تصفیه اب

امیر محمد جانعلی زاده

مراحل تصفیه آب

مقدمه

آب مورد نیاز به اندازه کافی و کیفیت مطلوب برای ادامه حیات بشری بسیار ضروری است انسانها از همان ابتدا به اهمیت فراوان آب پی برده بودند و تمدنها پیرامون منابع آبی به وجود آمده اند که علاوه بر تامین نیازهای حیاتی قادر به رفع نیازهای کشاورزی و حمل و نقل بوده اند.

انسانهای اولیه از طریق حواس فیزیکی نظیر بینایی و چشایی و بویایی کیفیت آب را می سنجیدند.

خصوصیات آب آشامیدنی

شناسایی ویژگی هایی که در فرآیند تصفیه آب شرب ضروری به نظر می رسند و بایستی با استانداردهای موجود مطابقت داشته باشند عبارتند از:

 ویژگی های فیزیکی آب اشامیدنی

    الف) جامدات معلق

    ب) کدورت

    ج) رنگ

    د) طعم و بو

    و) دما

خصوصیات آب آشامیدنی

  ویژگی های شیمیایی آب آشامیدنی

   الف) کل جامدات محلول

   ب) قلیائیت

   ج) سختی

   د) فلزات

   و) مواد آلی

   ه) مواد مغذی

خصوصیات آب آشامیدنی

ویژگی های بیولوژیکی آب آشامیدنی میکروارگانیسم های بیماریزا در آب

الف) باکتریها  : 1.وبا 2.حصبه 3.اسهال خونی باسیلی

ب) ویروسها  : 1.فلج اطفال 2.هپاتیت

ج) تک یاخته ها :1.آمیبیازیس 2.توکسوپلاسموزیس 3.ژیاردیازیس

د) کرم های انگلی  :1.آسکاریس   2. کرم های قلابدار   3.تریکوسفال    4.اکسیور یا کرمک    5.همینولپیس نانا   6.تنیاساژیناتا    7.تنیااکینوکک    8.شیستوزوماهماتوبیوم

خصوصیات آبهای سطحی

٭             phاین آبها در حدود 7- 8 می باشد.

٭            زلال هستند

٭            مواد آلی موجود در این آبها در نقاط مختلف فرق می کند

٭            معمولا ً آلوده به میکروارگانیسم ها هستند

٭            مقدار آمونیاک، فنل و نیترات این آبها ممکن است زیاد باشد

٭            ممکن است حاوی دترجنت،نفت،روغن و فلزات سنگین باشد

٭            معمولا ً آبهای سطحی ناشی از کشاورزی حاوی نیترات و فسفات هستند

خصوصیات آبهای زیرزمینی

٭            دی اکسید کربن ممکن است در این آبها زیاد باشد

٭            ph این آبها معمولا ًدر حدود 7/9- 6/9 است

٭            مواد معلق در این آبها بسیار کم است

٭            این آبها ممکن است دارای ذرات شن باشند

٭            معمولا ً مواد آلی در این آبها کم است

٭            این آبها حاوی آهن محلول و گاهی منگنز محلول هستند که در اثر اکسیداسیون ذرات زرد - قهوه ای  در آنها ظاهر می شود

٭            معمولا ً این آبها حاوی املاح زیاد می باشند

٭            معمولا ً حاوی سختی می باشند (بیشتر سختی موقت)

٭            در آبهای شور غلظت یون کلر و سدیم بسیار زیاد است

مروری کوتاه بر تاریخچه تصفیه آب

تصفیه آب برای بشردارای سابقه ای بسیار طولانی و قدیمی است. مورخین بر این عقیده اند که تاریخ تصفیه آب به حدود دو هزار سال پیش از میلاد مسیح میرسد. این مراحل تصفیه ای شامل جوشاندن و صاف کردن آب بوده است. وسایل اولیه تصفیه آب در منازل افراد مورد استفاد قرار می گرفت و تا حدود قرن اول میلادی هیچ نشانه ای دال بر وجود عملیات تصفیه ای بر روی آب مصرفی جامعه وجود نداشت. نکته ای که مسلم است این است که عملیات تصفیه آب در قرون وسطی دچار رکود گردید و مجددا ً در قرن هیجدهم مورد توجه قرار گرفت.

شهر پیزلی در اسکاتلند به عنوان اولین شهری که آب مصرفی آن مورد تصفیه قرار گرفت،شهرت دارد. سیستم تصفیۀ آب متشکل از عملیات ته نشین سازی بود که متعاقب آن فیلتراسیون انجام می شد. این سیستم تصفیه در سال 1804میلادی آغاز به کارکرد .به تدریج در اروپا این سیستم متداول گردید و تا پایان قرن نوزدهم بیشتر منابع عمدۀ آب شهری فیلتر می شد که این فیلتر ها از نوع ماسه ای کند بود.

مروری کوتاه بر تاریخچه تصفیه آب

توسعه عملیات تصفیۀ آب در امریکا پس از اروپا صورت گرفت. از اواسط قرن نوزدهم فیلتراسیون برای بهبود کیفیت ظاهری آب آشامیدنی مورد استفاده قرار گرفت .

یکی از مزایای شناخته نشدۀ آن عبارت بود از حذف میکروارگانیسم هایی که شامل عوامل بیماریزا نیز می شد و هم چنین موجب گواراترشدن آب می گردید.

در انتهای قرن،فیلتراسیون به عنوان عامل اصلی جلوگیری از بیماری هایی با منشاء آبی به حساب می آمدند.

پذیرش تئوری میکروبی دربارۀ انتقال بیماری ها منجر به انجام عملیات گندزدایی بر روی منابع آب مصرفی جامعه گردید.

 اولین واحدی که به طور دائم آب را کلرینه میکرد،در سال 1902در بلژیک راه اندازی شد.

مصرف آب

آب در شهرها به مصارف مختلفی می رسد که آنها را می توان به شرح ذیل تقسیم بندی کرد:

٭            _ مصرف خانگی

٭            _ مصرف عمومی

٭            _ مصرف تجاری و صنعتی

٭            _ مصرف آب در فضای سبز

٭            _ مصرف آب در آتش نشانی

٭            _ تلفات آب

عوامل موثر بر مصرف آب شهری

٭            1- شرایط اقلیمی

٭            2- وضعیت فرهنگی و اقتصادی مردم

٭            3- نوع جامعه

٭            4- فشار آب

٭            5- قیمت آب

٭            6- نیاز به صرفه جویی

٭            7- مدیریت سیستم آبرسانی

انتخاب محل تصفیه خانه:

1- محل تصفیه خانه باید تا حد ممکن به منبع آب، محل توزیع و برق نزدیک باشد.

2- در محل تصفیه خانه باید زمین کافی برای توسعه احتمالی آینده موجود باشد (معمولا ً به ازای هر نفر 0/2-0/3 متر مربع زمین را در نظر می گیرند)

3- محل تصفیه خانه باید به راههای اصلی نزدیک باشد تا انتقال وسایل و کارگران در مرحلۀ ساخت و انتقال مواد شیمیایی و رفت و آمد پرسنل در مرحلۀ بهره برداری به راحتی و با هزینۀ کم انجام گیرد.

4- حتی الامکان آب تصفیه شده به مخازن ذخیره با نیروی ثقل انتقال یابد.

5- ساختمان اداری و آزمایشگاه کنترل کیفیت آب باید نزدیک محل تصفیه خانه باشد.

6- وضع ظاهری تصفیه خانه و محوطۀ آن از زیبایی کافی برخوردار باشد.

مراحل مختلف تصفیه آب

همواره باید تلاش در این راستا باشد که تا حد امکان از خالص ترین منابع آب برای شرب استفاده شود، حتی اگر این امر به قیمت انتقال آب از مسیرهای طولانی و رساندن آن به مصرف کننده با تصفیه اندک و یا بدون تصفیه انجام شود هم چنین برای حفظ کیفیت آب مراقبت از منابع آب بسیار ضروری است.

فرآیندهایی که برای تصفیه آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می گیرند، بستگی به کیفیت آب منبع انتخاب شده دارند. بیشتر آبهای زیرزمینی صاف و عاری از عوامل بیماری زا و هم چنین فاقد مقادیر قابل توجهی از مواد آلی هستند. این قبیل آبها را می توان با استفاده از حداقل مقدار کلر برای جلوگیری از آلودگی شبکه های توزیع، در سیستم های آب آشامیدنی مورد استفاده قرار داد. اما ممکن است بعضی از آبهای زیر زمینی حاوی مقادیر زیادی از جامدات محلول، گازها و یا مقادیر اضافی آهن، منگنز و یا حتی مواد آلی و میکروبی باشند که در صورت به فرآیندهای تصفیۀ پیچیده نیاز می باشد.

سیستم های تصفیه که برای تهیۀ آب آشامیدنی از آبهای زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرند به این ترتیب اند:

                 ٭             هوادهی

                 ٭            سختی گیری

                 ٭            فیلتراسیون

                 ٭            گندزدایی

                 ٭            ذخیره سازی

آبهای سطحی غالبا ً دارای تنوع بیشتری از آلاینده ها نسبت به آبهای زیرزمینی هستند و به همین دلیل فرآیندهای تصفیه ممکن است برای این قبیل آبها پیچیده تر باشد. بیشتر آبهای سطحی داری کدورتی بیش از مقدار تعیین شده توسط استانداردهای آب آشامیدنی می باشند. هرچند جریانهای آبی که با سرعت زیاد در حرکت اند ممکن است دارای مواد بزرگتر به حالت معلق باشند اما بیشتر جامدات در اندازه های کلوئیدی بوده و برای جداسازی آنها استفاده از فرآیندهای تصفیه مورد نیاز است.

 سیستم های تصفیه که به طور معمول برای آبهای سطحی مورد استفلده قرار می گیرند به این ترتیب اند:

1- آشغالگیر

2- تصفیه شیمیایی مقدماتی

3- ته نشینی

4- انعقاد و لخته سازی

5- فیلتراسیون

6- جذب سطحی

7-گندزدایی

8- ذخیره سازی

مراحل تصفیه آب

و اما فرآیندهای تصفیه آب به ترتیب قرارگیری واحدها در تصفیه خانۀ آب، به شرح ذیل عبارتند از:

1- آبگیر              2-آشغالگیر            3- تصفیۀ شیمیایی مقدماتی

4- ته نشینی مقدماتی       5-توریهای آبهای سطحی         6 -هوادهی     

7- انعقاد و لخته سازی         8 - سختی گیری        9-فیلتراسیون 

10- جذب           11- فلوئورزنی & فلوئورزدایی        12- تثبیت 

 13- گندزدایی           14- ذخیره سازی

1.آبگیر(intake)

جهت تصفیۀ آبهای سطحی معمولا ً در ابتدا آب را از طریق واحدی به نام آبگیر از منبع برداشت نموده و آن را به تصفیه خانه انتقال می دهند. آبگیر معمولا ً یک واحد ساختمانی یا یک ساختمان بتنی است که برای تامین آب آرام و عاری از مواد شناور با کیفیت بهتر از منبع آب استفاده می شود. آب فراهم شده از طریق آبگیر در مقایسه با منبع اصلی صافتر است و کیفیت بهتری دارد. به همین دلیل محل آبگیر باید در بالادست جریانهای آبی شهری باشد و هیچ گاه نباید در محل های با جریان گردابی سیلابی قرار گیرد. در محل آبگیر معمولا ً با استفاده از توریهایی عمل آشغالگیری انجام می شود و در مجموع تصفیۀ ساده فیزیکی انجام می پذیرد.

2.آشغالگیر(screen)

تصفیه خانۀ آب دارای واحدهای مختلفی جهت جداسازی جامدات معلق از آب است. انتخاب یک واحد خاص یا ترکیبی از فرآیندهای مختلف برای حذف جامدات معلق به ویژگی های جامدات، غلظت آنها و درجۀ تصفیۀ آب مورد نیاز بستگی دارد. به عنوان مثال جامدات خیلی بزرگ و سنگین می توانند با شبکه آشغالگیرهای میله ای یا توریهای ریز جداسازی شوند در جامدات معلق ریزتر و کلوئیدی با ته نشینی به کمک مواد شیمیایی و صاف کردن حذف می شوند.

