فیلتراسیون(Filtration)

[مهندس ایرانی]

فیلتراسیون(Filtration)
صاف کردن یا فیلتراسیون یک روش فیزیکی برای حذف ذرات معلق در هر مایع از جمله آب است. این ذرات معلق می توانند گل، رنگ، مواد آلی، پلانکتون، باکتری، ذرات حاصل از سختی گیری و ..... باشند. فیلترها را به دو دسته می توان تقسیم نمود:
الف) فیلترهای عمقی: عمل جداشدن ذرات معلق از مایع در اعماق بستر انجام می شود،مثل فیلترهای ثقلی یا فیلترهای فشاری
ب) فیلترهای سطحی: عمل جدا شدن ذرات معلق از مایع فقط در عمق بسیار کم که همان سطح فیلتر می باشد، انجام می شود مثل کاغذ صافی.
از فیلترهای عمقی در تصفیۀ آب استفاده می شود. آب حاوی ذرات معلق از بستر یک ماده که می تواند شن و یا ذغال آنتراسیت باشد،عبور نماید. در اثر عبورآب از خلل و فرج بین این ذرات، مواد معلق به دام افتاده و آب تقریبا ً عاری از مواد معلق،به دست می آید. جمع شدن ذرات معلق در خلل و فرج صافی، باعث افزایش افت فشار(اختلاف سطح آب روی سطح صافی و آب خروجی از صافی) می گردد.اگر این افت فشار از حد معینی تجاوز نماید، باید صافی را شستشو داد. در شروع کار، فیلترها را باید به آهستگی با آبی که از پایین به بالا جریان می یابد، پر شوند تا آنکه ذرات بستر در آب غوطه ور شوند. این کار برای خارج کردن هوای محبوس بین ذرات بستر لازم می باشد تا از انسداد مسیر آب توسط هوا جلوگیری شود.

انواع
الف) صافی ماسه ای کند Slow Sand Filter(S.S.F)
در واقع استفاده از صافی شنی کند، یکی از عملیات اولیۀ تصفیۀ آب در جوامع کوچک می باشد که به عنوان یک استاندارد برای خالص کردن آب پذیرفته شده است.
این نوع صافی ها از حوضچه های بتونی تشکیل شده است. در کف آنها مجاری با آجر و سیمان یا لوله های خروجی آب تعبیه گردیده است و بر روی آنها به ترتیب لایه نگهدارنده (به ارتفاع 0/2 تا 0/4 متر) و ماسه های لایه فعال را (به ارتفاع 0/6 تا 1/2متر) قرار می دهند. طرز قرار گرفتن بستر به این ترتیب است که شن های درشت تر در پایین و ماسه های ریزتر در بالاترین قسمت قرار می گیرند. آب روی بستر صافی که حدود 1 تا 1/5 متر ارتفاع دارد از عمق بستر صافی به کمک نیروی ثقل عبور و سپس از کف بستر خارج، و جهت گند زدایی هدایت می شود.
آب عبوری از بستر حاوی مواد معلق، کلوئیدی، میکروارگانیسم های مختلف و نمکهای محلول است که در طی عبور از عمق 40 تا 60 سانتی متری بستر آنها را به جا می گذارد و آب پس از این عمق حاوی مقادیر کمی نمکهای معدنی ساده و نسبتا ً بی ضرر است. فعالیت باکتری ها معمولا ً تا عمق 60 سانتی متری بستر گسترش می یابد. در صافی ماسه ای کند نه تنها بیشتر میکروارگانیسم های مضر جدا می شوند، بلکه مواد مغذی محلول که رشد بعدی باکتری ها در لجن را سبب می شوند، حذف می گردند.
کاربرد صافی های شنی کند:
الف) برای تصفیۀ آبهای حاوی جامدات معلق
ب) برای حذف آهن و منگنز قابل رسوب پس از عمل هوادهی روی آبهای زیرزمینی
ج) تصفیۀ آبهای سطحی با کدورت متوسط

