مرجع تخصصی آب و فاضلاب

انواع زلالسازها

یکی از واحدهای فرآیندی معمول تصفیه آب ته نشینی است فرآیند ته نشینی برای حذف مواد قابل ته نشین شدن با کمک نیروی جاذبه طراحی می شود.

از آنجا که اندازه ذرات موجود در آب ممکن است چنان بزرگ نباشد,سرعت ته نشین شدن  آنها کم خواهد بود و در نتیجه زمان ته نشینی بسیار طولانی شده و ممکن است هفته ها طول بکشد برای اجتناب از این مسئله و سرعت بخشیدن به فرآیند ته نشینی از انعقاد و لخته سازی با کمک تزریق مواد شیمیایی جهت به هم پیوستن ذرات موجود در آب و بزرگ  نمودن اندازه آنها که منجر به افزایش سرعت ته نشینی می شود کمک می گیرد.

(Clarifier)  واحد زلال‌ساز یا کلاریفایر

آب پس از گذر از حوضچه‌ی اختلاط سریع ، وارد واحد زلال‌ساز می‌شود. این واحد از دو  قسمت لخته‌سازی و ته‌نشینی تشکیل شده است. در قسمت لخته‌سازی با کمک تجهیزات مکانیکی مانند یک میکسر و یا ایجاد شرایط خاص، لخته‌ها شکل گرفته و در قسمت ته‌نشینی فرو می‌نشیند.

در گذشته دو روند دلمه‌سازی (Coagulation) و لخته‌سازی (Flocculation) یک روند تلقی می‌شدند ولی امروزه پس از شناخت مکانیسم آن‌ها، هر یک مفهوم جداگانه‌ای پیدا نموده است. در حال حاظر نیز به سبب آن‌که در غالب طرح‌ها، دو روند لخته‌سازی ته‌نشینی (Sedimentation) در یک واحد ساختمانی انجام می‌گیرد به مجموعه‌ی دو روند، زلال‌سازی (Clarification) گویند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سیستم تبادل یونی

پديده تبادل يوني
فرآيند تبادل يوني، واكنش شيميايي بين يون هاي داخل فاز مايع و يون هاي فاز جامد مي باشد. يون هاي خاصي در داخل مايع ترجيحاً توسط مبدل يوني جامد جذب مي شود و به خاطر اين كه بايد حالت خنثاي الكتريكي برقرار گردد، مبدل جامد يون هايي را به داخل مايع آزاد كرده كه جايگزين يون هاي جذب شده گردد. فرآيند تبادل يوني به طور عمده در نرم سازي آب، حذف مواد معدني، نمك زدايي، حذف نيتروژن به كار مي رود.


1- نرم سازي آب: از آنجا كه حذف تمام سختي براي آب مصارف شهري مطلوب نيست يك قسمت از جريان به صورت كنارگذر مبدل يوني عبور كرده و با آب تبادل يوني شده مخلوط مي شود تا سختي مطلوب حاصل شود. اين فرآيند با عنوان نرم سازي با جريان دوشاخه اي ناميده مي شود. اين فرآيند توسط مبادله يون هاي سديم و منيزيم مي باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فراوردهای جانبی گندزدایی (DBPs)Disinfection By-Products
ترکیبات خطرناک حاصل از واکنش گندزداههابا ناخالصیهای موجود در اب به ویژه مواد عالی طبیعی(NOMs) Natural Organic Mattersکه ازتجزیه مواد الی در اکوسیستمهای اکولو ژیکی به طریق طبیعی ومصنوئی وارد محیط شده اند نا شی می شوند.از جمله اسیدهای هیومیک که پیش ساز نامیده میشوند را فراورده های جانبی گندزدایی گویند. تشکیلDBPشدیدا وابسته به TOCدر نقطه کاربرد گندزدا است.

مهمترینDBPها,تری هالومتانها((THMsبوده که در اثر واکنش کلر ازاد با مواد الی ایجاد میشودو شامل تری کلرو متان(کلروفرم) دی کلرو برمو متان.وتری برمو متان(برموفرم) هستند.استاندارد کل THMدر اب اشامیدنی۸./.میلیگرم درلیتراست وروش اندازه گیری انها گاز کروماتوگرافی به همراه اسپکترومتری جرمی(GC-MS)است. خطرناک طرین نوعTHMکلروفرم است که حدود70درصدکل تری هالومتانها را شامل می شود.

