X
تبلیغات
شیمی"زندگی"مهاجرت"...

omnia carbo regit

Organic Chem Rules!

see also Spectral City and Molecular Heaven

  Return to Content Table  or use Back Button

  

ACDLabs   Advanced Chemistry Development  

http://www.acdlabs.com/               

Makers of really useful software -- some of it available free! ACD ChemSketch, HNMR, CNMR, .... some of it is compatible with CS ChemOffice as well.

Colby College Organic Home

http://www.colby.edu/chemistry/OChem/Index.html

This site is really together -- check out the "hybrid orbital tutorial" under my "Orbitals" category for a specific example of what awaits you ... and there's so much more!

Colby College Organic Visual Aids: The Virtual Organic Tutor

http://www.colby.edu/chemistry/OChem/demoindex.html#table

You need to use Netscape 4.7x with Shockwave 5 plugin to view their extensive selection of excellent tutorials.

 

CFCC Organic Chemistry by Richard Pendarvis at Central Florida Community College, Ocala

http://tfn.net/~pendarr/

http://www.freenet.tlh.fl.us/~pendarr/

Wow! Richard has assembled a really impressive set of links organized by functional groups followed by a long list of other organic links.

Chemistry Conceptual Database Tutor at Indiana University of Pennsylvania

  http://wey238ab.ch.iup.edu/tutor12/tutor.htm

 

Cubane by Oxford University

http://neon.chem.ox.ac.uk/dhtml/default.html

an interesting site-as-monograph

Cybermodels by M. A. Schwartz at Florida State U

http://www.chem.fsu.edu/schwartz/models.html

Chime tutorials on conformational analysis

 

      


 

Didactics of Chemistry by Peter Keusch at Universität Regensburg Institute for Organic Chemistry 

Peter's own excellent videos [and accompanying procedures and discussions]
of organic experimental demonstrations:


http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/D-Video-e.htm  


http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/D-Video-d.htm 

now better than ever!

 Main site with links to tons of demos from all over the world:


http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/index_e.html 


http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/index.html 

Gott im Himmel !!! Solch ein ausgezeichneter Platz für die Chemie auf Englisch oder Deutsch zu lernen. I notice that the language of my own ancestors, famous for creating tremendously long new words by stringing old ones together, also seems to favor some long URL's too!  But there's a wealth of information on organic experiments and lecture demos here, done up with admirable Teutonic thoroughness and attention to detail. And thanks to Peter for helping me correct the faulty [due to my own traitorous lack of attention to detail] links I had up here previously.

you can also get there by going to   http://www-oc.chemie.uni-regensburg.de/  >> Akad. Dir. P. Keusch, Fachdidaktik Chemie [which takes you to the German version] >> English version >> Links  

Doc Hardinger's Organic homepage at UCLA

http://web.chem.ucla.edu/~harding/index.html

A University Distinguished Lecturer in organic chemistry at UCLA, Steve has produced and compiled a fabulous site, which is a major reference for my own organic course

 

GLACTONE ® at Georgia State University 

  http://chemistry.gsu.edu/glactone/ 

formerly at   http://heme.gsu.edu/glactone/

formerly at       http://chemistry.gsu.edu/glactone/

organic modeling exercises [for which you need PCMODEL software from SerenaSoft ], PDB structures, tutorials ..... it's a winner!

eclipses the competition -- has them staggered and feeling the strain!  Conforms to the highest standards, energizes you to an excited state, ...

Organic Nomenclature by Dave Woodcock at Okanagan University College

http://people.ouc.bc.ca/woodcock/nomenclature/index-2.htm

http://www.sci.ouc.bc.ca/chem/nomenclature/index-2.htm

a really excellent introduction

IUPAC Nomenclature from ACD Labs

http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/

 

IUPAC Nomenclature Home Page by G.P. Moss at Queen Mary University of London

http://www.chem.qmw.ac.uk/iupac/

straight from the source!


WeTChe.NL

   

Web tutorials in Organic Chemistry
Mol4D
  Molecules in Four Dimensions by CMBI Center for Molecular and Biomolecular Informatics at U Nijmegen, het Nederlands  

http://www.cmbi.kun.nl/wetche/organic/

lots of good stuff here -- really good animated tutorials and more 
use Netscape for the Chime-based tutorials
-- the IE version doesn't work with the Javascripts

Molecular Modeling for Organic Chemistry by Henry Rzepa at Imperial College, London

http://www.ch.ic.ac.uk/local/organic/mod/

looks promising

Introduction to Organic Molecular Modeling at Georgia Southern University

http://www2.gasou.edu/chemdept/general/organic/index.htm

Chime-based tutorials on functional group identification

Organic Reaction Summaries by M. A. Schwartz at Florida State U

http://www.chem.fsu.edu/schwartz/

could be useful for that next test, kids!

Organic Reaction Flash Cards  
by Todd LowaryChristopher M. Hadad, Steve Parker,
Patrick McCarren, J. Alex Feng, Leah D'Aurora, & Mike Geise

at Ohio State University

 http://www.chemistry.ohio-state.edu/organic/flashcards/

hey, kids -- you can test yourself here!

Name Reaction List by Marcus Brackeen at MonomerChem Inc

http://www.monomerchem.com/display4.html

Neat site with a neat look!

ChemPen Classic Named Organic Reactions

http://www.geocities.com/chempen_software/reactions.htm

from Acetoacetic Ester Condensation to Zinke-Suhl reaction

Named Reactions in Organic Chemistry by Michael Smith at the University of Connecticut

http://orgchem.chem.uconn.edu/namereact/named.html

95 reactions illustrated, with references. Also useful links to other organic goodies

Reaction Index: Name Reactions in Organic Chemistry
by Bogdan Bogdanov , Zoran Zdravkovski and Kiril Hristovski
at the Institute of Chemistry, Skopje, Macedonia

http://www.pmf.ukim.edu.mk/PMF/Chemistry/reactions/rindex.htm

several hundred reactions are shown, with references for each

How to Tackle Organic Syntheses by Otto Meth-Cohn at University of Sunderland

http://orac.sunderland.ac.uk/~hs0bcl/org1.htm

 

Organic Reaction Mechanisms by Jim Clark, Cornwall UK

http://www.chemguide.co.uk/mechmenu.html#top

Really nice discussions of the mechanisms for: free-radical substitutions and polymerizations, electrophilic addition, electrophilic substitution, nucleophilic substitution, elimination, nucleophilic addition and nucleophilic addition/elimination reactions.


Organic Chemistry OnLine  by  Paul R. Young
at the
University of Illinois at Chicago

http://homework.chem.uic.edu/IEMDL.HTM 

http://gopher.chem.uic.edu/organic/organic.html

http://homework.chem.uic.edu/MDL.HTM

a must stop! modules in structure and bonding, spectroscopy, stereochemistry, and functional group reactions. The index has ~200 subject entries

OCOL Organic Chemistry Online  by  Paul R. Young
at the
University of Illinois at Chicago

http://www.organicchemistryonline.com/OCOL/OCOL.HTM

developed to supplement Organic Chemistry by John E. McMurry (Brooks/Cole)

Organic Chemistry Help by Arthur Winter at Frostburg State U, MD

http://www.chemhelper.com/

once again, Frostburg comes through!

Organic Chemistry at Centre College by Jennifer Muzyka  

http://web.centre.edu/muzyka/organic/organic.htm

has useful links; ambitious animated mechanisms, but site had problems when I visited it

Organic Lab Pages by Patty Feist at the University of Colorado, Boulder

http://orgchem.colorado.edu/hndbksupport/ochemlabtech.html

absolutely fabulous illustrated presentations on organic lab techniques and spectroscopy -- another real tour de force -- I wish I had done something nearly as good.

and the Organic Chem Course Page

http://orgchem.colorado.edu/index.html

 

St. Olaf College Organic Chemistry Toolkit

http://www.stolaf.edu/depts/chemistry/courses/toolkits/247/

lots of useful links and goodies

ESSP 311/311L

Organic Chemistry I by Ron Rinehart at California State University Monterey Bay

http://www.mpcfaculty.net/ron_rinehart/12A/

Takes you to the master organizer page for my course.
I'm using Organic Chemistry, 4/e by Francis A. Carey [McGraw-Hill] as the text.
For each chapter, there's an illustrated outline
[outline courtesy my MPC colleague Rod Oka]
and loads of pertinent links to other sites that have "done it better."
There are also lab-related links as well.

Virtual Textbook of Organic Chemistry by William Reusch at Michigan State University

http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtualText/title.htm

http://www.cem.msu.edu/~reusch/OrgPage/VirtualText/intro1.htm

oh, yes -- it's REALLY good !!!!

Exploring Organic Chemistry: An Electronic Textbook 
by Gary Trammell and Srinivas Vuppuluri at the University of Illinois at Springfield

http://www.uis.edu/~trammell/organic/mainframe.htm

has lots of good stuff; text, diagrams, Chime structures, animations... a winner!

The Visual Organic Chemistry Laboratory by Daniel A. Strauss at San Jose State University

http://www.chemistry.sjsu.edu/straus/visioche.htm

really nice illustrated presentations of common organic lab techniques and experiments along with excellent QuickTime™ videos on these techniques.
A definite winner!

High School Organic Chemistry "Linear Text" by Charles A. Kingsbury at University of Nebraska -- Lincoln

http://www.chem.unl.edu/cak/tabcon.htm

under development as you read this! To quote from a letter Charles sent to CHEMED-L: 

This is supposed to be a "linear" text, which texts have dropped off the face of the earth in recent years -- minimum distraction from the theme. No pictures, sidebars, "color", or unnecessary add-ons to fragment the student's attention pattern. ... a main problem is: "Do you write for "correctness" or do you write for "understandability." I tried for the latter.

and succeeded!  and despite its lack of "color," it's very colorful indeed!

