فرایند های تصفیه آب

فرایندهای-تصفیه-آب

شاید برای شما هم این سوال پیش امده باشد که آب آشامیدنی از کجا و چگونه تامین می شود؟ رودخانه ها ، جریان های سطحی ، دریاچه ها و سفره های آبی ، همه از منابع قابل استفاده برای آب قابل شرب می باشد. در آمریکا ، تمام آبی که از منابع سطحی به دست می آید برای عاری سازی از هر گونه آلاینده از جمله میکرو ارگانیسم ها چندین مرحله فرآیند تصفیه از جمله فرآیند های فیلتراسیون و ضدعفونی را پشت سر میگذارد. این فرآیند ها سایر ویژگی های آب را از جمله بو، مزه و رنگ را ارتقا می بخشد. علاوه بر این آب های زیر زمینی تحت تاثیر آب های سطحی مانند رودخانه ها نیز باید مورد تصفیه قرار بگیرد تا بتواند مورد استفاده باشد. اگرچه در بسیاری از موارد، آب های زیر زمینی نیاز به فرآیندهای تصفیه مانند فیلتراسیون ندارند وجهت خذف میکروارگانیسم ها فقط باید ضد عفونی شوند. این امر به این خاطر است که خاک خودش به تنهایی نقش فیلتر را برای حذف میکروارگانیسم ها بازی می کند. در ابتدا ، فیلتر شنی آهسته برای خالص سازی آب از آلاینده ها به کار گرفته می شود. سپس، در سال 1881 آقای کوچ آزمایشگاهی را راه اندازی کرد و طی ازمایشاتی به این نتیجه رسید که کلر قابلیت از بین بردن باکتری ها را دارد. استفاده از سیستم های مدرن تصفیه آب آشامیدنی در آمریکا باعث کاهش بیماری های فراگیر ناشی از وجود میکرو ارگانیسم ها در آب شد.در این بخش سیستم تصفیه آب مرسوم نمایش داده شده است:

سیستم مرسوم تصفیه آب آشامیدنی

فرآیند تصفیه آب شامل چه مراحلی است ؟

آسان ترین روش تصفیه تک مرحله ای آب کلر زنی نام دارد که شامل یک مرحله ضدعفونی با کلر می شود. مرحله ای از تصفیه که فیلتراسیون نام دارد در طول کل فرآیند تصفیه انجام می شود که توسط فیلتر های شنی یا کربن ذرات باقی مانده را از آب جدا کرده و کدورت را کم می کند. قبل از مرحله فیلتراسیون ، یک ماده منعقد کننده به آب اضافه می شود. فرآیند انعقاد ماهیت فیزیکی و شیمیایی مواد آلاینده حل شده در آب را تغییر می دهد و مواد جامد را به صورت سوسپانسیون در می آورد و به سیستم این اجازه را می دهد تا از طریق فیلتراسیون ذرات ته نشین شده را جدا کند. در سیستم هایی که نیاز به خلوص خیلی بالایی از آب دارند در مرحله ثانویه لخته ساز نیز به آب اضافه شده که در این مرحله مانند انعقاد فرآیند اختلاط انجام می شود.اضافه شدن لخته ساز به آب باعث ایجاد ذراتی بزرگ تر و چگال تر شده که در اثر نیر.وی وزن ته نشین می شوند و در نتیجه بازده نهایی سیستم را برای حذف آلاینده ها افزایش می دهند. همانطور که اشاره شد فرآیند انعقاد که شامل اضافه کردن مواد شیمیایی به آب می باشد به ته نشینی ذرات آلاینده و جداسازی آن ها توسط فرآیند فیلتراسیون ختم می شود. مرسوم ترین منعقد کننده های مورد استفاده در این بخش نمک های فلزی هیدرولیز شده مانند آلوم [Al2(SO4)3 14H2O], ، سولفات آهن [Fe2(SO4)3] و کلرید آهن (FeCl3) می باشند. مواد شیمیایی دیگری که جهت افزایش بازده فرآیند انعقاد به آب اضافه می شود که پلیمرهایی درشت مولکول هستند پلی الکترولیت نام دارند. این پلیمرها از وزن مولکولی بالایی برخوردار هستند و از انواع این پلی الکترولیت های می توان به موارد زیر اشاره کرد:

استفاده ازاین مواد شیمیایی تجمع و تراکم الاینده های را جهت ته نشینی بهتر و در نتیجه جداسازی بهتر تضمین میکند. در بعضی از واحد های تصفیه پلی آکریل آمید را جهت بهبود فرآیند فیلتراسیون و در این مرحله اضافه می کنند. انعقاد هم چنین باعث حذف مواد آلی و معدنی حل شده در آب می شود. فرآیند به این صورت می باشد که یون های فلزی که به آب افزوده می شوند آلومینیوم هیدروکسید و هیدروکسید آهن تشکیل می دهند و مولکول های آلی که آلاینده ها می باشند روی سطح آن ها جذب می شوندو در مراحل بعدی پس از ته نشینی از طریق فیلتراسیون حذف می شوند.

 

تصفیه شیمیایی پساب

برای آشنایی بیشتر با مواد شیمیایی مورد استفاده در تصفیه ی آب ویدیوی زیر را ملاحظه بفرمائید

[fvplayer id=”10″]

فرآیند لخته سازی و ته نشینی چیست ؟

لخته سازی یک فرآیند کاملا فیزیکی است که در طی آن آب تصفیه شده با سرعت بالا هم زده می شود تا میزان برخورد موثر ذرات کلوییدی افزایش پیدا کند تا میزان تشکیل ذرات درشت و چگال تر را ا فزایش دهد.

پس از لخته سازی ، بیشتر آلاینده ها و لخته های تشکیل شده پس از 1 الی 2 ساعت ته نشینی حذف خواهند شد. در این فرآیند حتی میکرو ارگانیسم ها نیاز جذب لخته ها شده و حذف می شوند.

ته نشینی یک فرآیند فیزیکی دیگر است که باعث ته نشینی آلاینده ها و لخته های ایجاد شده توسط نیروی وزن می شود این امر به این علت اتفاق می افند که دانسیته لخته از دانسیته آب بیشتر است. فیلتراسیون سریع شامل 75-50 سانتی متر شن و آنتراسیت با قطر بین 1 تا 5/0 می باشد.

همه این مراحل باهم که شامل انعقاد و لخته سازی ، ته نشینی و فیلتراسیون می باشد بسیاری از آلاینده ها را حذف میکند. هم چنین این فرآیند ها کدورت را کاهش داده ، شفافیت و خلوص آب را افزایش می دهند و بازده ضد عفنی را بالا می برند.اگر تمام میکروارگانیسم ها با این روش ها به حد استاندار مورد قبول سازمان های بهداشت نرسید می بایست مراحل ضد عفونی شدید تر اعمال شود.

بر اساس گزارشاتی که در سال 2007 در آمریکا منتشر شده است درصد روش های ضد عفونی به تفکیک در شکل زیر آورده شده است:

ضدعفونی

فرآیند ضدعفونی در تصفیه آب چیست و چه نقشی را در استاندارد سازی آب آشامیدنی بازی می کند ؟

ضد عفونی نقش کلیدی در حذف عوامل بیماری زا از آب آشامیدنی بازی می کند. یکی از نقش های مهم این مرحله در فرآیند تصفیه آب کشتن ارگانیسم های بیماری زا می باشد. عموما ضد عفونی با افزودن عامل اکسید کننده انجام می شود. استفاده از کلر با اختلاف فراوان نسبت به سایر مواد شیمیایی رایج تر است اما استفاده از ازون ، کلرامین ها و دی اکسید کلر نیز کاربرد دارد. غیر فعال سازی میکروارگانیسم ها یک فرآیند تدریجی است که شامل فرآیند های فیزیکی-شیمیایی و بایوشیمیایی می باشد.

