روش های تصفیه آب

تصفیه خارجی (خارج از سیستم)

اگر برای رهایی از مشکلات ناشی از وجود نا خالصی ها در آب سعی کنیم که قبل از ورود آب به واحد صنعتی ،ناخالصی ها را از آب بزدایم در ان صورت تصفیه آب در خارج از سیستم (واحد مورد نظر) انجام شده و آن را تصفیه خارجی می نامیم. روش هایی چون آهک زنی، استفاده از رزین های تعویض یونی و یا فیلتراسیون ، جزء تصفیه خارجی هستند.

تصفیه داخلی

اگر دبی آب کم باشد ممکن است هزینه خارجی (ساخت تأسیسات و تجهیزات )برای حذف ناخالصی ها از نظر اقتصادی توجیه پذیر نباشد، و یا هزینه تصفیه خارجی (از نظر قیمت مواد شیمیایی )برای حذف کامل ناخالصی ها بسیار زیاد باشد در آن صورت با افزودن مواد شیمیایی مناسب به آب با خلوص بالاتر ، تصفیه داخلی از اهمیت زیادی برخوردار شده است و در کمتر واحد صنعتی است که نیاز به تصفیه داخلی نباشد. استفاده از مواد شیمیایی برای تنظیم PH و یا مواد ضد خوردگی در داخل واحد ، جزء تصفیه داخلی هستند.

در شکل زیر روش های مختلفی که در تصفیه آب معمول است نشان داده شده است(منظور از آب خام ،آب تصفیه نشده است).

                                                                                               :روش های کلی حذف مواد زاید در آب در جدول زیر آمده است

                   «روش های مختلف کاهش غلظت گازها در آب»

تصفیه فاضلاب

هدف از تصفیه فاضلاب عبارت است از:

1. 1.    تأمین شرایط بهداشتی برای زندگی مردم
2. 2.    پاک نگه داشتن محیط زیست
3. 3.    بازیابی فاضلاب

انواع فاضلاب

فاضلاب ها بسته به شکل پیدایش و خواص آن ها به سه گروه تقسیم می شوند :

1. 1.    فاضلاب های خانگی
2. 2.    فاضلاب های صنعتی
3. 3.    فاضلاب های سطحی

فاضلاب های صنعتی

خواص فاضلاب های صنعتی و پساب کارخانه ها کاملاً بستگی به نوع فرآورده کارخانه دارد. با توجه به این موضوع، مهمترین تفاوتی که می تواند فاضلاب کارخانه ای با فاضلاب های خانگی داشته باشد عبارتند از :

v    امکان وجود ترکیب های شیمیایی و سمی در فاضلاب کارخانه بیش تر است .

v    خاصیت خورندگی بیش تری دارد.

v    خاصیت قلیایی یا اسیدی زیادی دارد.

v    امکان وجود موجودات زنده در آن ها کمتر است.

تنها قسمتی از فاضلاب کارخانه ها که تقریباً در تمام کارخانه ها خاصیتی یکسان دارند،فاضلاب به دست آمده از تشکیلات خنک کننده آن ها است. آلودگی این فاضلاب ها بسته به  تعداد دفعاتی که آب برای خنک کردن کارخانه به کار برده شده است متفاوت می باشد و معمولاً آلودگی آن ها کمتر از فاضلاب های دیگر می باشد و بیش تر به صورت وجود مواد نفتی و روغن آن ها نمودار می شود.

کاربرد فیلتر ها

تقریباً برای هر استفاده ای لازم است که مواد زاید و معلق آب حذف شوند. برای زلال کردن آب های کدر از فیلتر ها استفاده می شود. برای بهبودی کار ته نشینی و انعقاد سازی، از فیلتر ها به عنوان مرحله نهایی حذف مواد معلق استفاده می شود.معمولاً بعد از آهک، آهک ـ سودازنی و نیز بیش از تصفیه با رزین های تعویض یونی و اسمز معکوس، استفاده از فیلتر ها توصیه می شود.

رزین های تعویض یونی

رزین های تعویض یونی ذرات جامدی هستند که می توانند یون های نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند.

ویژگی هایی که استفاده از رزین ها را برای کاهش سختی آب مطلوب تر می کنند عبارتند از:

v    رنگ و کدریت آب خام کم باشد.

v    سختی آب بیش تر از نوع غیر کربناتی باشد( سختی دائم).

v    مقدار سختی آب متغیر باشد.

v    حجم آب مصرفی کم باشد.

رزین های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی باشد به گونه ای که از نظر بار الکتریکی خنثی هستند اما تعویض کننده ها با محلول های الکترولیت این تفاوت را دارند که فقط یکی از دو یون متحرک و قابل تعویض است.

در اثر تعویض یونی ، کتایون ها یا آنیون های موجود در محلول با آنیون ها و کاتیون های موجود در رزین تعویض می شوند به گونه ای که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می مانند. باید توجه داشت که در اینجا با تعادل جامد ـ مایع سر و کار داریم بدون آن که جامد در محلول حل شود.

 برای آن که یک تعویض کننده یونی جامد مفید باشد باید دارای شرایط زیر باشد :

1. 1.    خود دارای یون باشد.
2. 2.    در آب غیر محلول باشد .

3.  فضای کافی در شبکه تعویض کننده وجود داشته باشد که یون ها بتوانند به سهولت در شبکه جامد رزین وارد یا خارج شوند.

اکثر یون های تعویض یونی که در تصفیه آب به کار می روند رزین های سنتزی هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل شده اند.