Organometallic HyperTextBook by Rob Toreki

http://www.ilpi.com/organomet/

 

Portal to Organic Chemistry Destinations on the World Wide Web by Rainer Glaser at U Missouri

http://www.missouri.edu/~chemrg/wade/21x_destinations_w4.html

An extensive [prints out to 34 pages with links] list of organic links, with organization tied to chapters in Wade Organic Chemistry, 4/e (Prentice Hall, 1998)

also see http://www.missouri.edu/~chemrg/wade/  for Chime visualizations tied to the text and other resources.

WEB-ster's Organic Chemistry by Nick Turro and Ron Rusay

http://ep.llnl.gov/msds/orgchem/Web-sters_Org_Chem.html

a wonderful, well-organized site with lots of links to very useful stuff. Unfortunately, it may not have been updated for quite a while, since many links are no longer active.

WinTorg simulated qualitative organic analysis program by Adrian Blackman at University of Tasmania

http://www.chem.utas.edu.au/staff/blackman/shareware/torganal.htm

Free demo version with 3 unknowns; full version with 100 unknowns costs $200 for institutional users and $20 for individual student. Assigns unknowns for which physical [mp, bp, solubility], spectral [13C and 1H NMR, IR, MS], and chemical data are available; one can then submit the tentative identification either by typing name or selecting from several structures presented.

Organic Forum / Chemweb Member home

http://organic.chemweb.com/home/home.exe

you need to be a ChemWeb member [it's free]

Sizzling Organic Chemistry Dramas

http://www.heptune.com/chemtale.html

when you need a little break from the serious stuff...

Organic Chemistry Movies and other goodies by Brent Iverson at U Texas, Austin

http://www.cm.utexas.edu/academic/courses/Fall2001/CH610A/Iverson/

http://neon.cm.utexas.edu/CH610A/Iverson/

http://neon.cm.utexas.edu/CH610B/Iverson/

visit this site -- you won't regret it!

University of Texas at Austin Chemistry Course Webpages

http://www.cm.utexas.edu/academic/courses.html

LOTS of courses with webpage info -- I've barely begun to explore this site, but the small sample I saw looked very promising!

Organic Chem site at Bucknell University

http://www.departments.bucknell.edu/chemistry/courses/chem211/

has "Chem Goodies" and a lot more

sm_logo.gif (1738 bytes)

Isomer and Stereochemistry tutorial by Frank Gorga at Bridgewater State College

http://webhost.bridgew.edu/fgorga/Stereochem/default.HTM

nice, succinct Chime-based introduction to structural and stereo isomers

WWW Project for Chemistry by George Wiger at California State University at Dominguez Hills 

http://chemistry2.csudh.edu/

online tutorials in general and organic chemistry; lots of useful links. George was one of the organizers for the April 2001 CONFCHEM and is heard from frequently on the Chemed-L list.

Chemistry Courses at North Carolina State University

http://courses.ncsu.edu/ch.html

Links to the homepages of 18 chem courses and their faculty; many of these courses utilize WebCT and WebAssign; actual stuff available to outsiders varies widely, but it's worth checking out.

  Return to Content Table  or use Back Button
+ نوشته شده در  یکشنبه نوزدهم آبان 1387ساعت 15:11  توسط  علی قاسمی(be3da)  | 

Biological

+ نوشته شده در  یکشنبه نوزدهم آبان 1387ساعت 15:9  توسط  علی قاسمی(be3da)  | 

دبی آبهای خام ورودی و تصفیه شده در دستگاههای ثبات به صورت لحظه ای ثبت می شوند.
سیگنالهای علائم در تابلوی میمیک دیافراگم روشن و خاموش بودن دستگاهها را نمایش می دهند.

علائم خطر ، اختلال و هشدار به همراه آژیر خطر در تابلوی سیگنالهای خطر به نمایش در می آیند.
کلرزنی مقدماتی
به منظور ضد عفونی کردن خطوط انتقال آب که محل مناسبی برای رشد میکروارگانیسم ها است، در بندهای انحرافی سدهای طرق و کارده کلر به میزان لازم به آب اضافه می شود.

کلرزنی ابتدایی
پس از مخلوط شدن آب دو سد در ابتدای ورود به تصفیه خانه، کلر که به فرآیند تصفیه نیز کمک می نماید به میزان لازم با توجه به حجم و کیفیت آب ورودی توسط کلریناتورهای گازی با نظر آزمایشگاه به آب اضافه می شود.
افزودن مواد شیمیایی
برای ته نشینی ذرات معلق موجود در آبهای سطحی و زلال سازی از مواد شیمیائی بنام منعقد کننده استفاده می شود. این مواد عبارتند از : کلرورفریک(منعقد کننده اصلی) ، پلی الکترولیک(کمک منعقد کننده) ، و آب آهک (تنظیم کننده PH )که پس از رقیق سازی در مخازن شیمیائی بوسیله پمپهای تزریق در حوضچه فلاش میکسر به آب اضافه می گردد. در این حوضچه یک دستگاه همزن برقی برای اختلاط سریع مواد شیمیائی با آب نصب شده است.

ته نشینی
آب پس از اختلاط با مواد منعقد کننده وارد پلساتورها می شود و مراحل کواگولاسیون(انعقاد ذرات معلق) و فلوکولاسیون(تشکیل لجن) را طی می کند در انجام این مراحل دستگاه واکیوم چمبر که با وارد کردن ضربات پی در پی به آب باعث اختلاط آرام در حوضها می شود بسیار موثر است. ابرهای لجن تشکیل شده در اثر اختلاط آرام پس از ته نشینی در حوضچه هائی بنام هپر، بطور اتوماتیک با فاصله های زمانی معین در کانالهای منتهی به حوضچه تغلیظ لجن تخلیه و پس از جدا شدن آب صاف آن به بسترهای لجن خشک کن هدایت می شود.
فیلتراسیون
آب خام پس از زلال شدن از طریق کانالهای جمع آوری واقع در سطح پلساتورها وارد ف یلترهای تند شنی شده و با عبور از نازلهای تعبیه شده در کف ف ی ل ت ر ها بطرف کانالهای خروجی و از آنجا به طرف منابع برای مصرف شهروندان هدایت می شود. ضخامت این فیلت رها حدود 90 سانتی متر است که از دو لایه شن به قطر 5 م م و ماسه به قطر 1 م م تشکیل شده است . این فیل ترها پس از عبور آب نسبتا زلال و باقی ماندن ذرات معلق در بین ماسه ها در فواصل زمانی یک تا دو روز توسط پمپهای هوا و آب به صورت بک واش شستشو می شوند.
کلرزنی انتهایی در خروجی تصفیه خانه
مطابق استاندارد آب خروجی تصفیه خانه (که کدورتی کمتر از یک واحد NTU دارد) باید دارای مقداری کلر باقیمانده آزاد (بین PPM 0.8_0.2) برای ضد عفونی کردن منابع و خط لوله های انتقال آب تا منازل شهروندان باشد. برای این منظور در خروجی تصفیه خانه نیز کلر توسط دستگاه کلریناتور به آب اضافه می شود. میزان کلر باقیمانده آزاد در خروجی توسط دستگاه کلرسنج به صورت لحظه ای به اتاق کنترل گزارش می شود.
آزمایشگاه تصفیه خانه
این تصفیه خانه مجهز به آزمایشگاه کنترل کیفی آب است که کلیه آزمایشات مربوط را در حد استاندارد انجام می دهد. از جمله وظایف آزمایشگاه می توان :
کنترل عملکرد بهینه فرآیند تصفیه آب در کلیه مراحل.
تعیین میزان تزریق گاز کلر و مواد شیمیائی برای تصفیه اب با توجه به میزان آب خام ورودی از سدها و انجام آزمایشات مربوطه.
کنترل کیفیت آب تصفیه شده خروجی برابر استانداردهای جهانی.
را نام برد.
 


تصویه توسط ازون هم یکی دیگه از روشهای تصویه آب هست :

يكي از اساسي ترين اهداف تصفيه آب گند زدائي يا ضد عفوني نمودن آب جهت مناسب نمودن براي شرب مي باشد. تاكنون براي گند زد ائي آب روشهاي مختلفي ارائه گرديده است كه مهمترين آنها كلرزني ، ازن زني واستفاده از دي اكسيد كلر ، برم ، يد ونيز اشعهUV مي باشد.
عمومي ترين روش گند زدائي در جهان كلر زني مي باشد كه از دلايل عمده استفاده از آن مي توان موثر بودن در غلظت پائين ، ارزان ودر دسترس بودن ونيز داشتن باقيمانده در آب پس از عمل گند زدائي را نام برد. با توجه به تشكيل تركيبات آلي كلرينه وساير تركيبات تري هالومتان[1] در اثر گند زدايي با كلر كه عوارض نامطلوبي را براي مصرف كنندگان به همراه دارد استفاده از گند زدا هاي جديد روز به روز ابعاد وسيع تري مي يابد.
ازن از جمله تركيباتي است كه با توجه به خواص ويژه خود ، نزديك به يك قرن است كه بعنوان گند زدا در آب آشاميدني توسط كشورهاي اروپايي مورد استفاده قرار گرفته است . اولين كار برد ازن در سال 1893 در كشور هلند وبراي تصفيه خانه اي كه از آب رودخانه راين تغذيه مي نمود صورت پذيرفت . امروزه بيش از يك هزار تصفيه خانه آب از ازن بعنوان بخشي از تصفيه شيميائي استفاده مي كنند كه اغلب آنها در كشورهاي غربي بويژه فرانسه ، سوئيس وكانادا قرا دارند . بزرگترين تاسيسات گند زدائي با ازن در مناطق پاريس ومونترال بكار گرفته شده است .

خواص فيزيكي وشيميائي ازن
ازن يكي از اشكال آلوتروپي[2] اكسيژن بوده وگازي آبي رنگ با بوي تند وناپايدار مي باشد . اين تركيب يك اكسيد كننده قوي بوده وبسيار قوي تر از اسيد هيپوكلرو( ماده موثر گند زدايي كلر در آب ) مي باشد. حلاليت ازن در آب 12 مرتبه كمتر از حلاليت كلر بوده ومحلول آبي آن نيز ناپايدار مي باشد.
با توجه به ناپايداري گاز ازن ، بايد درمحل مصرف ونيز زمان مصرف توليد شود ونمي توان آنرا مثل كلر ذخيره نمود. با توجه به حوادث زيادي كه در خصوص تركيدن سيستم هاي ذخيره ونگهداري كلر بوقوع پيوسته است اين محدوديت لزوماً جزء معايب استفاده از گاز ازن محسوب نمي شود. لكن عدم امكان ذخيره آن در مواردي موجب توقف يا اشكال در امر استفاده از سيستم گند زدا مي گردد.


خصوصيات بيوشيميائي ازن
نقش ازن در تصفيه آب وپساب بعنوان يك عامل اكسيد كننده ويك تركيب ميكروب كش حائز اهميت بوده و د رمحيط آبي خصوصيات مشابهي با كلر دارد . از اينرو اين دو ماده بعنوان رقيب يكديگر ودر مواردي مكمل يكديگر مطرح مي باشند. ازن داراي دو خاصيت بسيار مهم در ارتباط با محيط اطراف خود مي باشد:
1- قدرت گند زدائي بالا
خصوصيات ميكروب كشي ازن بيانگر پتانسيل بالاي اكسيد اسيون آن مي باشد. تحقيقات نشان مي دهد كه گند زدائي توسط ازن حاصل اثر مستقيم آن برباكتريها وتجزيه ديواره سلولي باكتريها مي باشد . كه از اين نظر با مكانيسم عمل كلر در فرايند گند زدائي متفاوت است. با توجه به قدرت بالاي گند زدائي ازن در مقايسه با كلر وساير گندزداها ، زمان كمتري جهت تكميل فرايند گند زدائي نياز مي باشد. بررسي ها همچنين بيانگر توانائي بيشتر ازن در از بين بردن ويروسها در مقايسه با كلر مي باشد.
2- ازن به عنوان يك اكسيد كننده قوي
ازن مصارف زيادي در تصفيه آب آشاميدني از قبيل كنترل طعم وبو كنترل رنگ وحذف آهن ومنگنز علاوه بر گند زدائي دارد . قدرت اين اكسيد كننده در شفاف سازي منابع آب با كيفيت پائين مانند آبهاي بازيافتي مهم مي باشد. ازن مواد معدني را بطور كامل اكسيد نموده وموجب ته نشيني وحذف آنها مي گردد. اهميت عمده ازن در قابليت شكستن تركيبات آلي همراه با آهن ومنگنز مي باشد.
ازن در برطرف نمودن تركيبات آلي مولد رنگ ، قوي وموثر نشان مي دهد بطوريكه بعنوان يك عامل جلا دهنده خوب براي فاضلاب وحذف كننده رنگ در آب شرب كا ربردهاي فراواني يا فته است . ازن همچنين قادر است تركيبات فنوليك وديگر تركيبات مولد طعم را در آب شرب از بين ببرد. تحقيقات نشان داده است كه ازن مي تواند آفت كشهاي مالاتيون وپاراتيون را كه تركيباتي سرطان زا وخطرناك هستند به اسيد فسفريك ( بي خطر) تبديل نمايد.
اخيراً در خصوص استفاده از ازن به منظور كنترل وحذف كدورت ومواد آلي در مقررات E PA [3]رهنمود هايي ارائه گرديده است .

كنترل كدورت
در يك تصفيه خانه متعارف كه از آب سطحي بعنوان ورودي استفاده مي نمايد اولين مرحله تصفيه حذف كدورت مي باشد كه براساس كيفيت آب خام ورودي بايد تعيين نمود كه مقدار پيش ازن زني با مقادير كم مناسب است يا خير؟ براي آبهاي با كدورت زياد مصرف مقدار كمي ازن باعث كاهش كدورت مي شود در حاليكه مصرف مقدارزياد ازن باعث افزايش كدورت مي گردد.


اگر پيش ازن زني در مقادير كم صورت پذيرد نياز به دو مرحله ازن زني در سيستم متداول تصفيه آب مي باشد درازن زني با مقادير كم همواره اولين مرحله مربوط به كنترل كدورت وحذف آهن ومنگنز مي باشد. در مرحله دوم ازن زني ، مواد آلي مولد طعم وبو ورنگ وDOC [4] با استفاده از مقادير بيشترازن وتماس زياد اكسيد مي شوند.
اگر پيش ازن زني براي آبهاي با كدورت كم در نظر گرفته شود اغلب مقادير كم ازن كفايت مي نمايد ودر نتيجه تمام مراحل اكسيد اسيون به منظور انجام گند زدائي اوليه در يك نقطه صورت مي پذيرد. در اين گونه موارد معمولاً از *****اسيون مستقيم جهت عمليات صاف سازي استفاده مي شود وازن از طريق ناپايداركردن ذرات معلق وخنثي سازي بار ذرات كلوئيدي موجبات حذف كدورت را فراهم مي نمايد. اين امر موجب انجام مناسب تر فرايند انعقاد وصرفه جوئي در مصرف مواد شيميائي مورد نياز مي گردد به گونه اي كه صرفه جويي حاصل از مصرف مواد با افزايش هزينه هاي مربوط به نصب سيستم ازن زني مطابقت مي نمايد.


محصولات جانبي حاصل از گند زدائي با ازن

در غياب يون برميد در آب ، محصولات جانبي حاصل از ازن زني شامل اسيد هايي با وزن ملكولي كم وغيرها لوژن دار ، آلدهيد ها، كتون ها [5]و الكل ها مي باشند كه اين تركيبات اغلب توسط ميكرو ارگانيسم هاي موجود در آب قابل تجزيه بيولوژيكي مي باشند ومعمولاً براي مصرف كنندگان بي خطر هستند . بطور معمول در آبهاي سطحي مقدار كمي يون برميد يافت مي شود كه در اثر ازن زني به يون برمات )-3BrO ) ومحصولات جانبي ديگر تبديل مي شود . اين محصول همانند محصولات حاصل از كلر زني خطراتي جدي براي سلامتي ايجاد مي نمايد.
پيش ازن زني باعث تغيير شكل مواد آلي موجود در آب خام مي گردد ازن ، مواد آلي داراي زنجيره طولاني و با تعداد ملكول زياد را به مواد غير قابل تجزيه بيولوژيكي ونيز برخي تركيبات كوچكتر قابل تجزيه تبديل مي نمايد. اين امر بطور همزمان موجب افزايش اكسيژن محلول آب مي گردد وشرايط براي رشد باكتريها ي هوازي مهيا مي شود. در صورت استفاده از *****هاي كربن فعال گرانولي (GAC ) در بخش ***** اسيون ، مواد آلي بر روي منافذ وسطح كربن فعال گرانولي جذب مي شوند ولذا ***** بعنوان منبع تغذيه ورشد باكتريها ايفاي نقش مي نمايد . در اين صورت آبي كه از چنين ***** هايي عبور مي نمايد مواد آلي را در سطح ***** باقي گذاشته واز رشد باكتريها درآب پس از ***** جلوگيري بعمل مي آورد.


تجربيات تعدادي از كشورها در استفاده از ازن

1- كشورآمريكا
در سال 1940 نخستين واحد ازن زني به منظور از بين بردن طعم وبوي حاصل از مواد فنلي در آمريكا تاسيس گرديد . البته همواره از كلر زني نيز بصورت توامان استفاده مي گرديد تا در سيستم توزيع مقدار باقيمانده پايدار از گندزداها وجود داشته باشد.
تحقيقات نشان داده كه استفاده ازازن قبل ازكلر زني باعث كاهش توليد تري هالومتانها در حد كمتر از 1 ميكروگرم در ليتر مي باشد. با توجه به بالاتر بودن كيفيت آب منابع در دسترس در آمريكا نسبت به منابع آبي اغلب كشورهاي غربي ، استفاده از ازن در ايالات متحده كمتر مورد توجه قرار گرفته است لكن با افزايش آلودگي آبهاي سطحي وزير زميني در دهه 90 قوانين جديدي در راستاي بهبود كيفيت آب وضع شده كه از جمله آنها رويكرد بيشتر به استفاده از ازن در جهت افزايش كيفيت وقابليت اعتماد به آب شرب مصرفي مي باشد . از اين رو تعداد تصفيه خانه هاي داراي تاسيسات ازن زني دراين كشور بين سالهاي 90تا 94 از 20 به 60 عدد افزايش يافته است.
2- كشوركانادا
اولين تاسيسات ازن زني در كانادا در سال 1956 نصب و راه اندازي شد. در اين كشور از ازن بعنوان گندازدا ونيز حذف كننده طعم وبو وكنترل كدورت استفاده گرديده است هرچند جهت حفظ مقادير باقيمانده گندزدا در شبكه سيستم كلر زني نيز بصورت همزمان بكار گرفته شده است . عمده كاربرد ازن در كانادا در حذف مشكلات طعم وبوهاي فصلي جهت كمك به امر گند زدايي بوده است.
3- كشورفرانسه
در سال 1992 حدود700 تصفيه خانه در فرانسه با استفاده از سيستم ازن زني مشغول بكار بوده اند كه آب تمامي اين تصفيه خانه ها از آبهاي سطحي تامين مي شده است . هدف اصلي براي استفاده از ازن كنترل طعم بو ، تخريب فنل ، حذف مواد آلي وغير فعال سازي ويروسها واز بين بردن باكتريها مي باشد . در تعدادي از تصفيه خانه ها از ازن براي حذف رنگ وآهن ومنگنز استفاده مي شود ودر اكثر تصفيه خانه ها گزارش شده كه ازن باعث افزايش راندمان حذف كدورت گرديده است.
4- كشورسوئيس
در سوئيس 150تصفيه خانه بزرگ وكوچك از ازن زني براي از بين بردن باكتريها وويروسها ، حذف طعم وبو ومواد آلي استفاده مي نمايند.
5-كشوراستراليا
در استراليا نيز تعداد 42 تصفيه خانه با سيستم ازن زني فعاليت دارند كه تعدادي بعنوان گند زداي مكمل كلر وتعدادي نيز بعنوان حذف كننده رنگ ومواد آلي بكار گرفته شده اند.

