تصفیه آب و فاضلاب
تصفیه آب (Water Treatment)
تصفیه آب فرآیند مناسبسازی آب برای استفاده از آن و یا تبدیل به حالت طبیعی آن است. بنابراین، باید قبل و بعد از استفاده از آب، آنرا تصفیه نمود. تصفیه موردنیاز به نوع استفاده بستگی دارد. بهعنوان مثال، تصفیه آب خاکستری (پساب حمام، شستن ظرف و شستشو) با تصفیه آب سیاه (فاضلاب توالت) متفاوت است. تبدیل فاضلاب توالت در خانههای شهری امکانپذیر نیست. با اینحال، این کار در یک مجتمع اداری 30،000 فوت مربعی در مؤسسه تحقیقات آسیایی، دانشگاه British Columbia انجام میشود.در تصفیه آب از علومی همچون علوم پایه، مهندسی، بازرگانی و هنر استفاده میشود. عملیات تصفیه ممکن است شامل روشهای مکانیکی، فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی باشد. همانطور که پایه و اساس فنآوری، علوم پایه است، در مهندسی نیز این اطمینان بهدست میآید که آن فنآوری بهعنوان یک طرح، قادر به انجام کار میباشد. زلال کردن و استفاده از آب هنر است.
در بخش بازرگانی، شرکتهای RGF Environmental ، Water Energy Technologies ، Aquasana Store ، Vitech ، Recalyx Industrial SDN BHD and PACE Chemicals ltd ، شرکتهایی هستند که فرآیندهای مختلف تصفیه آب و فاضلاب را ارائه میکنند. شرکت Millipore، شریک Fisher Scientific ، خطوط تصفیهی زیادی جهت تولید آب بسیار خالص را، بااستفاده از ترکیب ممبرینهای زغال فعال و فیلتر اسمز معکوس، عرضه میکند. سایتهای اینترنتی این شرکتها اطلاعات مفیدی در مورد آب ارائه میکنند.
یک متخصص و یا مشاور زیست محیطی ارائه دهنده خدمات اینترنتی، و در صورت نیاز ایجاد تغییر متناسب با نوع درخواست میباشد.
• در بخش آب طبیعی (Natural Water) توضیحاتی در مورد آب سخت و آب نرم وجود دارد. عملیات سختیگیری از آب جهت استفاده در دیگ بخار، خنککننده و موارد خانگی، در این قسمت توضیح داده شده است. این روشهای تصفیه آب را برای مواردی از این قبیل آماده میکنند.
• زیستشناسی آب (Water Biology) به مبحث آب و زیستشناسی میپردازد. آب قابل شرب بخشی از مناسبسازی آب برای زندگی است. بنابراین، این لینک برخی از موارد مربوط به مشکلات آب آشامیدنی را ارائه میکند.
• صنایع بسیار متفاوتی وجود دارند، و منابع آبی مختلف معمولاً قبل و بعد از استفاده باید تصفیه شوند. تصفیه قبل از استفاده و تصفیه فاضلاب ، یک فرصت و یا یک چالش خاص را ارائه میکند. تنها یک نکته کلی برای برخی از فرآیندهای صنعتی آورده شده است.
• تصفیه فاضلاب شهری و خانگی، آب (پساب) استفاده شده را بهگونهای تبدیل میکند که برای محیط زیست قابل پذیرش و یا حتی قابل آشامیدن نیز بشود. هر مرکز شهری نیاز به چنین امکاناتی دارد.
تصفیه فاضلاب عمومی (General Wastewater Treatment)
آب یک منبع تجدید پذیر است. تمام مراحل تصفیه آب شامل حذف مواد جامد، باکتریها، جلبکها، گیاهان، ترکیبات غیر آلی و ترکیباتآلی میباشد. حذف مواد جامد معمولاً توسط عملیات فیلتراسیون و رسوبدهی انجام میشود. هضم باکتریایی یک فرآیند مهم برای حذف آلایندههای مضر است. عملیات تبدیل آب استفاده شده بهصورتی که برای محیط زیست قابل پذیرش بوده و یا حتی قابل آشامیدن نیز باشد، تصفیه فاضلاب نامیده میشود.
Water in the Great Lakes Region سازمانی است که کار خرید و فروش منابع آبی را انجام میدهد. Ontario Clean Water Agency (OCWA) یک شرکت برجسته محلی در امر بازرگانی است که ارائهدهندهی خدمات جوابگو و مقرون بهصرفه مربوط به آب و فاضلاب از نظر زیست محیطی میباشد. این شرکت در حال حاضر بیش از 400 تصفیهخانه را برای 200 شهر به بهرهبرداری رسانده است. وب سایت این شرکت اطلاعاتی در مورد آب و تصفیه آب را ارائه میکند.
در ماه آوریل سال 1993، 403،000 نفر در میلواکی بهعلت آلوده شدن آب به cryptosporidium در نتیجه سیلابهای بهاری، بیمار شدند. شیوع این بیماری موجب شد که مقررات سختتری در مورد سیستم آب آشامیدنی عمومی اجرا شود. اقدامات پیشگیرانهای برای از بین بردن cryptosporidium انجام شد.
در ماه مه سال 2000، در شهر کوچک Walkerton ، انتاریو، کانادا، بهعلت بارشهای سیلآسا، آبهای سطحی وارد چاههای کمعمق شد. در 17 مه، بعضی از ساکنان از تب، اسهال و استفراغ خونی شکایت داشتند. علت این امر همانند شیوع E.Coli در Walkerton تشخیص داده شد. نزدیک به نیمی از جمعیت این شهر بیمار شدند، و چند نفر بهدلیل عفونت E.Coli O157:H7 فوت کردند. جهت پیشگیری از شیوع بیماریهای مشابه از همگان درخواست شد که اقدامات زیادی انجام دهند. هدف از این اقدامات از بین بردن باکتری E.Coli بود.
تصفیه فاضلاب
بهعنوان یک بحث کلی، اجازه دهید که به فرآیند معمولی تصفیه فاضلاب نگاهی داشته باشیم. در شکل زیر نمودار جریانی تصفیهخانهیعمومی فاضلاب Water Education ، گروه علوم کامپیوتر، دانشگاه Exeter ، UK، نشان داده شده است:
برای جدا کردن تکههای جامد بزرگ، فاضلاب را از صافی رد میکنند، این مواد در محل دفن زبالهها دور ریخته میشوند. فاضلاب به مخزن تهنشینی هدایت میشود تا ذرات کوچک نیز تهنشین شوند. این مواد تهنشین شده، لجن فعال نامیده میشوند. سپس مایع سرریز وارد فیلتر percolate و/یا هوادهی میگردد. آب میتواند دوباره فیلتر شود، و سپس ضدعفونی گردد (در اکثر موارد با استفاده از کلر). اگر مورد دیگری وجود نداشته باشد، آب به طبیعت و چرخه زیست محیطی برگردانده میشود.
لجن حذف شده از مرحلهی تهنشینی از مواد بیولوژیکی زنده تشکیل شده است. بخشی از آن را میتوان به مخزن هوادهی برگرداند، اما لجن خام توسط دو نوع میکروارگانیسم هضم میشود. از باکتریهای بیهوازی (بدون اکسیژن) و هوازی (با هوا) برای هضم استفاده میگردد. در مرحله هضم، گازهای دی اکسید کربن، آمونیاک، متان تولید میشوند. حجم لجن هضم شده کاهش مییابد، و میتوان از آن بهعنوان یک کود مکمل در کشاورزی استفاده نمود.
سیستم برگرداند، اما در برخی موارد، انجام تصفیهی بیشتر ضروری میباشد. برخی از نکات مهم در مورد تصفیه آب در زیر آورده شده است.
کتاب نسبتاً جدید Chemistry Of Water Treatment ، نوشته S.D Faust & O.M. ALY ، 2nd Ed (1998) [td433 f38 1998] ، به مشکلات مربوط به کیفیت آب طبیعی و آب تصفیه شده میپردازد.
در سه فصل اول، ضوابط و استانداردهای مربوط به کیفیت آب آشامیدنی، ترکیبات آلی موجود در آب، و نیز بو و مزه آب توضیح داده شده است. واضح است که استانداردها پس از چند سال عوض میشوند. بنابراین استانداردهای مربوط به آبهای تصفیه شده نیز تغییر میکنند. سازمآنهای دولتی همچون سازمان محیط زیست کانادا که همرتبه با سازمان بهداشت عمومی ایالات متحده و آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA) میباشد، دستورالعملهایی ارائه کردهاند. ما در مورد آب آشامیدنی در مبحث زیست شناسی آب (Water Biology) صحبت میکنیم.
هفت فصل بعدی مربوط به حذف موارد زیر است:
• ترکیبات آلی و غیرآلی با استفاده از کربن فعال
• ذرات معلق با استفاده از عمل انعقاد
• ذرات معلق با استفاده از روش فیلتراسیون و رسوبدهی
• حذف سختی و دیگر مواد رسوب دهنده
• آلایندههای غیر آلی
• مواد خورنده
• باکتریهای بیماریزا (تولیدکننده بیماری)، ویروسها، و تکیاختهایها(میکروارگانیسمها).
این موارد در ارتباط با شیمی، زیست شناسی و فیزیک استفاده شده جهت انجام تصفیه آب میباشند. برخی از این موضوعات در شیمی آب، خواص فیزیکی آب، زیست شناسی آب، و نیز آب طبیعی مطرح شدهاند. در متن زیر به برخی از موضوعات انتخاب شده پرداخته میشود.
کاربرد کربن فعال در حذف بو و طعم نامطلوب از آب آشامیدنی، از آغاز دوره شهرنشینی شناخته شده بود. بهمدت هزاران سال، از خاکستر استخوان و گیاهان سوخته، ریگ و شن، برای فیلتراسیون آب مصرفی خانگی، استفاده شده است. در طول دو جنگ جهانی، تحقیقات مؤثری در این زمینه انجام گردید و نیز تولید زغال چوب فعال، شتاب گرفت. استفاده از گاز سمی باعث تولید و توسعه ماسکها گردید. از آنها هنوز هم استفاده میشود.
زغال سنگ بسیاری از مواد ، از جمله ذرات آلی رنگی تا یونهای فلزی غیر آلی را جذب میکند. زغال سنگ برای از بین بردن رنگ شکر خام حاصل از
منابع مختلف، مورد استفاده قرار میگیرد.
لجن حذف شده از مرحلهی تهنشینی از مواد بیولوژیکی زنده تشکیل شده است. بخشی از آن را میتوان به مخزن هوادهی برگرداند، اما لجن خام توسط دو نوع میکروارگانیسم هضم میشود. از باکتریهای بیهوازی (بدون اکسیژن) و هوازی (با هوا) برای هضم استفاده میگردد. در مرحله هضم، گازهای دی اکسید کربن، آمونیاک، متان تولید میشوند. حجم لجن هضم شده کاهش مییابد، و میتوان از آن بهعنوان یک کود مکمل در کشاورزی استفاده نمود.
تصفیه فاضلاب (Wastewater Treatment)
اگرچه فاضلاب را میتوان پس از هاضم هوادهی (Aerated Digestion) و فیلتراسیون نفوذی (Percolating Filtration) به اکوسیستم برگرداند، اما در برخی موارد، انجام تصفیهی بیشتر ضروری میباشد. برخی از نکات مهم در مورد تصفیه آب در زیر آورده شده است.
کتاب نسبتاً جدید Chemistry Of Water Treatment ، نوشته S.D Faust & O.M. ALY ، 2nd Ed (1998) [td433 f38 1998] ، به مشکلات مربوط به کیفیت آب طبیعی و آب تصفیه شده میپردازد.
در سه فصل اول، ضوابط و استانداردهای مربوط به کیفیت آب آشامیدنی، ترکیبات آلی موجود در آب، و نیز بو و مزه آب توضیح داده شده است. واضح است که استانداردها پس از چند سال عوض میشوند. بنابراین استانداردهای مربوط به آبهای تصفیه شده نیز تغییر میکنند. سازمآنهای دولتی همچون سازمان محیط زیست کانادا که همرتبه با سازمان بهداشت عمومی ایالات متحده و آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA) میباشد، دستورالعملهایی ارائه کردهاند. ما در مورد آب آشامیدنی در مبحث زیست شناسی آب (Water Biology) صحبت میکنیم.
هفت فصل بعدی مربوط به حذف موارد زیر است:
• ترکیبات آلی و غیرآلی با استفاده از کربن فعال
• ذرات معلق با استفاده از عمل انعقاد
• ذرات معلق با استفاده از روش فیلتراسیون و رسوبدهی
• حذف سختی و دیگر مواد رسوب دهنده
• آلایندههای غیر آلی
• مواد خورنده
• باکتریهای بیماریزا (تولیدکننده بیماری)، ویروسها، و تکیاختهایها(میکروارگانیسمها).
این موارد در ارتباط با شیمی، زیست شناسی و فیزیک استفاده شده جهت انجام تصفیه آب میباشند. برخی از این موضوعات در شیمی آب، خواص فیزیکی آب، زیست شناسی آب، و نیز آب طبیعی مطرح شدهاند. در متن زیر به برخی از موضوعات انتخاب شده پرداخته میشود.
تصفیه با استفاده از کربن فعال
عملیات تصفیه توسط کربن فعال بیشتر بهعلت وجود جذب سطحی و یا پدیده جذب انجام میشود. هنگامیکه یک ماده شیمیایی بر روی سطح یک جسم جامد قرار میگیرد، پدیده جذب سطحی اتفاق میافتد. هنگامیکه پیوندهای شیمیایی جزئی بین ذرات جذب شده ایجاد میشود و یا وقتیکه ماده جذب شده به مجاری موجود در جسم جامد وارد میگردد، میگوییم پدیده جذب رخ داده است. با این حال، این دو واژه اغلب با یک معنی بهکار برده میشوند، زیرا تشخیص آنها از هم بسیار دشوار است.کاربرد کربن فعال در حذف بو و طعم نامطلوب از آب آشامیدنی، از آغاز دوره شهرنشینی شناخته شده بود. بهمدت هزاران سال، از خاکستر استخوان و گیاهان سوخته، ریگ و شن، برای فیلتراسیون آب مصرفی خانگی، استفاده شده است. در طول دو جنگ جهانی، تحقیقات مؤثری در این زمینه انجام گردید و نیز تولید زغال چوب فعال، شتاب گرفت. استفاده از گاز سمی باعث تولید و توسعه ماسکها گردید. از آنها هنوز هم استفاده میشود.
