تصفیهآب

درچگونگیانجامفرایندهایبازساختیوتصفیهابوهمچنینقابلاستفادهكردنفاضلابهایشهریوصنعتیطرههاوروشهایمفیدتروكمهزینهترموردتوجهبیشتریواقعخواهدشد.

اینمایعبیرنگیكیازخالصترینموادموجوددررویكرهزمینودرعینحالازپیچیدهترینمحلولهاست. تادودههاخیرانرژیمهمترینسرمایهملیكشورهابودولیاكنونیابهتراستبگوییمدرایندهاینهچنداندورابسرمایهملیكشورهاخواهدشد.
بنابراینتوجهبیشتریازصنعت؛ملت؛دولتوهمهعناصرهركشوریرابهخودجلبخواهدكرد . درچگونگیانجامفرایندهایبازساختیوتصفیهابوهمچنینقابلاستفادهكردنفاضلابهایشهریوصنعتیطرههاوروشهایمفیدتروكمهزینهترموردتوجهبیشتریواقعخواهدشد.

 انواعتصفیه

 تصفیهخارجی

 
كلیهروشهابرایرهاییازمشكلاتناشیازوجودناخالصیقبلازوروداببهداخلواحدصنعتیراتصفیهخارجیگویندكهشاملروشهاییچوناهكزنیاستفادهازرزینهایتعویضیونیوفیلتراسیونمیباشد.
 تصفیهداخلی

 
درصورتكمبودندبیابممكناستهزینهتصفیهاببهروشهایخارجیخیلیزیادباشدلذابرایحذفكاملناخالصیهاباافزودنموادشیمیاییمناسببهابدرخودواحدصنعتیعملتصفیهانجاممیپذیردكهبهانتصفیهداخلیمیگویند.
 تاریخچهرزینهایتعویضیونی
رزینهایتعویضیونیذراتجامدیهستندكهمیتوانندیونهاینامطلوبدرمحلولراباهمانمقداراكیوالانازیونمطلوببابارالكتریكیمشابهجایگزینكنند.
درسال۱۸۵۰یكخاكشناسانگلیسیمتوجهشدمحلولسولفاتامینیومیدرلایحههایخاكعبورمیكندامونیومخودراباكلسیمعوضكردهوبهصورتسولفاتكلسیمدرمیایدكهادامهتعقیباتمنجربهشناساییسیلیكاتالومینیومبهعنوانیكمادهتعویضكنندهیونگردید . بهرزینهایمعدنیزئولیتمیگویندكهقادرندیونهایكلسیمومنیزیومراازابحذفكردهوبهجایانسدیمازادكنندازاینروبهزئولیتهایسدیمیمشهورشدهاندامازئولیتهایسدیمیقادربهتصفیهسیلیسابنبودندواینعلتدانشمندانرابرانداشتتازئولیتهاییدرهلندساختهشودكهبهجایسدیمفعالهیدروژنفهالدالشتندكهبهزئولیتهایكاتیونیمعروفشدندومیتوانستندتمامنمكهایمحللدرابرابهاسیدهایمربوطهتبدیلكننددرحالحاظررزینهایكاتیونیضعیفوقویوهمچنینرزینهایانیونیضعیفوقویتولیدگردیدهاست .
رزینهادرداخلستونهایمخصوصازجنساستیل(فولادزنگنزن)رویلایهایسیلیسمشبكریختهمیشودوابخامازبالارویانریختهوازپایینستونخارجمیشود .
 احیایرزین:
پسازاینكهمدتیازرزیناستفادهگردیدمدتتصفیهانكممیشودوبایدعملاحیارویانانجامگیردكهشاملمراحلزیرمیباشد.
شستشویمعكوسكهابازكفبستررزینبهطرفبالاجریانپیدامیكندكههدفمعلقكردندانهایرزینمیباشد .
تزریقمادهشیمیاییاحیاكننده(هنگامیكهنمكاستفادهمیشودتازمانیكهابخروجیتلخاستیعنیمنیزیم)
شستشویاهسته : بهخاطرتوزیعمادهشیمیاییدرسرتاسربستررزینودرنتیجهتماسبهترمادهشیمیاییبادانههایرزین
شستشویسریعبهخاطرحذفباقیماندهمادهاحیاكنندهتادستگاهبرایسرویسدهیمجددامادهگردد.
 الكترودیالیز:
كمترازربعقرناستالكترودیالیزبهعنوانیكروشصنعتیبرایتصفیهابدرجهانمطرحشدهاست . الكترودیالیزهمانندروشرزینهاستولیبهجایدانههایریزازغشاهایصفحهایبامقاومتمكانیكیبالااستفتدهمیشود . اینغشاءدارایدونوعكاتیونیوانیونیمیباشدكهغشاءهایانیونیدارایبارالكتریكیمثبتبودهوفقطانیونهامیتوانندازانعبوركنند . غشاءهایكاتیونیدارایبارالكتریكیمنفیبودهوتنهاكاتیونهااجازهعبوررادارند .
 اسمزمعكوس :
فرایندیفیزیكیاستكهمیتوانازمحلولیبهكمكیكغشاءنیمهتراواحلالتقریباخالصتهیهكرد .
اسمزمعكوسمیتواند۹۹% موادمعدنیحلشدهو۹۷% موادالیوكلوئیدیابراحذفكند . دراسمزمعكوسابخامتوسطپمپبهداخلمحفظهایكهدارایغشاءنیمهتراوامیباشدراندهمیشودچونتقریبافقطابخالصمیتواندازغشاءعبوركند.

