تصفیه متعارف آب‌های سطحی و زیرزمینی

خانه / سایر موارد / تصفیه متعارف آب‌های سطحی و زیرزمینی

تصفیه متعارف آب‌های سطحی و زیرزمینی

در سایر موارد
تصفیه متعارف آب‌هاي سطحي و زيرزمينيReviewed by رضا فرضی on Sep 3Rating: 5.0تصفیه متعارف آب‌هاي سطحي و زيرزمينيتصفیه متعارف آب‌هاي سطحي و زيرزميني

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 کیفیت 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 میتوان 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 فرایندهای تصفیه ی پیچیده نیاز می باشد، سیستمهای تصفیه معمولا مورد استفاده قرار می گیرد (برای مصرف شرب) عبارتند از:

۱-هوادهی

۲-سختی گیری

۳-فیلتراسیون

۴-گندزدایی

۵-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:

١- تصفیه مقدماتی (آشغالگیری، تصفیه شیمیایی مقدماتی، ته نشینی مقدماتی، صافیهای مشبک و اندازه گیری جریان آب)

٢-هوادهی

۳- انعقاد و لخته سازی

۴- سختی گیری

۵- فیلتراسیون

۶-جذب سطحی

۷-فلوئورزنی-فلوئورزدایی

۸-تثبیت

۹-گندزدایی


 

١- تصفیه مقدماتی

١-١- آشغالگیری

آشغالگیر(screen)

تصفیه خانۀ آب دارای واحدهای مختلفی جهت جداسازی جامدات معلق از آب است. انتخاب یک واحد خاص یا ترکیبی از فرآیندهای مختلف برای حذف جامدات معلق به ویژگی های جامدات، غلظت آنها و درجۀ تصفیۀ آب مورد نیاز بستگی دارد. به عنوان مثال جامدات خیلی بزرگ و سنگین می توانند با شبکه آشغالگیرهای میله​ای یا توریهای ریز جداسازی شوند در جامدات معلق ریزتر و کلوئیدی با ته نشینی به کمک مواد شیمیایی و صاف کردن حذف می شوند.

اهداف آشغالگیرها به شرح زیر عبارتند از:

۱- جداسازی و حذف مواد بزرگ حمل شده با آب خام که می توانند راندمان فرآیندهای بعدی تصفیه را تحت تاثیر فرار دهند و در عملکرد آنها مشکل ایجاد نمایند.

  1. حفاظت از واحدهای بعدی تصفیه خانه در مقابل اشیای بزرگ که می توانند سبب انسداد و صدماتی در برخی تجهیزات شوند.

انواع آشغالگیر

آشغالگیرها را بر اساس فضای باز بین میله ها تقسیم بندی می نمایند به:

٭ آشغالگیر ریز(Fine Screening) کمتر از ۱۰ میلی متر

٭ آشغالگیر متوسط (Medium Screening) بین ۱۰-۴۰ میلی متر

٭ آشغالگیر درشت (Coarse Screening) بیشتر از ۴۰ میلی متر

آشغالگیرهای درشت تر در ابتدا و آشغالگیرهای ریزتر بعد از آنها قرار میگیرند.

سرعت عبور آب از آشغالگیرهای میله ای در شرایط عادی باید به حدی باشد که باعث چسباندن مواد به آشغالگیرها شود بدون آنکه افت فشار زیاد ایجاد کند و یا سبب انسداد فضای خالی بین میله ها شود، تا جریان به آسانی از آن عبور کند. معمولا سرعت قابل قبول بین میله های آشغالگیر در جریان متوسط حدود ۶/٠ تا ١ متر بر ثانیه و برای جریان حداکثر ٢/١ تا ۴/١ متر بر ثانیه در نظر گرفته می شود. درجه انسداد و گرفتگی در آشغالگیرها به کیفیت آب و روش پاکسازی آشغالگیر بستگی دارد. روشهای پاکسازی عبارتند از:

الف) آشغالگیرهای میله ای با پاکسازی دستی ب) آشغالگیرهای میله ای با پاکسازی اتوماتیک

