شركت مهندسين پالود صنعت نيكان براي افزايش راندمان محصولات كشاورزي و گلخانه اي آماده ارائه طرح هاي خود ميباشد.
يكي از مشكلات متداول در صنعت گلخانه بالا بودن ECاب و خاك يا به زبان ساده تر شور آب و خاك ميباشد.

به دليل شوري و زياد بودن املاح ،گياه نميتواند مواد مغذي مورد احتياج خودرا به خوبي از آب يا خاك اخذ كند.درپروسه سوخت و ساز ،توليد گل ودر نهايت ميوه در گلخانه اختلال ايجاد ميشود. به هر اندازه املاح بيشتر باشد اختلال هم بيشتر ميشود
با استفاده از آب شيرين، آبياري فرايند فتوسنتز تقويت شده وعلائم كمبود مواد غذايي (زردي و رنگ پريدگي ، پژمردگي و...) مرتفع مي گردد ، برگهاي سبزتر و گياهان قوي تر و شاداب تري را با جذب بهتر ريز مغذيها ، كلسيم و منيزيم خواهيم داشت و در صد مواد جامد در دانه و ميوه نيزافزايش يافته ، سرعت جوانه زني و در صد سبز شدن و شكوفه دهي در درختان افزايش يافته و به علت محو لكه هاي كلسيمي د رآبياري باراني و باقي نماندن قطرات درشت بر روي برگها ، برگ سوزي متوقف مي شود. زمان ماندگاري محصولات نظير گوجه فرنگي ، سيب زميني و گلهاي زينتي بسيار بيشتر مي شود. رسيدن محصول همزمان شده و در صد ميوه هاي ريز و خراب بشدت كاهش مي يابد . محصولات يك دست تر و درشت تر مي شوند و ميزان كميت محصول بنا به نوع آن بين 60 الي 90 در صد افزايش مي يابد . كيفيت محصولاتي نظير كتان ، كنف و تنباكو به نحو محسوس افزايش يافته و مزه و طعم محصولات بهبود مي يابد.

وجود ميزان بيش از حد TDS يا EC بالا در آب آبياري به سبب قابليت انباشت مستقيم آن در گياه، به شدت در رشد گياهان موثر مي باشد و با رسيدن به برگها موجب سوختگي برگها مي شود، در واقع اثبات شده است كه باردهي محصول را تا بيش از 50 درصد كاهش مي دهد،
ميزان بالاي يون كلرايد در آب آبياري: يون كلرايد بالا در آب كشاورزي مسموميت گياهي، سوختگي و خشكيدگي نوك برگهاي مسن و ريزش زودرس برگها مي شود
ميزان ازت نيتراتي و آمونياكي: افزايش بيش از حد ازت آب آبياري بيشتر از 30ppmمشابه با ازن موجود در كودهاي شيميايي، سبب مسموميت گياهي، كاهش بازدهي محصول و توليد محصول با كيفيت پايين مي گردد بهترين روش تصفيه آب در گلخانه ها استفاده از اسمز معكوس (RO) ميباشد.ازدستگاه اسمز معكوس در جاهايي كه توليد آب براي گلخانه ها و كشاورزي ميسر نباشد و سختي و شوري آب زياد باشد استفاده ميشود

• افزايش نفوذپذيري آب درخاك
• كاهش مصرف سموم وكودهاي شيميايي
• زودرس شدن محصولات
• كاهش مصرف آب
• افزايش رشد گياه وريشه هادرخاك
• جذب بهترموادغذايي توسط گياه
• كاهش تجمع نمك درسطح خاك
• آبشويي وشستشويي موثرنمك ازمنطقه توسعه ريشه
• رفع زردي وعلائم كمبود برگ درختان

بطور معمول دامنه تغييرات pH مناسب آب آبياري 8.4- 6.5 مي باشد و در اين بازه گياه از رشد مناسبي برخوردار است. جهت بهبود pH آب مناسب جهت كشت از تزريقات مواد شيميايي مجاز آبياري استفاده مي گردد. طراحي و ساخت سيستم هاي تصفيه آب و آب شيرين كن براي كشاورزي و گلخانه مطابق با آناليز آب خام، نوع كشت و استاندارد آب آبياري صورت گرفته و بسته به كيفيت آب شامل سيستمهاي فيلتراسيون شني، كربني، فيلترهاي ديسكي و خودشوينده،سختي گير، سيستم اسمز معكوس(آب شيرين كن)، نانوفيلتراسيون مي باشد.
يكي از عواملي كه در صنعت كشاورزي و گلخانه اي تاثير فراوان برمحصول دارد آب ميباشد شركت مهندسين پالود صنعت نيكان به بهره گيري از تخصص مهندسين خود راهكار هاي مناسبي در ايا راستا ارائه ميدهد.

آب آشاميدني هميشه يكي از مهمترين دغدغه هاي بشر امروز بوده است. رشد جمعيت و توسعه صنايع مختلف ، آلودگي محيط زيست را به دنبال دارد و از اين ميان آلودگي آب يكي از مهمترين نگراني هاست. اما آيا روش هاي قديمي و سنتي تصفيه آب آشاميدني ، هنوز هم براي توليد آب آشاميدني با بالاترين كيفيت ، مناسب است؟ يا اينكه براي حذف آلاينده هايي كه در اثر توسعه صنايع وارد آب آشاميدني ما مي شوند ، نياز به روشهاي پيشرفته تري براي تصفيه آب داريم؟
احتمالا پاسخ دوم صحيح است. اما اجازه بدهيد نگاهي داشته باشيم به روش هاي سنتي و قديمي تصفيه آب آشاميدني و آنها را با روشهاي مدرن مقايسه كنيم. دو تا از رايج ترين و متداول ترين اين روش ها ، جوشاندن و تصفيه آب به روش شيميايي است. خواهيم ديد كه چگونه حتي پس از انجام اين دو روش ، باز هم آلاينده هاي بسياري در آب باقي خواهند ماند.

از سالها پيش ، جوشاندن روشي براي ضدعفوني كردن و از بين بردن ميكروارگانيزم هاي آب بوده است. جوشاندن اگر به مدت كافي باشد ، مي تواند بسياري از باكتري ها را از بين ببرد ، اما نه همه آنها را ، بسياري از باكتري ها در اولين لحظات كشته مي شوند اما براي كشته شدن بقيه نياز به زمان بيشتري هست.
اشكالات روش جوشاندن آب براي ضدعفوني كردن آن:
- براي جوشاندن اندكي آب ، به مقدار زيادي سوخت و انرژي و همچنين تجهيزات نياز است.
- آب بلافاصله پس از جوشاندن قابل استفاده نيست و نياز به سرد شدن دارد
- در حين جوشاندن و همچنين سرد شدن آب ، مقداري از آب تبخير شده و هدر مي رود.
- آلاينده ها و ذرات محلول در آب ، با جوشاندن نه تنها از بين نمي روند بلكه با اين روش آب تغليظ هم مي شود. لذا اين روش فقط براي ضدعفوني كردن مناسب است نه تصفيه كامل آب و حذف آلاينده هايي نظير نيترات و سرب.
- جوشاندن آلاينده هاي شيميايي نظير كلر را از بين نمي برد بلكه با وجود كلر در آب جوش ، آب طعم ماندگي و كهنگي نيز به خود مي گيرد.

براي ضدعفوني كردن اوليه آب دو ماده شيميايي وجود دارد : يد و كلر ،هردو ماده سبك و ارزان بوده و استفاده از آنها آسان است. يد در كشتن ويروس ها ، باكتري ها و تك ياخته ها موثر است. با اين حال هرچه آب سرد تر باشد ، زمان بيشتري نياز است تا يد اثر خود را بگذارد و آب را ضدعفوني كند. علاوه بر اين از آنجا كه يد در منابع طبيعي نظير خاك وجود دارد ، لذا به طور طبيعي در آب يافت مي شود ، بنابراين اگر ما نيز به صورت مصنوعي يد را به آب اضافه كنيم ، دوز آن در آب تغيير كرده و كم و زياد مي شود. علاوه بر اين زنان باردار و بيماران تيروئيد ، نبايد آب حاوي يد را بنوشند. لذا استفاده از يد فقط براي تصفيه آب در كوتاه مدت استفاده مي شود و تصفيه كردن آب با اين ماده شيميايي به مدت زمان بيش از سه ماه ، توصيه نمي شود. طعم يد نيز مناسب نيست و گاهي مجبوريم براي از بين بردن طعم بد آن ، به آب شكر اضافه كنيم! ماده ضدعفوني كننده دوم ، كلر است. استفاده از كلر براي ضدعفوني كردن آب ، صرف نظر از نكات مثبت بسياري كه دارد ، داراي مضراتي نيز هست. از جمله مضرات كلرزني ، به وجود آمدن محصولات فرعي به نام تري هالون متان ها هستند كه امروزه احتمال سرطان زا بودن آنها بيش از پيش برما ثابت شده است. علاوه بر اين كلر ماده اي بسيار سمي است و اگر بيش از اندازه وارد آب شود ، باعث بيماري هايي شده و به اندام هاي داخلي بدن آسيب هاي جدي مي زند. همچنين كلر براي پوست و موي انسان نيز مضراتي را به همراه دارد و باعث تحريك مخاط داخلي ريه و بيني مي شود.

روش هاي مدرن و پيشرفته تصفيه آب آشاميدني

تعريف ساده تصفيه آب اين است : حذف ناخالصي ها و آلاينده هاي معلق و محلول از آب هرچه ذرات ناخالصي درشت تر باشند ، جدا كردن آنها از آب آسان تر است و برعكس هرچقدر اندازه اين ذرات ريز تر باشد نياز به روشهاي دقيق تري براي تصفيه آب است. بنابراين اندازه منافذ فيلترها ، مقاومت فيلترها در برابر انواع آلاينده ها و توانايي آنها در حذف ناخالصي ها بسيار مهم است. امروزه فيلترها را از جنس سراميك ، الياف مصنوعي و كربن مي سازند.

برخي از بهترين روشهاي تصفيه آب عبارتند از :

استفاده از كربن فعال ، روش اولترافيلتراسيون و روش اسمز معكوس و......
كربن توانايي زيادي در حذف مواد شيميايي نظير كلر ، حذف طعم و بوي نامطبوع و برخي از آلاينده ها دارد. توانايي كربن در فيلتر كردن ناخالصي هاي محلول و ميكروارگانيزمها ، بسيار كم است. لذا از كربن بيشتر به عنوان پيش تصفيه در مرحله دوم و سوم دستگاه هاي تصفيه آب خانگي استفاده مي شود و اغلب اوقات آن را در كنار روش هاي اسمز معكوس و اولترافيلتراسيون استفاده مي كنند.
اولترافيلتراسيون روشي است كه طي آن ، آب را از ني هاي بسيار نازكي كه در جداره آنها منافذ بسيار ريز وجود دارد عبور مي دهند و به اين ترتيب تقريبا كليه ميكروارگانيزمها و ذرات معلق در آب از آب آشاميدني حذف شده و آب كاملا زلال و شفاف و ضدعفوني مي شود. اما اولترافيلتراسيون قابليت حذف ناخالصي هاي محلول در آب مثل : فلزات سنگين ، نيترات ، سختي و سنگيني آب را ندارد.

روش اسمز معكوس:

امروزه يكي از كامل ترين و بهترين روش هاي تصفيه آب آشاميدني منازل است. اسمز معكوس قادر است انواع ناخالصي هاي موجود در آب نظير : نيترات ، سختي آب ، جامدات محلول ، كدورت ، سرب و فلزات سنگين ، راديوم و بسياري از مواد آلي محلول را حذف كند. بنابراين اسمز معكوس به همراه كربن فعال پيشرفته ترين و بهترين روش تصفيه آب آشاميدني است كه در دستگاه هاي تصفيه آب خانگي استفاده مي شود.
در يك مخزن، آب به سمت قسمت نمك دار ممبرين حركت مي كند تا تعادل برقرار شود. به كارگيري فشار خارجي براي همسان سازي قسمت محلول نمك با فشار اسمزي همچنين باعث برقراري تعادل خواهد شد.
فشار مضاعف باعث افزايش اختلاف سطح شيميايي آب موجود در محلول نمك مي شود و سبب عبور حلال به سمت قسمت آب خالص مي گردد. زيرا در آن حالت داراي اختلاف سطح شيميايي پائين تري مي باشد.
اين پديده اسمز معكوس ناميده مي شود. شركت مهندسين پالود صنعت نيكان با بهره گيري از متخصصين جوان خود بهترين دستگاه تصفيه آب به روش اسمز معكوس را باكمترين مدت زمان و پايين ترين هزينه در اختيار متقاضيان قرار ميدهد.

شركت مهندسين پالود صنعت نيكان با ارائه طرح هاي جديد و به روز درصدد افزايش بهره وري از آب مصرفي دراين صنعت و همينطور تصفيه پساب فاضلاب جهت كمك به محيط زيست ميباشد.
اين صنعت جز صنايعي است كه در كل كشور پراكنده ميباشد وبه دليل حجم بالاي آب مصرفي مواد قندي موجود درپساب اين صنعت و كيفيت پايين پساب خروجي ،تصفيه آن از اهميت بالايي برخورداراست
آناليز كارخانجات نشان ميدهد كه شدت اين نوع فاضلاب ها از لحاظ كيفي و بار آلودگي از نوع متوسط ورقيق است.
مواد الاينده در پساب اين مواد باعث ميشود كه از نظر شاخص آلودگي مانند TDS،COD،NTUتفاوت قابل ملاحظه اي با فاضلاب شهري دارد و نبايد به سادگي در آن تخليه شود
منابع آلودگي در اين صنعت به شرح زير ميباشد:
- پساب جاري شده از شست وشوي ميوه خام
- پساب جاري شده از مقدمات تهيه ميوه مثل پوست كني وجداسازي
- پساب جاري شده از پخت ميوه
- پساب جاري شده در اثر ريختن شربت قند يا آب نمك به داخل قوطي

به دليل تصفيه پذيري و قابليت تجزيه خيلي خوب اين نوع پساب ها قابل تصفيه هستند.عدم وجود مواد سمي وشيميايي نامطلوب در اين گونه فاضلاب ها يكي ديگر ازنكات مثبت آن است
در نهايت پساب ابتدا تحت تصقيه بيولوژيكي قرار گرفته وسپس به مصرف آبياري ميرسد.
چهار سيتم اصلي در تصفيه بيولوژيكي به شرح ذيل ميباشد
1- فيلتر بيولوژيكي
2- روش لجن فعال
3- استفاده از بركه هاي تثبيت
4- بيوراكتورهاي چرخان
اما بهترين روش در تصفيه آب مصرفي در صنايع نوشابه سازي وآبميوه سازي استفاده از روش اسمز معكوس ميباشد
به اين ترتيب كه مواد جامد معدني كه در حلالي مانند آب وجود دارد را جدا ميكند.اين كار بااستفاده از غشاهاي تراوشي ممبران انجام ميگيرد.
ممبران يا غشاهاي نيمه تراوا يكي از اصلي ترين اجزا دستگاه اسمز معكوس ميباشند.ممبران يك لايه نازك كامپوزيتي است كه از سه قسمت تشكيل شده است
1- لايه نازك پلي استري نگه دارنده رطوبت
2- لايه مياني از جنس پلي سلفون بسيار ريز
3- لايه بسيار نازك پلي آميد كه برروي سطح ممبران كشيده ميشود
در ممبران ضخامت لايه محافظ50 ميكرون و ديواره باضخامت 20 ميكرون ميباشد. تمامي اين لايه از جنس بسيار مقاوم در برابرخوردگي وتغيير شيميايي ساخته ميشوند.

 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.

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.

پديده فولينگ آب شيرين كن

پديده فولينگ Fouling آب شيرين كن عبارتست از گير كردن مواد كلوئيدي از جنس فلز، گل و لاي و يا مواد بيولوژيكي در غشاها.

 

فولينگ Fouling انواع مختلفي دارد كه عبارتند از :

• كلوئيدي
• بيولوژيكي
• آلي
• ناشي از اكسيدهاي فلزات

پديده فولينگ Fouling در غشاهاي اسمزمعكوس باعث كاهش توليد و پايين آمدن كيفيت آب مي شود كه با شستشوي شيميايي مناسب اين مشكل برطرف مي شود.

استفاده از يك سيستم پيش تصفيه مناسب باعث پايين آوردن احتمال بروز اين پديده مي گردد. پيش تصفيه به ميزان قابل توجهي هزينه هاي بهره برداري را كاهش مي دهد

پايش آنلاين

پايش آنلاين سيستم آب شيرين كن و تصفيه فاضلاب براي نگهداري و بهره برداري اپراتور بسيار حائز اهميت است. اطلاعات و فرامين از مركز كنترل توسط پايانه هاي دوردست RTU از طريق يك سيستم واسط System Interface از محل هاي مورد نظر در اختيار اپراتور قرار مي گيرند. تجهيزات مركز كنترل، عمليات و محاسبات لازم را روي اطلاعات دريافتي انجام داده و برحسب نوع اطلاعات بلافاصله آنها را روي صفحه نمايش منعكس نموده و در معرض ديد اپراتور قرار مي دهند و يا براي استفاده بعدي در حافظه نگه مي دارند. تجهيزاتي كه عمليات كنترل و پردازش را در فيلد و نقاط تحت كنترل انجام مي دهند و به دو دسته پايانه هاي دوردست RTU و كنترل كننده هاي قابل برنامه ريزي PLC تقسيم مي شوند.

يكي از اصلي ترين وظايف سيستم كمك به اپراتور براي هرچه بهتر اداره كردن شبكه است. اين وظيفه را قسمتي از سيستم به نام رابط انسان و ماشين كه اختصارا HMI ناميده مي شود، انجام مي دهد.

HMI اطلاعات و وضعيت سيستم را به روش هاي مختلف كه براي انسان قابل فهم باشد در اختيار بهره بردار قرار مي دهد. اين اطلاعات مي تواند به صورت ليست وقايع يا اعلام خطر روي صفحه نمايش نشان داده شوند و يا بصورت گزارش چاپ شده از طريق چاپگرها در اختيار بهره برداران و يا كارشناسان فرآيند قرار گيرند. اين اطلاعات شامل وضعيت ها، آلارم ها و مقادير آنالوگ است.

هر ايستگاه كاري به طور معمول يك يا چند صفحه نمايش رنگي دارد كه بر روي آنها دياگرام ها، وضعيت پمپ ها، جريان ها، ولتاژها و … به نمايش در مي آيند و در معرض ديد بهره برداران قرار مي گيرند. بهره بردار مي تواند فرمان هاي لازم را براي كنترل از راه دور تجهيزات صادر نمايد.

تجهيزات اندازه گيري و فرمان پذير

تجهيزات ابزار دقيق كه در حقيقت زيرساخت هاي يك سيستم كنترل را تشكيل مي دهند شامل ابزاري نظير : سنسور، كنترلر، نشان دهنده، ترانسميتر، ركوردر و … هستند. اين ابزار وظيفه ي اندازه گيري، انتقال، نمايش، ثبت و كنترل پارامترهاي مهم فيزيكي نظير دما، فشار، فلو … را در پروسه هاي صنعتي به شكلي دقيق برعهده دارند.

حوزه ابزار دقيق را مي توان به دو صورت دسته بندي كرد، يكي از نظر نوع عملكرد اين ابزار، براي مثال تجهيزاتي كه عمل كنترل دما يا فشار يا رطوبت يا سطح را برعهده دارند به كنترلر مشهورند. همچنين مي توان ابزار دقيق را از نظر پارامتري كه اين ابزار بايستي عملياتي بر روي آن انجام دهند دسته بندي كرد براي مثال بخش هاي ابزار دقيق مربوط به دما، ابزار اندازه گيري و كنترل دقيق فشار، ابزار سنجش جريان سيالات و انتقال مقادير و كنترل آن، ابزار سطح سنجي يا اندازه گيري سطح مواد درون مخازن و كنترل دقيق آنها.

تلفيق آب شيرين كن با ساير فرآيندهاي تصفيه

اصولا آب شيرين كن براي حذف ذرات مي باشد. اين تاسيسات اغلب خودكار عمل مي نمايند و فقط شامل صاف سازي و گندزدايي مي باشند بنابراين با ساير فرآيندهاي تصفيه به صورت تلفيقي وجود ندارند.اما اخيرا صاف سازي غشايي بعنوان يك گزينه جايگزين صاف سازي دانه اي صرفنظر از كيفيت منبع آب ارزيابي شده اند. اين تاسيسات حتي براي منابع آبي كه نياز به كنترل DBP يا حذف NOM، رنگ، بو و طعم، سختي، آهن، منگنز، آرسنيك و ساير تركيبات آلي و معدني دارند، به كار مي رود. براي تصفيه اين نوع آب ها، فرآيندهاي صاف سازي غشايي با سيستم هاي تصفيه پيچيده تلفيق مي شوند.

اكنون صاف سازي غشايي همراه با اكسيدان ها براي حذف آهن و منگنز، با سختي گيري با آهك براي حذف سختي، با انعقاد براي آب هاي با كدورت زياد يا NOM زياد و با PAC براي حذف مواد آلي مصنوعي به كار مي رود.

انعقاد، لخته سازي و گاهي اوقات با ته نشيني، واحدهاي پيش تصفيه معمول براي صاف سازي غشايي مي باشند. انعقاد قادر به حذف 15 تا 50 درصد NOM در آب هاي طبيعي است. انعقاد با ته نشيني اجازه كاربرد صاف سازي غشايي را براي آبهاي با كدورت بالا و خيلي متغير مي دهد.

PAC در تصفيه خانه هاي متداول جهت حذف عوامل مولد بو و مزه و همچنين تركيبات آلي مصنوعي به كار گرفته شده است. تلفيق تصفيه PAC با صاف سازي غشايي يك فرآيند بي نظير در حذف اين آلاينده مهيا مي سازد. در راكتور معمول PAC به غشا، PAC به جريان آب تغذيه غشا ( در بالا دست غشا ) قرار داده مي شود. با استفاده از غشاهاي تحت فشار با مدل جريان جانبي يا با استفاده از غشاهاي مستغرق، PAC را به آب تغذيه برگشت داده مي شود. اين عمل زمان تماس با PAC را افزايش مي دهد و استفاده كربن را به حداكثر مي رساند.

اساس كار آب شيرين كن

اساس كار اين دستگاه ها بر عبور مولكول هاي غير يوني مثل آب از يك غشا با روزنه هاي بسيار ريز بنا شده است. اين غشاها به صورتي ساخته شده اند كه مولكول هاي خنثي را به راحتي از خود عبور مي دهند. به همين دليل آب ورودي به سيستم، كه داراي املاح مختلف است به آب تقريبا خالص تبديل مي گردد. در سيستم آب شيرين كن RO، جريان ورودي به دو جريان آب تصفيه شده و پساب غليظ تبديل مي شود.

در فرآيند آب شيرين كن RO آب با فشار زياد از يك سري غشا نيمه تراوا عبور داده مي شود. اين فشار خارجي از فشار اسمزي طبيعي بيشتر است در نتيجه مولكول هاي كوچك تر از منافذ غشا عبور مي كنند در حالي كه مولكول هاي بزرگ تر، قادر به عبور از غشا نيستند و سپس در جرياني جانبي از كنار غشا عبور داده شده و دفع مي گردند. در اين فرآيند ميكروارگانيسم ها نيز از آب حذف مي شوند. به طور كلي اين فرآيند براي شيرين كردن آب هاي شور به كار مي رود ولي در سال هاي اخير براي حذف آلاينده هاي خاص نظير نيترات مورد توجه قرار گرفته است.

 آب شيرين كن RO يك روش تصفيه فيزيكي و نوعي فيلتراسيون است كه نياز به مواد شيميايي ندارد. در اغلب منابع از روش آب شيرين كن به عنوان روشي موفق و اقتصادي در درازمدت براي كنترل آلاينده هاي آب از جمله نيترات ياد شده است. در اين روش علاوه بر نيترات، كل جامدات محلول TDS آب نيز كاهش مي يابد. اگر چه فرآيند آب شيرين كن مي تواند ميكروارگانيسم ها را نيز حذف كند، اما توصيه شده كه آب پاك از نظر شاخص باكتريايي ( بدون كلي فرم ) به فرآيند RO وارد گردد.