روشهایرایجتصفیهفاضلابرانامببرید؟توضیحدهید؟

-روشصافی

-روشاحیایلجن

درهریکازدوروش،ابتداآبآلوده،ازرویصفحاتفلزیمشبکیاتوریفلزیییاپلاستیکیعبوردادهمیشودتاقطعاتوذراتبزرگموجوددرفاضلاب،رویآنباقیبمانند،سپسفاضلابواردحوضچهچربیگیریمیشود،باپشتسرگذاشتندومرحلهبالا،فاضلابواردحوضچههایتهنشینشده،هوادهیمیگردد. تعداداینحوضچههامتفاوتودربیشترمواقعششمورداست. فاضلابحوضچه،اولپسازهوادهیوتهنشینیوایجادتغییراتلازمدرآن،واردحوضچهدوممیشود. وبههمینترتیب،واردحوضچهبعدیمیگرددوهربارمقداربیشتریازموادمعلقآنتهنشینشده،مقداربیشتریازموادآلیتثبیتشدهوبهعبارتیسالمسازیمیشود. موادتهنشینشده،درفواصلزمانیلازمجمعآوریوبهدستگاههضملجنهدایتمیشود. بهعلتکمبوداکسیژن،میکروارگانیسمهایبیهوازیآغازبهفعالیتکرده،مقداریازموادجامدمحلولرامتابولیزهومقداریازموادجامدنامحلولراهیدورلیزمی‌نمایند.
درنتیجهعمل،مقداریگازهایمتانوهیدروژنسولفورهبدستمیآیدوموادآلیناپایدارموجوددرلجن،تبدیلبهموادبیوشیمیاییباثباتترمیشوندوازحجمآنهابهمقدارزیادیکاستهمی‌شود.

صافى‌هاوسيستم‌هاىتصفيهآب

جدى‌ترينمسألهدرنگهدارىسيستم‌هاىآبيارىقطره‌اىمسدودشدنقطره‌چکان‌هااست. روزنه‌هاىقطره‌چکاندرمقايسهبانازلآبپاش‌هابسيارکوچکوخطرمسدودشدنآنتوسطموادمعلقآبوحتىباکترى‌هاىموجوددرآببسيارزياداست. مسدودشدنقطره‌چکان‌هاباعثمى‌شودکهآببهاندازهکافىبهگياهنرسدوازاينبابتخساراتزيادىبهمحصولواردمى‌شود. موادىکهموجبمسدودشدنقطره‌چکان‌هامى‌شوندبهسهدستهمهمتقسيممى‌شوند:

۱موادفيزيکىبه‌صورتمعلق

۲موادشيميايي

۳موادبيولوژيکىمانندجلبک‌هاوباکترى‌ها

درجدول(ترکيباتفيزيکي،شيميايىوبيولوژيکىکهدرمسدودشدنقطره‌چکان‌هامؤثراست)موادمختلفىکهباعثانسدادقطره‌چکان‌هامى‌شوندنوشتهشدهاست. برخىازاينموادرابه‌راحتىمى‌تواندرآبتشخيصدادمانندرسوماسه‌هاىمعلقکهدرصورتوجوداينمواددرآبصافکردنراامرىاجتناب‌ناپذيرمى‌سازد. حالآنکهتشخيصموادشيميايىدرآببهسادگىميسرنمى‌باشد.