زغال سنگ بسیاری از مواد ، از جمله ذرات آلی رنگی تا یونهای فلزی غیر آلی را جذب میکند. زغال سنگ برای از بین بردن رنگ شکر خام حاصل از
منابع مختلف، مورد استفاده قرار میگیرد.
زغال سنگ دارای میکرو کریستالهای گرافیتی میباشد. این ذرات در زغال چوب بهقدری کوچک هستند که میتوان آنها را بدون شکل در نظر گرفت. ساختار بلوری گرافیت دارای لایههایی از شبکههای شش ضلعی است که بر روی یکدیگر قرار گرفتهاند. امروزه ، ساخت کربن فعال، صنعتی جدید و بسیار متنوع است. مولکولهای دیگر خودشان را به سطح متخلخل و کربنهای آویزان در این میکرو کریستالها، متصل میکنند.
کربن موجود در ماده، در دمای کمتر از 900 K میسوزد و کربنی را تولید میکند که برای ساخت کربن فعال مورد استفاده قرار میگیرد. با این حال، کربن در دمای 1200 K با استفاده از عامل اکسید کننده فعال میشود تا قسمتهای اکسید شدهی زغال، بهصورت انتخابی، منافذی در جسم ایجاد کنند. از آنجا که از فرآیندی خاص برای تولید استفاده میشود، این مواد با نسبت بالای سطح به جرم، بهجای زغال چوب فعال، "کربن فعال" نامیده میشوند. عوامل مؤثر در پدیدهی جذب عبارتند از اندازه ذرات، مساحت سطح، ساختار منافذ، اسیدیته (pH)، درجه حرارت، و ماهیت ماده برای جاذب بودن. معمولاً، تعادل و نرخ جذب سطحی ( جذب ) باید برای استفادهی اثر بخش در نظر گرفته شوند.
انعقاد، لختهسازی و رسوبدهی (Coagulation, Flucculation and Sedimentation)
آب طبیعی و فاضلاب دارای ذرات کوچکی هستند. این ذرات به شکل کلوئیدی در آب معلق میباشند. آنها دارای بار الکتریکی یکسان هستند و نیروی دافعه باعث میشود که ذرات بزرگتر تشکیل نشده و رسوب نکنند. بنابراین، از برخی از روشهای فیزیکی و شیمیایی جهت رسوب دادن آنها کمک گرفته میشود. نام این پدیده، انعقاد است. روشی که بهخوبی شناخته شده است، اضافه کردن الکترولیت میباشد. ذرات باردار با یونهای خنثی ترکیب میشوند. ذرات خنثی به ذرات بزرگتر تبدیل میشوند، و در نهایت رسوب میکنند.
روش دیگر استفاده از موادی با وزن مولکولی بالا است که ذرات را جذب کرده و یا بهدام میاندازند و سپس با همدیگر تهنشین میشوند. چنین فرآیندی لختهسازی نامیده میشود. در این مورد اغلب از نشاسته و یونهای چند ظرفیتی استفاده میگردد.
از گذشته، آب کثیف را با استفاده از آلوم، Al2(SO4)3.12H2O، و آهک، Ca(OH)2 ، تمیز میکردند. این الکترولیتها باعث میشوند که pH آب بهعلت واکنشهای زیر تغییر کند:
کربن موجود در ماده، در دمای کمتر از 900 K میسوزد و کربنی را تولید میکند که برای ساخت کربن فعال مورد استفاده قرار میگیرد. با این حال، کربن در دمای 1200 K با استفاده از عامل اکسید کننده فعال میشود تا قسمتهای اکسید شدهی زغال، بهصورت انتخابی، منافذی در جسم ایجاد کنند. از آنجا که از فرآیندی خاص برای تولید استفاده میشود، این مواد با نسبت بالای سطح به جرم، بهجای زغال چوب فعال، "کربن فعال" نامیده میشوند. عوامل مؤثر در پدیدهی جذب عبارتند از اندازه ذرات، مساحت سطح، ساختار منافذ، اسیدیته (pH)، درجه حرارت، و ماهیت ماده برای جاذب بودن. معمولاً، تعادل و نرخ جذب سطحی ( جذب ) باید برای استفادهی اثر بخش در نظر گرفته شوند.
انعقاد، لختهسازی و رسوبدهی (Coagulation, Flucculation and Sedimentation)
آب طبیعی و فاضلاب دارای ذرات کوچکی هستند. این ذرات به شکل کلوئیدی در آب معلق میباشند. آنها دارای بار الکتریکی یکسان هستند و نیروی دافعه باعث میشود که ذرات بزرگتر تشکیل نشده و رسوب نکنند. بنابراین، از برخی از روشهای فیزیکی و شیمیایی جهت رسوب دادن آنها کمک گرفته میشود. نام این پدیده، انعقاد است. روشی که بهخوبی شناخته شده است، اضافه کردن الکترولیت میباشد. ذرات باردار با یونهای خنثی ترکیب میشوند. ذرات خنثی به ذرات بزرگتر تبدیل میشوند، و در نهایت رسوب میکنند.
