تصفیه آب | شرکت مهندسی شاران صنعت

تصفیه آب

تصفیه آب شامل مجموع فرآیندها و واحد هایی است که در آن مواد آلاینده مورد نظر در آب به طور کامل حذف و یا به مقدار مورد نیاز با توجه به محل و نوع مصرف آب کاهش پیدا می­کند. به این ترتیب مهمترین عوامل در تعیین روش و میزان تصفیه شامل موارد زیر می­باشد.

  • مشخصات کیفی آب: با توجه به مصرف نهایی از آب که می­تواند شامل آب آشامیدنی، آب صنعتی و … باشد، نوع و میزان آلاینده های موجود در آب و روش تصفیه مشخص می­شود.
  • مشخصات کمی آب: دبی آب و یا به عبارتی حجم آب مورد نیاز در مدت زمان معین یکی دیگر از مواردی است که در انتخاب یک روش مناسب تاثیر گذار است. ممکن است یک روش در یک دبی خاص از لحاظ فنی و اقتصادی روش مناسبی بوده اما در دبی بالاتر توجیه پذیر نباشد.

برای آشنایی با محصولات و خدمات شرکت شاران صنعت در این زمینه می توانید یکی از گزینه های ارائه شده را انتخاب کنید و در صورت نیاز به راهنمایی بیشتر با کارشناسان ما در شرکت تماس حاصل فرمایید. همچنین می توانید در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر به ادامه مطلب مراجعه نمایید.

ادامه مطلب


منابع آب

 

آب های سطحی

آبهای موجود بر روی سطح زمین که شامل آب رودخانه، آب دریاچه و چشمه و … می­باشد، به طور طبیعی توسط بارش باران حاصل می شود و همچنین به طور طبیعی از طریق تخلیه به اقیانوس ها، تبخیر و همچنین از طریق نفوذ به زمین از دست می­رود. اگر چه تنها ورودی طبیعی برای سیستم های آب سطحی آب باران است، اما مقدار آب در این سیستم ها به عوامل مختلفی مثل ظرفیت ذخیره سازی در دریاچه­ها، تالاب­ها و مخازن مصنوعی، نفوذپذیری خاک، میزان بارش، میزان تبخیر و … بستگی دارد. همچنین تمامی این عوامل بر میزان آب از دست رفته تأثیر می­گذارد.

آب های زیر­زمینی

مقادیری از آب باران از طریق خاک به سنگ های غیر متخلخل موجود در زیر سطح زمین نفوذ می­کند. آب زیر­زمینی آبی است که در خلل و فرج بافت خاک وسنگ زیر زمین قرار دارد. همچنین آبی که درون آبخوان های زیر زمین جریان دارد نیز به عنوان آب زیر زمینی شناخته می­شود. آب های زیرزمینی گاهی بر اثر فشار زیاد به شکل چشمه مشاهده می­شوند. ارزیابی و انتخاب دقیق منابع آب باید بر اساس مواردی مانند مقدار آب مورد نیاز، کیفیت آب خام، شرایط آب و هوایی، سختی احداث آبگیرها، ایمنی اپراتور، فراهم آوردن کمترین هزینه راهبری و نگهداری، امکآن آلودگی منابع آب و … انجام شود.


مشخصات کمی و کیفی آب

مصارف آب به طور عمده در بخش­های کشاورزی، صنعتی و خانگی قابل مشاهده است. در حدود ۷۰ درصد از کل آب مصرفی جهان به صورت آبیاری در بخش کشاورزی، حدود ۲۲ درصد در صنایع و تنها در حدود ۸ درصد از کل آب مورد استفاده از کل کره زمین به مصرف خانگی و آشامیدن اختصاص دارد. کیفیت آب آشامیدنی باید به­گونه­ای باشد که سلامت انسان را در کوتاه مدت و یا بلند مدت تهدید نکند.

  • مشخصات کمی آب: دبی آب و یا به عبارتی حجم آب مورد نیاز در مدت زمان معین یکی دیگر از مواردی است که در انتخاب یک روش مناسب تاثیر گذار است. ممکن است یک روش در یک دبی خاص از لحاظ فنی و اقتصادی روش مناسبی بوده اما در دبی بالاتر توجیه پذیر نباشد در نتیجه این پارامتر تاثیر مستقیم بر طراحی و بازده سیستم های تصفیه دارد.
  • مشخصات کیفی آب: با توجه به مصرف نهایی از آب که می­تواند شامل آب آشامیدنی، آب صنعتی و … باشد، نوع و میزان آلاینده های موجود در آب و روش تصفیه مشخص می­شود.

پارامترهایی که به صورت معمول در آب مورد ارزیابی قرار می گیرد شامل موارد زیر می باشد.

  • کل کربن آلی (TOC)
  • کل کربن آلی محلول (DOC)
  • میزان اکسیژن خواهی شیمیایی (COD)
  • میزان اکسیژن خواهی بیولوژیکی (BOD)


برخی از آلاینده های آب

آلاینده

تاثیر بر

منبع

فرآیند رایج تصفیه

ژیاردیاسلامتیارگانیسمفیلتراسیون/ گندزدایی
کریپتوسپرودیومسلامتیارگانیسمفیلتراسیون
ویروسهاسلامتیارگانیسمفیلتراسیون/ گندزدایی
 

TTHM

 

سلامتیمحصولات جانبی گندزداییفیلتراسیون/جذب/گندزدایی انتخابی
HAA5سلامتیمحصولات جانبی گندزداییفیلتراسیون/جذب/گندزدایی انتخابی
آرسنیکسلامتیمواد معدنیترسیب/ جذب
سربسلامتیموادمعدنی/ خوردگیکنترل خوردگی
مسسلامتیموادمعدنی/ خوردگیکنترل خوردگی
نیتراتسلامتینیتروژنتبادل یونی/ اسمز معکوس
منگنزسلامتی/ ظاهر آبمواد معدنیاکسیداسیون/ فیلتراسیون/ جذب
آهنسلامتی/ ظاهر آبمواد معدنیاکسیداسیون/ فیلتراسیون
کدورتسلامتی/ ظاهر آبذراتفیلتراسیون
رنگظاهر آبمواد معدنی یا آلیاکسیداسیون/ فیلتراسیون/ جذب
بوظاهر آبسولفید هیدروژناکسیداسیون/ هوادهی
سختیظاهر آبمواد معدنیتبادل یونی/ اسمز معکوس


انواع آب از لحاظ سختی

Hardness classificationTotal hardness as mg/CaCO3
SoftLess than 50
Reasonably soft۵۰ to 100
Slightly hard۱۰۰ to 150
Reasonably hard۱۵۰ to 250
Hard۲۵۰ to 350
Very hardMore than 350

در ادامه نیز برخی استانداردهای آب مورد بررسی قرار داده شده است.

استاندارد کیفیت آب برای حفاظت محیط زیست (اکوسیستم‌های آبی) برای دو گروه آب به‌شرح زیر در جداول ۱ و ۲ و ۳ ارائه شده است.

  • گروه ۱: اکوسیستم‌های مناسب برای ماهیآن سردآبی (مانند آزاد ماهیان)
  • گروه ۲: اکوسیستم‌های مناسب برای ماهیآن گرم آبی (مانند کپورماهیان)


استاندارد کیفیت آب برای حفاظت محیط زیست (اکوسیستم های آبی)

پارامترگروه ۱گروه ۲حداقل نمونه‌برداری و تناوب آندازه‌گیریتوضیحات
درجه‌حرارت

(درجه سیلسیوس)

اختلاف درجه‌حرارت در پایین‌دست نقطه تخلیه آلودگی حرارتی (در مرز ناحیه اختلاط) با بالادست آن نباید بیش از مقادیر زیر باشد (تبصره ۲):هفتگی در بالادست و پایین‌دست نقطه تخلیه آلودگی حرارتیباید از تغییر ناگهانی درجه حرارت جلوگیری شود.
۱/۵۳
اکسیژن محلول

(میلی‌گرم بر لیتر)

حداقل در پنجاه درصد مواقع نه (۹) میلی‌گرم بر لیتر یا ۹۰ درصد اشباع و بیش‌تر و در صددرصد مواقع هفت (۷) میلی‌گرم بر لیتر یا ۷۰ درصد اشباع و بیش‌ترحداقل در پنجاه درصد مواقع هشت (۸) میلی‌گرم بر لیتر یا ۸۰ درصد اشباع و بیش‌تر و در صددرصد مواقع پنج (۵) میلی‌گرم بر لیتر یا ۵۰ درصد اشباع و بیش‌ترماهانه، حداقل یک نوبت نمونه‌برداری در شرایط اکسیژن محلول پایین (تبصره ۳).

در محل‌هایی که تغییرات روزانه مشکوک است، حداقل دو نمونه در روز (تبصره ۴).

