تصفیه-آب-water-purification

تصفیه آب (Water purification)

یکی از مهم ترین و اساسی ترین نیازهای بشر دسترسی به آب سالم برای آشامیدن و استفاده در صنایع مختلف است. اما امروزه تامین آب سالم و با کیفیت با توجه به منابع محدود آب در سطح زمین یکی از چالش های مهم اکثر جوامع به ویژه کشورهای با آب و هوای خشک و یا در حال توسعه است. براساس برآورد سازمان بهداشت جهانی (WHO) حدود ۱٫۲ میلیارد نفر تحت تاثیر آب آلوده در سراسر جهان قرار دارند. برآورد شده است که ۸۰ درصد از تمام بیماری ها در کشورهای در حال توسعه به وسیله آب نا سالم ایجاد می شود. امروزه جهت سالم سازی آب برای استفاده های گوناگون از روش های متعارف و پیشرفته همزمان استفاده می شود.

water-purification-تصفیه-آب

water-purification-تصفیه-آب

به سلسله عملياتي که به منظور متناسب سازي آب براي مصرف خاصش صورت مي گيرد، تصفيه آب Water purification مي گويند. تصفيه آب پلي است بين کيفيت منبع آب، با کيفيتي که از استانداردها انتظار داريم و به عملياتي گفته مي شود که بر روي آب انجام مي گيرد تا خصوصيات فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي آب را به حد استاندارد جهت مصارف مورد نظر برساند. تصفیه آب باعث از بین رفتن کدورت، مواد معلق، رنگ و طعم و بو، عوامل بیماری زا و باکتری ها، گازهای مزاحم، مواد سمی و همچنین کمبود و یا ازدیاد بعضی از مواد محلول موجود در آب می شود.

از تصفیه آب برای مصارف آشامیدنی، کشاورزی، پرورش ماهی و در صنایعی مانند مرغداری، دامداری، پزشکی و داروسازی، نیروگاه ها و همچنین تصفیه پساب خروجی از تصفیه خانه های فاضلاب برای استفاده مجدد استفاده می گردد.

 

فرآیندهای مورد استفاده در تصفیه آب شامل:

مراحل فیزیکی مانند: حذف مواد درشت با آشغال گیر، ته نشینی، مخازن فیلتراسیون، تقطیر، سیستم های غشایی، گندزدایی با پرتو فرابنفش، الکترو دیالیز

مراحل شیمیایی مانند: انعقاد و لخته سازی، ازن زنی، تصفیه با کربن اکتیو، تعویض یونی، کلرزنی به روش های مختلف، سختی گیری

مراحل زیستی مانند: فیلترهای شنی و ماسه ای تند و کند، هوادهی

هر یک از مراحل فرآیندهای تصفیه متعارف آب مانند ذخیره سازی، ته نشینی و… یا روش های پیشرفته، میزان متفاوتی از مواد ناخواسته موجود در آب را می کاهند.

با توجه به مطالب گفته شده تصفیه آب را میتوان به بخش های زیر تقسیم بندی نمود:

تصفیه-آب-water-purification

تصفیه-آب-water-purification

  • پیش تصفیه (Pretreatment)
  • سیستم های غشایی (Membrane systems)
  • سیستم های تعویض یونی (Ion exchange)
  • گندزدایی (Disinfection)
  • تولید آب دمین (DMW)

 

 

سیستم الکترودیالیز معکوس (EDR)

در سیستم الکترودیالیز معکوس (EDR) ، قطبیت جریان مستقیم استفاده شده برای الکترودهای غشائی، معکوس ۲ – ۴ بار در هر ساعت است. وقتی الکترود قطبیت معکوس می‌شود، کانال‌های مربوط به آب نمک‌زدایی شده و آب نمک نیز توسط شیرهای خودکاری که کنترل جریان را در اختیار دارند، معکوس می‌شوند.
کانال آب شیرین، کانال آب شور می‌شود، و کانال آب شور تبدیل به آب شیرین می‌گردد. هر دو کانال آب شیرین و آب شور کانال مشخصات ساختاری یکسانی دارند. در حدود ۱-۲ دقیقه، مقدار شوری در هر دو جریان زیاد است و به‌طور خودکار به سمت مجرای پساب هدایت می‌شوند. این کار ادامه می‌یابد تا مقدار هدایت الکتریکی آب تولید شده به مقدار مطلوب برسد. سپس جریان محصول به‌طور خودکار به سمت منبع ذخیره هدایت می‌شود.
قبل از معکوس شدن جهت جریان، رسوباتی که به تازگی ایجاد شده‌اند، قبل از این‌که سخت شوند، از روی سطح غشاء‌ها تمیز می‌شوند. جهت حرکت ذرات کلوئیدی که از روی سطح غشاء برداشته می‌شوند نیز توسط این جریان معکوس می‌گردد. به‌طوری‌که ذرات کلوئیدی نتوانند بر روی غشاء تجمع کنند و لایه‌ای از رسوب ایجاد کنند.
مزیت بزرگ فرایند EDR در این است که نیاز به استفاده از عملیات اسید شویی یا افزودن ضد رسوب‌ها را در مسیر جریان آب شور، مرتفع می‌سازد. نقص بزرگ این روش هم مربوط به این است که در زمان وارونه شدن قطبیت، مقداری از آب دور ریخته می‌شود و بهره‌وری تولید آب شیرین پایین است.