روش دیگر استفاده از موادی با وزن مولکولی بالا است که ذرات را جذب کرده و یا بهدام میاندازند و سپس با همدیگر تهنشین میشوند. چنین فرآیندی لختهسازی نامیده میشود. در این مورد اغلب از نشاسته و یونهای چند ظرفیتی استفاده میگردد.
از گذشته، آب کثیف را با استفاده از آلوم، Al2(SO4)3.12H2O، و آهک، Ca(OH)2 ، تمیز میکردند. این الکترولیتها باعث میشوند که pH آب بهعلت واکنشهای زیر تغییر کند:
Al(OH)3 ، Fe(OH)3 و Fe(OH)2 در آبی که اندکی قلیایی است، رسوب میکنند، ذرات کوچکتر نیز همراه آنها رسوب کرده و آب تمیز میگردد. مدارکی یافت شدهاند که نشان میدهد مصریها و رومیها از این روش در 2000 سال قبل از میلاد استفاده میکردند.
معلق شدن ذرات اکسید آهن و مواد آلی هموسی (humic) در آب، ظاهر آب را گلآلود و زرد رنگ میکند. با استفاده از عملیات انعقاد و لختهسازی میتوان ذرات اکسید آهن و مواد آلی را جدا نمود. در اینجا این مطلب بهصورت بسیار سادهای توضیح داده شد، و از روشهای بسیار بیشتری نیز در تصفیه آب استفاده میشود. عملیات انعقاد یک کاربرد بزرگ آهک در تصفیه فاضلاب میباشد.
سایر املاح مانند سولفاتهای آهن Fe2(SO4)3 و FeSO4 ، سولفات کروم Cr2(SO4)3 و بعضی از پلیمرهای خاص نیز مفید هستند. یونهای دیگری مانند سدیم، کلرید، کلسیم، منیزیم و پتاسیم نیز در فرآیند انعقاد مؤثر هستند. درجهحرارت، pH و غلظت نیز تأثیر دارند.
با این حال، دفع لجن حاصل از انعقاد یک نگرانی محسوب میشود.
رسوب دهی
اجازه دهید که آب ساکن شود تا ذرات لخته شده یا منعقد شده، تهنشین شوند. این کار با ذرات نسبتاً چگال بهتر انجام میشود (مانند گل و لای و مواد معدنی)، در حالیکه شناورسازی در مورد ذرات سبکتر بهتر انجام میگردد (مانند جلبک و رنگ). مخزن تهنشینی باید به اندازهای بزرگ باشد که زمان اقامت کافی را ایجاد نماید (بهطور ایدهآل بیشتر از 4 ساعت). ورودیها و خروجیها باید بهگونهای طراحی شوند که آب به آرامی در مخزن حرکت کند. مجاری دراز و باریک طوری نصب میشوند که آب بتواند بهطور مارپیچ از میان مخزن عبور نماید. گاهی اوقات باید ذرات رسوب شده و لجن را از تانک خارج کرد. پس از این مرحله آب را میتوان فیلتر نمود. از عملیات رسوبدهی در پیشتصفیه و تصفیه فاضلاب استفاده میشود.
فیلتراسیون
فیلتراسیون، فرآیند جدا کردن مواد جامد از یک سیال، با عبور آن از میان یک بستر متخلخل میباشد. بر حسب نوع نیاز، از بستری با منافذ درشت، متوسط و ریز، استفاده میشود. بستر فیلتر، غشاءهای مصنوعی، شبکهها، فیلتر شنی، و سیستم فیلترهایی با فنآوری بالا میباشند. انتخاب فیلترها به سرعت لازم جهت فیلتر کردن و مقدار تمیزی مورد نیاز بستگی دارد. شدت جریان لازم برای فیلتراسیون میتواند با استفاده از نیروی ثقل یا فشار بهدست آید. در فیلتراسیون تحت فشار، یک طرف از بستر فیلتر در فشاری بالاتر از طرف دیگر قرار دارد بهطوریکه سطح فیلتر، دچار افت فشار گردد. بعضی از قسمتهای این نوع از فیلتر باید درون یک محفظه قرار بگیرند.
فرآیند برطرف نمودن انسداد بخشی از بستر فیلتر از طریق معکوس کردن جریان عبوری از بستر و شستشو و خارج نمودن مواد جامد، شستشوی معکوس نامیده میشود. در طی این فرآیند، مواد جامد باید از سیستم جدا شوند، اما فیلترهای دیگری که تمیز شدهاند باید جایگزین آن گردند و یا بهکار گرفته شوند.
در اینجا فیلترهای آب ساخت شرکت Aqua-Rain نشان داده شده است. این دستگاه دارای چهار فیلتر میباشد. با توجه به سیستم فیلتراسیون، اطلاعات فنی آن بهقرار زیر است.
