روش های شیمیایی تصفیه آب | شرکت شاران صنعت

روش های شیمیایی تصفیه آب شامل فرایندهای گوناگونی هستند که در آن ها از واکنش های شیمیایی برای تصفیه آب و حذف آلاینده ها از آب استفاده می شود.

روش های شیمیایی متداول در تصفیه آب

روش های شیمیایی متداول در تصفیه آب شامل موارد زیر می باشد :
انعقاد و لخته ‌سازی
اکسیداسیون
سختی ‌زدایی توسط آهک
الکترولیز
تبادل یونی
ضدعفونی
هوادهی

روش های شیمیایی تصفیه آب – انعقاد و لخته سازی

فرآیند انعقاد از جمله روش های شیمیایی تصفیه آب است و شامل اضافه کردن مواد شیمیایی انعقاد کننده به منظور ایجاد شرایطی است که نیروهای دافعه ماده یا مواد معلق کلوئیدی و یا محلول خنثی شده و برای پردازش بعدی در فرآیند لخته‌ سازی آماده شوند. به عبارتی انعقاد شرایطی را ایجاد می‌کند که منجر به حذف مواد جامد و معلق در مراحل بعدی می شود.

اهدف فرآیند انعقاد بستگی به ویژگی های منبع آب و ماهیت اجزاء آلی معلق ، کلوئیدی و محلول دارد. فرآیند انعقاد به عنوان یکی از فرایندهای شیمیایی تصفیه آب می‌تواند شامل افزودن مواد شیمیایی هیدرولیز کننده مانند آلوم و نمک‌های آهن و یا پلیمرهای آلی باشد و موجب شود تغییرات زیر در محیط آبی به وجود آید :

ناپایدار‌سازی ذرات کوچک معلق و کلوئیدی
جذب و یا واکنش بخشی از اجزاء آلی کلوئیدی و محلول و تبدیل آن‌ ها به ذرات درشت‌ تر
ایجاد ذرات فلکولانت که در آب مورد تصفیه حرکت می‌کنند و سایر مواد معلق ، کلوئیدی و محلول را به دام می اندازند و هنگام ته‌ نشینی با خود از محیط آبی خارج می ‌کنند.

فرآیند لخته‌سازی یکی دیگر از روش های شیمیایی تصفیه آب بوده و عبارت است از جمع‌آوری ذرات ناپایدار (ذراتی که بار الکتریکی سطحی آن‌ها کاهش یافته است) و ته‌نشینی محصولات تشکیل شده در مرحله انعقاد و تبدیل آن‌ها به ذرات بزرگتر که به عنوان فلاک‌ها شناخته می‌شوند. فلاک‌های متراکم شده سپس توسط ته‌نشینی با نیروی جاذبه زمین و یا فیلتراسیون حذف می‌شوند.

انعقاد و لخته‌سازی همچنین بر اساس زمان مورد نیاز برای هر یک از این فرآیندها تقسیم ‌بندی می شوند. انعقاد معمولا در کمتر از ۱۰ ثانیه رخ می‌دهد، در حالی که لخته ‌سازی به حدود ۲۰ تا ۴۵ دقیقه زمان احتیاج دارد.
مواد منعقد کننده و لخته ساز مورد استفاده در روش های تصفیه شیمیایی آب به شرح زیر می باشد :

سولفات آلومنیم یا آلوم ( به عنوان یکی از متداول ترین مواد مورد استفاده در روش های شیمیایی تصفیه آب )
پلی آلومنیم کلراید یا پک
کلرو فریک یا کلرید فریک
کلسیم هیدروکسید یا آهک هیدراته
پلی الکترولیت ها ( به عنوان یکی از متداول ترین لخته سازهای مورد استفاده در فرایندهای شیمیایی تصفیه آب )
سیلیکای فعال
بنتونیت و کائولین

روش های تصفیه شیمیایی آب – اکسیداسیون پیشرفته شیمیایی

اکسیداسیون پیشرفته شیمیایی اصطلاحا به تجزیه آلودگی های موجود در آب به دی اکسید کربن، آب و مواد معدنی دیگر و یا تبدیل این آلودگی ها به محصولات بی ضرر گفته می شود. بدیهی است که روش های شیمیایی تصفیه آب مبتنی بر تخریب شیمیایی، زمانی که به درستی توسعه یافته باشند، راه حلی برای حل مشکل کاهش آلاینده ها ارائه می دهند که از تکنیک های مبتنی بر جداسازی فازها که با مشکلات بعدی دفع نهایی پسماند همراه است، کامل تر می باشد.

فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته با وجود استفاده از سیستم های مختلف واکنش ، همگی یک ویژگی شیمیائی مشترک دارند: تولید رادیکال های آزاد “OH.”. رادیکال های هیدروکسید گونه های فوق العاده واکنش‌پذیر هستند که به اکثر قسمت‌های مولکول های آلی حمله کرده و با سرعت زیادی با آن‌ها واکنش می‌دهند ( ۱۰۶ تا ۱۰۹ ۱ /m.s ).

در استفاده از اکسیداسیون پیشرفته شیمیایی در میان روش های شیمیایی تصفبه آب باید در نظر داشت که آنها از مواد شیمیایی و واکنشگرهای H2O2 یا O3 با هزینه ی بالا استفاده می کنند و بنابراین واضح است که باید تا حد امکان از روش های جایگزین اقتصادی استفاده شود.

فرایند های شیمیایی تصفیه آب – سختی زدایی

سختی زدایی ( نرم کردن ) آب از روش های شیمیایی تصفیه آب است و به معنی حذف کردن کلسیم ، منیزیم و برخی دیگر از فلزات کاتیونی از آب سخت می باشد. در نتیجه آب نرم شده نیاز به صابون کمتری برای شست و شو و تمیزکاری دارد، زیرا صابون در برخورد با یون های کلسیم از بین می رود. آب نرم شده همچنین طول عمر لوله کشی را نیز افزایش می دهد زیرا باعث از بین بردن رسوب تشکیل شده در لوله ها و اتصالات می‌گردد. نرم کردن آب معمولا توسط افزودن نرم کننده آهک یا تماس با رزین های تبادل یونی به وقوع می پیوندد.

روش های شیمیایی تصفیه آب – سختی زدایی توسط آهک

رسوبگذاری شیمیایی یکی از روش های شیمیایی تصفیه آب رایج برای نرم کردن آب است. مواد شیمیایی که معمولا برای این منظور استفاده می شود آهک ( هیدروکسید کلسیم Ca(OH)2 ) و خاکستر سودا ( کربنات سدیم Na2CO3 ) می‌باشند. آهک برای حذف مواد شیمیایی استفاده می شود که باعث سخت شدن از نوع کربناتی می شوند. خاکستر سودا برای حذف مواد شیمیایی که باعث سختی غیر کربناتی می شوند استفاده می گردد.

وقتی آهک و خاکستر سودا اضافه می شوند مواد معدنی سخت‌کننده موجود در آب رسوبات تقریبا نامحلول تشکیل می دهند. سختی ناشی از کلسیم به صورت کربنات کلسیم CaCO3 رسوب می کند. سختی ناشی از منیزیم به صورت هیدروکسید منیزیم Mg(OH)2 رسوب می دهد. سپس این رسوب ها به وسیله فرآیند های متداول انعقاد و لخته سازی ، ته نشینی و فیلتراسیون حذف می شوند.

از آنجا که رسوبات به مقدار بسیار کمی در آب محلول هستند برخی از سختی‌ها در آب باقی می مانند که مقدار آن حدود ۵۰ تا ۸۵ میلی گرم معادل CaCO3 در لیتر است. این سطح سختی برای جلوگیری از مشکلات خوردگی ناشی از نرم بودن بیش از حد کافی است.

روش های شیمیایی تصفیه آب – تبادل یونی

تبادل یونی IX یک روش شیمیایی تصفیه آب برگشت پذیر است که در آن یون های آلاینده محلول از محلول خارج می شوند و یون های دیگر با همان بار الکتریکی جایگزین آن ها می شوند. رزین های تبادل یونی IX به خودی خود یک واکنشگر شیمیایی نیستند بلکه به جای آن یک محیط فیزیکی ایجاد می‌کنند که واکنش های تبادل یونی را تسهیل می کند و البته می تواند جزء روش های شیمیایی تصفیه آب تقسیم بندی شود.