برای اطلاعات بیش‌تر در این زمینه به بخش مقالات مراجعه نمایید.

بیشترین کاربرد این روش در تهیه آب آشامیدنی یا آب صنعتی از آب هایی با TDS کمتر از ۵۰۰۰PPm می باشد.

تجهیزات مرتبط با این سیستم عبارتند از:
الکترودغشاءتورهای پلیمریپمپ

فیلتر آنتراسیت

کارایی آنتراسیت در فرآیند تصفیه آب از نظر رده بندی، بین سیلیس و کربن فعال قرار می‌گیرد. آنتراسیت در واقع نوعی زغال طبیعی است که از معادن زغال سنگ استخراج می‌شود و بعد از طی فرآیندهایی همچون خرد شدن، آسیاب شدن، شستشو و بسته‌بندی، آماده مصرف می‌گردد. این نوع از زغال سنگ حاوی ۹۵ درصد کربن، ۳ درصد اکسیژن و هیدروژن، و مقادیر اندکی آب و مواد فرار می‌باشد. آنتراسیت قادر است کدورت، آهن، منگنز، کلر، فلزات سنگین مانند کروم، مواد آلی و روغن‌ها را از آب حذف نماید، و چون به‌سختی و در دمای بالا مشتعل می‌شود به‌عنوان سوخت نیروگاهی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

طراحی فیلتر آنتراسیت کاملاً شبیه فیلترهای شنی تحت فشار می‌باشد، اما در دانه‌بندی و عملیات شستشوی معکوس قدری تفاوت دارد. ذرات آنتراسیت ریز در سیستم‌های تصفیه آب کم‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند، چون در حین فرآیند تصفیه دچار سایش شده و ریزتر می‌شوند. بنابراین دفعات شارژ افزایش می‌یابد. بدین جهت ذرات درشت‌تر بیش‌تر بکار برده می‌شوند.

برای اطلاعات بیش‌تر در این زمینه به بخش مقالات مراجعه نمایید.

عمده‌ترین کاربرد فیلترهای آنتراسیت، تصفیه آب می‌باشد.

تجهیزات مرتبط با این سیستم عبارتند از:

زغال آنتراسیت – ستون فلزی فیلتر – شیرآلات – ابزارهای کنترلی

نور فرا بنفش

پرتوی UV می‌تواند بدون استفاده از مواد شیمیایی عملیات ضدعفونی کردن را به‌طور کامل انجام دهد. تأثیر مستقیم اشعه فرابنفش بر روی میکروب‌ها از اواخر قرن نوزدهم کشف گردید و کاربرد آن برای تصفیه آب از سال ۱۹۰۱ با عرضۀ لامپ‌های بخار جیوه به بازار، آغاز شد.
نور UV که در محدوده ۲۰۰ تا ۳۰۰ نانومتر تولید می‌شود، مؤثرترین میزان اشعه فرا بنفش برای از بین بردن باکتری‌ها و ویروس‌ها است. سپس DNA موجود در میکروارگانیسم‌ها، فوتون‌های پرانرژی فرا بنفش را جذب کرده و خاصیت تکثیر خود را از دست می‌دهند و در این حالت بافت میکروارگانیسم نیز متلاشی می‌گردد. خروجی لامپ UV به غلظت جیوه درون لامپ بستگی دارد و متناسب با فشار آن می‌باشد. طول موج پرتوی UV تولید شده در لامپ‌های فشار پایین در حدود ۲۵۳ نانومتر است که یک طول موج ایده‌آل محسوب می‌شود.