در قلب سیستم فیلتر آب AquaRainTM ، المان های سرامیکی با جدیدترین تکنولوژی قرار دارند که با بهرهگیری از فرآیند فیلتراسیونی که اثبات گردیده بیش از 100 سال عمر خواهد کرد، عوامل بیماریزای خطرناک موجود در آب مانند کیستها (Cryptospordium ،Giardia Lamblia) و باکتریها (E.coli، Samonelli typhus و غیره ...) را با خیال راحت حذف میکنند. همچنین این المان های سرامیکی و ابتکاری با کربن فعال گرانولی و نقرهای با درجهی بالا ( GAC ) پر شدهاند. GAC کم کنندهی آفتکشها، مواد شیمیایی، کلر، طعم و بو است، در حالیکه مواد معدنی موجود در آب طبیعی را حفظ میکند.
این دستگاهها برای اورژانس و شاید کشورهای توسعه نیافته طراحی شدهاند.
AquaSelect از Mississauga دارای یک سیستم فیلتر آب پارچ مانند است و کارتریج آن حاوی صدها دانهی کربن فعال با بهرهوری بالا و مبدل یونی میباشد، این مسأله در وب سایت آن مطرح شده است.
فیلترهای Brita بسیار مشهور و محبوب هستند.
هوادهی (Aeration)
وارد کردن هوا بهمنظور ایجاد تماس با آب جهت تبادل ترکیبات خاص بین دو فاز، هوادهی نامیده میشود. اکسیژن یکی از اهداف هوادهی میباشد. مواد دیگر همچون مواد آلی فرار، سولفید هیدروژن، آمونیاک، و ترکیبات آلی فرار نیز حذف میگردند.
گاز یا ماده حلشده در آب میتواند واکنش بیشتری با آب انجام دهد. این نوع واکنش، هیدراتاسیون نامیده میشود. ذرات یونی بهعلت هیدراته شدن حل میشوند، بهعنوان مثال:
معلق شدن ذرات اکسید آهن و مواد آلی هموسی (humic) در آب، ظاهر آب را گلآلود و زرد رنگ میکند. با استفاده از عملیات انعقاد و لختهسازی میتوان ذرات اکسید آهن و مواد آلی را جدا نمود. در اینجا این مطلب بهصورت بسیار سادهای توضیح داده شد، و از روشهای بسیار بیشتری نیز در تصفیه آب استفاده میشود. عملیات انعقاد یک کاربرد بزرگ آهک در تصفیه فاضلاب میباشد.
سایر املاح مانند سولفاتهای آهن Fe2(SO4)3 و FeSO4 ، سولفات کروم Cr2(SO4)3 و بعضی از پلیمرهای خاص نیز مفید هستند. یونهای دیگری مانند سدیم، کلرید، کلسیم، منیزیم و پتاسیم نیز در فرآیند انعقاد مؤثر هستند. درجهحرارت، pH و غلظت نیز تأثیر دارند.
با این حال، دفع لجن حاصل از انعقاد یک نگرانی محسوب میشود.
رسوب دهی
اجازه دهید که آب ساکن شود تا ذرات لخته شده یا منعقد شده، تهنشین شوند. این کار با ذرات نسبتاً چگال بهتر انجام میشود (مانند گل و لای و مواد معدنی)، در حالیکه شناورسازی در مورد ذرات سبکتر بهتر انجام میگردد (مانند جلبک و رنگ). مخزن تهنشینی باید به اندازهای بزرگ باشد که زمان اقامت کافی را ایجاد نماید (بهطور ایدهآل بیشتر از 4 ساعت). ورودیها و خروجیها باید بهگونهای طراحی شوند که آب به آرامی در مخزن حرکت کند. مجاری دراز و باریک طوری نصب میشوند که آب بتواند بهطور مارپیچ از میان مخزن عبور نماید. گاهی اوقات باید ذرات رسوب شده و لجن را از تانک خارج کرد. پس از این مرحله آب را میتوان فیلتر نمود. از عملیات رسوبدهی در پیشتصفیه و تصفیه فاضلاب استفاده میشود.
فیلتراسیون
فیلتراسیون، فرآیند جدا کردن مواد جامد از یک سیال، با عبور آن از میان یک بستر متخلخل میباشد. بر حسب نوع نیاز، از بستری با منافذ درشت، متوسط و ریز، استفاده میشود. بستر فیلتر، غشاءهای مصنوعی، شبکهها، فیلتر شنی، و سیستم فیلترهایی با فنآوری بالا میباشند. انتخاب فیلترها به سرعت لازم جهت فیلتر کردن و مقدار تمیزی مورد نیاز بستگی دارد. شدت جریان لازم برای فیلتراسیون میتواند با استفاده از نیروی ثقل یا فشار بهدست آید. در فیلتراسیون تحت فشار، یک طرف از بستر فیلتر در فشاری بالاتر از طرف دیگر قرار دارد بهطوریکه سطح فیلتر، دچار افت فشار گردد. بعضی از قسمتهای این نوع از فیلتر باید درون یک محفظه قرار بگیرند.
فرآیند برطرف نمودن انسداد بخشی از بستر فیلتر از طریق معکوس کردن جریان عبوری از بستر و شستشو و خارج نمودن مواد جامد، شستشوی معکوس نامیده میشود. در طی این فرآیند، مواد جامد باید از سیستم جدا شوند، اما فیلترهای دیگری که تمیز شدهاند باید جایگزین آن گردند و یا بهکار گرفته شوند.
در اینجا فیلترهای آب ساخت شرکت Aqua-Rain نشان داده شده است. این دستگاه دارای چهار فیلتر میباشد. با توجه به سیستم فیلتراسیون، اطلاعات فنی آن بهقرار زیر است.
در قلب سیستم فیلتر آب AquaRainTM ، المان های سرامیکی با جدیدترین تکنولوژی قرار دارند که با بهرهگیری از فرآیند فیلتراسیونی که اثبات گردیده بیش از 100 سال عمر خواهد کرد، عوامل بیماریزای خطرناک موجود در آب مانند کیستها (Cryptospordium ،Giardia Lamblia) و باکتریها (E.coli، Samonelli typhus و غیره ...) را با خیال راحت حذف میکنند. همچنین این المان های سرامیکی و ابتکاری با کربن فعال گرانولی و نقرهای با درجهی بالا ( GAC ) پر شدهاند. GAC کم کنندهی آفتکشها، مواد شیمیایی، کلر، طعم و بو است، در حالیکه مواد معدنی موجود در آب طبیعی را حفظ میکند.
این دستگاهها برای اورژانس و شاید کشورهای توسعه نیافته طراحی شدهاند.
AquaSelect از Mississauga دارای یک سیستم فیلتر آب پارچ مانند است و کارتریج آن حاوی صدها دانهی کربن فعال با بهرهوری بالا و مبدل یونی میباشد، این مسأله در وب سایت آن مطرح شده است.
فیلترهای Brita بسیار مشهور و محبوب هستند.
هوادهی (Aeration)
وارد کردن هوا بهمنظور ایجاد تماس با آب جهت تبادل ترکیبات خاص بین دو فاز، هوادهی نامیده میشود. اکسیژن یکی از اهداف هوادهی میباشد. مواد دیگر همچون مواد آلی فرار، سولفید هیدروژن، آمونیاک، و ترکیبات آلی فرار نیز حذف میگردند.
گاز یا ماده حلشده در آب میتواند واکنش بیشتری با آب انجام دهد. این نوع واکنش، هیدراتاسیون نامیده میشود. ذرات یونی بهعلت هیدراته شدن حل میشوند، بهعنوان مثال:
این واکنشها برگشتپذیر هستند، و هوادهی نیز ممکن است در اثر آزادسازی گاز از آب، موجب آبزدایی گردد. برای این نوع از تعادل در نظر گرفته شده، از قانون هنری استفاده میشود. روشهای هوادهی عبارتند از:
• هوادهی نفوذی(Diffused aeration) – حبابهای هوا وارد آب میشوند.
• هوادهی پاششی(spray aeration) - آب بهدرون هوا پاشیده میشود.
• هوادهی با استفاده از چند سینی (multiple-tray aeration) - آب درون چند سینی جاری میشود تا با هوا مخلوط گردد.
• هوادهی آبشاری (cascade aeration) - آب در طی چند مرحله بهشکل لایههای نازکی بهسمت پایین جاری میشود.
• هوا زدایی(Air stripping) - ترکیبی از روش سینیهای متعدد و روش آبشاری بههمراه بسته بلوکهای تصادفی، باعث اختلاط کامل آب با هوا میگردد.
سیستم فیلتر آب بهروش اسمز معکوس (Reverse Osmosis Water Filter System)
در بحث زیر، یک محلول رقیق و یک محلول غلیظ در نظر گرفته میشوند. محلول رقیق میتواند آب تمیز باشد در حالیکه محلول غلیظ دارای مواد محلول و نامطلوبی است (الکترولیت یا مواد
دیگر).
• هوادهی نفوذی(Diffused aeration) – حبابهای هوا وارد آب میشوند.
• هوادهی پاششی(spray aeration) - آب بهدرون هوا پاشیده میشود.
• هوادهی با استفاده از چند سینی (multiple-tray aeration) - آب درون چند سینی جاری میشود تا با هوا مخلوط گردد.
• هوادهی آبشاری (cascade aeration) - آب در طی چند مرحله بهشکل لایههای نازکی بهسمت پایین جاری میشود.
• هوا زدایی(Air stripping) - ترکیبی از روش سینیهای متعدد و روش آبشاری بههمراه بسته بلوکهای تصادفی، باعث اختلاط کامل آب با هوا میگردد.
سیستم فیلتر آب بهروش اسمز معکوس (Reverse Osmosis Water Filter System)
در بحث زیر، یک محلول رقیق و یک محلول غلیظ در نظر گرفته میشوند. محلول رقیق میتواند آب تمیز باشد در حالیکه محلول غلیظ دارای مواد محلول و نامطلوبی است (الکترولیت یا مواد
دیگر).
هنگامیکه یک ظرف حاوی محلول رقیق با ظرف دیگری که حاوی محلول غلیظ است، با استفاده از یک غشاء نیمه تراوا تماس پیدا کند، مولکولهای آب از محلول رقیق بهطرف محلول غلیظ حرکت میکنند. این پدیده اسمز نامیده میشود. مثانه خوک یک غشاء نیمه تراوا طبیعی است. وقتیکه مولکولهای آب از طریق غشای نیمه تراوا منتقل میشوند، سطح آب در محلول افزایش مییابد تا زمانیکه فشار (اسمز) مانع از انتقال خالص مولکول های آب در یک جهت شود. فشار معادل با اختلاف ارتفاع، فشار اسمزی نامیده میشود.
با استفاده از فشار مربوط به محلول غلیظتر، مولکولهای آب از محلول با غلظت بیشتر بهطرف محلول با غلظت کمتر حرکت میکنند. این روش، سیستم فیلتر آب بهروش اسمز معکوس نامیده میشود. مفهوم اسمز معکوس در این نمودار که متعلق به شرکت PurePro میباشد، نشان داده شده است.
با استفاده از فشار مربوط به محلول غلیظتر، مولکولهای آب از محلول با غلظت بیشتر بهطرف محلول با غلظت کمتر حرکت میکنند. این روش، سیستم فیلتر آب بهروش اسمز معکوس نامیده میشود. مفهوم اسمز معکوس در این نمودار که متعلق به شرکت PurePro میباشد، نشان داده شده است.
در این روش، غشاء باید بتواند فشار زیادی را تحمل کند و از عبور مولکولهای حلشده جلوگیری کند. در رابطه با غشاءها، شرکت PurePro متن زیر را تهیه کرده است:
غشاءهای نیمهتراوا حاصل راه طولانی انجام آزمایشات اولیه اسمزی بر روی مثانه طبیعی خوک هستند. قبل از سال 1960، این غشاءها برای کاربردهای عملی در خارج از آزمایشگاه بیش از حد ناکارآمد، گران قیمت و غیر قابل اعتماد بودند. پیشرفتهای نوین در زمینه مواد مصنوعی که تمام این مشکلات را حل کردند، موجب شدند که غشاءها در برطرف کردن آلودگیها بسیار مؤثر باشند و در برابر فشارهای زیادی که برای انجام عملیات لازم است بهاندازه کافی مقاوم گردند.
این فنآوری قطعاً کار میکند، و از آن برای تبدیل آب شور (اقیانوس یا دریا) به آب شیرین استفاده میشود. با استفاده از این روش، آب غلیظتر دور ریخته میشود. بنابراین، در مناطقی که قیمت آب گران است، هزینه این فنآوری زیاد میباشد. همچنین از سیستم فیلتراسیون با روش اسمز معکوس برای تولید آب آشامیدنی رایگان جهت مصارف خانگی استفاده میشود.
برنامهها و فعالیتهای مربوط به سیستمهای نفتی و مخازن نگهداری مواد مرتبط با نفت، دفع اقیانوسی، مناطق آلوده و دفع ضایعات خطرناک هستند
غشاءهای نیمهتراوا حاصل راه طولانی انجام آزمایشات اولیه اسمزی بر روی مثانه طبیعی خوک هستند. قبل از سال 1960، این غشاءها برای کاربردهای عملی در خارج از آزمایشگاه بیش از حد ناکارآمد، گران قیمت و غیر قابل اعتماد بودند. پیشرفتهای نوین در زمینه مواد مصنوعی که تمام این مشکلات را حل کردند، موجب شدند که غشاءها در برطرف کردن آلودگیها بسیار مؤثر باشند و در برابر فشارهای زیادی که برای انجام عملیات لازم است بهاندازه کافی مقاوم گردند.
این فنآوری قطعاً کار میکند، و از آن برای تبدیل آب شور (اقیانوس یا دریا) به آب شیرین استفاده میشود. با استفاده از این روش، آب غلیظتر دور ریخته میشود. بنابراین، در مناطقی که قیمت آب گران است، هزینه این فنآوری زیاد میباشد. همچنین از سیستم فیلتراسیون با روش اسمز معکوس برای تولید آب آشامیدنی رایگان جهت مصارف خانگی استفاده میشود.
تصفیه فاضلاب صنعتی (Industrial Wastewater Treatment)
مدیریت مواد زائد محیط زیست کانادا (منطقه اقیانوس اطلس) و بخش بازسازی دارای لینکهایی جهت ارائه اطلاعاتی دقیق در موردبرنامهها و فعالیتهای مربوط به سیستمهای نفتی و مخازن نگهداری مواد مرتبط با نفت، دفع اقیانوسی، مناطق آلوده و دفع ضایعات خطرناک هستند
برچسپ: