تامین و عدم مواجهه با منابع آب آشامیدنی از گذشته های دور و حل مشکل تصفیه آب و فاضلاب همواره برای انسان چالش مهمی بوده است.
کشورهای مختلف و صنعتی تر همواره تلاش کرده اند تا مشکل تامین آب آشامیدن سالم و بهداشتی را برای نسل های آینده حل کننده و از این رو، تصفیه آب و فاضلاب از مهم ترین دقدقه های بشر بوده است.
علاوه بر مصارف آشامیدنی، آب تصفیه شده برای سایر صنعت ها یک نیاز مبرم بوده و اصل چهار گانه زیر برای موارد صنعتی همواره برقرار می باشد :
از لحاظ استانداردها و تعاریف آنها، تعاریف آب مقطر، آب معدنی و آب یونیزه با همدیگر تفاوت های بسیاری دارد. معمولا برای تولید آب با کیفیت بالا از روش تقطیر استفاده می شود چرا که یکی از بهترین و قدیمی ترین متدها در این زمینه محسوب می شود. در این مطلب قصد داریم به طور مفصل در مورد مواد تصفیه آب و فاضلاب و فرآیندهای چالش برانگیز آن بیشتر صحبت کنیم.
آب که در دستگاه استیل جوشیده شده و بعد در یک سیستم خنک کننده یا مبرد دوباره اجیا شده و به حالت مایع بازگردانده می شود را آب مقطر می گویند. در این روش از تقطیر آب استفاده می شود.
این روش آلاینده هایی مثل نمک را وارد دیگ بخار کرده و از آب جدا سازی می کند.
دستگاه تقطیر قادر است تا مایع شدن آب از سایر مواد که فرار هستند را انتخاب کند. برخی از مواد غیر فرار هستند که به حباب بخار آب انتقال داده می شوند.
چنین دستگاهی حداکثر MΩ.cm 1.0 خلوص دارد و معمولا pH محلولی که از آن خارج می شود مابین 4.5 الی 5 است. نکته کلیدی و قابل توجه دیگر این است که پس از تقطیر می بایست جلوی آلوده شدن مجدد آب را گرفت.
آب دی یونیزه یا آب یون زدایی شده فرایندی است که به کمک رزین های تبادل یونی خاص، می تواند نمک های یونی را از آب مورد نظر حذف کند.
روی کاغذ این امکان وجود دارد که آب را به صورت 100% از نمک عاری کرد
دی یونیزه کردن آب معمولا نوعی حذف کردن یون های آلی می باشد که ویروس و باکتری ها را نمی تواند حذف کند. مگر در صورتی که این فرآیند از طریق تصادفی، در دامنه رزین و به ویژه رزین های آنیونی پایدار که باکتری های گرم منفی را حذف کند صورت گیرد. الکترو د یونیزه کننده یکی دیگر از فرآیندهای احتمالی برای تولید آب دی یونیزه یا آب یون زدایی شده است.
فرایند تبادل یونی فرآیندی می باشد که برای حذف مواد معدنی از آب مورد استفاده قرار می گیرد.
آب با خلوص بالا دارای مقاومت بالا و بدون مواد آلی بوده و معمولا در صنایع داروسازی و صنایع نیمه هادی مورد استفاده قرار می گیرد.
جهت د یونیزاسیون می بایست مواد منحل شده الکتریکی (یونیزه شده) محلول با اتصال آن ها به نقاط مثبت یا منفی بر روی یک رزین موجود است حذف شوند. علت این موضوع این است که آب از طریق یک ستون پر شده با این رزین عبور داده می شود.
به این فرآیند تبادل یون می گویند و قادر است به روش های مختلف برای تولید آب د یونیزه شده با کیفیت های مختلف استفاده شود.
در این سیستم از دو مدل لوله استفاده می شود :
از آنجایی که آب از طریق ستون کاتیونی جریان می یابد، از همین رو کلیه کاتیون ها با یون های هیدروژنی مبادله می شوند.
