براي اندازه گيري سريع كلر باقيمانده و pH آب مورد نظر از دستگاه كلرسنج استفاده مي شود و به روش مقايسه رنگي، ميزان هر يك تعيين مي گردد. در وسط اين دستگاه، يك يا دو محفظه شفاف با درب پلاستيكي تعبيه شده است. در دو طرف اين محفظه، دو رديف تابلود با رنگ هاي مختلف كه در روي هر رنگ، عددي قيد شده است، موجود مي باشد. يك طرف معمولا مخصوص سنجش كلر باقيمانده و طرف ديگر مخصوص سنجش pH آب مي باشد.

كلرسنج ها برحسب نوع معرفي كه در آنها به كار مي رود داراي انواع مختلفي هستند كه متداولترين آنها، كلرسنج هاي با معرف هاي DPD به شكل محلول يا قرص مي باشد.

كلرسنج با معرف DPD

1. محفظه كلرسنج را چند بار با آب مورد آزمايش شستشو دهيد.
2. محفظه كلرسنج را تا خط نشانه پر از آب نماييد.
3. با توجه به تنوع كيت DPD در بازار طبق دستورالعمل كيت محلول يا قرص به محفظه كيت اضافه نموده، درپوش آن را گذاشته، سپس كيت را تكان داده تا قرص يا محلول DPD كاملا با آب مخلوط شود. براي سنجش كلر استفاده از معرف هاي خشك ( مثلا قرص ) توصيه مي شود، چون محلول DPD ناپايدار است.
4. رنگ ايجاد شده درون محفظه را با رنگ هاي استاندار كلر ( برحسب ميلي گرم در ليتر ) مقايسه نموده، مقدار خوانده شده برابر غلظت كلر آزاد باقيمانده است.
5. براي بدست آوردن كل كلر باقيمانده قرص يا محلول را به محفظه كيت كه در مرحله 3 بدست آمده است، اضافه كرده و درپوش آن را گذاشته سپس آن را تكان دهيد تا اينكه كاملا مخلوط شود.
6. دو دقيقه صبر كنيد. سپس رنگ تشكيل شده درون محفظه كيت را با رنگ هاي استاندار مقايسه نموده، مقدار عدد خوانده شده برابر غلظت كل كلر باقيمانده است.
7. مقدار كلر تركيبي از تفاضل كلر آزاد باقيمانده از كل باقيمانده بدست مي آيد.

كلر باقيمانده آزاد – كل كلر باقيمانده = كلر تركيبي

يكي از فراوان ترين نوترينت هاي كربوهيدراته طبيعي، متشكل از واحدهاي متصل گلوكز، كه به صورت انبوه در دانه ها، ميوه ها، غده ها، ريشه ها و مغز ساقه گياهان يافت مي شود و كاربردهاي فراواني در صنعت داروسازي، صنايع غذايي و تغذيه، صنعت نساجي و غيره دارد. فاضلاب هاي به وجود آمده در طول فرآيند توليد، بسته به مواد خام مصرفي بعنوان منبع نشاسته، در كيفيت و حجم متغير هستند. بعلت COD بالا تصفيه فاضلاب صنايع نشاسته يكي از ضروريات اين صنعت است.

توليد پودر نشاسته نيازمند 30 تا 50 مترمكعب آب به ازاي هر تن مي باشد در حاليكه توليد خلال و برگه هاي سيب زميني يك فرآيند خشك است.

تصفيه فاضلاب صنايع نشاسته

تصفيه فاضلاب صنايع نشاسته معمولا به وسيله روش هاي بيولوژيكي انجام مي شود، كه در آن يك مرحله تصفيه بي هوازي شامل لاگون سازي بي هوازي، به همراه بركه هاي اختياري و بركه هاي تثبيت هوازي، پسابي با كيفيت قابل قبول توليد مي كنند.

تصفيه بي هوازي با استفاده از صافي هاي با جريان رو به بالا و رو به پايين، UASB، راكتورهاي با بستر سيال و غشا ثابت نيز انجام شده است. ظرفيت واحدهاي UASB از 5 تا 15 كيلوگرم COD در مترمكعب، در دماي 30-35 درجه سانتي گراد، متغير است. اين فاضلاب ها دچار كمبود نيتروژن و فسفر هستند. بنابراين تكميل نوترينت ها ضروري است.نشاسته يك ماده نسبتا نامحلول بوده كه مي تواند با نصب زلال سازهاي اوليه از فاضلاب بازيابي شود.

تصفيه فاضلاب نشاسته به منظور كنترل آلودگي، توليد بيوگاز و استفاده از پساب تصفيه شده در آبياري و كاربرد لجن به عنوان احياكننده خاك قابل كاربرد است.

بهره برداري كلرزن مايع

1. ابتدا محلول پركلرين از پودر آن بصورت محلول تهيه مي شود. اين محلول ها را برحسب ميزان مصرف براي حداقل كاربرد يك شيفت 8 ساعته و حداكثر مصرف 24 ساعت در نظر مي گيرند.
2. قسمت هاي برقي كلريناتور را بازديد مي نمايند.
3. بازديد پمپ تزريق و تنظيم ميزان تزريق بعد از راه اندازي
4. تنظيم ميزان تزريق و اطمينان از آن
5. اطمينان از ورود پركلرين به محل مصرف با اندازه گيري كلر باقيمانده
6. كنترل كلر باقيمانده در سيستم تثبيت آن به ميزان 2 ميلي گرم در ليتر
7. در مواقع از كار انداختن و تعميرات حتما از قطع جريان برق ورودي به كلريناتور اطمينان داشته باشيد.
8. همواره فضاي محل نصب كلريناتور از نظر نظافت مورد توجه باشد.
9. اگر از هيپوكلريت كلسيم استفاده مي نمايند بهتر است محلول در يك ظرف خاصي تهيه و بعد از ته نشيني آهك محلول زلال به محل مصرف هدايت گردد تا از گرفتگي منافذ قسمت مكش كلريناتور جلوگيري بعمل آيد.
10. در مواقع شستشوي قسمت مكش كلريناتور از اسيدكلريدريك 30 درصد استفاده شود.
11. شيرآلات مربوطه حداقل ماهي يك بار بررسي و كنترل شود.