PH۶-۹۶-۹ماهانه –
جامدات معلق

(میلی‌گرم بر لیتر)

کمتر از ۲۵کمتر از ۲۵ماهانهمقادیر میانگین حسابی غلظت­ هستند و برای جامدات معلق همراه با مواد شیمیایی مضر کاربرد ندارند.
BOD5

(میلی‌گرم بر لیتر)

کمتر از سهکمتر از ششماهانه
فسفرکل

(میلی‌گرم بر لیتر)

کمتر از ۰/۰۶۵کمتر از ۰/۰۶ماهانهبرای دریاچه‌ها و تالاب‌ها براساس غلظت در لایه سطحی می‌باشد.
نیتریت

(میلی‌گرم بر لیتر)

کمتر از ۰/۰۱کمتر از ۰/۰۳ماهانه
ترکیبات فنلی

(میلی‌گرم بر لیتر)

 ۰/۰۴ ۰/۰۴ماهانهآزمایش طعم تنها در محلی که احتمال وجود ترکیبات فنلی می‌باشد، باید انجام شود.
هیدروکربن‌های نفتی

(میلی‌گرم بر لیتر)

 ۰/۰۱۰/۰۱ماهانهآزمایش بصری باید به‌طور منظم یک نوبت در ماه و ترجیحا همراه با آزمایش مزه در محلی که احتمال وجود هیدروکربن­ها می‌باشد، انجام شود.
آمونیاک (یونیزه نشده) (میلی‌گرم بر لیتر)کمتر یا مساوی ۰/۰۲۵کمتر یا مساوی ۰/۰۲۵ماهانهممکن است غلظت آمونیاک یونیزه نشده افزایش جزئی در طول روز داشته باشد (برای محاسبه غلظت آمویناک یونیزه نشده لازم است درجه حرارت و PH آب در محل آندازه‌گیری شوند).
آمونیوم کل

(میلی‌گرم بر لیتر)

کمتر یا مساوی یککمتر یا مساوی یکماهانه
کلرین باقیمآنده کل (میلی‌گرم HOCl بر لیتر)کمتر یا مساوی ۰/۰۰۵کمتر یا مساوی ۰/۰۰۵ماهانهغلظت بالاتر کلرین کل در پ‌هاش‌های بالاتر از شش قابل قبول است.
روی کل

(میلی‌گرم بر لیتر)

به جدول ۲ رجوع کنید.ماهانه
مس محلول

(میلی‌گرم بر لیتر)

به جدول ۳ رجوع کنید.ماهانه

 

(۱) معیار ارائه شده برای ترکیبات فنلی برحسب مجموع غلظت ترکیبات mono و dihydric می‌باشد. علاوه‌براین غلظت ترکیبات فنلی در آب نباید موجب ایجاد طعم نامطلوب شود.

(۲) معیار ارائه شده برای هیدروکربن‌های نفتی بر اساس تاثیر ترکیبات نفتی بر آبزیان می‌باشد. علاوه بر این محدودیتی که برای حضور ترکیبات نفتی درآب است به شرح زیر می باشد.

  • تشکیل لایه‌ای قابل مشاهده بر روی سطح آب یا لایه پوششی در بستر آب بدهند.
  • موجب انتقال طعم قابل تشخیص هیدروکربن به بافت آبزیان شوند.
  • موجب ایجاد اثرات نامطلوب بر آبزیان شوند.


غلظت کل روی و مس محلول در آب

غلظت کل روی (میلی‌گرم بر لیتر) برای مقادیر سختی کل بین ۱۰ تا ۵۰۰ میلی‌گرم بر لیتر

گروه آبسختی کل آب میلی‌گرم بر لیتر
۱۰۵۰۱۰۰۵۰۰
گروه ۱۰/۰۳۰/۲۰/۳۰/۵
گروه ۲۰/۳۰/۷۱۲

 

غلظت مس محلول (میلی‌گرم بر لیتر)

پارامترسختی کل آب میلی‌گرم بر لیتر
۰-۱۰۱۰-۵۰۵۰-۱۰۰بیشتر از ۱۰۰
مس محلول (میلی‌گرم بر لیتر)۰/۰۰۵۰/۰۲۲۰/۰۴۰/۱۱۲
حضور آبزیان در آب حاوی غلظت بالاتر مس می‌تواند نشان‌دهنده غالب بودن ترکیبات آلی مسی محلول باشد.

 

استاندارد کیفیت منبع آب برای کاربری شرب به‌شرح زیر می باشد که در جدول زیر ارائه شده است.

  • گروه ۱: آبی که پس از تصفیه فیزیکی و گندزدایی ساده مانند فیلتراسیون سریع و گندزدایی قابل شرب خواهد بود.
  • گروه ۲: آبی که پس از تصفیه فیزیکی متداول، تصفیه شیمیایی و گندزدایی مانند پیش کلرزنی، انعقاد و لخته‌سازی، ته‌نشینی، فیلتراسیون و گندزدایی قابل شرب خواهد بود.
  • گروه ۳: آبی که پس از تصفیه شیمیایی و فیزیکی پیشرفته، تصفیه و گندزدایی گسترده (مانند کلرزنی تا نقطه شکست)، انعقاد، لخته سازی، ته‌نشینی، فیلتراسیون، جذب سطحی (کربن فعال) و گندزدایی قابل شرب خواهد بود.


استاندارد کیفیت منبع آب برای کاربری شرب

ردیفپارامترواحدگروه ۱گروه ۲گروه ۳
۱PH۶/۵-۸/۵۵/۵-۹۵/۵-۹
۲رنگ (پس از صاف کردن نمونه)میلی‌گرم (برحسب پلاتین)۲۰۱۰۰۲۰۰
۳جامدات معلق کلمیلی‌گرم بر لیتر۲۵
۴هدایت الکتریکیمیکروزیمنس بر سانتیمتر در ۲۰ درجه سیلسیوس۱۰۰۰۲۰۰۰
۵بوفاکتور رقیق‌سازی در ۲۵ درجه سیلسیوس۳۱۰۲۰
۶نیتراتمیلی‌گرم بر لیتر۵۰۵۰۵۰
۷فلورایدمیلی‌گرم بر لیتر۱/۵۱/۵۱/۵
۸آهن محلولمیلی‌گرم بر لیتر۰/۳۲
۹منگنزمیلی‌گرم بر لیتر۰/۴۱
۱۰مسمیلی‌گرم بر لیتر۰/۵۲
۱۱رویمیلی‌گرم بر لیتر۳۵
۱۲بورمیلی‌گرم بر لیتر۰/۵۱۱
۱۳آرسنیکمیلی‌گرم بر لیتر۰/۰۱۰/۰۵۰/۱
۱۴کادمیممیلی‌گرم بر لیتر۰/۰۰۳۰/۰۰۵۰/۰۰۵
۱۵کروم کلمیلی‌گرم بر لیتر۰/۰۵۰/۰۵۰/۰۵
۱۶سربمیلی‌گرم بر لیتر۰/۰۱۰/۰۵۰/۰۵
۱۷سلنیممیلی‌گرم بر لیتر۰/۰۱۰/۰۱۰/۰۱
۱۸جیوهمیلی‌گرم بر لیتر۰/۰۰۱۰/۰۰۶۰/۰۰۶
۱۹باریممیلی‌گرم بر لیتر۰/۱۱۱
۲۰سیانیدمیلی‌گرم بر لیتر۰/۰۵۰/۰۵۰/۰۷
۲۱سولفاتمیلی‌گرم بر لیتر۲۵۰۴۰۰۴۰۰
۲۲سورفاکتانت

(با معرف متیل بلو)

میلی‌گرم بر لیتر (لوریل سولفات)۰/۲۰/۵۰/۵
۲۳فنل (شاخص فنل با معرف

Paranitraniline 4 aminoantipyrine)

میلی‌گرم بر لیتر۰/۰۰۱۰/۰۰۵۰/۱
۲۴هیدروکربن‌های محلول یا امولسیون

(پس از استخراج)

میلی‌گرم بر لیتر۰/۰۵۰/۲۱
۲۵PAHsمیلی‌گرم بر لیتر۰/۰۰۰۲۰/۰۰۰۲۰/۰۰۱
۲۶آفت‌کش‌هامیلی‌گرم بر لیتردر محدوده مقادیر ذکر شده در استاندارد ملی کیفیت آب آشامیدنی ۱۰۵۳
۲۷اکسیژن محلول اشباعدرصدبیش از ۷۰بیش از ۵۰بیش از ۳۰
۲۸BOD5میلی‌گرم بر لیترکمتر از ۳کمتر از ۵کمتر از ۷
۲۹نیتروژن کجلدالمیلی‌گرم بر لیتر۱۲۳
۳۰آمونیوممیلی‌گرم بر لیتر۰/۰۵۱/۵
۳۱کلیفرم‌های کلتعداد در ۱۰۰ میلی‌لیتر۵۰۵۰۰۰۵۰۰۰۰
۳۲کلیفرم مدفوعیتعداد در ۱۰۰ میلی‌لیتر۲۰۲۰۰۰۲۰۰۰۰
۳۳استرپتوکوس مدفوعیتعداد در ۱۰۰ میلی‌لیتر۲۰۱۰۰۰۱۰۰۰۰
۳۴سالمونلاعدم حضور در پنج لیترعدم حضور در یک لیتر

 

استاندارد کیفیت آب‌های سطحی و زیرزمینی برای کاربری کشاورزی به‌شرح جداول زیر می‌باشد.


استاندارد کیفیت آب برای کاربری کشاورزی

ردیفپارامتریکامقدارتوضیحات
۱آلومینیوممیکروگرم بر لیتر۵۰۰۰فقط برای خاک‌های اسیدی
۲آرسنیکمیکروگرم بر لیتر۱۰۰
۳بریلیممیکروگرم بر لیتر۱۰۰
۴کادمیممیکروگرم بر لیتر۱۰
۵کبالتمیکروگرم بر لیتر۵۰
۶کروممیکروگرم بر لیتر۱۰۰
۷مسمیکروگرم بر لیتر۲۰۰
۸آهنمیکروگرم بر لیتر۵۰۰۰
۹لیتیممیکروگرم بر لیتر۲۵۰۰
۱۰منگنزمیکروگرم بر لیتر۲۰۰فقط برای خاک‌های اسیدی
۱۱مولیبدنمیکروگرم بر لیتر۱۰
۱۲نیکلمیکروگرم بر لیتر۲۰۰
۱۳پالادیممیکروگرم بر لیتر۵۰۰۰
۱۴سلنیممیکروگرم بر لیتر۲۰
۱۵وآنادیممیکروگرم بر لیتر۱۰۰
۱۶رویمیکروگرم بر لیتر۲۰۰۰
۱۷فلوئورمیکروگرم برلیتر۱۰۰۰فقط برای خاک‌های اسیدی
۱۸بورمیلی گرم بر لیتر۳
۱۹هدایت الکتریکیمیکروزیمنس بر سانتیمتر۳۰۰۰
۲۰نیتروژن نیتراتیمیلی گرم بر لیتر۳۰
۲۱میکروبیبه جدول ۶ رجوع کنید.
۲۲PH۴/۸-۵/۶

 

توضیح ۱: مقادیر ارائه شده برای پارامترهای آلومینیوم، منگنز و فلوئور فقط برای آبیاری گیاهان در خاک‌های اسیدی محدودیت ایجاد می‌کنند. این نوع خاک‌ها اغلب در محدوده حوضه آبریز دریای خزر قرار دارند.