نکته:به کل مواد الی هالوژنه موجود درابTOXگفته میشود

هالواستیک اسیدها (HAAs)وهالواستونیتریل ها(HANs)وهالوکتونها.هالوالدئیدها.کلروپیکرین و...از دیگرDBPهابوده که حاصل تاثیر کلر بر پیش سازهای الی هستند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

هدایت ویژه آب

شاخص قابلیت آن در هدایت یک جریان الکتریکی است و از این نظر که قابلیت هدایت الکتریکی ویژه ، نسبت معین و مستقیمی با TDS و مواد محلول موجود در آب دارد، لذا اندازه گیری آن به‌منظور کنترل کیفیت آب از اهمیت زیادی برخوردار است. در صنعت ، هدایت آب در کنترل تخلیه جوشاورها و آبهای برگشتی سیستمهای خنک کننده اهمیت زیادی دارد.

هدایت ویژه با عکس مقاومت الکتریکی نسبت مستقیمی دارد. آب خالص دارای مقاومت بالای الکتریکی و هدایت ویژه پایین می‌باشد. واحد هدایت الکتریکی در سیستم (یکای هدایت الکتریکی مواد در سیستم SI) ، زیمنس می‌باشد.

تاثیر یونهای هیدروکسید در هدایت الکتریکی آب

وجود یونهای هیدروکسید در نمونه‌های قلیایی ، باعث ایجاد خطا شده ، قابلیت هدایت را بطور غیر منتظره بالا می‌برد. از اینرو ، وقتی هدف ، تعیین کل مواد محلول در آب باشد، لازمست که نمونه ، قبل از اندازه گیری هدایت الکتریکی ، خنثی شده باشد. برای این منظور ، از اسید گالیک استفاده می‌شود. اسید گالیک به میزان بسیار کم تفکیک می‌شود، از اینرو در هدایت الکتریکی تاثیر کمی دارد. افزودن اسید گالیک در اندازه گیری آبهای صنعتی بویژه آب بویلرها انجام می‌شود و برای آبهای سطحی و آب چاه که قلیائیت کمی دارند، نیازی به افزودن اسید نمی‌باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نگاه کلی
وجود ناخالصیهای معلق و کلوئیدی درآب که باعث ایجاد رنگ و بو و طعم نامطبوع آب می‌شوند، لزوم تصفیه آب را مطرح می‌کند. این ناخالصیها به کمک صاف کردن قابل رفع نیستند، لذا از روش انعقاد و لخته سازی برای حذف آنها استفاده می‌شود. افزودن یک ماده منعقد کننده به آب باعث خنثی شدن بار ذرات کلوئیدی شده و این ذرات با نزدیک شدن به هم ذرات درشت دانه و وزین‌تری را ایجادمی‌کنند.
برای کامل کردن این عمل و ایجاد لخته‌های بزرگتر از مواد دیگری به نام کمک منعقد کننده استفاده می‌شود. لخته‌های بدست آمده که ذرات معلق و کلوئیدی رابه همراه دارند، به حد کافی درشت هستند و به راحتی ته ‌نشین و صاف می‌شوند.

مکانیسم انعقاد

معمولا برای حذف مواد کلوئیدی از ترکیبات فلزاتی مانند آلومینیم ، آهن یا برخی از ترکیبات الکترولیت استفاده می‌شود. املاح فلزات که به عنوان منعقد کننده وارد آب می‌شود. دراثر هیدرولیز به صورت یونی یا هیدروکسید یا هیدروکسیدهای باردار ، در می‌آید. بوجودآمدن این مولکول باردار بزرگ با خنثی نمودن ذرات کلوئیدی و کاهش پتانسیل زتا ) اختلاف پتانسیل بین فاز پخش شده و محیط اطراف آن) که عامل اصلی دافعه بین ذرات کلوئیدی می‌باشد، امکان لازم برای عمل نمودن نیروی واندروالسی بوجود می‌آورند که موجب چسبیدن ذرات به یکدیگر می‌شود.
بنابر این عامل اصلی حذف بار کلوئیدها، یونهای فلزی نیستند بلکه محصولات حاصل از هیدرولیز آنها می‌باشد. با توجه به آزمایشات مختلف یونهای فلزات سه ظرفیتی در عمل انعقاد مؤثرتر از سایر یونهامی‌باشند. عمل انعقاد توسط عمل لخته سازی تکمیل شده و ذرات بزرگتر شروع به ته‌نشینی می‌کنند. در مرحله ته ‌نشینی عامل زمان بسیار مهم می‌باشد و با قطر ذرات رابطه مستقیم دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مضرات کلر زیادی آب