 انواع گرفتگي آب شيرين كن

1. گرفتگي و رسوب كلوئيدي دستگاه آب شيرين كن

   عمده ترين مشكل آب تغذيه كننده ناشي از حضور جامدات معلق است. اين جامدات براساس اندازه و قابليت ته نشين شدن آن ها، به دو دسته جامدات كلوييدي و غيركلوييدي، دسته بندي مي شوند. جامدات كلوييدي قطري كوچك تر از 1 ميكرون دارند و طي عمليات ته نشيني قابل حذف نمي باشند.
   اگر چنانچه اجزاي كلوييدي داراي بار سطحي خنثي باشند، با افزودن يك ماده شيميايي منعقدكننده، حذف آن ها تسهيل مي شود. ماده منعقدكننده موجب مي شود تا اجزاي كلوييدي به هم چسبيده و در اثر عمليات ته نشيني و فيلتراسيون حذف شوند.
   جامدات غير كلوييدي معمولا در طي فرآيندهاي معمول ته نشيني و فيلتراسيون حذف مي شوند.
   ميزان تمايل يك منبع تغذيه كننده به رسوب گذاري و گرفتگي در آن، شاخص تراكم لجن SDI ناميده مي شود. مقادير SDI بيشتر از 3 ميكرون نشان دهنده اين است كه آب به عمليات پيش تصفيه اضافي نياز دارد.

2. گرفتگي بيولوژيكي دستگاه آب شيرين كن

   يكي از مهم ترين و مشكل ترين مسائل بهره برداري كه بايد در سيستم هاي RO پيش بيني شوند، رشد ميكروب ها در سطح غشاست. رسوب ناشي از حضور و رشد اين ميكروب ها به گرفتگي بيولوژيكي منسوب است.
   تمامي واحدهاي تصفيه آب صنعتي و طبيعي داراي دامنه گسترده اي از ميكروب ها شامل باكتريا، پروتوزوا ( تك ياختگان ) و جلبك ها مي باشند. اين ارگانيسم ها به طور قابل توجهي به صورت مواد ميكروبي تجمع يافته و در لجن و گل و لاي موجود در سطح غشا رشد و نمو مي كنند كه موجب محدود كردن جريان در غشا گردد. هنگام كه تجمع مواد ميكروبي در سطح و رسوب گذاري در غشا، ممكن ايت خارج كردن آن ها بسيار مشكل و يا ناممكن گردد.
   كلرزني موثرترين روش كنترل گرفتگي بيولوژيكي است. در بسياري از سيستم ها، به منظور كنترل رسوب گذاري، ميزان باقيمانده كلر در آب تغذيه كننده در حد 1 ميلي گرم در ليتر نگاه داشته مي شود. گاهي اوقات افزايش تا حد 10 ميلي گرم در ليتر ضروري است.
   غشاهاي استات سلولزي CA قادرند در برابر مقادير تقريبا بالاي كلر، براي مدت كوتاهي مقاومت نمايند. ولي غشاهاي پلي آميد PA مقادير محسوس كلر را نمي تواند تحمل نمايند. در صورت استفاده از روش كلرزني در سيستم هاي RO مجهز به غشا PA، كلرزني صورت گيرد، به كارگيري فرآيند كلرزدايي ( كاهش كلر ) ضروري است.

3. رسوب گذاري دستگاه آب شيرين كن

   از آنجا كه غشاي RO مانع از عبور نمك ها مي شود، غلظت نمك در طرفي از غشا، كه منبع تغذيه قرار دارد، افزايش مي يابد. اين امر موجب افزايش و در نتيجه رسوب بعضي از نمك ها از حد قابليت انحلال آن ها مي شود. رسوب گذاري غشا زماني اتفاق مي افتد كه مقاديري از نمك هاي موجود در آب تغذيه كننده، در سطح غشا رسوب نمايد.
   هرنمك داراي مشخصات منحصر به فردي است كه قابليت تشكيل رسوب آن را تعيين مي نمايد، اما نمك هاي با قابليت انحلال كم، نسبت به رسوب گذاري در RO ميل شديدي دارند.
   معمول ترين انواع رسوبات، آنهايي هستند كه با كربنات كلسيم، سولفات كلسيم، سيليكا، سولفات استرانسيم و سولفات باريم شكل گرفته اند.
   اگر مقادير نمك ها از حد مجاز قابليت انحلال تجاوز نمايد، انجام مراحل پيش تصفيه ضروري است. در اغلب موارد به منظور كاهش ميزان غلظت نمك ها، كاهش نسبت بازيافت ضروري است.
   ساير روش هاي كنترل رسوب، شامل استفاده از بازدارنده هاي شيميايي رسوب، عامل كمپلكس تنظيم كننده pH و نرم كردن آب براي كاهش يون هاي كلسيم و منيزيم است.

4. گرفتگي اكسيدي دستگاه آب شيرين كن

   تركيبات آهن، منگنز و سولفور، اكسيد شده و در صورت حضور اكسيژن در pHهاي بالا به صورت غيرمحلول و به شكل ماده اي ژلاتيني درمي آيند كه در غشا رسوب مي نمايند. در بعضي موارد اين مواد عملا اكسيدشده و بدين ترتيب مي توان آن ها را جدا كرد يا اين اكسيداسيون را مي توان با كنترل pH و حذف اكسيژن متوقف كرد.

 تصفيه خانه فاضلاب صنعتي

در تصفيه خانه فاضلاب صنعتي چيدمان مراحل تصفيه به صورتي مشابه ولي نه الزاما همانند با واحدهاي تصفيه خانه هاي فاضلاب شهري مي باشد. بايستي بخاطر داشت كه واحدهاي فرآيندي موجود در تصفيه فاضلاب شهري همگي ممكن است در زنجيره تصفيه فاضلاب صنعتي نيز موجود باشند يا اينكه ممكن است بسياري از آنها وجود نداشته باشد. فاضلاب شهري تقريبا از محلي به محل ديگر ويژگي هاي نسبتا يكساني دارند.