صافی ماسه ای کند
مکانیسم های تصفیه در صافی شنی کند:
1- مکانیسم های انتقال: برخی فرآیندهای اساسی ذرات را در تماس با دانه های ماسه قرار می دهند. بعضی از این فرآیندها عبارتند از:غربال شدن، ته نشینی، نیروهای اینرسی و سانتریفوژ، انتشار یا حرکت شناوری، نیروی واندروالس و جذب الکترواستاتیکی
2- مکانیسم های چسبندگی: از این گروه می توان به مکانیسم های جذب الکترواستاتیک، نیروی واندروالس یا جذب جرمی و چسبندگی یا پیوستگی اشاره نمود.
3- مکانیسم های پالایش: این مکانیسم اساسا ً شامل اکسیداسیونهای بیولوژیکی و شیمیایی می باشد.
ب) صافی ماسه ای تند Rapid Sand Filter (R.S.F)
ساختمان این نوع صافی ها تقریبا ً مشابه صافی های شنی کند است. به طوری که در کف این نوع صافی ها پستانک هایی نصب می شود (حدود 50 تا 70 عدد در هر متر مربع). طرز قرار گرفتن ماسه ها (لایۀ نگهدارنده و فعال) مانند صافی های شنی کند است. ضخامت لایه نگهدارنده 0/6 - 0/3 متر و ضخامت لایۀ فعال 1/2 -1 متر در نظر گرفته می شود. آب روی بستر صافی که حدود 1/5 - 1 متر ارتفاع دارد، از عمق بستر صافی به کمک نیروی ثقل عبور می کند و از کف بستر خارج می شود. بدیهی است به علت درشت تربودن بودن ماسه های لایۀ فعال (0/5 - 0/35 میلی متر) و نگهدارنده (25 - 2 میلی متر) میزان آب تصفیه شده در هر ساعت بیشتر از صافی های شنی کند است. در صافی های مدرنی که امروزه ساخته می شوند بجای لایۀ نگهدارنده از شن و ماسه درشت و لوله های زه کشی معمولا ً از پستانک هایی استفاده می شود. این پستانک ها در کف صافی پیچ می شوند. پستانک ها ممکن است از جنس پلاستیک و یا فلزی باشند. پستانک ها دارای شیارهایی هستند که از آن راه، آب تصفیه شده به قسمت زیر صافی جریان می یابد. به علت کوچکی این شیارها ( 0/35 - 0/7 میلی متر) دانه های ماسه نمی توانند از آن گذر نمایند.
کاربرد صافی ماسه ای تند:
الف) پس از هوادهی به منظور جداسازی اشکال نامحلول آهن و منگنز، در این روش معمولا ً آب را در بالای صافی از ارتفاع مناسبی پخش می نمایند.
ب) تصفیۀ آب رودخانه های با کدورت بالا پس از واحدهای انعقاد، لخته سازی و ته نشینی.
ج) تصفیۀ آب رودخانه های با کدورت بالا به عنوان پیش تصفیه قبل از صافی ماسه ای کند.
د) تصفیۀ آبهای با دورت پایین مثل دریاچه ها و رودخانه ها. در این روش گندزدایی بعد از عمل صاف سازی ضروری است.:
در این صافی ها نیز مکانیسم های مختلفی از قبیل غربال شدن، جذب الکترواستاتیک و فرآیندهای بیوشیمیایی در جداسازی ناخالصیها موثر هستند. در مکانیسم اول به دلیل اینکه سرعت عبور آب بسیار زیاد است، چندان در حذف ناخالصی ها موثر نیستند و در این صافیها موثرترین مکانیسم جداسازی همان جذب می باشد.
_ کیفیت آب تصفیه شده در صاف شنی کند بهتر از تند است (هیچ فرآیندی به تنهایی نمی تواند کیفیت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب را به اندازۀ صافی ماسه ای کند بهبود بخشد)
_ در صورت خوب کار کردن، صافی کند قادر به کاهش میکروبها در حدود99/9 تا99/99 درصد است.
_ هزینه ساخت صافی شنی کند بخصوص در جایی که زمین ارزان باشد بسیار کمتر و احداث آن آسان تر از صافی شنی تند است.
_ بهره برداری از صافی های کند آسان است و هزینه های بهره برداری آن در مقایسه با صافی شنی تند بسیار پایین است.
که صافیهای ماسه ای تند به دلیل شستشوی معکوس و مداوم 2 تا 3 درصد آب تصفیه شده هدر می رود.
_ در صافی های شنی کند نگهداری لجن، آبگیر و دفع آن بسیار آسانتر از صافی ماسه ای تند است و خطر آلودگی محیط زیست ناشی از لجن صافی ماسه ای کند وجود ندارد و می توان به عنوان اصلاح کنندۀ خاک از آن استفاده نمود.
_ نیاز به زمین در صافی های شنی کند نسبت به شنی تند بسیار بیشتر است.
_ تغییرات ناگهانی در کیفیت آب در کار صافیهای شنی کند به طور جدی ایجاد اختلال نمی کند.
_ طول عمر صافی های شنی تند بیشتر از صافی شنی کند است.
_ صافی های شنی تند فضای کمتری نسبت به کند اشغال می کنند.)
جذب عبارت است از فرآیندی که طی آن مولکولهای ماده حل شدۀ موجود در یک محلول به سمت فصل مشترک با فاز دیگر کشیده شده و تجمع می یابند. لازمۀ انجام فرآیند جذب، تماس دو فاز با هم است تا جزء یا اجزای موجود در یک فاز به فاز دیگر منتقل شوند.
فاز اول که مواد حل شدۀ آن جدا می شوند و به فاز دوم می پیوندند می تواند به حالت مایع یا گاز باشد. اگر مادۀ جذب، مایع باشد و فرآیند حذف بر روی سطح مایع انجام گیرد، آن را جذب روی مایع می نامند و در صورتی که فرآیند جذب روی سطح جامد انجام گیرد، آن را جذب روی جامد یا جذب سطحی می نامند. حالت دوم یعنی جذب روی جامدات بسیار متداولتر است.

