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:
- 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 .
- 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.
- 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:
- 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.
- 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.
- الكترودياليز يون هاي معدني را حذف مي كند. حذف مواد كلوئيدي آلي و غيره با اين روش مطلوب نيست.
- الكترودياليز بيشتر از RO به نيروي متخصص نياز دارد.
- الكترودياليز به برق مستقيم با ولتاژ نسبتا بالا نياز دارد.
در مورد مقايسه روش هاي پيشرفته تصفيه آب صحبت كرديم اميدواريم كه مفيد باشد.
تصفيه فاضلاب از طريق رقيق نمودن