نوشته‌ها

کدورت آب چیست؟

توریدگی یا کدورت یا توربیدیتی ( Turbidity) به گل آلودی یا کدر بودن یک سیال گفته می‌شود که ناشی از تعداد زیادی از ذرات منفرد است که معمولاً به چشم غیر مسلح نامرئی هستند، مانند دود در هوا. اندازه‌گیری کدورت یک آزمون کلیدی در تعیین کیفیت آب است.

سیالات می‌توانند حامل مواد معلق جامد با ابعاد مختلفی باشند. برخی از مواد معلق به اندازه کافی بزرگ و سنگین هستند که در صورت ساکن قرار گرفتن مایع به سرعت به انتهای ظرف رسیده و ته‌نشین می‌شوند (مواد جامدات ته‌نشین شونده)، اما ذرات کوچک بسیار کند آرام می‌گیرند یا در صورتی که نمونه به‌طور منظم آشفته شود یا حامل ذرات کلوئیدی باشد به هیچ عنوان ذرات ته‌نشین نمی‌شوند. همین ذرات جامد کوچک هستند که باعث کدر شدن مایع می‌شوند.

اندازه‌گیری کدورت (یا مه آلودگی) در جامدات شفاف مانند شیشه یا پلاستیک نیز کاربرد دارد. در تولید پلاستیک، مه آلودگی به عنوان درصد نوری که بیش از ۲٫۵ درجه از جهت نور دریافتی منحرف می‌شود تعریف می‌شود.

 

 

کدورت آب Turbidityيک ويژگی فيزيکی اصلی آب است. توانايی آب در عبور دادن نور و يا معياری برای ميزان جذب يا پراکندگی نور توسط مواد معلق در آب است

 

 

کدورت چیست؟


کدورت آب یکی از عواملی است که، در کیفیت آب تاثیر بسیار زیادی دارد، همان طور که می دانید این عامل موجب کدر شدن رنگ آب می شود. برای تمام آلاینده های موجود در آب استاندارد تعیین می شود، نمونه ای از این آلاینده ها کدورت آب است. معمولا در آب های سطحی میزان کدورت آب خارج از محدوده استاندارد است و آب های زیر زمینی کدورت کمتری دارند. از آن جایی که در ایران بخش قابل توجهی از منابع آب آشامیدنی از آب های سطحی تامین می شود، میزان کدورت آب آشامیدنی ایران در وضعیت مناسبی قرار ندارد. بخش زیادی از کدورت آب از طریق فرسایش مواد کلوئیدی مثل خرده سنگ ها، خاک رس، اکسیدهای فلزی که ناشی از فرسایش خاک و مجاورت منابع آب با فعالیت های صنعتی هستند منشا می گیرد.

ذرات کلوئیدی که موجب کدورت می شوند عموما در آب ته نشین نمی شوند و امکان صاف کردن آن ها نیست. این ذرات با چشم دیده نمی شوند اما تاثیر بسیار بدی را در طعم و رنگ آب دارند. به طوری که با نگاه کردن به آب کاملا متوجه عدم شفافیت که یکی از ویژگی های آب است می شوید. از این عامل می توان برای تعیین کیفیت آب استفاده کرد و از مواردی که به راحتی می توان سطح کیفی آب را بر اساس میزان این آلاینده مشخص کرد. برای بررسی میزان کدورت آب در نظر گرفتن عامل مهم TDS که نشان دهنده میزان کل مواد جامد محلول در آب می باشد بسیار مهم است. در واقع TDS میزان شفافیت آب را نشان می دهد و هرچقدر بیشتر باشد بو، رنگ و طعم آب نامطلوب تر می شود. بنابراین هر چقدر که کدورت آب بیشتر باشد TDS آب بالاتر است و سطح کیفی پایین تری دارد.

برای این که این موضوع را بهتر متوجه شوید باید گفت که کدورت آب درست مانند آلاینده های موجود در هواست، به طوری که شما قادر به دیدن آن ذرات نیستید اما می توانید تاثیر آن را در کدورت هوا مشاهده کنید. بنابراین کدورت آب هم شامل ذراتی می شود که نمی توانید ببینید اما درست مانند آلاینده های هوا باعث کدر شدن آب می شوند و تاثیر نامطلوبی را در کاهش سطح کیفی آن دارند.

 

 

 

عوال موثر بر کدورت آب


عوامل متعددی بر کدر شدن آب و از دست رفتن شفافیت آن میشوند که شامل موارد زیر می باشد:

  • ورود فاضلاب صنعتی، خاکستری و انسانی

فاضلاب حاوی مقدار زیاد مواد آلی، فلزات سنگین، مواد شیمیایی، ذرات کلوئیدی و روغنی هستند.

  • فرسایش مواد کلوئیدی

فرسایل مواد کلوئیدی مثل گل و لای و مواد معدنی موجود درلایه های خاکی زمین ،خاک رس ، خرده سنگ ها ویا اکسید های فلزی خاک در آب های سطحی

  • گیاهان، فیتوپلانکتون ها و جلبک ها

در صورت مناسب نبودن شرایط آب برای فتوسنتز گیاهان دریایی، به مرور از بین رفته و بعد از تجزیه و پوسیده شدن آب را کدر می کنند.

  • فعالیت های انسانی

فعالیت های انسانی مانند ساخت و ساز، حفر معادن و کشاورزی می تواند باعث ایجاد کدورت شود که بعد از بارش باران این آلاینده ها به آب سطحی وارد می شوند.

  • سیلاب های محلی      عوامل متعددی بر کدر شدن آب و از دست رفتن شفافیت آن میشوند که از مهم ترین آنها می توان به ورود فاضلاب صنعتی، خاکستری و انسانی اشاره کرد. فاضلاب حاوی مقدار زیاد مواد آلی، فلزات سنگین، مواد شیمیایی، ذرات کلوئیدی و روغنی هستند که به شدت آب را کدر می کنند. علاوه براین، گل و لای و مواد معدنی موجود در لایه های خاکی زمین نیز عامل دیگری در افزایش کدورت آب هستند.از دیگر عوامل موثر در افزایش کدورت آب، گیاهان، فیتوپلانکتون ها و جلبک های موجود در آب هستند. در صورت مناسب نبودن شرایط آب برای فتوسنتز گیاهان دریایی، به مرور از بین رفته و بعد از تجزیه و پوسیده شدن آب را کدر می کنند. ورود گل و لای حاصل از شستشوی لایه های خاکی توسط آب جوی و بارندگی ها نیز عامل دیگری در افزایش این شاخص است.یکی از اصلی ترین دلایلی که باعث پایین بودن کدورت آب چاه های عمیق و نیمه عمیق و رودخانه های شن و ماسه ای میشود، ته نشینی ذرات معلق در آب بر روی بستر شن و سنگ و ماسه است. در واقع در این منابع آبی تصفیه طبیعی توسط دانه های شن و ماسه انجام شده و شبیه به فیلتر شنی عمل می کند.
مقدار استاندارد کدورت آب

مقدار کدورت آب برای ورود به دستگاه تصفیه آب صنعتی بین بازه 1تا 5 NTU است. مقدار کدورت آب شرب زیر 1 NTU می باشد . آب با کدورت بالاتر از 5 در سطح غیراستاندارد قرار داشته و طعم آب را عوض می کند.

 

مقدار کدورت آب برای ورود به دستگاه تصفیه آب صنعتی بین بازه 1تا 5 NTU است. مقدار کدورت آب شرب زیر 1 NTU می باشد . آب با کدورت بالاتر از 5 در سطح غیراستاندارد قرار داشته و طعم آب را عوض می کند.

 

 

اندازه گیری کدورت


یکی از دقیق ترین روش ها برای اند ازه گیری میزان کدورت آب، روش نفلومتری  است. در این روش میزان و شدت پراکندگی نور آب نمونه با آب استاندارد با هم مقایسه میشود. در این ابزارها عدسی، روزنه برای متمرکز شدن نور، آشکارسازی نوری و یک منبع نور وجود دارد. سپس میزان نور پخش شده در روزنه در زاویه 90 درجه اندازه گیری میشود.
علاوه براین روش، در آزمایشگاه ها از دستگاه های الکترونیکی برای شمارش تعداد ذرات موجود در مقدار مشخصی از آب استفاده میشود. این روش بالاترین دقت را دارد اما اندازه گیری کدورت با آن زمان بر است. به همین دلیل کدورت سنج NTU بیشتین کاربرد را دارد

 

 

یکی از دقیق ترین روش ها برای اند ازه گیری میزان کدورت آب، روش نفلومتری  است

 

 

روش های حذف کدورت آب


  • فیلتر های شنی و کربنی

فیلتر شنی یا سند فیلتر مخزنی است اغلب عمودی و در ظرفیتهای بالا بصورت افقی با جنس بدنه فلزی و یا فایبرگلاس كه با فیلتراسیون فیزیکی آب کدر از درون سیلیس و بستر شنی باعث حذف ذرات جامد معلق می‌شود. فیلترهای شنی برای تصفیه اولیه آب دارای ناخالصی و کدورت مورد استفاده قرار می‌گیرند. این روش یک فرآیند تصفیه آب و فاضلاب سازگار با محیط زیست، نسبتاً ساده و ارزان قیمت است. محیط تصفیه شامل چند لایه سیلیس با درجه بندیهای مختلف درون مخزن تحت فشار می‌باشد.

 

فیلتراسیون شنی یکی از فرآیندهای اساسی در علم تصفیه آب می‌باشد که به منظور جداسازی مواد جامد غیر قابل ته نشینی از آب از طریق عبور آن از یک بستر متخلخل شن یا سیلیس صورت می‌پذیرد. در تصفیه آب میتوان فیلتراسیون را با عبور از روزنه‌های در حد متوسط جهت حذف مواد جامد معلق آن در نظر گرفت. این فیلتراسیون سازگاری بسیار بالایی با فرآیندهای طبیعی دارد.

 

یکی از ساده ترین و ابتدایی ترین روش ها برای تصفیه آب استفاده از فیلتر شنی می باشد. صافی شنی یا همان فیلتر، دستگاهی است که بوسیله آن املاح اضافی، ذرات جامد و گل و لای از آب گرفته می شود. Sand filter روش بسیار ساده ای برای زلال سازی آب می باشد.

 

 

  • اولترافیلتراسیون

جداسازی ذرات ریز از آب را اولترافیلتراسیون می نامند که بر پایه افت فشار انجام می شود.

این تکونولوژی توانایی حذف ذرات ریز کلوییدی ، باکتری ها ، ویروس ها و سایر آلاینده های میکروبی را دارد ولی نمی تواند یون ها ومولکول های کوچک که املاح محلول

و سختی آب را تشکیل می دهد را از آب جدا کند.

جنس غشاها پلی وینیلا یدن فلوراید ( PVDF ) با قطر خارجی 1.3 میلی متر و قطرداخلی 7. میلی متر وقطر دیواره ا ی به ضخامت 3. میلی متر بوده

و قطرحفره های آن 05. میکرومتر می باشد به این خاطر قابلیت حذف بیش از نود درصد ذرات بزرگتر از 05. میکرون را دارد.

براساس جداول استانداردهای اندازه ذرات ،ویروس ها با اندازه ای بین 05. تا 5. میکرومتر ،کلوییدها با اندازه ای بین 01. تا 10 میکرومتر ، باکتری ها با اندازه ای بین 2. تا 1.5 میکرومترو

قارچ ها با اندازه ای بین 1 تا 10 میکرومتر به راحتی توسط این غشاها، قابل حذف شدن می باشند .

ازاین روش همچنین برای اطمینان ازتولید آب باکیفیت بالاتر برای واحدها ی پایین دستی استفاده میشود

و یک سرمایه گذاری معقول برای به روز رسانی واحدهای قدیمی تصفیه آب میباشد.

همچنین از روش اولترافیلتراسیون برای به روز و نو ساختن واحد های قدیمی تصفیه آب استفاده می شود.

دراین مورد مشخص واحدهای قدیمی با کمترین تغییر درجانمایی آن ها ارتقا می یابند .

بااستفاده از تکنولوژی فشرده واتوماتیک UF خطوط پیش تصفیه قدیمی شامل انعقاد ،لخته سازی ،فیلتراسیون وحتی لجن فعال جایگزین می گردند

و می توان مصرف مواد شیمیایی ،تولید لجن و نیروی انسانی را از طریق اتوماسیون سازی کم کرد.

 

اولترافیلتراسیون (UF) نوعی فیلتراسیون غشایی (ممبران) است که در آن فشار هیدرواستاتیکی، یک مایع را به یک غشای نیمه تراوا تحمیل می کند. جامدات معلق و املاح با وزن مولکولی بالا حفظ می شوند، در حالی که آب و املاح با وزن مولکولی کم از غشاء عبور می کنند.

 

 

  • میکروفیلتراسیون

میکروفیلتراسیون (Micro Filtration) یکی از قوی ترین غشاها برای جداسازی مواد جامد از مایع می باشد که در تصفیه آب کاربرد گسترده ای دارد. این گروه از غشاها به دلیل قطر کم منافذ قادر هستند تا ذرات 0.1 تا 10 میکرون را از مایعات حذف کنند.

 

مراحل تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون

فرآیند تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون MF شامل چند مرحله می باشد که عبارتند از:

به منظور حذف ذرات با اندازه 45 میکرون، ابتدا آب از فیلتر شنی عبور می کند. با انجام این عمل به عنوان پیش تصفیه، از آسیب وارد شدن به غشای میکروفیلتراسیون جلوگیری شده و راندمان کار را نیز تا حد مطلوبی افزایش می دهد.
آب خروجی از فیلتر شنی با کمک پمپ وارد هوزینگ حاوی غشای MF شده و تنها ذرات با اندازه کمتر از یک میکرون امکان عبور از منافذ غشا را پیدا خواهند کرد
لازم به ذکر است که به منظور احیا و تمیز کردن سطح روی غشای MF لازم است به روش های مختلف نسبت به شستشوی آنها اقدام شود. مدت زمان و تعداد دفعاتی که در هر بازه زمانی باید نسبت به تمیز کردن غشای میکروفیلتراسیون اقدام گردد، به میزان آلودگی موجود در آب بستگی دارد.
آب خروجی از این مرحله می تواند به عنوان پیش تصفیه برای اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس استفاده گردد.

 

سیستم میکروفیلتراسیون، یک سیستم فیلتراسیون کاملاً خودکار و متراکم جهت جداسازی محلول‌ های جامد-مایع می‌ باشد.

 

 

روش های جلوگیری از تشکیل رسوب در دستگاه تصفیه آب صنعتی

اگر بهره‌بردار سیستم‌های تصفیه آب اسمز معکوس هستید احتمالا حداقل با این مشکل مواجه شده‌اید که دبی تولیدی سیستم شما افت کرده است. از مهم‌ترین دلایل افت جریان آب تولیدی رسوب سیستم تصفیه آب یا Scaling است. در این حالت ترکیبات معدنی موجود در آب خوراک نظیر کربنات کلسیم، سولفات کلسیم و … بر روی سطح ممبران‌های اسمز معکوس رسوب می‌کنند و جلوی عبور جریان آب را می‌گیرند.

 

رسوب در سیستم‌ تصفیه آب RO چگونه اتفاق می‌افتد؟


بیشتر آب‌های طبیعی حاوی غلظت بالایی از یون‌های کلسیم، سولفات و بی کربنات هستند. در دستگاه‌های تصفیه آب غشایی که درصد بازیافت یا ریکاوری بالایی انجام می‌دهند، حلالیت بعضی ترکیبات موجود در آب از حد اشباع بیشتر شده که باعث می‌شود این ترکیبات متبلور شده و کریستال‌هایی در سطح غشا تشکیل ‌شود. این ذرات کریستالی وقتی روی سطح ممبران تشکیل می‌شوند منجر به کاهش شار، کاهش کارایی فرایند و افزایش هزینه های عملیاتی می شوند.

اگر چاره‌ای برای این مساله اندیشیده نشود خیلی زود و پس از یک دوره زمانی مشخص ظرفیت تولیدی سیستم افت شدیدی می‌کند. البته طول این دوره زمانی با نوع ترکیباتی که در خوراک وجود دارد و میزان اشباع  بودن آن‌ها می‌تواند متفاوت باشد. بطور مثال برای سیستمی که خوراکش محتوی سولفات کلسیم است پس از ۸ روز و برای سیستم دیگری که محتوای کربنات کلسیم است پس از ۲ روز افت دبی تولیدی مشاهده می‌شود. پس کربنات کلسیم می‌تواند خطر بیشتری برای سیستم تصفیه آب ما داشته باشد.

از نظر اقتصادی بهتر است از تشکیل رسوب جلوگیری شود، حتی اگر تمهیداتی برای شستشوی ممبران‌ها، نظیر عملیات شستشوی CIP در نظر گرفته باشیم! این رسوبات مسیر عبور جریان خوراک از درون المان RO را هم مسدود می‌کند، که تمیز کردن آن را بسیار دشوار و وقت‌گیر می‌کند. همچنین این خطر وجود دارد که به سطح غشا نیز آسیب‌های جبران ناپذیری برساند.

 

 

راه های جلوگیری از تشکیل رسوب در RO


حالا که به اهمیت جلوگیری از تشکیل رسوب روی ممبران‌ پی بردیم در ادامه می‌خواهیم در مورد راه حل هایی که برای این منظور داریم، صحبت کنیم:

 

  •  دمای آب

یکی از روش های جلوگیری از رسوب در دستگاه تصفیه آب صنعتی توجه به دمای آب ورودی است.دمای آب ورودی سیستم اسمز معکوس، بهتر است  بیشتر از 35 درجه نباشد، اگر بیش از مقدار گفته شده آب گرم شده است و به ممبران و غشای دستگاه آسیب می رساند و علاوه بر این مشکل باعث ایجاد رسوباتی در این قسمت از دستگاه نیز می شود .

 

 

  • تزریق اسید و کاهش pH خوراک

دومین روشی که برای جلوگیری از رسوب در سیستم‌های تصفیه آب RO وجود دارد تزریق اسید است که یون‌های کربنات را از بین می‌برد که یکی از واکنش دهنده‌های لازم برای رسوب کربنات کلسیم است. پس همانطور که مشخص است این روش در جلوگیری از رسوب کربنات کلسیم بسیار مؤثر است، اما در جلوگیری از انواع دیگر رسوب تاثیری ندارد. پس ابتدا باید با استفاده از آنالیز آب خوراک مشخص کنیم چه ترکیباتی وجود دارند که می‌توانند باعث تشکیل اسکیلینگ شوند و بر اساس آن روش مناسب را انتخاب کنیم. ولی از مضرات روش اسید زنی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • احتمال ایجاد خوردگی در لوله‌ها و اتصالات
  • هزینه مخزن اسید و تجهیزات نظارتی لازم
  • کاهش pH در جریان تصفیه شده RO

 

 

  •  آنتی اسکالانت

این روش یکی از پر استفاده ترین راه‌های جلوگیری از رسوب در سیستم‌های تصفیه آب RO است. چون در تمام سیستم‌ها با هر ظرفیتی می‌تواند کارایی داشته باشد. بخصوص برای سیستم‌های تصفیه آب با ظرفیت پایین بهترین روش است، چون در چنین سیستم‌هایی استفاده از رزین توجیه اقتصادی ندارد. همچنین در سیستم‌های تصفیه آب دریا که استفاده از رزین سختی گیر کارایی ندارد، آنتی اسکالانت می‌تواند موثر باشد.

آنتی اسکالانت‌ ها انواع مختلفی دارند که هر کدام مکانیسم خاص خودش را برای جلوگیری از تشکیل رسوب روی غشا دارد. ولی در کل آنتی اسکالانت تمرکزش روی تشکیل کریستال و جلوگیری از رسوب آن روی سطح ممبران است.

 

 

  • سختی گیر رزینی 

استفاده از رزین سدیمی یکی از موثرترین روش‌هایی است که برای جلوگیری از رسوب روی سیستم‌های RO استفاده می‌شود. در این سیستم‌ها که به عنوان پیش تصفیه RO استفاده می‌شوند تمرکز روی حذف کاتیون‌های کلسیم و منیزیم است که باز هم از واکنش دهنده‌هایی هستند که باعث تشکیل رسوب می‌شوند. کاری که رزین سدیمی برای ما انجام می‌دهد تبادل یون‌های کلسیم و منیزیم موجود در خوراک با یو‌ن سدیم است. خبر خوب اینکه کارایی سیستم رزین در جلوگیری از تشکیل رسوب بالای ۹۹ درصد است.

 

 

  •  پیش تصفیه

برای ماندگاری بالای ممبران بهتر است سعی کنیم قبل از استفاده از روش اسمز معکوس آب را با روش های دیگری تا حدودی سالم سازی و تصفیه کنیم و تصفیه نهایی را به این دستگاه بسپاریم ؛ با این تفاسیر از مهم ترین روش های جلوگیری از رسوب در دستگاه آب شیرین کن صنعتی می توان به روش پیش تصفیه نیز اشاره کرد که می توان از آن نتیجه خوبی گرفت ( دستگاه دیرتر رسوب می بندد و بیشتر عمر می کند ) .

مهم ترین دلایل آلوده شدن آب

منظور از آلودگی آب، آلودگی پهنه‌های آبی معمولاً توسط فرایندهای انسانی است. پهنه‌های آبی برای مثال شامل دریاچه ها، رودخانه ها، اقیانوسها سفره‌های آب و آب‌های زیرزمینی است. هنگامی که آلودگی‌ها به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم بدون تصفیه از مواد ترکیبی مضر در آب‌ها تخلیه می‌شوند، آلودگی آب‌ها بیشتر می‌شوند. آلودگی آب‌ها بر گیاهان و ارگانیسم‌های زنده درون این آب‌ها اثر می‌گذارند. تقریباً در همه موارد، این اثرات علاوه بر گونه های منفرد و جمعی، گروه‌های زیستی طبیعی را نیز تخریب می‌کند.

آلودگی آب مهم‌ترین علت مرگ و بیماری در سراسر جهان است، به عنوان مثال به دلیل بیماری‌های منتقله از آب.طبق گزارش‌های سازمان جهانی بهداشت در سال ۲۰۳۰ از هر ۳ نفر یک نفر دسترسی به آب آشامیدنی ایمن نخواهد داشت.

 

دلایل آلوده شدن آب


در ادامه دلایل آلوده شدن منابع آب رو مورد بررسی قرار می دهیم:

 

1- آلودگی منابع آب با وارد شدن فاضلاب

زباله های انسانی، مواد شیمیایی خانگی، داروها، محصولات بهداشت شخصی، آب استفاده شده از سینک، دوش و… بعد از خارج شدن از خانه وارد فاضلاب می شوند. در کنار این آب باران هم می تواند باعث وارد شدن زباله ها، روغن و مواد شیمیایی به فاضلاب شود.

بر اساس گزارش سازمان ملل، بیش از 80 درصد فاضلاب در جهان بدون تصفیه یا استفاده مجدد به محیط زیست راه پیدا می کند. این آمار در کشورهای کمتر توسعه یافته می تواند به 95 درصد هم برسد.

در آمریکا، تاسیسات تصفیه فاضلاب روزانه حدود 34 میلیارد گالن فاضلاب را تصفیه می کنند. این تاسیسات آلاینده هایی را مثل پاتوژن ها، فلزات سنگین، مواد شیمیایی سمی و… در پسماندهای صنعتی قبل از تخلیه به آبراه ها تصفیه می کنند. با این حال EPA* عنوان می کند که سیستم های تصفیه فاضلاب به دلیل استفاده از روش های قدیمی و در مواردی ناکارامد تاثیر زیادی را در تصفیه فاضلاب ندارند و سالانه بیش از 850 میلیارد گالن فاضلاب تصفیه نشده به آب های آزاد راه پیدا می کنند.

* EPA مخفف Environmental Protection United States Agency به معنی سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا می باشد.

بیشترین درصد آلودگی آب به دلیل فاضلاب هایی است که انسان وارد آب میکنن. به بازمانده و مواد دور ریختنی که انسان ها وارد آب میکنن پساب یا فاضلاب میگن، که بیشتر این فاضلاب ها تجزیه ناپذیر هستن و تا مدت ها در آب باقی میمونن و باعث از بین رفتن آبزیان میشن.

 

 

 

2- آلودگی های نفتی در آب

نفت یکی از حیاتی ترین منابع انرژی در جهان است، توزیع نابرابر نفت در سراسر جهان باعث شده تا نیاز به انتقال آن از طریق کشتی ها در اقیانوس یا خطوط لوله کشی در خشکی باشد. انتقال و حمل نفت به کشتی ها و البته شکستگی خطوط انتقال نفت می تواند باعث وارد شدن نفت به محیط زیست و آسیب زدن به آن شود. نشت نفت در اقیانوس ها و مناطق ساحلی می تواند مشکلات زیادی را به دنبال داشته باشد. حتما تا الان خبرهایی را مبتی بر آلوده شدن اقیانوس ها به دلیل نشت نفت شنیده اید.

اکثر آلودگی های نفتی در آب، به همین موضوع مربوط می شوند. نشت نفت به اقیانوس ها در حین انتقال و آلودگی منابع آب می تواند باعث کشته شدن حیوانات آبزی و بروز فاجعه های زیست محیطی شود. علاوه بر این تقریبا 50 درصد از 1 میلیون تن نفتی که هر سال به محیط های دریایی وارد می شوند، در کنار نشت نفت کش ها، می تواند ناشی از دیگر عوامل مثل کارخانه ها باشد.

اثرات مخربی که نشت نفت می تواند برای انسان ها به دنبال داشته باشد به دلیل بخارات سمی و البته استفاده از غذاهای دریایی است. در کنار این حتی قایق رانی در محیط های آلوده به نفت هم می تواند تاثیرات مخربی را برای سلامتی به دنبال داشته باشد.

 

 

نفت یکی از حیاتی ترین منابع انرژی در جهان است، توزیع نابرابر نفت در سراسر جهان باعث شده تا نیاز به انتقال آن از طریق کشتی ها در اقیانوس یا خطوط لوله کشی در خشکی باشد. انتقال و حمل نفت به کشتی ها و البته شکستگی خطوط انتقال نفت می تواند باعث وارد شدن نفت به محیط زیست و آسیب زدن به آن شود. نشت نفت در اقیانوس ها و مناطق ساحلی می تواند مشکلات زیادی را به دنبال داشته باشد. حتما تا الان خبرهایی را مبتی بر آلوده شدن اقیانوس ها به دلیل نشت نفت شنیده اید. 

 

 

3- وارد شدن آلودگی های کشاورزی به آب

باور کنید یا نه، صنایع کشاورزی حدود 70 درصد منابع آب شیرین را در جهان استفاده می کنند و در کنار این عامل اصلی مشکلات آلودگی آب در جهان هستند. در آمریکا، کشاورزی و دامداری منبع اصلی آلودگی رودخانه ها، تالاب ها و دریاچه ها می باشند. علاوه بر منابع آب های سطحی، کشاورزی می تواند عامل آلودگی آب های زیر زمینی هم باشد. با هر بار بارش باران، مواد شیمیایی سمی مثل آفت کش ها، کودها و… با آبراهه ها شسته شده و وارد منابع آب های زیر زمینی می شوند. این موضوع می تواند حجم زیادی از آب های زیر زمینی را آلوده کند.

توجه کنید که آلودگی منابع آب می تواند باعث کاهش سطح کیفی محصولات کشاورزی هم شود، که این موضوع سلامت انسان ها را به خطر می اندازد. امروزه در سراسر جهان، بسیاری از محصولات کشاورزی به دلیل آبیاری با منابع آب آلوده با سطح کیفی بسیار پایین تولید می شوند. مصرف این محصولات کشاورزی می تواند خطرات زیادی را برای سلامتی به دنبال داشته باشد.

 

آلودگی منابع آب می تواند باعث کاهش سطح کیفی محصولات کشاورزی هم شود،

 

 

4- آلودگی آب با مواد رادیو اکتیو

زباله های هسته ای ناشی از پروژه ها و فرایندهای صنعتی، پزشکی و علمی باعث تولید مواد رادیو اکتیو شده که در محیط زیست آزاد می شوند. زباله های رادیو اکتیو معمولا توسط نیروگاه های هسته ای استخراج اورانیوم، تولید و آزمایش سلاح های نظامی، دانشگاه ها و بیمارستان (برای اهداف تحقیقاتی و تولید دارو) تولید می شوند. این آلاینده ها می توانند قرن ها در محیط زیست باقی بمانند و اثرات مخربی را برای محیط زیست به دنبال داشته باشند.

 

زباله های هسته ای ناشی از پروژه ها و فرایندهای صنعتی، پزشکی و علمی باعث تولید مواد رادیو اکتیو شده که در محیط زیست آزاد می شوند. زباله های رادیو اکتیو معمولا توسط نیروگاه های هسته ای استخراج اورانیوم، تولید و آزمایش سلاح های نظامی، دانشگاه ها و بیمارستان (برای اهداف تحقیقاتی و تولید دارو) تولید می شوند. این آلاینده ها می توانند قرن ها در محیط زیست باقی بمانند و اثرات مخربی را برای محیط زیست به دنبال داشته باشند. 

 

 

5-آلودگی آب با جامدات معلق و رسوبات

برخی از آلاینده‌ها (موارد، ذرات و مواد شیمیایی نیز وجود داند که در آب حل نمی‌شوند و به دلیل سبک بودن نیز ته نشین نمی‌گردند در نتیجه به صورت معلق در آب وجود دارند. این ذرات معلق حتی برای ارگانیسم‌هایی که در درون آب قرار دارند نیز کشنده هستند.

همچنین ذرات خاک هم به دلایل مختلفی مانند باران و باد وارد آب رودها،دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها می‌گردند و در بستر آن ته نشین می‌شوند که در صورت ته نشین شدن انباشتگی زیاد رخ می‌دهد و جر آلاینده‌ها به حساب میاید.

فرسایش ناشی از حذف درختان حافظ خاک نیز که غالباً در نزدیکی آبراهه‌ها به وجود آمده یا بر اثر حمل خاک توسط آب‌های زراعی یا بارندگی روی معادن و اطراف جاده‌ها، می‌تواند با افزایش بیش از حد جامدات معلق و رسوبات در رودها و دریاچه‌ها گردد.مورد درگیر ذرات معلق در آب نشست های رسوبات در کف منابع آب باعث پوشانده شدن سنگریزه های بستر شده است و این باعث میشود تخم گذاری ماهی های همچون سالمون و تروت که دو نوع ماهعی از خانواده قزل آلا هستند کاهش یابد و یا به کلی نابود شود.

از طرفی هم حضور مواد معلق در داخل آب مانع از نفوذ نور خورشید به داخل آب می‌شوند. نور خورشید برای فرایند فوتوسنتز گیاهان کف آب مورد نیاز است.

 

آلودگی آب با جامدات معلق و رسوبات

 

 

6- آلوده شدن آب با ترکیبات آلی سنتز شده

ورود ترکیبات آلی از نوع سنتزی به اکوسیستم محیط زیستی عمدتاً از طریق فعالیت‌های انسان اتفاق می افتد. افزایش تولید ترکیبات سنتزی، نشت در حین انتقال و استفاده بی رویه از این محصولات در کاربردهای مختلف، از جمله مسیرهای ورود ترکیبات سنتزی به اکوسیستم زیستی انسان است. این ترکیبات در افزودنی‌های سنتزی، خوراکی، داروها،رنگ‌ها، الیاف سنتزی و حلال‌ها وجود دارد. این ترکیبات به دلیل سمی بودن به دلیل فرآیندهای تولید سنتزی در مقابل تجزیه توسط میکروب‌ها مقاوم هستند.

 

7- آلوده شدن اب با گرما

گرما معمولا از نظر بيشتر مردم، يک آلوده كننده و حداقل به عنوان يک عامل فاسد كننده شيميايي نيست، گرچه افزايش دمای آب بدن سبب تاثيرات زيانباری به بزرگی بسياری آلوده كننده های شيميايی می شود.

سرعت هر واكنش شيميايی، شامل تنفس آبزيان و اكسايش تقريبا با افزايش دما به ازاء هر 10c دو برابر می شود. در آب های آلوده شده حرارتی، ماهی ها به علت افزايش سرعت تنفس به اكسيژن بيشتري نياز دارند. تهديد بيشتر به زندگی آبزيان از طريق كلرينه كردن آب های سرد برای استفاده می باشد. اين كار برای جلوگيری از رشد باكتری ها انجام می شود. كلر به روی موجودات زنده محيط تاثير می گذارد. كلر، موجودات زنده ميكروسكوپي را كه بعضی از زنجيره های غذايی اهميت دارند از بين می برد.

 

8- آلودگی آب با وارد شدن مواد شیمیایی معدنی و کانی ها

اين گروه از آلوده كننده های آب شامل نمک های معدنی و اسيدهای معدنی و تركيبات فلزی است. حضور اين آلوده كننده ها در آب سه نتيجه عمومی شامل اسيديته، شوری و سمی بودن آب را فراهم می آورد.

خاصيت اسيدی (اسيد يته): با اهميت ترين منابع برای افزايش دادن اسيد يته شامل زهكشي معادن و باران اسيدي است.

شوری: شوری آب مشاهده غير معمولي نمی باشد بلكه حدود 97 درصد از كل آب های جهان در اقيانوس ها و درياها به صورت آب نمک هستند و 3 درصد باقيمانده آب شيرين ناميده می شود.

سميت: خاصيت سمی تعدادی از تركيبات معدنی خصوصا عناصر سنگين فلزی سال ها شناخته شده است. تعدادی از اين تركيبات كه خواص مطلوبی دارند، مرتبا توليد می شوند. احتياط لازم، ضامن امنيت اشخاصی است كه در امر توليد در گيرند.

سمی ترين اين مواد در محيط زيست، شامل مواد حاوی جيوه، سرب، كادميوم، كروم و نيكل می باشند. اين فلزات در بدن موجودات زنده جمع و به مدت زمان طولانی باقی می مانند و به عنوان مجموعه سم عمل می نمايند.

 

آلودگی آب با وارد شدن مواد شیمیایی معدنی و کانی ها

 

9-عومل بیماری زا

ب دارای پتانسيل حمل موجودات ريز بيماری زا كه سلامتی و زندگی را به خطر می اندازند می باشد. ميكرب های بيماری زا متناوب در سراسر آب منتقل می شوند و می توانند باعث عفونت در ناحيه روده (تيفوئيد، اسهال خونی، پاراتيفوئيد، وبا) شوند و مسئوليت ايجاد بيماری فلج اطفال و يرقان را بر عهده دارند. از لحاظ تاريخی اولين دليل برای كنترل آلودگی آب ها، جلوگيری از بيماری هايی است كه مولد آن ها در آب وجود دارد. عوامل ايجادكننده بيماری را نمی توان كنترل و سلامت كامل را تامين كرد.

روزانه میلیون ها از موجودات توسط افراد دفع می شود. اين ساكنين مدفوع انسان يک محيط زيست را با اين شرايط در آب های طبيعی پيدا نمی كنند تا توليد مثل كنند و به سرعت از بين می روند.

بيماری هايی كه توسط آب های آلوده به انسان سرايت می كنند شامل:

الف: بيماری انگلی (ليپتوسپيرا ايكترو هموراژه) كه به تب يا ويل معروف شده است.

ب: كرم ها، تخم كرم هايی مانند اسكاريس، تريكوسفال (كرم شلاقي) و كرم قلابدار ممكن است از طريق خاک و آب آلوده به آن ها وارد بدن انسان شود و ايجاد بيماري نمايند.

ج: بيماری وبا

د: بيماری های ويروسی (آب در انتقال دو نوع ويروس پوليويروس و هپاتيت عفونی) نقش موثری ايفا می كند.

 

10- مواد غذایی گیاهی

مواد غذايی عامل محدود كننده مهمی در رشد همه گياهان است. در كنار عوامل ديگر سرعت و فراوانی رشد گياهان متناسب با مقدار ماده غذايي در دسترس است. مشخص شده كه پانزده تا بيست عنصر برای رشد گياهان سبز مورد نياز است.

بيش از 70 درصد از تركيبات فسفره در فاضلاب ها در اثر استفاده از شوينده هاي خانگی ايجاد می شود و بايد اقدام كنترل كننده ای روی اين مسئله انجام گيرد.

 

 

جلوگیری از آلودگی آب


درسته که نمیتونیم بطور کامل از آلودگی آب جلوگیری کنیم اما میشه با رعایت نکاتی روند پیشرفت اون رو به حد خیلی زیاد کاهش داد که در اینجا چند مورد از این روش ها رو میگیم.

  1. جلوگیری از ورود فاضلاب ها به درون رودخانه ها
  2. آموزش دادن مردم و مخصوصا کشاورزان
  3. تصفیه فاضلاب
  4. تصفیه آب با روش اسمز معکوس
  5. صرفه جویی در مصرف آب، که دیگه نیازی به تصفیه آب آلوده نباشه
  6. روغن، رنگ و زباله رو درون سینک ظرفشویی، دستشویی و توالت نریزیم
  7. استفاده نکردن زیاد از کودها و حشره کش ها
  8. بکارگیری یک رویکرد زیربنایی سبز جهت بهبود ظرفیت مدیریت آب‌های خروشان در کل سیستم، و کاهش سربارهای روغنی تصفیه خانه‌ها
  9. تعمیر و جایگزین کردن تجهیزات کار کرده و معیوب
  10. افزایش ظرفیت هیدرولیکی سیستم جمع آوری فاضلاب (بیشتر اوقات گزینه ی خیلی گرونی هست)
  11. دفن کود های جانوری به مدت 6 ماه در زیر خاک
  12. هر 3 ماه وضعیت لوله کشی داخلی ساختمون رو کنترل کنین تا پوسیدگی، ترکیدگی لوله نداشته باشه، برای انجام این کار میتونین از افراد فنی کار و لوله کش کمک بگیرین.

 

اثرات مخرب آلودگی آب


تغییر در طعم، بو و رنگ آب اصلی ترین اثر ورود مواد آلاینده به منابع آبی می باشد، اما وجود این مواد تاثیرات مخرب زیادی بر سلامت انسان و طبیعت ایجاد می کند که برخی از آنها عبارتند از:

  • شیوع بیماری های واگیردار و عفونی بخاطر ورود پساب های بیمارستانی
  • ورود فلزات سنگین سرطان زا به منابع آبی
  • ازدیاد ابتلا به سرطان بخاطر ورود مواد رادیواکتیو به منابع آب زیرزمینی
  • بروز مشکلات تنفسی برای موجودات
  • ایجاد مسمومیت بخاطر ورود مواد غیرآلی به آب
  • برهم زدن تعادل زیستی در اثر رسوب مواد معلق در آب و از بین رفتن محل تخم گذاری ماهی ها

پارامترهای فرآیند تصفیه آب صنعتی

تصفیه آب ممکن است برای شما جالب باشد که در راستای اهمیت بسیار زیاد نوشیدن آب با سطح کیفی بالا استانداردهای مختلفی برای آب آشامیدنی تعیین شده است. بسیاری از این مفاهیم برگرفته از محدوده و میزان آلاینده های آب هستند. بر اساس این استانداردها نوع آب برای استفاده در بخش های مختلف صنایع مشخص می شود. مثلا در صورتی که سختی آب بسیار بالا باشد آب سخت تعریف می شود و مناسب برای استفاده در برخی از صنایع است. در کنار این در صورتی که میزان املاح آب بسیار کم باشد آب خالص و در برخی دیگر از صنایع کاربرد دارد. برخی از مواردی که استانداردهای آب بر اساس آن تعریف می شوند میزان کدورت، کلر و سختی آب است. در جدول زیر میزان مشخص شده برخی از پارامترهای آب قرار گرفته که استانداردی برای آب آشامیدنی تعریف می شوند.

تصفیه آب

پارامتر TSS در فرآیند تصفیه آب صنعتی


تصفیه آب زمانی که آب و فاضلاب، به‌صورت آزمایشی توسط یک صافی یا فیلتر عبور داده می‌شوند، مواد جامد معلقی بر روی صافی‌ به چشم می‌خورد. این مواد جامد معلق ریز TSS است. اگر این پارامتر با عدد بالایی شناسایی شود، نشان‌دهنده این است که میزان کل مواد جامد معلق در هدف آزمایش شده زیاد بوده و از این نظر دارای آلودگی بالایی است. به دلیل نرسیدن نور خورشید به آب، لجن‌هایی در سطح آب رشد می‌کنند که حیات جانداران زیر آب را به خطر می‌اندازند. این تنها نمونه‌ای از ‌آسیب‌های زیست محیطی TSS است.

نحوه اندازه‌گیری TSS آب

حال می‌خواهیم بدانیم که چگونه می‌‌توان پارامتر TSS را اندازه‌گیری کرد. برای این کار، یک مقدار معین از آب برای مثال یک لیتر آب را وزن می‌کنند. میزان آب آزمایش شده متغیر است. اگر تراکم ذرات بالا باشد، میزان آب کمتری وزن شده و برعکس اگر این تراکم پایین باشد، مقدار آبی که وزن می‌شود، افزایش می‌یابد.

در مرحله بعد، وقتی که داده‌ای دقیق از میزان اندازه‌گیری شده به دست آمد، آب را توسط یک فیلتر تصفیه آب عبور می‌دهند. دقت داشته باشید که وزن این فیلتر باید از قبل اندازه‌گیری شود و حتماً باید اندازه منافذ آن در دست باشد. بعد از اینکه آب از فیلتر عبور داده شد، فیلتر را خشک کرده و دوباره آن را وزن می‌کنند. اختلاف وزن بین فیلتر، قبل و بعد از عبور آب، نشان‌دهنده وزن اندازه‌گیری شده از ذرات جامد معلق در آب است. این پارامتر، با واحد میلی‌گرم در لیتر (ppm) تعریف می‌شود. شاخص کل مواد جامد معلق بعد از اندازه‌گیری وزن فیلتر آب، از طریق فرمول زیر محاسبه می‌شود:

 

کل مواد جامد (TS) Total Solids

 

در این رابطه، جرم فیلتر به علاوه جرم باقی‌مانده بعد از خشک شدن فیلتر است.  هم جرم فیلتر قبل از عبور دادن آب از آن در نظر گرفته می‌شود. حجم نمونه در این رابطه با  و غلظت مواد جامد معلق در نمونه هم با  نشان داده شده است.

 

پارامتر (TDS) Total Dissolved Solids در فرآیند تصفیه آب 


تصفیه آب مواد جامد معلق در آب شامل مواد آلی و غیرآلی یا معدنی می باشند که مقدار زیاد آنها هر واحد آب در نهایت منجر به کاهش کیفیت آب می شود. Total Dissolved Solid که به اختصار TDS نامیده میشوند، به مجموع تمام مواد جامد معلق در آب گفته میشود که کلیه مواد آلی و غیرآلی را شامل خواهد شد. وجود بیش از اندازه این مواد در آب تاثیر نامطلوبی بر کیفیت آن ایجاد نموده و بو و طعم و رنگ آن را تغییر خواهد داد. بر اساس استانداردهای بین المللی واحد اندازه گیری سختی کل آب ppm یا میلی گرم در لیتر می باشد. لازم به ذکر است که مقدار TDS استاندارد در آب آشامیدنی باید در بازه 20 تا 90 ppm باشد و افزایش یا کاهش مقدار آن از بازه فوق مشکلات متعددی را برای سلامت انسان به همراه خواهد داشت.

 

روش های اندازه گیری TDS

برای اندازه گیری مقدار سختی کل آب روش های مختلفی وجود دارد که از رایج ترین آنها می توان به آزمایش آن در محیط های آزمایشگاهی اشاره نمود. با توجه به دسترسی سخت به محیط های آزمایشگاهی و زمان بر بودن انجام بررسی ها بر روی آب، بهترین گزینه استفاده از دستگاه های پرتابل سنجش TDS می باشد. این دستگاه ها پرتابل بوده و بدون نیاز به اتصال به برق می توان از آن در محیط های مختلف استفاده نمود. طرز کار دستگاه سنجش TDS به این صورت است که ابتدا لیوان را از آب مورد نظر پر کنید و دستگاه را داخل آن بگذارید. در صورت بالا یا پایین بودن مقدار آن از حد مجاز بهتر است از نوشیدن آن خودداری نمایید.

 

 

 

پارامتر هدایت الکتریکی (EC) Electrical conductivity 


(EC) نشان دهنده قدرت یونی یك محلول برای انتقال جریان الکتریسیته است و تابعی از قدرت یونی آب (مقدار كاتیون ها و آنیون های موجود در آب) می باشد. هدایت الكتریكی را با واحد میكروزیمنس بر سانتی متر و یا میكرو مو بر سانتیمتر اندازه گیری می کنند.و با دستگاه هدایت سنجی اندازه گیری می شود

هدایت الكتریكی و غلظت كل جامدات محلول (TDS) به صورت یک به یک به هم ارتباط ندارند. اما در محلول های رقیق (مانند آب طبیعی) ارتباط این دو عامل به صورت زیر است:

TDS = 0.5 EC

رابطه بین TDS و EC برای نمونه ها با توجه به ویژگی شیمیایی و فیزیکی آن، فرق می كند.

تصفیه آب

پارامتر سختی كل (Total Hardness (TH 


سختی كل مجموع غلظت یونهای كلسیم و منیزیم موجود در آب می باشد. در نتیجه سختی آب، بخشی از TDS آب است. عامل اصلی رسوب گذاری آب، همین سختی آب است. مقدار سختی را برحسب mg/l CaCO3 بیان می كنند. سختی کل با اندازه گیری هر دو یون کلسیم و منیزیم و جمع زدن میزان آنها مشخص می شود.

سختی آب، اساسا به معنی ظرفیت آن در ته نشینی صابون است. صابون عمدتا توسط کاتیونهای کلسیم و منیزیم قابل ته نشینی می باشد.

آب سخت مانع کف کردن صابون می شود. اغلب سختی آب ناشی از چهار جزء می باشد: بی کربنات کلسیم، بی کربنات منیزیم، سولفات کلسیم و سولفات منیزیم.  وجود هر یک از این ترکیب‌ها موجب سختی آب می شود، اگر چه ترکیبات دیگر هم هستند اما کمتر از این موارد موجب سختی آب می شوند.

ترکیبات بوجود آورنده سختی در آب:

Cations Anions 
Ca2+ HCO3
Mg2+ SO42
Sr2+ Cl
Fe2+ NO3
Mn2+ Sio3-2

 

از آنجا که این دو عنصر (کلسیم و منیزیم) در آب های طبیعی به میزان قابل ملاحظه ای موجود هستند، سختی شامل مجموع غلظت کلسیم و منیزیم در آب می باشد.

سختی آب به صورت سختی دائم و سختی موقت نامگذاری می شود.  مجموع سختی موقت و سختی دائم را سختی کل می نامند. با رویکردی دیگر، سختی را به سختی مربوط به کربنات ها و سختی غیرکربناتی تقسیم بندی نموده اند. سختی کربناتی موقتی و سختی غیرکربناتی، دائمی است.تصفیه آب

 

پارامتر کدورت آب Turbidity


مواد كلوییدی و ذرات معلق بسیار ریز غیر قابل ته نشینی  باعث کدر شدن آب می شوند. واحد كدریت، JTU یا NTU می باشد.

بطور كلی آب آشامیدنی و آب مورد نیاز در صنایع باید صاف و زلال باشد. كاهش كدورت آب در حفظ و سلامتی و بهداشت مردم و جلوگیری از مسایل و مشكلات سیستم توزیع آب تاثیر زیادی دارد. كدورت آب همچنین باعث كاهش اثربخشی گندزدایی و كاهش اثر گندزداها و افزایش هزینه های گندزدایی می گردد. تصفیه آب

اهمیت پیش تصفیه در تصفیه آب صنعتی چیست؟

سیستم های تصفیه آب به روش اسمز معکوس (RO) و نانو فیلتراسیون (NF)، مدتها است که برای نمک زدایی، سختی گیری و تصفیه آب از آلاینده ها و ناخالصی ها مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به کاهش منابع آبهای تمیز و با کیفیت در دنیا، استفاده از این سیستم ها برای تصفیه آبهای سطحی، آبهای زیرزمینی و پساب برای بکارگیری آنها در مصارف مختلف شرب و صنعتی، روز به روز در حال گسترش است. منابع آب اشاره شده، معمولاً دارای میزان بالایی از مواد آلاینده، مواد آلی و ذرات معلق هستند که با ممبرانهای اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون سازگاری ندارند. ممبرانهای اسمز معکوس و نانو فیلتراسیون، برای حذف نمک و یونهای محلول در آب، طراحی و ساخته شده اند و نه ذرات معلق موجود در آب. بنابراین، وجود یک بخش “پیش تصفیه” (Pre-treatment) مناسب در این سیستمها، باعث افزایش عمر مفید سیستم و کاهش هزینه های عملیاتی قابل توجه در آنها خواهد شد.

حوزه طراحی سیستم پیش تصفیه اسمز معکوس، بدلیل پیچیدگی و تنوع موارد آن مانند ذرات جامد معلق، نرخ رسوب گذاری و تأثیر کیفیت آب خوراک بر روی عمر و استهلاک ممبرانها، جزو مباحثی است که همواره مد نظر مهندسین و سازندگان این رشته قرار داشته و دارد.

آب شیرین کن صنعتی

 

سیستم پیش تصفیه آب چیست


سیستم پیش تصفیه به سیستمی گفته میشود که توسط دستگاه‌ تصفیه آب دیگری در کنار دستگاه اصلی انجام می‌گیرد. این دستگاه‌ها آب را که هنوز برای تصفیه نیاز به پاکسازی بیشتر دارد، تصفیه می‌کنند و از طریق فیلترهای جذب قوی عناصر خطرناک و املاح نامطلوب آب را به خود میگیرند. این فیلترها از جنس الیاف گیاهی مخصوص هستند که از قدرت جاذبه بالایی برخوردارند. این سیستم ها دارای اهمیت بالایی است.

 

اهمیت استفاده از این سیستم ها :

با یک مثال ساده به اهمیت بالای این سیستم ها را به شما خواهیم گفت. برای مقال در تصفیه آب شهری در تصفیه خانه ها برای حداقل بودن عملیات تصفیه آب در سازمان‌های تصفیه شهری، عامل دیگری وجود دارد که منجر به آلودگی آب می‌شود و آن فرسودگی شبکه‌ی آبرسانی شهری است. لوله‌های فلزی معمولاً پیش از مدتی دچار رسوبات میشود و در انتها تمامی لوله های شهری دچار هزینه های بالایی میشوند. از این رو اگر پیش از ورود آب به این لوله ها از سیستم های پیش تصفیه برای گرفتن سختی آب استفاده شود از این مشکلات پیش گیری میشود.

در موارد دیگر نیز پس از طی مدتی از فعالیت تاسیسات صنعتی و فرآیند انتقال آب، املاح موجود در آن موجب رسوب ‌گذاری در لوله و اتصالات خواهد شد. این امر موجب شده تا استفاده از پیش تصفیه آب صنعتی و تصفیه آب صنعتی در تاسیسات بسیار لازم و ضروری میباشد. به طور کلی یکی از اهمیت های مهم استفاده از این سیستم ها کاهش رسوب در سیستم آبرسانی است.

یکی دیگر از موارد اهمیت استفاده از این سیستم ها پیش از ورود آب به دستگاه آب شیرین کن نمک ها هستند. به دلیل وجود نمک‌های محلول در آب ورودی به سیستم تصفیه آب صنعتی، محل‌ های عبور آب از غشا دچار گرفتگی و به اصطلاح انسداد می شود. از مواد شیمیایی مهم در تصفیه آب صنعتی ro آنتی اسکالانت anti-scalant است.

دستگاه تصفیه آب صنعتی با بهره بردن از تکنولوژی اسمز معکوس بهترین نوع فیلتر و تصفیه آب ro محسوب می گردد. برای مانع شدن از ته نشین شدن املاح و رسوب املاح بر روی سیستم آب ورودی باید تصفیه آب صنعتی ro از طریق تزریق میزان دوز متناسبی از آنتی اسکالانت تنظیم شود. عدم بهره بردن از این ماده حیاتی سبب آسیب جدی به دستگاه تصفیه آب صنعتی شده و باعث کاهش شدت جریان آب خروجی و همچنین بالا رفتن TDS آب خواهد شد.

 

اسمز معکوس (یا گذرندگی وارون) (به انگلیسی: Reverse Osmosis ) فرایند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده می‌شود.

پیش تصفیه آب مناسب سیستم اسمزمعکوس 


برای سیستم های اسمزمعکوس کاهش سختی آب با استفاده از آنتی اسکالانت به عنوان یکی از انواع مواد شیمیایی، برای جلوگیری از ماندگاری رسوب‌ در تصفیه آب ro استفاده می شود. این روش از شیوه ‌های متداول و مطمئن کاهش و حذف سختی آب جهت تصفیه آب است. این روش نسبت به سایر روش‌ها است که در مقیاس صنعتی اجرا شده، جدیدتر بوده و در مقیاس خانگی نیز استفاده می ‌شود. پیش تصفیه آب صنعتی در این روش به این ترتیب است که با عبور آب از داخل فیلتر ممبران تمامی املاح و ناخالصی ها جدا می ‌شود.

 

ضرورت پیش تصفیه آب صنعتی


عملیات پیش تصفیه آب صنعتی برای محافظت از ممبران‌های اسمز معکوس در برابر گرفتگی (Fouling) و در نیتجه افزایش عملکرد و عمر مفید ممبران‌ها ضروری است. یک غشای RO از ساختار متخلخلی ساخته شده است که به ملکول‌های آب اجازه عبور می دهد، اما تا ۹۹ درصد ناخالصی‌های موجود، نظیر جامدات حل شده در آب، را روی سطح خود نگه می‌دارد. ترکیباتی که اجازه عبور از غشا را پیدا نمی‌کنند می‌توانند روی سطح ممبران‌ رسوب کرده و باعث تشکیل لایه‌های فولینگ شوند، که در نهایت باعث افت تولید در سیستم تصفیه آب صنعتی RO می‌شود.

