كنترل بو در سيستم بي هوازي

معمولا بوي فاضلاب شهري ناشي از گازهاي حاصل از تجزيه ي مواد آلي يا مواد افزوده شده به فاضلاب مي باشد. فاضلاب تازه بويي متفاوت و تا حدي ناخوشايند دارد ولي بوي آن كمتر از فاضلابي است كه به صورت بي هوازي ( بدون اكسيژن) تجزيه شده و آزار دهنده است.

بارزترين بوي فاضلاب مانده يا عفوني، بوي سولفيد هيدروژن است كه به وسيله احيا سولفات به سولفيت توسط ميكروارگانيسم هاي بي هوازي به مشام مي رسد. فاضلاب هاي صنعتي ممكن است داراي تركيبات بودار بوده و يا تركيبات بوداري را توليد كنند كه در طي فرآيند تصفيه توليد مي شوند.

راهكارهاي حذف و كنترل بو در تصفيه فاضلاب

1. تزريق ازن

2. هوادهي

3. افزودن نيترات به فاضلاب

4. تزريق كلر

5. اسكرابر

6. بيوفيلتراسيون

يكي از مشكل هاي بهره برداري از سيستم هاي بي هوازي حذف بو مخصوصا بوهاي ناشي از هيدروژن سولفيد است. اين بوها در غلظتي معادل 0/5 قسمت در ميليون قابل تشخيص و آزاردهنده است. بعد از زمان كوتاهي كه در تماس با هيدروژن سولفيد باشيم و سيستم بويايي ما با استنشاق دچار خستگي شود، به علت عدم درك بوهاي غليظ هيدروژن سولفيد ممكن است انسان در معرض مسموميت و بروز خطر قرار گيرد، از اين رو بهتر است وجود گاز از طريق دستگاه هاي اندازه گيري تعيين شود تا سيستم بويايي انسان برحسب غلظت هيدروژن سولفيد هر نوع نشتي از بيوگاز احتمالا با پيدايش بو توام است.

محتويات خروجي راكتور هم بدون شك داراي مقادير كمي هيدروژن سولفيد خواهد بود كه هنگام جريان فاضلاب خروجي در جوبك ها رها خواهد شد. مي توان محل هاي تخليه ي فاضلاب خروجي مخصوصا نقاط رها شدن گازهاي هيدروژن سولفيد را به امكاناتي چون صافي زغالي يا ساير وسايل جذب گاز هيدروژن سولفيد مجهز كرد تا از پخش آن در فضاي اطراف ممانعت به عمل آيد.
ممكن است براي جذب گاز هيدروژن سولفيد از صافي هاي محتوي مواد آلي كه در آن گازهاي ورودي با ميكروارگانيزم ها وارد فعل و انفعالاتي شده و با جذب مواد بو دار، هواي بدون بو را به بيرون هدايت مي كند، استفاده كرد.

كاربرد فاضلاب تصفيه شده در آبياري فضاي سبز

درجه ي تصفيه لازم براي استفاده مجدد از فاضلاب تصفيه شده در آبياري كشاورزي

كشاورزان بزرگ ترين مصرف كننده ي آب هاي شيرين هستند و در ايران به علت كمي بارندگي، نزديك به 90 درصد آب شيرين كشور را بخود اختصاص مي دهند. براي آبياري كشاورزي، به ويژه وقتي محل آن در بيرون شهر باشد، تصفيه بيولوژيكي همراه با ته نشيني نهايي و گندزدايي كافي است.

از ديد آلودگي ميكروبي فاضلاب تصفيه شده بايد نوع گياه مورد آبياري را به قرار زير در نظر گرفت:

• در آبياري سبزيجات و گياهاني كه به صورت خام مصرف مي شوند مانند گوجه فرنگي و خيار، كيفيت فاضلاب از نظر عوامل بيماري زا و ميكروبي بسيار با اهميت است. براي اين كاربرد تصفيه پيشرفته فاضلاب پيشنهاد مي شود.
• در آبياري سبزيجات و گياهاني كه به صورت پخته مصرف مي شوند، به علت كشته شدن بيشتر ميكروب ها در درجه ي گرماي زياد، توجه به آلودگي ميكروبي در اين گونه فاضلاب هاي تصفيه شده ، محدوديت كمتري به همراه دارد. در اين مورد بايد بطور عمده به آلاينده هايي به ويژه شيميايي كه بر اثر گرما از بين نمي روند توجه كرد.
• در آبياري گياهان صنعتي مانند كتان، پنبه، كنف، دانه هاي روغني و گياهان ديگر شبيه آن ها، بايد جنبه هاي بهداشتي، به علت امكان تماس كشاورزان و كارگران كشتزارها با فاضلاب، مورد توجه قرار گيرد.
• در آبياري درختاني كه فرآورده ي خوراكي ندارند مانند درخت كاج، سرو و شبيه آن ها بايد به خطرهاي ناشي از تماس مردم با فاضلاب تصفيه شده را مورد توجه قرار داد در حالي كه براي آبياري درختاني كه فرآورده خوراكي (ميوه) دارند بايد فاضلاب تصفيه شده را، علاوه بر تماس مردم با آن، از نظر مواد سمي آن كه ممكن است به وسيله ي ريشه درختان جذب شود نيز مورد توجه قرار داد.
  

  درجه ي تصفيه ي لازم براي استفاده مجدد از فاضلاب تصفيه شده در آبياري فضاهاي سبز درون شهرها

  بعلت امكان تماس فاضلاب تصفيه شده با مردم چه از ديد برخورد با بدن و يا آلودگي هوا، فاضلاب تصفيه شده بايد نخست پيش از وارد شدن به شبكه پخش آن در شهر در تصفيه خانه مورد تصفيه ي پيشرفته قرار گيرد و دوم اينكه ساختمان شبكه ي پخش آن در شهر، چگونگي پخش آب و زمان آن با توجه به ضوابط ويژه اي انجام گيرد.

  گندزدايي فاضلاب تصفيه شده

  كلرزني متداول ترين روش گندزدايي براي فاضلاب تصفيه شده است. اما در مورد كاربرد فاضلاب تصفيه شده در شهرها بايد افزود كه از نقطه نظر بهداشتي كنترل تعداد كليفرم ها در فاضلاب تصفيه شده اهميت ويژه اي دارد.