جذب
اجسام جاذب جامد سطح مخصوص بسیار بالایی دارند که نسبتا ً عاری از ماده جذب شدنی می باشند. اصطلاحا ً به این اجسام، فعال یا فعال شده می گویند. جزیی از فاز سیال (مایع یا گاز) را که جذب جسم جامد می شود،.
، جزء جذب شونده و جسم جامد جاذب را که معمولا ً بسیار متخلخل است، ماده جاذب می گویند. جزء جذب شونده از فاز سیال حرکت کرده و بر سطح جسم جاذب تجمع و تغلیظ پیدا می کند تا زمانی که دو فاز از نقطه نظر غلظت آن جزء به حالت تعادل برسند. از این لحظه به بعد فرآیند جذب متوقف می شود.
بسیاری از مواد موجود در آب می توانند با استفاده از فرآیند جذب جدا شوند. مواد جامد محلول، ترکیبات آلی مختلف، پاک کننده ها، حشره کش ها، علف کش ها، طعم و بوی ناشی از مواد آلی سمی و غیر از این طریق قابل جداسازی هستند.
الف) جاذبهای طبیعی: مانند خاک دیاتومه، سیلیکاژل، خاک رس و ... گاهی کربن فعال را هم چون اساس طبیعی دارد در این گروه قرار می دهند.
ب) جاذبهای معدنی: مانند آلومینای فعال یا آلومین و برخی اکسیدهای معدنی.
ج) جاذبهای آلی: ماند رزینها.
انواع جاذبها از نظر ساختمانی شرایط جذب اجزا بر سطح خود را دارند و مهمترین ویژگی فیزیکی آنها سطح مخصوص مربوط به ساختمان متخلخل آنهاست که بخصوص در کربن فعال بیشتر این سطح در داخل روزنه ها وجود دارد.
کربن فعال بیشتر از سایر اجسام در تصفیۀ آب مورد استفاده قرار می گیرد
علت استفاده از کربن فعال توانایی این ماده در جذب مواد آلی مختلف است.کربن فعال برای مصارف تصفیه از مواد خام اولیۀ مختلفی مانند ذغال قیردار، ذغال سنگ نارس(تورب)، ذغال چوب نما یا قهوه ای، پسمانده های نفتی، چوب و پوست نارگیل.
امروزه از زائدات کف مخازن نفت و همچنین از خاکستر فرار زباله سوزها که با فرآیندهای شیمیایی به صورت گلوله در می آیند، برای تهیه کربن فعال استفاده می شود.
1- کربن فعال پودری Powdered Activated Carbon(PAC)
2- کربن فعال دانه ای Granular Activated Carbon(GAC)
امروزه کاربرد کربن فعال بخصوص بشکل کربن فعال دانه ای در صنعت تصفیه آب بسیار فراوان است که به شرح ذیل عبارتند از: حذف طعم و بو، کلرزدایی، حذف مواد شیمیایی آلی مصنوعی، حذف ترکیبات آلی فرار، حذف رادن، حذف مواد معدنی، حذف محصولات جانبی گند زدایی.
برای کاربرد کربن فعال به صورت دانه ای در تصفیه آب باید یک ستون طراحی گردد و درون آن کربن فعال جای داده شود تا جریان آب از بستر فراهم شده عبور نماید ولیکن در کربن فعال پودری آن را به محیط عمل اضافه می نمایند.
کربن فعال دانه ای استفاده کاملتری از ظرفیت جذب را اجازه داده و در نتیجه هزینه های تصفیه را کاهش می دهد. و ستونهای فراهم شده از کربن فعال دانه ای علاوه بر عمل جذب، عمل فیلتراسیون را نیز تا حدودی انجام می دهد.
تحقیقات نشان می دهد که غلظت مطلوب یون فلوراید در آب آشامیدنی در محدودۀ 07 تا 1/5 میلی گرم است. افزایش آن باعث بیماری فلوئوروزیس و کمبود آن باعث پوسیدگی دندان خواهد شد. لذا باید میزان فلوئور آب در محدودۀ مناسب حفظ شود. میزان فلوئور مناسب در دمای متوسط سالیانه 15 درجه سانتی گراد در حدود 1 میلی گرو در لیتر توصیه می شود. این مقدار برای فصول تابستان و زمستان به ترتیب 0/8 و 1/2 میلی گرم در لیتر پیشنهاد می شود. این تغییر به میزان مصرف در فصول گرم و سرد و تغییرات انحلال فلوئور در آب بستگی دارد.
فلوئور به حالت آزاد یافت نمی شود و همواره در ترکیب با سایر عناصر وجود دارد. تمام ترکیبات آن وقتی به آب اضافه می شوند، برای تولید یون هیدروژن تجزیه می گردند. بعضی از موارد مورد مصرف به شرح ذیل عبارتند از:
1- سیلیکوفلوراید (میزان فلوئور موجود 45%)
2- سدیم فلوراید (میزان فلوئور موجود 61%)
3- اسید هیدروسیلیسیک (میزان فلوئور موجود 71%)
هم چنین برای فلوئورزدایی می توان از روشهای مختلفی مانند ترسیب شیمیایی و تبادل یون استفاده نمود. در روش ترسیب شیمیایی می توان فلوئور اضافی را از طریق لخته سازی به کمک آلوم کاهش داد و یا با استفاده از عملیات سبک کردن با آهک نیز می توان فلوراید مازاد را به صورت رسوب کلسیم فلوراید جدا نمود.
در روش تبادل یون برای حذف فلوئور می توان از تری کلسیم فسفات شامل ذغال استخوان و آرد استخوان، آلومینای فعال و رزینهای تبادل یون استفاده کرد. (Chemical Stabilization)
آبهای بی ثبات ایجاد مشکلات بهداشتی، اقتصادی و زیبایی مینمایند. آبهای شرب خورنده موجب حل شوندگی فلزات تشکیل دهندۀ لوله ها می شوند. مثلا ً خورندگی می شود که میکروارگانیسم ها را در برابر کلر باقی مانده حفظ مینماید. لوله های آهنی سیستم توزیع آب باعث تشکیل رسوبات آهنی بنام توبرکول(Tubercul)
آب قرمز رنگ نتیجۀ انحلال آهن لوله های آبرسانی بوسیلۀ آبهای خورنده است. آهن محلول به عنوان منبع غذایی یک گروه از میکروارگانیسم ها بنام باکتری های آهن بکار می رود که مشکلات بو و مزۀ آب را به وجود می آورد. خورندگی لوله های مسی منجر به تولید آب با مزۀ فلزی می شود که در دستشویی ها، وان حمام و ماشین لباسشویی ایجاد لکه های آبی- سبزمی نماید. بنابراین آب باید تثبیت گردد.
هدف از تثبیت آب کنترل خورندگی و تشکیل رسوب و پوسته آبهای شرب قبل از ورود به شبکه توزیع آب است. به عبارت دیگر آب شرب باید از پایداری برخوردار باشد. در صنعت تصفیۀ آب، پایداری به این معناست که در رابطه با کربنات کلسیم محلول یک شرایط تعادلی به وجود می آید، یعنی در یک سیستم پایدار آب، نه کلسیم در سیستم توزیع رسوب کند ونه کربنات کلسیم از سیستم توزیع آب به محلول وارد شود.. گندزدایی (D)
تاریخ گواهی می دهد که گندزدایی آب آشامیدنی از قبل معمول بوده است. پارسیان آب آشامیدنی را قبل از مصرف در ظروف مسی و نقره ای برای مدتی انبار نموده و سپس مصرف می کردند. عمل صاف کردن آب به جهت بهبود کیفیت آن توسط مصریان و در زمانهای بسیار قدیم صورت می گرفته است. همچنین عمل جوشاندن آب به منظور گندزدایی و کاهش بیماریهای منطقله قدمت زیادی دارد.
استفاده از مواد شیمیایی مختلف جهت گندزدایی برای تصفیه و تهیه آب بهداشتی سابقه ای 125 ساله داشته و ابتدا از مواد شیمیایی در مواق اضطراری برای گندزدایی استفاده می شده است. اولین عمل کلر زنی مداوم در سال 1904 برای گندزدایی آب شهر لندن پیشنهاد گردید و چون این پیشنهاد بعد از وقوع اپیدمی حصبه بود، به مورد اجرا گذاشته شد و برای گندزدایی از هیپوکلریت سدیم استفاده گردید. فرآیندی که به منظور از بین بردن ارگانیسم های بیماری زای موجود در آب و یا غیر فعال نمودن آنها به کار برده می شود، گندزدایی آب نامیده می شود. آیند گندزذیل:
1- گندزدایی حرارتی
احتمالا ً حرارت اولین روش گندزدایی آبهای شرب بوده است و هنوز هم در مواقع فوری روش مناسبی برای گندزدایی مقادیر کم آب است. آب را به مدت 5 تا 20 دقیقه می جوشانند. مدت جوشاندن آب به ارتفاع بستگی دارد و در ارتفاعات بالاتر مدت زمان بیشتری برای جوشاندن لازم است زیرا که درجۀ حرارت جوش پایین تر می باشد. از این روش در اردوگاهها، یا مواقعی که اشکالی در سیستم توزیع آب شهر پیش می آید، در منازل استفاده می شود.
2- گند زدایی پرتو افکنی
از پرتو های مختلف مانند اشعه ایکس، گاما، ماوراء صوت و ماوراء بنفش جهت گندزدایی آب استفاده می شود.
3- گندزدایی شیمیایی
معمولترین نوع گندزدایی آب استفاده از روش شیمیایی است. مواد شیمیایی که برای گندزدایی آب مورد استفاده قرار می گیرند باید دارای شرایط ذیل باشند:
٭ _ قادر به کشتن انواع میکرو ارگانیسم های بیماری زا باشند.
٭ _ ارزان قیمت و مقرون به صرفه باشد.
٭ _ کاربرد و جابجایی آنها آسان باشد.
٭ _ به آب خاصیت سمی ندهند.
٭ _ قادر به باقی ماندن در آب باشند تا آلودگی ثانویه احتمالی را از بین ببرد.

٭ گندزداهای معمول
بعضی از مواد شیمیایی مورد مصرف در تصفیۀ آب عبارتند از:
1- ید 2- برم 3- ازن 4- یون نقره
5-پرمنگنات 6- کلر و ترکیبات آن
عوام موثر در گند زدایی:
1- شرایط آب
2- ph آب
3- درجه حرارت آب
4- غلظت و مدت زمان تماس )
در سیستم های آبرسانی برای اجتماعات مختلف با استفاده از مخازن توزیع برای مقاصدی چون ذخیره سازی آب، متعادل سازی جریان یکنواخت تغذیه(ورودی) و جریان نایکنواخت مصرف(خروجی) و نیز تامین و متعادل سازی فشار، طراحی و احداث میشود.
مخازن از نظر موقعیت نسبت به سطح زمین به دو دسته تقسیم بندی می شوند:
الف) مخازن زمینی: که بر روی زمین به صورت مدفون و غیر مدفون ساخته می شود.
ب) مخازن هوایی: زوی پایه ها نصب می شود.
مخازن توزیع از نظر موقعیت نسبت به سطح منطقه مصرف کنندگان به طور کلی به دو دسته تقسیم بندی می شوند:
الف) مخزن سطحی (Surface reservior): در این نوع مخزن اختلاف ارتفاع چندانی با سطح منطقه مصرف کنندکان وجود ندارد و معمولا ً در سطح زمین احداث م‍ی شود.
ب) مخزن مرتفع : (Elevated reservoir) این نوع مخزن بالاتر از سطح منطقه مصرف کنندگان قرار می گیرد. در مخازن مرتفع، اختلاف ارتفاع لازم بین مخزن و سطح منطقه مصرف کنندگان توسط پایه های بتنی یا فلزی (به صورت مخزن پایه دار یا هوایی) و یا تپه ماهورهای داخل و اطراف شهر (به صورت مخزن زمینی) تامین می شود.
مخازن ذخیره و توزیع آب از لحاظ هندسی معمولا ً به دو نوع استوانه ای و مکعب مستطیل تقسیم می شوند.
مخازن آب برای اهداف زیر طراحی و اجرا می شوند:
1-به منظور ذخیره سازی آب
الف) ذخیره سازی آب آتش نشانی Fire storage
ب ) ذخیره متعادل سازی Balancing storage
ج) ذخیره اضطراری Emergency storage
2- به منظور تامین فشار
الف) متعادل سازی فشار در سیستم توزیع
ب) افزایش فشار در نقاط دوردست
ج) متعادل سازی هد روی پمپ
مقدارآب مورد نیاز شهرها، شهرستانها و روستاها در مرحلۀ اول به تعداد ساکنان آنها، تعداد کارخانجات، مؤسسات عمومی و فضاهای سبز آن منطقه بستگی دارد و در مرحلۀ دوم به عواملی نظیر آب و هوا، آداب و رسوم و وجود چاه یا منابع دیگر آب بستگی دارد.
برای بدست آوردن حداکثر مصرف روزانۀ آب بایستی آب مصرفی قسمت های زیر را محاسبه نمود:
1- مصرف خانگی
2- مصرف عمومی
3- مصارف صنعتی و تجاری
4- فضای سبز
5- تلفات آب
تقریبا ً 15% حجم آب تامین شده برای آبرسانی شهری را مصارف ناخواسته و به حساب نیامده تشکیل می دهد و شامل آن بخش از آب در خطوط انتقال و شبکه های توزیع است که به صورت ناخواسته از لوله ها، اتصالات، شیرآلات و مخازن به خارج نشت پیدا می کند و یا توسط انشعابات غیر مجاز برداشت می شود. نشت آب تابعی از قطر و جنس لوله، کیفیت آب بندی پیوندی ها، اتصالات و شیرآلات، دما، فشار آب، مدیریت بهره برداری و عمر سیستم است.
متاسفانه مقدار اتلاف آب شرب ازسیستم آبرسانی شهرهای ایران تا 33% گزارش شده است، اخیرا ً با مرمت و بهره برداری بهتر رو به بهبود است. تخمین زده می شود که با اجرای خوب و بهره برداری صحیح و دقیق سیستم های آبرسانی شهری این مقدار می تواند تا 20 لیتر به ازای هر نفر در روز تقلیل یابد.
تا سال 1306 آب شهر تهران توسط 26 رشته قنات با مجموع آبدهی حدود 700 لیتر در ثانیه تامین می گردید. دراین سال عملیات احداث کانال انتقال آب رودخانه کرج به تهرا ن آغاز شد. این کانال 53 کیلومتر طول داشت و آب را از روستای بیلقان کرج به جمشید آباد تهران منتقل می نمود. طی 4 سال احداث گردید. 20 کیلومتر از این کانال سرپوشیده و بقیه روباز بود. لذا احتمال آلودگی و تلف آب وجود داشت . از طریق این کانال مقدار 53 سنگ به عنوان حق آبه و مقداری هم بعنوان سهمیه 9.84 به تهران افزوده شد . و به این ترتیب جمعا ً قریب 110 سنگ (حدود 1600 لیتر درثانیه) آب توسط جویها به آب انبارهای منازل انتقال می یافت. .
درسال 1330 طرح اولیه لوله کشی تهران برای جمعیت معادل 900،000 نفر به مرحله اجرا درآمد. و دو خط آبرسانی لوله فولادی به ظرفیت 242000 مترمکعب در شبانه روز برای انتقال از آبگیر بیلقان به اولین تصفیه خانه تهران (جلالیه) درنظرگرفته شد. بهره برداری از این خطوط لوله فولادی و تصفیه خانه جلالیه درسال 1334 آغاز گردید.
همچنین درسال 1333 به منظور مهار بارش های آسمانی مطالعات ساخت سد امیرکبیر در 40 کیلومتری شمال غربی تهران ( از آبگیر فرسنگ کوه) در کنار جاده کرج – چالوس درحوالی کیلومتر 23 نزدیک به روستای واریان آغاز گردید. عمـلیات ساختـمانی این سد درسال 1337 شـروع و درسال 1342 پایان یافت و بهره برداری از آن آغاز شد