چه فاکتورهایی بر فرآیند ضد عفونی تاثیر گذار است ؟

فاکتور های متعددی روی نرخ حذف میکروارگانیسم ها تاثیر گذار است.دما بیشترین تاثیر را در این فرآیند دارد زیرا این فاکتور نرخ واکنش های شیمیایی را کنترل می کند. با افزایش دما ، نرخ از بین رفتن میکروارگانیسم ها افزایش می یابد. PH روی یونیزاسیون مواد ضد عفونی کننده و قابلیت زیستن ارگانیسم ها تاثیر می گذارد. در مورد هالوژن ها مانند کلر PH میزان HOCL (hypochlorous acid) و _OCl (hypochlorite) را کنترل می کند. در مورد باکتری ها وویروس ها قرار گرفتن مداوم آنها در مقابل مواد ضد عفونی کننده مانند کلر باعث ایجاد پایداری در برابر مواد شیمیایی می شود. با این وجود امکان حذف این میکرو ارگانیسم ها وجود دارد. در جدول زیر تاثیر ضدعفونی با کلر در حضور میکرو ارگانیسم های مختلف و در شرایط عملیاتی متفاوت قابل مشاهده است. لازم به ذکر است که میزان غیر فعال سازی میکرو ارگانیسم ها در تمام این شرایط بالای 90% است.

کلر زنی

چه عواملی ممکن است در آب آشامیدنی سبب ایجاد بیماری شوند ؟

در نمودارهای زیر عوامل بیماری زایی که سبب بیماری هایی انتقالی از طریق آب شدند در آمریکا قابل مشاهده است این دو نمودار بر اساس موارد درگیر شده با بیماری و شیوع آن در سال های 2013-2014 رسم شده است :

عوامل بیماری زا

انواع روش های تصفیه آب و پساب چیست ؟

تصفیه اولیه و و ثانویه مقادیر زیادی از محتوای BOD پساب و هم چنین ذرات حل شده و سوسپانسیون را از بین می برد. اگر چه ، در بسیاری از مواد جهت استفاده مجدد از این پساب تصفیه شده در مصارف صنعتی نیاز است که مرحله سومی برای تصفیه در نظر گرفته شود.

انواع روش های تصفیه پساب

تصفیه پساب پیشرفته به سه دسته اصلی تقسیم بندی می شود :

  • تصفیه سه مرحله ای
  • تصفیه فیزیکی-شیمیایی
  • تصفیه بایولوژیکی-فیزیکی

تصفیه سه گانه یا سه مرحله ای به هر فرآیندی اطلاق می شود که به مراحل تصفیه مرسوم فرآیندهایی اضافه می شود.اضافه شدن یک مرحله به فرایند تصفیه می تواند به سادگی یک فیلتراسیون باشد یا ممکن است شامل چند فرآیند پیچیده برای از بین بردن فسفر ، مواد آلاینده آلی و ذرات جامد موجود در آب یا پساب باشد. فرآیند فیزیکی –شیمیایی فرآیندی تعریف می شود که فرآیند های بایولوژیکی و فیزیکی-شیمیایی با هم سیستمی را تشکیل داده اند تا خروجی مطلوب را دریافت نمایند. یکی دیگر از روش های دسته بندی روش های تصفیه پساب ایجاد تمایز در هدف تصفیه است . تصفیه پیشرفته برای اهداف زیر به کار گرفته می شود :

  • حذف نهایی و مجدد مواد جامد موجود در پساب و مواد آلی
  • حذف NOD ها
  • حذف مواد مضر و سمی

استفاده فراگیر از سیستم های غشایی جهت تصفیه پساب

تصفیه بایولوژیکی و شیمیایی روش های مختلفی دارد. اگزچه با توجه به هزینه بالای ایجاد این نوع از سیستم های تصفیه و هم چنین نیاز به فضای بالا برای اجرایی کردن این نوع از سیستم ها استفاده از آن ها نیاز به بررسی دقیق دارد. از طرفی استفاده از مواد شیمیایی برا تصفیه ممکن است آلودگی ثانویه ایجاد کرده و مواد سمی وارد اب کند. در نتیجه استفاده از سیستم های غشایی بسیار مورد توجه قرار گرفته است .