توضیح ۲: برای پارامترهای غلظت سدیم، کلراید و نسبت جذب سدیم (SAR) با توجه به وابستگی حداکثر مقدار مجاز آنها به روش آبیاری و سایر پارامترهای کیفیت آب، در اینجا حدودی برای آنها تعیین نشده است. با این وجود توصیه می‌شود در این موارد به مرجع اصلی (توصیه‌های سازمان خواروبار و کشاروزی جهانی) به‌عنوان یک راهنما رجوع شود.

حدود مجاز کیفیت باکتریولوژیک آب برای کاربری کشاورزی

گروهنوع محصولاتنماتدهای روده­ای(۱)

(میانگین حسابی تعداد در لیتر)(۲)

کلیفرم مدفوعی

(میانگین هندسی تعداد در ۱۰۰ میلی‌لیتر)(۲)

الفمحصولاتی که خام مصرف می‌شوند، زمین‌های ورزشی، پارک­های عمومیکمتر یا مساوی یککمتر یا مساوی ۱۰۰۰
بغلات، محصولات صنعتی، علوفه، چراگاه­ها و درختانکمتر یا مساوی یکمحدودیتی تعیین نشده‌است.
جمحصولات گروه “ب” در صورت عدم مواجهه کارگران و عموممحدودیتی تعیین نشده‌است.محدودیتی تعیین نشده‌است.

 

(۱) گونه‌های Ascaris و Trichuris و hookworms.

(۲) در طی دوره آبیاری

تبصره: حداقل تناوب نمونه‌برداری برای منابع تامین آب کشاورزی برای پارامترهای متداول و باکتریولوژیک ماهانه و مواد سمی فصلی می‌باشد.

مرجع جداول: استاندارد ها برگرفته از سازمان حفاظت از محیط زیست می باشد.


ضرورت تصفیه آب

سیستم های تصفیه آب به دو دلیل مورد استفاده قرار می گیرند: ۱- حذف آن دسته از مواد که سبب ایجاد بیماری می شوند و برای سلامتی خطرناک می باشند ۲- حذف موادی که حضور آنها به صورت کلی در سیستم موجب بروز مشکلات عدیده می شود، به طور مثال سبب ایجاد بو، طعم و ظاهری نامطلوب در آب می گردد. از آنجایی که بسیاری از آلاینده های مضر برای سلامتی از طریق بو کردن، چشیدن و ظاهر آنها قابل مشاهده نیستند در مطالعات سعی بر آن است که بر این نوع آلاینده ها تحقیق بیشتری صورت گیرد تا بتوان آبی مطلوب با کیفیت ظاهری مناسب ارائه نمود. اگرچه با پیشرفت تکنولوژی، توانایی کشف میکروارگانیسم ها و حتی ذرات شیمیایی کم خطر نیز رو به پیشرفت می باشد، می توان آلاینده های خطرناک برای سلامتی موجودات را حتی در مقادیر بسیار کم تشخیص داد و آنها را حذف نمود. در واقع هدف از تصفیه آب حفظ سلامت عمومی جوامع می باشد. بنابراین هدف کلی از تصفیه آب، تهیه آب آشامیدنی سالم و مطمئن با ظاهر مطلوب، طعم و بو مطبوع و البته مقرون به صرفه می باشد.

در نتیجه آلاینده های ظاهری، ویژگی های ظاهری آب مانند طعم ومزه، رنگ و … را تحت تاثیر قرار می دهد. بیشتر این آلاینده ها به صورت مستقیم برای سلامتی مضر نیستند، اما حضور آنها باعث بروز مشکلات به صورت غیر مستقیم برای سلامتی فرد می شوند. آلاینده های ظاهری شامل کدورت، حضورآهن و منگنز، رنگ نامطلوب، بو تخم مرغ فاسد که توسط گاز هیدروژن سولفید تولید می گردد، سختی و … می باشد و آلاینده های مربوط به سلامت موجودات شامل ترکیباتی است که می توانند به صورت طبیعی یا توسط انسان و یا به دلیل تصفیه نادرست، سلامت بشر را به خطر بیاندازند. این آلاینده ها همچنین می توانند به آلاینده هایی که حتی در مقادیر بسیار کم سبب بروز انواع بیماری ها در موجودات شود، تبدیل گردد. این آلاینده ها شامل پاتوژنها، مواد غیر آلی مثل آرسنیک، نیترات، نیتریت و همچنین محصولات جانبی ضد عفونی کننده ها که در طی عملیات ضد عفونی ایجاد می گردند، می باشد. این آلاینده ها عواملی هستند که بر کیفیت آب تاثیر گذار خواهند بود در نتیجه می بایست آب را قبل از مصرف حتما تصفیه نمود.


فرآیندهای تصفیه آب

تصفیه آب به منظور حذف آلاینده­ ها نیازمند فرآیندهای شیمیایی، فیزیکی و گاهی بیولوژیکی می­باشد. فرآیندهای معمول مورد استفاده در تصفیه آب آشامیدنی فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی می­باشند. فرآیندهای بیولوژیکی عمدتاً برای تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار می­گیرند، اگر­چه فرآیند فیلتراسیون به وسیله فیلتر شنی کند یک فرآیند بیولوژیکی می­باشد که از زمان های دور برای حذف پاتوژن ها از آب آشامیدنی مورد استفاده قرار گرفته است. فرآیند کربن فعال بیولوژیکی (BAC)  نیز یک فرآیند بیولوژیکی است که به منظور حذف آلاینده های آلی از آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می­گیرد.

فرآیندهای شیمیایی مورد استفاده در تصفیه آب شامل اکسیداسیون، انعقاد و ضدعفونی کردن می­باشند. فرآیندهای فیزیکی شامل لخته سازی، ته نشینی، فیلتراسیون، جذب و ضد عفونی با اشعه فرابنفش UV می­باشد. نوع فرآیندهای مورد نیاز و نحوه استفاده از آنها بستگی به نوع و غلظت آلاینده هایی دارد که قرار است حذف شوند.

در انتخاب روش و سیستم تصفیه­ آب عواملی از جمله نوع آلاینده های مورد نظر برای تصفیه، حجم آب مورد نیاز در مدت زمان معین (دبی آب)، اندازه­ی سیستم تصفیه، قیمت خرید و هزینه های تعمیر و نگهداری، ایمنی و موثر بودن سیستم تصفیه­ی آب باید مورد توجه قرار گیرند. در ادامه خلاصه ای از فرآیند های اصلی صورت گرفته در تصفیه آب را مورد بررسی قرار خواهیم داد.


واحدهای تصفیه آب

در حالت کلی منظور از فرآیند های تصفیه آب فرآیند هایی چون: انعقاد، لخته سازی، ته نشینی، فیلتراسیون، گند زدایی به علاوه دیگر فرآیندهای کنترلی و تجهیزات مورد استفاده و … می باشد. انتخاب بهترین ترکیب فرآیندها برای تصفیه آب بستگی به فاکتور های زیر دارد.

مقدار ذرات جامد معلق

  • میزان کدورت آب
  • ماهیت مواد معلق
  • خواص شیمیایی آب (قلیائیت و …)
  • دبی آب تصفیه شده مورد نیاز
  • در دسترس بودن اپراتور، امکانات و …


واحد انعقاد

یکی از روش های متداول تصفیه مواد معلق سوسپانسیونی و کلوئیدی شامل انعقاد یا کواگولاسیون ذرات کلوئیدی، لخته سازی ذرات کوچک برای تشکیل توده های بزرگتر و پس از آن ته نشینی و فیلتراسیون می باشد که در این بخش فرآیند انعقاد توضیح داده می شود.

به منظور ناپایدار نمودن بار کلوئید ها و سایر مواد معلق در آب از واحد انعقاد استفاده می گردد. در این واحد ذرات شناور و یا محلول در آب لخته می گردند سپس طی فرآیند لخته سازی، توده یا لخته های بزرگتر با خاصیت ته نشینی بالاتر تولید می گردند. به طور معمول زمان انجام واکنش ها در این واحد بین ۱۰ تا ۲۰ دقیقه می باشد.

قطر ذرات(میلی متر)ذره شاخصزمان لازم برای برای ته­نشینی در عمق ۰/۳ متر
۱۰گراول۰/۰۳ ثانیه
۱شن درشت۳ ثانیه
۰/۱شن ریز۳۸ ثانیه
۰/۰۱سیلت۳۳ دقیقه
۰/۰۰۱باکتری۵۵ ساعت
۰/۰۰۰۱رنگ۲۳۰ روز
۰/۰۰۰۰۱ذرات کلوئیدی۳/۶ سال
۰/۰۰۰۰۰۱ذرات کلوئیدیحداقل ۶۳ سال

انواع مواد کلوئیدی

  • آب گریز (Hydrophobic): این دسته از کلوئیدها معمولا غیرآلی هستند و باعث بروز کدورت در آب می­شوند. همچنین این مواد دارای بار سطحی منفی هستند.
  • آب دوست (Hydrophilic): این دسته از کلوئیدها معمولا آلی هستند و یک منبع رایج در تغییر رنگ آب به حساب می آیند. مولکول­های آب اطراف این ذرات را فرا می­گیرند و درنتیجه دارای بار منفی هستند.

برخی از منعقدکننده­ هایی که مورد استفاده قرار می­گیرند به شرح ذیل می­باشد.

