تصفیه آب های سطحی

تصفیه آب های سطحی

فرمت: Pdf   تعداد صفحات: 62

فهرست:

• تاریخچه تصفیه آب
  • انواع منابع آب
  • ویژگی های آب های زیرزمینی
  • عوامل موثر در طراحی تصفیه خانه آب
  • عوامل موثر بر مصرف آب شهری
  • انتخاب محل تصفیه خانه
• هوادهی
• انعقاد و لخته سازی (Coagulation and Flocculation)
  • مکانيسم ناپایدارسازی کلوئيدها
  • فشردگي لایه یونی
  • جذب سطحی و خنثی شدن بار
  • انعقاد جاروبی
  • پل زنی بین ذره ای
  • کيفيت آب خام و تأثير آن در کواگولاسيون
• سختی گیری آب (Softening of water)
  • مکانیسم های حذف سختی
  • تبادل کننده یونی (Ion Exchanger)
  • انواع رزین های کاتیونی و آنیونی
• فیلتراسیون یا صاف سازی (Filtration)
  • تقسیم بندی صافی
  • مکانیسم فیلتراسیون
  • مشخصات بستر صافی
  • تقسیم بندی صافی های ماسه ای (صافی شنی کند و تند و بررسی ویژگی آنها)
  • انواع مهم فیلتراسیون در تصفیه متداول آبهای سطحی
  • مشکلات بهره برداری از فیلترها
• جذب سطحی (Adsorption)
  • عوامل مؤثر بر جذب سطحی
  • انواع جاذب و خصوصیات آن ها
• فرآیندهای غشایی و نمک زدایی
  • میکروفیلتراسیون (MF)
  • اولترافیلتراسیون (UF)
  • نانوفیلتراسیون (Nano filtration)
  • اسمز معکوس (RO)
  • الکترودیالیز (ED)
  • تقطیر و تبادل یون
• فلوئور زنی و فلوئورزدایی
• تثبیت آب (Water Stabilization)
  • شاخص لانژلیر LI) Langelier Index)
  • شاخص پایداری (SI) یا شاخص رایزنار RI) Ryznar)
  • تست ماربل (Marble test) یا تست مرمر
  • تست کوپن خورندگی (Corrosion Coupon test)
• گندزدایی آب
  • بررسی انواع روش های گندزدایی آب و مزیا و معایب آنها

در این بخش در 13 جلسه به صورت کامل و جامع کلیه فرایند تصفیه آب های سطحی توضیح داده شده است.

آب های سطحی غالبا دارای تنوع بیشتری از آلاینده ها نسبت به آبهای زیرزمینی هستند و به همین دلیل فرایندهای تصفیه ممکن است برای این قبیل آبها پیچیده تر باشد. بیشتر آبهای سطحی دارای کدورتی بیش از مقدار تعیین شده توسط استانداردهای آب آشامیدنی می باشند. هر چند جریان های آبی که با سرعت زیاد در حرکت اند ممکن است دارای مواد بزرگتر به حالت معلق باشند اما بیشتر جامدات در اندازه های کلوئیدی بوده و برای جداسازی آنها استفاده از فرایندهای تصفیه مورد نیاز است. سیستم های تصفیه که بطور معمول برای آب های سطحی مورد استفاده قرار می گیرند شامل موارد زیر است.

• آشغالگیر
• تصفیه شیمیایی مقدماتی
• ته نشینی
• انعقاد و لخته سازی
• فیلتراسیون
• جذب سطحی
• گندزدایی
• ذخیره سازی

فرایندهای تصفیه آب به ترتیب قرار گیری واحدها در تصفیه خانه آب:

• آبگیر
• آشغالگیر
• تصفیه شیمیایی مقدماتی
• ته نشینی مقدماتی
• توری های آب های سطحی
• هوادهی
• انعقاد و لخته سازی
• سختی گیری
• فیلتراسیون
• جذب
• فلوئورزنی – فلوئور زدایی
• تثبیت
• گندزدایی
• ذخیره سازی

1 -آبگیر (Intake): 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 یا 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 صاف تر است و کیفیت بهتری دارد. به همین دلیل محل آبگیر باید در بالادست جریان های آبی شهری باشد و هیچ گاه نباید در محل های با جریان گردابی و 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. آبگیرها را بر روی دریاچه ها (Lake Intake)، کانال ها (Channel Intake)، رودخانه ها  (River Intake) و مخازن آب (Reservoir Intake) می سازند.

2 – آشغالگیر (Screen): تصفیه خانه آب دارای واحدهای مختلفی جهت جداسازی جامدات معلق از آب است. انتخاب یک واحد خاص یا ترکیبی از فرایندهای مختلف برای حذف جامدات معلق به ویژگی های جامدات، غلظت آنها و درجه تصفیه آب مورد نیاز بستگی دارد. به عنوان مثال جامدات خیلی بزرگ و سنگین می توانند با شبکه آشغالگیرهای میله ای یا توری های ریز جداسازی شوند در حالی که جامدات معلق ریزتر و کلوئیدی با ته نشینی به کمک صاف کردن حذف می شوند. اهداف آشغالگیرها به شرح زیر می باشد:

الف) جداسازی و حذف مواد بزرگ حمل شده با آب خام که می توانند راندمان فرایندهای بعدی تصفیه را تحت تاثیر قرار دهند و در عملکرد آنها مشکل ایجاد نمایند.

ب) حفاظت از واحدهای بعدی تصفیه خانه در مقابل اشیای بزرگ که می توانند سبب انسداد و صدماتی در برخی تجهیزات شوند.

تقسیم بندی آشغالگیرها را بر اساس فضای باز بین میله ها:

• آشغالگیر ریز (Fine Screening) (کمتر از 10 میلی متر)
• آشغالگیر متوسط (Medium Screening) (بین 40 – 10 میلی متر)
• آشغالگیر درشت (Coarse Screening) (بیشتر از 40 میلی متر)

آشغالگیرهای درشت در ابتدا و آشغالگیرهای ریزتر بعد از آنها قرار می گیرند. سرعت عبور آب از آشغالگیرهای میله ای در شرایط عادی باید به حدی باشد که باعث چسباندن مواد به آشغالگیرها شود بدون آنکه افت فشار زیاد ایجاد کند و یا سبب انسداد فضای خالی بین میله ها شود، تا جریان به آسانی از آن عبور کند. معمولا سرعت قابل قبول بین میله های آشغالگیر در جریان متوسط حدود 1 – 0.6 متر بر ثانیه و برای جریان حداکثر 1.4 – 1.2 متر بر ثانیه در نظر گرفته می شود. درجه انسداد و گرفتگی در آشغالگیرها به کیفیت آب و روش پاکسازی آشغالگیر بستگی دارد. روشهای پاکسازی اشغالگیرها عبارتند از:
الف) آشغالگیرهای میله ای با پاکسازی دستی
ب) آشغالگیرهای میله ای با پاکسازی اتوماتیک

3 – تصفیه شیمیایی مقدماتی (Pretreatment of Chemical):

در این مرحله از مواد شیمیایی برای کنترل رشد گیاهان آبزی استفاده می شود. مشکلاتی که گیاهان آبزی در تصفیه خانه ها بوجود می آورند نتیجه رشد بیش از حد چند گیاه در مواقع معینی از سال است. بعضی از انواع گیاهان آبزی (جلبک و گیاهان آبزی ریشه دار) ایجاد بو و مزه خاصی در آب می نمایند. همچنین آنها می توانند در فرایندهای تصفیه اختلال ایجاد نمایند.

الف) مشكلات ناشی از جلبک ها:

گرفتگی صافی ها: جلبک ها بر روی سطح صافی ها رشد کرده و موجب مسدود شدن آنها می گردند.

ایجاد قشر لزج ژلاتینی: لایه ای که در اطراف سلول جلبک قرار گرفته است ماده لزج و ژلاتینی شکل ترشح می نماید که موجب لغزنده شدن سطح بتون و سایر سطوح می شود. قشر ژلاتینی بد منظره و بد بو است و برای افرادی که بر روی سطوح پوشیده از آن راه میروند، خطرناک می باشد.

ایجاد رنگ: محصولات فرعی جلبک ها در آب تولید رنگ می نمایند، جلبک ها ممکن است رنگ های زرد، سبز متمایل به سبز، آبی سبز، قرمز و قهوه ای در آب ایجاد نمایند. هر چند ممکن است رنگ آب به دلایل دیگر مانند وجود آهن، منگنز، مواد آلی و فاضلاب های صنعتی باشد.

خورندگی: جلبک ها ممکن است مستقیماً هنگامی که بر روی سطوح مختلف رشد می کنند و یا به طور غیرمستقیم به وسیله ی تغییرات فیزیکی و شیمیایی آب در خورندگی شرکت نمایند. معمولاً جلبک ها علت اصلی خورندگی لوله های آهنی و فولادی نمی باشند، زیرا که اکثر آنها برای رشد به نور خورشید نیاز دارند.

ایجاد سمیت: بعضی از جلبک های آبهای شیرین سمی هستند به طوری که گزارش هایی از مسمومیت دام ها در اثر نوشیدن آب استخرهای دارای توده های جلبکی شده است.

تداخل با سایر فرآیندهای تصفیه: جلبک ها میتوانند خصوصیات آب را تغییر داده و باعث بروز مشکلاتی در آب شوند. جلبک ها در اثر رشد و سرانجام مرگ، موجب تغییر در pH ، قلیائیت، اکسیژن محلول و مواد آلی آب می شوند و موجب اختلال در تصفیه ی آب می شوند.