جمع آوري و تصفيه مقدماتي فاضلاب

در تصفيه خانه هاي فاضلاب صنعتي مشابه فاضلاب هاي شهري، فرآيند تصفيه با چاهك فاضلابي آغاز مي گردد كه پمپ هاي ورودي در آن قرار دارد.

متعادل سازي فاضلاب

برخلاف بسياري از تصفيه خانه هاي فاضلاب شهري، تاسيسات تصفيه فاضلاب كارخانجات صنعتي داراي حوض هاي متعادل سازي فراواني در چيدمان تصفيه خود مي باشند. هدف از اين حوض ها، توليد جريان ها، يا تركيباتي متناسب با مقادير متوسط به كار رفته جهت تصفيه مناسب است. علاوه بر اين و با به خاطر سپردن اين نكته كه كارخانه ها به صورت شيفتي راه اندازي مي گردند، و اگر كارخانه خاصي در شيفت هاي كمتر از 3 تا 8 ساعت يا دو تا شيفت 12 ساعت راه اندازي گردد، تانك متعادل ساز مي تواند نقش مخزن را ايفا نمايد. به طوري كه با ذخيره فاضلاب حتي در شرايطي كه كارخانه عمليات خود را متوقف سازد و تخليه فاضلاب به صورت روزانه صورت نپذيرد، فاضلاب بتواند به طور دائم و پيوسته عرضه گردد.

مخازن متعادل ساز همچنين براي ذخيره و خنك سازي فاضلاب با دماي بالا قبل از تصفيه آن به كار گرفته مي شود. حضور فاضلاب هاي با درجه حرارت 50 درجه، پديده اي شايع در كارخانجات فرآوري غذا و كنسروسازي مي باشد. به طور كلي، احتمال ايجاد فاضلاب هايي با دماي بالا نسبت به فاضلاب هايي با دماهاي پايين تر از دماي محيط، به دفعات بيشتري رخ مي دهد. كارخانجات صنعتي، اغلب فاضلاب هايي با ويژگي هاي دمايي مختلف را توليد مي كنند.

جداسازي روغن و چربي و ذرات معلق

مقادير بالاي ذرات معلق و روغن و چربي، كه در فاضلاب برخي صنايع يافت مي شود، بارهاي بالايي از مواد معلق و آلي را به راكتورهاي بيولوژيكي پايين دست وارد مي سازد. اين مسئله به اكسيژن خواهي بالاتري منتهي مي گردد. واحدهاي شناورسازي همراه با هواي فشرده ممكن است براي حذف آلاينده هايي نظير روغن و چربي و ذرات معلق به كار گرفته شوند. تحقق بهبود در كيفيت فاضلاب از طريق DAF اغلب مستلزم استفاده از مواد منعقدكننده مي باشد. در ميان مواد منعقدكننده به كار رفته، نمك هاي آلومينيوم ( آلوم ) و آهن ( سولفات و كلريد تركيبات آهن ) رايج مي باشند. اين امر معمولا بعلت هزينه نسبتا پايين و در دسترس بودن اين مواد شيميايي است.

استفاده از مواد منعقدكننده در تصفيه فاضلاب از جمله براي كمك به شناورسازي با هوا مسائلي را نيز در پي دارد. لجن هيدروكسيد فلزي توليد شده بايد در محل دفن زباله ها تخليه گردد كه اين امر خود، هزينه كلي تصفيه فاضلاب را افزايش مي دهد.

ساير وحدهاي فرآيندي كه ممكن است براي حذف ذرات معلق به ويژه انواع درشت تر و يا غليظ تر به كار گرفته شوند شامل ته نشيني اوليه و آشغالگير ريز مي باشند. همانند شناورسازها با هواي فشرده، حوض هاي ته نشيني اوليه در تصفيه فاضلاب صنعتي اغلب همراه با منعقدسازي و لخته سازي در پي افزودن مواد پليمري عمل مي كنند. رسوب هيدروكسيد تشكيل شده از واكنش منعقدكننده با مواد قليايي به صورت ذرات قابل ته نشيني بزرگتر در حوض هاي لخته سازي مكانيكي، تجمع مي يابند و سپس جداسازي مايعات از جامدات در حوض هاي ته نشيني صورت مي پذيرد.

آشغال گيرها در مكان هايي كه محدوديت كمبود فضا وجود دارد جايگزين مناسبي براي حوض هاي ته نشيني است. صرفنظر از كاهش بارز بار ورودي جامدات به فرآيندهاي بيولوژيكي به واسطه حوض هاي ته نشيني و آشغالگيرهاي ريز، اين تجهيزات مي توانند به عملكرد فرآيندهاي پاين دست جريان در خصوص تنظيم pH كمك كنند. فاضلاب صنايع كمپوست سازي آناناس يك نمونه مي باشد. در جريان آماده سازي ميوه ها پيش از كمپوست سازي، حذف بخش هاي زائد و شستشوي ميوه ها، منجر به جداسازي و انتقال بخشي از ميوه ها به فاضلاب مي گردد. از آنجاييكه ميوه مربوطه داراي شرايط اسيدي است، تكه هاي تشكيل دهنده ذرات ريز، اسيدي مي باشد و در صورتي كه تنظيم pH انجام نگيرد، مقادير عظيمي از قلياييت موجود در فاضلاب را مصرف مي كند. اين ذرات ريز مي توانند باساني از طريق آشغالگيرهاي ريز جدا شوند و جداسازي آنها خود به تنظيم pH و جلوگيري از كاهش قلياييت موجود در فاضلاب كمك خواهد نمود.