  بايد فاضلاب تصفيه شده را براي كاربردهاي شهري و يا فرستادن به درياچه ها و منبع هاي طبيعي، نخست كلرزدايي كرد و مقدار كلر را تا حدود نيم ميلي گرم در ليتر كاهش داد كه براي مردم و ماهي ها زيان آور نباشند.
  

رابطه بين TDS و EC چيست؟

براي طراحي آب شيرين كن نياز است مفهوم TDS ، EC و  رابطه بين TDS و EC  آشنايي داشته باشيد در زير هر كدام از اين پارامترها را بصورت مختصر توضيح داده شده است.

TDS يا غلظت املاح

منظور از TDS كل مواد جامد محلول در آب يا غلظت املاح آب است كه برابر مجموع غلظت همه يون هاي موجود در آب مي باشد.

براي اندازه گيري كل مواد جامد محلول در آب، آبي را كه از صافي مخصوص عبورداده شده و مواد معلق و كلوئيدي آن گرفته شده بعنوان نمونه انتخاب مي كنند و سپس حجم دقيقي از آن را در يك بوته چيني دقيقا وزن شده ريخته و در دماي 110 درجه سانتيگراد تبخير و خشك مي كنند. تفاوت وزن بوته قبل از ريختن نمونه و پس از خشك شدن نمونه روي آن، وزن كل مواد جامد محلول در نمونه آب را نشان مي دهد كه اگر بر حجم نمونه تقسيم شود غلظت املاح آب به دست مي آيد كه معمولا برحسب ppm يا ميلي گرم در ليتر گزارش مي كنند.

واضح است كه اگر غلظت يون ها برحسب معادل كربناتي باشند، غلظت يون هاي مختلف را مي توان باهم جمع كرد.

محدوده TDS آب هاي مختلف به صورت زير است:

• TDS كمتر از 100ppm مطلوب صنعتي
• TDS حدود 500ppm مطلوب آشاميدني
• TDS كمتر از 1000ppm مجاز براي آشاميدن
• TDS حدود 10000ppm آبهاي شور
• TDS حدود 40000ppm آب دريا

EC يا هدايت الكتريكي آب

هدايت الكتريكي يا كنداكتيويته آب، معرف قدرت يوني يك محلول براي انتقال جريان برق است. واحد هدايت الكتريكي آب مو بر سانتي متر (mho/cm) است. ( واحد مقاومت الكتريكي ohm است و چون هدايت الكتريكي عكس مقاومت است، از اين رو واحد آن mho مي باشد ).

مو بر سانتي متر عدد بزرگي است از اين رو معمولا از واحد µmho/cm استفاده مي شود كه يك ميليون برابر كوچك تر است.

هدايت الكتريكي آب خالص در 25c برابر با 0/056µmho/cm است.

چون در محلول ها، يون ها، جريان برق را منتقل مي كنند از اين رو EC با TDS رابطه دارد. در محلول هاي رقيق ارتباط اين دو پارامتر بصورت TDS=0/5EC است.

وقتي غلظت ناخالصي زياد مي شود يون ها روي حركت يكديگر اثر منفي گذاشته و هدايت الكتريكي محلول ديگر همانند محلول رقيق متناسب با تعداد يون ها نمي باشد.

رابطه بين TDS و EC براي هر نمونه آب فرق دارد و به غلظت و نوع ناخالصي هاي موجود در آب بستگي دارد. براي بسياري از آب هاي شهري و طبيعي داريم:

TDS (mg/l)=0/55 (µmho/cm)

اهميت اين دو پارامتر در اين است كه سرعت خورندگي آب در شرايط يكسان با افزايش EC افزايش مي يابد و نيز با افزايش هدايت الكتريكي آب، درجه يونيزاسيون نمك هاي آب كاهش مي يابد.

بوهاي نامطبوع تصفيه فاضلاب بيولوژيكي

توليد باكتري ها و آزادسازي تركيبات با بوي ناخوشايند و نامطبوع سامانه هاي جمع آوري فاضلاب، ايستگاه هاي بالابر و تصفيه خانه هاي فاضلاب براي مردمي كه نزديك وسايل حمل، جمع آوري فاضلاب و تجهيزات تصفيه زندگي مي كنند و يا كاركناني كه در اين گونه مكان ها كار مي كنند، مزاحمت ايجاد مي كند. توليد بوهاي نامطبوع تصفيه فاضلاب بيولوژيكي زماني روي مي دهد كه فاضلاب يا لجن سپتيك شود. لجن يا فاضلاب سپتيك شده زماني توسعه مي يابد كه BOD محلول از راه فعاليت باكتري ها در صورت عدم حضور اكسيژن مولكولي آزاد و نيترات تجزيه شود.

تجزيه BOD محلول اغلب بعنوان سپتيك خوانده مي شود. سپتيك شدن زماني روي مي دهد كه لجن يا فاضلاب براي مدت زمان زيادي در سامانه جمع آوري فاضلاب و يا در سامانه هاي تصفيه بيولوژيكي باقي بمانند. توليد بوي بد بيولوژيك و آزادسازي آن مي تواند در هضم كننده هاي بي هوازي نيز روي دهد. با وجود آنكه بيشتر تركيبات بدبو از راه سپتيك شدن، توليد مي شوند، اغلب تركيبات بدبو پايه سولفور دارند. اين تركيبات شامل سولفيد هيدروژن H2S، سولفيد دي متيل و مركاپتانت ها هستند. همچنين بسياري از تركيبات بدبو از راه تجزيه بي هوازي كربوهيدرات ها، ليپيدها و پروتئين ها يا تركيبات نيتروژن دار توليد مي شوند.

تجزيه بي هوازي BOD محلول منجر به توليد تركيبات آلي و تركيبات غيرآلي مي شود. بسياري از اين تركيبات بدبو شامل تركيبات آلي فرار VOC و اسيدهاي چرب فرار VFA هستند. بعضي از گازهاي غيرآلي هم از راه تجزيه بي هوازي BOD محلول توليد مي شوند و بعضي از اين گازها مثل آمونياك و سولفيد هيدروژن بدبو هستند.

مشكلات بوهاي نامطبوع بيولوژيك

تركيبات بدبو موجب بسياري از مشكلات هستند. اين مشكلات شامل شكايت ها از بوي بد، دعواي حقوقي و جريان فاضلاب از حالت بي هوازي فرآيندهاي لجن فعال است كه ممكن است موجب رشد باكتريايي رشته اي نامطلوب است.

دلايل ايجاد بوهاي نامطبوع بيولوژيك:

تجزيه بي هوازي BOD محلول، بدون نيترات يا اكسيژن مولكولي آزاد روي مي دهد. با وجود آنكه بعضي از باكتري ها تنها از اكسيژن مولكولي آزاد براي تجزيه BOD محلول استفاده مي كنند و بسياري از باكتري ها از نيترات يا اكسيژن مولكولي آزاد براي تجزيه BOD قابل حل استفاده مي كنند، اغلب باكتري ها توانايي استفاده از مولكول هاي ديگر را براي تجزيه BOD محلول دارند. اين مولكول ها شامل سولفات ، يك مولكول آلي و دي اكسيدكربن هستند. تنفس زماني روي مي دهد كه باكتري ها از مولكول هاي آزاد اكسيژن يا نيترات براي تجزيه BOD محلول استفاده مي كنند. اين عمل وقتي صورت مي گيرد كه اكسيژن مولكولي و يون هاي باكتريايي جديد توليد مي شوند.وقتي از اكسيژن يا نيترات مولكولي آزاد استفاده مي شود، هيچ تركيب بدبويي در طول تجزيه BOD محلول توليد نمي شود.

اشكال تجزيه بي هوازي BOD محلول كه در نتيجه توليد تركيبات بدبو تشكيل مي شوند، احياي سولفات و اسيد تركيب و توليد الكل ( تخمير ) تركيبي است. احيا و تخمير سولفات در غيبت اكسيژن و نيترات مولكولي آزاد يا در حضور گراديان نيترات و گراديان اكسيژن روي مي دهد. وقتي كه سولفات براي تجزيه BOD محلول استفاده مي شود، دي اكسيدكربن، آب، سولفيد هيدروژن، سولفيد و مخلوطي از تركيبات آلي زنجيره كوتاه ( اسيدها، الكل ) و سلول هاي باكتريايي جديد توليد مي شود.

وقتي از يك مولكول آلي براي تجزيه BOD قابل حل استفاده مي شود، دي اكسيدكربن، آب، مخلوطي از تركيبات زنجيره كوتاه ( اسيدها، الكل ها) و سلول هاي باكتريايي جديد توليد مي شود. بر اين اساس، بعضي از تركيبات آلي كه توليد مي شوند، تركيبات آلي فرار VOC، اسيدهاي چرب فرار VFA و تركيبات سولفور VSC هستند.

اسيدهاي چرب فرار اسيدهاي زنجيره كوتاهي هستند كه در فشار اتمسفر به بخار تبديل مي شوند. بعضي از اين اسيدها بدبو هستند. اگر تركيبات محتوي نيتروژن و سولفور مثل اسيدهاي آمينه و پروتئين ها در طول سپتيك شدن تجزيه شوند، تركيبات بدبوي محتوي نيتروژن و تركيبات بدبوي محتوي سولفور با تركيبات سولفور فرار VSC توليد مي شوند. همچنين تجزيه تركيبات محتوي سولفور و نيتروژن مثل اسيدهاي آمينه سيستين منجر به آزادسازي گازهاي غيرآلي بدبو مانند آمونياك و سولفيد هيدروژن مي شود.

وقتي كه تجزيه BOD محلول روي مي دهد، الكترون ها از تركيب آلي تجزيه شده، به مولكول حمل الكترون انتقال مي يابند. مولكول حمل ( انتقال ) الكترون ممكن است اكسيژن، نيترات، سولفات مولكولي آزاد، يك مولكول آلي يا دي اكسيدكربن باشد. انتقال الكترون ها بعنوان يك واكنش كاهش اكسيداسيون شناخته مي شود. اين گونه واكنش ها در لجن يا فاضلاب مولكول هايي كه براي حمل الكترون ها استفاده مي شوند، مي توانند با قابليت كاهش – اكسيداسيون ORP فاضلاب يا لجن تعيين شوند. مقدار قابليت كاهش – اكسيداسيون به ميلي ولت محاسبه مي شود و ممكن است مثبت يا منفي باشد.

كنترل بوهاي نامطبوع بيولوژيك

• تغيير شكل آنوكسيك
• بيوفيلتر و برج هاي بيولوژيك
• تصفيه شيميايي
• حوض دانه گير
• نظافت ( پاك كردن )
• طراحي
• تغيير pH

 مقايسه روش هاي تصفيه آب

منظور از روش هاي پيشرفته تصفيه آب، تقدم زماني آنها نيست بلكه روش هايي هستند كه ميتوانند منجر به تهيه آب تقريبا خالص شوند. بهمين خاطر، تقطير هرچند خيلي قديمي تر از روش آهك زني است ولي بعنوان روش پيشرفته تصفيه آب مطرح مي شود. اكنون مقايسه روش هاي پيشرفته تصفيه آب را از چهار ديد بررسي مي كنيم. اول در مورد هزينه تصفيه، دوم در مورد كيفيت آب تصفيه شده، سوم در مورد كيفيت آب ورودي و بالاخره چهارم موارد كاربرد هر يك از اين روش ها.

روش هاي پيشرفته تصفيه آب

مقايسه روش هاي پيشرفته تصفيه آب شامل موارد زير است:

هزينه تصفيه

از نظر ترموديناميكي، هر روش تصفيه اي كه براي جداسازي بكار رود مستلزم مصرف يك حداقل انرژي است اما در عمل بعلت برگشت ناپذير بودن فرآيندها، مصرف انرژي بسيار بيشتر از حداقل انرژي است.

براي حذف يون ها از آب علاوه بر الكترودياليز روش هاي ديگري مثل اسمزمعكوس، رزين هاي تعويض يوني و تقطير هم مطرح است. هرچند كه از نظر تئوري در هر يك از اين فرآيندها ملزم به مصرف يك حداقل انرژي هستيم، اما انرژي واقعي مورد نياز بستگي به درجه برگشت ناپذير بودن هر يك از فرآيندها دارد.

در اسمزمعكوس، مولكول هاي آب هستند كه از غشا عبور مي كنند در حاليكه در الكترودياليز يون هاي ماده حل شده ( ناخالصي ) هستند كه از غشا عبور مي كنند.

چون اتلاف انرژي ناشي از برگشت ناپذيري فرآيند بيشتر بعلت اصطكاك يون ها با ديواره حفره هاي غشا مي باشد بنابراين مي توان انتظار داشت كه هرچه ناخالصي بيشتر باشد اتلاف انرژي در الكترودياليز بيشتر از اسمزمعكوس است چون در اسمزمعكوس ناخالصي ها از غشا عبور نمي كنند.

رزين هاي تعويض يوني براي حذف نمك در محلول هاي فوق العاده رقيق، ارزانترين روش هستند. اما هزينه اين روش با افزايش غلظت نمك به سرعت افزايش مي يابد. در غلظت حدود 500ppm الكترودياليز، اقتصادي ترين روش نمك زدايي است ولي در غلظت حدود 5000ppm اسمزمعكوس در الويت قرار مي گيرد و در غلظت هاي 100000ppm به بالا تقطير اقتصادي ترين روش حذف ناخالصي ها از آب مي باشد.

كيفيت آب تصفيه شده

الف) تقطير: اين روش تنها روش تصفيه آب است كه به طور صددرصد، تمام عوامل بيماري زا ( باكتري، ويروس و غيره ) را از آب ورودي حذف مي كند. از نظر تئوري، تقطير قادر به حذف تمام مواد مي باشد اما در عمل به خاطر حمل ذرات مايع توسط بخار ممكن است مقداري دي اكسيدكربن يا آمونياك وجود داشته باشد.

ب) رزين هاي تعويض يوني: در اين روش مي توان آب با هر كيفيت دلخواهي تهيه كرد. آب با درصد خلوص زيادي كه مي توان از اين روش تهيه كرد عملا حتي با چندين بار تقطير هم نمي توان تهيه كرد.

ج) اسمزمعكوس: اين روش مي تواند كل مواد جامد محلول در آب را تا نودونه درصد كاهش دهد. در عمل، حذف تا نود و پنج درصد معمول است. حذف باكتري، ويروس و ميكروب هاي ديگر صد در صد است اما در عمل به خاطر آب بندي نبودن قسمت هاي مختلف، ممكن است اندكي از اين مواد در آب تصفيه شده ديده شوند.

د) الكترودياليز: مي تواند TDS آب ورودي را تا حدود 500ppm به صورت اقتصادي كاهش دهد اما ناخالصي هاي غيريوني و كلوييدي آب باقي مي مانند.

كيفيت آب ورودي

الف) تقطير : در اين روش مي توان از هر نوع آبي ( آب شيرين، آب شور، آب دريا ) استفاده كرد. براي جلوگيري از ايجاد رسوب سخت در داخل دستگاه معمولا تصفيه مقدماتي آب ورودي براي حذف سختي توصيه مي شود و نيز براي حذف يون هاي فلزي مي توان از رزين هاي تعويض يوني به عنوان تصفيه مقدماتي استفاده كرد.

ب) رزين هاي تعويض يوني: پس از تصفيه مقدماتي آب ورودي، آب هايي كه كل مواد جامد محلول آنها از 700ppm كمتر باشد و نيز ناخالصي هاي آلي و بيولوژيكي آب بسيار كم باشد را مي توان بصورت موثر و اقتصادي با اين روش تصفيه كرد.

وقتي كه مواد آلي محلول در آب و BOD آب ورودي زياد باشد در آن صورت حتما بايد آب ورودي را تصفيه مقدماتي كرد كه كار پر دردسر و پرهزينه اي است.

اگر غلظت مواد جامد محلول بيشتر از 1000mg/L باشد استفاده از روش هاي ديگر چون اسمزمعكوس و الكترودياليز توصيه مي شود.

ج) اسمزمعكوس : پس از حذف مواد معلق و تصفيه مقدماتي، بستگي به آناليز آب خام دارد، اسمزمعكوس قادر است كه از آب دريا تا 5000ppm ، آب شور و نيم شور چاهها، آب آشاميدني تهيه نمايد.

د) الكترودياليز : آب هاي شور تا 7000ppm را هم مي توان با اين روش تصفيه كرد اما آب هايي كه TDS آنها حداكثر 2000ppm است را مي توان با راندمان اقتصادي خيلي خوب تصفيه نمود.

براي تهيه آب صنعتي از آب خام موارد زير قابل توجه است:

1. اگر TDS آب ورودي بيشتر از 400ppm باشد از اسمز معكوس مي توان براي تصفيه مقدماتي آب ورودي به واحدهاي تعويض يوني استفاده كرد چون باعث كاهش هزينه تصفيه آب مي شود .
2. اگر TDS آب ورودي كمتر از 400ppm نباشد و كاهش TDS آب تا 10% مورد قبول باشد در آن صورت اسمزمعكوس بسيار اقتصادي تر از واحدهاي تعويض يوني خواهد بود.
3. براي آب خام بدون توجه به مقدار TDS ، اگر مقدار مواد آلي بيشتر از 15g/L باشد، اسمزمعكوس مي تواند براي تصفيه مقدماتي آب ورودي به واحد تعويض يوني به كار رود.

موارد كاربرد

الف) تقطير: براي تهيه آب مقطر در آزمايشگاه ها، تهيه آب مطلوب در پزشكي و نيز توليد آب آشاميدني از آب دريا يا شور، روش تقطير بكار مي رود.

ب) رزين هاي تعويض يوني: اين يك روش ترجيحي براي تهيه آب با كيفيت بالا از آب شهري، سبك كردن آب، تهيه آب تغذيه بويلرهاي با سوخت فسيلي يا هسته اي، تهيه آب پالايشگاه ها، صنايع شيميايي، صنايع غذايي و آشاميدني، صنايع داروسازي و الكترونيك و نيز در امور پژوهشي است.

ج) اسمزمعكوس : هرجا كه حذف مواد آلي اهميت حياتي داشته باشد ( مثلا در پزشكي، داروسازي و صنايع الكترونيك ) روش اسمزمعكوس مي تواند جايگزين تقطير شود، با اين مزيت كه هم اقتصادي تر است و هم سرعت كار بيشتر مي باشد. امروزه اسمزمعكوس اقتصادي ترين روش براي تهيه آب آشاميدني از آب هاي نيمه شور است.

د) الكترودياليز: نقش الكترودياليز بيشتر در مواقعي مطرح مي شود كه بخواهيم از آب هاي نيمه شور، آب آشاميدني تهيه نماييم. فعلا تبديل آب دريا با روش الكترودياليز به آب شرب مطرح نيست چون اقتصادي نيست.

توجه كنيد كه:

1. غشاهاي آنيوني، كلرايد را خيلي راحت تر از سولفات عبور مي دهند. ولي برعكس الكترودياليز، RO سولفات را خيلي بهتر از كلرايد حذف مي كند. از نظر غشا كاتيوني نيز الكترودياليز يون هاي يك ظرفيتي را بر دو ظرفيتي ترجيح مي دهد در حاليكه RO اين چنين نيست. خلاصه اينكه NACL زياد الكترودياليز ولي سولفات زياد، اسمزمعكوس را مطلوب تر مي كند.
2. الكترودياليز فاضلاب كمتري نسبت به RO توليد مي كند. جايي كه آب خام كم است و يا دفع فاضلاب مشكل است، الكترودياليز مطلوب تر است.
3. الكترودياليز يون هاي معدني را حذف مي كند. حذف مواد كلوئيدي آلي و غيره با اين روش مطلوب نيست.
4. الكترودياليز بيشتر از RO به نيروي متخصص نياز دارد.
5. الكترودياليز به برق مستقيم با ولتاژ نسبتا بالا نياز دارد.

در مورد مقايسه روش هاي پيشرفته تصفيه آب صحبت كرديم اميدواريم كه مفيد باشد.

 مقايسه روش هاي تصفيه آب

منظور از روش هاي پيشرفته تصفيه آب، تقدم زماني آنها نيست بلكه روش هايي هستند كه ميتوانند منجر به تهيه آب تقريبا خالص شوند. بهمين خاطر، تقطير هرچند خيلي قديمي تر از روش آهك زني است ولي بعنوان روش پيشرفته تصفيه آب مطرح مي شود. اكنون مقايسه روش هاي پيشرفته تصفيه آب را از چهار ديد بررسي مي كنيم. اول در مورد هزينه تصفيه، دوم در مورد كيفيت آب تصفيه شده، سوم در مورد كيفيت آب ورودي و بالاخره چهارم موارد كاربرد هر يك از اين روش ها.

روش هاي پيشرفته تصفيه آب

مقايسه روش هاي پيشرفته تصفيه آب شامل موارد زير است:

هزينه تصفيه

از نظر ترموديناميكي، هر روش تصفيه اي كه براي جداسازي بكار رود مستلزم مصرف يك حداقل انرژي است اما در عمل بعلت برگشت ناپذير بودن فرآيندها، مصرف انرژي بسيار بيشتر از حداقل انرژي است.

براي حذف يون ها از آب علاوه بر الكترودياليز روش هاي ديگري مثل اسمزمعكوس، رزين هاي تعويض يوني و تقطير هم مطرح است. هرچند كه از نظر تئوري در هر يك از اين فرآيندها ملزم به مصرف يك حداقل انرژي هستيم، اما انرژي واقعي مورد نياز بستگي به درجه برگشت ناپذير بودن هر يك از فرآيندها دارد.

در اسمزمعكوس، مولكول هاي آب هستند كه از غشا عبور مي كنند در حاليكه در الكترودياليز يون هاي ماده حل شده ( ناخالصي ) هستند كه از غشا عبور مي كنند.

چون اتلاف انرژي ناشي از برگشت ناپذيري فرآيند بيشتر بعلت اصطكاك يون ها با ديواره حفره هاي غشا مي باشد بنابراين مي توان انتظار داشت كه هرچه ناخالصي بيشتر باشد اتلاف انرژي در الكترودياليز بيشتر از اسمزمعكوس است چون در اسمزمعكوس ناخالصي ها از غشا عبور نمي كنند.

رزين هاي تعويض يوني براي حذف نمك در محلول هاي فوق العاده رقيق، ارزانترين روش هستند. اما هزينه اين روش با افزايش غلظت نمك به سرعت افزايش مي يابد. در غلظت حدود 500ppm الكترودياليز، اقتصادي ترين روش نمك زدايي است ولي در غلظت حدود 5000ppm اسمزمعكوس در الويت قرار مي گيرد و در غلظت هاي 100000ppm به بالا تقطير اقتصادي ترين روش حذف ناخالصي ها از آب مي باشد.

كيفيت آب تصفيه شده

الف) تقطير: اين روش تنها روش تصفيه آب است كه به طور صددرصد، تمام عوامل بيماري زا ( باكتري، ويروس و غيره ) را از آب ورودي حذف مي كند. از نظر تئوري، تقطير قادر به حذف تمام مواد مي باشد اما در عمل به خاطر حمل ذرات مايع توسط بخار ممكن است مقداري دي اكسيدكربن يا آمونياك وجود داشته باشد.

ب) رزين هاي تعويض يوني: در اين روش مي توان آب با هر كيفيت دلخواهي تهيه كرد. آب با درصد خلوص زيادي كه مي توان از اين روش تهيه كرد عملا حتي با چندين بار تقطير هم نمي توان تهيه كرد.

ج) اسمزمعكوس: اين روش مي تواند كل مواد جامد محلول در آب را تا نودونه درصد كاهش دهد. در عمل، حذف تا نود و پنج درصد معمول است. حذف باكتري، ويروس و ميكروب هاي ديگر صد در صد است اما در عمل به خاطر آب بندي نبودن قسمت هاي مختلف، ممكن است اندكي از اين مواد در آب تصفيه شده ديده شوند.

د) الكترودياليز: مي تواند TDS آب ورودي را تا حدود 500ppm به صورت اقتصادي كاهش دهد اما ناخالصي هاي غيريوني و كلوييدي آب باقي مي مانند.

كيفيت آب ورودي

الف) تقطير : در اين روش مي توان از هر نوع آبي ( آب شيرين، آب شور، آب دريا ) استفاده كرد. براي جلوگيري از ايجاد رسوب سخت در داخل دستگاه معمولا تصفيه مقدماتي آب ورودي براي حذف سختي توصيه مي شود و نيز براي حذف يون هاي فلزي مي توان از رزين هاي تعويض يوني به عنوان تصفيه مقدماتي استفاده كرد.

ب) رزين هاي تعويض يوني: پس از تصفيه مقدماتي آب ورودي، آب هايي كه كل مواد جامد محلول آنها از 700ppm كمتر باشد و نيز ناخالصي هاي آلي و بيولوژيكي آب بسيار كم باشد را مي توان بصورت موثر و اقتصادي با اين روش تصفيه كرد.

وقتي كه مواد آلي محلول در آب و BOD آب ورودي زياد باشد در آن صورت حتما بايد آب ورودي را تصفيه مقدماتي كرد كه كار پر دردسر و پرهزينه اي است.

اگر غلظت مواد جامد محلول بيشتر از 1000mg/L باشد استفاده از روش هاي ديگر چون اسمزمعكوس و الكترودياليز توصيه مي شود.

ج) اسمزمعكوس : پس از حذف مواد معلق و تصفيه مقدماتي، بستگي به آناليز آب خام دارد، اسمزمعكوس قادر است كه از آب دريا تا 5000ppm ، آب شور و نيم شور چاهها، آب آشاميدني تهيه نمايد.

د) الكترودياليز : آب هاي شور تا 7000ppm را هم مي توان با اين روش تصفيه كرد اما آب هايي كه TDS آنها حداكثر 2000ppm است را مي توان با راندمان اقتصادي خيلي خوب تصفيه نمود.

براي تهيه آب صنعتي از آب خام موارد زير قابل توجه است:

1. اگر TDS آب ورودي بيشتر از 400ppm باشد از اسمز معكوس مي توان براي تصفيه مقدماتي آب ورودي به واحدهاي تعويض يوني استفاده كرد چون باعث كاهش هزينه تصفيه آب مي شود .
2. اگر TDS آب ورودي كمتر از 400ppm نباشد و كاهش TDS آب تا 10% مورد قبول باشد در آن صورت اسمزمعكوس بسيار اقتصادي تر از واحدهاي تعويض يوني خواهد بود.
3. براي آب خام بدون توجه به مقدار TDS ، اگر مقدار مواد آلي بيشتر از 15g/L باشد، اسمزمعكوس مي تواند براي تصفيه مقدماتي آب ورودي به واحد تعويض يوني به كار رود.

موارد كاربرد

الف) تقطير: براي تهيه آب مقطر در آزمايشگاه ها، تهيه آب مطلوب در پزشكي و نيز توليد آب آشاميدني از آب دريا يا شور، روش تقطير بكار مي رود.

ب) رزين هاي تعويض يوني: اين يك روش ترجيحي براي تهيه آب با كيفيت بالا از آب شهري، سبك كردن آب، تهيه آب تغذيه بويلرهاي با سوخت فسيلي يا هسته اي، تهيه آب پالايشگاه ها، صنايع شيميايي، صنايع غذايي و آشاميدني، صنايع داروسازي و الكترونيك و نيز در امور پژوهشي است.

ج) اسمزمعكوس : هرجا كه حذف مواد آلي اهميت حياتي داشته باشد ( مثلا در پزشكي، داروسازي و صنايع الكترونيك ) روش اسمزمعكوس مي تواند جايگزين تقطير شود، با اين مزيت كه هم اقتصادي تر است و هم سرعت كار بيشتر مي باشد. امروزه اسمزمعكوس اقتصادي ترين روش براي تهيه آب آشاميدني از آب هاي نيمه شور است.

د) الكترودياليز: نقش الكترودياليز بيشتر در مواقعي مطرح مي شود كه بخواهيم از آب هاي نيمه شور، آب آشاميدني تهيه نماييم. فعلا تبديل آب دريا با روش الكترودياليز به آب شرب مطرح نيست چون اقتصادي نيست.

توجه كنيد كه:

1. غشاهاي آنيوني، كلرايد را خيلي راحت تر از سولفات عبور مي دهند. ولي برعكس الكترودياليز، RO سولفات را خيلي بهتر از كلرايد حذف مي كند. از نظر غشا كاتيوني نيز الكترودياليز يون هاي يك ظرفيتي را بر دو ظرفيتي ترجيح مي دهد در حاليكه RO اين چنين نيست. خلاصه اينكه NACL زياد الكترودياليز ولي سولفات زياد، اسمزمعكوس را مطلوب تر مي كند.
2. الكترودياليز فاضلاب كمتري نسبت به RO توليد مي كند. جايي كه آب خام كم است و يا دفع فاضلاب مشكل است، الكترودياليز مطلوب تر است.
3. الكترودياليز يون هاي معدني را حذف مي كند. حذف مواد كلوئيدي آلي و غيره با اين روش مطلوب نيست.
4. الكترودياليز بيشتر از RO به نيروي متخصص نياز دارد.
5. الكترودياليز به برق مستقيم با ولتاژ نسبتا بالا نياز دارد.

در مورد مقايسه روش هاي پيشرفته تصفيه آب صحبت كرديم اميدواريم كه مفيد باشد.

پكيج تزريق مواد شيميايي

پكيج تزريق مواد شيميايي يكي از پراهميت ترين تجهيزات در صنايع مختلف مي باشد كه جهت افزودن طيف وسيعي از مواد شيميايي كه داراي كاربردهاي مختلفي مي باشند استفاده مي شود كه از آن جمله مي توان به مواد ضد رسوب، مواد منعقد كننده و كمك منعقد كننده، مواد ضد خوردگي، اسيد و قليا و در نهايت مواد ضدعفوني كننده نظير كلر اشاره كرد.

نخست محلول رقيق شده با آب را از ماده ي مورد نظر تهيه كرده و سپس آن را طبق نتايج آزمايشگاهي با نسبت از پيش تعيين شده به فاضلاب مي افزايند. چون مقدار مصرف مواد منعقد كننده با درجه ي اسيدي pH فاضلاب بستگي دارد، دستگاه هاي خودكاري ساخته شده كه پس از تعيين مداوم درجه ي اسيدي فاضلاب مقدار ماده ي منعقدكننده ي مصرفي را تغيير مي دهد. استفاده از مواد منعقد كننده، بيشتر براي فاضلاب هاي صنعتي و يا فاضلاب شهرهايي كه موسسات صنعتي فراواني در خود دارند مناسب است و در اين صورت گاهي از تصفيه ي زيستي صرف نظر مي شود.

برخي كاربردهاي پكيج تزريق مواد شيميايي :

• پكيج تزريق هيپوكلريت سديم
• پكيج تزريق هيپوكلريت كلسيم
• پكيج تزريق آهك
• پكيج تزريق پلي آلومينيوم كلرايد
• پكيج تزريق پلي الكتروليت
• پكيج تزريق اسيد
• پكيج تزريق باز
• …

مواد شيميايي براي تزريق بايد در غلظتي كه مدنظر است تهيه و مورد استفاده قرار گيرد، معمولا مواد شيميايي آماده تزريق را براي 8 تا 12 ساعت كار تهيه مي شود. مواد شيميايي آماده شده به ميزان مورد نياز از طريق پمپ تزريق به مخزن تزريق مي شود.

مخازن تهيه مواد شيميايي مي تواند از جنس پلي اتيلن، بتن يا استنلس استيل باشد. در صورت ساخت اين مخازن از مصالح بنايي بايد سطوح داخلي آن ها كه در تماس با مواد شيميايي است به منظور جلوگيري از خوردگي با مواد ضدخورنده پوشيده شود.

مواد شيميايي بايد بصورتي محلول شده باشد كه در حين تزريق باعث گرفتگي لوله هاي جريان شود.

 باكتري رشته اي فاضلاب

با وجود آنكه بعضي از جلبك هاي رشته اي و قارچ هاي رشته اي در فرآيندهاي لجن فعال وجود دارند، اغلب ميكروارگانيسم هاي رشته اي باكتري ها هستند. اين باكتري ها از سه راه وارد فرآيند لجن فعال مي شوند:

1. ورود همانند ميكروارگانيسم هاي آب و خاك
2. رشد آنها در بيوفيلم در سامانه هاي جمع آوري فاضلاب
3. پساب ها

اين باكتري ها كارهاي مثبت و منفي در فرآيند لجن فعال انجام مي دهند، كارهاي مثبت شامل:

• تجزيه BOD محلول
• تشكيل فلات
• تجزيه بعضي از اشكال پيچيده BOD

كارهاي منفي شامل:

• مشكلات ته نشيني
• فقدان مواد جامد
• توليد كف

ميكروارگانيسم هاي رشته اي توليدكننده كف شامل ميكروتريكس پارويسلا، نوكارديوفرم ها است. اينكه آيا اين باكتري ها كارهاي مثبت يا منفي را در لجن فعال انجام مي دهند به وسيله فراواني نسبي شان تعيين مي شود. كارهاي مثبت وقتي رخ مي دهد كه يك تا پنج باكتري رشته اي در اغلب ذرات فلاك وجود داشته باشد. از مشخصات باكتري هاي رشته اي و شرايط عملكردي آنها مي توان به رشد نامطلوب و كند آنها و شرايط بهره برداري خاصي كه براي كنترل رشد مطلوب اين نوع باكتري ها لازم است، اشاره كرد.

با تشخيص و شناسايي ميكروارگانيسم هاي رشته اي كه مسئول ايجاد مشكلات بهره برداري هستند، شرايط بهره برداري كه اجازه رشد نامطلوب و سريع ارگانيسم هاي رشته اي را مي دهند، قابل شناسايي هستند. زمانيكه شرايط بهره برداري تشخيص داده شد، مي توان آنها را براي كنترل رشد نامطلوب ميكروارگانيسم هاي رشته اي تنظيم كرد.

كنترل رشد باكتري رشته اي

معيارهاي فعاليت براي كنترل باكتري هاي رشته اي و يا مشكلات فعاليت آنها به شرح ذيل است:

• مهيارهاي كنترل عادي و سريع
• افزايش حالت برگشت لجن فعال RAS
• تغييرات در مقدار سوبستره در تانك هوادهي
• افزايش منعقدكننده به جريان حوض ته نشيني ثانويه
• افزايش پليمر به جريان حوض ته نشيني ثانويه
• اضافه كردن يك سم
• معيارهاي كنترل ويژه و كند
• تشخيص مسائل ارگانيسم هاي رشته اي
• شناخت عوامل شرايط فعاليت براي رشد رشته اي نامنظم
• تنظيم شرايط فعاليت براي پيشگيري رشد رشته اي نامنظم
• استفاده از سلكتور
• آنوكسيك
• بي هوازي
• F/M

عوامل اكسيد كننده ممبران آب شيرين كن

عوامل اكسيد كننده ممبران RO در بحث آب شيرين كن بسيار حائز اهميت است و در صورت كنترل اين عوامل طول عمر ممبران هاي دستگاه آب شيرين كن افزايش پيدا مي كند. حضور كلر آزاد يا ساير مواد اكسيد كننده قوي در آب خوراك RO با غشا پلي آميدي سبب تخريب اين نوع غشا مي گردد. از اين رو حتما بايد با تزريق مواد احياكننده چون بي سولفيت سديم يا استفاده از كربن فعال، ماده اكسيدكننده موجود در آب خوراك را از بين برد.

گهگاهي به دو دليل مواد اكسيدكننده معمولا فرصت تخريب غشا را مي يابند. اول اينكه عليرغم تزريق ماده احياكننده، مقداري از ماده اكسيدكننده، همراه آب خوراك وارد سيستم مي شود اين امر به خاطر تزريق ناكافي ماده احيا كننده يا عدم زمان ماند كافي براي تكميل واكنش اكسيداسيون احيا است. دوم اينكه در صورت استفاده از بستر كربن فعال، جذب كامل همه ماده اكسيدكننده از آب خوراك سيستم انجام نمي گيرد.

به دليل اهميت و حساسيت زياد غشا پلي آميدي به مواد اكسيدان در بعضي از صنايع از سيستم كنترل دوگانه استفاده مي شود، به اين صورت كه از دو سيستم كنترل استفاده مي كنند كه در صورت نقض يكي، دومي از ورود غيرمجاز ماده اكسيدان جلوگيري كند.

براي حذف ماده اكسيدان معمولا از ماده احياكننده بي سولفيت سديم استفاده مي شود كه مقدار مورد نياز آن حدود 1ppm بيشتر از غلظت كلر يا هر ماده اكسيدان موجود در آب است. اما بايد توجه داشت كه غلظت بيشتر بي سولفيت سديم باعث ايجاد محيط احيايي در آب مي شود كه خود باعث رشد، استمرار عمر و دوام باكتري هاي بي هوازي مي شود.

پارامتر كليدي ديگر براي ايجاد سازگاري بين كيفيت آب و غشا، PH آب است. غشا پلي آميدي مقاومت خوبي در مقابل تغييرات pH دارد، اما غشا استات سولزي به تغييرات PH بسيار حساس مي باشد. چون در pH بازي بويژه در دماهاي بالاتر از محيط، سرعت هيدروليز استات سلولز قابل توجه مي باشد.

pH مطلوب براي به حداقل رسيدن هيدروليز غشا سلولزي 4/8 مي باشد، اما بايد توجه داشت pH آب شور بالاتر از pH آب شيرين مي باشد و اين به خاطر تغليظ بي كربنات در آب شور خروجي از واحد RO مي باشد. در عمل بايد سعي كرد كه pH آب ورودي حدود 6/5 باشد.

وجود آهن در آب خوراك RO اثر تخريبي مواد اكسيدكننده را به ميزان زيادي افزايش مي دهد. زيرا در حضور مواد اكسيدكننده آهن به فرم اكسيدشده يعني Fe+3 خواهد بود كه غيرمحلول مي باشد. با ورود Fe+3 همراه جريان خوراك به مدول هاي RO، تمايل به نشستن روي سطح غشا را دارد. حال با حمله مواد اكسيدكننده به غشا RO در حضور آهن، آهن به صورت يك كاتاليزور عمل نموده و قدرت تبادل بار الكتريكي مواد اكسيدكننده را روي سطح غشا شديدا افزايش مي دهد. در واقع در اين فرآيند، آهن تمايل به فرم احيا شده خود يعني Fe+2 دارد و با دريافت الكترون قدرت اكسيدكنندگي بالاتري به مواد اكسيدكننده مي دهد.

راه حل مساله، حذف عوامل به وجود آورنده اين شرايط است. يك راه حل حذف آهن نامحلول Fe+3 به وسيله فيلتراسيون دقيق در بالادست RO از آب خوراك مي باشد. راه حل ديگر، حذف كامل مواد اكسيدكننده از آب خوراك و ايجاد محيط اندكي احيا كننده مي باشد.

محصولات جانبي گندزدايي DBP چيست؟

محصولات جانبي گندزدايي DBP چيست ؟ هدف از تصفيه آب آشاميدني، حذف عوامل بيماري زا، مواد شيميايي سمي، عوامل آلاينده و اثرگذار در خصوصيات زيبايي شناختي آب خام مي باشد. در منابع آب سطحي از قبيل رودخانه ها، درياچه ها و مخازن سدها، فرآيندهاي معمول تصفيه آب شامل انعقاد، لخته سازي، ته نشيني، صاف سازي و گندزدايي به كار مي روند.

انعقاد، خنثي سازي بار سطحي ذرات و لخته سازي، تركيب ذرات كوچك با يكديگر و ايجاد لخته هاي بزرگ قابل ته نشيني مي باشد.

در ته نشيني و صاف سازي، لخته ها و ديگر ذرات خنثي شده از قبيل عوامل بيماري زا حذف مي شوند. گندزدايي فرآيند نهايي است كه براي تامين دو هدف :

• كشتن يا غيرفعال سازي عوامل بيماري زا
• ايجاد باقي مانده موثر در آب تصفيه شده به منظور ممانعت از رشد ميكروبي در شبكه توزيع آب، بكار مي رود.

هر چند كه درصد بالايي از عوامل بيماري زا توسط انعقاد، لخته سازي، ته نشيني و صاف سازي حذف مي شوند اما گندزدايي فرآيندي مهم براي محافظت عموم از تماس با عوامل بيماري زاي ناشي از آب، مي باشد.

كلر، كلرآمين ها، ازن، دي اكسيد كلر و اشعه ماورابنفش جز گندزداهاي معمول مي باشند. در فرآيند گندزدايي علاوه بر كشتن يا غيرفعال سازي عوامل بيماري زا، ماده گندزدا با مواد آلي طبيعي ( مانند هواد هيوميك و فوليك ) يا برميدهاي آب واكنش داده و منجر به توليد تركيبات آلي و غيرآلي گوناگوني مي شود كه به اين محصولات عمدتا محصولات جانبي گندزدايي DBP مي گويند.

بسياري از مواد گندزداي اكسيدكننده براي كنترل رنگ، بو و مزه، حذف آهن و منگنز و ديگر تركيبات مواد آلي و غيرآلي به كار مي روند و هنگامي كه از كلر استفاده شود آنرا بعنوان پيش اكسيداسيون يا پيش كلرزني مي شناسند. تركيبات مختلف حاصل از فرآيندهاي اكسيداسيون را نيز مي توان در گروه DBP قرار داد.

معمولترين محصولات جانبي گندزدايي در آب در حين استفاده از كلر و كلر آمينها، تري هالومتان ها THM و هالواستيك اسيدها HAAs مي باشند. برومات در اثر ازن زني آب در غلظت هاي بالاي برومايد تشكيل مي شود و كلريت در اثر استفاده از دي اكسيد كلر توليد مي شود. هيدرات كلرال، هالواستونيتريلها و كلروپيكرين ساير محصولات جانبي ناشي از كلرزني مي باشند و در ضمن كلريدسيانوژن نيز يكي از محصولات جانبي گندزدايي در آب كلرينه مي باشد.

آلدئيدها، كتواسيدها و كربوكسيل اسيدها، تركيبات آلي معمول شناسايي شده در آب ازن زني شده مي باشند. كلرات ممكن است در محلول مادر كلر ( هيپوكلريت ) و در آب تصفيه شده توسط ازن و دي اكسيدكلر تشكيل شود. بسياري از محصولات جانبي گندزدايي در حد ميكروگرم در ليتر در آب تصفيه شده حضور دارند.