[مهندس ایرانی]

ادامه مطلب رو هم همین جا میزنم چون امکان ارسال موضوع جدید ندارم اگه میتونید راهنماییم کنید مرسی

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.

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

آشامیدنی

ویژگی های شیمیایی آب آشامیدنی

الف) کل جامدات محلول

ب) قلیائیت

ج) سختی

د) فلزات

و) مواد آلی

ه) مواد مغذی

یات 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

٭ 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

٭ 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

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.

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.

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

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

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.

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

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)

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.

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.

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

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.

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

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.

آبزی

گیاهان آبزی دارای برگ، ساقه و ریشه هستند. علفهای آبزی همان مسائل و مشکلات جلبک ها از قبیل گرفتگی صافی ها، رنگ ها، مزه ها و بوها را به وجود می آورند و به سه دسته زیر تقسیم می شوند:

الف) علفهای برآینده از سطح

ب) علفهای سطحی یا شناور

ج) علفهای شناور زیر آب

برای کنترل گیاهان آبزی ریشه دار می توان به روشهای زیر اقدام نمود:

الف) فیزیکی: شامل درو کردن، بی آب کردن، لایروبی

ب) بیولوژیکی: شامل استفاده از گونه های مختلف خرچنگ های آب شیرین، حلزون ها و ماهیها می باشد.

ج) شیمیایی: هنگامی که با استفاده از روشهای فیزیکی و بیولوژیکی نتوان گیاهان آبزی را کنترل نمود از روشهای کنترل شیمیایی گیاهان آبزی مانند مصرف علف کشها استفاده می شود.

ته نشینی موجب جداسازی فیزیکی مواد جامد از آب می شود. در عمل ته نشینی کلیه موادی که دانسیته آنها بیش از آب است به طریق ثقلی جداسازی می شوند. به عبارت دیگر در این مرحله ذرات مجزا ته نشین می شوند. ذرات مجزا به ذراتی گفته می شود که اندازه، شکل و وزن مخصوص آنها با زمان تغییر نمی کند. مانند سنگ ریزه، شن، ماسه و سایر مواد ریگ دار آب خام.

زمان ماند (Detention Time) (مدت زمان توقف آب در استخر) در این استخرها بین 1/5 تا 4 ساعت متغیر است.

عمق این استخرها معمولاً بین 3تا5 متر و نسبت طول به عرض بین 3 تا 6 متغیر است.

سرعت ته نشینی مواد به عوامل مختلفی مانند وزن مخصوص، قطر ذرات(قطر دو برابر شود سرعت چهار برابر می شود، قطر نصف شود سرعت یک چهارم می شود) و درجه حرارت آب بستگی دارد. (درجه حرارت بالا به علت دارا بودن ویسکوزیته کمتر در مراحل انعقاد- ته نشینی و صاف کردن سریعتر عمل تصفیه را انجام می دهد). هم چنین ترتیب قرار گرفتن حوضهای ته نشینی به صورت سری (پشت سر هم) در ته نشین کردن مواد قابل ته نشینی موجود در آب نقش مؤثری خواهد داشت.



توریهایی را که برای تصفیۀ آبهای سطحی مورد استفاده قرار می دهند از صفحات سوراخ دار ریز مانند سیم فولاد ضد زنگ تشکیل گردیده است. متداول ترین این وسیله شامل یک ظرف استوانه ای دوّار مفروش با سیم های فوق الذکر می باشد. اندازه سوراخ این صفحات متغیر است و بعضی مواقع به حداقل 30 میکرومتر می رسد. این سیستم باید مجهز به واحد شستشو باشد که آب را به طور گسترده ای روی آن اسپری نماید تا خطر گرفتگی ناشی از مواد معلق از بین برود. یکی از مزایای عمده این توریها افزایش کارایی صافیهای شنی می باشد.)

