نمونه سوالات استخدامی بهداشت محیط
همه چیز در مورد تصفیه خانه های آب - سایت بهداشت محیط ایران
سایت بهداشت محیط ایران
بهداشت محیط،آب وفاضلاب، مواد زائد ، بهداشت مواد غذایی،استخدامی بهداشت محیط

همه چیز در مورد تصفیه خانه های آب


همه چیز در مورد تصفیه خانه های آب

تصفیه آب


همواره بایستی تلاش دراین راستا باشد که تا حد امکان از خالص ترین منابع آب برای شرب استفاده شود، حتی اگر این امر به قیمت انتقال آب از مسیرهای طولانی و رساندن آن به مصرف کننده یا تصفیه اندک ویا بدون تصفیه تمام شود. همچنین برای حفظ کیفیت آب مراقبت از منابع آب بسیار ضروری است.اما با این وجود همه ی منابع طبیعی آب برای مطابقت با استانداردهای موجود جهت تامین آب آشامیدنی معمولا نیازمند تصفیه اند.


فرایندهایی که برای تصفیه آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می گیرند،بستگی به کیقیت آب منبع استفاده شده دارد.بیشترآبهای زیر زمینی صاف وعاری از عوامل بیماری زا و همچنین فاقد مقادیر قابل توجهی از مواد هستند.این قبیل آبها را می توان با استفاده از حداقل مقدار کلر برای جلوگیری از آلودگی شبکه توزیع ، در سیستم های آب آشامیدنی مورد استفاده قرار دارد. اما ممکن است بعضی از آبهای زیر زمینی حاوی مقدار زیادی از جامدات محلول، گازها و یا مقادیر اضافی آهن ، منگنز ،و یا حتی مواد آلی و میکروبی باشند که در این صورت به فرایند های تصفیه ی پیچیده نیاز می باشد،سیستمهای تصفیه معمولا مورد استفاده  قرار می گیرد (برای مصرف شرب) عبارتند از:

1-هوادهی

2-سختی گیری

3-فیلتراسیون

4-گندزدایی

5-ذخیره سازی

 آبهای سطحی غالبا دارای تنوع بیشتری از آلاینده ها نسبت به آبهای زیر زمینی هستند و به همین دلیل فرایند های تصفیه ممکن است برای این قبیل آبها پیچیده تر باشند. بیشتر آبهای سطحی دارای کدورتی  بیش از مقدار تعیین شده توسط استانداردهای آب آشامیدنی می باشند.هر چند جریانهای آبی که با سرعت زیاد در حرکتند ممکن است دارای مواد بزرگتر به حالت معلق باشند.اما بیشتر جامدات در اندازه کلوئیدی بوده و برای جداسازی آنها استفاده از فرایندهای تصفیه مورد نیاز است.سیستم های تصفیه که به طور معمول مورد استفاده قرار می گیرد عبارتند از:

1-آشغالگیر

2-تصفیه شیمیایی مقدماتی

3-ته نشینی مقدماتی

4-هوادهی

5-انعقاد و لخته سازی

6-سختی گیری

7-فیلتراسیون

8-جذب سطحی

9-فلوئورزنی-فلوئورزدایی

10-تثبیت

11-گندزدایی

آشغالگیر

با توجه به ورود ذرات مختلف در آب ورودی به تصفیه خانه ها, به ویژه ریزش برگ در فصول مختلف سال, در صورت ورود این ذرات به سیستم تصفیه خانه موجب آسیب دیدگی یا گرفتگی پمپها, شیرآلات, خطوط لوله و سایر متعلقات می گردد. لذا به منظور جلوگیری از ورود این گونه ذرات به واحدهای تصفیه خانه می بایست از سیستم آشغالگیری مناسب(Screening) استفاده گردد.

در حال حاضر آشغالگیرهای مورد استفاده در کانالهای آب تصفیه خانه ها بصورت صفحه مشبک (Perforated plate) و یا صفحه میله ای(Bar Screen) ساخته شده و با زاویه نصب  45 الی 60 درجه در مسیرکانال انتقال آب یا فاضلاب قرار می گیرند. این آشغالگیرها اکثراً توسط بهره بردار به صورت دستی و با استفاده از چنگک تمیز می گردد. در برخی موارد نیز این آشغالگیرها از نوع مکانیکی و مجهز به قاب و چنگک جمع آوری آشغال می باشد.

لذا با توجه به اینکه در اکثر مواقع حجم زیادی از ذرات و جامدات در آب ورودی به تصفیه خانه وجود دارد, عدم جمع آوری مداوم آنها موجب مسدود شدن سریع آنها گردیده و می بایست به طور مداوم تمیز گردند. علاوه بر این بسیاری از ذرات ریز و باریک, با عبور از این گونه آشغالگیرها, وارد سیستم تصفیه خانه می گردد. لذا به منظور رفع این مشکلات و با استفاده از تکنولوژی روز دنیا می توان از سیستمهای آشغالگیری مدرنتر استفاده نمود که علاوه بر راندمان بالا در جداسازی ذرات و آشغالهای ریـــز, دارای قابلیت تمیـــز شدن خودکار (Self Cleaning) می باشند. لذا از این گونه سیستمـها, می توان به آشغالگیــــرهای پلکانی (Step Screening) اشاره نمود.

سیستم SSF دارای عملکرد بسیار ساده و قابلیت نصب در کانالهایی با عمق زیاد می باشد. سیستم پیشنهادی از جنس استیل ضدزنگ (Stainless Steel) ساخته شده و مجهز به تمیز کننده خودکار می باشد به طوری که علاوه بر راندمان بالا در حذف آشغالها و ذرات موجود در آب, به طور همزمان آشغالهای جمع آوری شده را منتقل وتخلیه می نماید.

یک مدل معمول از سیستم Step Screen سیستمی است که با زاویه متغیر در حدود 40 تا 53 درجه در کانال نصب گردیده و لذا می توان با توجه به شرایط محل نصب همچون عمق کانال و محدودیت فضا, شیب آن را تنظیم نمود. ارتفاع سطح تخلیه در حدود 5/3 متر بالاتر از کف کانال می باشد.

مشخصات و نحوه عملکرد دستگاه:

ساختار این سیستم بدین صورت است که تیغه ها با فواصل 3 تا 6 میلیمتر از یکدیگر و در ردیفهای موازی به صورت پلکانی بر روی هم قرار گرفته و بدین صورت صفحات حصیری شکل با ساختار پلکانی را تشکیل می دهند. این صفحات توسط موتوری بر روی یک زنجیر و چرخ دنده حرکت می نماید. لذا همانطوری که در شکل زیر نشان داده می شود آشغالها و ذرات (ذرات با اندازه بزرگتر از فاصله میان تیغه ها) موجود در آب در حین عبور از میان تیغه ها, توسط صفحات متحرک به صورت پیوسته و اتوماتیک حذف و از آب خارج می گردد.

لازم به ذکر است اتصالات مکانیکی این سیستم به گونه ای طراحی گردیده که با عملکرد مداوم و 24 ساعته آن، بدون نیاز به روغنکاری یاتاقانها, با توجه به حرکت موازی و دقیق تیغه ها (    Lamella) در طول مسیر عملکرد آن را تضمین می نماید

مزایا و ویژگیهای سیستم آشغالگیر Step Screen :

-        قابلیت عبور جریان زیاد آب.

-        ایجاد حداقل افت فشار.

-        راندمان بالا در حذف آشغال و ذرات موجود در آب.

-        قابلیت حذف ذرات ته نشین شده از کف کانال.

-        مقاومت بالا به مواد خورنده از جمله اسید.

-        کنترل بو با توجه به اینکه در محفظه بسته قرار دارد.

-        عدم انسداد صفحات آشغالگیر توسط دانه ها و ذرات.

-        عملکرد و نگهداری آسان (Maintenance Free).

-        هزینه پائین بهره برداری.

 

تجهیزات انتقال آشغال :

جهت جمع آوری و انتقال آشغالهای خروجی از آشغالگیرها می بایست از یک سیستم انتقال دانه استفاده نمود. آشغالهای خروجی از آشغالگیرها توسط این سیستم به خارج از کانال انتقال می یابد.

این سیستم شامل یک شفت حلزونی شکل بوده که در داخل یک محفظه قرار دارد. تمامی قطعات این سیستم نیز از جنس استیل ضدزنگ (Stainless Steel) ساخته شده و طول استاندارد آن4-6 متر می باشد.

  آشغالگیر دستی
آشغالگیرهای دستی  شامل دو نوع شبکه ریز و شبکه درشت می باشد.
آشغالگیرهای شبکه درشت، ذرات بزرگ جامد را از فاضلاب حذف می کند.
آشغالگیرهای شبکه ریز، نوعا برای حذف موادی بکار می روند که ممکن است در ادامه روند تصفیه مشکلات نگهداری و عملکردی ایجاد  کند.