متأسفانه با توسعه تمدن جدید و صنعتی شدن جوامع، فاضلاب‌های صنعتی، مواد سمی، (فلزات  سنگین) و آلودگی‌های مضر که برای سلامتی موجود تهدید به حساب می‌آید، از قبیل اسیدیته آزاد، مواد قلیائی، گازهای سمی، مواد رادیواکتیو، میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا، چربی و روغن و ... را وارد آب‌های شیرین قابل دسترس می‌نمایند.
تصفیه‌خانه‌های آب شرب جهت مبارزه با آلودگی‌ها با اضافه کردن مقداری کلر که ارزان‌ترین و قابل دسترس‌ترین آنتی‌اکسیدان است، میکروب‌ها و ویروس‌ها را در شرایطی خاص (نه به‌طور کامل) از بین می‌برند. هنگامی که کلر به‌عنوان گندزدائی کننده در تصفیه آب به کار می‌رود، در اثر ترکیب کلر با مواد آلی مثل اسید هیومیک تولید تری‌هالومتان‌ها THMs یا هالوفرم‌ها را می‌نماید، تری‌هالومتان‌های اصلی عبارتند از: کلروفرم (CHCL۳)، برمودی کلرومتان (CHBrCL۲)، دی‌برموکلرومتان (CHBr۲CL) و برموفرم (CHBr۳). شواهدی در دست است که این ترکیبات خاصیت سرطان‌زائی دارند، که برای سلامتی انسان‌ها جداً مضر تشخیص داده شده‌اند. در شکل تصفیه آب به‌صورت رایج این‌گونه مواد هم‌چنان در آب باقی می‌مانند و کلر اضافی باقی‌مانده نیز اثر زیان‌آور خود را بر سلامتی انسان‌ها وارد می‌سازد. در هر حال تصفیه‌های اولیه تأثیر زیادی در رابطه با مقابله با آلودگی‌ شیمیائی و عناصر محلول در آب نمی‌توانند انجام دهند. فلزات مضر و نمک‌های زیان‌آور هم‌چنان از طریق آب آشامیدنی وارد بدن انسان‌ها می‌گردند و اثرات تخریبی خود را به‌جای خواهند گذاشت.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اسمزمعکوس(RO)
در فرایند اسمز معکوس آب با فشار زیاد از یک سری غشاء نیمه تراوا((Semipermeable Membrane عبور داده می شود .این فشار خارجی از فشار اسمزی طبیعی بیشتر است در نتیجه ملکول های کوچک تر از منافذ غشاء عبور می کنند  در حالی که ملکول های بزرگ تر،قادر به عبور از غشاء نیستند و سپس در جریانی جانبی ازکنار غشاء عبور داده شده و دفع می گردند. در این فرایند میکروگانیسم ها نیز از آب حذف می شوند. به طور کلی این فرایند برای شیرین کردن آب های شور به کار می رود ولی در سال های اخیر برای حذف آلاینده های خاص نظیر نیترات مورد توجه قرار گرفته است .
 
 اسمز معکوس یک روش تصفیه فیزیکی و نوع فیلتراسیون است که نیاز به مواد شیمیایی ندارد . در اغلب منابع از روش اسمز معکوس به عنوان روشی موفق واقتصادی در دراز مدت برای کنترل آلاینده های آب از جمله نیترات یاد شده است . در این روش علاوه بر نیترات کل جامدات محلول (TDS)آب نیز کاهش می یابد .اگرچه فرایند ROمی تواند میکرو گانیسم ها را نیز حذف کند،اما توصیه شده که آب پاک از نظر شاخص باکتریائی (بدون کلیفرم) به فرایندROوارد گردد .به طور کلی فرایند فیلتراسیون برای جداسازی آلاینده های چهار گروه کلی قابل طبقه بندی هستند .میکروفیلتراسیون (MF)،اولترافیلتراسیون (UF) نانوفیلتراسیون(NF)و اسمز معکوس که به هایپر فیلتراسیون(HF)شهرت یافته است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فناوری نانو در شیرین کردن آب
سيستم های متمركز، سرمايه بر و انرژی بر بوده و به مقدار زيادي، مواد شيميايی مصرف می كنند. پنج  از هر شش نفر روی كرۀ زمين، نمی توانند از سيستم هايی كه ما هم اكنون از آنها استفاده می كنيم، بهره مند شوند. پول يا وقت كافی برای ايجاد سيستم های مشابه اين سيستم در گوشه و كنار جهان وجود ندارد

در جهان در حال توسعه، فناوری نانو می تواند به سيستم های كوچكتر توزيع شده كه در بر گيرندۀ مواد و سيستم هايی هستند كه آلاينده ها و عوامل بيماری زا، از جمله ويروس هايی را كه با طولی معادل 5 تا 300 نانومتر، خود در مقياس نانو هستند، بدون كاربرد مواد شيميايي، از بين برد.  ویروس هایی هستند که از بین بردن آنها از آب آشامیدنی در کشورهای در حال توسعه، با روش های کنونی بسیار مشکل است. 

مرجع تخصصی آب و فاضلاب