز زیاد میباشد ولی پیک تولیدی فاضلاب مانند پیک شهری میباشد .

فاضلاب تصفیه شده توام با آب چاه برای آبیاری مزارع اطراف زندان مورد استفاده قرار میگیرد. در این مزارع بیشتر یونجه کاشت شده و پس از درو و خشک شدن برای دامداری زندان مورد استفاده قرار میگیرد.

اگر فاضلاب خوب تصفیه نشود و برای آبیاری بکار رود ممکن است حاوی کرم کدوی گاوی و همچنین تخم انگل شیستوزوما باشد و به دامها وسپس به مصرف کننده منتقل شود .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اسپکتروفتومتری

اسپکتروفتومتر یا طیف سنج، دستگاهی است که شدت نور را به صورت تابعی از طول موج اندازه گیری می کند. این کار با انکسار پرتو نور به طیف طول موج ها و آشکارسازی شدت ها با دستگاه باردار و نمایش نتایج به صورت گراف انجام می شود. در حقیقت این روش با استفاده از میزان جذب نور، تعیین غلظت می کند. این روش قابلیت اندازه گیری نمونه های فوق العاده کوچک را داشته لذا از آن برای تجزیه و تحلیل عناصر مولکول های RNA، DNA استفاده می شود.

اجزا اسپکتروفتومتر
چهار بخش اصلی در اسپکتروفتومتر وجود دارد: منبع نور، نمونه، آشکارساز و مفسر.

مفسر
اسپکتروفتومتر ها می توانند خروجی خود را به صورت های مختلف نمایش دهند، اما متداول تر است که آن را به کامپیوتر وصل کرده و برای آنالیز داده ها از نرم افزار استفاده کنند و آن را به صورت قابل کاربردی مانند نموداری از مقدار عبور یا مقدار جذب برحسب طول موج نمایش می دهند.

آشکار ساز
در انتهای مسیر نور، آشکارساز وجود دارد که وظیفه آن اندازه گیری شدت نور تابیده شده از آینه ها و انتقال اطلاعات به کنتوری است که آنها را ثبت و مقدار را بر روی LCD به اپراتور نمایش دهد . نوری که از درون سلول نمونه می‌گذرد، به آشکار کننده می‌رسد که آن ، شدت نور عبوری را ثبت می‌کند. آشکار کننده عموما یک لوله تکثیر کننده فوتونی است، ولی در دستگاههای جدید از فتودیودها نیز استفاده می‌شود. در یک دستگاه دو پرتویی ، نور ساطع شده از منبع نوری به دو پرتو تقسیم می‌شود: پرتو نمونه و پرتو شاهد. وقتی نمونه ای در مقابل پرتو شاهد نباشد، نور آشکار شده معادل شدت نور ورودی به نمونه است.

امروزه دو نوع آشکارساز در اسپکتروفتومتر UV / VIS متداول است : فتوتیوب و فتومالتی پلایر تیوب.


فتوتیوب یا فتوسل با تولید یک جریان الکتریکی عمل می کند. وقتی یک فوتون به کاتد سلول ضربه بزند، الکترون به سمت آند رانده شده و بدین ترتیب جریان الکترونی به وجود می آید که مقدار آن به میزان انرژی فوتون بستگی دارد. تیوب فتومالتی پلایر که بسیار حساس تر است به قانون اثر فتوالکتریک پلانک استناد دارد. فوتون ها به سطح حساس تیوب ضربه زده و الکترون های اولیه را به حرکت در می آورند، با برخورد این الکترون ها با سطح بعدی الکترون های ثانویه نیز رها می شوند. این روال به همین ترتیب ادامه پیدا می کند تا به آند برسند و جریان الکتریکی راه بیفتد. جریان تولید شده چندین بار تقویت می شود تا بتواند انرژی بسیار پایین یک فوتون را آشکار سازی و ثبت کند.