روش های شیمیایی تصفیه آب – ضد عفونی

ضد عفونی یکی از روش های شیمیایی تصفیه آب است که تقریبا همه میکروارگانیسم های بیماریزای شناخته شده را غیر فعال می کند، اما لزوما بدین معنا نیست که کل موجودات زنده میکروبی را از بین می برد. فرایند ضد عفونی معمولا شامل دو مرحله است. ضدعفونی اولیه که کیست ژیاردیا، باکتری و ویروس را می کشد و ضد عفونی ثانویه که منجر به باقی ماندن مواد ضد عفونی در سیستم توزیع آب می شود که مانع رشد دوباره میکروارگانیسم ها می گردد.

در حالی که ضدعفونی با کلر شناخته شده ترین و رایج ترین روش ضد عفونی و یکی از روش های تصفیه شیمیایی آب می باشد است، روش های دیگری نیز وجود دارد. سه نوع عمومی از روش های ضدعفونی شامل تصفیه حرارتی (جوشاندن آب که معمولا تنها در شرایط اضطراری استفاده می شود)، ضدعفونی به وسیله تابش نور ماوراء بنفش و ضدعفونی شیمیایی توسط عوامل اکسید کننده شامل کلر ، ازن ، برم ، ید و پرمنگنات پتاسیم و همچنین یون های فلزی مانند نقره ، مس ، جیوه و یا اسیدها و بازها.

روش های شیمیایی تصفیه آب – الکترودیالیز

الکترودیالیز از روش های شیمیایی تصفیه آب است که با استفاده از غشاهای انتخابی یون و میدان الکتریکی و همچنین با استفاده از اصول اسمز، نمک های معدنی را از آب خارج نموده و آنیون ها و کاتیون ها را از محلول جدا می کند. هر دو روش الکترودیالیز و اسمز معکوس می توانند برای تصفیه موثر آب با غلظت زیاد جامدات محلول مورد استفاده قرار گیرند البته در صورتی که روش های پیش تصفیه مناسب در محل تعبیه شده باشد.

روش های شیمیایی تصفیه آب – هوادهی

هوادهی و عاری سازی توسط هوا دو فرایند شیمیایی در واحدهای تصفیه آب است که از اصول انتقال جرم برای انتقال مواد فرار بین فازهای مایع و گاز استفاده می کند. این فرآیندها هوا و آب را در تماس نزدیک با یکدیگر قرار می‌دهد تا مواد فرار از آب به هوا (مانند سولفید هیدروژن ، دی اکسید کربن ، ترکیبات آلی فرار) و یا از هوا به داخل آب ( به عنوان مثال دی اکسید کربن و اکسیژن ) انتقال یابند. فرآیند انتقال جرمی که شامل حذف مواد فرار از آب به هوا می شود به عنوان دفع یا desorption شناخته می شود.

عاری سازی توسط هوا یکی از رایج ترین فرآیندهای desorption و به عنوان یکی از روش های تصفیه شیمیایی آب محسوب می شود. افزودن گازها از هوا به آب ، فرایند انتقال جرم شناخته شده به نام جذب absorption است. هوادهی شامل اضافه کردن اکسیژن هوا به آب یک فرایند جذب معمول است.

هدف از هوادهی در صنعت تصفیه آب عبارت است از :

افزایش غلظت اکسیژن محلول در آب
کاهش غلظت CO2 که سبب کاهش خوردگی توسط آن می شود.
طعم و بوی بد ناشی از گازهای محلول مانند سولفید هیدروژن H2S و متان CH4 در حین شستشو حذف می شوند.
اکسیداسیون آهن و منگنز از حالت محلول به حالت های نامحلول که باعث رسوب دهی آنها می شود و در نتیجه ممکن است توسط فرآیندهای ته نشینی و فیلتراسیون حذف شوند.
حذف برخی از ترکیبات آلی فرار.