  • سولفات آلومینیوم (آلوم)Al2(SO4)3.18H2O
  • سدیم آلومیناتNaAlO2
  • سولفات فریک Fe2(SO4)3.9H2O
  • سولفات فروس ۷H2O
  • کلرید فریک FeCl3
  • کلرید پلی آلومینیوم (PAC)
  • پلی­مرهای کاتیونی
  • هیدرات آهک
  • کواگولانت های دیگر مثل سیلیکا فعال، بنتونیت و یا کائولین

توجه داشته باشید که اختلاط سریع نیز جزئی از مجموعه عملیات انعقاد محسوب می شود و مواد شیمیایی که به هنگام انجام عملیات اختلاط سریع استفاده می گردند نیز باید خواص مطلوب را داشته باشد به طور مثال موادی چون آلوم و کلرورفریک در این فرآیند ها استفاده می گردد.در نتیجه انتخاب ماده شیمیایی مناسب، مشخصات آب خام، نوع دیفیوزرها با توجه به نوع منعقد کننده، هزینه و … عوامل موثر در عملیات انعقاد می باشد.

بهینه سازی انعقاد

از مهترین عوامل بهینه سازی عملیات انعقاد، انتخاب ماده منعقد کننده مناسب می باشد. علاوه بر این، میزان و نحوه تزریق این مواد بسیار حائز اهمیت است. به منظور بهینه سازی انعقاد می توان از آلوم به همراه پلیمر های کاتیونی استفاده نمود اما توجه نمایید که پلیمرهای کاتیونی هزینه بالاتری نسبت به آلوم دارد در نتیجه دوز ماده مصرفی به دقت می بایست کنترل گردد.


واحد لخته سازی

هدف اصلی از این واحد که پس از واحد انعقاد قرار میگیرد و در اصطلاح به آن فلوکولاسیون گفته می شود، اختلاط آرام جریان به منظور تشکیل لخته و نتیجتاً ته نشینی و حذف این لخته ها می باشد. موادی که در این واحد مورد مصرف قرار می گیرد تحت عنوان کمک منعقد کننده شناخته می شود. پلی الکترولیت ها یا همان پلیمرها به عنوان کمک منعقد کننده کاربرد دارند. پلیمرها زنجیره های طویلی از مولکولها هستند که در کنار یکدیگر قرار گرفته­ اند. زمان مورد نیاز برای عملیات مخلوط کردن در این مرحله معمولا بین ۱۵ تا ۴۵ دقیقه می باشد.

سه نوع رایج از پلیمرهایی که مورد استفاده قرار می­گیرند شامل:

  • پلیمرهای با بار مثبت (کاتیونی)
  • پلیمرهای با بار منفی (آنیونی)
  • پلیمرهای بدون بار

درواقع فلوکولاسیون بخشی از فرآیند کواگولاسیون محسوب می شود اگرچه برخی از Handbookها این دو را دو فرآیند مجزا در نظر گرفتند که در این جا نیز به صورت جداگانه توضیح داده شده است.

گرادیان سرعت (G-value) یکی از مهمترین فاکتورهایی است که امکان برخورد ذرات کلوئیدی و تشکیل ذرات بزرگتر (توده) را مورد بررسی قرار می دهد. اگر مقدار G خیلی کم باشد، احتمال برخورد ذرات و تشکیل ذرات بزرگتر کاهش می یابد و همچنین اگر این میزان بیش از حد زیاد باشد، باعث افزایش تنش برشی شده و ممکن است منجر به تجزیه توده ها و یا انباشت ذرات ایجاد شده گردد (در صورتی که این توده ها در مرحله ته نشینی و جداسازی می بایست از آب حذف می شدند).

عواملی که در حین این فرآیند باید مورد توجه قرار گیرد شامل:

  • کیفیت آب ورودی (Feed Water)
  • کیفیت آب تصفیه شده (Permeate Water)
  • تغییرات ناگهانی دبی
  • شرایط محلی
  • هزینه و …

روش های موجود برای انجام عملیات لخته سازی

برای انجام این فرآیند روش های متفاوتی وجود دارد به طور مثال روشی که توسط همزن های مکانیکی و یا دیوارهای آرام کننده (بافل) صورت می پذیرد موجب برخورد موثر ذرات (برخورد موثر: برخورد ذرات در جهت و اندازه مناسب) و در نتیجه سبب انباشتگی ذرات می شود. روش ها به صورت کلی به شرح زیر می باشد.

اختلاط مکانیکی (در این روش سرعت همزن باید کنترل شود).

  • محور عمودی با توربین یا تیغه پروانه ای
  • نوع پدالی با محور افقی یا عمودی
  • واحد های ویژه مثل تیر های چرخشی، flocculator، تصفیه NU

کانال های با دیواره ی آرام کننده

  • کانال هایی با دیواره ی آرام کننده افقی
  • کانال هایی با دیوار ه ی آرام کننده قائم

سیستم های زلال سازی با راکتور های خاص

لخته سازی تماسی (فیلتر شنی)

  • روش لخته سازی تماسی (فیلتر شنی) نیازمند کمترین میزان نگهداری می باشد. برخی کارخانه های تولید کننده تجهیزات مثل neptune micro focus و culligan این سیستم را در واحد های پکیج تصفیه آب بسط داده اند.

ایجاد آشفتگی توسط واتر جت یا هوای پخش شده

  • توجه داشته باشید که بررسی اندازه لخته ها، حذف کف از سطح آب و کنترل رشد جلبک ها در دیواره و دیواره های آرام کننده (بافل) نیز از امور اساسی در کنترل این فرآیند می باشد.


واحد ته نشینی

رسوب گذاری یا ته نشینی فرآیندی است که در آن توده هایی که در طی فرآیند کواگولاسیون و فلوکولاسیون تشکیل شده بودند، می توانند در این مرحله ته نشین شوند. این توده ها مانند لجن در کف مخازن ته نشینی تجمع می یابند و در نهایت آب تصفیه شده از طرف دیگر خارج می شود. طراحی های مختلفی برای مخازن ته نشینی در دسترس می باشد از این دسته از طراحی ها می توان به مخازن مستطیلی، که آب از یک طرف به آن وارد می شود و از طرف دیگر خارج می شود و بیشتر در تصفیه خانه های آب در مقیاس بزرگ استفاده می شود اشاره کرد همچنین مخازن دایره ای شکل با کف صاف و یا مخروطی شکل نیز در تصفیه آب در مقیاس های کوچک استفاده می گردند.

آب حاوی فلوک از قسمت پخش کننده یا توزیع کننده مرکزی و آب تصفیه شده از محیط اطراف مخزن (سرریز) خارج می شود. طراحی و شرایط جریان در مخزن ته نشینی به گونه ای باشد که بیشترین میزان آب صاف شده و کمترین مقدار آب حاوی فلوک را ایجاد کند. در واقع ته نشینی یک فرآیند مناسب در جهت حذف توده های تشکیل شده از گل ولای که به سادگی ته نشین می شوند، می باشد. بنابراین توده های خاص که به نسبت سبک هستند و به آسانی ته نشینی نمی شوند، فرآیندی مانند ته نشینی به تنهایی کافی نبوده و می بایست از فرآیند شناور سازی نیز استفاده نمود. هنگامی که لجن و ذرات آلی به توده تبدیل می شوند در واقع توده های با وزن پایین تشکیل شده است و ممکن است تنها ته نشینی به منظور حذف آنها کافی نباشد.

توجه داشته باشید که اگر لجن تشکیل شده به طور منظم تخلیه نگردد، کیفیت آب اصطلاحاً صاف شده نیز کاهش می یابد. همچنین به منظور افزایش راندمان ته نشینی و چربی گیری از لاملا استفاده می شود که به صورت شماتیک نشان داده شده است.

در حالت کلی فرآیند ته نشینی بر اساس اندازه، مقدار و وزن مخصوص موادی که می بایست از هم تفکیک شوند به دو دسته تقسیم بندی می شود: حوضچه دانه گیری (ته نشینی صفحه ای) و مخزن ته نشینی (زلال ساز ها).

مخازن ته نشینی دارای سه شکل کلی می باشند: حوضچه مستطیلی افقی، مخزنهای ته نشینی با جریان رو به بالا و راکتور زلال سازی با جریان رو به بالا با پتوی لجن.

عوامل متعددی بر فرآیند ته نشینی تاثیر گذار است که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره نمود.

  • ماهیت ذرات معلق داخل آب
  • سرعت ته نشینی ذرات معلق
  • مشخصات آب ورودی
  • تغییرات جریان
  • نوع و انتخاب مدول های ته نشینی نرخ بالا
  • هزینه
  • روش حذف لجن

راکتور و زلال ساز های جریان رو به بالا

این واحد به سه دسته تقسیم می گردد: زلال ساز های ساده با جریان رو به بالا، راکتور زلال ساز های با پتوی لجن، راکتور های زلال ساز و زلال سازی با جریان رو به بالا که این راکتورها در مقایسه با حوضچه های مستطیلی دارای مزیت های زیر می باشد.

  1. طراحی سریع و اقتصادی
  2. سهولت حذف لجن
  3. بازده زلال سازی بالاتر

همچنین دارای معایبی به شرح زیر می باشند:

  1. در مقایسه با تانک های افقی به کنترل راهبری زیادی نیاز دارند.
  2. افت بازده سریع می باشد.
  3. اگر پتوی لجن از بین برود، مدت زمان زیادی برای تولید پتوی لجن لازم است.

 

فرآیند ته نشینی شنی ریز با سرعت زیاد

در سال های گذشته به این فرآیند، فرآیند شنی پایدار نیز گفته می شود. در واقع این فرآیند شامل مرحله لخته سازی و ته نشینی (زلال سازی) می باشد. مرحله لخته سازی دارای زمان اختلاط ۹ الی ۱۰ دقیقه می باشد. توجه داشته باشید که این فرآیند نیز دارای مزایا و معایبی است که مزایا آن شامل موارد زیر است:

  1. نیازبه فضای کم
  2. کارایی بالا
  3. راه اندازی سریع

معایب:

  1. نیاز به تجهیزات مکانیکی متعدد و زیاد همچنین زمان فرآیند کوتاه
  2. غیر فعال شدن کل فرایند در صورت عدم دسترسی بیش از ۱۰ دقیقه به برق
  3. نیاز به منعقد کننده بیشتر نسبت به فرآیند های متعارف دیگر

در نظر داشته باشید که بر اساس هزینه های کارکرد، راهبری و نگهداری اولویت بندی انواع تانک های ته نشینی به صورت تجربی به شکل زیر می باشد.