اندازه گیری دبی

تعریف دبی

INDEX21 دبی یک سیال اعم از مایع یا گاز یا مخلوط دو فازی آنها به صورت نرخ حجمی جریان یا نرخ جرمی جریان سیال تعریف می شود. به عبارت دیگر دبی یک سیال(Q) میزان جرم یا حجم عبوری سیال از یک سطح مشخص در واحد زمان می باشد. یعنی:

INDEX23

 همان طور که در روابط فوق دیده می شود  این کمیت تابع چگالی سیال ، سرعت سیال و مساحت سطح مقطعی است که سیال از آن عبور می کند.

سیستمهای کانال باز (Open Channel)

اصولا مسیر های حرکت سیال به سه دسته تقسیم می شوند.مسیرهای کاملا محدود مانند لوله ها، مسیرهای نیمه محدود مانند رودخانه هاو مسیرهای غیر محدود مانند خروجی فن ها. موضوع این بحث اندازه گیری دبی سیالات جاری در مسیر های نیمه محدود یا کانالهای باز می باشد.جریان رودخانه ها، آبراهها ، کانالهای آبرسانی  و حتی لوله های نیمه پر جزء این دسته قرار می گیرند.

دانستن دبی جریان آب در کانالهای باز در مسائلی مانند تقسیم آب در زمینهای زراعی، کنترل و پیش بینی سیلابها و مسائل ناو بری دریایی اهمیت ویژه ای دارد.لذا در اندازه گیری دبی  این سیستمها روشهای متعدد از ساده و کم خرج تا روشهای گران قیمت و پیچیده وجود دارد.

البته دبی سنجی در کانالهای باز بیشتر مبتنی بر روشها است تا سنسو رها. در هر حال نمونه های خاصی از این روشها دارای مبدل ولتاژ ومدارات بهسازی است که در جای خود بررسی شده اند وبرخی نمونه های تجاری آنها ارائه گردیده است .

مبانی علمی و تئوری انواع روشهای دبی سنجی در کانال باز

روشهای کلی

         ¬         روشهای مبتنی بر ارتفاع سیال و مساحت مقطع کانال

         ¬         روشهای مبتنی بر سرعت سیال و مساحت مقطع کانال

         ¬         روشهای مبتنی بر رقیق سازی                                      

روشهای مبتنی بر ارتفاع سیال و مساحت مقطع کانال(Head Area Methods):

در این نوع روشها به کمک یک ساختار خارجی شکل مسیر سیال تغییر داده می شود و در نتیجه ی آن ارتفاع سیال در کانال از حالت عادی تغییر می کند. با اندازه گیری این تغییر ارتفاع و دانستن مساحت سطح مقطع کانال می توان با توجه به معادلات فیزیکی حاکم بر هر ساختار ، دبی جریان عبوری از کانال را محاسبه نمود . انواع ساختارهای موجود در زیر آمده است.

1 -Weirs 

2- Sluice Gates

3-  Flumes

  روشهای مبتنی بر سرعت سیال و مساحت مقطع کانال(Velocity Area Methods):

 در این روشها دبی حجمی جریان سیال به وسیله اندازه گیری دو کمیت سرعت متوسط  و مساحت سطح مقطع عبوری سیال محاسبه می شود. این روش ها بیشتر در کانالهای با عرض پهن بکار رفته و معمولا با آزمایشهای متعدد در محلها و عمقهای مختلف سیال همراه است. تئوری و روشهای اصلی این نوع دبی سنجی در زیر آمده است:

 1-Velocity Area Integration by Current Meters

2- Electromagnetic Method

3-Ultrasonic Method

روش مبتنی بر رقیق سازی (Dilution Gauging)

 :

در این روش که بیشتر در کالیبراسیون دبی سنجها به کار می رود از تزریق یک ماده قابل تعقیب مانند نمک های رادیو اکتیو به سیال در حال حرکت و اندازه گیری درجه رقیق شدگی محلول حاصل با معادلات ویژه ای  دبی سیال اندازه گیری می شود.

  نرم افزارهای محاسبات و شبیه سازی رفتار سیالات در کانالهای باز  

Open Channel Flow Software - Free download available

FLOW-3D :Flow Modeling software

Geometric mean calculator for open channel data

Bernoulli Equation Calculator with Applications

 در بسیاری از انواع روشهای دبی سنجی در کانالهای باز نیازی به استفاده از ترانسدیوسرهای ولتاژ یاا جریان نیست.ولی در روشهایی مثل روش الکترومغناطیسی یا خروجی جریان سنجها این ترانسدیوسر ها وجود دارند.

انعقاد و لخته سازی

یکی از ناخالصی های مهمی که در آبهای سطحی وجود دارد و باید نسبت به حذف آن اقدام نمود، مواد کلوئیدی است. این مواد باید به طریقه مناسب حذف شوند تا آب زلال و با کدورت پایین مطابق استانداردها تحویل مصرف کننده گردد. روش متداول حذف کدورت، رسوب دهی شیمیایی کلوئیدی با استفاده از مواد منعقد کننده است.

هدف از عمل کواگولاسیون یا انعقاد

هدف ایجاد ذرات درشت تری در آب است تا حدی که این ذرات بتوانند در واحد های ته نشینی و صافی از آب جدا شوند. زیرا ذرات زیر معلق در آب مانند کلوئید ها به علت باردار بودن سطح  ذرات در آب معلق می مانند و باید روشی اتخاذ نمود که بار سطحی ذرات خنثی شد ، ذرات می توانند به یکدیگر نزدیک شده و پس از برخورد به هم بچسبند و تحت نیروی جاذبه رسوب نمایند . فرایند کواگولاسیون دقیقا  چنین کاری را انجام می دهند .

 به عبارت دیگر کواگولاسیون  بار ذرات را خنثی می کند و ذرات پس از این عمل قادر به دفع یکدیگر نیستند . البته همیشه عمل کواگولاسیون همراه با عمل فلوکولاسیون است ، در واقع عمل فلوکولاسیون مکمل عمل کواگولاسیون است.

فلوکولاسیون عملی است که در آن ذرات ریز و معلق و بدون بار ( که پس از عمل کواگولاسیون حاصل شده است ) با کارایی بیشتری به یکدیگر چسبیده و ذرات بزرگ تری را بوجود می آورند ، این ذرات بزرگ را اصطلاحا FLOC می نامند و این عمل را فلوکولاسیون می گویند. البته ذرات پس از عمل فلوکولاسیون بلا فاصله ته نشین می شوند و  عمل Sedimentation   انجام می گیرد. بنابر این ته نشینی عبارت است از جدا سازی فیزیکی ذرات که در آب پس از کواگولاسیون و فلوکولاسیون  انجام گیرد ، فقط ذرات نسبتا درشت رسوب کرده و جدا می شوند .

به طور کلی جریان ته نشینی ذره قابل ته نشینی دارای دو مکانیسم است :

ذره سازی پری کنیتیک prekinetic : که در آن پتانسیل – الکتریکی سطحی ذره کاهش یافته و قوه جاذبه ذرات بیشتر شده و به هم می چسبند . برای این کار باید یون های ماده ذره ساز وجود داشته باشد تا عمل انجام گردد.

ذره سازی ارتو کینتیک  ortokinetic : که در آن ذره شیمیایی تشکیل شده در حال ته نشینی ذرات دیگر مانند کلوئید ها را به خود گرفته و بزرگتر شده و ته نشین میشوند باید توجه داشت که در مکانیسم اول بار الکتریکی بیشتر موثر است و در مکانیسم دوم اندازه ذرات .

در هر صورت فلوکی که در اثر واکنش های کواگولانت ها در آب ایجاد می شود بسیار سنگین است و به همین جهت بلا فاصله بعد از تشکیل شروع به ته نشینی می کند . در زمان سقوط ، این فلوک ها مواد معلق ناخالص را به خود گرفته و همراه آنان ته نشین می شوند و به تدریج اندازه آنها بزرگتر می گردد . طی این مرحله بعضی از باکتری ها هم همراه این فلوک ها گرفته شده و تعدادشان در آب تقلیل می یابد. سطح فلوک ها  به اندازه کافی برای گرفتن  ذرات کلوئید و مواد آلی موجود در آب وسیع است .

راندمان عمل تشکیل ذرات و ته نشینی آنها بستگی به عوامل مختلف به شرح ذیل دارد:

         ¬        مقدار ماده منعقد کننده     dosage of coagulant

         ¬          نوع ماده منعقد کننده      feeding the coagulant

         ¬        مخلوط شدن  mixing

         ¬         میزان pH     pH value

         ¬        سرعت    velocity   

         ¬        حرارت  temperature
مقدار ماده منعقد کننده

میزان کواگولانت باید به اندازه ای باشد که مقدار کدورت آب تا حد 10تا 25 ppm   تقلیل باید .