برای اطلاعات بیش‌تر در این زمینه به بخش مقالات مراجعه نمایید.
از عمده‌ترین کاربردهای سیستم‌های UV می‌توان به ضدعفونی کردن آب شرب ، صنایع غذایی ، صنایع داروسازی ، رنگ‌سازی ، آرایشی و بهداشتی اشاره نمود.

تجهیزات مرتبط با این سیستم عبارتند از:
– لامپ جیوه
– محفظه بیرونی از جنس استیل
اطلاعات فنی مربوط به این تجهیزات در بخش کاتالوگ لامپ‌های جیوه‌ای و کاتالوگ محفظه استیل موجود می‌باشد.

الکترو دیونیزاسیون (EDI)

به‌طور معمول، در فرآیند بدون یون کردن آب، برای تعویض یون‌ها از یک بستر مخلوط زرینی استفاده می‌کنند. بستر مورد نظر با استفاده از فرآیندهای شیمیایی ناپیوسته، باید به‌طور مرتب احیاء شود. به‌همین دلیل هر روز حجم زیادی از مواد شیمیایی برای تولید آب خالص در صنایع مختلف، مصرف می‌گردد. این روش علاوه بر پیچیدگی‌های عملیاتی و هزینه عملیاتی بالا، به‌دلیل خطرات ناشی از فرآیند احیاء شیمیایی، به قوانین امنیتی شدیدی نیاز دارند. در غیر این صورت اثرات منفی طولانی مدتی بر محیط زیست می‌گذارد.
بدین لحاظ، برای برطرف کردن مشکل استفاده از مواد شیمیایی جهت احیای رزین‌ها، از دستگاه EDI استفاده می‌کنند. در این دستگاه، از جریان الکتریکی برای احیاء کردن رزین‌ها استفاده می‌شود. در این حالت، یون‌ها از آب ورودی به خارج از سیستم به‌طور پیوسته مهاجرت می‌کنند. هم‌چنین، جریان الکتریکی مولکول‌های آب را به OH و H تجزیه می‌کند که این امر خود باعث احیای رزین‌ها نیز می‌شود.

برای اطلاعات بیش‌تر در این زمینه به بخش مقالات مراجعه نمایید.
از عمده‌ترین کاربردهای سیستم‌های الکترو دیونیزاسیون می‌توان به تصفیه آب‌ صنعتی اشاره نمود.

تجهیزات مرتبط با این سیستم عبارتند از:
– دستگاه EDI
– الکترودهای آندی و کاتدی
– رزین تبادل یونی
– منبع برق DC
– ابزارهای کنترلی

اسمز معکوس

اسمز معکوس reverse osmosis یک فرآیند فیزیکی است که با استفاده از آن می‌توان در حدود ۹۸ درصد مواد معدنی، آلی و کلوئیدی را از آب جدا نمود. در این فرآیند از غشای نیمه تراوا با قابلیت حذف انتخابی استفاده می‌شود. معمولاً این نوع از غشاء‌ها را از استات سلولز و یا پلی‌آمید می‌سازند.

اگر یک غشای نیمه تراوا بین دو محلول با غلظت‌های مختلف قرار داده شود، مقداری از مادۀ حل شده از سمت محلول رقیق‌تر به سمت محلول غلیظ‌تر حرکت می‌کند. عامل این نوع از نقل و انتقال مواد، در واقع نوعی فشار مکانیکی است که از نظر مقداری برابر با فشار اسمزی بوده ولی در خلاف جهت بر روی آب شور اعمال می‌شود. این فشار با استفاده از پمپ‌های فشار قوی تأمین می‌گردد.

همانطوری که اشاره شد در فرآیند اسمز نعکوس با استفاده از یک غشای نیمه تراوا، به‌غیر از جدا کردن ناخالصی‌های ذکر شدۀ مخلوط در آب، تمامی مواد شیمیایی و آلودگی‌های محلول در آب از قبیل میکروب‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها، انگل‌ها، نیترات، سموم کشاورزی و آفت‌کش‌ها، نمک، آهک، فلزات سنگین و … نیز از آب جدا می‌شوند.

(در این قسمت شکل های مربوطه گذاشته شود)

 

برای اطلاعات بیش‌تر در این زمینه به بخش مقالات مراجعه نمایید.

 

از عمده‌ترین کاربردهای اسمز معکوس می‌توان به تهیه آب شرب، تصفیه آب صنعتی، تصفیه آب لب‌ شور، تصفیه آب دریا اشاره نمود.