هزينه ها
هزينه هاي مربوط به خريد ونصب تاسيسات ازن زني با توجه به ميزان ازن مورد نياز ودبي تصفيه خانه متفاوت است ولي بطور متوسط هزينه اي بالغ بر 500 تا 600 هزار دلار براي آن پيش بيني مي گردد.
انرژي متوسط مورد نياز جهت توليد هر كيلو گرم ازن ، 15تا20 كيلو وات ساعت خواهد بود . اين در حاليست كه براي انجام مناسب گند زدائي با ازن ، دوز تعيين شده mg/lit 5/1-1 مي باشد. تاسيسات توليد ازن حدود 68 در صد از الكتريسته مورد نياز ***** اسيون تصفيه خانه را مصرف مي نمايد. تخمين زده مي شود كه در صورت تزريق mg/lit 1 ازن ، به ازاي هر يك هزار متر مكعب آب تصفيه شده يك دلار صرف گردد.

مزايا ومعايب استفاده از پيش ازن زني در مقايسه با كلر :
1- مزايا
1-1- كاهش مقادير رنگ ،طعم وبو به ميزان قابل توجه
1-2- افزايش راندامان ***** اسيون ( حدود 50 در صد )
1-3-افزايش راندمان گند زدائي
1-4-كاهش زمان مورد نياز براي تشكيل فلوك ولخته سازي
1-5-كاهش مواد شيميائي مورد نياز براي فرايند انعقاد
1-6-كاهش تركيبات تري هالومتان به ميزان قابل توجه ونيز ديگر تركيبات آلي كلر دار
1-7-كاهش لجن حاصل از بك واش[6] *****
2- معايب
2-1- هزينه نصب وراه اندازي بالا
2-2- ناپايداري وعدم ايجاد باقيمانده در آب
2-3- ايجاد تركيبات جانبي مضر (اين تركيبات نسبت به تركيبات جانبي كلر از حجم وعوارض كمتري برخوردار است)
2-4- عدم امكان ذخيره سازي جهت موارد اضطراري


نتيجه گيري
به سختي مي توان تمام كاربردهاي ازن درآب آشاميدني را در اين مبحث كوتاه ارائه نمود . مهمترين موضوعي كه لازم است بخاطر داشته باشيم اينست كه با بكار گيري ازن در تصفيه آب آشاميدني مي توان بسياري از مشكلاتي كه توسط ديگر گند زداها واكسيد كننده ها قابل رفع نيستند را برطرف نمود كه از جمله مي توان از اكسيد اسيون آلاينده هاي ميكرو ، تثبيت بيولوژيكي آب وضد عفوني نام برد.
درست مثل هر اكسيد كننده ديگر ، با بكار گيري ازن در تصفيه آب نيز فراورده هاي جانبي حاصل مي شود كه برخي از آنها از نقطه نظر بهداشتي قابل توجه هستند. افزايش دانش وتجربيات محققين در 25 سال گذشته در خصوص كاربرد ازن منجر به كاهش مخاطرات ونگرانيها مربوط به استفاده از آن به كمترين حد ممكن گرديده است.
http://ssf.blogfa.com/cat-6.aspx

 
روش كلر زني مخازن آب
كلرينه كردن آب مخازن: ابتدا حجم مخزن را معين نموده، سپس به ازاي هر متر مكعب ( 1000ليتر ) آب از 3 تا 5 گرم پـــــــودرپركلرين استفاده مي شود. كلرينه كردن مخازن به روشهــاي دستي و مكانيكي انجام مي شود كه در روش دستي لازم است حتماً پس از اضافه كردن محلول كلر آب مخزن به هم زده شود. بعد از گذشت نيم ساعت در صورت مناسب بودن نتيجه كلرسنجي آب قابل مصرف است قابل ذكر است كه نتيجه كلرسنجي در كليه ساعات شبانه روز و در نقاط مختلف شبكه لوله كشي بايد در حد مطلوب باشد . حد مطلوب آخرين شير مصرفي شبكه ./ 8 تا 1 PPM (قسمت در ميليون )



طرز تهيه و استفاده از محلول کلر مادر

از ترکيب سه قاشق مرباخوري- ( ۱۵ گرم )از پودر پرکلرين۷۰درصد در يک ليتر آب ، کلر مادر بدست مي آيد که بايد در يک بطري تيره رنگ يا پوشيده با کاغذ آلومينيوم نگهداري شود . ۳ تا ۷ قطره از اين محلول کلرمادر در يک ليتر آب بمدت ۳۰ دقيقه آنرا بهداشتي و قابل شرب مي نمايد .




نحوه گندزدايي مخازن تعمير شده و يا جديدالاحداث

طبق جدول زير مقدار كلر مورد لزوم محاسبه گردد.

حجم مخزن به متر مكعب 100 200
درصد خلوص كلر 70 70
كلر مورد مصرف به كيلو گرم 3/4 6/8
ساعت ماند كار 12 12

قبل از گند زدائي، جدار داخلي مخازن با برس سيمي تميز و شست وشو گردد و با توجه به حجم مخزن به ازاي هر متر مكعب 43 گرم پركلرين 70 درصد به صورت محلول آماده نمود. بعد از اين مرحله چندين بار با آب مخزن را شستشو مي دهيم.
http://ssf.blogfa.com/cat-6.aspx
 
تصفيه فاضلاب:
پيش بيني تصفيه فا ضلا ب اب کارخانه ها قبلا مورد تاکيد واقع شد . حجم فا ضلاب هر کارخانه با توجه به گسترش ان در اينده بايد تا حد امکان به طور دقيق محاسبه شده و براي تصفيه ان پيش بيني لازم به عمل ايد. در صورت نزديکي به دريا يا رود خانه بزرگ و اجازه قا نوني , ممکن است فا ضلا ب را را رقيق کردن به ميزان معين وارد انها ساخت . در اين صورت تعداد B.O.P فاضلا ب بايد از حد خاصي که شهر داري ها تعين مي کنند , تجا وز نکند. در صورتي که چنين امکا ني وجود نداشته باشد , کارخانه ها بايد پيش بيني هاي لازم را براي تصفيه فاضلا ب کار خانه بنمايد . براي اين کار ممکن است از تانک هاي تخمير براي کارخانه هاي کوچک و يا از *****هاي تصفيه و يا مرداب ها براي حجم زياد
فاضلا ب کارخانه هاي بزرگ استفاده کرد عبارتست از مقدار O2 لازم بر
حسب قسمت در ميليون براي تخمير هوازي , و اکسيداسيون کامل مواد الي يک
فاضلا ب که معمولا ان را در 20 درجه سانتي گراد و به مدت 5 روز محاسبه مي کنند. هر چه.BOP کمتر باشد اضافه کردن فا ضلا ب به اب هاي راکد ومتحرک , خطر کمتري براي موجو دات زنده , مانند ماهي و غيره خواهد داشت.

البته در صنعت از روش اسمز معکوس هم برای تصویه آب استفاده میشود . اساس کار این دستگاه بصورت زیر است :


اسمز معکوس [reverse Osmosis (RO)]
صنایع امروز برای تصفیه آب مورد استفاده در بخشهای تولید بخار و فرآیند خود از سیستم اسمز معکوس استفاده فراوانی می برند. اساس کار این دستگاهها بر عبور ملکولهای غیریونی مثل آب از یک غشاء با روزنه های بسیار ریز بنا شده است. این غشاءها به صورتی ساخته شده اند که ملکولهای خنثی را براحتی از خود عبور می دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم، که دارای املاح مختلف است به آب تقریبا خالص تبدیل می گردد. در سیستم اسمز معکوس، جریان ورودی یا خوراک (Feed) به دو جریان آب تصفیه شده (Permeate) و پساب غلیظ (Reject) یا (Brine) تبدیل می شود
.

اساس کار اسمز معکوس
فرض کنید دو ظرف مطابق شکل 1 ،یکی حاوی آب نمک (1) ودیگری حاوی آب خالص (2) توسط یک لوله به یکدیگر متصل بوده وهر دو دارای ارتفاع مساوی از آب و در یک سطح قرار داشته باشند. جهت برقراری تعادل در غلظت یونهای سدیم و کلراید از ظرف آب نمک، یونهای نمک به صورت نفوذ مولکولی به ظرف آب خالص انتقال یافته تا تعادل غلظت بین هر دو ظرف برقرار گردد. اما اگر بین این دو ظرف و در مسیر جریان آب یک غشاء قرار گیرد که فقط اجازه دهد مولکولهای آب از آن عبور کنند، یونهای نمک اجازه عبور نخواهند داشت. لذا برای برقراری تعادل در غلظت، آب خالص از ظرف شماره (2) به ظرف شماره (1) انتقال می یابد و این عمل تا آنجا ادامه می یابد که افزایش ارتفاع حاصله در ظرف آب نمک، فشار مضاعف ایجاد کرده و اجازه انتقال آب از ظرف شماره (2) به ظرف شماره (1) را ندهد. این فشر را فشار اسمزی می گویند و طبق قانون Vant Hoff تابعی است از غلظت نمک در هر دو ظرف غشاء.