سلول نمونه
سلول نمونه باید از ماده ای ساخته شده باشد که نسبت به تابش الکترومغناطیس مورد استفاده در آزمایش ، شفاف باشد. برای طیفهایی که در محدوده مرئی از طیف الکترومغناطیس گرفته می‌شوند، سلولهای مورد استفاده ، از جنس شیشه یا پلاستیک هستند. اما برای طیف گیری در ناحیه ماورای بنفش نمی‌توان از شیشه یا پلاستیک استفاده کرد، زیرا آنها نور ماورای بنفش را جذب می‌کنند. در عوض ، سلولهایی از جنس کوارتز باید استفاده گردند، چرا که کوارتز ، تابش این ناحیه از طیف را جذب نمی‌کند.

منبع نور

منبع نوری ، عموما یک لامپ دیوتریم است که در ناحیه ماورای بنفش از طیف الکترومغناطیسی تابش می‌کند. منبع نوری دوم یعنی لامپ تنگستن ، برای طولهای موجهای ناحیه مرئی از طیف الکترومغناطیسی بکار می‌رود.
منبع نور می تواند نور مرئی، مادون قرمز یا ماورا بنفش باشد. پس از منبع نور یک تک فام ساز (مونوکروماتور) وجود دارد تا نور تولید شده را فیلتر و توسط یک منشور یا توری پراش طول موج های خاصی را انتخاب کند. پس از گذشتن نور تولید شده از داخل نمونه و جذب بخشی از آن، پس از گذشتن از مجموعه ای از لنز ها، شکاف ها، آینه ها و فیلتر ها به سنسور ها رسیده و پس از تفسیر شدن به صورت نموداری در خروجی قرار می گیرد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تکنولوژی متداول تجزیه و تحلیل کلر در آب و فاضلاب
مقدمه:
1 - بررسی اجمالی شیمی کلر در تصفیه آب
کلر‌زنی منابع آب عمومی تقریباً 100 سال است که در ایالات متحده تجربه شده است، با وجود اینکه  در مورد جوانب مثبت ومنفی گندزدایی با کلر بسیار بحث شده است امّا در بسیاری از موارد کلر به عنوان ماده شیمیایی بیش‌ترین استفاده را جهت گندزدایی آب در آمریکا داشته است.
شرح جامع اطلاعات  شیمی کلر در تصفیه آب در چندین مرجع مناسب قابل دسترس است که شامل توضیحات شیوه‌های کلرزنی و گندزدایی می باشند. (مرجع 1.1-1.4). در اینجا یک مرور کلی بر شیمی عمومی گندزدایی ارائه خواهد شد.
کلر معمولاً به شکل گازی یا به صورت (هیپوکلریت سدیم یا کلسیم) به آب اضافه می شود. گازکلر به سرعت و به (اسید هیپوکلریک) هیدرولیز می‌شود.
به طور مشابه، محلول های آبی (هيپوکلریت سدیم‍‍‍‍ و کلسیم) نیز ت زیر هیدرولیز خواهند شد.
دو گونه شیمیایی تشکیل شده توسط کلر در آب)اسید هیپوکلریک HOCl و یون هیپوکلریک 〖OCl〗^- ( می باشند که معولاً «کلر‌آزاد در دسترس» نامیده می‌شوند. اسید هیپوکلریک ، اسید ضعیفی است که بر طبق معادله زیر تجزیه می‌شود.
در آب‌هایی کهPH بین 5/ 8 تا 5/ 6 باشد، واکنش به طور کامل انجام نمی شود وهر دو گونه [HOCl وOCl^-] وجود خواهند داشت. از میان این دو، اسید هیپوکلریک خاصیت میکروب‌کشی بیش‌تری دارد.
کلر عامل اکسنده نسبتاً قوی است که می تواند با طیف گسترده ای از ترکیبات واکنش دهد. اهمیت ویژه در گندزدایی، واکنش کلر با ترکیبات [نیتروژنی مانند آمونیاک، نیتریت ها و آمینو اسیدها] است.
ترجمه:فرهنگ عرب خدری

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اسمز معکوس

بهترين روش نمك زدائي از آبهاي لب شور استفاده از فرآينداسمز معكوس ميباشد، زيرا سيستم پيچيدهاي نداشته و راهبري آن قابل كنترلتر از ديگر روشها ميباشد و با توجه به توسعه روشهاي پيشرفته توليد غشاهاي پليمري، بهكارگيري اين روش توجيه بيشتري دارد.