 

تجهیزات مرتبط با این سیستم عبارتند از:

غشای اسمز معکوس – هوزینگ – پمپ فشار قوی – گیج‌ها و ابزارهای کنترلی – تابلو برق

نانو فیلتراسیون

نانوفیلتراسیون nanofiltration یک فرآیند غشائی است که در سال‌های اخیر مطرح شده است و بیشتر برای آب‌های سطحی و زیرزمینی که دارای مواد جامد معلق کمی هستند مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع هدف از انجام فرآیند نانوفیلتراسیون بدست آوردن آب نرم و حذف ضدعفونی کننده‌ها بوسیله مواد آلی می‌باشد.
در نانوفیلتراسیون از غشاءهایی که دارای منافذ لوله‌ای شکل با ابعاد نانو و عمود بر سطح غشاء هستند، استفاده می‌شود. اندازه این منافذ بین ۱ تا ۱۰ نانومتر است و در مقایسه با منافذ غشاءهای میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون ریزتر بوده ولی از منافذ اسمز معکوس بزرگ‌تر است. غشاء‌های نانو معمولاً از لایه‌های نازک پلیمری، همچون پلی اتیلن ترفتالات و یا فلزاتی مانند آلومینیوم ساخته می‌شوند. تفاوت دیگری که نانوفیلتراسیون با اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون دارد این است که در اولترافیلتراسیون مقدار آلاینده‌های مصرفی نسبت به حد مجاز بالاتر بوده ولی در اسمز معکوس میزان خلوص آب حاصله بیشتر از حد معمول است که پیامد آن افزایش قیمت نانوفیلتراسیون می‌باشد.

(در این قسمت شکل های مربوطه گذاشته شود)

برای اطلاعات بیش‌تر در این زمینه به بخش مقالات مراجعه نمایید.

از عمده‌ترین کاربردهای نانو فیلتراسیون می‌توان به تصفیه آب سیستم‌های خنک‌کننده و بویلرها، آب شیرین کن‌ها، سیستم‌ پیش تصفیه آب‌های صنعتی و صنایع غذایی اشاره نمود.

تجهیزات مرتبط با این سیستم عبارتند از:
غشای نانو فیلتراسیون – هوزینگ

میکروفیلتراسیون

میکروفیلتراسیون یکی از فرآیندهای مهم غشائی است که نیروی محرکۀ آن اختلاف فشار می‌باشد. از این روش برای جدا کردن ذرات ۵ الی ۲۰ میکرون استفاده می‌شود. معمولاً با استفاده از این روش مواد معلق کلوئیدی، باکتری‌ها و مواد پلیمری جدا می‌شوند، و دیگر مواد مانند مواد حل شده، از میکروفیلترها می‌توانند عبور کنند.

در واقع، سیستم میکروفیلتراسیون یک سیستم متراکم برای جداسازی محلول‌های جامد – مایع می‌باشد. برای ساختن این نوع از غشاء‌ها، از پلیمرهای طبیعی و سنتزی مانند نیترات یا استات سلولز، پلی آمیدها و پلی سولفون‌ها و همچنین مواد معدنی مانند اکسیدهای فلزی، شیشه و کربن با پوشش زیرکونیا استفاده می‌شود.

(در این قسمت شکل های مربوطه گذاشته شود)

برای اطلاعات بیش‌تر در این زمینه به بخش مقالات مراجعه نمایید.

از عمده‌ترین کاربردهای میکروفیلتراسیون می‌توان به صنایع داروسازی، صنایع غذایی، تصفیه آب‌های جاری و سطحی، پیش تصفیه سیستم‌های اسمز، صنایع آبکاری، صنایع نساجی، صنایع پلاستیک‌سازی و تصفیه آب استخر اشاره نمود.

تجهیزات مرتبط با این سیستم عبارتند از:

غشای میکروفیلتراسیون – هوزینگ

حذف آرسنیک

برای حذف آرسنیک از آب آشامیدنی روش‌های مختلفی وجود دارد. بعضی از این روش‌ها می‌توانند فقط بخشی از آرسنیک موجود در آب را حذف کنند و برخی دیگر با وجود توانایی برای حذف کامل ترکیبات آرسنیک از آب، مقرون به صرفه نیستند.

این روش‌ها عبارتند از:

۱- انعقاد و لخته‌سازی

انعقاد و لخته‌سازی یک روش سنتی برای حذف آرسنیک محسوب می‌شود، اما مقدار حذف آرسنیک در این روش محدود می‌باشد. در این روش معمولاً از آلومینات سولفات استفاده می‌گردد.