  1. تانک مستطیلی طویل
  2. تانک های مستطیلی با مدول های ته نشینی نرخ بالا
  3. واحد های اختصاصی


واحدDAF (شناورسازی با هوای محلول)

این واحد به منظور ته نشینی توده های با وزن مولکولی سبک و به منظور حذف آنها استفاده می گردد. کاربرد فرآیند شناور سازی با هوای محلول (DAF) برای تصفیه آب شرب در ایالات متحده از سال ۱۹۹۳ شروع شد در حالی که این فرآیندها با موفقیت تمام در اروپا از دهه ۱۹۶۰ استفاده شده است.

حباب ها در این مرحله نقش مهمی را ایف می نمایند زیرا حباب ها به توده ها چسبیده و آنها را با خود به سطح حمل می کنند، در نتیجه روی سطح جمع آوری شده و آماده برای ته نشینی می باشند.

هوا توسط دستگاه اشباع کننده تحت فشار به آب تزریق می گردد. این آب که با هوای محلول اشباع شده است به آب جریان اصلی که می بایست تصفیه گردد اضافه می شود. زمانی که این دو آب با یکدیگر مخلوط می شوند به دلیل افت فشار ایجاد شده هوای محلول داخل آب تمایل به آزاد شدن دارد و این حباب ها به سمت سطح حرکت می کنند در همین حین ذرات با وزن مولکولی پایین را با خود به سطح آب می رسانند. زمان مورد نیاز برای فرآیند لخته سازی کمتر از فرآیند ته نشینی می باشد.

نکته مهم و قابل توجه در این قسمت این که به منظور استفاده از این روش در فرآیند های تصفیه آب می بایست میزان کل کربن آلی مشخص شود زیرا در مقادیر بالای این شاخص به دلیل بالا بودن وزن مولکولی و سنگین بودن توده تشکیل شده، بازده فرآیند پایین می آید. نکته دیگر این که  کریپتوسپورودیوم و ژیاردیا را توسط این واحد می توان حذف نمود. معمولا این روش برای تصفیه آب با رنگ بسیار بالا و مملو از جلبک که دارای کدورت پایینی باشد بسیار مناسب می باشد.


واحد فیلتراسیون با بستر شنی و کربنی

به طور معمول پس از واحد ته نشینی و شناور سازی با هوای محلول از فیلتراسیون به عنوان مرحله صاف سازی نهایی استفاده می شود. فیلتراسیون یک روش فیزیکی برای جداسازی ذرات سوسپانسیونی و کلوئیدی از آب به روش عبور از مواد داخل فیلتر می باشد. در واقع در این واحد تعدادی از فرآیند های فیزیکی  از جمله آنها می توان به جذب، ته نشینی، رسوب گذاری و … شرکت می نمایند. فیلتراسیون با بستر شنی به منظور حذف لخته ها و ذرات ریز در سیستم تصفیه استفاده می گردد. فیلتراسیون شنی یک فرآیند ساده می باشد که آب از داخل این فیلتر که حاوی ذرات شن، کربن و آنتراسیت می باشد عبور کرده و ناخالصی ها در بین این ذرات باقی می مانند و آب تصفیه شده از قسمت پایین خارج می شود. در شکل زیر به صورت شماتیک روند این فرآیند نشان داده شده است.

انوع فرآیند های فیلتراسیون با بستر شنی شامل:

  • فیلتراسیون تند
  • فیلتراسون کند

فیلتراسیون تند (RSF)

فیلتراسیون با سرعت بالا یکی از فرآیند های متعارف تصفیه آب می باشد. این فیلترها سر باز با فشار اتمسفری هستند که جریان از بالا معمولا با سرعت ۵ متر مکعب در ساعت به فیلترها وارد می شود، همچنین این فیلتر ها توسط سیستم بک واش (که می تواند ۷۲-۱۲ ساعت به طول انجامد) شست وشو می یابد. برخی از فیلتر ها سر باز نیستند، بلکه تحت فشار عملیاتی، فرایند فیلتراسیون را انجام میدهند. فیلترهای دوال مدیا دارای لایه های متفاوت و مجزا از یکدیگر می باشند. پس از مدتی در اثر تراکم ذرات، فیلترها به منظور افزایش بازده می بایست شست وشو داده شوند. این به معنای اشباع شدن توده ها در فیلتر می باشد. سیستم بک واش می تواند بر اساس زمان پایه یا براساس افت فشار در فیلترها کنترل گردد.

فیلتراسون کند (SSF)

امروزه از این فیلترها کمتر در تصفیه آب استفاده می گردد. در واقع از این فیلترها به منظور افزایش زمان تماس ذرات داخل فیلتر با ذرات معلق استفاده می گردد.

 

مواد مصرفی داخل فیلترها

این مواد می تواند شامل شن سیلیکا، Greensand، ذرات آنتراسیت، کربن فعال و انواع دیگری از مواد باشد. همچنین این مواد می توانند به تنهایی و یا به صورت ترکیب در فرآیند فیلتراسیون داخل فیلترها استفاده گردند.

نوع و انداره فیلترها

به طور کلی میزان آب مورد نیاز برای تصفیه در تعیین اندازه و قطر فیلترها به طراحان سیستم های تصفیه کمک شایانی می کند.

همچنین نوع آب خام نیز بسیار حائز اهمیت می باشد. به طور مثال اگر آب های زیرزمینی دارای مقادیر زیادی از آهن و منگنز باشند بهترین روش برای حذف این مواد، استفاده از روش اکسیداسیون با کلر یا پرمنگنات پتاسیم است که از فیلتر های تحت فشار پیروی می نماید.

شست وشوی فیلترها

برای  شست و شوی فیلترها به صورت کلی ۴ روش وجود دارد. تانک های شست و شوی هوایی، پمپاژ مستقیم، خود شست وشو و شست و شوی معکوس پیوسته فیلترهای شنی. برای انتخاب هر یک از روش های ذکر شده می بایست عوامل متعددی در نظر گرفته شود. به طور مثال در تانک های شست و شوی هوایی نیاز به فضا با ارتفاع بیشتر وجود دارد و همچنین در سیستم های بزرگتر که نیاز به فیلتر های بزرگتر می باشد به دلیل لزوم استفاده از پمپ با فشار و توان بالا تر استفاده از سیستم شست و شو با پمپاژ توصیه نمی شود و بیشتر در سیستم های کوچک مورد استفاده قرار می گیرد. به علاوه در فیلترهای شنی تند، فیلترهای معمولی دو بستره و فیلتر های سه لایه  در صورت شست وشوی سطحی، شست و شوی معکوس آنها موثر می باشد.

 شست و شو با هوا

در چند سال اخیر برخی از انتشارات و کارخانه های سازنده تجهیزات بر این عقیده بودند که شست شو با هوا تنها روش بهینه ممکن برای تمیز نگه داشتن هر نوع فیلتری می باشد. در صورتی که این مساله همیشه صحیح نمی باشد. شست وشو با هوا می تواند بستر فیلتر را به شدت به هم بزند و این تاثیر بسیار زیادی بر بازده فیلتراسیون خواهد داشت. در واقع توجه داشته باشید که انتخاب سیستم شست وشو با هوا، هم موجب پیچیده شدن طراحی و ساخت فیلترها و هم پیچیده شدن راهبری قسمت های مختلف فیلتر مانند دمنده های هوا، خط هوا و شست وشوی معکوس می گردد. همچنین استفاده از این روش ۲ تا ۳ برابر زمان شست وشو را افزایش می دهد.


واحد گندزدایی

درصد زیادی از باکتری ها و میکروارگانیسم های بزرگتر در حین فرآیند های صاف سازی به ویژه توسط فیلتراسیون شنی حذف می گردند. با این حال هنوز مقدار زیادی از باکتری ها و ویروس ها در آبی که از فرآیندهای قبلی عبور کرده در آن باقی می مانند. بنابراین می بایست به منظور حذف ارگانیسم های باقی مانده و از بین بردن احتمال تشکیل دوباره این مواد در آب، فرآیند گند زدایی انجام شود. بدین منظور از برخی از مواد شیمیایی که در اصطلاح ضدعفونی کننده نامیده می شوند، استفاده می گردد. همچنین به منظور ضد عفونی نمودن فیزیکی آب از روش هایی مانند به جوشاندن، اشعه فرابنفش و … استفاده می گردد.

مواد شیمیایی رایج به منظور فرآیند گند زدایی شامل:

  • گاز کلر
  • ازن
  • دی اکسید کلر
  • هیپوکلریت کلسیم (HTH)
  • هیپو کلریت سدیم (bleach)
  • مونو کلروآمین

امروزه ضد عفونی با استفاده از اشعه فرا بنفش بسیار مورد استقبال قرار گرفته است زیرا هیچ گونه محصول جانبی در طی این فرآیند درآب باقی نخواهند ماند. اشعه UV میکروارگانیسم ها را هرچند در مقادیر بسیار کم غیر فعال یا از بین خواهد  می برد، اما توجه داشته باشید زمانی از این روش استفاده می گردد که مقادیر کمی از ناخالصی ها در آب باقی مانده باشد در واقع به عبارت دیگر مرحله ی پیش تصفیه به خوبی انجام شده باشد.

برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه ضد عفونی کننده ها می توانید به صفحه مواد شیمیایی سایت شاران صنعت مراجعه فرمایید.

 

غلظت ضدعفونی کننده باقی مانده

دو فاکتور بسیار مهم در گندزدایی شامل غلظت ماده گندزدای باقی مانده و زمان تماس می باشد. این دو فاکتور را می توان به صورت زیر نشان داد.

C×t=cte

توجه داشته باشید که این مقدار ثابت را می توانید برای ارگانیسم های مختلف موجود در آب در جداول EPA’s Guidance Manual جستجو نمایید.