معيارهاىمختلفىدرمورددرجهتناسبآببراىآبيارىقطره‌اىتوسطمحققينارائهشدهاست. درجدول(معيارهاىکيفىآبازنظراستفادهدرآبيارىقطره‌اي)معيارهاىکيفيثآبازنظراستفادهدراينسيستم‌هانشاندادهشدهاست.اينمعيارهابهمهندسانطراحکمکمى‌کندتاضمنتشخيصدرجهتناسبآبروشتصفيهمناسبرااتخاذنمايند.

بررسیوامکان‌سنجیکاربردفرآیندپیشرفته IDEA درتصفیهفاضلابشهری

درسیستم‌هایتصفیهفاضلابشهریوصنعتیازفرآیندهایمختلفیاستفادهمی‌شود. یکیازمشهورتریناینفرآیندها،لحنفعال(یابه‌صورتخاصلجنفعالازنوعهوادهیگسترده)استکهدربیشترنقاطدنیابه‌کارگرفتهمی‌شود.

بارگذاری BOD وغلظتآمونیاکدرجریانورودی،جرمزیستتوده (MLSS) موردنیازدرحوضچهراتعیینمی‌کند. عموماًازنسبت F:M درتعیینجرمزیستتودهبرایبارگذاریمشخص BOD علاوهبرالزاماتزمانماندسلولیبرایفرآیندنیترات‌زائیاستفادهمی‌گردد.
نسبت F:M معمولدرطراحیفرآیند F:M می‌باشد. شاخصحجمیلجن (SVI) برایتعیینحجماشغالشدهتوسطجرممحاسبهشدهزیستتودهدرحوضچهبه‌کارمی‌رود. مقدار SVI معمولاستفادهشدهدرطراحیفرآیند IDEA درمحدوده Ib.BOD/Ib.MLSS/d ۰/۰۵-۰/۱۲است. درهرسیکلمقدارمشخصیلجندفعمی‌شود. اینبهفرآیند IDEA امکانبهره‌برداریدرحالتثابترابه‌منظورحفظغلظتطراحیفرآیندرامی‌دهدکهبراساسدوعاملمی‌تواندتعیینشود. .

۱)بارگذاریهیدرولیکی

۲)بارگذاریآلیونسبت

F:M
دریکسیکل۴ساعتهفرآیندباداشتنمقدارجریانحجمیورودیمی‌توانحجمحوضچهرانسبتبهزمانمانندلازمدرهرفازتعییننمود. عموماًطولوعرضحوضچهطوریمحاسبهمی‌شودکهنسبت L:W=۳:۱حفظشودایننسبتیکالگویجریانپیستونیدرحوضچه IDEAایجادمی‌کند
براساسزمانهوادهیودرجهآلودگیفاضلاببه‌راحتیمی‌تواناکسیژنموردنیازروزانهرامحاسبهنمودوبامحاسبهآنها،قدرت‌دهنده‌هایادیفیوزهاراتعیینکرد(۶،۷،۸و۹).