►هوادهی فرآیندی است که برخی اوقات برای تهیۀ آب آشامیدنی از آن استفاده می شود. از هوادهی ممکن است برای خارج ساختن گازهای نامطبوع در آب (گاز زدائی) یا افزودن اکسیژن به آب برای تبدیل مواد نامطلوب به شکلی مناسبتر (اکسیداسیون) استفاده می شود. هوادهی معمولاَ ً برای تصفیۀ آبهای زیر زمینی به کار می رود، زیرا آبهای سطحی برای مدت زمان کافی با اتمسفر در تماس بوده و از این رو عملیات انتقال گاز به صورت طبیعی انجام می پذیرد. از طریق اکسیداسیون، بعضی از گازها و فلزات محلول را می توان از آب خارج نموده که به شرح ذیل عبارتند از:

از آب خارج میشوند:

الف) هیدروژن سولفوره

ب) دی اکسید کربن

ج) متان

د) آهن و منگنز

ذ) مزه و بو

ر) اکسیژن محلول

الف) فرستادن آب به هوا

ب) دمیدن هوا به آب

هوادهنده های آب در هوا طوری ساخته شده اند که قطرات کوچک آب را در هوا می پاشند در صورتی که هوادهنده های هوا در آب، حبابهای هوا را به داخل آب می فرستند. هر دو روش طوری طراحی شده اند تا حداکثر تماس آب و هوا را به وجود آورند. برای جلوگیری از تجمع گازهایی که ممکن است سمی یا خفه کننده باشند، باید عمل تهویه به دقت انجام پذیرد.

الف) هوادهی پاششی (Spray Aeration)

در این روش آب از لوله های سوراخدار عبور داده می شود. آب خروجی از سوراخها به صورت پاششی به مخزنی که در پایین لوله ها تعبیه شده است، می ریزد و عمل هوادهی انجام می شود. در این روش قطر نازلها حدود 2/5 تا4 سانتی متر است تا مانع گرفتگی آنها شود.

ب) هوادهی آبشاری (Cascade Aeration)

در این روش هوادهی از پله هایی به بلندی 1/2-3 متر با تعدا بین 4 تا 6 پله استفاده می شود. آب در حین ریزش آبشاری از روی پله ها در سطح وسیعی با هوا تماس داشته و عمل اصلاح کیفیت آب که مورد نظر است، انجام خواهد شد. تعداد پله ها زمان برخورد بین آب و هوا را تعیین می کند.

ج) هوادهی چند سینی یا با ریزش آب

(Waterfall or Multiple Tray Aeration )

برجهای سینی دار طبیعتاً مشابه برجهای آبشاری هستند، به این معنی که آب بالا برده می شود و به ارتفاع پایین تر ریزش می کند. برجهای سینی دار سوراخدار محتوی سنگ، سرامیک یا بسترهای متخلخل دیگر هستند. برجهای سینی دار، بیشتر برای اکسیداسیون آهن و منگنز مورد استفاده قرار می گیرند.

د) هوادهی با تزریق هوا (Diffused Air Aeration)

در این روش حباب هوا به داخل مخزن آب تزریق می شود.

ذ) هوادهی فواره ای (Jet Aeration)

در این روش فواره ها که شامل لوله مشبک معلق بر فراز مخزن گیرنده می باشند موجب عمل هوادهی آب می شوند.

& Flocculation)

►یکی از ناخالصی های مهمی که در آبهای سطحی وجود دارد و باید نسبت به حذف آن اقدام نمود، مواد کلوئیدی است. این مواد باید به طریقه مناسب حذف شوند تا آب زلال و با کدورت پایین مطابق استانداردها تحویل مصرف کننده گردد. روش متداول حذف کدورت، رسوب دهی شیمیایی کلوئیدی با استفاده از مواد منعقد کننده است.

به دیگر سخن ذرات لخته شونده در سوسپانسیونهای رقیق که خواص سطحی شان به گونه ای است که به محض تماس با سایر ذرات به آنها می چسبند و یا در هم ادغام شده تشکیل ذرات بزرگتر را می دهند و در نتیجه اندازه، شکل و احتمالاً وزن مخصوص شان پس از برخورد تغییر می یابد را نمی توان مانند ذرات مجزا ته نشین کرد، لذا مواد منعقد کننده را به مقادیر لازم و کافی به آب اضافه می کنند تا ذرات کوچک، سبک و غیر قابل ته نشین ، به ذرات بزرگتر و سنگین تر تبدیل شده و به آسانی ته نشین شوند.

مواد غیر قابل ته نشینی آب به دو دلیل در برابر ته نشینی مقاومت می نمایند:

الف) اندازه ذرات

ب) نیروی طبیعی میان ذرات

ذراتی مانند گل و لای، میکروبها، ذرات مسبب رنگ و ویروسها به صورت کلوئیدی در آب وجود دارند. کلوئیدها در مدت زمان معقول و مناسبی ته نشین نمی گردند. مواد کلوئیدی را نمی توان با چشم غیر مسلح دید ولی مجموع اثرات آنها اغلب به صورت رنگ یا کدورت در آب ظاهر می شوند. ذرات کلوئیدی بقدر کافی کوچک هستند تا از مراحل بعدی تصفیه عبور نمایند، مگر اینکه بوسیلۀ روش انعقاد و لخته سازی از آب جدا شوند.

(Zeta Potential ) معمولاً ذرات کلوئیدی دارای بار الکتریکی منفی بوده و یکدیگر را دفع می نمایند. در تصفیۀ آب به این نیروی الکتریکی دافع پتانسیل زتا می گویند. این نیروی طبیعی کافی برای جدا نگه داشتن ذرات کلوئیدی از یکدیگر است و آنها را به صورت معلق در آب نگه می دارد.

