فرایندهای خاص تصفیه آب

فرایندهای خاص تصفیه آب

فرمت: pdf  | تعداد صفحات: 37

فهرست:

• سخت گیری یا سبک سازی
• ته نشینی شیمیایی
• واکنش های شیمیایی اساسی
• گزینه های فرایند نرم سازی
• فرایند کلی نرم سازی آب
• معیارهای طراحی
• تبادل یونی
• محاسبه حجم زرین
• حذف نیترات توسط مبدل آنیونی
• حذف آمونیاک
• حذف آهن و منگنز
• کنترل طعم و بو
• حذف هیدروژن سولفید (H2S)
• کنترل فرآورده های فرعی گندزدایی (DBPs)
• ترکیبات آلی فرار (VOCS)
• فلوئورزنی و فلوئورزدایی
• تثبیت آب
• انواع جذب سطحی
• فرایندهای غشایی و نمک زدایی
• حذف سایر مواد معدنی
• پارامترهای مرتبط با کیفیت آب

فرایندهای تصفیه آب که در بخش پنجم شرح داده شده تحت عنوان تصفیه متداول أب برای قابل آشامیدن کردن اکثر آب های سطحی طبیعی یا آبهای زیرزمینی کافی است. با وجود این در بعضی مواقع، منبع آبی ممکن است محتوی موادی باشد که قابل حذف با فرآیندهای متداول تصیه آب نباشند. نظیر سختی، عوامل مولد طعم و بو، آهن و منگنز، DBP، عوامل خورندگی و… که بخش های زیر در موارد حذف و کنترل موارد یاد شده در آبهای آشامیدن بحث می کند.

سختی گیری با سبک سازی (Softening)

سختی گیری آب گاهی یک فرآیند متداول محسوب میشود. سختی به معنی حضور کاتیون های فلزی چند ظرفیتی در آب می باشد که در حالات مافوق اشباع، کاتیون های عامل سختی با آنیونهای موجود در آب واکنش داده و رسوب جامد تشکیل می شود. کاتیون های عامل سختی عبارتند از کلسیم، منیزیم، استرانسیوم، آهن و منگنز ولی عامل اصلی سختی یونهای کلسیم و منیزیم می باشند. به همین دلیل سختی به صورت مجموع یونهای کلسیم و منیزیوم بیان می شود. در خصوص سختی آب و انواع آن به طور مشروح در بخش شیمی بحث شده است. اما مختصرا، سختی آب را میتوان به صورت های زیر بیان نمود.

الف – سختی کل: مجموع غلظت یون کلسیم و منیزیوم

ب – سختی کربناته یا موقتی سختی برابر یا کمتر از قلیائیت کل

ج – سختی غیر کربناته یا دائم: سختی بیش از سختی کربناته که برابر با اختلاف سختی کل و قلیائیت کل است

د – سختی کلسیم: قسمتی از سختی کل که ناشی از وجود یون کلسیم است

ه – سختی منیزیوم: قسمتی از سختی کل که ناشی از وجود یون منیزیوم است.

منظور از سختی موقت یا سختی کربناته و به عبارت بهتر سختی بیکربناته، املاح بیکربنات کلسیم و منیزیم است، که در اثر حرارت از حالت محلول به صورت غیر محلول در می آیند.

منظور از سختی دایم یا غیر کربناته، املاح سولفات، کلراید، نیترات و… کلسیم و منیزیوم است که در اثر حرارت دادن رسوب نمی کنند.

سختی بر حسب mg/l کربنات کلسیم بیان می شوند بعضی از کشورهای اروپایی و آمریکا واحدهای دیگری برای سختی دارند که برای اطلاع به بخش شیمی مراجعه شود.

عملیات سختیگیری به دو روش ته نشینی شیمیایی (Chemical Precipitation) و روش ت بادل یونی (Ion exchange) انجام میگیرد.

ته نشینی شیمیایی

انواع سختی دارای حلالیت های مختلفی در آب می باشند. کربنات کلسیم و هیدروکسید منیزیم کمترین حلالیت را دارا می باشند. در ته نشینی شیمیایی سختی کلسیم و منیزیم به ترتیب به کربنات کلسیم و هیدروکسید منیزیوم تبدیل و رسوب می نمایند. برای رسوب دهی شیمیایی از فرآیند آهک – کربنات سدیم ( Lime – Soda ash) یافرآيند سودسوزآور (Caustis Soda) می توان استفاده نمود.

هدف از سختی گیری به روش آهک – سود آرش و فرآیند سود سوز آور کاهش سختی کل آب به حدود ۸۰ میلی گرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم و کاهش سختی منیزیم به حدود ۴۰ میلی گرم در لیتر می باشد.

سایر فواید آهک عبارتند از: حذف فلزات سنگین، عناصری و ترکیبات آلی، تأثیر در کشتن باکتری های ویروس ها و جلبک ها، علاوه بر این نرم سازی کیفیت آب را از نظر خوردگی لوله ها بهبود می بخشد. همچنین حذف آهن، منگنز و…

از سال ۱۹۹۰ فرایند نرم سازی با آهک مازاد (excess lime) مورد توجه بیشتری قرار گرفت زیرا در کنترل THM و HAA مؤثر می باشند این تأثیر بواسطه حذف ترکیبات آلی طبیعی NOM) Natural Organic Matter) قبل از عمل کلرزنی است. EPA فرایند نرم سازی را نرم سازی پیشرفته (Enhanced Softening) می نامند و در این روش می توان با کاربرد ۱۰ تا 15 میلی گرم در لیتر سولفات فریک در pH حدود ۱۰/۵ و بالاتر حدود ۸۰٪ TOC را حذف کرد.

گزینه های فرآیند نرم سازی

بطور کلی پنج گزینه مختلف برای فرایند نرم سازی وجود دارد که کاربرد این فرآیندها به نوع سختی، درجه سبک سازی، سهولت بهره برداری، میزان کاهش تولید الجن حاصل از کاربرد آهک و صرفه جویی مطلوب در هزینه مواد شیمیایی بستگی دارد. این گزینه ها عبارتند از:

1. نرم سازی جزئی با آهک
2. نرم سازی با آهک مازاد
3. نرم سازی با آهک – کربنات سدیم
4. نرم سازی با سود سوزآور
5. نرم سازی با آهک و سود سوزآور

۱- نرم سازی جزئی با آهک

این روش تنها کربنات کلسیم را حذف میکند. فقط آهک به آب اضافه میشود تا pH به حدود تقریبا ۹/۵ افزایش یابد (واکنش ۳). سپس آب سبک شده به منظور کاهش pH به حدود ۸/۸ بوسیله ریکربناسیون (Recarbonation) (واکنش های ۱۵ و ۱۶) با افزودن اسید (واکنش ۱۷و ۱۸) تثبیت می شود. با انجام تثبیت وقوع رسوب گذاری در درون لوله ها و شیرآلات را به حداقل میرسد.

۲- نرم سازی با آهک مازاد

این فرآیند برای حذف اشکال کربنات کلسیم و منیزیم به کار میرود. مقدار آهک مازاد در یک pH حداقل حدود ۱۰/۶ و ترجیحا ۱۱ تا ۱۱/۳ (واکنش های ۳ و ۴ و ۵) به کار برده می شود چون هیدروکسید منیزیم در pH بالای ۱۱ به طور مناسبی تشکیل می شود. پس از تشکیل هیدروکسید منیزیم، آب سبک شده برای کاهش pH به حدود ۸۷ تا ۸/۸ باید ریکربناته و تثبیت شود. در این مرحله شکل هیدروکسید به کربنات و بیکربنات تبدیل خواهد شد.

چون آب در pH حدود ۱۱ دارای ۵۰-۴۰ میلی گرم در لیتر هیدروکسید کلسیم می باشد. بنابراین آب ناپایداز است.

در ۸/۸=pH تقریبا ۱۰ درصد قلیائیت به شکل کربنات و ۹۰ درصد آن به شکل بیکربنات است. بیکربنات کلسیم در آب محلول است و کربنات کلسیم رسوب می کند که این رسوب باید توسط ته نشینی یا صاف سازی حذف شود تا اثرات آن در آب سبک شده به حداقل برسد. معمولا ته نشینی بعد از فرآیند ریکربناسیون قرار دارد زیرا فرآیند صاف سازی مقدار نسبتا زیادی از رسوب کربنات کلسیم را دریافت می کند.

هنگامی که آب تمیز نظير آب زیرزمینی به این روش نرم سازی می شود، قسمتی از آب خام با آب نرم شده مخلوط می شود که این عمل به نام تصفيه جانبی (Split Treatment) مشهور می باشد. دی اکسید کربن و بی کربنات های آب خام با هیدروکسید کلسیم آب سبک شده واکنش می دهد تا رسوب کربنات کلسیم تولید شود.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ سوالات تستی تصفیه آب + پاسخ تشریحی

⇐ تصفیه آب های سطحی

⇐ دانلود کتاب تصفیه آب