 محصولات جانبی

تمام گندزداهایی که در فرآیند تصفیه استفاده می گردند با مواد قابل اکسایش داخل آب واکنش می دهند و محصولات جانبی نامطلوب را تولید می نمایند، اما میزان این مواد کمتر از مقداری است که به سلامت انسان آسیبی وارد نماید اما به هر حال آنها می بایست مورد مطالعه قرار گرفته و میزان آنها کنترل شود.


واحد تزریق مواد شیمیایی

این واحد شامل تمام موادی است که در سیستم تصفیه آب استفاده می گردد و شامل ضد عفونی کننده ها، ضد رسوب کننده ها، منعقد کننده ها و … می باشد. موادی که در تصفیه آب مصرف می گردند می بایست مقدار حلالیت آن در آب بالا بوده و استفاده از آنها از نظر سازمان حفاظت از محیط زیست تصویب شده باشد.

هدف از واحد تزریق مواد شیمیایی می تواند شامل موارد زیر باشد:

  • انعقاد و لخته سازی
  • گند زدایی
  • کنترل pH
  • کنترل طعم و بو
  • کنترل خوردگی
  • فلوئورزنی
  • سختی زدایی
  • کنترل جلبک


برق و کنترل ابزار دقیق

پس از اینکه تمام بخش های قبلی در نظر گرفته شدند، نوع و هدف سیستم نیز می بایست تعریف شود. در واقع هدف از سیستم کنترل و ابزار دقیق باید ایجاد بهترین و سریعترین کنترل باشد.

مزایای سیستم تجهیزات

  • بهبود نتایج فرآیند
  • استفاده بهینه از مواد شیمیایی در طول هر یک از فرآیند های تصفیه
  • تغییرات فرآیند در هر لحظه قابل مشاهده می باشد
  • راهبری ایمن
  • ثبت کامل داده ها
  • تسریع زمان عملکرد
  • به هنگام تشخیص خسارات بزرگ به سیستم، کل مجموعه یا قسمت مورد نیاز به صورت اتوماتیک خاموش می شوند و خسارات را کاهش می دهند.

روش های کنترلی کلی

  • دستی
  • نیمه خودکار
  • خودکار
  • نظارتی

کنترل نظارتی، مربوط به اصول اولیه سیستم می باشد که می توان فرآیند ها را از دور نمایش و تنظیم نمود که البته ممکن است در محل و یا از محل دور باشند. دو نوع بسیار مهم کنترل ها عبارتند از: کنترل مدار باز و کنترل مدار بسته.

برق

اکثر قسمت های متفاوت سیستم های تصفیه آب برای فعالیت خود به برق احتیاج دارند در واقع برق رسانی یکی از قسمت های مهم و ضروری در تصفیه آب محسوب می شود.

برخی از تجهیزات که به برق نیاز دارند شامل:

  • سیستم کنترل و تجهیزات
  • اختلاط سریع
  • ۲۵ تا ۵۰ درصد از ژنراتور ها
  • تزریق مواد شیمیایی
  • شیرهای اصلی
  • سیستم گرمایی و تهویه
  • پمپ ها


جمع آوری پساب شست و شو

در تصفیه خانه ها به صورت کلی ۲ تا ۳ درصد از آب تصفیه شده را به شست و شوی فیلتر ها اختصاص می دهند. البته در گذشته برای شست و شو از آب خام استفاده می شد که در سال ۱۹۷۲ این کار ممنوع اعلام شد و از آن پس می بایست از آب تصفیه شده به منظور شستشو استفاده نمود.

از مهمترین مواردی که در طراحی این سیستم می بایست مورد توجه قرار داد می توان به موارد زیر اشاره نمود.

  • مقدار و کیفیت پساب
  • کیفیت مطلوب برگشتی و پمپاژ شده
  • نوع فرآیند ها
  • ظرفیت فرآیند ها

برخی از طراحان در این واحد ترجیح می دهند که پساب و لجن را با هم مخلوط نموده و سپس شست و شو را انجام دهند در صورتی که این کار توصیه نمی شود به دلیل اینکه مقادیر عناصر و مواد تشکیل دهنده در این دو ترکیب یکسان نیست. به طور مثال لجن ۵ تا ۱۵ درصد از ترکیباتی چون میکروارگانیسم ها، ترکیب های آلی و فلز های سنگین که از آب خام ته نشین می شوند را شامل می شود در حالی که غلظت مواد جامد در پساب حدود ۰/۰۱ تا ۰/۰۴ درصد می باشد و اگر این دو باهم ترکیب شوند کدورت آب افزایش یافته و مواد مصرفی به منظور تصفیه نیز به تبع افزایش خواهد یافت. اپراتورها می بایست هر شش ماه یکبار مخزن ها را تخلیه کنند و حجم مدیای انباشت شده و یا ذغال انباشته شده در کف تانک را ارزیابی و بررسی نمایند.

در واقع هدف از این کار جلوگیری از اتلاف مدیای تانک ها است زیرا این مواد خاصیت خورندگی دارند و ممکن است به پروانه های انتقالی پمپ آسیب وارد شود. اگر میزان انباشتگی زیاد باشد به معنای این است که این مدیا در حال هدر رفتن است و می بایست به طور پیوسته عملیات کنترل سیستم صورت پذیرد.


دفع لجن

لجنی که در تصفیه خانه آب تولید می شود از نوع لجن های شیمیایی بوده و تخلیه آن به آب شهری ممنوع می باشد. اکثر تصفیه خانه ها در واحد لخته سازی از سولفات آلومینیوم استفاده می نمایند که جداسازی آب از این ماده بسیار دشوار می باشد در نتیجه در روش دفع لجن می بایست دقت لازم به عمل آید. مواردی که طراحان می بایست مورد توجه قرار دهند در قسمت زیر اشاره شده اند.

  • قانون کنترل آلودگی آب
  • برآورد میزان لجن تولید شده در واحد زمانی
  • مشخصات لجن
  • روش های کاهش لجن
  • روش های آب زدایی
  • دفع نهایی لجن

بر اساس کتابچه های راهنمای سازمان حفاظت از محیط زیست (EPA) می توان میزان لجن تولید شده در واحد زمان را از فرمول زیر محاسبه نمود.

TOC (mg/l)+(1.5×turbidity (NTU)+A]+دوز آلوم(میلی گرم بر لیتر)]×۸.۳۴

توجه نمایید پیش از دفع لجن می بایست آنرا تا حدودی تصفیه نمود و این موضوع به کنترل دفع نهایی لجن مورد نیاز وابسته است.

در صورت عدم وجود فضا و کارکنان کافی، بارندگی زیاد و مواد جامد مورد نیاز به مقدار زیاد نمی توان بسترهای خشک لجن را ساخت در نتیجه می بایست از سیستم زهکشی و آب زدایی مکانیکی استفاده نمود. این سیستم ها شامل موارد زیر می باشد.

  • تغلیظ ثقلی
  • فیلتر های خلا
  • فیلترهای فشاری
  • سانتریفیوژ و روش های یخ زدگی- آب شدن

به منظور کاهش نرخ لجن تولید شده می بایست نوع و دوز مواد منعقد کننده به درستی انتخاب گردند. از آنجا که ۲۶ درصد از آلوم اضافه شده تولید هیدروکسید آلومینیوم می نماید، می بایست دوز مصرفی حتما کنترل شود و همچنین می توان به جای آلوم از پلیمر های کاتیونی استفاده کرد در نتیجه میزان اکسید آلومینیوم تشکیل شده کاهش یافته و در نتیجه میزان لجن تولیدی نیز به طور موثر کاهش می یابد.


فرآیندهای ویژه تصفیه آب

منظور از فرآیند های ویژه ی تصفیه آب، فرآیند هایی است که در تصفیه معمولی آب مانند فرآیند فلوکولاسیون- کواگولاسیون، ته نشینی، فیلتراسیون، کلر زنی و پایدار سازی استفاده نمی گردد. از فرآیند های ویژه  می توان به فرآیند هایی چون فرآیند های غشایی (اسمز معکوس، نانوفیلتراسیون، الترافیلتراسیون و الکترودیالیز)، جذب توسط کربن فعال، ازن زنی، اکسیداسیون و … اشاره نمود.

واحد سختی گیری با آهک

هدف اصلی از واحد سختی زدایی در واقع کاهش میزان سختی آب می باشد. این سختی عمدتا شامل کلسیم و منیزیم اضافی آب می باشد. واکنش های کلی که در این قسمت رخ می دهد شامل: سختی زدایی با آهک- سود سوز آور، سختی زدایی با آهک- سودا، پایدار سازی آب سختی زدایی شده می باشد.

توجه داشته باشید برای محاسبه دوز آهک مصرفی در فرایند تصفیه می توان از فرمول زیر استفاده نمود.

A=CO2

B=HCO3

C=Mg

D=A+B+C

(D/E (A+BC = دوز آهک

واحد اکسیداسیون

این واحد به منظور اکسیداسیون و حذف آهن و منگنز صورت می پذیرد. در واقع برخی از ترکیبات غیر آلی یا معدنی داخل آب می بایست در ابتدا به موادی اکسید شوند که بتوان به راحتی آنها را حذف نمود.

به طور مثال آهن و منگنز در آب های سطحی به طور معمول یافت می شوند، این ترکیبات به صورت محلول در آب و غیر قابل مشاهده هستند که با فرآیند های معمول تصفیه آب نمی توان آنها را حذف نمود و همچنین در صورت عدم حذف این دو ماده از آب، صدمات زیادی در هنگام عملیات تصفیه به سیستم وارد می شود. همچنین از صدماتی که  در صورت عدم حذف این دو ماده شاهد هستیم می توان به ایجاد لک بر روی لباس ها اشاره نمود.

اولین مرحله به منظور حذف این ترکیبات فرآیند اکسیداسیون می باشد که سبب تبدیل آنها به ترکیباتی می شوند که بتوان در حین فیلتراسیون آنها را به  راحتی حذف نمود. در واقع عملیات اکسیداسیون می تواند توسط اکسیدان هایی چون کلر، ازن، پتاسیم پرمنگنات، اکسیژن یا هوا انجام گردد.