نیروی واندر والز.(Vander Waals) میان تمام ذرات موجود در طبیعت وجود داشته و دو ذره را به طرف یکدیگر می کشاند این نیروی جاذب عکس پتانسیل زتا عمل می کند و تا زمانی که پتانسیل زتا از نیروی واندر والز بزرگتر است ذرات به صورت معلق در آب باقی خواهند ماند.

فرآیند انعقاد و لخته سازی، نیروی میان ذرات غیر قابل ته نشینی را خنثی می کند و یا کاهش می دهد تا نیروی واندر والز ذرات را به طرف یکدیگر بکشد و تشکیل گروه های کوچک ذرات را بدهد. این گروه های کوچک ذرات در اثر تکان دادن ملایم عمل انعقاد و لخته سازی ذرات به یکدیگر چسبیده و گروه های بزرگتر ذرات ژلاتینی شکل و نسبتاً سنگین را تشکیل می دهند که به آسانی ته نشین می شوند.

به طور کلی می توان گفت مکانیسم تجمع ذرات کلوئیدی شامل مراحل زیر است:

ü_ تقلیل نیروی دافعه و ناپایدار سازی

ü_ حرکت ذرات ناپایدار و برخورد آنها با هم

در واحدهای تصفیۀ آب عمل انعقاد شیمیایی معمولا ًدر اثر افزایش نمکهای فلزی سه ظرفیتی نظیر سولفات آلومینیوم یا کلرید فریک انجام می پذیرد. مکانیسم دقیقی که در اثر آن انعقاد انجام می گیرد کاملا ً قابل شناسایی نیست، اما چنین تصور می شود که مکانیسم های اتفاقی به شرح ذیل عبارتند از:

1- فشردگی لایه یونی

2- جذب سطحی و خنثی شدن بار

3- انعقاد جاروبی

4- پل زنی بین ذره ای

علاوه بر نیروهای جذب سطحی ،بار الکتریکی نیز ممکن است به فرآیند انعقاد کمک کنند. مواد منعقد کننده بار الکتریکی مثبت دارند که بار منفی ذرات معلق در آب را خنثی کرده و رسوب می دهند.

منعقد کننده های کمکی موادی شیمیایی هستند که همراه با منعقد کننده اصلی برای تشکیل ذرات محکم تر، با دوام تر، قابل ته نشین تر، جلوگیری از کاهش حرارت(عمل انعقاد را کند می نماید) و کاهش مقدار مادۀ منعقد کننده مصرفی به آب اضافه می گردد. یکی دیگر از دلایل مهم مصرف منعقد کننده های کمکی، کاهش مقدار سولفات آلومینیوم است که نهایتا ً مقدار لجن تولیدی را کاهش می دهد. چون خشک کردن و دفع لجن سولفات آلومینیوم خیلی مشکل است، از اینرو مصرف کمک منعقد کننده های کمکی مشکلات حمل و نقل ودفع لجن را به طور قابل توجهی کاهش می دهند.

بعضی از کمک منعقد کننده های کمکی اصلی به شرح ذیل عبارتند از:

الف) سیلیس فعال

ب) عوامل وزنی و جاذب

ج) پلی الکترولیت

PH بر کارائی یک منعقد کننده تاثیر گذار است. عوامل مختلف فیزیکی و شیمیایی مانند شرایط مخلوط کردن،قلیائیت، کدورت و درجه حرارت، اما بسیاری از عوامل ناشناخته وجود دارند که بر فرآیند انعقاد و لخته سازی موثر هستد، از این رو نوع و مقدار مادۀ منعقد کننده برای هر آب خام بوسیلۀ آزمایش جار (jar test) تعیین می گردد.

بعد از تعیین نوع و مقدار ماده منعقد کننده بایستی آنرا به آب افزود، این فرآیند شامل واحدهای مختلف به ترتیب زیر است:

الف) اختلاط سریع (Rapid mixing)

ب) انعقاد (Coagulation)

ج) لخته سازی (Flocculation)

د) ته نشینی (Sedimentation)

هدف از اختلاط سریع پخش فوری مواد منعقد کننده و کمک منعقد کنندۀ مصرفی در کل آب ورودی به این مرحله است. میزان دُز مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده که توسط آزمایش جار مشخص گردیده به آب تزریق می گردد و باید بطور یکنواخت با آب مخلوط شود. به همین دلیل هم زدن آب باید شدید باشد و تزریق مادۀ شیمیایی باید در متلاطم ترین منطقه صورت پذیرد. عمل اختلاط باید سریع انجام شود، زیرا هیدرولیز ماده منعقد کننده غالبا ً فوری رخ می دهد (زمان متداول برای اختلاط 30 ثانیه پیشنهاد می شود) و ناپایدار شدن کلوئیدها نیز در زمان بسیار کمی حاصل می شود.

بعد از فرآیند اختلاط سریع، عمل انعقاد و لخته سازی بایستی صورت پذیرد، چرا که انعقاد و لخته سازی مهمترین فرآیند حذف کلوئیدها هستند. بطور کلی اهداف انعقاد، جداسازی مواد مولد کدورت، رنگ، باکتریها و سایر عوامل بیماریزا، جلبکها و موجودات مزاحم، فسفاتها،عوامل مولد طعم و بو، حذف آهن و منگنز و نهایتا ً حذف قسمتی از مواد آلی می باشد. آبی که این فرآیند را گذرانده هم از نظر ظاهری قابل قبول و هم می تواند مراحل بعدی تصفیه را بهتر طی کرده و گندزدایی شود.

یک سیستم کلوئیدی شامل ذرات جامد به صورت کاملا ً مجزا از هم در یک ماده پراکنده است. این ذرات را فاز پراکنده شده می نامند.

ذرات کلوئیدی با نیروی ثقل قابل ته نشین نیستند و با ماده ای که در آن پراکنده اند سطح مشترکی را تشکیل می دهند که نقش مهمی در رفتار سیستم های کلوئیدی دارد. ذرات کلوئیدی قطری حدود یک تا هزار میکرون دارند و پایدار هستند. پایداری کلوئیدها به خواص الکتریکی، اندازه، ماهیت شیمیایی کلوئید و خصوصیات شیمیایی بستر انتشار ارتباط دارد. بعد از عمل انعقاد ذرات، عملیات لخته سازی یا فلوکاسیون بایستی انجام پذیرد. لخته سازی فرآیند به هم زدن آرام و مداوم آب منعقد شده است تا لخته ها (فلوکها) تشکیل گردند. هدف از کاربرد این واحد اصلاح آب برای تشکیل فلوک و سهولت جداسازی آنها به کمک ته نشینی و صاف سازی می باشد.

راندمان واحد لخته سازی به شدت وابسته به تعداد برخوردهای ذرات ریز منعقد شده در واحد زمان است.

کاهش سختی آب یا نرم کردن، فرآیندی است که در تصفیۀ آب متداول است. سختی گیری را می توان در تصفیه خانه آب انجام داد و یا اینکه مصرف کننده می تواند در محل مصرف انجام دهد. انتخاب یکی از این دو روش بستگی به عوامل اقتصادی و تمایل مردم به آب نرم دارد. به طور کلی نرم کردن آب با سختی مناسب (50 تا 150 میلی گرم کربنات کلسیم در لیتر) بهتر است به مصرف کننده واگذار شود، در صورتی که آب سخت باید در تصفیه خانه نرم شود. فرآیندهای نرم کننده متداول، شامل ته نشینی شیمیایی و تبادل کننده یونی می باشد.هر کدام از روش های فوق ممکن است در تصفیه خانه با تجهیزات اختصاصی به کار برده شود. نرم کننده های خانگی منحصرا ً واحدهای مبادله کنندۀ یونی هستند.


میزان حلالیت انواع مختلف سختی موجود در آب، متفاوت است. اشکالی که کمترین میزان حلالیت را دارند، کربنات کلسیم و هیدروکسید منیزیم می باشند. ته نشینی شیمیایی، بوسیلۀ تبدیل سختی کلسیم به کربنات کلسیم و سختی منیزیم به هیدروکسید منیزیم انجام می شود. این عمل را می توان به وسیلۀ آهک، فرآیند کربنات سدیم و یا فرآیند سود سوزآور انجام داد معمولا ً در هنگامی که آب دارای شرایط ذیل باشد از روشهای فوق جهت کاهش سختی استفاده می کنیم:

1- آب خام حتما ً نیاز به فیلتراسیون داشته باشد.

2- بیشتر سختی آب از نوع سختی موقت باشد.

3- میزان سختی آن زیاد باشد.

حجم آب خام مورد نیاز و نیزاستفاده از فرایندهای مختلف جهت کاهش سختی به طریقۀ شیمیایی وجود دارد که انتخاب هر کدام به عوامل مختلفی از قبیل نوع سختی، درجۀ سختی، سهولت بهره برداری، درجۀ کاهش تولید لجن حاصل از کاربرد آهک و صرفه جویی مطلوب در هزینۀ مواد شیمیایی بستگی دارد. فرآیندهای مختلفی که جهت کاهش سختی مورد استفاده قرار می گیرند به شرح ذیل عبارتند از:


الف) سختی گیری جزیی با آهک (Partial Lime Softening)

ب) سختی گیری با آهک مازاد (Excess Lime Softening)

ج) سختی گیری با آهک - کربنات سدیم (Softening Lime-Soda Ash)

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 ابر الکتریکی مشابه جایگزین کنند.

ظرفیت و راندمان سختی گیری به عوامل زیر بستگی دارد:

1- نوع ماده تبادل کننده

2- کیفیت آب مورد تصفیه

3- نوع سطح جاذب جامد

4- مقدار مواد احیاء کننده

5- زمان احیاء

وجود بعضی مواد مضر در آب ورودی به بسترهای رزین (موجب آلودگی آلی رزین شده و رنگ رزین های آلوده به مواد آلی معمولا ً سیاه می شود در حالی که رزین های سالم شفاف هستند) می توان کارایی رزین را کاهش دهد،

لذا شایسته است که این مواد مضر قبل از ورود به بستر رزین حذف شوند، مهمترین این آلاینده ها عبارتند از :

1- کلر آزاد

2- مواد معلق و رنگ

3- آلاینده های آلی

4- نمک های محلول در آب

[محسن آزماینده]

فيلتر جسمي است كه سطح آن مناسب براي عبور سيال و نامناسب براي عبور ذرات تعريف شده است

در مورد تخليه فيلتر :
يا نيروي وزن سيال موثر است
يا ايجاد فشار مصنوعي در ورودي
يا ايجاد خلا در خروجي

بر اين اساس فيلترها به انواع عمودي،فشاري و فيلتر خلا تقسيم ميشوند

مهمترين نكته در فيلتراسيون توجه به نوع ذرات است
براي مثال فيلتر كردن سيال حاوي رس بسيار مشكل است(به دليل خاصيت چسبندگي و افزايش حجم در هنگام تركيب با آب حدود40درصد)

الياف پليمري اخيرا جاي فيلترهاي پارچه اي و فلزي را گفته اند


مهمترين نكات در مئورد فيلترها بود
به سوالات پاسخ ميدم

[deepdrip]

این یه جلسه از کلاس درس بود؟؟؟؟؟[khande][khande]
اولش بدون توجه به سرشاختون که عمرانه ، فکر کردم مبحث در مورد اینترنته.
جدای از شوخی مطلبتون خوب بود ،اما فکر کنم هم یه کم زیاد بود ، هم فونتش مناسب نبود.
به هر حال
ممنون .خیلی زحمت کشیدید.

[مهندس ایرانی]

سلام نه اين يه كار تحقيقاتي بود البته ميدونم زياده ولي مهمه ما مخصوصأ خوزستاني ها بايد در اين باره مطلب داشته باشن چون بايد بدونن چه آبي ميخورن و چه هوايي رو تنفس ميكنن.