اهداف آشغالگیرها به شرح زیر عبارتند از:

      1- جداسازی و حذف مواد بزرگ حمل شده با آب خام که می توانند راندمان فرآیندهای بعدی تصفیه را تحت تاثیر فرار دهند و در عملکرد آنها مشکل ایجاد نمایند.

      2. حفاظت از واحدهای بعدی تصفیه خانه در مقابل اشیای بزرگ که می توانند سبب انسداد و صدماتی در برخی تجهیزات شوند.

انواع آشغالگیر

آشغالگیرها را بر اساس فضای باز بین میله ها تقسیم بندی می نمایند به:

       ٭            آشغالگیر ریز(Fine Screening)  کمتر از 10 میلی متر

       ٭            آشغالگیر متوسط (Medium Screening) بین 10-40 میلی متر

       ٭            آشغالگیر درشت (Coarse Screening)  بیشتر از 40 میلی متر

آشغالگیرهای درشت تر در ابتدا و آشغالگیرهای ریزتر بعد از آنها قرار میگیرند.

سرعت عبور آب از آشغالگیرهای میله ای در شرایط عادی باید به حدی باشد که باعث چسباندن مواد به آشغالگیرها شود بدون آنکه افت فشار زیاد ایجاد کند و یا سبب انسداد فضای خالی بین میله ها شود، تا جریان به آسانی از آن عبور کند. معمولا ًسرعت قابل قبول بین میله های آشغالگیر در جریان متوسط حدود 0/6-1 متر بر ثانیه و برای جریان حداکثر 1/2-1/4 متر بر ثانیه در نظر گرفته می شود. درجه انسداد و گرفتگی در آشغالگیرها به کیفیت آب و روش پاکسازی آشغالگیر بستگی دارد. روشهای پاکسازی عبارتند از:

الف) آشغالگیرهای میله ای با پاکسازی دستی

ب) آشغالگیرهای میله ای با پاکسازی اتوماتیک

3. تصفیۀ شیمیایی مقدماتی (Pretreatment of chemical)

در این مرحله از مواد شیمیایی برای کنترل رشد گیاهان آبزی استفاده می شود. مشکلاتی که گیاهان آبزی در تصفیه خانه ها به وجود می آورند نتیجه رشد بیش از حد چند گیاه در مواقع معینی از سال است. بعضی از انواع گیاهان آبزی (جلبک ها- گیاهان آبزی ریشه دار) ایجاد بو و مزه خاصی در آب می نمایند. هم چنین آنها می توانند در فرآیندهای تصفیه ایجاد اختلال نمایند.

الف) مشکلات ناشی از جلبک ها

   جلبک ها و سایر ارگانیسم های ذره بینی در تمام آبهای سطحی یافت می شوند. جلبک های آبی سبز، سبز، دیاتومه و فلاژله های رنگی از نظر منابع آب قابل توجه هستند. جلبک ها سه نوع مزه(شیرین، تلخ و ترش)در آب ایجاد می کنند. مشکلات ناشی از جلبک ها را می توان به شرح ذیل مورد بررسی قرار داد:

٭     گرفتگی صافی ها

٭     ایجاد قشر لزج ژلاتینی

٭     ایجاد رنگ

٭     خورندگی

٭     ایجاد سمیت

٭ تداخل با سایر فرآیندهای تصفیه

کنترل جلبک ها

بعضی از روشهای کنترلی جهت کنترل جلبک های موجود در آبهای سطحی عبارتند از:

الف) سولفات مس: کارایی جلبک ها در از بین بردن جلبک ها متفاوت است و به نوع جلبک و قدرت انحلال آن در آب بستگی دارد. بهترین راندمان جهت کنترل جلبک  آن در حدود 8-9 باشد.phها توسط سولفات مس هنگامی اتفاق می افتد که قلیائیت کل آب کمتر یا معادل حدود 50 میلی گرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم و

ب) پودر ذغال فعال: پودر را بر سطح آب می پاشند تا پوشش سیاه رنگ ایجاد شده، مانع نفوذ نور خورشید به داخل آب شود. پودر ذغال فعال را ممکن است به طور دستی یا با یک تغذیه کنندۀ شیمیایی به آب اضافه کنند.

<span style="font-family: 'arial black', 'avant garde'; font-size: small; color: #000