تنظيم pH تصفيه خانه فاضلاب صنعتي

برخلاف فاضلاب خانگي يا شهري، كه محدوده pH در محدوده 6 تا 7/5 مي باشد، فاضلاب هاي صنعتي داراي pH هايي هستند كه در محدوده بسيار وسيعتري، از بسيار اسيدي تا بسيار قليايي، متغيرند. از طرفي اين نكته نيز بايد مدنظر قرار گيرد كه يك صنعت ممكن است جريان هاي مختلفي از فاضلاب توليد كند كه از آن بين مواردي وجود دارند كه اسيدي بوده و مابقي ممكن است قليايي باشند.

بنابراين به منظور كاهش مواد افزودني شيميايي براي تنظيم pH بهتر است حوضچه متعادل سازي با حجم كافي پيش از واحدهاي خنثي سازي قرار گيرد تا pH جريان هاي مختلف پساب با اختلاط با يكديگر تا حدي متعادل و ثابت گردد. اين امر به ويژه زماني حائز اهميت است كه جريان هاي اسيدي و قليايي به طور همزمان توليد نمي گردد.

مقادير مناسب مواد شيميايي افزودني براي متعادل سازي و يا تركيب جريان هاي فاضلاب پيش از تنظيم pH نبايد بيش از اندازه برآورد گردد. معمولا بعلت اندازه نسبتا كوچك بسياري از تاسيسات تصفيه فاضلاب صنعتي، بجاي آهك از هيدروكسيد سديم بعنوان ماده قليايي مصرفي براي تنظيم pH فاضلاب هاي اسيدي استفاده مي شود. محلول هيدروكسيد سديم قبل از تزريق به مخزن تنظيم pH بايد آماده گردد. در مواقعي كه مصرف مواد شيميايي به اندازه كافي در تاسيسات تصفيه زياد است، از آهك به شكل دوغاب مي توان استفاده نمود.

در مواردي كه فاضلاب هاي قليايي بايد از لحاظ pH تعديل شوند، ماده شيميايي متداول اسيد سولفوريك است. دليل اين انتخاب نيز هزينه آن مي باشد. اگر فرآيندهاي پايين دست جريان شامل يك فرآيند بي هوازي باشد و مقادير نسبتا زيادي براي تنظيم pH مورد نياز باشد، از اسيد هيدروكلريدريك به جاي اسيدسولفوريك استفاده مي شود. زيرا سولفات ها ممكن است در فرآيند بي هوازي به سولفيد هيدروژن كه داراي بوي بد بوده و خاصيت خورندگي ايجاد مي كند، احيا شده و از سيستم به صورت گاز خارج شوند.

افزودن مواد مغذي به عنوان مكمل

در تصفيه فاضلاب شهري، حذف مواد مغذي، يك ضرورت معمول تلقي مي گردد اما در تصفيه فاضلاب صنعتي، لزوما چنين نيست. هرچند فاضلاب هايي وجود دارد ( مانند فاضلاب كشتارگاه ها كه حاوي خون مي باشند ) كه نيازمند حذف مواد مغذي مي باشند. اما در بيشتر موارد، اين فاضلاب ها مستلزم افزودن مواد مغذي مي باشند تا رشد ميكروبي را تقويت نمايند. مواد شيميايي متداول به كار رفته براي مكمل سازي اوره و اسيد فسفريك مي باشند.

در حالي كه تنها افزودن مكمل هاي نيتروژن و فسفر اغلب كافي به نظر مي رسد، مواردي وجود دارد كه تامين اين مواد مغذي اصلي به تنهايي كافي نمي باشد. در اين حالت اضافه كردن مواد مغذي جزيي ضرورت مي يابد. اگر چه چنين شرايطي به ندرت در رابطه با فاضلاب هاي كشاورزي يا كشت و صنعت رخ مي دهد، اما گاهي در پي فعاليت هاي توليدي كارخانه صنعتي كه از مواد خام طبيعي استفاده نمي كنند و يا مواد اوليه آن از نوع فرآوري شده هستند بروز مي كند.

مواد مغذي جزيي شامل منيزيم، پتاسيم، كلسيم، آهن، منگنز، مس و كبالت مي باشند.

حذف نمك آب

وجود غلظت بالاي نمك هاي معدني در آب باعث ايجاد شوري مي شود. همچنين، نمك هاي معدني خاص مي توانند مشكلات زيادي از نظر كيفيت آب، جنبه ي گوارايي و مصارف صنعتي ايجاد نمايد. اثر مواد معدني مي تواند روي سميت، بهره برداري فرآيند و كيفيت محصول در فرآيندهاي صنعتي باشد. حذف كل جامدات محلول از آب، نمك زدايي يا حذف نمك آب ناميده مي شود. شوري آب خام بسته به منبع آب متغيير است. ميزان شوري برحسب mg/l كل جامدات محلول TDS، يون كلرايد يا نمك معمولي Nacl بيان مي شود.

حذف نمك ( معدني زدايي ) آب به وسيله فرآيندهاي مختلفي قابل انجام است. برخي از اين فرآيندها :

• تبادل يون
• فرآيندهاي غشايي
• تقطير
• انجماد

هستند. تبادل يون و فرآيندهاي غشايي به طور معمول در تصفيه آب استفاده مي شود.

تبادل يون براي حذف نمك آب

تبادل يون يك واحد فرآيندي مورد استفاده براي حذف انتخابي يون هاي نامطلوب و انواع كاتيون ها و كاتيون ها است.تبادل يون براي حذف مواد معدني آب نيز استفاده مي شود. در هر دو حالت بستر تبادل يون متشكل از يك فاز جامد و يك يون متحرك چسبيده به گروه عامل ثابت است. يون هاي متحرك موجود در رزين با يون هاي موجود در آب مبادله مي شوند. رزين اشباع شده احيا شده و دوباره استفاده مي شود. سيستم تبادل يون مي تواند به صورت مداوم يا غيرمداوم بهره برداري مي شود. در فرآيندهاي غيرمداوم، رزين تا تكميل واكنش با آب مخلوط مي شود. رزين اشباع شده، ته نشين، تخليه و احيا مي گردد. در سيستم مداوم، آب از ميان يك ستون پر شده با رزين هاي مورد نظر عبور داده مي شود.

رزين هاي تبادل يون كاتيوني يا آنيوني هستند. رزين هاي كاتيوني يون هاي مثبت و رزين هاي آنيوني يون هاي منفي را مبادله مي كنند. رزين هاي كاتيوني سديمي كاتيون هاي دوظرفيتي مولد سختي را حذف نموده و آن ها را با يون هاي سديم موجود روي بستر جايگزين مي كنند. بستر با محلول كلريد سديم احيا مي شود. در رزين هاي كاتيوني هيدروژني، يون هاي هيدروژن با يون هاي مختلف موجود در آب ( كلسيم، منيزيم، سديم و پتاسيم و غيره ) جابجا مي شوند. مبدل هاي كاتيوني هيدروژني با اسيد معدني احيا مي شوند. پركاربردترين و ارزانترين ماده ي مورد استفاده براي احياي اين رزين ها اسيدسولفوريك است.

كاربرد رزين كاتيوني سديمي

• سختي گيري
• احيا

سيستم هاي تبادل يون اغلب به صورت ستون هاي حاوي بستر آكنده ي دانه اي طراحي مي شوند. آب تحت فشار روي بستر چكانده مي شود. وقتي همه ي ظرفيت تبادل رزين تمام شد، ستون ابتدا به منظور حذف جامدات به دام افتاده پس شويي مي شود و سپس بستر احيا مي شود. عملكرد رزين هاي كاتيوني و آنيوني ساختگي بهتر از زئوليت هاي طبيعي است. براي معدن زدايي آب ممكن است رزين هاي كاتيوني و آنيوني به صورت ستون هاي جداگانه اي سري نصب شوند و يا هر دو نوع رزين با هم مخلوط و در يك راكتور قرار داده شوند.

تجهيزات و بهره برداري تبادل يوني

تجهيزات مورد نياز براي يك سيستم تبادل يون مورد استفاده براي معدني زدايي آب شامل سيستم هاي پيش تصفيه، بستر تبادل يون، رزين ها، پمپ هاي تزريق، پمپ و مخازن ذخيره محلول احيا، سيستم پس شويي، و يك سيستم آب كشي است. روش هاي بهره برداري سيستم هاي تبادل يون به نوع آن بستگي داشته و توسط سازندگان آموزش داده مي شود. به طور كلي، مراحل بهره برداري فرآيند تبادل يون معدني زدايي متشكل از چهار مرحله حذف يون ها، پس شويي، احيا و آب كشي كند و تند بوده كه به صورت متوالي بهره برداري مي شود.

پارامترهاي معمول طراحي شامل متوسط ميزان جريان طراحي، كل جامدات محلول آب خام، كل جامدات محلول مورد نياز در آب نهايي، ميزان حذف مواد معدني مورد نياز، ظرفيت تبادل يون رزين ها و ميزان بارگذاري هيدروليكي بستر است.

فرآيندهاي غشايي براي حذف نمك آب

فرآيندهاي غشايي فرآيندهايي هستند كه در آن ها از يك غشا براي نفوذ آب با كيفيت بالا و فيلتر جامدات محلول و معلق استفاده مي شود. اين فرآيندها براساس نيروي عامل به دو گروه تقسيم مي شوند:

1. فرآيندهايي كه نيروي عامل آن ها فشار بوده شامل اسمزمعكوس، نانوفيلتراسيون، اولترافيلتراسيون و ميكروفيلتراسيون هستند
2. فرآيندهايي كه نيروي عامل آن ها جريان الكتريسيته است مثل الكترودياليز و الكترودياليز معكوس

در صنعت آب از فرآيندهاي غشايي براي معدن زدايي و حذف جامدات محلول و معلق استفاده مي شود. اين فرآيندهاي غشايي برمبناي اسمزمعكوس توسعه داده شدند. اسمز، عبور طبيعي آب از ميان يك غشا نيمه تراوا از محلول رقيق به غليظ بوده تا جايي كه غلظت محلول در دو طرف غشا برابر شود. فشار اسمزي، نيروي محرك پديده اسمز است. در اسمز معكوس يك فشار خارجي بيشتر از فشار اسمزي به محلول وارد شده كه باعث حركت آب در خلاف جهت طبيعي در غشا مي گردد. لذا آبي بدون مواد معدني با كيفيت بالا توليد مي شود. فرآيند اسمز معكوس RO براي معدني زدايي آب هاي صنعتي يا نمك زدايي آب دريا در سيستم تامين آب آشاميدني استفاده مي شوند.

نافيلتراسيون، اولترافيلتراسيون و ميكروفيلتراسيون ديگر فرآيندهاي غشايي بوده كه معمولا براي معدني زدايي استفاده نمي شوند اما براي حذف ذرات، رنگ و ساير آلايده هاي آلي و غيرآلي به كار مي روند. گستره ي حذف ذرات در اين فرآيندها كاملا متفاوت از فرآيند اسمزمعكوس است. در حال حاضر غشاهاي استات سلولزي و پلي آميدي ( نايلون ) بيشترين كاربرد را در سيستم هاي اسمز معكوس دارند.

طراحي يك سيستم غشايي براي حذف مواد معدني از آب مستلزم لحاظ كردن متغيرهايي مثل ظرفيت واحد، شوري آب خام، پيش تصفيه ي مورد نياز، ميزان توليد آب، ميزان ريجيكت، فشار كاري، دماي آب ورودي و روش دفع شوراب است. روش طراحي يك سيستم غشايي با هدف حذف مواد معدني از آب شامل مراحل زير است:

1. تعيين كيفيت آب خام و انتخاب فرآيند پيش تصفيه
2. انتخاب نوع سيستم اسمز معكوس با مشورت سازندگان اين سيستم ها
3. انتخاب پارامترهاي طراحي
4. محاسبه ي اندازه ي سيستم
5. تعيين انرژي مورد نياز
6. انتخاب سيستم دفع شوراب
7. برآورد هزينه ي سيستم شامل هزينه ساخت و بهره برداري

حذف آهن و منگنز آب

آهن و منگنز در زمين خيلي فراوان هستند و بيشتر در آب هاي زير زميني يافت مي شوند. آهن دو ظرفيتي و منگنز دو ظرفيتي به چند دليل باعث شكايت مصرف كنندگان مي شوند. آبي كه بيش از 0/3 ميليگرم در ليتر آهن داشته باشد بر روي اكثر اجسام ايجاد لكه زرد متمايل به قرمز قهوه اي مي نمايد. آب هاي حاوي 1 ميليگرم آهن يا بيشتر در ليتر ظاهر ناخوشايند فلزي يا مزه دارويي داشته و كدر مي شوند. آهن بر روي سطح داخلي لوله ها، توري ها و شيرهاي چاه، ته نشين مي گردد.

منگنز به مقدار 0/1 ميليگرم در ليتر ايجاد لكه سياه رنگ كرده و ساير مسائل و مشكلات آهن در آب را بوجود مي آورد. آبي كه آهن و منگنز دارد لكه هاي رنگي از قهوه اي پر رنگ تا سياه ايجاد مي نمايد.

باكتري آهن

باكتري آهن در آب رودخانه، چاه، درياچه ها، آب هاي زيرزميني ديده مي شود و ممكن است بصورت تنها و يا در اجتماع با ساير ميكروارگانيسم ها زندگي نمايند. معمولا آبي كه باكتري آهن داشته باشد كمي كدر بوده و رنگ آن قرمز و بوي نامطبوعي دارد. و اگر مقدار آهن زيادتر از حد معمول باشد رنگ آب قرمز آجري و بوي آن زننده تر خواهد بود. علاوه بر رنگ و بو، باكتري هاي آهن با تجمع خود در مجاري آبرساني گاهي باعث گرفتگي لوله ها شده و اين گرفتگي ها در شير، پمپ ها و بعضي ادوات آبرساني نيز ديده شده است. و اين رسوبات حاصل از تجمع باكتري هاي آهن گاهي بصورت لايه هاي سخت و چسبنده و گاهي بصورت لايه هاي خميري بجدار كانال و لوله هاي آبرساني مي چسبند.

فرق عمده باكتري آهن با ساير باكتري ها در اين است كه باكتري هاي آهن مقادير عظيمي آهن در خود ذخيره كرده و در محل زندگي خود اين آهن بصورت رسوب ته نشين مي شود. و باعث كدورت و رنگي شدن آب مي شوند

باكتري آهن اغلب در حرارت هاي پايين قادر به ادامه حيات بوده و pH مناسب براي زندگي باكتري آهن بين 5/5 تا 8/5 است و بيشتر در نقاط تاريك و دور از نور زندگي مي كنند.

براي حل مشكل فوق، غلظت آهن و منگنز در آب بايد به ترتيب كمتر از 0/3 و 0/05 ميليگرم در ليتر برسد. اگرچه چندين روش براي جدا كردن آهن و منگنز آب وجود دارد ولي هوادهي و سپس صاف كردن روش متداول جداسازي آنها از آب است. هوادهي اكسيژن لازم براي تبديل آهن و منگنز دو ظرفيتي به آهن و منگنز سه ظرفيتي نامحلول را فراهم مي نمايد.

بعد از هوا دادن مدتي آب را بحال خود مي گذارند تا اكسيداسيون كامل انجام گيرد و سپس آب را از صافي عبور مي دهند ( معمولا صافي هاي فشاري ) تا رسوبات آهن و منگنز از آب خارج شوند.

روش هاي كاهش آهن را در موارد زير مي توان خلاصه كرد:

• اصلاح PH كه در تسريع اكسيداسيون موثر است.
• استفاده از عوامل موثر اكسيداسيون مثل هيپوكلريت و ازن و يا اكسيژن محلول
• كواگولاسيون و فلوكولاسيون
• ته نشيني ساده
• صاف كردن

اگر ميزان آهن كمتر از 15 تا 20 ميلي گرم در ليتر باشد قبل از كواگولاسيون به ته نشيني احتياجي نيست. در غير اين صورت قبل از كواگولاسيون حتما ته نشيني مقدماتي را بايد انجام داد.

املاح منگنز خيلي پايدار هستند و اگر در آبي مواد آلي موجود باشد عمل حذف منگنز با اشكال مواجه خواهد گرديد. بهترين pH براي اكسيداسيون تركيبات منگنز 9 تا 10.3 گفته شده است.

كلر و تركيبات كلردار بهترين عوامل اكسيداسيون منگنز شناخته شده اند و حتي اگر اين فلز بصورت تركيبات آلي باشد كلر و تركيبات آن قادر به اكسيداسيون آنها است اگر PH محيط بين 6.8 تا 8.4 باشد در حضور 0.5 ميلي گرم در ليتر در مدت 1 تا 2 ساعت اكسيداسيون كامل منگنز انجام خواهد شد.

تركيبات آهن دار نيز توسط كلر ميتوانند اكسيده شوند ولي جداسازي آنها بدون كواگولاسيون – فلوكولاسيون و ته نشيني و احيانا صرف كردن امكان پذير نيست.

كلرزدايي

استفاده از سيستم هاي كلرزدايي از اواخر دهه ي 1970 افزايش يافت كه علت آن مربوط به افزايش نگراني ها در ارتباط با اثرات سمي بالقوه ي باقيمانده هاي كلر آزاد و تركيبي بر روي ماهي ها و ساير موجودات آبزي بود. غلظت كلر باقيمانده در پساب كم تر از 0/05mg/l و بسته به طبقه بندي جريان آب پذيرنده حتي كمتر هم باشد.

رآيند كلرزدايي ممكن است از طريق افزودن تركيبات شيميايي كه باعث احياء باقيمانده ي كلر به يون هاي كلريد مي شوند انجام گرفته يا اين كه از واكنش هاي كربن فعال، هوادهي، وتلندها يا بركه ها براي اين منظور استفاده شود. دي اكسيد گوگرد و بي سولفيت سديم رايج ترين تركيبات شيميايي هستند كه به منظور كلرزدايي مورد استفاده قرار مي گيرند.

دي اكسيد گوگرد گاز مايعي است كه غيرقابل اشتعال، غير خورنده و بي رنگ بوده و در ظروف فولادي نگهداري مي شود. مشابه گاز كلر، دي اكسيد گوگرد نيز مي تواند به صورت گازي يا محلول تزريق شود كه فرآيندهاي تغذيه ي محلول تقريبا كاربرد جهاني دارد. ملاحظات ايمني مربوط به ذخيره سازي گاز دي اكسيد گوگرد مشابه گاز كلر است.

تركيبات احياكننده ي گوگردي كه به شكل نمك يا محلول وجود دارند نيز جهت كلرزدايي مورد استفاده قرار گرفته اند. بخصوص در جاهايي كه از هيپوكلريت براي گندزدايي استفاده شده باشد. اين تركيبات شيميايي بجز بي سولفيت سديم شامل سولفيت سديم، تيوسولفات سديم و متا بي سولفيت سديم نيز مي شود. از بين اين تركيبات از بي سولفيت سديم به طور گسترده اي جهت كلرزدايي از فاضلاب استفاده مي شود.

ساير تركيبات كلرزدايي كه توسط تصفيه خانه هاي عمومي فاضلاب مورد استفاده قرار گرفته اند شامل تيوسولفات كلسيم و سديم و اسيد آسكوربيك مي شود.

اين عوامل كلرزدا باعث هيچگونه كاهش يا كاهش قابل اندازه گيري كمي در سطوح اكسيژن نمي شوند حتي وقتي كه بيش از حد مورد نياز براي كلر مورد استفاده قرار بگيرند. در نتيجه، احتمالا از اين تركيبات وقتي استفاده مي شود كه سطوح اكسيژن محلول در آب هاي پذيرنده در حد نگران كننده است. به علاوه اين كه تيوسولفات ها و اسيد آسكوربيك جز تركيبات شيميايي سمي يا خطرناك محسوب نمي شوند. مزيت ديگر اين تركيبات در مقايسه با ساير عوامل كلرزدا شامل راحتي حمل و نقل، ذخيره سازي و مباحث مربوط به ايمني آنها است.

از كربن فعال به شكل پودر يا گرانول نيز ممكن است بسته به شرايط مختص مكاني جهت كلرزدايي استفاده شود. نيازمندي هاي كربن و زمان هاي تماس معمولا با توجه به آزمايش پايلوت در محل تعيين مي شوند و دوز كربن فعال پودري مورد نياز در محدوده ي 30-40mg/l گزارش شده است.

استفاده از كربن فعال تنها به منظور كلرزدايي از لحاظ هزينه اي اثر بخش نيست ولي استفاده از كربن فعال گرانوله در تماس دهنده هايي كه براي ساير نيازمندي هاي تصفيه اي نيز استفاده مي شود ممكن است جهت كلرزدايي گزينه ي بهتري باشد.

تركيبات شيميايي كلرزدا عموما از نظر زماني بسيار سريع ( طي چند ثانيه ) عمل مي كند و به سرعت اختلاط بستگي دارد. حداقل زمان 30 ثانيه براي اختلاط و زمان تماس در جريان حداكثر ساعتي طراحي ذكر شده است.

راهبري و نگهداري ازن ژنراتور

سيستم ازن ژنراتور نسبتا پيچيده است بنابراين بايستي به صورت مداوم راهبري شود.

• سيستم تامين گاز اكسيژن :
• ژنراتور ازن : ژنراتورهاي ازن و سيستم هاي تغليظ كننده ي گاز اكسيژن، انرژي زيادي مصرف مي كنند بنابراين بايستي انرژي مصرفي آنها با توجه به كارايي گندزدايي بهينه شود. از آنجا كه بيشتر كاركنان تصفيه خانه هاي فاضلاب با تجهيزات توليد ازن ژنراتور نا آشنا هستند بايستي با تامين كننده ي تجهيزات ازن ژنراتور قراردادي منعقد كرد تا در چند سال اول بهره برداري، روش راهبري و نگهداري سيستم را آموزش دهند و در شرايط اضطراري به كاركنان كمك نمايند. اتصالات و محيط پيرامون سيستم توليد ازن نبايد نشتي داشته باشند زيرا حتي يك نشتي كوچك ازن مي تواند مقدار غلظت ازن در هواي آزاد به صورت خطرناكي بالا ببرد. تجهيزات پايش اكسيژن و ازن در هواي آزاد را بايستي آزمايش نموده و براساس دستورالعمل توليد كننده، كاليبره نمود. متعلقات سيستم توليد ازن شامل كمپرسورهاي هوا، تجهيزات سرد كننده، تامين هوا، واشرهاي آب بند و تجهيزات برقي بايستي به طور منظم پايش شوند تا از كاركرد درست آن ها و با توجه به توصيه هاي توليد كننده مطمئن شد.
• واحد تامين انرژي ژنراتور ازن و ساير تجهيزات كمكي : واحد تامين برق ژنراتور ازن بايستي به صورت سالانه بازبيني و آزمايش شود. جريان سنج ها، سنسورهاي دما و فشار، آناليزورهاي گاز ازن و ازن محلول و ساير ابزار كنترلي بايستي به طور منظم بازبيني شوند تا از داده هاي آنها مطمئن شد و داده هاي درستي براي بهينه سازي راهبري سيستم به دست آورد.
• مخزن تماس ازن و سيستم تخريب گاز ازن خروجي : مخزن تماس ازن بايستي سالانه بازبيني شود تا از سلامت سازه و عملكرد درست اجزاي آن مطمئن شد. واشرها و تجهيزات در تماس با ازن بايد به طور سالانه بازديد و در صورت خرابي تعويض شوند.
• فرآيند پايش در خط و كنترل ازن توليدي: پارامترهاي كليدي كنترل فرآيند ازناسيون شامل اين موارد است: دوزاژ ازن، بازدهي انتقال، اختلاط، نيمه عمر ازن و زمان تماس در اكثر سيستم هاي ازن ( مثلا آنهايي كه از اكسيژن مايع براي توليد ازن استفاده مي كنند ). اهداف اصلي كنترل فرآيند و اتوماسيون، به حداقل رساندن انرژي و اكسيژن مصرفي است. مقدار توليد ازن را مي توان با تغيير انرژي ژنراتور تنظيم نمود. ساده ترين راه كنترل فرآيند، تنظيم دوزاژ ازن مصرفي بر روي يك مقدار ثابت است.
• سيستم تامين گاز اكسيژن : منابع اكسيژن با خلوص بالا، مايع سازي اكسيژن در محل، يا خالص كردن اكسيژن مولكولي در محل كه براي توليد ازن به كار مي رود، در اكثر تصفيه خانه ها تميز و خشك بوده و نقطه ي شبنم آن كمتر از -60 درجه سانتيگراد است. در عين حال اگر نقطه ي شبنم گاز اكسيژن بالا باشد، بايستي با دقت بيشتري ژنراتورهاي گاز ازن را نگهداري نمود زيرا گاز ازن با رطوبت موجود در هواي ورودي واكنش داده و بخارات خيلي خورنده اي حاوي اكسيدهاي نيتروژن از جمله اسيد نيتريك توليد مي كند. در تمام سيستم ها، فيلترهاي حذف ذرات بايستي به طور دوره اي تعويض شوند. دوره تعويض فيلترها به شرايط محل بستگي دارد اما فاصله ي زماني بازرسي فيلترها نبايد از سه ماه بيشتر باشد.

كاربرد ازن در تصفيه فاضلاب

اگر چه ازن در گذشته بيشتر به منظور گندزدايي آب مورد استفاده بوده است. پيشرفت هاي اخير در توليد و فناوري ايجاد محلول آن، اين گندزدا را براي استفاده در گندزدايي فاضلاب از نظر اقتصادي قابل رقابت كرده است. از ازن ژنراتور همچنين مي توان در تصفيه ي پيشرفته فاضلاب به منظور حذف مواد آلي مقاوم، به جاي فرآيند جذب سطحي كربن استفاده نمود.

اخيرا ازن به دليل قدرت اكسيداسيون و گندزدايي بالاي خود در صنعت تصفيه آب و فاضلاب توجه زيادي را جلب نموده است. ازن به خوبي براي حذف بو، مزه و رنگ و همچنين تركيبات آلي موجود در آب مورد استفاده قرار مي گيرد. ازون ژنراتور يكي از قوي ترين عوامل اكسيد كننده مي باشد و قدرت اكسيد كنندگي تركيبات آلي و معدني با ازن به پتانسيل اكسيداسيون آن مربوط مي شود.

واكنش شيميايي ازن با تركيبات آلي در محلول هاي آبي بسيار پيچيده مي باشد. مولكول ازن مي تواند مواد آلاينده موجود در آب و فاضلاب را با روش اكسيداسيون مستقيم كه بصورت انتخابي عمل مي كند اكسيد نمايد و يا از طريق مكانيسم واكنش هاي زنجيره اي كه توليد راديكال هاي هيدروكسيل آزاد مي نمايد و به صورت غير انتخابي عمل مي كند تجزيه كند.

با توجه به اينكه ساختار مولكولي ازن در محلول هاي آبي به صورت قطبي مي باشد. لذا واكنش ازن مولكولي به عنوان يك تركيب قطبي با آلاينده هاي آلي از طريق واكنش هاي الكتروفيليك حلقه زايي و نوكلئوفيليك انجام مي گيرد. در محيز هاي آبي بيشتر واكنش ها الكتروفيليك و حلقه زايي بوده و واكنش هاي نوكلئوفيليك تنها در تعدادي از سيستم هاي غير آبي انجام مي گيرد. بنابراين ازون ژنراتور يك تركيب با واكنش پذيري بالا و تقريبا نامحلول در آب مي باشد. نيمه عمر مولكول ازن در آب وابسته به pH، دما و غلظت تركيبات آلي و معدني محلول در آب در محدوده ي چند ثانيه تا چند دقيقه مي باشد.

مقدار pH محلول تاثير بسيار مهمي در تجزيه ازن در آب دارد. pH قليايي سبب افزايش تجزيه ازن مي شود. در pH كمتر از 3، راديكال هاي هيدروكسيل نمي تواند تاثيري در تجزيه ازن داشته باشند. در pH بين 7 تا 10، نيمه عمر معمول ازن در آب بين 15-20 دقيقه مي باشد.

ازن به طور موفق در صدها تصفيه خانه آب مورد استفاده قرار گرفته ولي بدليل وجود معايب حلاليت و پايداري كم آن در آب و در نتيجه نياز به هزينه هاي زياد توليد و مصرف ازون ژنراتور، كاربرد آن در صنعت تصفيه فاضلاب داراي محدوديت اقتصادي مي باشد.

از طرف ديگر ازن قادر به اكسيداسيون كامل تركيبات آلي موجود در آب و فاضلاب نبوده و از طريق اكسيداسيون ناقص با آن ها وارد واكنش مي گردد.

ازن يكي از قوي ترين اكسيدكننده ها مي باشد، اما واكنش آن با بعضي از تركيبات آلي مانند تركيبات آروماتيك آهسته بوده و طي اكسيداسيون تركيبات آلي سبب تشكيل اسيد كربوكسيليك، تركيبات كربونيل، و بسياري ديگر از تركيبات مي شود كه باعث مي شود پساب خروجي با يك فرآيند تكميلي ديگر مانند فرآيندهاي بيولوژيكي مورد تصفيه قرار گيرد.

ازن از دو راه سبب اكسيداسيون تركيبات آلي مي گردد:

• اكسيداسيون مستقيم توسط ازن
• اكسيداسيون توسط راديكال هاي آزاد توليدي

ازن گازي است كه در محل و از طريق اكسيژن اتمسفري و يا اكسيژن فشرده توليد مي شود. غلظت ازن توليدي از اكسيژن و هواي اتمسفري به ترتيب 5% و 1% است.