همچنین جلبک ها موجب افزایش مقدار مواد آلی در آب شده و کلر مصرفی برای گندزدایی آب را افزایش میدهند و یا ممکن است به فرآیند بیشتری از تصفیه ی آب مانند استفاده از مواد جاذب احتیاج گردد. تغییرات pH آب نیز مقدار مواد منعقد کننده را برای انعقاد افزایش میدهد.

كنترل جلبک ها:

الف) سولفات مس: کارایی سولفات مس در از بین بردن جلبک ها متفاوت است و به نوع جلبک و قدرت انحلال آن در آب بستگی دارد.

بهترین راندمان جهت کنترل جلبک ها توسط سولفات مس هنگامی اتفاق میافتد که قلیائیت کل آب کمتر یا معادل حدود 50 میلی گرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم و pH آن در حدود 9 – 8 باشد.

ب) پودر ذغال فعال: پودر را بر سطح آب می باشند تا پوشش سیاه رنگ ایجاد شده، مانع نفوذ نور خورشید به داخل آب شود. پودر ذغال فعال را ممکن است به طور دستی و یا با یک تغذیه ی شیمیایی به آب اضافه کنند.

مشكلات ناشی از گیاهان ریشه دار آبزی:

گیاهان آبزی ریشه دار دارای برگ، ساقه و ریشه هستند. علف های آبزی همان مسائل و مشکلات جلبک ها از قبیل گرفتگی صافی ها، رنگ ها، مزه ها و بوها را به وجود می آورند و به سه دسته زیر تقسیم می شوند:

الف) علف های برآیند از سطح
ب) علف های سطحی یا شناور
ج) علف های شناور زیر آب

كنترل گیاهان آبزی ریشه دار:

الف) فیزیکی: شامل درو کردن، بی آب کردن، لایروبی.
ب) بیولوژیکی: شامل استفاده از گونه های مختلف خرچنگ های آب شیرین، حلزون ها و ماهی ها می باشد.
ج) شیمیایی: هنگامی که با استفاده از روش های فیزیکی و بیولوژیکی نتوان گیاهان آبزی را کنترل نمود از روش های کنترل شیمیایی گیاهان آبزی مانند مصرف علف کش ها استفاده می شود.

4 -ته نشینی مقدماتی (Sedimentation)

ته نشینی موجب جداسازی فیزیکی مواد جامد از آب می شود. در عمل تهنشینی کلیه موادی که دانسیته آنها بیش از آب است به طریقه ی ثقلی جداسازی می شوند. در این مرحله ذرات مجزا ته نشینی می شوند. ذرات مجزا به ذراتی گفته می شود که اندازه، شکل و وزن مخصوص آنها با زمان تغییر نمی کند. مانند سنگریزه، شن، ماسه و سایر مواد ریگدار آب خام. زمان ماند (مدت زمان توقف آب در استخر = Detention Time) در این استخرها بین 1.5 تا 4 ساعت متغیر است. عمق این استخرها معمولاً بین 3 تا 5 متر و نسبت طول به عرض بین 3 تا 6 متغیر است. زمان ماند از فرمول زیر قابل محاسبه است:

T= V/Q

 t : زمان ماند بر حسب ساعت
V: حجم استخر بر حسب مترمکعب
Q: دبی ورودی به استخر بر حسب مترمکعب بر ساعت

سرعت ته نشینی مواد به عوامل مختلفی مانند وزن مخصوص، قطر ذرات (قطر دو برابر شود سرعت چهار برابر می شود، قطر نصف شود سرعت یک چهارم می شود) و درجه ی حرارت آب بستگی دارد. (درجه حرارت بالا به علت دارا بودن ویسکوزیته کمتر در مراحل انعقاد – ته نشینی و صاف کردن سریعتر عمل تصفیه را انجام می دهد). همچنین ترتیب قرار گرفتن حوض های ته نشینی به صورت سری (پشت سر هم) در ته نشین کردن مواد قابل ته نشینی موجود در آب نقش موثری خواهد داشت.

5 – توری های آبهای سطحی (Strainers for surface Water)

توری هایی را که برای تصفیه ی آبهای سطحی مورد استفاده قرار میدهند از صفحات سوراخدار ریز مانند سیم فولاد ضد زنگ تشکیل گردیده است. متداول ترین این وسیله شامل یک ظرف استوانه ای دوّار مفروش با سیم های فوق الذکر می باشد. اندازه سوراخ این صفحات متغیر است و بعضی مواقع به حداقل 30 میکرومتر میرسد. این سیستم باید مجهز به واحد شستشو باشد که آب را به طور گسترده ای روی آن اسپری نماید تا خطر گرفتگی ناشی از مواد معلق از بین برود. یکی از مزایای عمده این توری ها افزایش کارایی صافی های شنی می باشد.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ کتاب مهندسی آب و فاضلاب

⇐ انواع آلودگی های سطحی آب

⇐ بهره برداری و نگهداری از تاسیسات آب و فاضلاب

⇐ طراحی شبکه جمع آوری فاضلاب و آب سطحی