١-٢-تصفیۀ شیمیایی مقدماتی (Pretreatment of chemical)

در این مرحله از مواد شیمیایی برای کنترل رشد گیاهان آبزی استفاده می شود. مشکلاتی که گیاهان آبزی در تصفیه خانه ها به وجود می آورند نتیجه رشد بیش از حد چند گیاه در مواقع معینی از سال است. بعضی از انواع گیاهان آبزی (جلبک ها- گیاهان آبزی ریشه دار) ایجاد بو و مزه خاصی در آب می نمایند. هم چنین آنها می توانند در فرآیندهای تصفیه ایجاد اختلال نمایند.

  • مشکلات ناشی از جلبک ها

جلبک ها و سایر ارگانیسم های ذره بینی در تمام آبهای سطحی یافت می شوند. جلبک ها سه نوع مزه (شیرین، تلخ و ترش) در آب ایجاد می‌کنند. مشکلات ناشی از جلبک ها را می توان به شرح ذیل مورد بررسی قرار داد:

٭ گرفتگی صافی ها

٭ ایجاد قشر لزج ژلاتینی

٭ ایجاد رنگ

٭ خورندگی

٭ ایجاد سمیت

٭ تداخل با سایر فرآیندهای تصفیه

  • کنترل جلبک ها

بعضی از روشهای کنترلی جهت کنترل جلبک های موجود در آبهای سطحی عبارتند از:

الف) سولفات مس: کارایی در از بین بردن جلبک ها متفاوت است و به نوع جلبک و قدرت انحلال آن در آب بستگی دارد. بهترین راندمان جهت کنترل جلبک آن توسط سولفات مس هنگامی اتفاق می افتد که pH در حدود ٨ الی ٩ باشد.

ب) پودر ذغال فعال: یک سری از مواد جذب کننده سطحی با جنسی زغالی و شکل کریستالی می باشد که در ساختار داخلی آن روزنه های زیادی وجود دارد. پودر را بر سطح آب می پاشند تا پوشش سیاه رنگ ایجاد شده، مانع نفوذ نور خورشید به داخل آب شود. پودر ذغال فعال را ممکن است به طور دستی یا با یک تغذیه کنندۀ شیمیایی به آب اضافه کنند.

- مشکلات ناشی از گیاهان ریشه دار آبزی

گیاهان آبزی دارای برگ، ساقه و ریشه هستند. علفهای آبزی همان مسائل و مشکلات جلبک ها از قبیل گرفتگی صافی ها، رنگ ها، مزه ها و بوها را به وجود می آورند و به سه دسته زیر تقسیم می شوند:

الف) علفهای برآینده از سطح

ب) علفهای سطحی یا شناور

ج) علفهای شناور زیر آب

برای کنترل گیاهان آبزی ریشه دار می توان به روشهای زیر اقدام نمود:

الف) فیزیکی: شامل درو کردن، بی آب کردن، لایروبی

ب) بیولوژیکی: شامل استفاده از گونه های مختلف خرچنگ های آب شیرین، حلزون ها و ماهیها می باشد.

ج) شیمیایی: هنگامی که با استفاده از روشهای فیزیکی و بیولوژیکی نتوان گیاهان آبزی را کنترل نمود از روشهای کنترل شیمیایی گیاهان آبزی مانند مصرف علف کشها استفاده می شود.

 

 

١-٣- ته نشینی مقدماتی(Sedimentation)

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 ته‌نشین می‌شوند. 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) (مدت زمان توقف آب در استخر) در این استخرها بین ۴ تا ۵ ساعت متغیر است. عمق این استخرها معمولاً بین ۳ تا ۵ متر و نسبت طول به عرض بین ۳ تا ۶ 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.