F : فشار اسمزی F = (Cs1 – Cs2) RT

در معادله فوق Cs1 غلظت نمک در ظرف شماره (1) (محلول خوراک)، Cs2 غلظت نمک در ظرف شماره (2) (آب تصفيه شده) و R ثابت گازهاست و T درجه حرارت بر اساس درجه کلوین میباشد.
بر طبق شکل بالا در صورتی که بخواهیم جریان را بر عکس کرده یعنی از ظرف شماره (1) به ظرف شماره (2) انتقال دهیم لازم است فشاری بیش از فشار اسمزی به محلول آب نمک وارد آوریم. این فشار را فشار عملیاتی گفته و با P نمایش می دهند. لذا مقدار فشار خالص که باعث می گردد آب از ظرف آب نمک به ظرف آب خالص انتقال یابد برابر است با P – F و فشار محرکه یا Driving Pressure نامیده می شود. (شکل زیر)
مثال مذکور فرآیند اسمز معکوس به صورت Batch را ارائه میکرد. اما در صنعت لازم است تصفیه آب به صورت پیوسته صورت پذیرد و اگر بخواهیم مطابق با این مثال عمل تصفیه را انجام دهیم، افزایش غلظت نمک در ظرف خوراک (1) باعث ازدیاد فشار اسمزی گشته لذا بایستی دائما فشار عملیاتی را زیاد کرده و برای جلوگیری از این مشکل همواره جریانی از قسمت محلول غلیظ از دستگاه خارج کنیم تا غلظت ثابت بماند. بنابراین همواره جریان Permeate کمتر از مقدار جریان خوراک میباشد.

انتخاب غشاء (Membrane Selection)
در سیستم اسمز معکوس غشاء مهمترین و حساسترین قسمت دستگاه می باشد. زیرا فشار عملیاتی مورد نیاز ارتباط مستقیم با ضخامت غشاء و قطر سوراخهای آن دارد. همچنین غشاء به علت تماس مداوم با مواد شیمیایی افزوده شده به آب، بایستی مقاوم بوده
و با مواد بازدارنده و ضد زسوب گذار و زیست کشها (Biocides) واکنش ندهد.


عوامل مؤثر در مقایسه غشاءها عبارتند از:
1. قطر سوراخها
2. ضخامت
3. مقاومت در مقابل مواد شیمیایی
4. قیمت
5. افت فشار
6. شرکت سازنده


سعی می شود آب قبل از ورود به دستگاه اسمز معکوس، حتما تصفیه مقدماتی گردد. ولی با این حال لازم است پیش از انتخاب غشاء عملیت پایلوتی صورت پذیرد. به علت کیفیت بسیار عالی آب خروجی از سیستم اسمز معکوس امروزه بیشتر صنایع از این روش، بجای بکارگیری سیتمهای تعویض یونی استفاده می کنند. زیرا مبادله کننده های یونی به علت مصرف زیاد مواد شیمیایی و رزین، دارای هزینه راهبری و نگهداری زیادی می باشند.

+ نوشته شده در  یکشنبه نوزدهم آبان 1387ساعت 15:2  توسط  علی قاسمی(be3da)  | 

سيستم هاي مهندسي تصفيه فاضلاب

انواع فاضلاب:

صنعتی: خواص آن بستگی به نوع صنعت دارد. فرايند تصفيه بسيار متغير می باشد. بسياری از فرايندهای مورد استفاده جهت تصفيه فاضلاب شهری در مورد فاضلاب صنعتی نيز استفاده می شود.


شهری: حاوی آلاينده های بسياری است. ترکيب فاضلاب با فصل ممکن است تغيير کند که ناشی از استفاده مختلف آب می باشد.




مهم ترين اجزای تشکيل دهنده فاضلاب

جامدات معلق: عمدتاً شامل پسماندهای غذايي، فضولات بدن انسان، کاغذ، پارچه و ذرات خاک می باشد.

مواد آلی فاضلاب : عمدتاً شامل پروتئينها (40 تا 60 درصد)، کربوهيدراتها (25 تا 50 درصد) و ليپيدها (تقريباً 10درصد)

عوامل بيماريزا: انواع عوامل بيماريزا با منشأ آبی يافت می شوند که شامل باکتريها، ويروسها، پرتوزوآ و انگلها می باشند.


سيستم های تصفيه فاضلاب شهری

تصفيه اوليه - تصفيه ثانويه - تصفيه ثالث



تصفيه اوليه:

هدف جداسازی مواد جامد از فاضلاب ورودی و جدا کردن نخاله های بزرگ توسط غربالها و يا خرد کردن آنها با تجهيزات خرد کننده ، جداسازی جامدهای معدنی در کانالهای دانه گير و بيشتر جامدات معلق آلی با ته نشينی ، جداسازی تقريباً نيمی از جامدات معلق که تقريباً 30% BOD کل فاضلاب ورودی را تشکيل می دهند.



طراحی تصفيه اوليه:

1) غربال کردن يا آشغال گيری:

حذف جامدات درشت از فاضلاب ، غربالهای درشت از ميله های عمودی به فاصله 1 سانتیمتر از يکديگر و غربالهای ريز از سيمهای بافته شده و يا صفحات سوراخدار تشکيل شده اند. مقدار جامدات حذف شده در غربال کردن به اندازه روزنه های غربال بستگی دارد. دفع در محل دفن بهداشتی زباله، خرد کردن و باز گردانيدن به جريان فاضلاب ، خاکسترسازی متداولترين عمليات دفع جهت جامدات غربال شده به شمار می رود.



2) خرد کردن:مواد غربال شده گاهی پس از خرد کردن به جريان فاضلاب باز می گردانند. خرد کننده معمولاً جامدات درشت را تا اندازه تقريبی 8 ميليمتر خرد می کند و به فاضلاب بر می گرداند. دستگاه های خرد کننده بايد جلوتر از دستگاههای پمپاژ قرار بگيرند.



3) شن گيری يا حذف دانه :دانه يا grit شامل گونه ها و انواع مختلفی مانند جامدات معدنی شامل نخاله ها، شن، گل و لای، پوسته تخم مرغ، شيشه و خرده فلز و يا ترکيبات آلی سنگينتر و بزرگتر مانند تکه های استخوان، دانه ها و تفاله های چای و قهوه می باشد. از يک ميليون متر مکعب فاضلاب 15 متر مکعب دانه جدا می شود. دانه های دارای مواد آلی يا در محل دفن بهداشتی دفع می شوند و يا همراه با مواد غربال شده سوزانده و سپس دفع می شوند.



4) اندازه گيری جريان : دانستن شدتهای هيدروليکی جريان برای عملکرد بسياری از راکتورها در واحد تصفيه فاضلاب ضروری می باشد. اندازه گيری شدت جريان جهت تخمين ظرفيت مورد نياز در آينده لازم می باشد.



5) ته نشين سازی مقدماتی : عمليات واحدی است که برای تغليظ و جداسازی جامدات آلی معلق از فاضلاب طراحی می شود. زمانی که تصفيه اوليه کافی تلقی می شود ته نشين سازی مقدماتي مهم ترين قسمت واحد تصفيه می باشد. عملکرد اين بخش جهت کاهش بار آلودگی وارد شونده به جريانهای طبيعی آب بسيار حساس می باشد. اين عمل بدون افزايش منعقد کننده های شيميايي و اختلاط مکانيکی و يا عمليات لخته سازی می باشد. مواد آلی اندکی از آب سنگينترند و ته نشين می شوند و مواد سبکتر مانند روغنها در سطح فاضلاب شناور می شوند. جداسازی کف توسط لجن روب و جداسازی مواد شناور توسط يک سر ريز کف انجام می گيرد. ته نشين سازهای اوليه يا به شکل مخازن مستطيل بلند و يا مخازن استوانه ای می باشند.



تصفيه ثانويه سيستم های تصفيه فاضلاب شهری:

تبديل بيولوژيکی مواد آلي کلوئيدی و محلول به جرم زنده که بعداً به وسيله ته نشين سازی جدا می شود. تماس بين ميکروارگانيسم ها و مواد آلی در اثر معلق بودن جرم زنده در فاضلاب و يا عبور فاضلاب از سطح جرم زنده چسبيده به سطوح جامد معروفترين سيستم جرم زنده معلق لجن فعال می باشد.جرم زنده توليد شده توسط کاتابوليسم خود خوری و يا ساير ميکروارگانيسم ها قابل تجزيه می باشد.









معمولاً تصفيه بيشتر لجن ثانوی توسط فرايندها بيولوژيکی بی هوازی صورت می گيرد. محصولات نهايي گازی شکل، متان، دی اکسيد کربن و مايعات و جامدات بی اثر توليد می شوند. متان دارای ارزش حرارتی است.مايعات با غلظت های بالای ترکيبات آلی به واحد تصفيه بازگردانده می شوند. جامدات با مقدار زيادی از ترکيبات معدنی به عنوان تنظيم کننده مواد خاک و يا کود در زمينهای کشاورزی مصرف می شوند. بقيه جامدات را با سوزاندن و دفن بهداشتی دفع می کنند.



گاهی تصفيه اوليه و ثانويه همراه با هم انجام می شود. فاضلاب در حوضچه های اکسيداسيون ريخته می شود و فاضلاب در سطح به طور هوازی و در عمق به صورت غيرهوازی تجزيه می شود در سيستم لاگون هوادهی شده، اکسيژن در اثر هوادهی مکانيکی تأمين می شود و تجزيه در کل عمق برکه به صورت هوازی می باشد. در اغلب موارد تصفيه ثانويه جهت دستيابی به استانداردهای جريان خروجی کافی می باشد.