به طور معمول پس از این عملیات آهن به شکل هیدروکسید آهن  Fe(OH)3 ته نشین می شود در حالی که منگنز به شکل MnO2 تغییر نموده و در ته مخازن جمع می شود.

در حالت کلی می توان آهن را با اکسیدان هایی چون هوا و یا کلر، اکسید نمود در حالی که منگنز به راحتی و با اکسیدان های ضعیف اکسید نمی گردد و به اکسید کننده های قوی تری احتیاج است از جمله این اکسیدان ها می توان به پر منگنات پتاسیم اشاره نمود. از روش اکسیداسیون حتی می توان به منظور حذف سختی آب نیز استفاده نمود. توجه فرمایید که عملیات هوادهی عمدتا به منظور تبدیل اکسیژن به آب و حذف گازهای فرار مورد استفاده قرار می گیرد.

یکی از فاکتور بسیار مهم در حین عملیات اکسیداسیون، میزان pH  محیط می باشد که می بایست به درستی کنترل گردد. مقدار آن دست کم می بایست حدود ۷ باشد. واکنش زیر اکسیداسیون توسط دی اکسید کلر را نشان می دهد.

ضروری است که این روش در نبود اکسیژن انجام شود تا از اکسیداسیون عناصر ناخواسته جلوگیری به عمل آید.

واحد کنترل طعم و بو

این واحد یکی از مهم ترین واحد های تصفیه آب محسوب می گردد چرا که به طور مستقیم بر مصرف کننده تاثیر گذار خواهد بود. یعنی به راحتی می توان کیفیت کنترل این واحد را تشخیص داد. کنترل رنگ و بو به ویژه در آب های سطحی که میکروارگانیسم ها و مواد آلی و فاضلاب کارخانه ها را شامل می شود، بسیار بااهمیت تلقی می شود.

برخی از مصرف کننده ها حتی طعم ناشی از کلر باقی مانده در آب را نیز نامطبوع اطلاق می کنند در نتیجه میزان کلر نیز می بایست به دقت در این واحد کنترل گردد.

دلایل ایجاد بوی بد در می تواند شامل موارد زیر باشد.

  • فعالیت انواع جلبک ها در آب
  • باکتری های رشته ای
  • اکتینومیست ها (در فصول خاص)
  • پوسیدگی گیاهان
  • سولفید هیدروژن
  • رواناب کشاورزی
  • و دیگر مواد شیمیایی صنعتی که ممکن است به آب پیدا کرده باشند.

روش های کنترل طعم و بو

روش های کنترل طعم و بوی آب شامل ۱) ممانعت در منبع ۲) حذف در تصفیه خانه ۳) کنترل در سیستم توزیع می باشد.

  • ممانعت در منبع: در اکثر مخازن در فصول گرم پدیده ی لایه بندی شدن در آب رخ می دهد و لایه های زیرین میزان اکسیژن کمتری را دریافت می نمایند در نتیجه رشد میکروارگانیسم ها بهتر صورت می گیرد. هم سولفید هیدرژن و هم مواد آلی تجزیه شده و بوی نامطلوب ایجاد می نمایند. که در این واحد می توان به وسیله همزن های مکانیکی، پمپ های شناور و پمپ های حبابی این مشکلات را کنترل نمود. همچنین کنترل گیاهان آبزی می تواند بسیار مفید واقع شود. به طور مثال روش معمولی که به منظور کنترل رشد جلبک ها مورد استفاده قرار می گیرد استفاده از سولفات مس می باشد.
  • حذف در تصفیه خانه: در صورتی که مرحله قبل پاسخگوی نیاز ما نباشد این مشکل را می بایست در تصفیه خانه حل نمود که می توان با استفاده از فرآیند های اکسیداسیون، هوادهی و جذب سطحی (به کمک اضافه نمودن کربن فعال پودری) این مهم را انجام داد.
  • کنترل در سیستم توزیع: یکی از دلایل ایجاد طعم و بوی نامطلوب در این سیستم نیز می تواند به علت خوردگی مواد لوله و یا رشد باکتری های آن مانند Crenothrix و Leptothrix باشد. روشی که برای کنترل در این قسمت به طور معمول در نظر گرفته می شود، کاهش فضاهای مرده تا حد ممکن و همچنین تعبیه دریچه های تخلیه آب در نقاط حساس شبکه می باشد. در این قسمت می توان همچنین با استفاده از کلر باقی مانده در آب میزان رشد باکتری ها را کنترل نمود و میزان خوردگی را کاهش داد. یعنی با تنظیم pH آب بر اساس شاخص اشباع و یا اضافه نمودن مواد ضدخوردگی برای آب تمام شده می توان این واحد را کنترل نمود.

واحد فلوراید زنی

فلوراید ترکیبی است که به صورت آزاد یافت نمی شود و اغلب به شکل ترکیب با سایر عناصر وجود دارد. تمام ترکیبات فلورایدی که به آب اضافه می شوند به یون های فلوراید تجزیه می شوند. از مهمترین این ترکیبات می توان به فلوراید سدیم، سیلیکوفلوراید سدیم و اسیدهیدروفلوسلیسیک اشاره نمود.

تحقیقات نشان داده آند که میزان فلوراید  بالا در آب به دلیل تاثیر منفی که بر مینای دندان می گذارد، موجب بروز آسیب های جدی در دندان می شود. در واقع فلوراید ترکیبی است که هم می بایست به آب تزریق گردد و هم میزان اضافی آن حذف شود. توجه داشته باشید که میزان فلوراید با توجه به میزان آب مصرفی در فصول گرم و سرد متفاوت است، در فصول گرم که میزان آب مصرفی بیشتر است میزان استفاده و یا دوز مصرفی فلوراید می بایست در مقایسه با فصول سرد کمتر باشد. روش های متعارف به منظور حذف فلوراید اضافی نیز شامل، رسوب دهی شیمیایی و روش تبادل یونی می باشد.

واحد کنترل خوردگی

حفاظت از پدیده خوردگی یکی از مسائل بسیار مهم در بحث طراحی سیستم های تصفیه آب محسوب می گردد. در واقع این مساله می بایست در هنگام رنگ آمیزی تجهیزات، پوشش دهی، نگهداری سیستم حفاظت کاتدی و استفاده از مواد ضد خوردگی به دقت بررسی شود. در واقع زمانی که دو فلز در کنار یکدیگر قرار می گیرند یکی از آنها نقش آند و دیگری نقش کاتد را بازی می کند در نتیجه این واکنش ها پدیده خوردگی رخ می دهد.

عوامل کلی تاثیر گذار در پدیده خوردگی می تواند شامل موارد زیر باشد.

  • مواد جامد محلول
  • گاز های محلول
  • دمای آب
  • تنش های وارد شده به فلزات
  • خوردگی ناشی از خستگی (زمانی اتفاق می افتد که فلزها به صورت متناوب و تکراری تحت تاثیر تنش ها قرار می گیرند.
  • برخورد ها (کاویتاسیون، فرسایش، سایش ناشی از ماسه ها و …)

به طور کلی ۵ روش اصلی به منظور جلوگیری از پدیده خوردگی وجود دارد.

  1. انتخاب مواد ضد خورنده و پوشش های مناسب به همراه عایق بندی
  2. به کار بردن از ترکیبات مقاومت کننده در برابر خوردگی
  3. نصب سیستم حفاظت کاتدی
  4. نصب انواع فلزات به اصطلاح قربانی شونده
  5. کنترل pH با مواد شیمیایی قلیایی


فرآیند جذب سطحی

آلاینده های آلی و غیر آلی می توانند در حین عملیات جذب سطحی از آب حذف شوند. به ترکیباتی که این عملیات جذب بر روی سطح آنها انجام می شود، جاذب گفته می شود. این جاذب ها مدیاهای پایداری چون کربن فعال، رزین های تعویض یونی و یا اکسید فلزات می باشند. همچنین این جاذب ها میتوانند توده ها یا رسوباتی چون آلومینیوم کلرید یا کلرید آهن که در حین فرآیند لخته سازی تشکیل می شوند، باشد. توجه نمایید که این رسوبات قادر به جذب ترکیباتی مانند کربن آلی و ترکیبات غیر آلی مانند آرسنیک می باشد.

جذب آلی

کربن فعال قادر به حذف صدها نوع از آلودگی های ناشی از ترکیبات آلی احتمالی داخل آب می باشد. که این مواد می توانند به صورت پودر یا به صورت گرانولی مورد استفاده قرار گیرند. نوع پودری آن تحت عنوان کربن فعال پودری و یا PAC، ونوع گرانولی آن تحت عنوان کربن فعال گرانولی یا GAC شناخته می شوند. استفاده از کربن فعال گرانولی باعث کنترل بهتر و ظرفیت تولید بالاتر در مقایسه با کربن فعال پودری می شود.

به منظور حصول اطمینان از انجام واکنش به صورت صد در صد، این نوع از کربن ها به صورت سری در فیلتر ها قرار می گیرند. نحوه عملیات به این صورت می باشد که دو سری از مخازن مورد استفاده قرار می گیرد که مخزن اولی دارای مدیای قدیمی تر می باشد و پس از آن از مخزن با مدیای جدید به منظور تصفیه نهایی استفاده می نمایند. این مخازن بر اساس زمان تماس طراحی می گردند که به طور معمول ۱۰ الی ۲۰ دقیقه به منظور دستیابی به عملیات جذب مناسب و راندمان بهینه در نظر گرفته می شود.

در نظر داشته باشید طراحی می بایست به گونه ای باشد که صد در صد مدیا مورد استفاده قرار گیرد . با گذشت زمان این مدیاها اشباع شده و نیاز به احیا پیدا می نمایند. نکته قابل توجه آن که در صورتی که مقداری از مدیا هدر رود می بایست دوباره احیا شده وبه سیستم بازیابی شود.