 مطالعهموردی

 
دریکسیستم IDEA ساختهشدهدراسترالیاابعادکاملوحجمواحدهابه‌صورتزیربود:
فاضلابورودیبهتصفیه‌خانهابتداازاشغالگیرودانه‌گیرعبورکردهوسپسواردایستگاهپمپاژشدهوازآنجابهدوتانکهوادهیپمپهدایتمی‌گردید. تانک‌هابهابعاد۶۶مترطول،۲مترعرض،۹/۲مترعمقوتعداددوواحدانتخابگردید. درکفهرکدامازتانک‌هاازدیفیوزهایثابتباحبابریزاستفادهشدهاست.
بعدازعبورجریانازمیانحوضمنقسم،جریانواردیککانالتوزیع‌کنندهشدهکهدرآنازدیفیوزهایحبابدرشتاستفادهمی‌شود. فاضلابازطریقاینکانالوارد۴تانکلجنفعالمی‌گردد. هرتانکدارای۶۸مترطول،۲۷مترعرضو۶/۴مترعمقاست. عمقنرمالکارکردیهرواحد۱/۳تا۸/۳مترمی‌باشد. فرآیندچرخه‌ای۴ساعتهدرآنهاشاملدوساعتهوادهی،یکساعتته‌نشینیویکساعتجداسازیمی‌باشدکهبازچرخهازنوعشروعمی‌گردد. مکانیسمجداسازیشاملردیفیازلوله‌هایبازوماننداستکهدرسرتاسرخروجی‌هایتانکقرارگرفتهاست.
ازطریقیکسیستمسیفون،جریانخروجیکنترلمی‌گردد. بدین‌صورتکههنگامی‌کهجریانبهارتفاع۸/۳مترسیفونشروعبهعملمی‌کندوجریانخارجمی‌گرددوهنگامرسیدنبهعمق۲/۳مترجریانخروجیمتوقفمی‌گردد. لجنایجادشدهازطریق۲پمپمستغرقخارجشدهوازطریقپلیمرهایکاتیونیتصفیهمی‌گردد.
درعمل،نسبت F:M بهترینابزارطراحیبریتعیینمقدار MLSS کهبایددرحوضهوادهینگهداریشود،می‌باشد. یکیازتمایزهایمهمسیستمهوادهیگستردهنسبتبهلجنفعالپائینبودننسبت F:M آنمی‌باشد(کمتراز KgBOD۵۰/۱درهرروزبه‌ازاءهر MLSS kg تولیدشده)،ولییکیازمهمترینتمایزهایآنهادرصدسلولفعالدرراکتورمی‌باشد. درراکتورلجنفعالایننسبتحدود۵۰درصدودرراکتورهوادهیگستردهحدود۱۰درصدمی‌باشد.
نسبت F:M پذیرفته‌شدهبرایسیستم IDEA برابربا۰۴/۰(kg BOD۵/Kg MLSS/day)می‌باشد. غلظت MLSS طراحیحدود۴۰۰ mg/l می‌باشد. درعملبستهبهبارگذاریلجنوخصوصیاتته‌نشینیلجن،غلظت MLSS دردامنه۲۰۰۰تا۵۰۰۰mg/l می‌باشد. درطراحیواحدهوادهیاستفادهازغلظت MLSS برابربا۴۰۰۰میلی‌گرمدرلیترحجممناسبیراازحوضهوادهیایجادمی‌کند(۱۰،۱۱و۱۲).

 زمانماندسلولی

(SRT)
سنلجنپارامتربهترینسبتبه F:M برایطراحیمی‌باشد. درابتدا،سنلجنانتخابشدهبایدبزرگترازسرعترشدبیومسمدنظرباشد. برایمثال،اگرمدنظراستکهدرسیستمباکتری‌هاینیتراتسازرشدکنندبایدسنلجنبیشتراز۱۰روزباشد. ازطرفدیگربرایسوبستراتیکهبه‌صورتمعلقدرسیستموجوددارد،تجربهبهترمستلزمبه‌کارگیریزمانماندبالاترمی‌باشد. برایفاضلاب‌هایخانگیباسرعتثابتواکنش BOD۵برابربا۱/۰ d^&#۷۱۳;۱ارتباطبینسنلجنوسوبسترهمصرفشدهازطریقزیرنشاندادهمی‌شود:
(۵)
(Sa=BODt=BODu)۱-۱۰^&#۷۱۳;۰.۱
Sa= اکسیژنمعادلباسوبسترهکربنمصرف‌شده (Kg/d)
BOD=BODu کربنهنهائی (Kg/d)
ّBOD=BODT کربنهمصرف‌شدهدرزمان Kg/d(T)
بنابرایندرفرآیندمتعارفلجنفعالدرزمانماندبرابر۵روز،تنهاحدود۷۰درصدسوبسترهکربنهمی‌تواندمصرفشود،۳۰درصدباقیماندهدرلجنباقیمی‌ماند. براییکفرآیند IDEA درزمانماندبرابربا۳۰روزیابیشتر،بیشاز۹۹درصدسوبسترهکربنهممکناستمصرفشود(۱۳و۱۴).
 اکسیژنهکربنهموردنیاز (Rc):
Rc فرآیندبایدمستقیماًمتناسببامقدارسوبسترهکربنهمصرفشدهباشدکهتابعیازسنلجناستدرفرآیندهوادهیگسترده Rc کمتراز BOD نهائیمی‌باشد. زیرااکسیژنمربوطبه MLVSS قابلتجزیهازسیستمحذفمی‌گرددکهبرابربا۴۲/۱ kgO۲/KgMLVSS می‌باشد.
Rc=BODu-۱.۴۲FBVSS)MLVSS
FBVSS= نسبت MLVSS قابلتجزیه
بهواسطهزمانماندسلولیبالادرفرآیند FBVSS, IDEA بهواسطهتجمع VSS غیرقابلتجزیهاز SS ورودیوتجزیهسلولباقیماندهنسبتاًپائینمی‌باشد. FBVSS برابربا۳۵/۰توسط Chong درسال۱۹۸۷براساسبالانسجرمیبرایفرآیند IDEA با۳۰روزسنلجنبه‌دستآمدهاست. ازطریق RC، BOD۵می‌تواندبه‌صورتزیربیانگردد:
(RC= ۱.۴۶BOD۵-۱.۴۲FBVSS(MLVSSV
 اکسیژنموردنیازنیتروژنه (Rn)
Rn ازطریقزیرمحاسبهمی‌گردد:
(Rn=۴.۶PN(NT)-۲.۹PDNPN)NT
=Rn اکسیژنموردنیازخالص
=NT کلنیتروژنورودیدردسترس
=PN نسبتازتورودیاکسیدشده
=PDN نسبتنیتراتدنیزهشده
درمحاسبه NT بایدنیتروژنیراکهازطریقلجنمازادوپسابخروجیخارجمی‌گرددموردمحاسبهقراربگیرد،به‌طورمعمولاینمقدار۳۰درصددرنظرگرفتهمی‌شود.
۵.۲.۳)اکسیژنموردنیازدرفرآیند:
اکسیژنموردنیازکلدرفرآیندحاصلمجموعاکسیژنموردنیازکربنهونیتروژنهمی‌باشد:
(۹)
RT=RC+Rn
 اکسیژنموردنیازپیکدوره‌ای
ظرفیتسیستمهوادهیبایدبه‌گونه‌ایباشدکهاکسیژنموردنیازیکدوره‌ایراپاسخگوباشدبارگذاریسوبسترهپیکدوره‌ایدریکواحدکوچکمی‌تواندتاسهبرابربارگذاریمتوسطبالاباشد. دراینسیستمظرفیتانتخابشدهتاحدیازایننوساناتپیشگیریمی‌کند. نسبتپیکبهمتوسط۲۵/۱برایتعیینمیزاناکسیژندرفرآیند IDEAA انتخابمی‌گردد.
  مزایاومعایبکلیفرآیند IDEA
 مزایا
۱)فرآیندبهبودیافته‌ایاستکهسیستم SBR استانداردراتوسطهزینهراهبردیومزایایبهره‌برداریوبیولوژیکیارتقاءمی‌دهد.