طراحی تصفيه ثانويه:

جريان خروجی از تصفيه اوليه هنوز دارای 40 تا 50 درصد از مواد جامدمعلق و تقريباً تمام مواد آلی و معدنی محلول اوليه می باشد. جهت حذف مواد آلی در تصفيه ثانويه از فرايندهای فيزيکی، شيميايي و يا بيولوژيکی استفاده می شود. در تصفيه بيولوژيکی مواد آلی فاضلاب به عنوان غذا توسط ميکرو ارگانيسم ها مصرف شده و به سلولهای بيولوژيکی يا جرم زنده تبديل می شود. ارگانيسم هايي که در سيستم های آبهای شيرين طبيعی به تجزيه مواد آلی می پردازند. ارگانيسم های دخالت کننده در تصفيه فاضلاب می باشند. جداسازی جرم زنده تازه توليد شده از فاضلاب جهت تکميل فرايند تصفيه ضروری می باشد.



لجن فعال

يک سيستم کشت ميکروبی معلق است که از اوايل قرن بيستم توجه و استفاده می شود. لجن ته نشين شده حاوی ميکروارگانيسم های زنده و فعال می باشد و به همين سبب لجن فعال ناميده مي شود. لجن فعال از نوع كشت ميكروبي معلق با لجن بازگشتي مي باشد وبه صورت اختلاط کامل يا جريان لوله ای می باشد. فرآيند هوازی است و اکسيژن به وسيله تزريق هوا تأمين می شود.



هوادهی لجن فعال

در فرايند لجن فعال سرعت مصرف اکسيژن هميشه از سرعت جايگزينی طبيعی آن بيشتر است. اکسيژن به طور مصنوعی در اثر هوادهی مايع مخلوط در راکتور بيولوژيکی تأمين می شود. سرعت مصرف اکسيژن تابعی از خواص فاضلاب و راکتور می باشد. تکنيک های هوادهی عبارتنداز: پخش کننده های هوا (ديفيوزر) برای تزريق هوای فشرده و همزنهای مکانيکی برای اختلاط شديد جهت توزيع هوا در مايع و استفاده از هوای پخش شده در سيستم های جريان لوله ای و هواده های مکانيکی در سيستم های کاملاً مخلوط شده اند



برکه ها و لاگونها

در برکه ها که معمولاً کم عمق هستند، فاضلاب برای مدت نسبتاً طولانی جهت فرايند پالايش طبيعی و رسيدن به تصفيه مطلوب نگه داشته می شود. در برکه ها حداقل قسمتی از سيستم بايد هوازی باشد. لاگونها حوضچه هايي هستند که اکسيژن آنها از طريق هوادهی مصنوعی تأمين می شود. لاگونها معمولاً اختياری هستند و جامدات در قسمت کف ته نشين می شود و به شکل بی هوازی تجزيه می شوند. برکه ها و لاگونهای اختياری راکتورهای کاملاً بهم خورده، بدون جريان بازگشتی جرم زنده هستند و جامدات فاضلاب در نزديکی محل ورود جريان ته نشين می شوند.



گندزدايي جريانهای خروجی

ضرورتاً در مواردی که در بخش هايي از جريان خروجی ممکن است با انسان تماس يابد، انجام داده می شود. فرايندهای گندزدا مشابه با فرايندهای گندزدايي در مورد آب آشاميدنی می باشد. اکسيد کننده های شيميايي مؤثرترين مواد گندزدا جهت فاضلاب می باشند. پر مصرف ترين گندزدا کلر می باشد. با وجود اينكه کلر با اجزای مشخصی در فاضلاب ترکيب شده و ايجاد ترکيب هالوفرم می نمايد بيش از ساير مواد گندزدا به مصرف مي رسد.



تصفيه و دفع لجن:

جامدات غليظ جدا شده از فاضلاب دارای مواد زيان آور بسياری می باشند و بايد به نحو مناسبی دفع شوند. تجهيزات دفن لجن 40 تا 60 درصد هزينه ساخت واحدهای تصفيه فاضلاب را به خود اختصاص می دهد. در مرحله اول بايد کميت و ماهيت لجن با توجه به خواص فاضلاب، ماهيت و بازدهی فرايندهای تصفيه مشخص شود. معمولاً 70 درصد لجن را مواد آلی تشکيل می دهد.اين عمل جهت كاهش حجم لجن مي باشد و در نهايت لجن به شكل مايع و يا نيمه جامد باقي مي ماند.



تغليظ لجن :

با استفاده از روش های زیر صورت می گیرد :
روش های مکانيکی

*****اسيون خلاء

استفاده از سانتريفوژ

کاهش حجم به کمک تغليظ ثقلی که معمولاً غلظت را دو برابر کرده و حجم را نصف می کند.

شناور سازی



هضم لجن

مهم ترين روش تثبيت لجن غليظ شده تجزيه بيولوژيکی می باشد. درفرايند هضم ، جامدات تبديل به محصولات نهايي غير سلولی می شوند. هضم لجن باعث کاهش حجم لجن تغليظ شده و خنثی سازی جامدات باقی مانده می شود. هضم می تواند به دو صورت هوازی و غيرهوازی صورت پذيرد.



دفع لجن

با استفاده از روش های زیر صورت می گیرد :
خشک کردن

خاکسترسازی

تخليه لجن در زمين با رعايت معيارهای بهداشتی

تخليه لجن در خاکها به عنوان کود



تصفيه ثالت

شامل جداسازی بهتر مواد جامد معلق و حذف مواد مغذی می باشد.از *****اسيون جهت جداسازی جامدات معلق استفاده می شود. حذف ترکيبات فسفر و نيتروژن به وسيله مجموعه ای از فرايندهای فيزيکی، شيميايي و بيولوژيکی انجام می شود.



تصفيه ثالث يا تصفيه پيشرفته فاضلاب:

هر گاه کيفيت جريان خروجی از تصفيه ثانويه منطبق با استانداردهای جريان خروجی نباشد. تصفيه ثالث شامل حذف ترکيبات نيتروژن و فسفر، مواد مغذی رشد گياهی، جامدات معلق اضافی، نمکهای معدنی محلول و مواد آلی مقاوم ممکن است باشد. مهم ترين مواد مغذی معمولاً در برگيرنده ترکيبات نيتروژن و فسفر می باشند.



حذف نيتروژن

نيتروژن آمونياكي، احياء شده ترين تركيب نيتروژن يافت شونده در فاضلاب ها است.


متداول ترين فرايند ها جهت جداسازي آمونياك:


1) حذف آمونياك به روش هوادهي

2) نيتريفيكاسيون- دي نيتريفيكاسيون بيولوژيكي



حذف فسفر

فسفر جز يي جدايي ناپذير از فاضلاب شهري است.به طور متوسط در حدود 10 ميلي گرم بر ليتر مي باشد.بيشتر به شكل پلي فسفات ها و ارتوفسفات ها هستند.روش اصلي جداسازي فسفر ترسيب شيميايي مي باشد.در اين روش در pH هاي اندكي اسيدي ارتوفسفات ها با كاتيو ن هاي آهن يا آلومينيوم سه ظرفيتي واكنش داده و ايجاد رسوب مي نمايند.



دفع فاضلاب و استفاده مجدد از آن:

قسمت عمده فاضلابهای تصفيه شده بايد دفع شوند. دريافت کننده های نهايي فاضلابهای تصفيه شده: آبهای سطحی و بسترهای آب زيرزمينی، سطح زمين و در برخی موارد اتمسفر محل های دفع يا تجهيزات مورد استفاده مجدد بايد در فاصلة مناسبی نسبت به واحد تصفيه فاضلاب قرار داشته باشند. معمولترين روش برای دفع فاضلاب رقيق نمودن آن در آبهای سطحی است. از جريانهای خروجی فاضلاب در کشاورزی و ايجاد فضاهای سبز شهری در پارکها، زمينهای گلف، کناره بزرگراهها و جاده های منتهی به فرودگاهها به نحو موفقيت آميزی استفاده شده است. ممکن است از جريانهای خروجی تصفيه فاضلاب جهت مقاصد صنعتی استفاده شود. با توجه به کمبود آب آشاميدنی، استفاده از فاضلاب تصفيه شده به عنوان بخشی از منبع آب آشاميدنی اخيراً در بعضی کشورها بيشتر متداول شده است.


مراجع

”مهندسي محيط زيست“ نوشته پوي، روو، و چپانوگلاس، ترجمه دكتر محمد علي كي نژاد و مهندس سيروس ابراهيمي، انتشارات دانشگاه صنعتي سهند

+ نوشته شده در  یکشنبه نوزدهم آبان 1387ساعت 15:0  توسط  علی قاسمی(be3da)  | 

بكارگيري اشعه UV در استراتژي هاي گندزدايي آب شهري

بهرام مظفر زنگنه

 

چكيده

 

بكارگيري پرتو فرابنفش در فرايند پالايش آب و تصفيه فاضلاب روشي شناخته شده براي جايگزيني مواد شيميايي گندزدا از قبيل كلر ميباشد. پرتو فرابنفش عمل ضد عفوني  را به طور موثر و بدون توليد تركيبات مشكل زاي جانبي ناشي از گندزداهاي شيميايي از قبيل كلر انجام ميدهد.

مناسب ترين زمان براي بازبيني استراتژي كلي فرايند گندزدايي در تصفيه خانه ها و شبكه توزيع آب شهري، زمان نوسازي تاسيسات موجود تصفيه آب آشاميدني و يا در خلال طراحي تاسيسات جديد مي باشد. گندزدايي مقدماتي و ثانويه شبكه توزيع آب‌‌،‌‌ هر دو بايستي در قالب يك استراتژي كلي گندزدايي گنجانده شوند. در اين مقاله مقايسه اي بين گندزداهاي شيميايي وUV  به عمل آمده و تاثيرات انتخاب هر يك تشريح گرديده است.