         ¯        نوع ماده منعقد کننده

معولا کواگولانت ها به صورت پودر یا محلول مورد استفاده قرار می گیرند که نوع محلول آن بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

         ¯        اختلاط

کواگولانت ها باید به طرز صحیحی با آب مخلوط شده و محلول یک نواختی را بوجود آورند . د ر آغاز 30 تا 60 ثانیه اختلاط سریع انجام می گیرد. هرچه اختلاط بیشتر باشد انعقاد بهتر و سریعتر انجام خواهد شد. در عمل برای بهتر مخلوط شدن آب و فاضلاب با ماده کواگولانت یک حرکت مارپیچی در آن حین تزریق دارو بوحود می آورند . لازم است همواره از موادی که ارزان تر  و راحت تر در دسترس قرار می گیرند استفاده شود.

         ¯        میزان pH

با در نظر گرفتن کیفیت آب و ماده منعقد کننده باید میزان pH   مناسب مشخص گردد. میزان pH باید مرتبا در آزمایش گاه اندازه گیری شود . معمولا برای کم کردن اسیدیته آب به آب آهک و برای کاهش قلیائیت به آن اسید سولقوریک اضافه میشود .

         ¯        سرعت

به فلوک ها باید اجازه داد که پس از اختلاط سریع به آرامی به طرف پایین سقوط نمایند . زیرا حرکت آرام فلوک ها در نهایت باعث برخورد آن با ذرات دیگر شده و فلاک ها از نظر اندازه بزرگتر می گردند . فرایند کواگولاسیون و فلوکولاسیون شدیدا تحت تاثیر مشخصات فیزیکی آب و ترکیبات و درجه حرارت آن می باشد.

         ¯        حرارت

آزمایشات زیادی در مورد تاثیر حرارت بر عمل کواگولاسیون  انجام شده و ثابت گردیده که وقتی حرارت نزدیک صفر باشد در عمل کواگولاسیون اختلال ایجاد می شود زیرا تمایل ذرات به تشکیل فلوک و ته نشین شدن کاهش یافته  و بیشتر آنها از لابه لای ماسه های صافی نفوذ خواهد نمود. ویسکوزیته هم زیاد می شود که شاید مربوط به کاهش سیالیت آب در اثر کم شدن درجه حرارت  باشد . سرعت فعل و انفعالات شیمیایی نیز در اثر کاهش درجه حرارت کاسته می شود . مقدار تزریق ماده کواگولاسیون در تابستان و زمستان فرق می کند  و اصولا مقدار مورد نیاز آن با درجه حرارت نسبت عکس دارد.

         ¯        انعقاد

ذرات لخته شونده در سوسپانسیونهای رقیق که خواص سطحی شان به گونه ای است که به محض تماس با سایر ذرات به آنها می چسبند و یا در هم ادغام شده تشکیل ذرات بزرگتر را می دهند و در نتیجه اندازه، شکل و احتمالاً وزن مخصوص شان پس از برخورد تغییر می یابد را نمی توان مانند ذرات مجزا ته نشین کرد، لذا مواد منعقد کننده را به مقادیر لازم و کافی به آب اضافه می کنند تا ذرات کوچک، سبک و غیر قابل ته نشین ، به ذرات بزرگتر و سنگین تر تبدیل شده و به آسانی ته نشین شوند.

مواد غیر قابل ته نشینی آب به دو دلیل در برابر ته نشینی مقاومت می نمایند:

         ¬        اندازه ذرات

         ¬        نیروی طبیعی میان ذرات

         ¬        پتانسیل زتا (Zeta Potential  )

معمولاً ذرات کلوئیدی دارای بار الکتریکی منفی بوده و یکدیگر را دفع می نمایند. در تصفیۀ آب به این نیروی الکتریکی دافع پتانسیل زتا می گویند. این نیروی طبیعی کافی برای جدا نگه داشتن ذرات کلوئیدی از یکدیگر است و آنها را به صورت معلق در آب نگه می دارد.

نیروی واندر والس.(Vander Waals)

نیروی واندر والس (Vander Waals)  میان تمام ذرات موجود در طبیعت وجود داشته و دو ذره را به طرف یکدیگر می کشاند این نیروی جاذب عکس پتانسیل زتا عمل می کند و تا زمانی که پتانسیل زتا از نیروی واندر والز بزرگتر است ذرات به صورت معلق در آب باقی خواهند ماند.

فرآیند انعقاد و لخته سازی، نیروی میان ذرات غیر قابل ته نشینی را خنثی می کند و یا کاهش می دهد تا نیروی واندر والز ذرات را به طرف یکدیگر بکشد و تشکیل گروه های کوچک ذرات را بدهد. این گروه های کوچک ذرات به یکدیگر چسبیده و گروه های بزرگتر ذرات ژلاتینی شکل و نسبتاً سنگین را تشکیل می دهند که به آسانی ته نشین می شوند.

به طور کلی می توان گفت مکانیسم تجمع ذرات کلوئیدی شامل مراحل زیر است:

         ¬        تقلیل نیروی دافعه و ناپایدار سازی

         ¬         حرکت ذرات ناپایدار و برخورد آنها با هم

در واحدهای تصفیۀ آب عمل انعقاد شیمیایی معمولا ًدر اثر افزایش نمکهای فلزی سه ظرفیتی نظیر سولفات آلومینیوم یا کلرید فریک انجام می پذیرد. مکانیسم دقیقی که در اثر آن انعقاد انجام می گیرد کاملا ً قابل شناسایی نیست، اما چنین تصور می شود که مکانیسم های اتفاقی به شرح ذیل عبارتند از:

         ¬        فشردگی لایه یونی

         ¬        جذب سطحی و خنثی شدن بار

         ¬        انعقاد جاروبی

         ¬        پل زنی بین ذره ای

         ¬        خود انعقادی

علاوه بر نیروهای جذب سطحی ،بار الکتریکی نیز ممکن است به فرآیند انعقاد کمک کنند. مواد منعقد کننده بار الکتریکی مثبت دارند که بار منفی ذرات معلق در آب را خنثی کرده و رسوب می دهند.

کواگولانت های متداول :

متداول ترین نوع ماده کواگولانت که برای تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد نمک های آهن و آلومینیوم است. به طور کلی انواع مواد کواگولانت  برای عمل فلوکولاسیون به شرح زیر می باشد:

         ¬        سولفات آلومینیوم

         ¬        سولفات فرو

         ¬        سولفات فریک

         ¬        آلومینات سدیم

         ¬        کلرور فریک
¬        منعقد کننده های کمکی

منعقد کننده های کمکی موادی شیمیایی هستند که همراه با منعقد کننده اصلی برای تشکیل ذرات محکم تر، با دوام تر، قابل ته نشین تر، جلوگیری از کاهش حرارت(عمل انعقاد را کند می نماید) و کاهش مقدار مادۀ منعقد کننده مصرفی به آب اضافه می گردد.

کمک منعقد کننده ها

         ¬        کربنات منیزیم یا سدیم

         ¬        سیلیس فعال

         ¬        آهک

         ¬        بنتونیت

         ¬        پلی الکترولیت ها مثل نشاسته سلولز و پلی ساکرید ها و....

تعیین میزان ماده منعقد کننده

برای تعیین میزان ماده منعقد کننده از آزمایش جار استفاده می شود. قبل از شروع آزمایش معمولا pH  قلیائیت کل ، مواد معلق آب  مورد آزمایش را اندازه گیری می کنند.

مراحل انعقاد شامل:

         ¬        اختلاط سریع (Rapid mixing)

         ¬        انعقاد (Coagulation)

         ¬        لخته سازی (Flocculation)

         ¬        ته نشینی (Sedimentation)

 هدف از اختلاط سریع پخش فوری مواد منعقد کننده و کمک منعقد کنندۀ مصرفی در کل آب ورودی به این مرحله است.

بعد از فرآیند اختلاط سریع، عمل انعقاد و لخته سازی بایستی صورت پذیرد، چرا که انعقاد و لخته سازی مهمترین فرآیند حذف کلوئیدها هستند..

 یک سیستم کلوئیدی شامل ذرات جامد به صورت کاملا ً مجزا از هم در یک ماده پراکنده است. این ذرات را فاز پراکنده شده می نامند.

بعد از عمل انعقاد ذرات، عملیات لخته سازی یا فلوکاسیون بایستی انجام پذیرد. لخته سازی فرآیند به هم زدن آرام و مداوم آب منعقد شده است تا لخته ها (فلوکها) تشکیل گردند. هدف از کاربرد این واحد اصلاح آب برای تشکیل فلوک و سهولت جداسازی آنها به کمک ته نشینی و صاف سازی می باشد.

  راندمان واحد لخته سازی به شدت وابسته به تعداد برخوردهای ذرات ریز منعقد شده در واحد زمان است.

اکسیلاتور

اکسیلاتور در لغت به معنای شتاب دهنده است. در اکسیلاتور قسمت اختلاط و انعقاد بوسیله ناحیه ته نشینی احاطه گردیده است . ولی نواحی سه گانه از بالا و پائین حوض به هم مربوط هستند . قسمتی از لجن های ته نشینی در اثر چرخش آب که ناشی از حرکت هم زن است به ناحیه ی اختلاط و انعقاد راه یافته و در فعل و انفعالات مربوط به فلوکولاسیون شرکت می نماید . بار سطحی این حوض ها برای تصفیه ی معمولی عموماً از 2 متر در ساعت تجاوز نمی کند . غلظت لجن در گردش حوض به حدود 5 گرم در لیتر می رسد.

غلظت لجن خروجی از نظر مواد جامد 1تا 2 در صد است . قطر قسمت اختلاط ثانویه 15 تا 20 درصد قطر اصلی حوض و سطح آن 4 تا 5 درصد سطح کل آن می باشد . کارکرد این گونه حوض های ته نشینی برای آب هایی با قلیائیت و کدورت کم خوب گزارش نگردیده به علاوه کار واحد تصفیه از حساسیت زیادی برخوردار است و اگر غلظت مواد معلق آب خام از حدود معینی تجاوز کند حوض ته نشینی قادر به جدا ساختن این مواد از آب نخواهد بود .

روش کار اکسیلاتور

این استخر تشکیل شده از  یک استوانه  بتن آرمه که به وسیله دو جداره مایل به دو قسمت تقسیم می شود آب خام وارد قسمت داخلی می شود  و با مواد شیمیایی  مخلوط می شود ، برای کمک به آمیخته شدن آب خام با مواد شیمیایی پره هایی در مرکز استخر بوسیله یک موتور حرکت دورانی سریعی انجام می دهند . حرکت پره های  باد بزنی شکل علاوه بر به هم آمیختن آب خام با مواد معلق پیشین  و مواد شیمیایی مخلوط نام برده را به سمت بالا نیز هدایت می کند . سرعت حرکت دورانی پره ها توسط موتور تنظیم می شود و باید به گونه باشد که ذرات منعقد شده را خرد نکند  بلکه آنها را به سمت بالا هدایت کند .

آبی که مواد کلوئیدی آن تبدیل به فلوک شده پس از ورود به قسمت بیرونی که سطحی بزرگتر دارد ، از سرعتش هم کاسته می شود و ذرات منعقد شده روی جدار شیبدار کف سقوط کرده و ته نشین می شود. در قسمت کف قسمتی از لجن ته نشین شده توسط سیفون یا پمپ از سیستم خارج شده و بخشی هم وارد قسمت داخلی سیستم می شود که به انعقاد مواد خارجی در آب خام کمک می کند. آبی که ذرات آن در قسمت خارجی ته نشین شده است وارد دکانته های جمع آوری آب صاف شده و برای مرحله های بعد ی تصفیه به قسمت های دیگر تصفیه خانه می رود.

مدت زمان ماند در این استخر ها را یک تا دو ساعت بر می گزینند . گودی استخر ها را حدود 3 تا 5 متر در نظر می گیرند.  قابلیت عمل کرد این سیستم در کدورت بین 10 تا 5000NTU  می باشد.

پولساتور

پولساتور از یک اتاقچه با ستون خلا ،لوله هایی که در کف قرار دارند و آب از آنها خارج می شوند ، پالونکها،پتوی لجن، هاپرو دکانته های جمع آوری آب زلال شده تشکیل شده است.کار این استخر ها به صورت تناوبی انجام می گیرد . آب خام از راه لوله ای وارد برج میانی می شود . سپس با کمک پمپ در فضای پمپ خلا ایجاد می شود و سبب بالا رفتن سطح آب در برج می شود . آب تقریبا تا 70 سانتی متری بالای برج بالا می آید. ( فاز یک ). وارد شدن آب در مدت زمان 30 تا40 ثانیه صورت می گیرد سپس در مدت 10-7 ثانیه که زمان شکست خلا نامیده می شود با فشار رانش می شود و از لوله های مشبک کف پولساتور با سرعت خارج می شود.

 برای آنکه به پتوی لجن آسیبی وارد نشود پالونکهایی که روی لوله های مشبک قرار دارد سرعت آب را کاهش داده سپس آب از پتوی لجن عبور می کند ضخامت پتوی لجن از روی پالونکها تا تقریبا بالای هاپر است (تقریبا کمی پایین تر از نیمه عمق پولساتور). در حین عبور آب از پتوی لجن نا خالصی ها و کدورت آب گرفته می شود.و نیز حذف میکرو ارگانیسم ها و عوامل بیولوژیکی را تا %80 داریم .  برای داشتن راندمان بیشتر  بهتر است آب کدورت زیادی داشته باشد اگر کدورت زیر NTU5 باشد قبل از اضافه کردن کلرورفریک به وسیله خاک دیاتومه به کدورت آن اضافه می کنیم . این پتوی لجن توانایی حذف ذرات mm 5-2 را دارد و مابقی  توسط صافی گرفته می شود.

در اثر عبور آب از پتوی لجن به مقدار آن افزوده می شود و این مقدار اضافی داجل هاپرها ریخته می شود و این هاپرها هر 24 ساعت یکبار توسط سیفون ها تخلیه می شوند . غلظت لجن تخلیه شده از پولساتور از 6-3 درصد تجاوز نمی کند ،بار سطحی پولساتور بین 8-3 متر در ساعت متغیر است و این بالا بودن بار سطحی مزیت اصلی پولساتور نسبت به اکسیلاتور است. زمان ماند آب بین 60-30 دقیقه متغیر است.

 آب زلال شده توسط منافذی که در امتداد دکانته ها قرار دارد جمع شده و به سمت صافی ها هدایت    می شود.

ته نشینی مقدماتی

ته نشینی موجب جداسازی فیزیکی مواد جامد از آب می شود. در عمل ته نشینی کلیه موادی که دانسیته آنها بیش از آب است به طریق ثقلی جداسازی می شوند. به عبارت دیگر در این مرحله ذرات مجزا ته نشین می شوند. ذرات مجزا به ذراتی گفته می شود که اندازه، شکل و وزن مخصوص آنها با زمان تغییر نمی کند. مانند سنگ ریزه، شن، ماسه و سایر مواد ریگ دار آب خام.

زمان ماند (Detention Time) یعنی مدت زمان توقف آب در استخر در این استخرها بین 4 تا 5 ساعت متغیر است.

عمق این استخرها معمولاً بین 3تا5 متر و نسبت طول به عرض بین 3 تا 6 متغیر است.

سرعت ته نشینی مواد به عوامل مختلفی مانند وزن مخصوص، قطر ذرات(قطر دو برابر شود سرعت چهار برابر می شود، قطر نصف شود سرعت یک چهارم می شود) و درجه حرارت آب بستگی دارد. (درجه حرارت بالا به علت دارا بودن ویسکوزیته کمتر در مراحل انعقاد- ته نشینی و صاف کردن سریعتر عمل تصفیه را انجام می دهد). هم چنین ترتیب قرار گرفتن حوضهای ته نشینی به صورت سری (پشت سر هم) در ته نشین کردن مواد قابل ته نشینی موجود در آب نقش مؤثری خواهد داشت.

  روشهای هوادهی

الف ) فرستادن آب به هوا

ب) دمیدن هوا به آب

 هوادهنده های آب در هوا طوری ساخته شده اند که قطرات کوچک آب را در هوا می پاشند در صورتی که هوادهنده های هوا در آب، حبابهای هوا را به داخل آب می فرستند. هر دو روش طوری طراحی شده اند تا حداکثر تماس آب و هوا را به وجود آورند. برای جلوگیری از تجمع گازهایی که ممکن است سمی یا خفه کننده باشند، باید عمل تهویه به دقت انجام پذیرد.

 

انواع هوادهی

هوادهی پاششی (Spray Aeration)

در این روش آب از لوله های سوراخدار عبور داده می شود. آب خروجی از سوراخها به صورت پاششی به مخزنی که در پایین لوله ها تعبیه شده است، می ریزد و عمل هوادهی انجام می شود. در این روش قطر نازلها حدود 2/5 تا4 سانتی متر است تا مانع گرفتگی آنها شود.

ب) هوادهی آبشاری (Cascade Aeration)

در این روش هوادهی از پله هایی به بلندی 1/2-3 متر با تعدا بین 4 تا 6 پله استفاده می شود. آب در حین ریزش آبشاری از روی پله ها در سطح وسیعی با هوا تماس داشته و عمل اصلاح کیفیت آب که مورد نظر است، انجام خواهد شد. تعداد پله ها زمان برخورد بین آب و هوا را تعیین می کند.