۲)جریانورودیپیوسته،امکانبارگذاریمتعادلرابهتمامحوضچه‌هافراهموبهره‌برداریوکنترلفرآیندراتسهیلمی‌کند. دراینمورد،امکانبهره‌برداریتک‌حوضچه‌ایهنگامتعمیراتوشرایطکمجریانوجوددارد.
۳)سیستمکنترلیبرپایهزمان - نهجریان - رابه‌کارمی‌گیردکهرابطه‌ایثابتبینهوادهی،ته‌نشینیوتخلیهایجادمی‌کند. زمانهوادهییکساندرطولروز،بدونتوجهبهمدتزمانسیکل،فراهممی‌شود.
۴)پسابدارای BOD۵و TSS زیراست.
۵)نتیجهحذفنوترنیت‌ها؛زیر۱mg/I-N آمونیاک،۱mg/I-P فسفرو۵mg/I ازتکلمی‌باشد.
۶)حجملجنتولیدیکموتثبیتشدهبودهوبهسادگیآبگیریمی‌شود.
۷)امکانبهره‌برداریپیوستهوبدونمیانبرزدنجریانرافراهممی‌کند.
۸)نیازیبه‌اضافهنمودنموادشیمیائیویافیلتراسیوننیست.
۹)برایتصفیهفاضلاب‌هایشهریوصنعتیمناسباست.
۱۰)تحملپیک‌هایهیدرولیکیوآلی
۱۱)نصبسادهوبادوام
۱۲)حجمسرمایه‌گذاریاولیهکمتر،بتن‌ریزیکمتر،حفاریکمتر،سطحزمینکمتر
۱۳)هزینهبهره‌برداریپائین
 معایب
۱)مصرفانرژیدرطیفرآیندبهره‌برداریزیادمی‌باشد.
۲)ته‌نشینیلجنتولیدیبه‌سختیصورتمی‌گیرد.
۳)مانندفرآیند SBR برایمقادیرزیاددبیفاضلابوشهرهایبزرگمناسبنمی‌باشد(۱۸،۱۹،۲۰و۲۱)
 نتیجه‌گیری
امروزهکاربردروش‌هایمختلفتصفیهفاضلاببستهبهخصوصیاتمختلففرهنگی،اجتماعی،زیست‌محیطی،اقتصادیو ... هرمنطقه‌ایانتخابوبرحسبدانشوفناوریقابلدسرسیکفرآیندخاصمطالعهوبهمرحلهاجراءدرمی‌آید. خوشبختانهرشدچشمگیرفناوری‌هایزیست‌محیطیبه‌ویژهدربخشآبوفاضلابازرشدبسیارچشمگیریبرخورداربودهاستودراینراستاتوجهمسئولیتبهاینامروبرخورداریازدیدگاه‌هاینوینزیست‌محیطیمی‌توانددرمرتفعساختنمعضلابزیست‌محیطیجامعهنقشاساسیایفاءنماید.
سیستم IDEA نسبتبهدیگرسیستم‌هایاصلاح‌یافتهلجنفعالمزایایبیشتریرادارااست. اینسیستمدرواقعنوعپیشرفته‌ایازسیستم SBR استکهمهمترینمزیتآنپیوستگیجریاندرسیستممی‌باشد. ازلحاظاقتصادیانسبتبهسیستم‌هایمشابهلجنفعالوحتیفرآیند SBR هزینهبسیارکمتریرادارد.
ازطرفیراهبریسیستمبسیارساده‌ترازسیستم‌هایمشابهخودمی‌باشد. ازمزایایمهمدیگراینسیستمحذفازتوفسفرمی‌باشد. درکناربالابودنراندمانحذفموادآلیکربنهاینسیستمراندمانخوبیرادرحذفازتوفسفردارااست. درحالحاضردرسطحاستانتهرانکاربردفرآیند SBR کهفناوریمربوطبهدهه۱۹۶۰میلادیمی‌باشدبرایشهرهایاوشان،قشمومیگونتوسطیککنسرسیوممشترکازیکشرکتداخلیوخارجیدردستمطالعهمی‌باشدکهبهینهاستدرارتباطبابه‌کارگیریروش‌هاینوینوپیشرفتهبه‌منظورجایگزینیروش‌هایجدیداقداممناسببه‌عملآید.
لازمبهتوضیحاستکهپسازفرآیند IDEA،فرآیندهایمدرنوجدیدتریباهمینمکانیزمومزایایبسیارمطلو‌ب‌ترطراحیوبهمرحلهاجراءدرآمدهاستکهازاینمیانمی‌توانبهفرآیندهای ICEAS,A-IDEA, AAT, ICEAS وآخرینفناوری SBR،کهتحتعنوان UNFED مشهورمی‌باشداشارهنمود.