ظرفیت رزین

در شبکه رزین ها، گروه های فعالی هستند که می توانند با یون های محیط خود تبادل یونی انجام دهند. بنابراین ظرفیت یک رزین به این مفهوم است که چقدر می تواند با محیط خود تبادل یونی انجام دهد و معمولاً بر حسب اکی والان از یون های قابل تعویض و یا میلی گرم معادل کربناتی به ازای واحد حجم رزین بیان می شود.

در طی سرویس که رزین ها به تدریج اشباع می شوند، یون های مختلفی در داخل شبکه رزین جایگزین می شوند. به عنوان مثال رزین قسمتی از هیدروژن خود را با یون کلسیم ، منیزیم ، آهن و ... تعویض می کند. هر کدام از این یون ها حجم متفاوتی دارند. بنابراین شبکه رزین برای پذیرفتن این یون ها مجبور به انبساط و انقباض می شود.

هرچه ظرفیت تعویض یونی رزین بیش تر باشد، این تغییر حجم در شبکه رزین بیش تر خواهد بود. این تغییرات حجم باعث تنش در داخل شبکه رزین می گردد که در نهایت موجب فرسایش بعضی از دانه های رزین می شود. علاوه بر این در طی فرآیند احیا، دانه های رزین در داخل بستر شناور شده و بالا و پایین می رود. این اختلاف فشار در ستون رزین باعث شکستگی بعضی از رزین ها شده و در نتیجه رزین ها به صورت دانه های ریز تری در می آیند.

این رزین های شکسته می توانند به همراه ذرات معلقی که در طی سرویس در خلل و فرج رزین ها جایگزین می شوند باعث افت فشار بیش تر و یا کاهش دبی آب تصفیه شده (در صورت کار با فشار ثابت) گردند. بنابراین پایداری مکانیکی به عنوان یک فاکتور باید در موقع انتخاب رزین مورد توجه قرار گیرد.

طرز کار دستگاه های تعویض یونی

 بدنه ی دستگاه های تعویض یونی مورد استفاده در تصفیه آب شبیه فیلتر های فشاری است که در داخل آن ذرات رزین قرار می دهند. چون برای شستشوی رزین ها و نیز در جریان تعویض یون، PH داخل دستگاه ها تغییر می کند از این رو باید اقدامات لازم برای جلوگیری از خوردگی دستگاه ها را معمول داشت (استفاده از فولاد ضد زنگ توصیه می شود ولی معمولاً از دیواره با پوشش داخلی پلاستیکی استفاده می شود ).

برای جلوگیری از خروج رزین ها، در قسمت پایین دستگاه و در زیر رزین ها ،‌چندین لایه شن های درشت یا آنتراسیت قرار می دهند. ذرات آنتراسیت برای دستگاه ها تعویض یونی بازی مناسب تر هستند زیرا باعث اضافه شدن سیلیس به آب نمی شوند.هر چند که در دستگاه های کاتیونی به خاطر پایین بودن PH ، خطر آزاد شدن سیلیس وجود ندارد، ولی باز استفاده از آنتراسیت ترجیح دارد.

فایده لایه های زیرین محافظ این است که می توان قطر لوله های فاضلاب سیستم را به اندازه کافی بزرگ انتخاب کرد که در معرض خطر بسته شدن نباشند، اما لایه های زیرین محافظ ، معایبی  هم دارند که عبارتند از :

1. 1.    این لایه ها در موقع شستشوی رزین بازی ، سود را جذب می کند و باعث افزایش آب لازم برای شستشو می شوند.
2. 2.    برای احیای رزین باید شستشوی معکوس انجام داد؛ در اثر سرعت زیاد شستشوی معکوس که به طور ناگهانی انجام می شود،نظم و ترتیب ذرات لایه محافظ  به هم خورده و کانال های ایجاد می شود که ممکن است تبادل یونی خوب انجام نشده و در نهایت باعث کاهش کیفیت آب خروجی شوند.

3.  گاهی ممکن است که در اثر به هم خوردن نظم لایه های  زیرین، رزین ها از تعویض کننده کاتیونی وارد آنیونی شوند که باعث مشکلات جدی خواهند شد.

به خاطر این معایب است که اکنون ترجیح داده می شود به جای لایه های شنی یا آنتراسیتی محافظ رزین، از صفحه مشبک(Nozzle plate )همانند آنچه که به عنوان محافظ فیلتر به کار می رود، استفاده گردد.

عمق رزین معمولاً حداقل نیم متر و حداکثر سه متر است و بر حسب نوع رزین حدود 50-100% از حجم رزین فضای خالی برای انبساط رزین در نظر گرفته می شود.

احیای رزین

احیای رزین معمولاً شامل چهار مرحله است:

1.  شستشوی معکوس (Back wash )،که آب از کف بستر رزین به طرف بالا جریان می یابد و هدف معلق کردن دانه های رزین رسوبات است.

1. 2.    تزریق ماده شیمیایی احیاء کننده( اسید یا سود یا نمک به صورت محلول نسبتاً رقیق).

3.  شستشوی آرام برای توزیع ماده شیمیایی در سرتاسر بستر رزین و در نتیجه تماس بهتر ماده شیمیایی با دانه های رزین برای تسهیل در انتقال یون بین ماده احیاء کننده و دانه های رزین.

4.  شستشوی سریع به خاطر حذف باقیمانده ماده احیاء کننده از بستر رزین تا دستگاه برای سرویس دهی مجدد(تصفیه) آماده می شود.

بررسی در مواد خارجی موجود در فاضلاب های صنعتی باید در هر مورد با توجه به مشخصات کارخانه به عمل آید. درجه آلودگی این فاضلاب ها می تواند گاهی چندین برابر و حتی ده ها برابر آلودگی فاضلاب های خانگی باشد.

                                                                                                                 نویسنده :علی مطیع

فایل Pdf  با حجم 84 KB

دانلود فایل Pdf