صنایع امروز برای تصفیه آب مورد استفاده در بخشهای تولید بخار و فرآیند خود از سیستم اسمز معکوس استفاده فراوانی می برند. اساس کار این دستگاهها بر عبور ملکولهای غیریونی مثل آب از یک غشاء با روزنه های بسیار ریز بنا شده است. این غشاءها به صورتی ساخته شده اند که ملکولهای خنثی را براحتی از خود عبور می دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم، که دارای املاح مختلف است به آب تقریبا خالص تبدیل می گردد. در سیستم اسمز معکوس، جریان ورودی یا خوراک (Feed) به دو جریان آب تصفیه شده (Permeate) و پساب غلیظ (Reject) یا (Brine) تبدیل می شود.

اساس کار اسمز معکوس فرض کنید دو ظرف، یکی حاوی آب نمک (1) ودیگری حاوی آب خالص (2) توسط یک لوله به یکدیگر متصل بوده وهر دو دارای ارتفاع مساوی از آب و در یک سطح قرار داشته باشند. جهت برقراری تعادل در غلظت یونهای سدیم و کلراید از ظرف آب نمک، یونهای نمک به صورت نفوذ مولکولی به ظرف آب خالص انتقال یافته تا تعادل غلظت بین هر دو ظرف برقرار گردد. اما اگر بین این دو ظرف و در مسیر جریان آب یک غشاء قرار گیرد که فقط اجازه دهد مولکولهای آب از آن عبور کنند، یونهای نمک اجازه عبور نخواهند داشت. لذا برای برقراری تعادل در غلظت، آب خالص از ظرف شماره (2) به ظرف شماره (1) انتقال می یابد و این عمل تا آنجا ادامه می یابد که افزایش ارتفاع حاصله در ظرف آب نمک، فشار مضاعف ایجاد کرده و اجازه انتقال آب از ظرف شماره (2) به ظرف شماره (1) را ندهد. این فشار را فشار اسمزی می گویند و طبق قانون Vant Hoff تابعی است از غلظت نمک در هر دو ظرف غشاء.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آب بندها ( واتر استاپ Water Stop ) برای سازه های بتنی
آب بند چیست و مناسب ترین نوع آن کدام است؟
سالهاست استفاده از آب بند (واتر استاپ) به منظور آب بندی درزهای اجرایی و محل های قطع بتن (Construction Joint) متداول است. امروزه تمامی کشورهای توسعه یافته و پیشرفته از آب بندهای هیدروفیلیک یا بنتونیتی برای آب بندی درزهای اجرایی استفاده می کنند نه نوع P.V.C آن، زیرا محل ثابت سازی آب بندها در بین آرماتورها می باشد و با گذشت چند سال از عمر سازه و بررسی شرایط آرماتورها و بتن مشاهده می کنیم آرماتورهای طولی و عرضی که در سمت آبگیر سازه قراردارند به واسطه عبور آب از طریق درز سرد موجود بین مقاطع بتن ریزی شده و لوله های موئین ناشی از تبخیر آب بتن، دچار زنگ زدگی شده که در برخی از موارد با انبساط 6 الی 15 درصدی حجم آرماتورها، بتن دچار ترک خوردگی می گردد. این نقصان عاملی جهت تشدید نفوذپذیری و کاهش شدید طول عمر سازه بتنی می باشد. آب بندهای هیدروفیلیک یا بنتونیتی علاوه بر سهولت و سرعت بسیار زیاد در نصب تمامی نواقص فوق الذکر را رفع می کنند.

برای آب بندی یک سازه بتنی باید دو کار اساسی صورت بگیرد:
• آب بندی خود بتن توسط بتن مناسب
• آب بندی درزهای بتن توسط واتراستاپ

که هر دو صورت می بایست برقرار باشد.

اصول آب بندی بتن
اصلاح منحنی دانه بندی و کنترل میزان فیلر (FILLER) بتن یعنی بیشتری نسبت به سایر مواد داشته باشد و تغییر نسبت مصالح درشت به ریز (در بتن های معمولی شن بیشتر است ولی در اینجا نسبتها برابر باید باشد)، نسبت آب به سیمان حداقل است، از دیگر عوامل موثر ویبره ی مناسب است و برای افزایش ضریب اطمینان لزوما همه بتن ها نیاز به افزودنی ندارند البته اگرخوب اجرا شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب