برای طراحی آب شیرین کن نیاز است مفهوم TDS ، EC و رابطه بین TDS و EC آشنایی داشته باشید در زیر هر کدام از این پارامترها را بصورت مختصر توضیح داده شده است.
منظور از TDS کل مواد جامد محلول در آب یا غلظت املاح آب است که برابر مجموع غلظت همه یون های موجود در آب می باشد.
برای اندازه گیری کل مواد جامد محلول در آب، آبی را که از صافی مخصوص عبورداده شده و مواد معلق و کلوئیدی آن گرفته شده بعنوان نمونه انتخاب می کنند و سپس حجم دقیقی از آن را در یک بوته چینی دقیقا وزن شده ریخته و در دمای 110 درجه سانتیگراد تبخیر و خشک می کنند. تفاوت وزن بوته قبل از ریختن نمونه و پس از خشک شدن نمونه روی آن، وزن کل مواد جامد محلول در نمونه آب را نشان می دهد که اگر بر حجم نمونه تقسیم شود غلظت املاح آب به دست می آید که معمولا برحسب ppm یا میلی گرم در لیتر گزارش می کنند.
واضح است که اگر غلظت یون ها برحسب معادل کربناتی باشند، غلظت یون های مختلف را می توان باهم جمع کرد.
محدوده TDS آب های مختلف به صورت زیر است:
هدایت الکتریکی یا کنداکتیویته آب، معرف قدرت یونی یک محلول برای انتقال جریان برق است. واحد هدایت الکتریکی آب مو بر سانتی متر (mho/cm) است. ( واحد مقاومت الکتریکی ohm است و چون هدایت الکتریکی عکس مقاومت است، از این رو واحد آن mho می باشد ).
مو بر سانتی متر عدد بزرگی است از این رو معمولا از واحد µmho/cm استفاده می شود که یک میلیون برابر کوچک تر است.
هدایت الکتریکی آب خالص در 25c برابر با 0/056µmho/cm است.
چون در محلول ها، یون ها، جریان برق را منتقل می کنند از این رو EC با TDS رابطه دارد. در محلول های رقیق ارتباط این دو پارامتر بصورت TDS=0/5EC است.
وقتی غلظت ناخالصی زیاد می شود یون ها روی حرکت یکدیگر اثر منفی گذاشته و هدایت الکتریکی محلول دیگر همانند محلول رقیق متناسب با تعداد یون ها نمی باشد.
رابطه بین TDS و EC برای هر نمونه آب فرق دارد و به غلظت و نوع ناخالصی های موجود در آب بستگی دارد. برای بسیاری از آب های شهری و طبیعی داریم:
TDS (mg/l)=0/55 (µmho/cm)
اهمیت این دو پارامتر در این است که سرعت خورندگی آب در شرایط یکسان با افزایش EC افزایش می یابد و نیز با افزایش هدایت الکتریکی آب، درجه یونیزاسیون نمک های آب کاهش می یابد.
تولید باکتری ها و آزادسازی ترکیبات با بوی ناخوشایند و نامطبوع سامانه های جمع آوری فاضلاب، ایستگاه های بالابر و تصفیه خانه های فاضلاب برای مردمی که نزدیک وسایل حمل، جمع آوری فاضلاب و تجهیزات تصفیه زندگی می کنند و یا کارکنانی که در این گونه مکان ها کار می کنند، مزاحمت ایجاد می کند. تولید بوهای نامطبوع تصفیه فاضلاب بیولوژیکی زمانی روی می دهد که فاضلاب یا لجن سپتیک شود. لجن یا فاضلاب سپتیک شده زمانی توسعه می یابد که BOD محلول از راه فعالیت باکتری ها در صورت عدم حضور اکسیژن مولکولی آزاد و نیترات تجزیه شود.
تجزیه BOD محلول اغلب بعنوان سپتیک خوانده می شود. سپتیک شدن زمانی روی می دهد که لجن یا فاضلاب برای مدت زمان زیادی در سامانه جمع آوری فاضلاب و یا در سامانه های تصفیه بیولوژیکی باقی بمانند. تولید بوی بد بیولوژیک و آزادسازی آن می تواند در هضم کننده های بی هوازی نیز روی دهد. با وجود آنکه بیشتر ترکیبات بدبو از راه سپتیک شدن، تولید می شوند، اغلب ترکیبات بدبو پایه سولفور دارند. این ترکیبات شامل سولفید هیدروژن H2S، سولفید دی متیل و مرکاپتانت ها هستند. همچنین بسیاری از ترکیبات بدبو از راه تجزیه بی هوازی کربوهیدرات ها، لیپیدها و پروتئین ها یا ترکیبات نیتروژن دار تولید می شوند.
تجزیه بی هوازی BOD محلول منجر به تولید ترکیبات آلی و ترکیبات غیرآلی می شود. بسیاری از این ترکیبات بدبو شامل ترکیبات آلی فرار VOC و اسیدهای چرب فرار VFA هستند. بعضی از گازهای غیرآلی هم از راه تجزیه بی هوازی BOD محلول تولید می شوند و بعضی از این گازها مثل آمونیاک و سولفید هیدروژن بدبو هستند.
ترکیبات بدبو موجب بسیاری از مشکلات هستند. این مشکلات شامل شکایت ها از بوی بد، دعوای حقوقی و جریان فاضلاب از حالت بی هوازی فرآیندهای لجن فعال است که ممکن است موجب رشد باکتریایی رشته ای نامطلوب است.
دلایل ایجاد بوهای نامطبوع بیولوژیک:
تجزیه بی هوازی BOD محلول، بدون نیترات یا اکسیژن مولکولی آزاد روی می دهد. با وجود آنکه بعضی از باکتری ها تنها از اکسیژن مولکولی آزاد برای تجزیه BOD محلول استفاده می کنند و بسیاری از باکتری ها از نیترات یا اکسیژن مولکولی آزاد برای تجزیه BOD قابل حل استفاده می کنند، اغلب باکتری ها توانایی استفاده از مولکول های دیگر را برای تجزیه BOD محلول دارند. این مولکول ها شامل سولفات ، یک مولکول آلی و دی اکسیدکربن هستند. تنفس زمانی روی می دهد که باکتری ها از مولکول های آزاد اکسیژن یا نیترات برای تجزیه BOD محلول استفاده می کنند. این عمل وقتی صورت می گیرد که اکسیژن مولکولی و یون های باکتریایی جدید تولید می شوند.وقتی از اکسیژن یا نیترات مولکولی آزاد استفاده می شود، هیچ ترکیب بدبویی در طول تجزیه BOD محلول تولید نمی شود.
اشکال تجزیه بی هوازی BOD محلول که در نتیجه تولید ترکیبات بدبو تشکیل می شوند، احیای سولفات و اسید ترکیب و تولید الکل ( تخمیر ) ترکیبی است. احیا و تخمیر سولفات در غیبت اکسیژن و نیترات مولکولی آزاد یا در حضور گرادیان نیترات و گرادیان اکسیژن روی می دهد. وقتی که سولفات برای تجزیه BOD محلول استفاده می شود، دی اکسیدکربن، آب، سولفید هیدروژن، سولفید و مخلوطی از ترکیبات آلی زنجیره کوتاه ( اسیدها، الکل ) و سلول های باکتریایی جدید تولید می شود.
وقتی از یک مولکول آلی برای تجزیه BOD قابل حل استفاده می شود، دی اکسیدکربن، آب، مخلوطی از ترکیبات زنجیره کوتاه ( اسیدها، الکل ها) و سلول های باکتریایی جدید تولید می شود. بر این اساس، بعضی از ترکیبات آلی که تولید می شوند، ترکیبات آلی فرار VOC، اسیدهای چرب فرار VFA و ترکیبات سولفور VSC هستند.
اسیدهای چرب فرار اسیدهای زنجیره کوتاهی هستند که در فشار اتمسفر به بخار تبدیل می شوند. بعضی از این اسیدها بدبو هستند. اگر ترکیبات محتوی نیتروژن و سولفور مثل اسیدهای آمینه و پروتئین ها در طول سپتیک شدن تجزیه شوند، ترکیبات بدبوی محتوی نیتروژن و ترکیبات بدبوی محتوی سولفور با ترکیبات سولفور فرار VSC تولید می شوند. همچنین تجزیه ترکیبات محتوی سولفور و نیتروژن مثل اسیدهای آمینه سیستین منجر به آزادسازی گازهای غیرآلی بدبو مانند آمونیاک و سولفید هیدروژن می شود.
وقتی که تجزیه BOD محلول روی می دهد، الکترون ها از ترکیب آلی تجزیه شده، به مولکول حمل الکترون انتقال می یابند. مولکول حمل ( انتقال ) الکترون ممکن است اکسیژن، نیترات، سولفات مولکولی آزاد، یک مولکول آلی یا دی اکسیدکربن باشد. انتقال الکترون ها بعنوان یک واکنش کاهش اکسیداسیون شناخته می شود. این گونه واکنش ها در لجن یا فاضلاب مولکول هایی که برای حمل الکترون ها استفاده می شوند، می توانند با قابلیت کاهش – اکسیداسیون ORP فاضلاب یا لجن تعیین شوند. مقدار قابلیت کاهش – اکسیداسیون به میلی ولت محاسبه می شود و ممکن است مثبت یا منفی باشد.
منظور از روش های پیشرفته تصفیه آب، تقدم زمانی آنها نیست بلکه روش هایی هستند که میتوانند منجر به تهیه آب تقریبا خالص شوند. بهمین خاطر، تقطیر هرچند خیلی قدیمی تر از روش آهک زنی است ولی بعنوان روش پیشرفته تصفیه آب مطرح می شود. اکنون مقایسه روش های پیشرفته تصفیه آب را از چهار دید بررسی می کنیم. اول در مورد هزینه تصفیه، دوم در مورد کیفیت آب تصفیه شده، سوم در مورد کیفیت آب ورودی و بالاخره چهارم موارد کاربرد هر یک از این روش ها.
مقایسه روش های پیشرفته تصفیه آب شامل موارد زیر است:
از نظر ترمودینامیکی، هر روش تصفیه ای که برای جداسازی بکار رود مستلزم مصرف یک حداقل انرژی است اما در عمل بعلت برگشت ناپذیر بودن فرآیندها، مصرف انرژی بسیار بیشتر از حداقل انرژی است.
برای حذف یون ها از آب علاوه بر الکترودیالیز روش های دیگری مثل اسمزمعکوس، رزین های تعویض یونی و تقطیر هم مطرح است. هرچند که از نظر تئوری در هر یک از این فرآیندها ملزم به مصرف یک حداقل انرژی هستیم، اما انرژی واقعی مورد نیاز بستگی به درجه برگشت ناپذیر بودن هر یک از فرآیندها دارد.
در اسمزمعکوس، مولکول های آب هستند که از غشا عبور می کنند در حالیکه در الکترودیالیز یون های ماده حل شده ( ناخالصی ) هستند که از غشا عبور می کنند.
چون اتلاف انرژی ناشی از برگشت ناپذیری فرآیند بیشتر بعلت اصطکاک یون ها با دیواره حفره های غشا می باشد بنابراین می توان انتظار داشت که هرچه ناخالصی بیشتر باشد اتلاف انرژی در الکترودیالیز بیشتر از اسمزمعکوس است چون در اسمزمعکوس ناخالصی ها از غشا عبور نمی کنند.
رزین های تعویض یونی برای حذف نمک در محلول های فوق العاده رقیق، ارزانترین روش هستند. اما هزینه این روش با افزایش غلظت نمک به سرعت افزایش می یابد. در غلظت حدود 500ppm الکترودیالیز، اقتصادی ترین روش نمک زدایی است ولی در غلظت حدود 5000ppm اسمزمعکوس در الویت قرار می گیرد و در غلظت های 100000ppm به بالا تقطیر اقتصادی ترین روش حذف ناخالصی ها از آب می باشد.
الف) تقطیر: این روش تنها روش تصفیه آب است که به طور صددرصد، تمام عوامل بیماری زا ( باکتری، ویروس و غیره ) را از آب ورودی حذف می کند. از نظر تئوری، تقطیر قادر به حذف تمام مواد می باشد اما در عمل به خاطر حمل ذرات مایع توسط بخار ممکن است مقداری دی اکسیدکربن یا آمونیاک وجود داشته باشد.
ب) رزین های تعویض یونی: در این روش می توان آب با هر کیفیت دلخواهی تهیه کرد. آب با درصد خلوص زیادی که می توان از این روش تهیه کرد عملا حتی با چندین بار تقطیر هم نمی توان تهیه کرد.
ج) اسمزمعکوس: این روش می تواند کل مواد جامد محلول در آب را تا نودونه درصد کاهش دهد. در عمل، حذف تا نود و پنج درصد معمول است. حذف باکتری، ویروس و میکروب های دیگر صد در صد است اما در عمل به خاطر آب بندی نبودن قسمت های مختلف، ممکن است اندکی از این مواد در آب تصفیه شده دیده شوند.
د) الکترودیالیز: می تواند TDS آب ورودی را تا حدود 500ppm به صورت اقتصادی کاهش دهد اما ناخالصی های غیریونی و کلوییدی آب باقی می مانند.
الف) تقطیر : در این روش می توان از هر نوع آبی ( آب شیرین، آب شور، آب دریا ) استفاده کرد. برای جلوگیری از ایجاد رسوب سخت در داخل دستگاه معمولا تصفیه مقدماتی آب ورودی برای حذف سختی توصیه می شود و نیز برای حذف یون های فلزی می توان از رزین های تعویض یونی به عنوان تصفیه مقدماتی استفاده کرد.
ب) رزین های تعویض یونی: پس از تصفیه مقدماتی آب ورودی، آب هایی که کل مواد جامد محلول آنها از 700ppm کمتر باشد و نیز ناخالصی های آلی و بیولوژیکی آب بسیار کم باشد را می توان بصورت موثر و اقتصادی با این روش تصفیه کرد.
وقتی که مواد آلی محلول در آب و BOD آب ورودی زیاد باشد در آن صورت حتما باید آب ورودی را تصفیه مقدماتی کرد که کار پر دردسر و پرهزینه ای است.
اگر غلظت مواد جامد محلول بیشتر از 1000mg/L باشد استفاده از روش های دیگر چون اسمزمعکوس و الکترودیالیز توصیه می شود.
ج) اسمزمعکوس : پس از حذف مواد معلق و تصفیه مقدماتی، بستگی به آنالیز آب خام دارد، اسمزمعکوس قادر است که از آب دریا تا 5000ppm ، آب شور و نیم شور چاهها، آب آشامیدنی تهیه نماید.
د) الکترودیالیز : آب های شور تا 7000ppm را هم می توان با این روش تصفیه کرد اما آب هایی که TDS آنها حداکثر 2000ppm است را می توان با راندمان اقتصادی خیلی خوب تصفیه نمود.
برای تهیه آب صنعتی از آب خام موارد زیر قابل توجه است:
الف) تقطیر: برای تهیه آب مقطر در آزمایشگاه ها، تهیه آب مطلوب در پزشکی و نیز تولید آب آشامیدنی از آب دریا یا شور، روش تقطیر بکار می رود.
ب) رزین های تعویض یونی: این یک روش ترجیحی برای تهیه آب با کیفیت بالا از آب شهری، سبک کردن آب، تهیه آب تغذیه بویلرهای با سوخت فسیلی یا هسته ای، تهیه آب پالایشگاه ها، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی و آشامیدنی، صنایع داروسازی و الکترونیک و نیز در امور پژوهشی است.
ج) اسمزمعکوس : هرجا که حذف مواد آلی اهمیت حیاتی داشته باشد ( مثلا در پزشکی، داروسازی و صنایع الکترونیک ) روش اسمزمعکوس می تواند جایگزین تقطیر شود، با این مزیت که هم اقتصادی تر است و هم سرعت کار بیشتر می باشد. امروزه اسمزمعکوس اقتصادی ترین روش برای تهیه آب آشامیدنی از آب های نیمه شور است.
د) الکترودیالیز: نقش الکترودیالیز بیشتر در مواقعی مطرح می شود که بخواهیم از آب های نیمه شور، آب آشامیدنی تهیه نماییم. فعلا تبدیل آب دریا با روش الکترودیالیز به آب شرب مطرح نیست چون اقتصادی نیست.
توجه کنید که:
در مورد مقایسه روش های پیشرفته تصفیه آب صحبت کردیم امیدواریم که مفید باشد.
پکیج تزریق مواد شیمیایی یکی از پراهمیت ترین تجهیزات در صنایع مختلف می باشد که جهت افزودن طیف وسیعی از مواد شیمیایی که دارای کاربردهای مختلفی می باشند استفاده می شود که از آن جمله می توان به مواد ضد رسوب، مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده، مواد ضد خوردگی، اسید و قلیا و در نهایت مواد ضدعفونی کننده نظیر کلر اشاره کرد.
نخست محلول رقیق شده با آب را از ماده ی مورد نظر تهیه کرده و سپس آن را طبق نتایج آزمایشگاهی با نسبت از پیش تعیین شده به فاضلاب می افزایند. چون مقدار مصرف مواد منعقد کننده با درجه ی اسیدی pH فاضلاب بستگی دارد، دستگاه های خودکاری ساخته شده که پس از تعیین مداوم درجه ی اسیدی فاضلاب مقدار ماده ی منعقدکننده ی مصرفی را تغییر می دهد. استفاده از مواد منعقد کننده، بیشتر برای فاضلاب های صنعتی و یا فاضلاب شهرهایی که موسسات صنعتی فراوانی در خود دارند مناسب است و در این صورت گاهی از تصفیه ی زیستی صرف نظر می شود.
برخی کاربردهای پکیج تزریق مواد شیمیایی :
مواد شیمیایی برای تزریق باید در غلظتی که مدنظر است تهیه و مورد استفاده قرار گیرد، معمولا مواد شیمیایی آماده تزریق را برای 8 تا 12 ساعت کار تهیه می شود. مواد شیمیایی آماده شده به میزان مورد نیاز از طریق پمپ تزریق به مخزن تزریق می شود.
مخازن تهیه مواد شیمیایی می تواند از جنس پلی اتیلن، بتن یا استنلس استیل باشد. در صورت ساخت این مخازن از مصالح بنایی باید سطوح داخلی آن ها که در تماس با مواد شیمیایی است به منظور جلوگیری از خوردگی با مواد ضدخورنده پوشیده شود.
مواد شیمیایی باید بصورتی محلول شده باشد که در حین تزریق باعث گرفتگی لوله های جریان شود.
با وجود آنکه بعضی از جلبک های رشته ای و قارچ های رشته ای در فرآیندهای لجن فعال وجود دارند، اغلب میکروارگانیسم های رشته ای باکتری ها هستند. این باکتری ها از سه راه وارد فرآیند لجن فعال می شوند:
این باکتری ها کارهای مثبت و منفی در فرآیند لجن فعال انجام می دهند، کارهای مثبت شامل:
کارهای منفی شامل:
میکروارگانیسم های رشته ای تولیدکننده کف شامل میکروتریکس پارویسلا، نوکاردیوفرم ها است. اینکه آیا این باکتری ها کارهای مثبت یا منفی را در لجن فعال انجام می دهند به وسیله فراوانی نسبی شان تعیین می شود. کارهای مثبت وقتی رخ می دهد که یک تا پنج باکتری رشته ای در اغلب ذرات فلاک وجود داشته باشد. از مشخصات باکتری های رشته ای و شرایط عملکردی آنها می توان به رشد نامطلوب و کند آنها و شرایط بهره برداری خاصی که برای کنترل رشد مطلوب این نوع باکتری ها لازم است، اشاره کرد.
با تشخیص و شناسایی میکروارگانیسم های رشته ای که مسئول ایجاد مشکلات بهره برداری هستند، شرایط بهره برداری که اجازه رشد نامطلوب و سریع ارگانیسم های رشته ای را می دهند، قابل شناسایی هستند. زمانیکه شرایط بهره برداری تشخیص داده شد، می توان آنها را برای کنترل رشد نامطلوب میکروارگانیسم های رشته ای تنظیم کرد.
معیارهای فعالیت برای کنترل باکتری های رشته ای و یا مشکلات فعالیت آنها به شرح ذیل است: