پمپ و دوزینگ پمپ

آبگیری به روش فیلتر پرس:
آبگیری به روش فیلتر پرس یک فرایند ناپیوسته (Batch) می باشد که در آن آبگیری از طریق خارج کردن آب از لجن در فشار بالا صورت می پذیرد. حاصل این فرایند کیک لجن می باشد که در مقایسه با دیگر تکنولوژی های موجود از میزان مواد جامد بالاتری برخوردار خواهد بود که مقدار آن تا 50 درصد مواد جامد نیز می تواند برسد. فیلتر پرس از یک سری صفحات پلی آمید یا پروپیلن تو رفته تشکیل شده است.

از مهمترین مزایای استفاده از دستگاه فیلتر پرس می توان به موارد زیر اشاره کرد:

- سهولت در کاربرد
- هزینه تعمیر و نگهداری فوق العاده کم
- راندمان بالا و قابل توجه

اجزا دستگاه فیلترپرس :

شاسی دستگاه فیلترپرس
- صفحه دستگاه فیلترپرس
- قاب دستگاه فیلترپرس
- جک دستگاه فیلترپرس
- یونیت هیدرولیک دستگاه فیلترپرس

انواع فیلترپرس:

دستگاه های فیلترپرس به دو دسته فیلترهای اتوماتیک و غیر اتوماتیک تقسیم می شوند؛که به برخی مزایا و معایب آنها اشاره می شود.
- فیلترهای اتوماتیک نیازمند به نیروی متخصص می باشد اما فیلتر های دستی اینگونه نیست.

- فیلترهای اتوماتیک به علت اضافه نمودن سیستم اتوماسیون از پیچیدگی بالایی برخوردار می باشند و به علت داشتن قطعات متحرک در معرض استهلاک بالاتر و نگهداری گرانتری می باشد؛به همین دلیل در فرآیندهایی که کیک (لجن جامد) از آلایندگی خطرناک برخوردار می باشد (زباله های اتمی،فاضلاب های شیمیایی خطرناک (فاضلاب آبکاری،چرم سازی و...) و لجن هایی که در حین جداسازی از خود گازهای خطرناک متصاعد می کنند) استفاده می شود.

در فاضلاب های انسانی (شهری) و فاضلاب های صنعتی (شهرک های صنعتی) به علت معمولی بودن کیک فیلترپرس (لجن جامد) نیاز به فیلتر اتوماتیک نمی باشد.

مقایسه فیلترپرس با سایر دستگاه ها :

فیلترپرس به علت نداشتن قطعات گردنده دارای استهلاک پایین و دوام بالا می باشد.
- سهولت کارکرد؛درفیلترپرس نیاز به نیروی انسانی متخصص نمی باشد.
- درصد خشکی کیک نسبت به سایر ماشین آلات(سانتریفیوژ و دکانتور)بالاتر می باشد و کیک خروجی کاملا به شکل جامد می باشد و قابل بسته بندی و حمل آسان می باشد.
-هزینه نگهداری سانتریفیوژ و دکانتور به علت داشتن قطعات متحرک دور بالا (3000 دور به بالا) بسیار بالا می باشد و جهت نگهداری قطعات نگهدارنده نیاز به نیروی متخصص و نگهداری دقیق می باشد.
- کیک خروجی از دکانتور و سانتریفیوژ معمولا از درصد خشکی پایین تری نسبت به فیلترپرس برخوردار می باشد.

موارد کاربرد فیلترپرس:

- آبگیری از لجن تولیدی در فرآیندهای تصفیه آب و فاضلاب در تصفیه خانه های فاضلاب شهری و صنعتی
- خطوط تولید صنایع شیمیایی مانند اسید فسفریک و ..
-کارخانجات داروسازی
- خطوط تولید مواد غذایی مانند خطوط تولید سرکه، آبلیمو ، تصفیه شکر، قند، عسل و شیره خرما و...
-کارخانجات روغنهای خوراکی و صنعتی مثل تصفیهخانه‌ های روغن زیتون و روغنهای سوخته و ...
-کار‌خانه های معدنی مثل خطوط تولید فلزات سرب، روی، مس و ...
- خطوط تولید سنگهای ساختمانی و کارخانجات تولید کاشی و سرامیک
- تصفیه پسماند فرایندهای آبکاری و پوشش دهی
- صنایع کاغذ سازی، چرم سازی و...

موارد کاربرد فیلتر پرس با پلیت ممبرانی:

- در صنایعی‌که خود کیک جامد دارای ارزش اقتصادی بوده و قرار باشد مورد استفاده و بازیافت قرار گیرد.
- در مواقعی ‌که سوسپانسیون مورد نظر قابل فیلتر کردن نیست و یا به سختی فیلتر می‌گردد.
- در صورتی‌که کیک تولیدی دستگاه قرار است فرآوری گردد تا محصول تولید شود.
- در شرایطی ‌که لازم است کیک تولیدی دستگاه کاملا همگن و یکنواخت باشد.

نظیر سایر روشهای آبگیری از لجن، در روشهای فیلتر پرس و فیلتر پرس غشایی نیز می توان از مواد شیمیایی مختلف نظیر پلی الکترولیت و آهک جهت بالا بردن راندمان حذف آب از لجن استفاده نمود.
شرکت ابنیه پایدار سبز همچنین اقدام به طراحی و ساخت پکیجهای تزریق مواد شیمیایی و خصوصا پکیج تزریق پلی الکترولیت نموده است که در کنار سیستمهای آبگیری از لجن، آماده تحویل به مشتریان محترم می باشد.

آنتراسیت (Anthracite) چیست؟

آنتراسیت (Anthracite)، زغالیست سخت، سیاه و براق که دارای حداقل مقدار آب و مواد فرار و بیشترین مقدار کربن (بین 75 الی 95 درصد) می باشد.کانی آنتراسیت علی رغم دارا بودن مقدار زیاد کربن، به سختی مشتعل می شود و وقتی می سوزد، شعله آبی کوتاه و بدون دود دارد و آخرین فرآورده تغییر و تبدیل مواد گیاهی از طریق سلسله مراحل زغال نارس، لیگنیت (lignite) و زغال بیتومینه (Bituminous) است. در سال 2010 مقدار تولید آن در کل جهان برابر 670 میلیون تن بوده است.

تفاوت کربن اکتیو و آنتراسیت در تصفیه آب چیست؟

بستر آنتراسیت در فیلتر شنی و فیلترهای پیش تصفیه آب و فاضلاب جهت جداسازی مواد معلق به کار گرفته می شود که معمولا بخاطر مراحل تصفیه شیمیائی پیشین و افزودن مواد شیمیائی درشت گردیده و بخاطر سایز بزرگشان قابل جداسازی توسط سنگ های آنتراسیت می باشند. منافذ بیرونی زغال سنگ آنتراسیت بسیار کوچک است لذا جذب مولکولی آن ضعیف بوده و توانایی حذف بسیاری از مولکول های مزاحم در آب (مانند روغنی و مواد فرار) را ندارد. کربن اکتیو گرانولی (GAC) بخاطر بافت فراوری شده خود، توانائی جذب عمقی (Absorption) را داشته و می تواند بو، موادآلی و روغنی را به خوبی حذف نماید. این جذب عمقی باعث می گردد که صرفا با شستشوی معکوس در فیلترها امکان پاک سازی کربن اکتیو میسر نگردد، اما آنتراسیت که صرفا جذب سطحی دارد (Adsorption)، معمولا به راحتی دربکواش پاک سازی می گردد.
ارتفاع بستر فیلترهای شنی و فیلترهای شنی-آنتراسیت همواره پس از چندین مرحله بکواش (شسشتوی معکوس) کاهش می یابد. در فیلترهای شنی تحت فشار، معمولاً افت ارتفاع بستر کمتر است و در صورت طراحی خوب، این افت ارتفاع به حدود 1 الی 2 درصد کل ارتفاع بستر در یک سال می رسد (در عمل حدود 5%).
اما در فیلترهای دو بستره، معمولاً فرار آنتراسیت به میزان 5 الی 7 درصد ارتفاع در سال اتفاق می افتد (در عمل حدود 10 درصد). هرچه قطر و دانسیته آنتراسیت بیشتر باشد (مثلاً قطر 2-3 میلیمتر و دانسیته نزدیک به 900kg/m^3 برای آنتراسیت)، احتمال فرار بستر آنتراسیت در هنگام شستشوی معکوس (بکواش) کمتر خواهد بود. البته طبق رابطه استوکس، تأثیر قطر دانه ها بسیار بیشتر از تأثیر دانسیته آنتراسیت یا سیلیس می باشد.

کاربرد آنتراسیت در تصفیه آب چیست و چگونه استفاده می شود؟

کارایی آنتراسیت در تصفیه آب و فاضلاب، عملاً حد واسط میان سیلیس و کربن اکتیو (زغال فعال) می باشد. بایستی توجه داشت که سیلیس یک ماده معدنی خالص و کربن اکتیو یک محصول گیاهی فراوری شده می باشد و آنتراسیت زغال طبیعی است که به عنوان یک کانی از زمین و معادن موجود برداشت شده و پس از خرد شدن، آسیاب شدن و بعضاً شسته شدن، بسته بندی و مصرف می گردد. این ماده قادر است کدورت، آهن، منگنز، کلرآزاد، کروم و فلزات سنگین، مواد آلی (فنل و...) و چربی و روغن را از آب حذف و یا میزان آنرا کاهش دهد و معمولاً به همراه سیلیس و گارنت (Garnet) در فیلترهای دو یا چند بستره (Dual Media Filters) (Multi Media Filters) مورد استفاده قرار می گیرد. طراحی کلی فیلترهای دو یا چند بستره نظیر فیلترهای شنی تحت فشار بوده ولیکن در دانه بندی و شستشوی معکوس ملاحظات ویژه ای بایستی صورت پذیرد. غیر از تصفیه آب، از آن می توان به عنوان سوخت در نیروگاهها، صنایع فولادسازی و سوخت درخانه های روستایی استفاده نمود.

چگونه از میزان خلوص کربن در آنتراسیت مطلع شویم؟

در آزمایش میزان کربن آنتراسیت، بایستی دقت داشت که محتوی کربن (Carbon Content) با کربن ثابت (Carbon Fix) یا کربن کربن فیکس فرق دارد. ممکن است محتوی کربن یک آنتراسیت بالا باشد اما به علت وجود مواد فرار، مقدار کربن ثابت / کربن فیکس کمتر از 90 درصد باشد.
معادن آنتراسیت در ایران بیشتر در نواحی مرکزی (شاهرود)، آذربایجان شرقی و غربی، کرمان و خراسان (طبس) وجود دارند. متوسط میزان کربن در معادن آنتراسیت ایران حدود 75درصد می باشد که بر حسب ناحیه استحصال ممکن است بین 70 تا 78 درصد تغییر نماید. علی رغم ادعای برخی از معادن مبنی بر بالا بودن درصد کربن آنتراسیت (کربن بالای 80درصد)، با ارسال نمونه آنتراسیت این معادن به آزمایشگاه های معتبر و انجام آنالیز اندازه گیری کربن به روش استاندارد (مطابق استانداردهای ASTM، DIN & AWWA)، بارها و بارها کذب بودن این ادعاها در آزمایشگاه روشن شده است.

رسوب زدا (Descaler) یا دیسکلر چیست؟

همچنان شناخته شده با نام های: دی اسکلر، رسوب زدا، رسوب گیر اسیدی، دیسکلر اسیدی. آب، همواره از به صرفه ترین و مورد استفاده ترین سیالات در صنعت تاسیسات و تجهیزات سرمایشی و گرمایشی، بوده است. مشکل این است که بخاطر وجود املاح معلق و محلول در آب، به مرور زمان بر روی سطوح، رسوباتی شکل می گیرند که به طرز قابل توجهی بازدهی کار ما را پایین می آورند. کاربرد اصلی اسید دیسکلر، جدا سازی و حل مجدد این رسوب ها در آب می باشد.

رسوب چیست؟

لایه ای پیوسته و چسبنده که به سطوح بدنه لوله ها و محفظه هایی که با آب و وسایل حرارتی در تماس می باشد، را رسوب می نامند. این لایه ها با گذشت زمان، جلوی لوله ها و مجاری عبوری آب را می گیرند که موجب آسیب رسانی به تجهیزات و کاهش بهره وری می شود. به طور کلی، رسوب ها معمولا یا بر اثر ته نشینی جامدات معلق در مایع، و یا بلورسازی مواد معلق در آب، مطابق شکل ذیل، شکلمی گیرند.

وجود رسوب در تجهیزات، عموما مشکلات زیر را به بار خواهند آورد:

- توانایی انتقال حرارت دستگاه به شدت پایین می آید.
- به علت کاهش سطح مقطعی داخلی لوله ها، جریان خروجی ما نیز کاهش می یابد.
- بازده تولید پایین می آید در حالی که میزان مصرف مواد اولیه بالا می رود.
- عمر مفید لوله ها و مخازن کاهش می یابند که موجب افزایش در نیاز به تعویض آن ها می گردد.

رسوب های آب، عمدتا در خود حامل نمک های کلسیم (CaCO3) و منیزیم (MgCO3) می باشند که پس از واکنش با اسید دیسکلر، در آب حل گشته و لوله را باز می نمایند.

کارکرد دیسکلر:

دیسکلر ها عمدتا، بر پایه ی اسیدکلریدریک HCl می باشند که معمولا با خلوص 25 تا 33%، پیدا می شود. خود این اسید، به نام های اسید دی اسکلر و جوهر نمک نیز شناخته می شود.
در دیسکلر ها، به طور کلی، از یک اسید بازدارنده (Inhibited acid) و یک تر کننده (Surfactant) استفاده می شود. ماده ی بازدارنده، به منظور عدم خوردگی فلزات توسط اسید، و تر کننده به منظور بهبود نفوذ پذیری دیسکلر در رسوبات، مورد استفاده قرار می گیرند.

مزایایی که استفاده از یک دیسکلر برای ما به ارمغان می آورد:

- خطری برای محیط زیست ندارد.
- در اسمز معکوس، نسبت به دیگر مواد استفاده شده، عملکرد بهتری دارد.
- اکسید کننده ها اثری بر روی آن ندارند.
- مقدار چشم گیری از رسوبات را حذف می نماید.

انواع دیسکلر:

- اسید دیسکلر 25%؛ که دیسکلر عادی شمرده می شود.
- اسید دیسکلر 33%؛ که دیسکر خاص شمرده می شود.
- اسید دیسکلر ویژه به همراه بازدارنده (اینهیبیتور) .
- اسید دیسکلر پودری.
- اسید دیسکلر بدون بو.

اسمزمعکوس (Reverso Osmosis) چیست؟

اسمز معکوس (Reverse Osmosis)، یا به طور اختصار RO، یک تکنولوژی است که تقریبا در هر صنعتی که احتیاج به تفکیک مواد حل شده از حلال باشد (معمولا حلال آب است) عمومیت پیدا کرده است. متداولترین مورد استفاده RO در تهیه آب خاص است. در صنعت، جهت تهیه آب DM و تصفیه فاضلاب بهداشتی استفاده زیادی از RO می شود. فرآیند RO در تهیه آب آشامیدنی از طریق نمک زدایی آب دریا و حتی بهبود مزه ی آب از طریق حذف آلودگی های مضر، مورد استفاده قرار می گیرد.
مواد محلول، شامل انواع نمک ها، مواد آلی مانند شکر یا روغن های محلول در آب می شوند. ماده حل شده (که دراری غلظت کمتر) به دلیل نیروی جاذبه مولکولی که توسط حلال (که دارای غلظت بیشتری است) اعمال می شود، به صورت محلول باقی می ماند. در منابع آب شهر، بالاترین غلظت مواد حل شده مربوط به انواع نمک ها است.
اسمز معکوس، یکی از روش های اساسی تصفیه آب است که در ساخت نیمه هادی ها، تجهیزات پزشکی و صنایع دارویی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین آب خالص تهیه شده با استفاده از این روش در عمل دیالیز و نیروگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد. این تکنولوژی نیز در تصفیه فاضلاب و حتی تغلیظ محلول های نمکی در صنایع غذایی کاربرد دارد.
استفاده از RO در مصارف خانگی (حتی در آشپزخانه و سرویس های بهداشتی) عمومیت پیدا کرده است و به همین دلیل به یک عبارت خانگی تبدیل شده است. در این کاربرد و بسیاری از کاربردهای دیگر، در سیستم RO از فیلترهایی که دارای منافذ بی نهایت ریز هستند استفاده می شود. باید باور کرد که قطر این منافذ از µm 0.001 کوچکتر است (قطر موی سر انسان بیش از 30 است). این فیلترها RO را قادر به تفکیک جامدات معلق، ذرات بسیار ریز و ذرات Endotoxin (ذرات بسیار ریز که با صنایع داروسازی مرتبط هستند) می سازد.
موفقیت تکنولوژی سیستم اسمز معکوس، مرهون دلایل اقتصادی و سادگی بهره برداری از آن است. هزینه خرید این سیستم در مقایسه با سایر تکنولوژی های تصفیه آب، نسبتا گران است. اسمز معکوس، نه مانند سیستم تقطیر احتیاج به تغییر فاز شدید انرژی دارد و نه ماند بسترهای تعویض یونی احتیاج به حجم زیاد اسید و سود (جهت احیای بسترهای تعویض یونی) دارد.
در فرآیند RO، از یک پمپ و یک غشای نیمه تراوا استفاده می شود. پمپ، نیروی رانش را مهیا می کند. غشای نیمه تراوا بین آب و ماده حل شده، تمایل دارد که آب را از خود عبور دهد، بنابراین، اکثر ماده حل شده در پشت غشا باقی می ماند و این کار موجب تغلیظ جریان در پشت غشا می شود.
همچنین غشای RO قادر به حذف ذرات معلقی است که به هیچ نحو قابل عبور از غشا نیستند. مگر اینکه آسیب مکانیکی به غشا وارد شود. (غشا پاره شود)
اسمز معکوس نیز یک فرآیند جداسازی است. در این فرآیند، جریان آب خوراک به دو جریان آب محصول و جریان آب تغلیظ شده تقسیم می شود. این روش با عمل فیلتر کردن آب که در آن، کل آب خوراک از فیلتر عبور کرده و ذرات معلق در پشت فیلتر باقی می مانند، مقایسه می شود.
اسمز معکوس فرآیندی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا استفاده می‌شود. اگر یک غشای نیمه‌تراوا بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گیرد آب بطور طبیعی و تحت خاصیت اسمزی از غلظت بالاتر به غلظت پائین‌تر جریان می‌یابد. این پدیده تا زمانی که پتانسیل‌های شیمیایی دو طرف برابر گردند ادامه خواهد یافت. در حالت تعادل اختلاف فشار بین دو طرف غشا برابر اختلاف فشار اسمزی است. اگر فشاری برابر با اختلاف فشار اسمزی به محلول (Solution) غلیظ‌تر اعمال گردد جریان آب قطع خواهد شد. در صورتی که فشار اعمال شده بیشتر از فشار اسمزی (Osmotic pressure) باشد جهت جریان طبیعی آب معکوس خواهد گردید.
غشاهای جدید در یک فشار خاص، نمک بیشتری را دفع و آب بیشتری را از خود عبور می دهند و نهایتا بازدهی انرژی، افزایش می یابد. همچنین آنها بادوامند و قادر به دریافت آب خوراک و محلول های شیمیایی قوی هستند.
نتیجه این پیشرفت ها، موجب رشد مستمر تکنولوژی RO در کاربردهای جدید شده است. برای پیشرفت صنایع RO و پذیرش آن، نیاز به افرادی است که از ابعاد مختلف با جزئیات اسمز معکوس، آشنایی داشته باشند.

این فرآیند در واقع عکس فرآیند اسمز طبیعی است که عبارتست از حرکت طبیعی حلال (Solvent) از یک منطقه دارای غلظت پایین از طریق غشاء و ورود به منطقه دارای غلظت بالا بدون استفاده از فشار زیاد. غشاء در اینجا نیمه تراواست بدین معنا که اجازه عبور حلال را میدهد اما نه از ماده حل شده.
این روش قادر به حذف مواد آلی غیر محلول، مواد آلی محلول، ویروس، باکتری و ذرات می باشد و به عنوان پیشرفته ترین و کم هزینه ترین روش شناخته شده است. آب خام ورودی به غشا RO بایستی عاری از ذرات معلق، میکروارگانیسم و کلر آزاد باشد که به همین دلیل در تمامی دستگاههای RO. سیستم پیش تصفیه تعبیه می گردد. معمولاً تجهیزات مورد استفاده جهت پیش تصفیه آب سیستمهای RO معمولاً شامل موارد زیر می باشند: فیلتر شنی و کربن اکتیو، سختی گیری، ضد عفونی با اشعهUV، تزریق کلر و مواد شیمیایی نظیر سدیم متا بی سولفیت، آنتی اسکالانت، اسید و در مرحله آخر میکروفیلتر یا قیلترهای کارتریج در ورودی آب به ممبرانهای RO.

اجزا اصلی دستگاه اسمز معکوس:

- پیش تصفیه (Pre treatment) که بسته به کیفیت آب ورودی قابل طراحی است.

- ممبران (Membrane) که نوع آن بر حسب کیفیت ورودی و در خواستی آب انتخاب می شود.

- پوسته های تحت فشار (Pressure Vessel) که دارای تحمل فشار مطابق با نیاز و سایز ممبران ها می باشد.

- میکرو فیلتر (Micro filter) که جهت حذف ذرات معلق احتمالی باقی مانده تعبیه شده است.

- ماده ضد رسوب (Anti scalant) که موجب محافظت بیشتر از ممبران می شود.

- پمپ فشار قوی (High Pressure Pump) که به منظور غلبه بر فشار اسمزی تعبیه میگردد.

ابزار دقیق (Instrumentation) شامل جریان سنج، فشار سنج، دما سنج، pHسنج، هدایت سنج و ..

کاربرد رایج اسمز معکوس:

- نمک زدایی از آب شور دریا و تبدیل آن به آب قابل شرب

- استفاده در همودیالیز واحد های پزشکی

- تامین آب مورد مصرف برای دیگ های بخار

- تامین آب مورد مصرف جهت شستشوی قطعات حساس الکترونیکی و تولید انرژی الکتریکی

- تامین آب مورد مصرف در صنایع پلی مری، داروسازی، صنایع غذایی، آب مقطر سازی

تصفیه آب چیست؟

انسان برای انجام فعالیت های خود به آب شیرین نیاز دارد. آب شیرین یعنی آبی که میزان نمک های آن بسیار کم باشد. آب دریاها و اقیانوس ها شور می باشد و استفاده کردن از آن ها مستلزم سرمایه گذاری جهت احداث آب شیرین کن با صرف انرژی و هزینه زیاد می باشد. تصفیه آب برای مصارف مختلفی همچون آشامیدن، تامین آب صنعتی، تفریحات آبی یا بسیاری از کاربردهای دیگر می باشد. در واقع عملیات تصفیه، آلاینده ها و اجزای نامطلوب را حذف می کند و یا غلظت آن ها را کاهش می دهد به طوری که آب برای استفاده مورد نظر مطلوب شود.
شاید بتوان گفت که تصفیه آب شرب، به دلیل وابستگی شدید حیات و سلامت انسان به آب سالم، نسبت به تصفیه آب برای مصارف دیگر اهمیت بیشتری دارد. منظور از تصفیه آب آشامیدنی، حذف آلاینده ها برای به دست آوردن آبی است که برای مصرف انسان هیچگونه خطری ایجاد نکند. زیرا منابع آب آشامیدنی عموما در معرض آلودگی قرار دارند. موادی که در طول فرایند تصفیه آب حذف می شوند عبارتند از: سایر جامدات آلی و معدنی و جامدات معلق، عوامل بیماری زا و جلبک ها. در این نوشته به سوال: تصفیه آب چیست؟ پاسخ می دهیم. زیرا تصفیه آب علاوه بر اهمیت در رابطه با شرب، در زمینه های دیگر نیز حائز اهمیت است.

فرایند های تصفیه:

فرایند های مربوط به مراحل تصفیه و حذف آلاینده ها شامل واحد های فیزیکی مانند ته نشینی، فیلتراسیون و روش های فیزیکی گند زدایی می باشد. همچنین فرایند های شیمیایی مانند گندزدایی با مواد شیمیایی، انعقاد و لخته سازی، تبادل یون و تنظیم pH می باشد.