پردازش يك استراتژي موفق  گندزدايي نيازمند درك يكپارچه كليه عوامل زير است‌ :

     1.       هدف از گندزدايي و ميزان مجاز ميكروب باقيمانده پس از ضدعفوني

      2.        بيولوژي مرتبط با فرايند تصفيه آب و شبكه توزيع

      3.        تاثير عملكرد واحد گندزدايي مقدماتي و كيفيت آب بر روي عملكرد سيستم گندزدايي ثانويه

      4.        ملاحظات مكانيسمي، مقايسه محاسن و معايب و انتخاب محل براي استقرار سيستم گندزدا

  

1) ضرورت بررسي استراتژي هاي جديد براي گندزدايي

گندزدايي آب يك وسيله شناخته شده براي حفاظت جوامع از ميكرواورگانيزم هاي بيماري زاي آبزي به شمار مي رود. با اين وجود، در حال حاضر حتي در جوامع پيشرفته نيز استراتژيهاي  گندزدايي كامل نيستند. در خلال سالهاي 1988-1981 تعداد 248مورد شيوع بيماريهاي ناشي از آب آشاميدني در ايالات متحده آمريكا گزارش شده است. 45% موارد آلودگي در سيستم هاي تامين آب شهري، 34% در سيستم هاي تامين آب برون شهري، 11% در منابع تامين آب خصوصي و 10%  در آب تسهيلات ورزشي- تفريحي مشاهده شده اند[2].  

44% از بيماريهاي شايع شده توسط پاتوژنهاي موجود در آب مربوط به استفاده از آبهاي زيرزميني آلوده، 26% مربوط به استفاده از آبهاي سطحي آلوده و 13%  مربوط به آلودگي شبكه توزيع از محل اتصالات ويا هنگام تعميرات بوده است.

 با وجود اينكه گندزدايي شيميايي بوسيله كلر روشي كاملا عموميت يافته به شمار    مي رود، با توجه به تجربيات علمي فزاينده در مورد مصون شدن ميكروبها در مقابل گندزداهاي شيميايي و بالا رفتن آگاهي وحساسيت مردم در مورد سلامتي، ايمني، هزينه ومحيط زيست، نياز به يافتن فرايندهاي پيشرفته تصفيه آب با بكارگيري روش هاي گندزدايي غيرشيميايي و حذف كامل گندزداهاي شيميايي ماندگار ازشبكه هاي توزيع بيش از پيش ضروري گرديده است.

 

  2)  گند زدايي با UV

گندزدايي با UV به عنوان يك روش مطمئن براي  جايگزيني مواد شيميايي  بطور روزافزون بكارمي رود. دستگاه هاي UV مي توانند براي دامنه وسيعي از كاربردها طراحي شوند. با در نظر گرفتن كيفيت آب و هدف از گندزدايي،  پرتو فرابنفش با موفقيت كامل براي طيف وسيع كاربردي زير مورد استفاده قرار گرفته است:

      1.         آب شرب ( شهرها، شهرك ها، برج ها، كارخانجات، منازل و غيره ) از منابع آب سطحي و يا زيرزميني

      2.       آبهاي فرايندي و توليدي صنعتي شامل :

           الف) صنايع غذايي، نوشابه سازي و آبمعدني

             ب) آبهاي سيستم هاي خنك كننده و تهويه مطبوع

             ج ) تاسيسات پرورش ماهي و ميگو، و غيره

     3.         فاضلاب هاي شهري، پس از تصفيه مرحله دوم  يا سوم (بازيافت)

دلايل اصلي انتخاب گندزدايي به روش UV عبارتند از:

    -  تاثير گذاري (در مقايسه با كلر، UV مي تواند با دوز مصرف نسبتا پاييني  طيف وسيعي از ميكروبها، باكتري ها ويروسها را نابود كند.)

    -  حداقل ريسك براي سلامتي ( تركيبات جانبي بسيار كم و قابل اغماض است.)

    -  به جا نگذاشتن باقيمانده كه با مواد آلي موجود در آب ايجاد واكنش نموده و در نتيجه رنگ، عطر و طعم درمحصولات غذايي را تغيير دهد.)

    -  ايمني مصرف كنندگان، مسئولان و جامعه (عدم حمل و نگهداري و كار با مواد شيميايي سمي)   

    -  سادگي و هزينه پايين در كاربري و نگهداري (دستگاههاي   UV نسبت به دستگاههاي مولد اوزن و دي اكسيد كلر از پيچيدگي بسيار كمتري بر خوردارند.) 

    - عدم نياز به مخازن بزرگ تماس (ضد عفوني با UV در ظرف چند ثانيه كامل مي شود در حاليكه ساير روشهاي گندزدايي به 10 تا 60 دقيقه زمان نياز دارند)

    -  هزينه پايين سرمايه گذاري دستگاههاي UV (در طراحي تاسيسات جديد، ضدعفوني با UV كمترين هزينه سرمايه گذاري را دارد.‌)

 

 

3) گندزدايي آبهاي سطحي

نور UV در دوز متعارف با مولكولها واكنش شيميايي نشان نميدهد. درحاليكه مواد گندزداي شيميايي با اكسيداسيون بعضي ملكولها بستر تغذيه منا سبي براي رشد ميكروبي ايجاد ميكنند. مقدار پرتو UV مورد استفاده در گندزدايي، در مقايسه با مقداري كه در تكنيكهاي پيشرفته اكسيداسيون با UV  بكار ميرود، بسيار پايين است. از اين رو ميتوان ميزان دوز UV را بدون اينكه منجر به جذب UV در آب شود تا ميزان زيادي  بالا برد. عدم حساسيت مواد شيميايي آب نسبت به تغييرات دوز UV مزيت اين شيوه بخصوص در گندزدايي آبهاي سطحي مي باشد. زيرا به خاطر كيفيت پايين اين آبها در مقايسه با آبهاي زيرزميني معمولا گندزدايي بيشتري لازم است.

كلر در دوز  بالا مي تواند كيست هاي ژيارديا را ازبين ببرد ولي بروي كريپتوسپوريديوم، حتي در دوزهاي بالا، تاثير نمي گذارد. پروتوزوا در آبهاي سطحي بيشتر يافت مي شود و براي از بين بردن آن به مقادير بيشتري از گندزداهاي شيميايي نياز است كه مجددا به تشكيل تركيبات جانبي مضر بيشتري مي انجامد.

مواردي كه وجود كيستهاي پروتوزوا خطر شناخته شده ويا بالقوه باشد، عملي ترين   راه حل مقابله با آن استفاده از فيلتر مناسب در تصفيه خانه هاي شهري و منازل است. يك سيستم خانگي مناسب ميتواند شامل يك پيش فيلتر براي خارج كردن رسوبات و ذرات درشت تر، يك فيلتر با منفذ هاي 5 ميكرون مطلق براي خارج كردن ژيارديا، و در نهايت يك فيلتر با منفذهاي 3 ميكرون مطلق براي خارج كردن كريپتوسپوريديوم باشد. اگر فيلترها پس از تعويض و قبل از دورانداخته شدن به مدت طولاني در داخل مواد سفيد كننده قرار گيرند، پروتوزوا درگير در منافذ فيلتر از بين ميرود. در تصفيه خانه هاي شهري، عموما فيلترهاي شني و يا  چند لايه بكار ميرود. همچنين مي توان از روش هاي نوين تصفيه با سيستم ازن زني استفاده نمود. در اين صورت بايد مواد آلي تجزيه شده توسط ازن پس از ازن زني بوسيله فيلتر فعال بيولوژيكي ويا كربن فعال جذب شده و سپس باكتريهاي حاصل از اين فرايند بيولوژيك نابود شوند.UV براي گندزدايي نهايي اين سيستم بسيار مناسب مي باشد.

 

4)  مقايسه روش هاي ضدعفوني

پرتو فرابنفش هيچگونه باقيمانده ضد عفوني كننده وارد شبكه توزيع نميكند همين مساله اين  تصور اشتباه را ايجاد كرده كه هرگاه امكان شكل گيري لايه هاي زيستي وجود دارد، بايد به جاي اشعه ماوراء بنفش از كلر استفاده شود. (به عنوان مثال بر روي سطوح دستگاهها و يا در داخل لوله هاي خطوط توزيع)

اكنون از مدارك علمي انتشار يافته كاملا روشن است كه اگر آب حاوي مواد غذايي براي رشد ميكروبي باشد (بخصوص كربن آلي قابل جذب AOC ) وجود كلر آزاد باقيمانده به مقدار 1 PPM در خطوط توزيع شهري به هيچ وجه تضمين كننده اين مسئله نيست كه لايه هاي زيستي در سطوح لوله شكل نگيرند ودر نتيجه كاليفرم مدفوعي در شيرهاي مصرف آب ديده نشود[5].

در واقع كلر ماده اي بسيار فعال و واكنشي است: واكنش با مولكول ها و ميكروبهاي واقع در سطح خارجي بيوفيلم ها كلر باقيمانده را بسرعت مصرف مينمايد. نتيجتا، كلر نمي تواند در عمق بيوفيلم نفوذ كرده و فعاليت ميكروبهاي موجود در سطوح عميق تر را از بين ببرد.

 كلرآمين بدليل آنكه نسبت به كلر واكنش كند تري از خود نشان ميدهد در از بين بردن بيوفيلم ها و كنترل ميكروبي در خطوط توزيع بهتر عمل ميكند[4].