در مرحله بعد آب تصفیه شده از طریق ستون آنیون جریان می یابد. همین لحظه تمام یون های بار منفی به یون های هیدروکسید منتقل می شوند و با یون های هیدروژن ترکیب می شوند تا آب (H2O) را تشکیل دهند.
تمامی سیستم ها کلیه یون ها را از جمله سیلیس حذف می کنند. به منظور کاهش تبادل شار یون های که به مبدل آنیون منتقل می شوند، معمولا توصیه می شود که با نصب واحد حذفی CO2 بین لوله های تبادل یونی، این مقدار به میزان قابل توجهی کاهش داده شود.
این روش باعث پایین آمدن مقدار CO2 براساس میلی گرم بر لیتر می شود و در نتیجه، منجر به پایین آمدن حجم رزین پایه آنیونی قوی شده و به واکنش احیاء نیاز می شود.
در مجموع سیستم رزین های اسید کاتیونی قوی و باز آنیونی قوی، آسان ترین روش تصفیه آب بوده و آب د یونیزه شده حاصل از آن می تواند در طیف وسیعی از مصارف مورد بهره برداری قرار داده شود.
این سیستم که از لحاظ اقتصادی بسیار به صرفه می باشد، برای آب هایی که حاوی مقادیر بسیار بالای آنیون های قوی از جمله کلرید و سولفات هستند، کیفیتی مشابه با آب د یونیزه فراهم می کنند.
چنین سیستم به یک مبدل اضافی باز آنیونی تضعیف شده در پیش از آخرین مبلد باز باز آنیونی قوی مجهز شده است. حتی این امکان فراهم است که با حذف واحد CO2 ، پس از مبدل کاتیونی یا مابین دو مبدل آنیونی نصب گردد.
جهت احیاء مبدل های آنیونی، از محلول سود سوز آور استفاده می شود و سپس با رزین بازی ضعیف انجام می شود.
لازمه انجام چنین روشی، کمبود سدیم هیدروکسید نسبت به روش های پیشنهاد شده و پیش از استفاده از آن می باشد. علت چنین موضوعی این است که بعد از مبدل باز آنیونی قوی، باقیمانده مواد در بیشتر مواقع جهت احیای کامل رزین بازی کفایت می کند.
در کنار موارد بالا، زمانی که آب خام حاوی مقدار زیادی موادی می باشد، این رزین بازی ضعیف ایت که از رزین بازی قوی محافظت خواهد کرد.
رزین های تبادل کاتیونی و آنیونی به طور کلی مخلوط شده و در یک مخزن تحت فشار قرار داده می شوند. از این روز دو رزین به کمک مخلوط کن با هوای فشرده مخلوط شده و بدین ترتیب، شرایط به عنوان تعداد زیادی از مبدل های آنیونی و کاتیونی در سری رزین مخلوط در نظر گرفته می شود.
به جهت بازسازی، در طول فاز خم شدن دو رزین از نظر هیدرولیکی از هم جدا می شوند. از آنجایی که رزین آنیونی از رزین کاتیونی سبک تر است، اما این موضوع اتفاق نیوفتاده و رزین کاتیونی به پایین می افتد. در مرحله بعد از جداسازی، از سود سوزآور و یک اسید بسیار قوی جهت احیاء استفاده می شود.
همانطور که رزین آنیونی سبک تر از رزین کاتیونی است، به بالای آن می رسد، در حالی که رزین کاتیونی به پایین می افتد. بعد از مرحله جداسازی، احیاء با سود سوزآور و یک اسید قوی انجام می شود.
بهره گیری از سیستم های مخلوط با توجه به این نکته که ظرفیت تبادل پایینی دارند، عاملی شده که این روش را گزینه ای پیچیده تر در نظر گرفت. با این حال به دلیل جدا سازی و برداشتن مراحل باید حتما می بایست انجام شود.
علاوه بر سیستم های تبادل یون، می توان برای تولید آب د یونیزه از اسمز معکوس استفاده کرد.
این روش که اسمز معکوس نام دارد در حقیقت بهترین روش فیلتراسیون می باشد. اسمز معکوس اجازه می دهد تا ذرات هم اندازه با یون های یک محلول را حذف کرد.
اسمز معکوس جهت تصفیه آب، حذف نمک و به طور کلی سایر ناخالصی ها استفاده می شود تا منجر به بهبود رنگ، طعم و خواب آب شود.
اسمز معکوس می تواند باکتری ها ، قندها ، نمک ها ، پروتئین ها ، رنگ ها ، ذرات و سایر اجزا که مولکولی کم تری از 150 الی 250 دالتون دارند را حذف کند.
اسمز معکوس قادر است تا اکثر استانداردهای آب را به واسطه یک سیستم عبور و با بالاترین کیفیت به سیستم دوبار عبور مواجه کند. این فرایند باعث می شود تا بیش از 99 درص از باکتری ها ، ویروس ها و پیروژن ها از بین بروند. نیروی محرکه فرآیند تصفیه RO را می توان با فشار در محدوده 50 الی 1000 پاسگال تامین نمود.
این میزان در مقایسه با فرآیندهای تغییر فاز یا همان تقطیر به میزان قابل توجهی کارآمد تر از مواد شیمیایی قوی مورد استفاده دز بازسازی تبادل یون می باشد. اسمز معکوس جهت جداسازی یون ها با ذرات باردار استفاده می شود.
یون های حل شده در این روش احتمالا دارا بار مثل نمک هستند و در هنگام عبور از غشا نسبت به یون های آلی سنگین تر عمل می کنند. در نتیجه هر چه بار و ذرات بزرگ تری داشته باشیم، احتمال عبور از غشا بیشتر می شود.
از روش های مختلفی می توان میزان خلوص آب را محاسبه نمود. روش اولی که می توان برای انجام این کار استفاده نمود، تعیین وزن تمام مواد حل شده در آب می باشد. شاخص اندازه گیری مواد نیز تحت تأثیر محلول در آب قرار می گیرد. به همین ترتیب، خلوص آب می تواند به سرعت بر اساس هدایت الکتریکی و یا مقاومت اندازه گیری شود. آب بسیار خالص الکتریسیته بسیار کمی را هدایت می کند، بنابراین مقاومت آن بالا است.
براساس تعریف های معمول، آب خاصلی کمی اسیدی بوده و pH آب مقطر 5.8 آزمایش می شود. علت این تفاوت اسن است که آب مقطر قابلیت حل کردن دی اکسید کربن هوا را ندارد. زمانی که این دی اکسید کربن با اتمسفر در حال پویش باشد حل می شود. این بدان معناست که مقدار حل شده با مقداری که از محلول خارج می شود در حال تعادل قرار دارد.
در مجموع مقدار کل آب با غلظت جو زمین تعیین می شود. در نهایت دی اکسید کربن با آب واکنش داده و نهایتا اسید کربنیک را بوجود خواهد آورد.
آب معدنی یا آب بدون املاح به آبی گفته می شود که مواد معدنی یا نمک از آن حذف شده باشد. کاربردهای این نوع آب که حاوی مقدار ناچیزی از نمک بوده و رسانایی بسیار پایینی دارد را در پایین مشاهده خواهید نمود :
با وجود اینکه تصفیه آب و فاضلاب از نظر صاحبان صنایع معمولا یک مکانیسم پر هزینه محسوب می شود، ول با این حال مزایا و عوایدی که در طولانی مدت در مقابل هزینه های نگهداری به وجود می آورد آن را منطقی و مقرون به صرفه می کند.
علاوه بر کاهش هزینه های نگه داری، انجام این فرآیند به افزایش طول عمر دستگاه ها و تجهیزات این دسته از صنایع منجر شده و مهم تر از آن، تاثیر مخرب عدم اجرای آن را بر روی محیط زیست از بین خواهد برد.
برای درک اهمیت بالای تصفیه آب شرب کافیست به آزمایش هایی که بر روی میزان آلودگی های شیمایی و میکروبی موجود در آب های تصفیه نشده مراجعه کرد.
فرآیند تصفیه آب قابل شرب به جهت حذف آلودگی هایی مثل انواع ذرات جامد و معلق، انواع باکتری ها، خزه و ویروس ها، قارچ ها و سایر موارد از این قبیل از آب اجرا می شود. به منظور تولید آب آشامیدنی می بایست سه مرحله تصفیه فیزیکی، تصفیه شیمیایی و تصفیه بیولوژیکی انجام شود.
در مرحله تصفیه فیزیکی ابتدا ذرات ته نشین شده و فیلتراسیون و سایر مراحل اجرا می شود، در ادامه آب گندزدایی شده و لخته گذاری می شود تا در انتها از لحاظ بیولوژیکی تصفیه شود.
در حقیقت این میزان کدورت است که عاملی مهم برای تشخیص مقدار کیفیت آب به حساب می آید. حذف کردن ذرات کلوئیدی در فرآیندی که انعقاد یا لخته سازی نام دارد، عامل اصلی ایجاد کدورت در آب می باشد. برای همین در این فرآیند از مواد منعقد کننده که ویژگی هایی مثل ناپایداری و قابلیت چسبیدن به ذرات را دارند بهره گرفته می شود.
این ویژگی به خوبی می تواند از مقدار کدورت و آلودگی آب کم کند. برای مثال می تواند به انواع اکسید کننده ها، عواملی که قابلیت جذب بالا و ذرات سنگین را دارند، پلی الکترولیت و سیلیکات فعال اشاره کرد.
سیستم های آب تغذیه عموما در طول عمر خود دچار خوردگی تدریجی شده و همین امر باعث تولید یون های فلزی محلول و ذراتی خواهد شد که در اثر ورود به دیگ های بخار یا بویلرهای با دمای بالا رسوب می کنند.
این پدیده یک اتفاق اجتناب ناپذیر بوده و حتی دقیق ترین و منظم ترین برنامه های تصفیه آب هم نمی تواند مانع رخ دادن چنین چیزی باشد. در انتها این رسوبات هستند که عامل اصلی دشوار شدن انتقال حرارت و خوردگی می شوند.
تفاوتی ندارد که بویلر مورد نظر، از نوع بویلر با قابلیت پایش منظم بوده و یا بویلرهای فاقد این ویژگی باشد، در هر صورت مقداری از اکسید آهن، مسی و اکسیدهای مسی، مقادیری از فلزات و آلیاژها به ویژه نیکل ، کروم و روی نیز در رسوبات دیده می شود.
یکی از دلایل بالا رفتن دمای مجاز و ایجاد خوردگی در لوله های کندانسور و دیگر قسمت ها، نشتی لوله ها می باشد. مثلا در یک نمونه نشتی کندانسور، ایجاد رسوبات زیاد می تواند موجب خرابی اساسی شود. عامل اصلی این نمونه از رسوبات، وجود نمک های ایجاد شده در اثر سختی و سیلیس موجود در آب است.
در اغلب مواقع که چنین مشکلاتی بوجود می آید، می توان با کاهش دما به حل مشکل کمک کرد چرا که در صورت عدم رسیدگی، بروز این دسته از مشکلات باعث ایجاد خسارت های سنگین چند میلیون دلاری می شود.
در یک نمونه دیگر که نشتی موجود در کندانسورهای بزرگ، منجر به افت pH از 9.2 به 8.5 شد، موجب تبدیل کلرید منیزیم به هیدرواکسید منیزیم شد. در چنین حالتی می توان به صورت موقت کندانسور را از خط خارج نموده بعد از تخلیه آلودگی ها و شستشوی شیمیایی بویلر، وضعیت دستگاه ها را به حالت قبل بازگرداند.
رسوبات اکسید آهن و اکسید مس به عنوان دو مورد از تکرار شونده ترین رسوب گذاری ها، از جمله سایر عوامل بسیار تاثیر گذار در انتخاب حلال و اجرای فرآیند شستشو هستند.
بروز خرابی های تکرار شونده در سیستم شیمیایی آب ورودی، ضمن ایجاد خوردگی آلیاژهای مس در کندانسور و لوله های مبدل های حرارت دیده شه، موجب انتقال محصولات ایجاد کننده خوردگی به بویلر و دیگ و سایر تاسیسات موجود در این بخش می شود.
آب سیستم های خنک کننده به منظور جلوگیری از تشکیل رسوب و خوردگی و همینطور جلوگیری از پدیده فولینگ که عامل فراهم آمدن محیطی مناسب برای رشد و تکثیر باکتری های خطرناک است تصفیه می شود.
در کنار آن می توان با تصفیه آب سیستم های خنک کننده، به مقدار قابل توجهی به بالا رفتن طول عمر مفید نیروگاه ها کمک رسانی کرد. در صورت عدم تصفیه آب سیستم های خنک، ضرری این موضوع در طول سال می تواند برابر با ده ها هزار دلار به ان کسب و کار آسیب برساند. علاوه بر هزینه تعمیر قطعات دستگاه ها، استفاده از مواد شیمیایی و آب و همینطور انرژی هدر رفته در پی قصور در تصفیه آب این سیستم ها هم از دیگر دلایل مهم برای رسیدگی جدی به این موضوع محسوب می شوند.
در سال های اخیر صنعت تصفیه فاضلاب خانگی و صنعتی یکی از عوامل تعیین کننده برای توسعه پایدار در جوامع بشری معرفی شده است. این موضوع به قدری اهمیت دارد که نقشی اساسی در کاهش آلودگی محیط زیست و کاهش کمبود منابع مورد نیازی آبی کشورها ایفا می کند
کشورهای پیشرفته جهان به این واقعیت که رشد صنایع در کنار تامین آرامش و امنیت افراد از اصلی ترین نیازها می باشد واقع هستند، اما در این میان این محیط زیست است که هزینه بالای این رشد را می پردازد. از جدی ترین مشکلات جوامع بشری می توان به آلودگی آب که ناشی از مواد آلی معلق و ته نشین شدنی، میکرو ارگانیسم ها، انواع فلزات سنگین و سایر مواد جامد اشاره کرد.
تمامی این مواد به واسطه فعالیت های روزانه و پیشرفت صنعت بشر رخ می دهد و اثرات مخرب جبران ناپذیری دارد. در حقیقت عدم دفع مناسب پساب های صنعتی و خانگی می تواند به عامل اصلی مرگ و میر انسان تبدیل شود.
از همین رو لزوم تصفیه کامل فاضلاب ها از همیشه اولویت بالاتری پیدا نموده است. در کنار آلودگی های ناشی از عدم تصفیه آب و فاضلاب، کمبود منابع آبی دلیل مهم دیگری بر احتیاج ما به تصفیه و استفاده مجدد از آب و فاضلاب های تولید شده بدست انسان محسوب می شود.
در مرحله تصفیه مقدماتی که یک مرحله تصفیه فیزیکی محسوب می شود، شامل فرآیندهایی نظیر دانه گیری، آشغال گیری، ته نشینی مواد معلق، شناورسازی با فلوتاسیون و یکنواخت کردن ترکیب شیمایی و pH فاضلاب می شود.
تصفیه آب در مرحله بیولوژیکی شامل تکنیک های هوازی و غیر هوازی می شود. معایب و مزایای این روش های بیولوژیکی با هم متفاوت می باشد. به عنوان مثال در تصفیه شیمیایی فاضلاب از تکنیک هایی مانند استفاده از مواد شیمیایی نظیر مواد منعقد کننده و لخته ساز، مواد جذب کننده سطحی، گندزداها و شناورسازها و موارد مشابه دیگر بهره گرفته می شود.
با این حال کم خطرترین روش برای محیط زیست، همان فرایند زدودن آلاینده ها از پساب به خصوص حذف آلاینده از فاضلاب های خانگی است. در این فرایند از روش های شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی استفاده می شود. لجن فاضلاب یکی از محصولاتی است که از تصفیه فاضلاب حاصل می شود که این مورد نیازمند تصفیه جداگانه قبل از دفن شدن است.
کشورهای پیشرفته تر به منظور کاهش بار آلودگی فاضلاب ها، ابتدا یک مرحله تصفیه اولیه انجام می دهند. این روش تصفیه فاضلاب صنعتی نامیده شده و پیش از مخلوط شدن می تواند به مقدار قابل توجهی از بار آلودگی فاضلاب خانگی بکاهد.
اما پساب صنعتی کمی متفاوت بوده و ممکن است موادی را درون خود داشته باشد که با روش های متداول تصفیه از آن حذف نگردد. عدم یکنواخت بودن جریان ورود پساب های صنعتی، دلیل دیگری است که تنظیمات تصفیه بیولوژیکی بهم خورده و بدست آوردن لجن فعال را دشوار تر می کند. در مجموع جمع آوری و تصفیه فاضلاب پیروی کننده قواعد محل، کشور و کلیه استانداردهایی می باشد که مربوط به آن موقعیت است.
در چنین سیستمی ابتدا فرآیند دانه گیری و آشغال گیری انجام شده و بعد از عبور دادن از واحد نه نشینی اولیه، آب را وارد واحد هوادهی می کنند. سپس به هدف جداسازی لخته های بیولوژیکی که حین این فرآیند بوجود می آید، وارد واحد ته نشینی شده و بخش از لجن ته نشین شده جهت تامین بیومس سلولی در واحد هوادهی، دوباره به این واحد ارجاع داده می شود.
این روش که معمولا زمان کوتاه تری را برای انجام نیاز دارد، برای فاضلاب های ضعیف تر مورد استفاده قرار می گیرد. باشد.
این فرآیند در حقیقت یکی از پرکاربردترین و موثرترین متد جهت کار بر روی لجن فعال می باشد. یکی از ویژگی های منحصر به فرد آن، ماند طولانی و تثبیت نسبتاً کامل جامدات آلی از آب می باشد. در گذشته های نه چندان دور، از این سیستم به منظور تصفیه جریان فاضلاب تولیدی جوامع کوچک مسکونی استفاده می شد. مدت زمان هوادهی در این سیستم بین ۱۸ تا ۳۶ ساعت بوده و مقدار لجن حاصل از آن نسبتاً کم تر می باشد. همچنین از نظر کیفیت بیولوژیکی شرایط پایدارتری داشته و نسبت به فرایندهای مشابه می باشد از ثبات بیشتری برخوردار است.
کیمیا کمیکالز به عنوان بخش فروش مواد شیمیایی در شرکت طاها کیمیا تجهیز فعال بوده و در زمینه تامین مواد شیمیایی مورد نیاز در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی، صنایع آب و فاضلاب و نیز بخشهای تحقیقاتی فعال است. در حال حاضر این شرکت یکی از واردکنندگان و تامین کنندگان اصلی در حوزه های کاری معرفی شده در محصولات خود می باشد. شما می توانید با یک تماس با مشاوران ما، راهنمایی های لازم جهت خرید محصولات مورد نظرتان را دریافت فرمایید.
اگر سوالی دارید با ما از طریق شماره 09373271685 در ارتباط باشید و یا دکمه زیر را انتخاب کنید تا وارد واتساپ وب شوید.