 

 

مشکلات ناشی از انتخاب نامناسب پیش‌تصفیه آب شیرین کن


برای درک اهمیت انتخاب صحیح سیستم پیش‌تصفیه یک دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس لازم است مشکلاتی را که در غیاب و یا انتخاب ناصحیح سیستم پیش‌تصفیه به وجود می‌آید، بررسی کنیم. در ادامه مهم‌ترین این مشکلات بیان شده است.

رسوب‌گیری فیلتر ممبران

رسوب‌گیری در اثر تجمع آلودگی‌ها بر روی سطح ممبران به وجود می‌آید که رفته‌رفته موجب بسته شدن مسیر آب عبوری از فیلتر ممبران می‌شود. با توجه به منشأ ورود آب به یک آب شیرین کن، آب ورودی می‌تواند محتویات مختلفی داشته باشد که بسیاری از آنها با چشم قابل روئیت نبوده و حتی ممکن است برای سلامتی انسان نیز خطرساز نباشند؛ اما حجم این محتویات در آب به‌قدری بالاست که می‌توانند به‌سرعت سبب ایجاد رسوب بر روی ممبران شده و حتی باعث بسته شدن مسیر عبور آب شوند. ایجاد رسوب روی سطح ممبران موجب افت شدید فشار در طول فرآیند تصفیه آب شده و میزان آب تصفیه‌شده خروجی را کاهش می‌دهد. وقوع این مسائل در یک دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس به معنی افزایش شدید هزینه‌های عملیاتی ناشی از شست‌وشو و یا تعویض ممبران‌ها است. حتی با وجود استفاده از پیش‌تصفیه مناسب، ایجاد رسوب بر روی سطح فیلتر ممبران یک امر طبیعی است؛ اما پیش‌تصفیه مناسب می‌تواند سرعت تشکیل رسوب را بسیار کاهش داده و هزینه‌های عملیاتی فرآیند اسمز معکوس را به حداقل برساند.

ایجاد رسوب روی سطح ممبران می‌تواند ناشی از عوامل زیر باشد:

  1. ذرات معلق یا کلوئیدی (مانند گل‌ولای و …)
  2. مواد آلی (مانند هومیک و فولیک اسید)
  3. میکروارگانیسم‌ها (مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها و …). رسوب ناشی از باکتری‌ها یک مشکل اساسی در سیستم‌های تصفیه آب اسمز معکوس محسوب می‌شود و دلیل آن این است که ممبران‌های امروزی توان مقاومت در برابر مواد گندزدا مانند کلر را ندارند و بنابراین باکتری‌ها می‌توانند به‌راحتی روی سطح فیلتر ممبران اسمز معکوس رسوب تشکیل دهند. در اثر حضور باکتری‌ها روی سطح فیلتر ممبران بایوفیلم تشکیل شده که موجب افت شدید عملکرد فیلتر ممبران در دستگاه آب شیرین کن می‌شود.
  4. ایجاد شکاف در فیلترهای پیش‌تصفیه بالادستی فیلتر ممبران نظیر فیلتر کربن اکتیو و یا سیستم سختی‌گیر آب که باعث انباشته شدن مواد تشکیل‌دهنده این فیلترها روی سطح ممبران شده و رسوب ایجاد می‌کند.

 

به کمک آزمایش کیفیت آب ورودی و اطلاع از خواص فیزیکی، شیمیایی و میکروبی آن می‌توان احتمال ایجاد رسوب بر روی فیلتر ممبران را به‌دقت بررسی کرد. برای جلوگیری از ایجاد رسوب معمولاً از تصفیه آب فیزیکی با روش‌هایی نظیر فیلترهای مالتی مدیا (MMF)، میکروفیلتراسیون (MF) و اولترافیلتراسیون (UF) استفاده می‌شود. در برخی موارد نیز تنها استفاده از فیلتر رسوب‌گیر الیافی کفایت می‌کند.

گرفتگی فیلتر ممبران

اگر غلظت برخی مواد معدنی محلول در آب از حد مجاز انحلال خود عبور کند، این مواد می‌توانند ته‌نشین شده و باعث گرفتگی ممبران شوند. گرفتگی ممبران سبب افزایش افت فشار در سیستم تصفیه آب اسمز معکوس، افزایش میزان عبور نمک از ممبران و همچنین کاهش دبی و کیفیت آب تصفیه‌شده خروجی از آب شیرین کن می‌شود. یکی از موادی که تمایل زیادی به ایجاد گرفتگی در ممبران دارد، کلسیم کربنات (CaCO3) است.

تخریب ممبران در اثر تماس با مواد شیمیایی

ممبران‌های مرکب لایه‌نازک (TFC) امروزی در برابر کلر و کلرآمین‌ها مقاوم نیستند. مواد اکسنده‌ای نظیر کلر می‌توانند بر روی حفرات ممبران اسمز معکوس تأثیر گذاشته و آسیب‌های جبران‌ناپذیری به آن وارد کنند. نتیجه حاصل از برخورد این مواد به سطح فیلتر ممبران، میزان عبور نمک بیشتر (کاهش کیفیت آب تصفیه‌شده خروجی) خواهد بود. بنابراین باید از برخورد این مواد با سطح فیلتر ممبران جلوگیری نمود که این کار البته از سویی سبب رشد و ایجاد بایوفیلم روی سطح ممبران می‌شود.

تخریب فیزیکی فیلتر ممبران

بخشی از پیش‌تصفیه یک دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس از لوله‌کشی‌ها، اتصالات و تجهیزات کنترلی تشکیل می‌شود. اگر سیستم تصفیه آب به‌درستی راه‌اندازی نشود می‌تواند سبب تخریب فیزیکی ممبران شود. این اتفاق در صورت وجود فشار بیش‌ازاندازه پشت ممبران‌ها نیز اتفاق می‌افتد. برای جلوگیری از بروز این اتفاقات، استفاده از تجهیزاتی نظیر شیرهای کنترلی، شیرهای فشارشکن و … در یک سیستم آب شیرین کن ضروری است.

حال که با مشکلات ناشی از عدم وجود یا انتخاب نامناسب سیستم پیش‌تصفیه آشنا شدیم، اهمیت وجود و انتخاب صحیح این سیستم به وضوح روشن می‌شود.

 

بحران کم آبی در ایران و راه مقابله

بحران آب آب عنصری اساسی برای زندگی و ادامه حیات همه موجودات زنده است و اساس پایداری زندگی در کره زمین است. در قرن حاضر مسئله آب یکی از چالش های مهم است که باعث ایجاد تحولات وسیعی درکل جهان شده است. در دهه های اخیر موضوع آب و چالش های مربوط به کمبود آب موضوع اصلی مذاکرات بین المللی قرار گرفته است به طوری که کارشناسان بر این باورند جنگ های آینده جنگ بر سر مسائل آب است.

کشور ایران نیز مانند بسیاری از کشورهای جهان با مسئله کمبود آب مواجهه است که در سال های اخیر این مشکل اهمیت بیشتری پیدا کرده است. در این مقاله سعی می کنیم به بحران کم آبی و راه های مقابله با آن بپردازیم.بحران آب کم آبی کمبود آب  بحران آب

دلایل بحران آب در ایران


ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی به عنوان یکی از کشورهای خشک و نیمه خشک شناخته شده و این مساله مخصوصا در بخش های شرقی و مرکزی بیشتر دیده میشود. علاوه براین، دلایل متعددی در رخ دادن و مواجه شدن با کمبود و بحران آب در ایران وجود دارند که برخی از آنها عبارتند از:

  • خشکسالی و بحران آب در ایران
  • کشاورزی ناکارآمد
  • سوء مدیریت و عطش توسعه
  • مصرف بی رویه و سوء مدیریت منابع آبی
  • رشد سریع و الگوی نامناسب استقرار جمعیت

 

 

خشکسالی و بحران آب در ایران

در حالت کلی ایران از جمله کشورهایی می باشد که بارندگی کمی در طول سال داشته و به همین دلیل اغلب مناطق آن بیابانی و کویری بوده و با کمبود منابع آبی مواجه است. علاوه براین، در دو دهه اخیر با مشکل خشکسالی مواجه هستیم و به شدت بر میزان بارندگی ها در طول سال تاثیر منفی ایجاد نموده است. به طوریکه متوسط بارندگی 154 میلیمتری در سال به 150 میلیمتر کاهش یافته است.

 

بحران آب و راه های مقابله با آن

 

 

رشد سریع و الگوی نامناسب استقرار جمعیت

جمعیت ایران در قرن نوزدهم میلادی زیر ۱۰ میلیون نفر تخمین زده می‌شود. در حالی‌که در سال ۱۹۷۹ جمعیت ایران به ۳۵ میلیون نفر و در دو دهه بعد از آن جمعیت ایران به دو برابر یعنی ۷۰ میلیون نفر افزایش پیدا می‌کند. جمعیت بیشتر به غذای بیشتری نیاز دارد. به همین دلیل تولید محصولات کشاورزی به شدّت افزایش یافته و آب‌های زیرزمینی و روان به سرعت مصرف شدند.

محصول سادهٔ این رشد سریع جمعیت، افزایش تقاضای آب و متناسب با آن کاهش شدید سرانهٔ آب در دسترس است. سرانه کنونی آب در دسترس ایران با ۱٬۳۰۰ مترمکعب، کمی بالاتر از متوسط خاورمیانه و شمال آفریقا است. اما این مقدار بسیار پایین‌تر از متوسط جهانی (۷٬۰۰۰ مترمکعب) است.

با این حال مصرف خانگی مردم از آب‌های زیرزمینی تنها هشت تا هفت درصد است که رقم بالایی محسوب نمی‌شود. با توجه به این که بیشتر مصرف آب ایران در بخش کشاورزی است و مصرف خانگی سهم کمی در استفاده از آب دارد، صرفه جویی مردم ایران تأثیر زیادی بر بحران کمبود آب کشور ندارد. خانه‌ها تنها ۷ درصد آب موجود در کل کشور را استفاده می‌کنند و اگر بیست درصد صرفه جویی در مصرف آن‌ها محقق شود صرفاً ۱٫۵ درصد آب کشور نجات پیدا می‌کند.ولی صرفه‌جویی در مصرف غذایی می‌تواند تأثیر زیادی بر مصرف آب در بخش کشاورزی بگذارد.

توزیع مکانی جمعیت افزون بر رشد جمعیت از عوامل عدم تطابق میان آب در دسترس و تقاضای آب است. نابرابری اقتصادی، فرصت‌های شغلی و شرایط زندگی بهتر در مناطق شهری باعث افزایش شهرنشینی و مهاجرت از مناطق روستایی و شهرهای کوچک به مناطق عمدهٔ شهری شده‌است، مانند تهران بزرگ، که میزبان ۱۸ درصد از جمعیت کشور است. در حال حاضر، ۷۰ درصد از جمعیت ایران شهرنشین است. توزیع مکانی موجود و افزایش و تمرکز جمعیت در شهرهای بزرگ‌تر که هم‌اکنون نیز برای تأمین آب مورد نیاز خود دچار مشکل هستند، توازن عرضه و تقاضای آب در مناطق شهری را با چالش روبرو کرده‌است. هشدار در مورد خطر جیره‌بندی در عرضهٔ آب در ماه‌های تابستان در شهرهای بزرگ‌تر رایج است.

سرعت شهرنشینی، مهاجرت به شهرهای بزرگ و توسعه اراضی مستلزم افزایش مداوم در تأمین آب با رشد سریع تقاضای آب در مناطق شهری است. افزایش مداوم تقاضای آب بسیار نگران‌کننده است. با گسترش سریع شهرنشینی، تمایل به توسعهٔ بخش صنعت و تلاش‌ها برای شناسایی منابع اضافی تأمین آب، تقاضای آب را افزایش داده‌است.

 

سوء مدیریت و عطش توسعه

منابع آب ایران به‌طور جدی از ساختار نامناسب حکمرانی و مدیریت آب رنج می‌برد. در بخش آب، تعدد ذی‌نفعان و تنظیم منابع آب به‌طور طبیعی با درگیری‌ها و رقابت‌ها همراه است. سازمان حفاظت محیط زیست ایران قدرت سیاسی محدودی دارد و فاقد ظرفیت مورد انتظار برای اجرای مقررات جلوگیری از آسیب‌های محیط زیستی است. همچنین ساختار سلسله مراتبی سیستم مدیریت آب در ایران فرصت‌هایی را برای فساد و ناکارآمدی جدی در تبدیل تصمیمات به عمل، ایجاد می‌کند.

چاه‌ها به سرعت در حال گسترش هستند. اما داده‌های سراسر کشور نشان می‌دهد که استخراج آب زیرزمینی در حال کاهش است. بر اساس تجزیه و تحلیل داده های ملی، ایران از آب های زیرزمینی بیشتر از آنچه که بتوان به طور طبیعی شارژ کرد، استفاده می‌کند. درست همانگونه که هر سال چاه‌های بیشتری زمین را بهره‌برداری می‌کنند، دبی کلی آنها کاهش می‌یابد. در سراسر کشور، سطح آب زیرزمینی به طور متوسط تقریبا نیم متر در سال افت می‌کند.سازمان محیط‌زیست سرعت استفاده از منابع آب زیرزمینی در ایران را در قیاس با استاندارد جهانی سه برابر بیشتر تخمین می‌زند. این برداشت بی‌رویه عامل خشکیدن ۲۹۷ دشت از ۶۰۰ دشت ایران می‌باشد.همچنین بخاطر عدم رسیدگی به شبکهٔ انتقال آب ۳۵ میلیارد مترمکعب آب در مسیر انتقال هدر می‌رود. مطابق گزارش شرکت آب و فاضلاب و دانشکده محیط زیست دانشگاه تهران، تا شهریور ۱۳۹۴ ۴۰٪ از شبکهٔ آب کشور فرسوده اعلام شد. ۱۳٪ از کل هدر رفتن آب ایران تا این تاریخ به موجب همین فرسودگی بوده‌است.

تلاش ایران برای مدرنیزه شدن، در کنار پیشرفت‌های قابل‌توجه در توسعه زیرساخت‌ها قبل و بعد از انقلاب ۱۳۵۷، باعث توجه کمتر به اثرات محیط زیستی طولانی‌مدت به دلیل تعجیل برای ساخت زیرساخت‌ها و توسعه فناوری شد. در نتیجه این وضعیت ارتباط مهم بین توسعه و محیط زیست تا حد زیادی نادیده گرفته شد، و اجرای پروژه‌های زیربنایی و مهندسی به‌طور جدی محیط زیست را تحت تأثیر قرار داد که اثرات منفی آن بر سلامت مردم و بر سیستم‌های طبیعی مشاهده شده یا در طولانی مدت دیده خواهد شد. با وجود اثرات محیط زیستی و اقتصادی، تشنگی برای توسعه فنی و تکنولوژی سریع (به‌جای توسعه پایدار) هنوز هم عامل اصلی تصمیم‌گیری‌های توسعه‌ای کشور است.

دوگانه مدیریت آب و پایداری محیطی چندان هم جدید نیست. اما در حال رشد است. در طول دهه‌های متمادی، ایران با راه‌حل‌های مهندسی خودنمایانه و مبتنی بر عرضه مانند ساخت سد و تونل‌های انتقال آب به منظور تأمین امنیت آب، وسوسه شده‌است. اما ایران باید قبلاً دریافته باشد که انتقال بین‌حوضه‌ای -انتقال آب از یک منطقه جغرافیایی به منطقه دیگر، معمولاً در مسافت‌های طولانی- درمان قطعی نیست. مجموعه‌ای از انحرافات آب از سرآب‌های غربی رودخانه کارون در طی چند دهه بیش از دو برابر جریان طبیعی رودخانه زاینده رود، منبع اصلی آب سطحی برای یک قطب استراتژیک اجتماعی-اقتصادی در ایران مرکزی را افزایش داد، اما این امر باعث ترویج توسعه لجام گسیخته شد و مردم را به نقل مکان به آن ترغیب کرد. چندین سال است که نامزدهای مجلس با وعده‌ی آوردن کارخانجات به شهرهایشان، نتیجه‌ی انتخابات را از آن خود می‌کنند. به همین ترتیب، شهرهای بزرگتر با نمایندگان مجلس بیشتر از قدرت بیشتری برخوردارند.در نتیجه، افزایش درگیری‌های آبی، کشاورزان را بر علیه مصرف‌کنندگان شهری، استان‌ها را بر علیه یکدیگر، و ایران را بر علیه همسایگان خود قرار می‌دهد.

 

مصرف بی رویه و سوء مدیریت منابع آبی

عدم رعایت استانداردها در کشاورزی و بخش های صنعتی و حتی زندگی شهری همگی باعث شده اند تا مصرف آب در ایران بی رویه و غیر قابل مقایسه با سایر کشورها باشد. استفاده از روش های آبیاری غرقابی، آبیاری فضای سبز شهری و شستشوی معابر و غیره با آب آشامیدنی از بزرگترین مشکلات در ایران می باشند که همه ساله بحران آب را جدی تر می کنند. علاوه براین، در کارخانجات و کارگاه های تولیدی و معادن نیز آب زیادی مصرف و آلوده شده و در نهایت به عنوان آب غیر قابل استفاده از چرخه خارج خواهند شد.

 

استفاده از روش های آبیاری غرقابی، آبیاری فضای سبز شهری و شستشوی معابر و غیره با آب آشامیدنی از بزرگترین مشکلات در ایران می باشند که همه ساله بحران آب را جدی تر می کنند.

 

کمبود آب در ایران


با توجه به میزان منابع آب و سرانهٔ مصرف، ایران از جمله کشورهایی است که در گروه کشورهای مواجه با کمبود فیزیکی آب قرار دارد. این گروه شامل کشورهایست که در سال ۲۰۲۵ با کمبود فیزیکی آب مواجه هستند. این بدان معناست که حتی با بالاترین راندمان و بهره‌وری ممکن در مصرف آب، برای تأمین نیازهایشان آب کافی در اختیار نخواهند داشت. حدود ۲۵ درصد مردم جهان از جمله ایران مشمول این گروه می‌باشند.

براساس شاخص فالکن مارک، کشور ایران در آستانه قرار گرفتن در بحران آبی است. با توجه به اینکه در دهه‌های ۱۳۸۰ و ۱۳۹۰ خورشیدی حدود ۶۹ درصد از کل آب تجدیدپذیر سالیانه مورد استفاده قرار می‌گیرد، براساس شاخص سازمان ملل، ایران نیز اکنون در وضعیت بحران شدید آبی قرار دارد. بر اساس شاخص مؤسسه بین‌المللی مدیریت آب نیز، ایران در وضعیت بحران شدید آبی قرار دارد.با نرخ بهره‌برداری کنونی، ۱۲ استان از ۳۱ استان ایران طی ۵۰ سال آینده سفره‌های زیرزمینی خود را به طور کامل خالی خواهند کرد.

 

 

 

راهکارهای مدیریت آب


همان طور که اشاره شد برخی از دلایل که منجر به جدی تر شدن بحران آب در ایران شده اند؛ از قبیل خشکسالی و کاهش بارندگی غیر قابل کنترل می باشند. در مقابل برخی دیگر از دلایل را می توان با مدیریت صحیح و استفاده از تکنولوژی و فناوری تا حد زیادی رفع نمود. از جمله راهکارهای مدیریت آب در ایران می توان به موارد زیر اشاره نمود:

 

 

استانداردسازی کشاورزی و آبیاری

بیشترین مصرف آب را در بخش های کشاورزی شاهد هستیم و سالانه مقدار زیادی از آب سفره های زیرمینی و چاه و قنات ها توسط مزارع کشاورزی استفاده میشود. علاوه براین، در این صنعت از کودهای شیمیایی و آفت کش های شیمیایی به وفور استفاده شده و به همین دلیل منجر به آلوده شدن آب ها می شوند. استفاده از روش های آبیاری نوین از جمله آبیاری قطره ای و انتخاب محصولات مناسب با هر اقلیم برای کشت از جمله راهکارهای مدیریت آب در این حوزه می باشند.

 

استاندارد کشاورزی

 

مدیریت بحران آب در ایران با بازیافت فاضلاب

یکی از راهکارهای مهم و کاربردی تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن دربخش صنعت و کشاورزی است.با استفاده از سیستم های تصفیه فاضلاب در صنایع و تصفیه و استفاده مجدد از آن می توان در مصرف آب صرفه جویی کرد و همچنین از آلودگی محیط زیست جلوگیری کرد.

 

اصلاح و مدیریت شبکه آبرسانی

در شبکه آبرسانی و توزیع آب به دلیل فرسوده بودن و استفاده از تجهیزات نامناسب حدود 30% اتلاف و نشتی آب داریم که این مقدار با توجه به بحران کم آبی که امروزه با آن مواجهه هستیم رقم بالایی است. با مدیریت و تعویض تجهیزات فرسوده می توان از این اتلاف آب شیرین جلوگیری کرد.

آب شیرین کن صنعتی

علاوه بر کمبود منابع آبی و کاهش بیش از اندازه بارندگی، مشکل شور بودن آب دریاهای که شمال و جنوب ایران را احاطه کرده اند نیز بر این مساله تاثیر منفی ایجاد کرده اند. در مناطق کویری و مرکزی و شرقی ایران نیز اغلب منابع آبی به دلیل سطح بالای املاح در آنها شور و غیر قابل شرب می باشند. یکی از راهکارهای ارائه شده در این زمینه، استفاده از تجهیزات آب شیرین کن صنعتی می باشد که می تواند آب های شور را قابل شرب کند.

روش های زیادی برای شیرین سازی و تصفیه آب شور دریا وجود دارد که از مهم ترین آنها می توان به روش های غشایی، حرارتی و ترکیبی اشاره نمود. این آب ها می تواند به منبع مناسبی برای آبیاری مزارع و باغات و همچنین واحدهای صنعتی و کارخانه ها تبدیل شوند.

 

 

اسمز معکوس (یا گذرندگی وارون) (به انگلیسی: Reverse Osmosis ) فرایند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده می‌شود.

 

 

اصلاح سیستم توزیع آب و جداسازی آب شرب و غیر قابل شرب

یکی از مشکلات مدیریتی در حوزه آب در ایران استفاده از آب تصفیه شده و قابل شرب جهت آبیاری فضای سبز و مصارف غیر شرب است. در بسیاری از کشورهای پیشرفته آب قابل شرب و غیر قابل شرب را جداسازی می کنند. این امر باعث کاهش هزینه های مربوط به تصفیه آب شده و مدیریت منابع آبی را تسهیل می کند.

 استفاده از سیستم لوله کشی مجزا در منازل و جداسازی فاضلاب سیاه از فاضلاب خاکستری و استفاده مجدد از فاضلاب خاکستری جهت آبیاری و استفاده مجدد از آن در فلاش تانک ها تیز می تواند یک راهکار مدیریتی جهت کاهش بحران کم آبی باشد.

 

فرآیند غشایی در تصفیه آب صنعتی

تصفیه آب صنعتی استفاده از فرآیند غشایی در تصفیه آب اینگونه است که با وارد کردن نیرو به یک محلول مایع که آلایندگی زیادی دارد، آب از غشا در تصفیه عبور می‌کند و آلاینده‌ها پیش غشا باقی می‌مانند. همانطور که در بالا اشاره کردیم برای فرآیند غشایی در تصفیه آب از روش‌های شیمیایی، بیوشیمیایی، میکروبی و دیگر موارد استفاده می‌کنند.تصفیه آب صنعتی

تعریف غشا و فرایندهای غشایی


در یک تعریف کلی غشا به عنوان فازی که اجزاء جدا شونده در محلول با سرعت های متفاوت از آن عبور می کنند تعریف می شود. در این فرایند معمولا تغییر فازی صورت نمی گیرد و محصولات نیز در همدیگر قابل امتزاج هستند.  نیروی محرکه لازم در فرآیندهای غشایی می تواند به صورت اختلاف غلظت، فشار، دما و پتانسیل الکتریکی باشد.

ساده ترین نوع غشاها بر اساس اختلاف اندازه ذرات عمل می کنند که از این نظر مشابه فیلتر ها هستند ولی غشاها از لحاظ اندازه منافذ و توزیع اندازه آنها و نیز نحوه جریان، با فیلترها تفاوت دارند. کارایی غشاها با دو پارامتر تعیین می گردند که شامل دبی عبور کرده از غشا و گزینش پذیری غشاها است.

فرایندهای غشایی با داشتن مزایایی چون کاهش مصرف انرژی به دلیل عدم تغییر فاز، حجم کم و عدم نیاز به فضای زیاد، تنوع در شکل و اندازه، افت فشار کم و انتقال جرم زیاد، بالا بودن راندمان جداسازی برای محلول های رقیق، نیاز کم به مواد افزودنی و حلالها، ساده بودن طراحی غشاها و سهولت کاربرد آنها در مقیاسهای صنعتی و همچنین به دلیل اینکه دوستدار محیط زیست هستند، از سایر روش های جداسازی متمایز شده اند.

انواع فرایندهای غشایی 


  • اسمز معکوس  (Reverse Osmosis)

در سیستم اسمز معکوس از ممبران پیچشی (Spiral Wound) جهت تصفیه آب و شیرین سازی آب استفاده می شود.از این سیستم درتصفیه آب خانگی ، تصفیه آب صنعتی و تصفیه آب دریا برای شیرین سازی آب های لب شور و آب دریا استفاده می شود.از این سیستم در تولید آب فوق خالص جهت استفاده در مصارف پزشکی و آزمایشگاهی و صنایع حساس استفاده های متنوعی می شود.همچنین این سیستم ها در فرایندهای تغلیظ نیز کاربرد دارند.

قطر حفرات غشای سیستم تصفیه آب به روش اسمز معکوس در حدود ۰٫۰۰۰۱ میکرون می باشد ، بطوریکه قادر به حذف  باکتری ها ، ویروس ها ، قارچ ها ، ذرات معلق ، و بیش از ۹۹۹ درصد املاح و یون های محلول در آب می باشد.قطر این حفرات به قدری ریز می باشد که تنها مولکول هایی به ابعاد مولکول آب قابلیت عبور از آن را دارند ، به همین دلیل است که آب پس از عبور از آن به طور کامل تصفیه می شود.فشار کاری سیستم اسمز معکوس در حدود ۲۰۰-۱۲۰۰ PSI می باشد.

 

اسمز معکوس (یا گذرندگی وارون) (به انگلیسی: Reverse Osmosis ) فرایند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده می‌شود.

 

نانو فیلتراسیون NF به روشی برای تصفیه آب گفته میشود که جریان آب با فشار الکتریکی از غشای نیم تراوا و بارور با حفره هایی به اندازه 0.001 میکرون عبور می کند. با عبور جریان آب تمام ذرات بیشتر از یک نانو از آب جدا خواهند شد و مابقی یون های مفید برای بدن انسان از آن عبور خواهند کرد. یکی از ویژگی های مثبت این شیوه تصفیه آب، حذف مواد ذائد و مواد آلی با وزن بیشتر از 1000 دالتون می باشد که باعث میشود آب درجه خالصی بالایی داشته باشد.

غشا و فیلتر به کار رفته در ساختار پکیج های تصفیه آب به روش نانو فیلتراسیون دارای دو لایه می باشند که یک لایه به منظور حفظ دستگاه در برابر فشار وارد شده به آن عمل می کند. لایه دوم در واقع نقش جداکننده مواد ذائد از آب را دارا می باشد که با تکنولوژی نانو تولید شده و از طول عمر بالایی برخوردار است.

روش کار تصفیه آب با نانو فیلتراسیون

روش کار تصفیه آب با کمک تکنولوژی (Nanofiltration NF) شباهت بسیار زیادی با تصفیه آب به روش اسمز معکوس دارد. برای درک بهتر نحوه تصفیه آب با این روش لازم است ابتدا نگاهی به اسمز و شیوه خالص سازی آب با آن داشته باشیم. اسمز که یک پدیده طبیعی می باشد، بر این اساس عمل می کند که همیشه مواد با درجه شوری پایین به سمت شوری بیشتر جذب میشوند و این مساله براحتی در طبیعت مشاهده می گردد. در تصفیه آب به روش اسمز معکوس و NF عکس این روال در نظر گرفته شده و با فشار آب با درجه شوری بیشتر را به سمت کمتر هدایت می کند.در ساختار کلی پکیج تصفیه آب به روش NF یک غشا یا ممبران دو لایه در نظر گرفته شده است که آب با فشار الکتریکی از آن عبور می کند. با توجه به بارور شدن ممبران، علاوه بر مواد ذائد و مولکول و ویروس ها، کاتیون های دو یا چند ظرفیتی نیز امکان عبور از آن را پیدا نمی کنند. در نتیجه آب بدست آمده از این روش در نهایت درجه خالصی بالایی داشته و برای صنایع داروسازی و مصارف صنعتی مناسب خواهد بود.

 

نانوپالایش (به انگلیسی: Nanofiltration ) روش جدیدتری از فرآیندهای فیلتراسیون غشایی است. این روش معمولاً برای جداسازی ذرات از آب‌هایی استفاده می‌شود که دارای مقادیر کمی از مواد جامد محلول هستند؛ مانند آب‌های سطحی و آب‌های شیرین زیرزمینی.

 

  • اولترافیلتراسیون

جداسازی ذرات ریز از آب را اولترافیلتراسیون می نامند که بر پایه افت فشار انجام می شود.

این تکونولوژی توانایی حذف ذرات ریز کلوییدی ، باکتری ها ، ویروس ها و سایر آلاینده های میکروبی را دارد ولی نمی تواند یون ها ومولکول های کوچک که املاح محلول

و سختی آب را تشکیل می دهد را از آب جدا کند.

جنس غشاها پلی وینیلا یدن فلوراید ( PVDF ) با قطر خارجی 1.3 میلی متر و قطرداخلی 7. میلی متر وقطر دیواره ا ی به ضخامت 3. میلی متر بوده

و قطرحفره های آن 05. میکرومتر می باشد به این خاطر قابلیت حذف بیش از نود درصد ذرات بزرگتر از 05. میکرون را دارد.

براساس جداول استانداردهای اندازه ذرات ،ویروس ها با اندازه ای بین 05. تا 5. میکرومتر ،کلوییدها با اندازه ای بین 01. تا 10 میکرومتر ، باکتری ها با اندازه ای بین 2. تا 1.5 میکرومترو

قارچ ها با اندازه ای بین 1 تا 10 میکرومتر به راحتی توسط این غشاها، قابل حذف شدن می باشند .

ازاین روش همچنین برای اطمینان ازتولید آب باکیفیت بالاتر برای واحدها ی پایین دستی استفاده میشود

و یک سرمایه گذاری معقول برای به روز رسانی واحدهای قدیمی تصفیه آب میباشد.

همچنین از روش اولترافیلتراسیون برای به روز و نو ساختن واحد های قدیمی تصفیه آب استفاده می شود.

دراین مورد مشخص واحدهای قدیمی با کمترین تغییر درجانمایی آن ها ارتقا می یابند .

بااستفاده از تکنولوژی فشرده واتوماتیک UF خطوط پیش تصفیه قدیمی شامل انعقاد ،لخته سازی ،فیلتراسیون وحتی لجن فعال جایگزین می گردند

و می توان مصرف مواد شیمیایی ،تولید لجن و نیروی انسانی را از طریق اتوماسیون سازی کم کرد.تصفیه آب صنعتی

 

اولترافیلتراسیون (UF) نوعی فیلتراسیون غشایی (ممبران) است که در آن فشار هیدرواستاتیکی، یک مایع را به یک غشای نیمه تراوا تحمیل می کند. جامدات معلق و املاح با وزن مولکولی بالا حفظ می شوند، در حالی که آب و املاح با وزن مولکولی کم از غشاء عبور می کنند.

 

  • میکروفیلتراسیون

میکروفیلتراسیون (Micro Filtration) یکی از قوی ترین غشاها برای جداسازی جامد از مایع می باشد که در تصفیه آب کاربرد گسترده ای دارد. این گروه از غشاها به دلیل قطر کم منافذ قادر هستند تا ذرات 0.1 تا 10 میکرون را از مایعات حذف کنند.

 

مراحل تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون

فرآیند تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون MF شامل چند مرحله می باشد که عبارتند از:

به منظور حذف ذرات با اندازه 45 میکرون، ابتدا آب از فیلتر شنی عبور می کند. با انجام این عمل به عنوان پیش تصفیه، از آسیب وارد شدن به غشای میکروفیلتراسیون جلوگیری شده و راندمان کار را نیز تا حد مطلوبی افزایش می دهد.
آب خروجی از فیلتر شنی با کمک پمپ وارد هوزینگ حاوی غشای MF شده و تنها ذرات با اندازه کمتر از یک میکرون امکان عبور از منافذ غشا را پیدا خواهند کرد
لازم به ذکر است که به منظور احیا و تمیز کردن سطح روی غشای MF لازم است به روش های مختلف نسبت به شستشوی آنها اقدام شود. مدت زمان و تعداد دفعاتی که در هر بازه زمانی باید نسبت به تمیز کردن غشای میکروفیلتراسیون اقدام گردد، به میزان آلودگی موجود در آب بستگی دارد.
آب خروجی از این مرحله می تواند به عنوان پیش تصفیه برای اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس استفاده گردد.

مزایای تصفیه به روش میکروفیلتراسیون

غشای میکروفیلتراسیون یکی از کاربردی ترین فیلترهای مورد استفاده در صنایع مختلف می باشد که ویژگی های مثبت متعددی دارد. از مهم ترین نقاط مثبت و مزایای این غشا می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • قابلیت حذف میکروارگانیسم ها و حذف بیولوژیکی مواد آلاینده موجود در آب
  • قدرت بالا در حذف ذرات کلوئیدی، باکتری و ویروس، مواد پروتئینی و پلیمرهای موجود در آب
  • قیمت مناسب و توان عملیاتی بالا
  • نیاز به اختلاف فشار کم نسبت به روش اسمز معکوس
  • عدم نیاز به مواد شیمیایی
  • عدم تغییر PH آب خروجی از غشا
  • دارای پساب کمتر نسبت به روش اسمز معکوس
  • حذف مواد آلی، گل و لای
کاربرد غشای میکروفیلتراسیون

مهم ترین کاربردهای غشای میکروفیلتراسیون عبارتند از:

  • استفاده از MF به عنوان پیش تصفیه اسمر معکوس
  • کاربرد گسترده در بیوراکتور غشایی
  • قابلیت استفاده برای تصفیه مواد غذایی و دارویی
  • تصفیه آب آشامیدنی
  • تصفیه آب در سیستم های خنک کننده و بویلرها

 

سیستم میکروفیلتراسیون، یک سیستم فیلتراسیون کاملاً خودکار و متراکم جهت جداسازی محلول‌ های جامد-مایع می‌ باشد.

تصفیه آب صنعتی

موارد استفاده از فرآیند غشایی در تصفیه آب و فاضلاب


در سیستم‌های تصفیه آب صنعتی و فاضلاب از فناوری‌های غشایی با فرآیند غشایی در دستگاه تصفیه آب که در بخش‌های قبلی به آن اشاره کردیم استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها شامل: سیستم تصفیه آب اسمز معکوس، تصفیه خانه‌ های بازیابی آب از پساب و تصفیه خانه‌های فاضلاب بیوراکتور غشایی که به آن MBR هم می‌گویند.

کاربردهای غشاها :

  • انجام گندزدایی آبهای زیرزمینی و سطحی
  • تولید آب صنعتی از آب سطحی
  • تصفیه آب آشامیدنی و پیش تصفیه برای حذف جامدات معلق، کدورت، رنگ، ویروس و برخی مواد عالی دیگر
  • تولید آب از پساب خروجی تصفیه خانه‌های صنعتی و شهری

 

نتیجه گیری مقاله فرآیند غشایی در تصفیه آب


استفاده از فرآیند غشایی در تصفیه آب اینگونه است که با وارد کردن نیرو به یک محلول مایع که آلایندگی زیادی دارد، آب از غشا در تصفیه عبور می‌کند و آلاینده‌ها پیش غشا باقی می‌مانند. همانطور که در بالا اشاره کردیم برای فرآیند غشایی در تصفیه آب از روش‌های شیمیایی، بیوشیمیایی، میکروبی و دیگر موارد استفاده می‌کنند.

 

 

روش حذف کلر از آب آشامیدنی

حذف کلر از آب آشامیدنی یکی از نگرانی های بسیاری از افراد به دلیل خطرات زیاد ورود این یون ها به بدن می باشد. بروز بیماری هایی از قبیل سرطان و جهش های ژنتیکی و مشکلات پوستی و ریزش مو که همگی به دلیل ورود یون کلر به بدن می باشند، اصلی ترین دلیل برای کاهش مقدار کلر در آب به شمار می روند.

چرا باید کلر را از آب آشامیدنی حذف نمود؟

قبل از معرفی دلایل حذف آن از آب ممکن است این سوال به وجود بیاید که کلر چیست و چرا در تصفیه آب از آن استفاده می شود؟ به عبارت دیگر، با توجه به مضراتی که این ماده شیمیایی دارد، چرا باید در تصفیه فاضلاب و آب از آن استفاده شود؟ کلر یکی از عناصر بسیار مهم در جدول تناوبی می باشد که خاصیت گند زدایی و ضدعفونی بسیار بالایی از خود نشان می دهد. به عبارت دیگر، کلر دارای خاصیت اکسیدکنندگی بسیار بالایی است و به همین دلیل قادر است باکتری و ویروس و انگل های موجود در آب و فاضلاب را از بین ببرد.

پس از حذف پاتوژن ها و مواد آلاینده موجود در آب، حجم بالایی از کلر باقی می ماند که ورود آنها به بدن می تواند مشکلات بی شماری از قبیل بیماری های پوستی و ریوی و همچنین ریزش مو و سرطان را ایجاد کند. این مشکلات نه تنها از راه نوشیدن آب های کلر زده در بدن ایجاد می شوند، بلکه در تماس بدن با آب استخر پس از کلر زنی نیز مشاهده می شود. به همین علت لازم است به شیوه های مختلف نسبت به حذف کلر اقدام گردد.

 

روش های حذف کلر از آب آشامیدنی

1-حذف کلر از آب با جوشاندن

در این روش می توان با حرارت دادن و جوشاندن آب، به مدت طولانی آن را کلرزدایی نمود. با این حال در این روش حجم زیادی از آب توسط جوشاندن تبخیر می شود و به هدر می رود و علاوه بر این مساله، برای انجام آن، به انرژی زیادی نیاز می باشد. نکته مهم در این روش این است که برای خروج گاز کلر از آب باید هم زمان با جوشاندن آب، درب ظرف را کمی باز نگه داشت. علاوه بر این، استفاده از روش جوشاندن برای حذف کلر در آب نمی تواند تا حد زیادی تاثیر گذار باشد و در صورتی که قصد حذف کلر از آب با دقت بالا را دارید، استفاده از این روش برای شما نمی تواند کاربردی باشد.

 

2- حذف کلر از آب با ویتامین C

از دیگر روش های حذف Cl آب آشامیدنی می توان به استفاده از ویتامین C اشاره نمود. ورود آبلیمو و ویتامین C منجر به کاهش مقدار کلر در آب شده و می توان از آن برای مصرف مقدار کم آب های اشامیدنی حاوی این یون استفاده کرد. چون ویتامین C بر اساس مقدار آب باید تعیین شود و از نظر اقتصادی این روش کارایی خوبی نخواهد داشت.

 

3- کاهش کلر آب آشامیدنی در معرض هوا و نور خورشید

قرار دادن آب های آشامیدنی در حوضچه های روباز که در معرض نور خورشید و هوا هستند از دیگر روش های کاهش Cl به شمار می روند. این روش از نظر اقتصادی هزینه بر نخواهد بود، اما چند عیب عمده دارند که عبارتند از:

  • کاهش Cl آب با این روش زمان بر می باشد.
  • به دلیل روباز بودن حوضچه های تصفیه، حجم بالایی از گرد و غبار و سایر مواد آلاینده وارد آب شده و هزینه های تصفیه مجدد را افزایش خواهند داد.

 

4- حذف کلر از آب آشامیدنی با اسمزمعکوس

با توجه به اینکه هر یک از موارد فوق تنها برای مقدار کم آب کارایی دارند، به همین دلیل در محیط های صنعتی نمی توان از آنها استفاده نمود. برای حذف کلر از آب صنعتی لازم است از تجهیزات پیشرفته استفاده شود که از کاربردی ترین آنها، اسمزمعکوس می باشد. در دستگاه های آب شیرین کن صنعتی RO که با روش اسمزمعکوس یون ها و آلاینده ها را حذف می کنند، ممبران ها با منافذ بسیار کوچک امکان عبور یون ها را نمی دهند. به همین دلیل آب هایی که از این غشاهای نیمه تراوا عبور می کنند فاقد کلر خواهند بود.
از مزایای حذف کلر از آب آشامیدنی با اسمزمعکوس، حذف سایر آلاینده های موجود می باشند که در نهایت به افزایش کیفیت خروجی آن منتهی خواهد شد.

 

5- حذف Cl با اولترافیلتراسیون

از دیگر روش های صنعتی برای کاهش و حذف کلرهای موجود در آب های آشامیدنی می توان به اولترافیلتراسیون اشاره نمود. این تجهیزات دارای ممبران هایی با سطوح پر از منافذ کوچک بوده و اجازه عبور به کلر و سایر یون ها و آلاینده ها را نمی دهند. میکروفیلتراسیون و نانوفیلتراسیون نیز می توانند در این زمینه به روش موثری عمل کنند.

 

6- حذف کلر با کربن اکتیو

کربن موجود در چوب و استخوان پس از حرارت دهی در کوره ها و تماس با مواد شیمیایی به کربن اکتیو یا کربن فعال تبدیل میشوند. این مواد قدرت بسیار بالایی در واکنش پذیری و برقراری پیوند قطبی داشته و به همین دلیل در تصفیه آب کاربرد دارند. کربن فعال در فیلتر کربنی استفاده شده و کلرهای موجود در آب با منافذ کربن پیوند برقرار نموده و بر روی سطح آن انباشته میشوند. با این روش کلر زیادی از آب حذف شده و البته به صورت دوره ای باید کربن ها احیا شوند.

 

7-حذف Cl با استفاده از متابی سولفیت

یکی دیگر از روش‌هایی که برای پاکسازی آب از کلر به کار برده می‌شود، متابی سولفیت است. قرص‌های متابی سولفیت به وسیله ظرف‌های مخصوصی در آب قرار می‌گیرند و به درون آب تزریق می‌شوند. این عمل باعث از بین رفتن Cl می‌گردد.

 

8-حذف کلر از آب با فیلترهای کربنی

برای تصفیه پساب و فاضلاب معمولا از روش کلرزنی استفاده می شود، اما پس از ضدعفونی شدن آب، جهت حذف آن، استفاده از فیلترهای کربنی هم می تواند تا حد زیادی حائز اهمیت باشد. فیلترهای کربنی دقیق ترین عملکرد را برای از بین بردن کلر در آب دارند و بر همین اساس به صورت گسترده ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

خواص فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی آب

پارامترهای کیفیت آب      خواص فیزیکی شیمیایی

با توجه به اهمیت آب در زندگی امروزه و با توجه به مشکل کم آبی، شناخت ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب کمک خوبی در استفاده درست از این نعمت الهی می‌کند. پارامترهای کیفیت آب که همان خصوصیات شیمیایی ، فیزیکی ، بیولوژیکی آب می باشد  کیفیت آب را مشخص می کند که در این مقاله قصد داریم تا شما را با این پارامتر ها آشنا سازیم.خواص فیزیکی شیمیایی

خواص فیزیکی آب

خواص فیزیکی آب-وزن مخصوص آب

وزن مخصوص آب در دمای بین صفر تا چهار درجه سانتی گراد بیشترین مقدار را به خود اختصاص می‌دهد که این مقدار برابر 1 گرم بر سانتی‌متر مکعب است. البته در حالت کلی وزن مخصوص آب را در محاسبات برابر یک در نظر می‌گیرند. این پارامتر در مسائل مربوط به هیدرولیک جریان آب و همچنین در جداسازی مواد معلق از آب مورد استفاده قرار می‌گیرند.

خواص فیزیکی آب-درجه بخار شدن آب

درجه بخار شدن آب ارتباط زیادی با فشار محیط دارد، به گونه  ای که اگر فشار محیط کاهش یابد باعث می‌شود که آب در درجه‌ی حرارت پایین نیز به بخار تبدیل شود.

اگر فشار مطلق در لوله‌های مکش به 0.5 تا 0.2 اتمسفر برسد آب در درجه حرارت محیط نیز بخار می‌شود.

این پارامتر در بخش لوله‌کشی صنایع آب و فاضلاب و در طراحی پمپ‌ها مدنظر قرار می‌گیرند. از دیگر کاربردهای مهم این پارامتر کنترل پدیده‌ی کاویتاسیون است.

 

خواص فیزیکی آب-حل پذیری گازها در آب

حل پذیری گازها در آب به دو عامل فشار و دما بستگی دارد به گونه‌ای که با افزایش فشار و کاهش دمای آب، گازها به راحتی در آب حل می‌شود.

این پارامتر در تصفیه فاضلاب صنعتی بخصوص و در بخش خروج گازهای خطرناک از آب و فاضلاب و بهبود طمع و مزه آب نیز کاربرد دارد.

 

خواص شیمیایی آب

مهم ترین خواص شیمیایی آب شامل موارد زیر می باشد :

pH

اسیدیته

قلیائیت

هدایت الکتریکی

سختی

خواص شیمیایی آب – pH

pH از مهم‌ترین خواص آب بوده و بیانگر میزان اسیدی یا قلیایی بودن آب است. pH به صورت عددی بین ۰ تا ۱۴ تعیین می شود به طوری که عدد ۷ خنثی ، از ۰ تا ۷ محدوده اسیدی و از ۷ تا ۱۴ محدوده قلیایی یا بازی است.

خواص شیمیایی آب – اسیدیته

به مقدار یون هیدروژن اضافی گفته می شود که در برابر یون هیدروکسید موجود در آب یافت می شود و یکی از پارامترهای مهم در بحث خوردگی می باشد. عامل اسیدیته معمولا ناشی از دی‌اکسید کربن آزاد به صورت اسیدکربنیک است.

ویژگی های شیمیایی آب – قلیائیت آب

به ظرفیت کمی آب به منظور خنثی کردن یک اسید قوی تا یک مقدار PH مشخص گفته می شود.

مشخصات شیمیایی آب – هدایت الکتریکی

به قابلیت یک محلول جهت عبور دادن جریان الکتریسیته هدایت ااکتریکی یا هدایت پذیری الکتریسیته گفته می شود. با توجه به اینکه هدایت الکتریکی به دلیل وجود انواع یون ها در آب ایجاد می شود لذا شاخصی برای تعیین میزان املاح محلول در آب است و  هرچه مقدار کل جامدات محلول TDS در آب بیشتر باشد میزان هدایت الکتریکی آب نیز بیشتر خواهد بود.

خصوصیات شیمیایی آب – سختی

خاصیتی از آب که به دلیل وجود نمک‌ های محلول کلسیم و منیزیم و تا حدی نمک های آهن ، منگنز ، آلومینیوم و روی در آب ایجاد می شود. سختی آب عامل اصلی ایجاد رسوب توسط آب می باشد.

 

خواص بیولوژیکی آب:

در کنار مواد آلی و معدنی که در که در آب وجود دارد تعداد بسیار زیادی میکروارگانیسم وجود دارد. از بین باکتری‌هایی که در آب یافت می‌شود تعداد بسیار کمی از آنها بیماری‌زا بوده و شناخت آنها از باکتری‌های بی‌زیان نیاز به آزمایش‌های دقیق دارد.

معروف ترین و سردسته باکتری‌های موجود در مدفوع اشریاکولی و کلی فرم‌ها می‌باشد که زودتر از سایر باکتری‌ها دیگر شناخته می‌شوند.

به جز باکتری‌ها و ویروس‌ها موجودات کوچک دیگری نیز در آب هستند که بیماری‌زا نبوده ولی بو و مزه‌ی آب را تغییر می‌دهند. گروه بزرگی از آنها پلانگتون ها می‌باشد که یا در آب شناورند و یا روی سنگ‌های کف رودخانه و جدار کانال‌ها یافت می‌شود.خواص فیزیکی شیمیایی

روش حذف نیترات از آب آشامیدنی

نیترات ها یکی از رایج ترین آلاینده های هستند که صاحبان چاه ها با حذف آنها از منبع آب مواجه می شوند. نیترات ها ترکیباتی هستند که به طور طبیعی در داخل زمین وجود دارند، اما در سطوح بالایی در بخش های کشاورزی و نواحی روستایی یافت می شوند.

حذف نیترات از آب با اسمز معکوس

یکی از کاربردی ترین روش ها برای کاهش مقدار نیترات موجود در آب های آشامیدنی، استفاده از روش اسمز معکوس می باشد که بر خلاف رفتار کلیه های انسان و ریشه درختان عمل می کند. در صنعت از این روش بیشتر به عنوان آب شیرین کن صنعتی RO استفاده میشود، اما نکته مهم این است که با توجه به نوع غشا می توان آلاینده های مختلفی را از آب به کمک این تجهیزات حذف نمود.

پس از انتخاب غشای مناسب و متناسب با دمای آب، نوع آلاینده ها و TDS و غیره می توان شرایط را به گونه ای فراهم نموده که یون های نیترات موجود در آب اجازه عبور از ممبران را پیدا نکنند. علیرغم بازدهی بسیار بالای این روش، انباشته شدن حجم بالایی از یون های نیترات بر روی سطح غشا لازم است به صورت دوره ای با یکی از روش های شستشوی ممبران کارایی دستگاه در سطح مطلوبی حفظ شود. هر چه مقدار این یون ها از سطح استاندارد نیترات در آب آشامیدنی بیشتر و TDS نیز بالاتر باشد، فاصله شستشوی ممبران ها کوتاه تر خواهد بود و به همین نسبت نیز بازدهی دستگاه کاهش پیدا می کند.

حذف نیترات از آب با روش های بیولوژیکی

از دیگر پاسخ هایی که برای سوال، چگونه نیترات آب را از بین ببریم می توان ارائه داد، استفاده از روش های بیولوژیکی می باشد. همان طور که در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب از میکروارگانیسم ها برای از بین بردن مواد آلی و غیر آلی استفاده میشود، برای کاهش مقدار نیترات نیز می توان این شیوه را به کار برد. این روش ها بیشتر برای محیط های صنعتی مورد استفاده قرار گرفته و نیترات موجود در آب توسط باکتری های مختلف در نهایت به نیتروژن تبدیل میشود.

یکی از روش های نوین بیولوژیکی برای از بین بردن نیترات موجود در آب، استفاده از باکتری های اتوتروفیک می باشد که در دو دسته کلی تقسیم میشوند و برخی آنها بر پایه هیدوژن بوده و گروه دیگر سولفور می باشند. با استفاده از این روش بیولوژیکی می توان به کمک لجن نیترات های موجود در آب های زیر زمینی را با قیمت کم و سرعت زیاد کاهش داد. از مهم ترین ویژگی های حذف نیترات به روش های بیولوژیکی می توان به حفظ کیفیت آب اشاره نمود.

حذف نیترات با الکترولیز

یکی از آسان ترین روش ها که با صرف هزینه کم حجم بسیار زیادی از نیترات موجود در آب را می توان با آن حذف نمود، روش الکترودیالیز می باشد. به منظور پیاده سازی این روش ها به تجهیزات زیادی نیاز نبوده و تنها با دو الکترود و دو غشا کاتدی و آندی می توان شرایط را برای جداسازی نیترات فراهم نمود. قرار گرفتن الکترودها درون آب و اتصال آنها به منبع انرژی الکتریکی باعث میشود تا نیترات ها امکان عبور از ممبران های نیمه تراوا را پیدا ننموده و آب بدون نیترات از منبع خارج شود. با توجه به مقدار نیترات موجود در آب و TDS میزان بازدهی این روش متغیر می باشد، اما این روش برای محیط های صنعتی کاربرد زیادی نخواهد داشت.

حذف نیترات از آب آشامیدنی با تبادل یونی

تبادل یونی یکی از روش های بسیار رایج برای کاهش سختی آب می باشد که توسط دانه های رزین انجام شده و یون های موجود در با کلرید رزین آنیونی و کاتیونی جایگزین میشوند. مساله بسیار مهم برای استفاده از این روش برای کاهش مقدار نیترات، انتخاب رزین های متناسب با این گروه از یون ها می باشد. علاوه براین، همان طور که ممبران های اسمز معکوس به صورت دوره ای نیاز به شستشو دارند، جایگزینی مداوم کلرید رزین با یون های نیترات موجود در آب منجر به کاهش کارایی آنها می گردد.

به منظور افزایش بازدهی این روش لازم است با یکی از روش های احیای رزین، سطح بستر رزینی شستشو داده شده و کارایی آنها افزایش پیدا کند. از جمله روش های متداول برای این منظور استفاده از محلول آب و نمک می باشد که تاثیر زیادی بر احیای مجدد بستر رزینی خواهد داشت.

 

روش های شیمیایی برای حذف نیترات از آب

در تصفیه خانه ها و محیط های صنعتی از مواد شیمیایی مختلف از جمله آلومینا و منیزیم برای از بین بردن استر اسید نیتریک های موجود در آب استفاده می کنند. بر اثر واکنش هایی که این مواد با استر اسید نیتریک آب برقرار می کنند، نیتروژن تولید میشود که خطرات آن در سطح کمتری قرار دارد. این روش ها که بیشتر برای محیط های صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد، نیاز به تجهیزات زیادی نداشته و مدیریت آسان بوده و خروجی آب های تصفیه شده به این روش قابلیت اعتماد خوبی دارند.

به عنوان یک نتیجه گیری کلی می توان گفت، مقدار استر اسید نیتریک، سایر مواد آلاینده موجود در آب و مقدار آنها، درجه سختی آب، PH و شریط دمایی و همچنین میزان بودجه مورد نظر و مقدار آب همگی بر انتخاب روش های حذف نیترات از آب تاثیرگذار می باشند.