کاربرد های آب تصفیه شده

آبیاری پارک ها، کشتزارها، باغات
استفاده مجدد صنعتی
تزریق به آب های زیرزمینی
افزایش باتلاق ها و مرداب ها به منظور مرطوب نگه داشتن سطح زمین و حفظ مناظر طبیعی

مراحل تصفیه آب:

معمولاً آب طبیعیچه برای مصارف آشامیدنی و چه برای مصارف صنعتی نیاز به تصفیه دارد. مهمترین دلیلی که می توان جهت عمل تصفیه آب بیان نمود عبارت است از میکروب زدائی که سرمنشاء و موجب اکثر بیماریهاست. اصولاٌ برای مطبوع و خوش طعم کردن آب و برطرف نمودن بوی نامطبوع، رنگ و همچنین تیرگی و غبارزدائی، عمل تصفیه آب ضروری است . بنابر این لازم است برای نیل به این هدف با توجه به اصول فیزیک ، مکانیک و شیمی که در مجموع به نام تصفیه یا پالایش آب موسوم است یک سری عملیات فیزیکی و شیمیائی بر روی آب مصرفی انجام داد. عبارت معمول فرآیندهای تصفیه آب شامل ترکیبی ازفرایند های انعقاد، لخته سازی، ته نشینی، صاف کردن، گندزدائی به اضافه فرایند های دیگر کنترلی و تجهیزات اندازه گیری است. روش هایی به نام تصفیه مقدماتی نیز برای کاهش ناخالصی ها و یا تغییر مشخصات نامطلوب آب قبل رسیدن به تصفیه خانه وجود دارد که بدین وسیله از فشار بر مراحل اصلی تصفیه اب کاسته می شود . امروزه متداول ترین مراحل در تصفیه آب عبارتند از:

آبگیر
جهت تصفیه آب های 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 با 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 جریان های آبی شهری باشد و هیچ گاه نباید در محل هایی با جریان گردابی سیلابی قرار گیرد. در محل آبگیر معمولا با استفاده از توری هایی عمل آشغالگیری انجام می شود و در مجموع تصفیه ساده فیزیکی انجام می پذیرد.

آشغالگیری
تصفیه خانه 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 درجه تصفیه آب مورد نیاز بستگی دارد. به عنوان مثال جامدات بزرگ و سنگین می توانند با شبکه آشغالگیرهای میله ای یا توری های ریز جداسازی شوند. 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:
جداسازی و حذف مواد بزرگ حمل شده با آب خام که می توانند راندمان فرآیندهای بعدی تصفیه را تحت تاثیر قرار دهند و در عملکرد آنها مشکل ایجاد نمایند.
حفاظت از واحدهای بعدی تصفیه خانه در مقابل اشیای بزرگ که می توانند سبب انسداد و صدماتی در برخی تجهیزات شوند.

تصفیه شیمیایی مقدماتی
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.

ته نشینی مقدماتی
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. (مدت زمان توقف آب در استخر) در این استخرها بین ۱ تا ۴ ساعت متغیر است.

هوادهی
هوادهی فرآیندی است که برخی اوقات برای تهیه آب آشامیدنی از آن استفاده می شود. از هوادهی ممکن است برای خارج ساختن گازهای نامطبوع در آب گاز زدائی با افزودن اکسیژن به آب برای تبدیل مواد نامطلوب به شکلی مناسبتر (اکسیداسیون) استفاده می شود. هوادهی معمولا برای تصفیه 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.

هوادهی در حقیقت وارد اکسیژن اتمسفر به داخل آب است که در بهبود کیفیت آب بسیار موثر می باشد، در عین حال گازهائی نظیر دی اکسید کربن و هیدروژن سولفوره را که ممکن است در تاسیسات تصفیه اثرات نامطلوبی داشته باشد از آب خارج می سازد. هوادهی در موارد زیر لازم الاجرا می باشد؛

کنترل میزان هیدروژن سولفوره
برای خروج گاز کریتیک
بهبود طعم آب ناشی از رشد انگل ها
حذف ترکیبات آهن و منگنز محلول آب
بالا بردن میزان اکسیژن محلول آب برای بهبود طعم و بو
از طریق اکسیداسیون، بعضی از گازها و فلزات محلول را می توان از آب خارج نموده که به شرح ذیل عبارتند از گازهایی که با اکسیداسیون از آب خارج میشوند:

هیدروژن سولفوره
دی اکسید کربن
متان
آهن و منگنز
مزه و بو

انواع هوادهی:

الف) هوادهی پاششی
در این روش آب از لوله های سوراخدار عبور داده می شود. آب خروجی از سوراخ ها 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 نازل ها حدود ۲ تا ۴ سانتی متر است تا مانع گرفتگی آنها شود.

ب) هوادهی آبشاری
در این روش هوادهی از پله هایی به بلندی ۲-۳ متر بین ۴ تا ۶ 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 سیتی یا یا ریزش آب
برج های سینی دار طبیعتا مشابه برج های 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 داری بیشتر برای اکسیداسیون آهن و منگنز مورد استفاده قرار می گیرند

د) هوادهی با تزریق هوا
در این روش حباب هوا به داخل مخزن آب تزریق می شود۔

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

کربن اکتیوچیست؟
کربن فعال (به انگلیسی: Activated carbon) یا کربن اکتیو به گروهی از مواد کربنی با پوکی و سطح داخلی بالا اطلاق می‌شود که به‌دلیل مساحت داخلی قابل توجه، ساختار پوک و منفذی، ظرفیت جذب بالا، قابلیت فعال‌سازی مجدد سطح و همچنین قیمت پائین در مقایسه با جاذب‌های غیرآلی مانند زئولیتیک، مادهٔ منحصربه‌فردی می‌باشند. کاربرد مهم و قابل اهمیت آنها در جداسازی بو، رنگ، مزه‌های غیردلخواه از آب در عملیات‌های خانگی و صنعتی، بازیافت حلال، تصفیه هوا به‌ویژه در رستوران‌ها، صنایع غذائی و شیمیائی می‌باشد.
برای مثال سطح خارجی یک گرم از کربن فعال در حدود ۳٬۰۰۰ مترمربع سطح تماس دارد.
کربن فعال از پیرولیز موادکربنی از قبیل چوب، زغال‌سنگ، هسته یا پوسته میوه‌ها مانند پوسته نارگیل حاصل می‌گردد و در مراحل بعدی تحت عملیات فعال‌سازی قرار می‌گیرد. پیرولیز موادکربنی، بدون حضور هوا، باعث تخریب مولکول‌های غیرآلی می‌شود که یک ماده پودری کربنی از آن ایجاد خواهد شد. جسم تولیدشده دارای سطح ویژه و تخلخل بالایی می‌باشد. سه فرایند اصلی برای فعال‌سازی کربن در نظر گرفته می‌شود:

فعال‌سازی با بخار
فعال‌سازی با دی‌اکسید کربن
فعال‌سازی شیمیایی

در میان سه روش بالا فعال‌سازی با بخار بهترین گزینه به لحاظ زیست‌محیطی و اقتصادی است درحالی‌که فعال‌سازی شیمیایی بیشترین سطح و تخلخل را حاصل می‌کند.

موارد مصرف دارویی:
برای درمان بعضی از مسمومیت دارویی یا سموم خوراکی در ساعات اولیه پس از مصرف بکار می‌رود.

مکانیسم اثر:
کربن فعال به دلیل داشتن خلل و فرج با اتصال به داروها و سموم موجود در لوله گوارشی جذب آنها را مختل می‌کند.

متابولیسم دارو:
مصرف آن خوراکی و جذب آن بسیار اندک است..

عوارض جانبی:
سوء جذب و اسهال، تداخل در جذب سایر داروهای خوراکی.

تولیدکننده کربن فعال

جاکوبی Jacobi: تولیدکننده کربن اکتیو، جاکوبی برندی سوئدی است که جزو با کیفیت‌ترین کربن اکتیوهای جهان محسوب می‌شود. البته نمونه تقلبی نیز دارد. با این حال کربن جاکوبی اصلی در ایران نیز یافت می‌شود.

نوریت Norit: نوریت برندی هلندی است که جزو با کیفیت‌ترین کربن اکتیوهای جهان می‌باشد. نوریت اصلی در ایران یافت می‌شود.

جاکوبا jacoba: برندی چینی از تولید کربن اکتیو می‌باشد (جاکوبا کربن اکتیو بر پایه پوسته نارگیل تولید می‌کند).

انواع کربن فعال

کربن فعال پودری
کربن اکتیو پودری یا پودر کربن فعال سایز کمتر از ۱ میلی‌متر و قطر متوسط بین ۰/۱۵ – ۰/۲۵ میلی‌متر دارد. مزیت مهم کربن فعال پودری مقدار بالای سطح فعال در واحد حجم است، اما به دلیل اندازه ریز ذرات افت فشار بالایی را ایجاد می‌کند.کربن فعال پودری به صورت ذرات کربن فعال باقی مانده بر روی غربال مش ۵۰ (۰/۲۹۷ میلیمتر) تعریف می‌شوند. این گروه کربن از مواد ریزتر کربن خرد یا آسیاب شده که ۹۵–۱۰۰٪ آن از غربال ذکر شده عبور می‌کنند، ساخته شده‌اند. ASTM ذراتی که از غربال مش ۸۰ (۰/۱۷۷ میلیمتر) عبورمی کنند را دراین گروه طبقه‌بندی می‌کند.

کربن فعال گرانول
کربن اکتیو گرانول در مقایسه با کربن اکتیو پودری سایز ذرات نسبتاً بزرگتر و در نتیجه سطح خارجی کوچکتر دارند. به دلیل سرعت بالای نفوذ گازها و مایعات این نوع کربن برای جذب و بخار مناسب می‌باشد. کربن گرانول برای تصفیه آب، بوزدایی وجداسازی مواد موجود در جریانها و نیز در حوضچه‌های اختلاط سریع استفاده می‌شوند. کربن فعال گرانول در سایزهای ۲۰×۸، ۴۰×۲۰، ۳۰×۸ برای استفاده در فاز مایع و سایزهای ۶×۴، ۸×۴، ۱۰×۴ برای استفاده در فاز بخار ساخته می‌شوند.کربن اکتیو گرانول سایز ۴۰×۲۰ از ذراتی تشکیل شده‌است که در محدوده مش ۲۰ تا ۴۰ هستند و از مش شماره ۲۰ (۰/۸۴ میلیمتر) عبور می‌کنند اما بر روی غربال استاندارد آمریکایی شماره ۴۰ (۰/۴۲ میلیمتر) باقی می‌مانند و عبور نمی‌کنند. محبوبترین نوع کربن فاز آبی، سایزهای ۳۰×۸ و ۴۰×۱۲ هستند که به دلیل ایجاد تعادل مناسب بین پارامترهای سایز، مساحت و افت فشار در این نوع کربن گرانول می‌باشد.

کربن فعال میله ای یا کبریتی و مدادی (Pellet)
کربن اکتیو میله ای یا کربن اکتیو مدادی به شکل استوانه ای است و قطری بین ۰/۸ تا ۱۳۰ میلیمتر دارد. برای تهیه کربن فعال پودری را با یک پیوند دهنده به هم متصل کرده و درون یک بسته استوانه ای شکل قرار می‌دهند. کربن فعال اکسترودد یا کربن فعال استوانه ای ویژگی‌هایی شامل افت فشار کم، قدرت مکانیکی بالا و میزان غبار کم دارد و به‌طور عمده برای جذب در فاز گازی استفاده می‌شوند.
   

دانه‌های رزین تبادل یونی چیست؟

رزین تبادل یونی یا پلیمر تبادل یونی یک رزین یا پلیمر است که به عنوان یک محیط برای مبادله یون عمل می‌کند. این رزین یک ماتریس نامحلول (یا ساختار نگهدارنده) است که به‌طور معمول در شکل میکرومهره‌های کوچک (۰٫۲۵–۰٫۵ میلی‌متر شعاع)، معمولاً سفید یا زرد، ساخته شده از یک بستر پلیمر ارگانیک می‌باشد. دانه‌ها معمولاً متخلخل هستند و مساحت جانبی داخلی و خارجی بالایی ایجاد می‌کنند. به دام افتادن یون‌ها با آزاد شدن یون‌های دیگر همراه است، به همین دلیل به آن فرایند تبادل یون گفته می‌شود. انواع مختلفی از رزین‌های تبادل یونی وجود دارند. اکثر رزین‌های موجود در بازار از پلی استایرن سولفونات ساخته شده‌اند.

رزین‌های تبادل یونی به‌طور گسترده‌ای در فرایندهای جداسازی، تصفیه و ضدعفونی کردن استفاده می‌شود. شایع‌ترین کاربردهای آن رسوب‌زدایی و تصفیه آب است. در بسیاری از کاربردهای این چنینی، رزین‌های تبادل یونی به عنوان یک جایگزین انعطاف پذیرتر به جای استفاده از زئولیت‌های طبیعی یا مصنوعی معرفی شدند. همچنین رزین‌های تبادل یونی در فرایند فیلتراسیون بیودیزل بسیار کاربردی هستند.
 

انواع رزین
اکثر رزین‌های متداول مورد استفاده بر پایه پلی استایرین اتصال عرضی هستند. نواحی تبادل-یونی واقعی پس از پلیمری شدن ایجاد می‌شوند. به علاوه، در مورد پلی استایرین، اتصال عرضی پس از کوپلیرمریزاسیون استایرین و درصد کمی دی‌واینیل بنزین (divinylbenzene) اتفاق می‌افتد. اتصال عرضی ظرفیت تبادل یونی رزین را کاهش داده و باعث افزایش زمان فرایند تبادل یون می‌شود، اما باعث توانمندی رزین می‌شود. اندازه ذرات نیز از پارامترهای تأثیرگذار در تبادل یون است؛ ذرات کوچکتر باعث بهبود تبادل یون شده اما از طرفی باعث افزایش افت فشار آب در طول مسیر ستون تبادل یون می‌شود.

علاوه بر اینکه رزین‌ها به شکل دانه‌های ریز ساخته می‌شوند، برخی رزین‌ها به شکل ممبران (غشا) نیز ساخته می‌شوند. از ممبران‌های تبادل یونی، که از رزین‌های تبادل یونی اتصال عرضی ساخته شده‌اند و فقط به یون‌ها اجازه عبور می‌دهند، و نه آب، در الکترودیالیز استفاده می‌شود.

۴ گونه اصلی از رزین‌ها وجود دارد که در گروه عاملی با هم تفاوت دارند:

اسیدی قوی، معمولاً حاوی گروه‌های سولفونیک اسید هستند، برای مثال پلی استایرن سولفونات، یا PolyAMPS.
قلیایی قوی، معمولاً حاوی گروه‌های ۴ تایی آمینو هستند، برای مثال گروه‌های کاتیون آمونیوم نوع چهارم. مثال: PolyAPTAC.
اسیدی ضعیف، معمولاً حاوی گروه‌های کربوکسیلیک اسید هستند.
قلیایی ضعیف، معمولاً حاوی گروه‌های آمینو اولیه، ثانویه و ثالث هستند. مثال: پلی‌اتیلن‌ایمین.