هوادهی چند سینی یا با ریزش آب  (Waterfall or Multiple Tray Aeration )

برجهای سینی دار طبیعتاً مشابه برجهای آبشاری هستند، به این معنی که آب بالا برده می شود و به ارتفاع پایین تر ریزش می کند. برجهای سینی دار سوراخدار محتوی سنگ، سرامیک یا بسترهای متخلخل دیگر هستند. برجهای سینی دار، بیشتر برای اکسیداسیون آهن و منگنز مورد استفاده قرار می گیرند.

هوادهی با تزریق هوا (Diffused Air Aeration)

در این روش حباب هوا به داخل مخزن آب تزریق می شود.

هوادهی فواره ای     (Jet Aeration)

در این روش فواره ها که شامل لوله مشبک معلق بر فراز مخزن گیرنده می باشند موجب عمل هوادهی آب می شوند.

 

 

 

 

 

 

(Filtration)  فیلتراسیون

صاف کردن یا فیلتراسیون یک روش فیزیکی برای حذف ذرات معلق در هر مایع از جمله آب است. این ذرات معلق می توانند گل، رنگ، مواد آلی، پلانکتون، باکتری، ذرات حاصل از سختی گیری و ..... باشند. فیلترها را به دو دسته می توان تقسیم نمود:

الف) فیلترهای عمقی: عمل جداشدن ذرات معلق از مایع در اعماق بستر انجام می شود،مثل فیلترهای ثقلی یا فیلترهای فشاری

ب) فیلترهای سطحی: عمل جدا شدن ذرات معلق از مایع فقط در عمق بسیار کم که همان سطح فیلتر می باشد، انجام می شود مثل کاغذ صافی.

انواع فیلتر

از فیلترهای عمقی در تصفیۀ آب استفاده می شود. آب حاوی ذرات معلق از بستر یک ماده که می تواند شن و یا ذغال آنتراسیت باشد،عبور نماید. در اثر عبورآب از خلل و فرج بین این ذرات، مواد معلق به دام افتاده و آب تقریبا ً عاری از مواد معلق،به دست می آید. جمع شدن ذرات معلق در خلل و فرج صافی، باعث افزایش افت فشار(اختلاف سطح آب روی سطح صافی و آب خروجی از صافی) می گردد.اگر این افت فشار از حد معینی تجاوز نماید، باید صافی را شستشو داد. در شروع کار، فیلترها را باید به آهستگی با آبی که از پایین به بالا جریان می یابد، پر شوند تا آنکه ذرات بستر در آب غوطه ور شوند. این کار برای خارج کردن هوای محبوس بین ذرات بستر لازم می باشد تا از انسداد مسیر آب توسط هوا جلوگیری شود.

انواع صافی های ماسه ای

الف) صافی ماسه ای کند Slow Sand Filter(S.S.F)

در واقع استفاده از صافی شنی کند، یکی از عملیات اولیۀ تصفیۀ آب در جوامع کوچک می باشد که به عنوان یک استاندارد برای خالص کردن آب پذیرفته شده است.

این نوع صافی ها از حوضچه های بتونی تشکیل شده است. در کف آنها مجاری با آجر و سیمان یا لوله های خروجی آب تعبیه گردیده است و بر روی آنها به ترتیب لایه نگهدارنده (به ارتفاع 0/2 تا 0/4 متر) و ماسه های لایه فعال را (به ارتفاع 0/6 تا 1/2متر) قرار می دهند. طرز قرار گرفتن بستر به این ترتیب است که شن های درشت تر در پایین و ماسه های ریزتر در بالاترین قسمت قرار می گیرند. آب روی بستر صافی که حدود 1 تا 1/5 متر ارتفاع دارد از عمق بستر صافی به کمک نیروی ثقل عبور و سپس از کف بستر خارج، و جهت گند زدایی هدایت می شود.

آب عبوری از بستر حاوی مواد معلق، کلوئیدی، میکروارگانیسم های مختلف و نمکهای محلول است که در طی عبور از عمق 40 تا 60 سانتی متری بستر آنها را به جا می گذارد و آب پس از این عمق حاوی مقادیر کمی نمکهای معدنی ساده و نسبتا ً بی ضرر است. فعالیت باکتری ها معمولا ً تا عمق 60 سانتی متری بستر گسترش می یابد. در صافی ماسه ای کند نه تنها بیشتر میکروارگانیسم های مضر جدا می شوند، بلکه مواد مغذی محلول که رشد بعدی باکتری ها در لجن را سبب می شوند، حذف می گردند.

کاربرد صافی های شنی کند:

الف) برای تصفیۀ آبهای حاوی جامدات معلق

ب) برای حذف آهن و منگنز قابل رسوب پس از عمل هوادهی روی آبهای زیرزمینی

ج) تصفیۀ آبهای سطحی با کدورت متوسط

مکانیسم های تصفیه در صافی شنی کند:

1- مکانیسم های انتقال: برخی فرآیندهای اساسی ذرات را در تماس با دانه های ماسه قرار می دهند. بعضی از این فرآیندها عبارتند از:غربال شدن، ته نشینی، نیروهای اینرسی و سانتریفوژ، انتشار یا حرکت شناوری، نیروی واندروالس و جذب الکترواستاتیکی

2- مکانیسم های چسبندگی: از این گروه می توان به مکانیسم های جذب الکترواستاتیک، نیروی واندروالس یا جذب جرمی و چسبندگی یا پیوستگی اشاره نمود. 

3- مکانیسم های پالایش:  این مکانیسم اساسا ً شامل اکسیداسیونهای بیولوژیکی و شیمیایی می باشد

صافی ماسه ای تند Rapid Sand Filter (R.S.F)

 ساختمان این نوع صافی ها تقریبا ً مشابه صافی های شنی کند است. به طوری که در کف این نوع صافی ها پستانک هایی نصب می شود (حدود 50 تا 70 عدد در هر متر مربع). طرز قرار گرفتن ماسه ها (لایۀ نگهدارنده و فعال) مانند صافی های شنی کند است. ضخامت لایه نگهدارنده 0/6 - 0/3 متر و ضخامت لایۀ فعال 1/2 -1 متر در نظر گرفته می شود. آب روی بستر صافی که حدود 1/5 - 1 متر ارتفاع دارد، از عمق بستر صافی به کمک نیروی ثقل عبور می کند و از کف بستر خارج می شود. بدیهی است به علت درشت تربودن بودن ماسه های لایۀ فعال (0/5 - 0/35 میلی متر) و نگهدارنده (25 - 2 میلی متر) میزان آب تصفیه شده در هر ساعت بیشتر از صافی های شنی کند است. در صافی های مدرنی که امروزه ساخته می شوند بجای لایۀ نگهدارنده از شن و ماسه درشت و لوله های زه کشی معمولا ً از پستانک هایی استفاده می شود. این پستانک ها در کف صافی پیچ می شوند. پستانک ها ممکن است از جنس پلاستیک و یا فلزی باشند. پستانک ها دارای شیارهایی هستند که از آن راه، آب تصفیه شده به قسمت زیر صافی جریان می یابد. به علت کوچکی این شیارها ( 0/35 - 0/7 میلی متر) دانه های ماسه نمی توانند از آن گذر نمایند.

کاربرد صافی ماسه ای تند:

الف) پس از هوادهی به منظور جداسازی اشکال نامحلول آهن و منگنز، در این روش معمولا ً آب را در بالای صافی از ارتفاع مناسبی پخش می نمایند.

ب) تصفیۀ آب رودخانه های با کدورت بالا پس از واحدهای انعقاد، لخته سازی و ته نشینی.

ج) تصفیۀ آب رودخانه های با کدورت بالا به عنوان پیش تصفیه قبل از صافی ماسه ای کند.

د) تصفیۀ آبهای با دورت پایین مثل دریاچه ها و رودخانه ها. در این روش گندزدایی بعد از عمل صاف سازی ضروری است.

مکانیسم تصفیه در صافی های شنی تند:

در این صافی ها نیز مکانیسم های مختلفی از قبیل غربال شدن، جذب الکترواستاتیک و فرآیندهای بیوشیمیایی در جداسازی ناخالصیها موثر هستند. در مکانیسم اول به دلیل اینکه سرعت عبور آب بسیار زیاد است، چندان در حذف ناخالصی ها موثر نیستند و در این صافیها موثرترین مکانیسم جداسازی همان جذب می باشد.

مزایا و محدودیت های صافی شنی تند وکند

کیفیت آب تصفیه شده در صاف شنی کند بهتر از تند است (هیچ فرآیندی به تنهایی نمی تواند کیفیت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب را به اندازۀ صافی ماسه ای کند بهبود بخشد)

ü      در صورت خوب کار کردن، صافی کند قادر به کاهش میکروبها در حدود99/9 تا99/99 درصد است.

ü      هزینه ساخت صافی شنی کند بخصوص در جایی که زمین ارزان باشد بسیار کمتر و احداث آن آسان تر از صافی شنی تند است.

ü      بهره برداری از صافی های کند آسان است و هزینه های بهره برداری آن در مقایسه با صافی شنی تند بسیار پایین است.

ü      که صافیهای ماسه ای تند به دلیل شستشوی معکوس و مداوم 2 تا 3 درصد آب تصفیه شده هدر می رود.

ü      در صافی های شنی کند نگهداری لجن، آبگیر و دفع آن بسیار آسانتر از صافی ماسه ای تند است و خطر آلودگی محیط زیست ناشی از لجن صافی ماسه ای کند وجود ندارد و می توان به عنوان اصلاح کنندۀ خاک از آن استفاده نمود.

ü      نیاز به زمین در صافی های شنی کند نسبت به شنی تند بسیار بیشتر است.

ü      تغییرات ناگهانی در کیفیت آب در کار صافیهای شنی کند به طور جدی ایجاد اختلال نمی کند.

ü      طول عمر صافی های شنی تند بیشتر از صافی شنی کند است.

ü      صافی های شنی تند فضای کمتری نسبت به کند اشغال می کنند.

 

 

 

فلوئورزنی و فلوئورزدایی (Fluoridation & Defluoridation)

تحقیقات نشان می دهد که غلظت مطلوب یون فلوراید در آب آشامیدنی در محدودۀ 07 تا 1/5 میلی گرم است. افزایش آن باعث بیماری فلوئوروزیس و کمبود آن باعث پوسیدگی دندان خواهد شد. لذا باید میزان فلوئور آب در محدودۀ مناسب حفظ شود. میزان فلوئور مناسب در دمای متوسط سالیانه 15 درجه سانتی گراد در حدود 1 میلی گرو در لیتر توصیه می شود. این مقدار برای فصول تابستان و زمستان به ترتیب 0/8 و 1/2 میلی گرم در لیتر پیشنهاد می شود. این تغییر به میزان مصرف در فصول گرم و سرد و تغییرات انحلال فلوئور در آب بستگی دارد.

فلوئور به حالت آزاد یافت نمی شود و همواره در ترکیب با سایر عناصر وجود دارد. تمام ترکیبات آن وقتی به آب اضافه می شوند، برای تولید یون هیدروژن تجزیه می گردند. بعضی از موارد مورد مصرف به شرح ذیل عبارتند از:

         ¬        سیلیکوفلوراید (میزان فلوئور موجود 45%)

         ¬        سدیم فلوراید (میزان فلوئور موجود 61%)

         ¬        اسید هیدروسیلیسیک (میزان فلوئور موجود 71%)

هم چنین برای فلوئورزدایی می توان از روشهای مختلفی مانند ترسیب شیمیایی و تبادل یون استفاده نمود. در روش ترسیب شیمیایی می توان فلوئور اضافی را از طریق لخته سازی به کمک آلوم کاهش داد و یا با استفاده از عملیات سبک کردن با آهک نیز می توان فلوراید مازاد را به صورت رسوب کلسیم فلوراید جدا نمود.

در روش تبادل یون برای حذف فلوئور می توان از تری کلسیم فسفات شامل ذغال استخوان و آرد استخوان، آلومینای فعال و رزینهای تبادل یون استفاده کرد.

 

گند زدایی

قرن ها است که گند زدایی آب آشامیدنی انجام می شود. طی قرن گذشته کلر زنی به عنوان روش قابل قبول گند زدایی در آمده و این فرایند مهمترین کشف در زمینه تصفیه آب به شمار میرود.

گند زدایی آب آشامیدنی یک مرحله تصفیه اختصاصی برای تخریب یا حذف ارگانیزم های بیماری زا است.  پس نباید با  استریل کردن که تخریب یا حذف همه ارگانیزم های زنده است اشتباه شود.

هدف رسیدن به مقدار صفر Ecoli   در هر 100میلی لیتر اب بروی تمام منابع آبی است.

فرضیه های اصلی در انتخاب فرایند گند زدایی عبارتند از:

ü        وجود موجودات زنده در منبع آب شرب

ü      عملی بودن استفاده از روش گند زدایی غیر فعال سازی 9/99 معادل log3 کیست ژیارد یا، یا غیر فعال سازی 99/99 معادل log4 ویروسی

ü      رابطه (cxt)  گندزدا یی

ü       تشکیل محصولات جانبی گند زدا و میزان آن ها در کمترین حد ممکن

ü       کیفیت آب فرایندی

ü       مشکلات ناشی از گندزدایی ها (وارد نکردن سمیت و طعم و بو در آب گند زدایی شده)

ü       هزینه هر یک از گند زدا ها

  تحلیل عوامل مؤثر بر عمل ضد عفونی کننده ها

برخی از عواملی که کارایی گندزدایی را تحت تأثیر قرار می دهند عبارتند از:

ü      نوع و غلظت میکرو اورگانیزم

ü      نوع و غلضت گند زدا

ü      زمان تماس گند زدا

ü      کیفیت شیمایی و دمایی آب

ü      PH و کدورت آب

مکانیزم های ضد عفونی کننده ها

چهار نوع مکانیزی که برای تشریح نحوه عمل ضد عفونی کننده ها پیشنهاد شده است عبارتند از:

ü      آسیب  دیدن دیواره سلولی

آسیب یا تخریب دیوار سلولی منجر به متلاشی شدن و  مرگ سلولی می شود برخی از عواملی مانند پنی سیلین از سنتر وترمیم دیواره سلولی باکتری ها جلوگیری می‌کند.

ü      تغییرتراوایی سلولی

بعضی عواملی مانند ترکیبات فنلی و شوینده ها ، تراوایی غشائی سیتوپلاسم را تغییر می دهند و باعث می شوند عوامل مغذی مانند فسفر وازت  از سلول خارج شوند.

ü      تغییرات ماهیت کلوئیدی پرتوپلاسم

گرما و تابش و عوامل اسیدی و قلیایی خاصیت کلوئیدی پرتوپلاسم را تغییر می دهند و تأثیرمرگ باری بر سلول دارند، مانند گرما که پروتئین ها را لخته و اسید و قلیاها که پروتئین را تجزیه می‌کنند.

ü      ممانعت از فعالیت های آنزیمی

عوامل اکساینده چون کلر می تواند آرایش آنزیم ها را تغییر دهد و آن ها را غیر فعال سازد .

روش های گند زدایی شامل استفاده از روش های زیر است:

         ¬        عوامل فیزیکی

         ¬        عوامل شیمیایی

         ¬        روش های مکانیکی

         ¬        تابش

عوامل فیزیکی شامل روش دمایی و روش اشعه UV یا ماورائ بنفش  است .

•         گرما دادن آب تا نقطه جوش اکثر باکتری های بیماری زا را که تشکیل هاگ نمی دهند از بین می برد.

•         جوشاندن آب به مدت 3 تا 10 دقیقه اغلب باکتری ها و ویروس ها را از بین می برند.

•         جوشاندن آب به مدت 20 دقیقه موجب از بین رفتن کلیه موجودات زنده در آب می شود.

•         کارایی راندمان عمل گند زدایی اب بعد از 3 دقیقه جوشاندن به 100 درصد می رسد .

گندزدایی به روش شیمیایی

کلر و ترکیبات آن ، برم، ید، ازن ، هیدروژن پراکسید پرمنگنات و پتاسیم که در کل عوامل اکسید کننده نامیده می‌شوند.  همچنین از آب بسیار اسیدی یا قلیایی نیز می توان برای از بین بردن باکتری ها ی بیماری زا استفاده کرد. زیرا آب با PH بیش از 11 یا PH کمتر از 3 برای اکثر باکتری ها نسبتاً سمی می شود. عوامل شیمیایی بسیاری وجود دارد که در این جا مطرح نمی‌شوند.

عمل گند زدایی مکانیکی : شامل روش های انعقاد- لخته سازی- ته نشینی و غشاها است که روش های بالا تا 90 درصد میکروب های آب را کاهش می دهند.

عوامل تابش: استفاده از انرژی پر قدرت که درتصفیه  آب رایج نیست .

عوامل اکسید کننده در گندزایی آب

توانایی عوامل اکسید کننده با پتانسیل های متفاوت در کشتن یا غیر فعال کردن پاتوژن ها فرق می کنند.

گندزادیی با کلر

کلر ماده شیمیایی است که غالباً در گند زدایی آب آشامیدنی استفاه می شود. اولین مورد کاربرد کلر در تصفیه آب آشامیدنی با مصرف کنترل طعم و بو بوده است. در حال حاضر کلر به عنوان ماده، گندزدای اصلی درتصفیه آب آشامیدنی استفاده می شود. سایر کاربردهای کلر شامل کنترل طعم و بو کنترل جلبک ها حذف آهن و منگنز حذف سولفید هیدروژن و حذف رنگ است. کلر به اشکال CL2 ترکیبات جامد هیپو کلریت سدیم و پتاسیم و دی اکسید کلر گازی در صنعت آب موجود است.

خواص زیاد کلر این ماده را به عنوان یک گند زدای ایده آل مطرح می کند . کلردر آب بسیار محلول است لذا کاربرد آن آسان است. کلر به آسانی اندازه گیری و کنترل می شود. کلر بشکل باقیمانده پایدار در آب  با قی می ماند .در مقایسه با سایر گند زدایی ها کلر ارزان تر است. وقتی کلر در آب حل شود تبدیل به اسید هیپو کلرو HOCL و یون هیپو کلر و OCL می شود.

HOCL اکسید کننده بسیار قوی تری نسبت بهOCL است. قدرت میکروب کشی کلر وابسته به  PH است و افزایش PH قدرت میکروب کشی کلر را  کاهش می دهد . در PH حدود 9 کلر ازاد باقیمانده به دلیل بالا بودن غلضت یون هیپو کلرو CL‍O، قدرت گند زدایی کمی دارد. استفاده از گاز کلر سبب می شود که PH آب کاهش دهد. استفاده از هیپو کلریت سدیم یا کلسیم  باعث افزایش PH آب می شود.

گاز کلر

ü      گاز کلر برای مصارف تجارتی از الکترولیز نمک طعام تهیه می شود.

ü      درون سیلندر فولادی فشرده با درجه خلوص 9/99 تهیه می‌شود.

ü      در درجه حرارت اتاق سبز متمایل به زرد است.

ü      2 تا 5/2 برابر از هوا سنگین تر است.

ü      در کپسول های 60 – 300 تا 800 کیلوگرمی تهیه می‌شود.

ü      هنگام کار ایمنی کامل باید رعایت شود.

ü      حمل و نقل آن باید با احتیاط کامل صورت گیرد.

تأثیر گاز کلر بهتر از بقیه اشکال کلر می باشد. زیرا نا‌خالصی آن خیلی کم است.

کلسیم هیپو کلریت  (ClO)2Ca

مخلوط خشک و نسبتاً پایداری از کلر است با نسبت کلر 50% و کلسیم 28% و اکسیژن 22%

به صورت دانه توده یا قرص می باشد که معمولاً با خلوص 60% تا 70% تولید می شود.

تهیه کلسیم هیپو کلریت احتیاج به زمان بیشتری نسبت به گازکلر دارد.

گرانول های پر کلرین باید در ظرف پلاستیکی با آب مخلوط شده و بعد مصرف می شود.

سدیم هیپو کلریت ClONa

یا سفید کننده خانگی در غلظت بالا بعنوان ضد عفونی کننده به کار می رود.

سفید کننده خانگی 5 تا 5/5 درصد کلر فعال دارد.

سفیدکننده صنعتی 8 تا 10 درصد کلر فعال دارد.

آب ژاول بر خلاف پر کلرین رسوب ایجاد نمی کند.

آب ژاول یا سدیم هیپو کلریت بسیار نا پایدار است.

گرما- رطوبت نور و خورشید سبب از بین رفتن سدیم هیپو کلریت می شود.

عمر مفید سدیم هیپو کلریت 60 تا 90 روز است.

سدیم هیپو کلریت گران تر از کلسیم هیپو کلریت است.

 شرایط اتاقک دستگاه کلرزن :

         ¯        دستگاه را از باران وتابش مستقیم خورشید ، سرما و گرما محافظت نماید .

         ¯        دارای تهویه مناسب ، روشنایی کافی ، کفشور (حهت شستشوی دستگاه ) و برق (برحسب نوع دستگاه برق تک و یا سه فاز) باشد .

         ¯        نزدیک مکان تزریق کلر و در صورت ممکن بر روی لوله آب ساخته شود .

طریقه استفاده از دستگاه :
1. مخزن همزن را تا بیست سانتی متری دهانه ، از آب پر نمایید .
2. به مقدار لازم پودر کلر را در داخل آن بریزید .
3. همزن را روشن کرده اجازه دهید 2 الی 10 دقیقه محلول همزده شود سپس همزن را خاموش نمایید .
4. حداقل ده دقیقه اجازه دهید تا آهک تشکیل شده رسوب نماید .
5. در دستگاههای تک مخزنه محلول آماده تزریق می باشد .
6. در دستگاههای دو مخزنه با باز کردن شیر واسط ، محلول در مخزن تزریق پر شده و قابل استفاده می باشد .

دی اکسید کلر ‍ClO2

سال ها است که دی اکسید کلر برای سفید کردن آرد- کاغذ- پارچه استفاده می شود.

به کار بردن این ماده در تصفیه آب اساساً به کنترل طعم و بو محدود می شود.

مزایا و کاربرد دی اکسید کلر عبارتند:

•                                باکتری کش و ویروس کش قوی

•                                عدم واکنش با نیتروژن آمونیاکی

•                                عدم واکنش با ترکیبات آ لی و تشکیل THMs

•                                تخریب و تجزیه 30 تا 40 درصد پیش سازی های  s THM

•                                عدم تحت تأثیر قرار گرفتن به کارایی گند زدایی در PH بین 6 تا 10

معایب

•                                هزینه بالای ماده شیمیایی (تقریباً  5   برابر کلر)

•                                باید در محل تولید شود.

•                                امکان خطرات بهداشتی ناشی از فرآوردهای جانبی تولید.

•                                ایجاد طعم فلزی در آب تصفیه شده در دوزاژ بالا

خواص دی اکسید کلر

دی اکسید کلر یک گاز متمایل به سبز با بوی شدید نا مطبوع بوده که از بوی کلر قوی تر است. در صورت استنشاق دی اکسید کلر برای انسان سمی است. بوی آن در غلظت PMM 0/1 قابل تشخیص است. یک گاز نا پایدار بوده و در غلظت های بالای 10 درصد حجمی در هوا باعث انفجار می شود. دی اکسید کلر به دلیل نا پایدار بودن همیشه در محل تولید و بلا فاصله مصرف می شود. گند زدایی قوی تر از کلر است با وجود این که پتانسیل کمتری از کلر دارد. اگر کلر آزاد اضافی وجود داشته باشد اسید هیپو کلرو و ترکیبات برم دار را تولید می کند.

پرمنکنات پتاسیم

در پرمنگنات پتاسیم یک اکسید کننده قوی است. و به طور گسترده برای کنترل طعم و بو و حذف منگنز استفاده می شود. پر منگنات پتاسیم یک گند زدا ضعیف است. بنابراین برای گندزدایی به زمان و غلظت بسیار زیاد احتیاج دارد . برای گند زدایی با باقیمانده  2 میلی گرم در لیتر به زمان  24 ساعت نیاز دارد . به دلیل گفته شده کاربرد پرمنگنات پتاسیم در تصفیه آب بسیار محدود است . پرمنگنات پتاسیم نمک کریستالی بنفش رنگ است. این ماده از واکنش کلر با منگنات پتاسیم تولید می شود. وقتی پرمنگنات پتاسیم به اب اضافه می شود حضورش با ایجاد ته رنگ بنفش به کمک چشم قابل تشخیص است.

مزایای پرمنگنات پتاسیم به عنوان یک گند زدا

         ¬        به علت ایجاد رنگ بنفش تشخیص آن آسان است.

         ¬        جا به جایی و حمل آن به صورت جامد آسان است.

         ¬        خطر تزریق بیش از حد با تزریق ماده جامد و دیدن رنگ بنفش در محلول کاهش می‌یابد.

معایب

         ¬        تزریق ان باعث رنگی کردن اطراف می شود.

         ¬        کاربرد تزریق ماده جامد بیش از محلول آن است.

رابطه زمان و غلظت ماده گند زدایی باقیمانده C*T

دو عامل بسیار مهم گند زدایی عبارتند از غلظت ماده گند زدای باقیمانده  و  زمال تماس است.

این رابطه به شکل زیر بیان می شود. عدد  ثابت  = C*T

که C غلظت گند زدایی باقی مانده T , mg/l زمان تماس بر حسب دقیقه است.

نکته خیلی مهم این است که اثر ماده گند زدای کم غلظت با زمان تماس طولانی تقریباً مساوی با غلظت ماده گند زدای غلیظ با زمان تماس کوتاه می باشد ..

بیشترین مقدار کلر باقیمانده توسط EPA    4  میلی گرم در لیتر اعلام شده است.

باکتری های هتروتروفیک که در آب آشامیدنی رشد می کنند ، مقاومت بیشتری نسبت به Ecoli دارند.

باکتری گرم مثبت مقاومت بیشتری نسبت به کلر دارند در مقایسه با میکروب های گرم منفی.

گندزدا های با پایه کلر در غیر فعال سازی کریپتوسپوریدیوم موثر نیستند .

گزارش شده که 80 میلی گرم در لیتر از کلر آزاد یا مونوکلرآمین به مدت  90 دقیقه زمان تماس برای رسیدن به  90 درصد غیر فعال سازی اووسیت ها نیاز دارد .کلر تقریبا بی اثر است .

ازن زنی در گند زدایی کریپتوسپوریدیوم موثر است.

کارایی ازن در برابر سموم جلبکی ازن زنی یک فرآیند برای تخریب سموم جلبکی داخل سلولی و بیرون سلولی است.

فرآوردهای جانبی کلر و ترکیبات کلر

پس از افزودن کلروترکیبات آن به آب موادی در اب یافت شدند که به آن ها تری ها لومتان ها می گویند:

این محصولات شامل

ü      تری ها لومتان ها

ü      هالواستو نیتریل ها

ü      هالو استیک ها

ü      هالو کتون ها

ü      آلدئیدها

ü      کلروفئل

تری ها لومتان ها را می توان به عنوان شاخصی برای حضور سایر فرآورده های کلی کلر زنی به آب به کار برد.

تری هالومتان چیست؟

 ترکیبات تری هالوژن دار با یک اتم منفرد با فرمول CH3x که در بین فرمول X ممکن است فلوئور- کلر- برم- ید با ترکیبی از آن ها باشد.

چهار نوع از آن ها اهمیت زیادی دارند. شامل برومو فرم. دی برو مو‌کلرومتان- بر و مودی کلرو متان و کلرو فرم است. کلر و فرم متداول ترین آن ها می باشد.

در طی ضد عفونی کردن آب با کلر و ترکیبات آن مواد بالا تشکیل می‌شود.

چه فاکتورهایی در تشکیل تری هالومتال ها مؤثر است؟

         ¬        PH هر چه آب قلیایی تر باشد هالومتان های بیشتری تشکیل می‌شود.

         ¬        کلر هر چه میزان کلر در آب بیشتر باشد هالومتان های بیشتری تشکیل می شود.

         ¬        رنگ هر چه میزان زنگ در آب بیشتر باشد هالومتان های بیشتری تشکیل می شود.

         ¬        کدورت هر چه میزان کدورت در آب بیشتر باشد مالومتان های بیشتری تشکیل می شود.

مواد آلی- هر چه میزان مواد آلی در آب بیشتر باشد هالومتان های بیشتری تشکیل می شود.

نرخ تشکیل و غلظت تری هالومتان ها به شش عامل بستگی دارد.

             ¬     مقدار مواد آلی اولیه

             ¬     مقدار کلر آراد باقی مانده

             ¬     دمای آب

             ¬     PH آب

             ¬     غلظت برم در آب

             ¬     زمان تماس کلر

مقدار مواد آلی اولیه

در صورتی که مواد اولیه در آب وجود نداشته باشد هیچ گونه تریی هالومتانی تشکیل نمی شود. مقدار کلر و ازاد باقی مانده مقدار کلر آزاد باقیمانده به طور مستقیم در تشکیل تری هالومتان تاثیر دارد. دمای آب دمای آب به طور مستقیم در تشکیل تری هالومتان تأثیر دارد. دمای زیاد سرعت تشکیل تری هالومتان را افزایش می دهند  pH =pH زیاد و قلیایی واکنش و مقدار تری هالومتان را افزایش می دهد. زمان تماس: میزان تری هالومتان تابع مدت زمان تماس کلر است زمان تماس طولانی سبب ایجاد تری هالومتان با غلظت زیاد می شود. غلظت برم: سرعت واکنش بین برم و مولکول های اولیه سریع تر از کلر و مواد اولیه است و تری هالومتان بیشتری تولید می شود. استفاده از ازن و کربن فعال دانه ای یک روش مؤثر برای کنترل میزان تری هالومتان ها است.

 

اثرات بهداشتی

ü                       کلروفرم روی سیستم اعصاب مرکزی اثر گذاشته و اختلاتی را ایجاد می کند.

ü                       کلروفرم روی کبد تا ثیر سوء دارد.

ü                       بین سرطان مثانه و کلر و فرم ارتباط موجود است.

ü                       در آب خام تری هالومتان موجود نمی باشد.

ü                       سازمان حفاظت محیط زیست امریکا، ترکیبات تری‌هالومتان را به عنوان مواد سرطان را معرفی کرده است.

ü                       سازمان جهانی بهداشت نیز تری هالومتان را به عنوان مواد سرطان زا معرفی کرده است.

ü                       EPA میزان تر ی هالومتان را 80 میکرو گرم در لیتر و اتحاد به اروپا میزان آن را 100 میکرو گرم در لیتر و استاندارد ایران میزان آن را 200 میکرو گرم اعلام نموده‌اند.

روش های اندازه گیری کلر :

    1-  روش اورتوتولیدین

    2-  روش DPD    (دی متیل 1 و4 فنیلین دی آمونیم ) دیسک رنگی کمپراتور – کیت رنگ سنجی دستی

    3- روش الکترودی

    4- روش فتومتری

    5- روش تیتراسیون

مقادیر ضد عفونی کننده (کلر )برای سطوح توصیه شده

سطوح بتنی                        هیپو کلریت                 میلی گرم در لیتر   PPM

سطوح بتنی                          "     “                          1000- 5000

بیو فیلم                               "     “                             500 - 800

نوار نقاله                            "     “                             300- 500

کنترل بو                             "     "                         100- 200

سطوح متخلخل                      "     "                         200

استیل زنگ نزن                     "     “                          200    

سطوح تفلون                         "     "                        100- 200

سطوح اپوکسی                      "     “                           100- 200

سطوح کاشی                        "     “                            100- 200

کلرینه کردن آب به منظور سالم سازی آن برای کاربرد در سیستم های CIP

در این مورد کلر باقیمانده نباید کمتر از  4  تا 7 میلی گرم در لیتر باشد  .

برای این منظور کلر باقیمانده  آزاد پس از ختم عمل کلریناسیون باید حدود  10  تا  20  PPM   باشد.

 

مخازن توزیع آب (Distribution tank)

در سیستم های آبرسانی برای اجتماعات مختلف با استفاده از مخازن توزیع برای مقاصدی چون ذخیره سازی آب، متعادل سازی جریان یکنواخت تغذیه(ورودی) و جریان نایکنواخت مصرف(خروجی) و نیز تامین و متعادل سازی فشار، طراحی و احداث میشود.

مخازن از نظر موقعیت نسبت به سطح زمین به دو دسته تقسیم بندی می شوند:

الف) مخازن زمینی: که بر روی زمین به صورت مدفون و غیر مدفون ساخته می شود.

ب) مخازن هوایی: زوی پایه ها نصب می شود.

مخازن توزیع از نظر موقعیت نسبت به سطح منطقه مصرف کنندگان به طور کلی به دو دسته تقسیم بندی می شوند:

انواع مخزن

 الف ) مخزن سطحی (Surface   reservior): در این نوع مخزن اختلاف ارتفاع چندانی با سطح منطقه مصرف کنندکان وجود ندارد و معمولا ً در سطح زمین احداث م‍ی شود.

ب) مخزن مرتفع : (Elevated reservoir) این نوع مخزن بالاتر از سطح منطقه مصرف کنندگان قرار می گیرد. در مخازن مرتفع، اختلاف ارتفاع لازم بین مخزن و سطح منطقه مصرف کنندگان توسط پایه های بتنی یا فلزی (به صورت مخزن پایه دار یا هوایی) و یا تپه ماهورهای داخل و اطراف شهر (به صورت مخزن زمینی) تامین می شود.

مخازن ذخیره و توزیع آب از لحاظ هندسی معمولا ً به دو نوع استوانه ای و مکعب مستطیل تقسیم می شوند.

مخازن آب برای اهداف زیر طراحی و اجرا می شوند:

به منظور ذخیره سازی آب

                               ¬          ذخیره سازی آب آتش نشانی Fire storage

                               ¬          ذخیره متعادل سازی Balancing storage

                               ¬          ذخیره اضطراری Emergency storage

به منظور تامین فشار

                                 ¬        متعادل سازی فشار در سیستم توزیع

                                 ¬        افزایش فشار در نقاط دوردست

                                 ¬        متعادل سازی هد روی پمپ

مقدارآب مورد نیاز شهرها، شهرستانها و روستاها در مرحلۀ اول به تعداد ساکنان آنها، تعداد کارخانجات، مؤسسات عمومی و فضاهای سبز آن منطقه بستگی دارد و در مرحلۀ دوم به عواملی نظیر آب و هوا، آداب و رسوم و وجود چاه یا منابع دیگر آب بستگی دارد.

مقایسه روش های تصفیه آب

مقایسه روش های تصفیه آب



سایت بهداشت محیط ایران

جهت دانلود تولبار سایت بهداشت محیط ایران روی تصویر زیر کلیک کنید






(جهت دسترسی به مطالب به روز به سمت چپ سایت بخش آخرین مطالب مراجعه کنید)