تصفیه آب
به مجموعه عملیاتی که به منظور آماده کردن آب برای مصارف مورد نظر اجرا میگردد، «تصفیه آب» و مجموعه تأسیسات و تجهیزاتی که عملیات تصفیه آب را در بر میگیرد «تصفیه خانه» گفته میشود.آب آشامیدنی استاندارد به طور کلی آبی است که بی رنگ، بی بو و با طعم مطبوع و گوارا که مصرف آن حتی در دراز مدت هم به لحاظ عاری بودن از مواد مضر، ضرری برای سلامتی مصرف کننده نداشته و خسارتی به تجهیزات انتقال، توزیع و مصرف وارد نیاورد.عملیاتی که در تصفیه خانه آب آشامیدنی در رابطه با تصحیح کیفیت آب اجرا میشود بستگی به کیفیت آب منابعی دارد که برای تأمین آب آشامیدنی در نظر گرفته میشود و طرح تأسیسات تصفیه خانه نیز با در نظر گرفتن اینکه آب تصفیه شده برای چه مصرفی در نظر گرفته خواهد شد پیش بینی میشود.
فرایند تصفیه آب
فرآیند هایی که برای تصفیه آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می‌گیرند بستگی به کیفیت منبع آب انتخاب شده دارند، بیشتر آب های زیرزمینی صاف و عاری از عوامل بیماری زا و همچنین فاقد مقادیر قابل توجهی از مواد آلی هستند این قبیل آب ها را میتوان با استفاده از حداقل مقدار کلر برای جلوگیری از آلودگی شبکه های توزیع در سیستم های آب آشامیدنی استفاده کرد.
آب های سطحی غالبا دارای تنوع بیشتری از آلاینده‌ها نسبت به آب های زیرزمینی هستند و به همین دلیل فرآیند های تصفیه ممکن است برای این قبیل آب ها پیچیده تر باشد. بیشتر آب های سطحی دارای کدورتی بیش از مقدار تعیین شده توسط استاندارد های آب آشامیدنی می‌باشد.
فرآیند های تصفیه آب شامل مراحل زیر می‌باشد:
1. انتخاب فرآیند های تصفیه بر پایه کیفیت آب خام
برای بهبود کیفیت آب خام ورودی به تأسیسات تصفیه خانه های آب، اجرای یک یا چند عملیات از جمله آشغالگیری، پیش ته نشینی، کلرزنی تحت عنوان فرآیند پیش تصفیه در داخل و یا خارج از تصفیه خانه پیش بینی میگردد.
الف) آشغالگیری
در آبگیری از آب های سطحی شاخ و برگ و الیاف و با مواد دیگر شناور به وسیله شبکه های آشغالگیر از آب جدا می‌شوند. این شبکه‌ها مواد شناوری را که همراه آب است، در خود نگه می‌دارد و مانع ورود آنها به تصفیه خانه می‌شوند. آشغالگیر ممکن است قبل از ورود آب یا در محل ورودی آب به تصفیه خانه نصب شده باشد که در هر حال می‌بایست روزانه حداقل یکبار تمیز گردد.جنس شبکه های آشغالگیر معمولا از موادی است که در آب به راحتی زنگ نزده و در مقابل فشار آب به حد کافی مقاوم می‌باشد. حرکت آشغالگیرها یا دستی بوده و یا به کمک موتور های الکتریکی انجام میشود.
ب) پیش ته نشینی
در مواقعی که مواد معلق در آب از 1000 میلی گرم در لیتر بیشتر شوند، برای کاهش کدورت در زلال ساز ها از واحد پیش ته نشینی استفاده میکنند. به عبارت دیگر زلال ساز ها برای زلال سازی آب خام با کدورت مشخصی طراحی شده اند. چنانچه کدورت آب خام به بیش از حد طراحی سیستم های زلال ساز برسد، نیاز به پیش ته نشینی است که این پیش ته نشینی می‌تواند به صورت ساده فیزیکی و یا با کمک مواد شیمیایی و فرآیند های زلال سازی باشد.
ج) کلرزنی آب خام (کلرزنی اولیه)
2. انتخاب فرآیند های تصفیه بر پایه کیفیت آب
ناخالصی های آب را به دو دسته عمده تقسیم میکنند:
الف) ناخالصی های معلق:
این ناخالصی ها شامل موارد زیر است:
- ذرات معلق زنده بیماری زا مانند عوامل حصبه، وبا و تخم انگل ها
- ذرات معلق زنده غیر بیماری زا مانند برخی جلبک ها و تک سلولی ها
- ذرات معلق غیر زنده مانند ذرات رسی و کلوئیدها
- برای زدایش و کاهش ناخالصی های ذکرشده، تصفیه متعارف شامل فرآیند های اختلاط سریع، انعقاد، ذره سازی، ته نشینی، فیلتراسیون و گندزدایی به کار می‌رود.
ب) ناخالصی های محلول:
این ناخالصی ها به‌طور یکنواخت در آب پراکنده بوده و ممکن است به صورت اتم، مولکول و یا یون باشند که به اشکال زیر وجود دارند:
- آنیون های عمومی مانند کربنات ها، سولفات ها، کلرورها و نیترات ها که روش حذف یا کاهش آنها تصفیه متعارف، تبادل یونی، فرآیندهای غشایی، تصفیه شیمیایی و… می‌باشد.
- کاتیون های عمومی مانند کلسیم، منیزیم، آهن، سدیم، منگنز و … که روش های کاهش و یا زدایش آنها از آب، نیازمند روش های تصفیه متعارف، تبادل یونی، فرآیندهای غشایی، هوادهی و … می‌باشد.
- گازها مانند دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن و متان که هوادهی و یا تصفیه شیمیایی برای کاهش این آلاینده ها به کار می‌رود.
- عناصر سمی، ترکیبات مصنوعی، مواد آلی و فلزات سنگین مانند آرسنیک، سرب و جیوه که با فرآیندهای تصفیه متعارف، تبادل یونی، فرآیندهای غشایی و جذب سطحی میتوان اقدام به کاهش آنها کرد.
- عناصر رادیواکتیو که فرآیندهای تصفیه متعارف، تبادل یونی، فرآیندهای غشایی و جذب سطحی برای کاهش آنها به کار می‌رود.
3. فرآیند های مختلف یک تصفیه خانه
- آبگیری در ایستگاه پمپاژ آبگیر
- تقسیم جریان آب در حوضچه شیرآلات ورودی (Inlet chamber)
- اندازه گیری دبی آب ورودی به تصفیه خانه
- هوادهی
- آهک زنی (تنظیم pH آب و حذف سختی)
- اختلاط سریع (Flush mixing)
- زلال سازی یا کلاریفایر (Clarifier)
- انعقاد (Coagulation)
- لخته سازی (Flocculation)
- ته نشینی (Sedimentation)
- صاف سازی آب جهت جداسازی آخرین ذرات مواد معلق ته‌نشین شده (Filteration)
- سالم سازی آب (کلرزنی نهایی) (Post chlorination)
- بازیافت آب شستشوی صافی‌ها جهت کاهش تلفات آب (Recovery)
- تغلیظ و آبگیری لجن (Sludge thickening & dewatering)
- واحد کلر زنی
کلرزنی در دو مرحله صورت میگیرد:
کلرزنی اولیه (مقدماتی): هدف از کلرزنیاولیه، سالم سازی آب ورودی به تأسیسات به منظور اکسیداسیون و حذف نسبی آلاینده های آلی مواد بو و طعم نامطلوب، حذف نسبی آلاینده های معدنی مولد رنگ مانند: آهن، منگنز، فلزات سنگین و ته نشینی آنها در مرحله زلال سازی و جلوگیری از رشد بعدی میکروارگانیسم ها و گیاهان آبی در تأسیسات تصفیه خانه است.
کلرزنی آب خام باید در حدی انجام شود که در آب خروجی از فیلترها مقدار کلر آزاد باقیمانده در حدود 3/0- 2/0 میلی‌گرم در لیتر در زیر صافی ها باشد.
کلرزنی ثانویه (نهایی): این مرحله با هدف گندزدایی آب و ایجاد کلر باقیمانده در آب تصفیه شده می‌پذیرد. باید در حدی باشد که مقدار کلر آزاد باقیمانده خروجی تصفیه خانه طبق دستورالعمل معاونت نظارت بر بهره برداری و تأیید مدیریت امور نگهداری و بهره برداری تصفیه خانه ها، باشد.
ویژگی های شیمیایی کلر
کلر در درجه حرارت معمولی با اکثر فلزات میل ترکیبی دارد.
برای نگهداری کلر، از ظروف فولادی، چدنی، مسی، برنز، نیکل و سرب میتوان استفاده کرد.
معمولاً به علت ویژگی های خاص کلر، در دستگاه های کلرزنی (کلریناتورها) لوله ها از جنس فلزات مخصوص مانند؛ نقره، پلاتین با روکش طلا هستند در حالیکه برای خط انتقال و تزریق کلر به آب از لوله های پی وی سی و پلاستیکی استفاده میشود.
روش کلرزنی
- گاز کلر (Cl2)
- کلرامین NH2Cl و NHCl2
- پرکلرین High Test Hypochlorit) H.T.H)
- دی اکسید کلر (ClO2)
سیستم های کلرزنی
سیستم کلرزنی مایع: برای این سیستم میتوان دو حالت در نظر گرفت:
حالت اول: به آب، مایع کلردار تزریق میشود. هیپوکلریت سدیم (NaClO) و هیپوکلریت کلسیم از نوع کلر مایع هستند. برای تزریق این مواد به آب از هیپوکلریناتورها استفاده میشود. این دستگاه عموماً یک دوزینگ پمپ است (پمپ دیافراگمی یا پیستونی).
حالت دوم: گاز کلر تحت فشار بالا و دمای پایین به مایع تبدیل شده و در کپسول های مخصوص نگهداری میشود و با کمک تبخیرکننده ها به گاز تبدیل شده و برای تزریق به آب استفاده میگردد. استفاده از این حالت هنگام نیاز شدید و بسیار زیاد تصفیه خانه، نسبت به سیستم‌های دیگر ارجحیت دارد.
سیستم کلرزنی گازی: با استفاده از فاز گازی کپسول ها با کمک کلریناتورها، گاز کلر (بوسیله انژکتور) با آب مخلوط شده و به آن تزریق میگردد. یک سیستم کلرزنی ساده به صورت گازی عموماً از سه جزء کلریناتور، انژکتور و کپسول های (سیلندرهای) کلرزنی تشکیل میگردد.
استفاده از تبخیرکننده – به دلیل هزینه های بالای آن – عموماً در شرایطی که مقدار کلر مصرفی زیاد باشد (مثل تصفیه خانه های بزرگ) استفاده میگردد که جزء سیستم های مایع محسوب می‌گردند.