 

١-۴-صافی‌های مشبک یا توریهای آبهای سطحی(Strainers for surface water)

توریهایی را که برای تصفیۀ آبهای سطحی مورد استفاده قرار می دهند از صفحات سوراخ دار ریز مانند سیم فولاد ضد زنگ تشکیل گردیده است. متداول ترین این وسیله شامل یک ظرف استوانه ای دوّار مفروش با سیم های فوق الذکر می باشد. اندازه سوراخ این صفحات متغیر است و بعضی مواقع به حداقل ۳۰ میکرومتر می رسد. این سیستم باید مجهز به واحد شستشو باشد که آب را به طور گسترده ای روی آن اسپری نماید تا خطر گرفتگی ناشی از مواد معلق از بین برود. یکی از مزایای عمده این توریها افزایش کارایی صافیهای شنی می باشد.

١-۵- اندازه گیری دبی

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.

  1. روشهای مبتنی بر ارتفاع سیال و مساحت مقطع کانال
  2. روشهای مبتنی بر سرعت سیال و مساحت مقطع کانال
  3. روشهای مبتنی بر رقیق سازی

١-۵-١- 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 می‌شود 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. شامل فلومها، سرریزها و انواع گیت​ها (دریچه) می‌باشد.

١-۵-٢- 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. شامل روش​های التراسونیک ، الکترومگنتیک و نظایر آن می​باشد.

١-۵-٣- 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 نمک‌های 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.

٢- هوادهی(Aeration)

هوادهی فرآیندی است که برخی اوقات برای تهیۀ آب آشامیدنی از آن استفاده می شود. از هوادهی ممکن است برای خارج ساختن گازهای نامطبوع در آب (گاز زدائی) یا افزودن اکسیژن به آب برای تبدیل مواد نامطلوب به شکلی مناسبتر (اکسیداسیون) استفاده می شود. هوادهی معمولاَ برای تصفیۀ آبهای زیر زمینی به کار می‌رود، زیرا آبهای سطحی برای مدت زمان کافی با اتمسفر در تماس بوده و از این رو عملیات انتقال گاز به صورت طبیعی انجام می پذیرد.

از طریق اکسیداسیون، بعضی از گازها و فلزات محلول را می​توان از آب خارج نموده که به شرح ذیل عبارتند از:

الف) هیدروژن سولفوره ب) دی اکسید کربن   ج) متان   د) آهن و منگنز   ذ) مزه و بو   ر) اکسیژن محلول

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

الف) 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 ۵/۲ تا۴ سانتی متر است تا مانع گرفتگی آنها شود.

ب) هوادهی آبشاری (Cascade Aeration)

در این روش هوادهی از پله هایی به بلندی ۱-۳ متر با تعداد بین ۴ تا ۶ 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.

ج) 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.

د) هوادهی با تزریق هوا (Diffused Air Aeration)

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

ذ) 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.

 

٣- انعقاد و لخته سازی (کواگولاسیون و فلوکولاسیون)

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 ایجاد ذرات درشت تری در آب است تا حدی که این ذرات بتوانند در واحد های ته‌نشینی و صافی از آب جدا شوند. زیرا ذرات زیر معلق در آب مانند کلوئید ها به علت باردار بودن سطح ذرات در آب معلق می‌مانند و باید روشی اتخاذ نمود که بار سطحی ذرات خنثی شود. ذرات می‌توانند 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

  • میزان کواگولانت باید به اندازه‌ای باشد که مقدار کدورت آب تا حد ۱۰تا ۲۵ ppm تقلیل باید .

نوع ماده منعقد کننده     feeding the coagulant

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

مخلوط شدن mixing

  • کواگولانت ها باید به طرز صحیحی با آب مخلوط شده و محلول یک نواختی را بوجود آورند. در آغاز، ۳۰ تا ۶۰ ثانیه اختلاط سریع انجام می‌گیرد. 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 بوجود می آورند . لازم است همواره از موادی که ارزان تر و راحت تر در دسترس قرار می گیرند استفاده شود.

   pH value

  • با در نظر گرفتن کیفیت آب و ماده منعقد کننده باید میزان pH مناسب مشخص گردد. میزان pH باید مرتبا در آزمایشگاه اندازه گیری شود . معمولا برای کم کردن اسیدیته، آب آهک و برای کاهش قلیائیت، اسید سولفوریک اضافه میشود .

سرعت   velocity

  • به فلوک ها باید اجازه داد که پس از اختلاط سریع به آرامی به طرف پایین سقوط نمایند . زیرا حرکت آرام فلوک‌ها 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 temperature

  • 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.

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 می‌گویند. 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 میان تمام ذرات موجود در طبیعت وجود داشته و دو ذره را به طرف یکدیگر می کشاند این نیروی جاذب،‌‌ عکس پتانسیل زتا عمل می‌کند 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 والس ذرات را به طرف یکدیگر بکشد و تشکیل گروه های کوچک ذرات را بدهد. این گروه‌های 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.

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(رس ریزدانه با حداقل ۸۵ درصد رس مونت‌موری‌لونیت)، پلی الکترولیت ها مثل نشاسته سلولز و پلی ساکرید ها.

یک مرحله کامل انعقاد و لخته سازی شامل گام‌های زیر است:

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.

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.

۴- سختی گیری آب(Softening of water)

کاهش سختی آب یا نرم کردن، فرآیندی است که در تصفیۀ آب متداول است. سختی گیری را می توان در تصفیه خانه آب انجام داد و یا اینکه مصرف کننده می تواند در محل مصرف انجام دهد. انتخاب یکی از این دو روش بستگی به عوامل اقتصادی و تمایل مردم به آب نرم دارد. به طور کلی نرم کردن آب با سختی مناسب (۵۰ تا ۱۵۰ میلی گرم کربنات کلسیم در لیتر) بهتر است به مصرف کننده واگذار شود.

فرآیندهای نرم کننده متداول، شامل ته نشینی شیمیایی و تبادل کننده یونی می باشد. هر کدام از روش های فوق ممکن است در تصفیه خانه با تجهیزات اختصاصی به کار برده شود.

۵-۱- ته نشینی شیمیایی Chemical Precipitation

حلالیت انواع مختلف سختی موجود در آب، متفاوت است. اشکالی که کمترین میزان حلالیت را دارند، کربنات کلسیم و هیدروکسید منیزیم می باشند. ته نشینی شیمیایی، بوسیلۀ تبدیل سختی کلسیم به کربنات کلسیم و سختی منیزیم به هیدروکسید منیزیم(Mg(OH)2) انجام میشود. این عمل را می توان به وسیلۀ آهک، فرآیند کربنات سدیم و یا فرآیند سود سوزآور(NaOH) انجام داد. معمولا هنگامی که آب دارای شرایط ذیل باشد از روشهای فوق جهت کاهش سختی استفاده می کنیم:

۱- آب خام حتما نیاز به فیلتراسیون داشته باشد.

۲- بیشتر سختی آب از نوع سختی موقت باشد.

۳- میزان سختی آن زیاد باشد.

۵-۲- تبادل کننده های یونی Ion Exchanger

رزین‌های موازنه کننده یون، ذرات جامدی هستند که می‌توانند یونهای نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند. رزین‌های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می‌باشد بگونه‌ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند. موازنه کننده‌ها با محلول‌های الکترولیت این تفاوت را دارند که فقط یکی از دو یون ، متحرک و قابل تعویض است به عنوان مثال:

Ca(HCO3)2 OR MgSO4 + 2ZSO3H —–> Ca2++2H2CO3 OR Mg2+ + H2SO4

رضا فرضی
رضا فرضی
رضا فرضی هستم متولد 71 در شهرستان دیر استان بوشهر، فارغ التحصیل مقطع کارشناسی رشته مهندسی شیمی دانشگاه خلیج فارس بوشهر و در حال حاضر دانشجوی مقطع ارشد مهندسی شیمی دانشگاه شیراز می باشم..
Recent Posts

ارسال نظر


*

تماس با ما

پیغام خود را بگذارید تا در سریع ترین زمان پاسخگوی شما باشیم.

قابل خواندن نیست ؟ تغییر دهید.. captcha txt

متن خود را برای جستجو وارد نماید

thermotreat ab