جذب غیر آلی یا معدنی

برخی آلاینده های معدنی نیز توسط فرآیند جذب سطحی می توانند حذف گردند. عملیات جذب می تواند بر روی سطح مدیای داخل فیلتر ها و یا بر روی سطح رسوب هایی که در بالاتر توضیح داده شد انجام شود. مدیای متداول به منظور انجام عملیات جذب، اکسید آهن یا آلومینای فعال می باشد.

آلاینده های معدنی که طی عملیات جذب می توانند حذف گردند شامل آرسنیک، منگنز، فلوراید و بسیاری دیگری از ترکیبات است.

آرسنیک یکی از آلاینده های موجود در آب های زیر زمینی می باشد. این ماده می تواند به حالت آرسنیت (As3+) یا آرسنات (As5+) موجود باشد. توجه نمایید که حذف آرسنیت بدون تبدیل آن به آرسنات، مشکل می باشد (با استفاده از فرآیند اکسیداسیون توسط کلر یا پرمنگنات پتاسیم می توآن آرسنیت را به آرسنات تبدیل نمود).

در نظر داشته باشید که میزان استفاده از جاذب ها با توجه به پارامتر هایی چون ظرفیت آب ورودی و همچنین میزان آلاینده های مجاز آب تعیین می گردد، همچنین اندازه ی حفره های موجود روی کربن فعال نقشی بسیار اساسی در حذف آلایند ها دارد اما با این حال کربن فعال به طور معمول مواد معدنی را به ترتیب اولویت زیر حذف می نمایند.

برای کاتیون ها                                                 H+>Al3+>Ca2+>Na+

برای آنیون ها                                                        NO3->Cl

بنابراین قبل از تهیه مدیای کربن فعال با سازندگان آن حتما مشورت شود.

عملیات احیای دانه های کربن فعال می تواند توسط احیای با بخار، احیای حرارتی و یا احیای شیمیایی باشد.


واحد تبادل یونی

این واحد عموماً در تصفیه آب شهری استفاده نمی شود و به منظور تعویض یون های نامطلوب آب با سایر یون های جایگزین صورت می پذیرد. عمدتاً علت وجود ترکیباتی که سبب سخت نمودن آب می شود، عبور آب های زیرزمینی از میان انواع سنگ ها می باشد اما این سختی می تواند در آب های سطحی نیز مشاهده شود. در واقع همانطور که پیشتر صحبت شد منظور از سختی آب عمدتا حضور یون های منیزیم و کلسیم می باشد. مقدار سختی کل آب به صورت اکی والان از کلسیم کربنات در آب تعریف می شود. این بدان معنی است که گذشته از مقادیر متفاوت از انواع ترکیبات که سبب سختی آب می شوند، این سختی ممکن است به صورت خاص مربوط به کربنات کلسیم باشد.

به طور معمول نوع آب براساس سختی موجود، به انواع زیر تقسیم بندی می نمایند.

ClassificationMg/L CaCO3
Soft۰-۷۵
Moderately Hard۷۵-۱۵۰
Hard۱۵۰-۳۰۰
Very HardOver 300

 

 

دو روش کلی به منظور حذف سختی آب در سیستم های تصفیه وجود دارد.

  1. فرآیند سختی گیری با آهک
  2. تعویض یونی

به طور معمول در سختی گیرهای تعویض یونی از رزین های پلی استرن و زئولیت های مصنوعی استفاده می شود. نحوه عملیات این سیستم به این گونه است که زمانی که رزین های داخل سختی گیر به حالت اشباع می رسند می بایست اصطلاحا احیا شوند که با این منظور از محلول آب نمک استفاده می شود.

در واقع در این روش یون سدیم جایگزین منیزیم و کلسیم آب می شود و اصطلاحا آب نرم می شود اما توجه داشته باشید که این موضوع معایب خود را نیز دارد، به طور مثال این جایگزینی خاصیت خورندگی را افزایش می دهد و همچنین اگر میزان نمک تشکیل شده بالا باشد، افزایش فشار در نتیجه مصرف این آب امری اجتناب ناپذیر است.

رزین به کارگرفته شده در این واحدها، به رزین های تبادل کننده کاتیونی (رزین هایی که بار منفی دارند و یون های بار مثبت را جمع می کنند) و تبادل کننده های آنیونی تقسیم می شود. در نتیجه در حین طراحی سیستم های تبادل یونی می بایست به کاهش هزینه های مواد شیمیایی، کاهش محصولات فاضلابی و بهبود فرآیند تصفیه آب توجه نمود. بهتر است قبل از ورود آب به این واحد، ابتدا به وسیله فرآیند لخته سازی و ته نشینی مقداری از ذرات ناخواسته مانند آهن، منگنز و مواد آلی (که ممکن است در رزین ها به دام بیافتند) حذف گردد.


واحد جداسازی غشایی

در این واحد با استفاده از غشاهای مخصوص تصفیه آب عملیات تصفیه به خوبی انجام میگیرد. قطر ذراتی که توسط این واحد حذف می گردد وابسته به نوع غشای مصرفی متفاوت می باشد. نکته حائز اهمیت در این واحد این است که قبل از استفاده از فرآیند های جداسازی غشایی می بایست به منظور دستیابی به راندمان بالاتر و کیفیت مورد نظر، عملیات پیش تصفیه به درستی انجام گیرد.

مزیت های این واحد:

  • حذف مواد جامد بدون ماده منعقد کننده و تا کدورت NTU 200
  • تولید آب فیلتر شده قابل اطمینان
  • حذف مقادیر زیادی از ترکیبات ژیاردیا و کریپتوسپوریدیوم
  • فضای مورد استفاده کمتر در مقایسه با واحد های تصفیه متعارف
  • مطابقت با قوانین آب شرب
  • جمع آوری ساده و خودکار سیستم

فرآیند های غشایی به فرآیندهای میکروفیلتراسیون، الترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون، اسمز معکوس و الکترودیالیز تقسیم بندی می شود. فرآیند جداسازی غشایی از یک غشای نیمه تراوا برای جداسازی ناخالصی های آب استفاده می کند.

معایب این واحد ها

  • تشکیل رسوب در غشاها
  • پساب ها قبل از دفع نیاز به شست وشو دارند.
  • آب با کیفیت پایین نیاز به پیش تصفیه دارد که به طور مثال می توان از سیستم ازن زنی و یا جذب سطحی برای کنترل طعم و بو استفاده نمود.

میکروفیلتراسیون

میکروفیلتراسیون یکی از فرآیند های غشایی متداول می باشد، هدف کلی از سیستم میکروفیلتر حذف ذرات به قطر بیش از ۰/۵ میکرومتر می باشد. یکی از مصارف این نوع فیلترها در جدا کردن باکتری های کلیفرمی از آب و جدا نمودن مواد جامد معلق آب است از مصرف دیگر آن می توان به  ژنراتورهای ازن با تغذیه هوا اشاره کرد. این میکروفیلترها در فیلتر های کارتریج تصفیه آب قرار می گیرند و دارای یک سیستم شست وشوی خودکارمعکوس می باشند.

توجه کنید پیش از اینکه آب وارد این واحد شود می بایست وارد سیستم پیش تصفیه گردد تا در ابتدا ذرات درشت تر جداسازی شوند و درنتیجه بازده سیستم کاهش نیابد.

اولترافیلتراسیون

یکی دیگر از فرآیند های غشایی اولترافیلتراسیون است که به منظور حذف ذرات با بیش از ۰/۱ میکرومتر استفاده می شود و به فشار رانش از psi 10 تا psi 90  احتیاج دارد. اما عمدتا در تصفیه آب از غشای با حفره های ۰/۰۱ تا ۰/۰۲ میکرومتر استفاده می شود و فشار لازم به مقدار psi 10 تا psi 40 می رسد. در این فرآیند ذراتی چون کلوئید ها، باکتری ها، ویروس ها و ترکیبات آلی با وزن مولکولی بالا حذف می گردند. غشاهای سیستم الترافیلتراسیون از دو لایه (شامل یک لایه نازک و یک پرده متخلخل ریز) تشکیل می شوند که بسیار مستعد برای گرفتگی و تشکیل رسوب می باشند.

نانو فیلتراسیون

نانو فیلتراسیون از دیگر فرآیند های مورد استفاده در تصفیه آب می باشد که در آن اندازه حفره های غشا بین الترفیلتراسیون و اسمز معکوس می باشد. از این نوع سیستم برای تصفیه آب آشامیدنی استفاده می گردد و ذرات بزرگتر از ۰۰۱/۰ تا ۰۰۲/۰ را به خوبی حذف می نماید. توجه نمایید این فرآیند می تواند یک روش مناسب برای حذف محصولات جانبی تشکیل یافته در واحد گند زدایی که پیشتر توضیح داده شد، باشد. حذف میکروبی نیز در این روش تا حد قابل توجهی انجام می شود در نتیجه احتمال رسوب میکروارگانیسم های زنده در این غشاها نیز وجود دارد.

اسمز معکوس

امروزه فرایند اسمز معکوس یکی از روش های پیشرفته تصفیه آب محسوب می شود که در صنعت به سرعت مورد توجه قرارگرفته است. در این روش مقادیر بسیار زیادی از میکروارگانیسم ها حذف می گردد در نتیجه آب تصفیه شده توسط این روش کیفیت بسیار خوبی دارد. این واحد نیز نیازمند یک پیش تصفیه متناسب با کیفیت آب خام ورودی به سیستم می باشد و توجه نمایید که قبل از ورود آب به این سیستم می بایست کیفیت آب ورودی از لحاظ میزان کلر و … کنترل گردد. تمام سیستم های دارای غشا به شست و شو نیاز دارند دراین سیستم نیز با توجه به کیفیت آب ورودی می بایست عملیات شست و شو را به منظور کاهش ریسک رسوب گذاری و در نتیجه کاهش بازده سیستم، انجام داد. عمدتا عمر مفید این غشاهای مصرفی در این واحد بین ۵-۳ سال می باشد. نحوه عملکرد پکیج های اسمز معکوس در قسمت محصولات به تفصیل بیان شده است.