۲- فیلتراسیون غشائی

یکی از روش‌های حذف آرسنیک، استفاده از فیلترهای غشائی می‌باشد. شکل و مشخصات شیمیایی آرسنیک نقش مهمی در حذف آن به روش غشائی بازی می‌کند. غشاء‌هایی که می‌توانند در این زمینه مورد استفاده قرار گیرند عبارتند از: میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس.

۳- جذ سطحی

این شیوه یک فرآیند فیزیکی شیمیایی محسوب می‌شود. در این فرآیند آب از مسیرهایی که حاوی اکسید آلومینیوم هستند عبور کرده و بدین ترتیب آرسنیک از آب حذف می‌شود. در این روش باید پس از مدتی، فیلترهای آلومینا را که در مسیر عبور جریان آب قرار داشته‌اند با استفاده از محلول‌های اسیدی و بازی شستشو داد. این روش هزینه بالایی دارد و بیشتر در صنایع از آن استفاده می‌شود.

۴- تبادل یونی

در این روش برای حذف آرسنیک بعد از عبور آب از سیستم، آرسنیک حذف شده و کلر جایگزین آن می‌شود. در روش تبادل یونی بهتر است قبل از حذف آرسنیک و دیگر مواد آلی، آب از چند مرحله پیش تصفیه عبور داده شود و در نهایت از این روش برای حذف آرسنیک اقدام گردد.

۵- فرآیندهای زیستی

در این روش از برخی از جلبک‌ها و خزه‌ها استفاده می‌شود. این روش نیازی به پیش اکسیداسیون ندارد.

(در این قسمت شکل های مربوطه گذاشته شود)

برای اطلاعات بیش‌تر در این زمینه به بخش مقالات مراجعه نمایید.

از عمده‌ترین کاربردهای حذف آرسنیک می‌توان به تصفیه آب شرب اشاره نمود.

تجهیزات مرتبط با این سیستم عبارتند از:
پمپ تزریق مواد شیمیاییمیکسر دور تندمیکسر دور کندابزارهای کنترلیفیلتر آلومیناغشای اسمز معکوسغشای نانوفیلتراسیونغشای میکروفیلتراسیونغشای اولترافیلتراسیونرزین تبادل یونی

فیلترهای خود شوینده

فیلترهای اتوماتیک خودشوینده برای حذف ذرات معلق تا ۱۰ میکرون و کاهش کدورت آب، با روش‌های فیزیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فیلترها با توجه به نوع منبع آب و برحسب محل استفادۀ آب تصفیه شده طراحی می‌شوند و با توجه به معیارهای طراحی می‌توانند به‌صورت یک یا دو مرحله‌ای تولید گردند.
آب خام با فشار تقریباً ۳ الی ۴ بار به‌داخل این نوع از فیلترها پمپاژ می‌شود و پس از عبور از صافی‌ها ذرات معلق از آن جدا می‌گردد. هرگاه افت فشار جریان ورودی و خروجی، از مقدار تعیین شده در سیستم کنترلی دستگاه زیادتر شود، سیستم به‌صورت خودکار همزمان با عمل فیلتراسیون، بدون این‌که وقفه‌ای در فرآیند تصفیه رخ دهد، عملیات شستشو را نیز انجام می‌دهد. مقدار مصرف آب مورد نیاز جهت انجام شستشوی این فیلترها و زمان لازم در مقایسه با شستشوی معکوس فیلترهای شنی بسیار کم است.

این نوع از فیلترها بر دو نوعند:
۱- هیدرولیکی
۲- موتوردار (الکتریکی)

(در این قسمت شکل فیلترهای خودشوینده گذاشته شود)

برای اطلاعات بیش‌تر در این زمینه به بخش مقالات مراجعه نمایید.

 

از عمده‌ترین کاربردهای فیلترهای خود شوینده می‌توان به پیش تصفیه سیستم‌های اسمز معکوس، نانوفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون، برج‌های خنک‌کن، صنایع فولاد، صنایع شیمیایی و پتروشیمی، صنایع غذایی، نیروگاه‌ها، کشاورزی و آبیاری اشاره نمود.

 

تجهیزات مرتبط با این سیستم عبارتند از:
پمپ – شیرآلات الکتریکی – کنترل PLC – گیج فشار – پانل کنترل – نازل – محفظه فیلتر – صفحه فیلتر