غشا

 

تکنولوژی های نمک زدایی چیست ؟

نمک زدایی فرآیندی است که مواد مخعدنی حل شده در آب را که شامل نمک هم می شوند از آب دریا و سایر انواع آب های حاوی این مواد حذف می کند.

نمک زدایی

5 روش پایه برای حذف مواد معدنی از آب وجود دارد :

  1. تقطیر
  2. اسمز معکوس
  3. الکترودیالیز یا ED
  4. نمک زدایی انجمادی یا FD
  5. تبادل یونی یا IX

روش های اسمز معکوس و الکترودیالیز با استفاده از غشا ها برای جداسازی مواد معدنی از آب استفاده می شوند. روش تبادل یونی شامل تبادل یون های مواد حل شده معدنی در آب با سایر یون های مطلوب می باشد و این فرآیند در حین عبور آب از بستری از رزین انجام می شود. در جدول زیر توزیع نسبی روش های نمک زدایی مورد استفاده در سراسر جهان اورده شده است :

جدول2

اسمز معکوس چیست ؟

در این روش ، خوراک یا آب حاوی آلاینده از طریق فشار بالا درون غشاهای قابل نفوذ پمپ می شود و از این طریق نمک ها از محلول حدا می شوند. کیفیت آب خروجی بسته به فشار ، غلظت نمک ها و ثابت نفوذ غشا می باشد. اسمز تنها به غلظت بستگی دارد و انواع الاینده تاثیری بر فرایند اسمز نمی گذارد.

کاربرد آنتی اسکالانت ها در تصفیه آب

آنتی اسکالانت به مواد شیمیایی که اغلب در سیستم های اسمز معکوس تزریق میشوند گفته میشود . نمک های مختلفی که به صورت محبوب در اب وجود دارند با گذشت زمان در محل غشاها باعث ایجاد رسوب میشوند . به منظور جوگیری از تشکیل این رسوب ها از موادی مانند فسفونو بوتان(PBTC)، آمینو تری متیلن فسفونیک اسید (ATMP) و اتیدرونیک اسید(HEDP) استفاده میشود .استفاده نکرذن از این مواد میتواند صدمات جدی به سیستم های اسمز معکوس وارد کند و تشکیل رسوب ها باعث کاهش دبی اب خروجی و بالا رفتن شاخص TDS در آب شود . آنتی اسکالانت ها با ایجاد اختلال در واکنش تشکیل رسوب سرعت واکنش ترکیبات قلیایی با یون های فلزی در اب را کاهش میدهد و امکان تشکیل رسوب هنگام عبور اب از غشا کاهش پیدا میکند.

شرکت پترو کیمیا فعال در زمینه واردات انواع محصولات مورد استفاده در صنایع تصفیه آب و پساب با تضمین کیفیت مطابق آنالیز ارائه شده میباشد .

پترو کیمیامنابع تصاویر

  • https://www.snf.co.uk/chemical-coagulants-used-water-treatment/
  • https://savree.com/en/product/desalination-plant/
  • https://www.researchgate.net/figure/Pressure-driven-membrane-processes-for-water-treatment-technologies-showing-the_fig2_328882399

منابع

  • Zhou, H., & Smith, D. W. (2002). Advanced technologies in water and wastewater treatment. Journal of Environmental Engineering and Science, 1(4), 247-264.
  • Gerba, C. P., & Pepper, I. L. (2019). Drinking water treatment. In Environmental and Pollution Science(pp. 435-454). Academic Press.
  • Qu, X., Alvarez, P. J., & Li, Q. (2013). Applications of nanotechnology in water and wastewater treatment. Water research, 47(12), 3931-3946.

اشتراک این مقاله

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

به بالای صفحه بردن