از آنجاييكه كلرامين براي ضد عفوني اوليه بخصوص در دوزهاي متعارف مناسب نمي باشد و بعضي از ويروسها نسبت به آن مقاوم مي باشند، يك استراتژي مطلوب جهت ضد عفوني ميتواند استفاده از اشعه ماوراي بنفش به عنوان گندزداي اوليه و سپس استفاده از كلرامين با تاثير ضد عفوني ماندگار ثانويه جهت جلوگيري از رشد ميكروبي در محيط هاي حاوي AOC در خطوط توزيع باشد.

با اين وجود اين روش يك مشكل اساسي دارد: اگرچه كلرامين، نسبت به كلر آزاد، تري هالومتانهاي بمراتب كمتري توليد ميكند ولي باعث ايجاد مولكولهاي پيچيده تر و سنگين تري ميگردد. با توجه به اين مطلب اين روش را ميتوان “دومين بهترين استراتژي ضد عفوني آب” محسوب كرد.

 

5) بهترين استراتژي ضدعفوني

بهترين استراتژي ضد عفوني روشي است كه هيچ نوع تركيبات آلي جانبي ايجاد نكند و با كارايي بالا باكتريها و ويروسها را از بين برده و پرتوزوا را تصفيه نمايد و همچنين به مواد شيميايي باقيمانده در خطوط توزيع شبكه نياز نداشته باشد.

هيچ شيوه ضد عفوني به تنهايي نميتواند كليه اين اهداف را برآورده نمايد ليكن طراحي فرايندي كه اجزاء آن در كنار يكديگر موفق به دستيابي به اين اهداف گردند امكان پذير است[1]. يك چنين فرايندي شامل اجزاء زير ميباشد:

 1.                پيش تصفيه آب بانضمام حذف ذرات آلي تا حد دستيابي به كيفيت مطلوب توسط فيلتراسيون

 2.                حذف مواد محلول آلي غذايي توسط فيلترهاي بيولوژيكي فعال، شني وكربن فعال

 3.     ضد عفوني با دوز صحيح توسط  UV بمنظور از بين بردن باكتريها و ويروسهايي كه از فيلتر ها عبور ميكنند

4.     انتقال آب پالايش شده به شبكه توزيع مجهز به سيستم تعمير و نگهداري  بدون استفاده از مواد شيميايي باقيمانده[6]

اين شيوه اي است كه امروزه در اروپا بكار ميرود و سيستمي است كه از طرف بعضي محافل تخصصي بعنوان روند تكاملي در تصفيه آب شناخته شده است.

امروزه در بعضي شهر هاي بزرگ اروپا و برخي شهر هاي كوچك در ايالات متحده از هيچ نوع  ماده ضد عفوني كننده باقيمانده در آبهاي آشاميدني استفاده نمي كنند.  

كيفيت آب در اين شهر ها بسيار خوب است و شمارش ميكروبي پايين تر از حد مجاز ميباشد (به عنوان مثال كمتر از 500 كلني در هر ميلي ليتر)

 

6)  نحوه عملكرد UV

اصول گندزدايي با پرتو فرابنفش در مقالات متعددي منتشر شده است. بطور خلاصه ميتوان گفت كه لامپهاي كم فشار جيوه اي با راندمان بالا و يا لامپ هاي پر فشار جيوه اي با راندمان كم تر  ولي  شدت تابش بيشتر ، در اسيد نوكلئيك (مولكولهاي حاوي اطلاعات ژنتيكي) ميكروبها تغييرات فتو شيميايي ايجاد ميكند. اين تغييرات مانع تكثير سلولي و توليد مثل آنها ميگردد. مقدار تخريب ايجاد شده توسط پرتو فرابنفش و در نتيجه ميزان تاثير فرايند ضد عفوني با شدت نور و مدت زمان مجاورت با تابش متناسب ميباشد. از اين نظر، دوزUV  برابر است با حاصل ضرب مقدار متوسط شدت تابش پرتو UV در طول موج 254 نانومتر در داخل محفظه دستگاه UV (بر حسب mW/cm2 ) در مدت زمان عبور آب از داخل دستگاه ( بر حسب ثانيه). دوز UV بر اساس ژول برمتر مربع ( J/m2) و يا ميلي وات ثانيه بر سانتيمتر مربع  (mW.s/cm2)محاسبه ميشود. دوز متداول پرتو افشاني UV براي ضد عفوني آب شرب بر اساس كيفيت آب و هدف ضد عفوني مورد نظر بين 400 و 1200 ژول بر متر مربع (40 تا 120 ميلي وات ثانيه بر سانتيمتر مربع)  قرار دارد.

 

7) عوامل موثر در تعيين دوز UV

بكارگيري موثر لامپ هاي UV براي كاربرد هاي مختلف شامل ضدعفوني آب آشاميدني، آب فرايندي و فاضلاب، نياز به آگاهي از عوامل تعيين كننده دوز UV دارد. اين عوامل شامل موارد زير ميباشند:

1.            ميزان آلودگي ميكروبي آب ورودي

2. فرايند تصفيه قبل از ضد عفوني با UV. فرايند تصفيه در مورد عوامل كيفي آب مانند مقدار و اندازه مواد جامد، كدورت، شفافيت براي نور UV و غيره و همچنين مشخصات ميكربي آب عامل تعيين كننده ميباشد.

3. قوانين و استانداردهاي  تعيين كننده ميزان مجاز ميكروب باقيمانده پس از ضد عفوني بر حسب مورد كاربرد.

4.       عوامل بيولوژيكي مربوط به حساسيت ميكروبها در مقابل نور UV

5.       عوامل فيزيكي:

1-5-  عوامل تعيين كننده شدت تابش متوسط UV در داخل دستگاه :

-  طراحي محفظه دستگاه

-  قدرت و تعداد لامپها

-  شفافيت آب در طول موج UV 

2-5- حصول اطمينان از اينكه شدت تابش متوسط UV در داخل دستگاه به ميكروبهاي داخل آب رسيده است يا خير : 

- وضعيت استقرار ميكروبها (شناور بصورت آزاد و يا داخل ذرات معلق، طيف اندازه ذرات معلق و تركيب ذرات)

-   نحوه رفتار هيدروليكي مايع در هنگام عبور از داخل محفظه UV و ميزان تلاطم

- دبي

 

مراجع

 

 1.   Cairns W.L. (1995)Ultraviolet Technology  for Water Supply Treatment. Convention Paper, 20th Annual Convention and Exhibition, Water Quality Association.

 2.   Craun G.F. (1991) Causes of waterborne outbreaks in the United States. In Proceedings of the AWWA Water Quality Technology Conference – Advances in Water Analysis and Treatment. Part I, p. 149-152. American Water Works Association, Denver, CO. 

 3.   Kruithof  J.C. & van der Leer R.C. (1990) Practical experiences with UV- disinfection in the Netherlands. In Proceedings of the AWWA Seminar on Emerging Technologies in Practice. P. 177-190, American Water Works Association, Denver, CO.

  4.   Neden D.G., Jones R.J., Smith J.R., Kirmeyer G.J. & Foust G.W. (1992) Comparing chlorination and chloramination for controlling bacterial regrowth. Journal AWWA 84, 80-88.

  5.   Rice E.W. Scarpino P.V., Reasoner D.J., Logsdon G.S. & Wild D.K. (1991) Correlation of coliform growth response with other  water quality parameters. Journal AWWA 83, 98-102.

+ نوشته شده در  یکشنبه نوزدهم آبان 1387ساعت 14:58  توسط  علی قاسمی(be3da)  | 

سختي آب و راه هاي رفع آن


وقتي اب باران به زمين مي رسد معمولا داراي مقداري دي اکسيد کربن به صورت محلول است وقتي در خاک فرو مي رود به طبقات سنگ آهک و يا طبقات کربنات کلسيم و کربنات منيزيم مي رسد و مقداري از آنها را به صورت هيدروژن کربنات يا به اصطلاح بي کربنات در خود حل مي کند. اين اب که داراي يون هاي +Ca2 و  +Mg2 به صورت محلول است آب سخت ناميده مي شود. از اين اصطلاح معلوم مي شود که اين آب سخت با صابون کف نمي کند.بر عکس آبي که نرم است به اساني با صابون توليد کف مي کند.اين اصطلاح ها زياد دقيق نيستند ولي معمولند.توده هاي ترکيبات اهن يا فلزات سنگين ديگر هم ممکن است باعث سختي آب شوند. سختي آب بر دو نوع است : سختي موقت که در آن يون هاي  HCO¯3 با يون هاي فلزي همراه است و سختي دائم که در آن يون هاي  SO¯4 که با ثبات تر از   HCO¯3 هستند با يونهاي فلزي همراهند.جزء اصلي صابون معمولي سديم که در اب محلول است استارات سديمNaC18 H35 O2  است.        


وقتي به آبي که داراي يون هاي +Ca2 است صابون اضافه کنيم يونهاي بزرگ ¯C18 H35 O2       با يون    +Ca2 ترکيب مي شوند و صابون غير محلول يعني استارات کلسيم  مي دهند که به صورت جسم لزج خاکستري رنگ ته نشين مي شود. Ca2+ + 2C35 H35 O2 ¯ .......>  Ca( C18 H35 O2 )2     


يونهاي فلزي در آب سخت باصابون ترکيب مي شوندو رسوب مي دهند تا تمام اين يونها جدا شوند تا وقتي اين عمل ادامه دارد کف با دوامي حاصل نخواهد شد. آب نرم داراي اين يونهاي مزاحم نيست بنابراين وقتي صابون به آنها اضافه شود به اساني کف مي کند.


نرم کردن اب سخت : اب سخت در لباس شويي بسيار زيان اور است زيرا رسوب چسبنده ي صابون را تلف مي کند و به الياف لباسها مي چسبد.آبهايي که سختي موقت دارند و داراي يونهاي   HCO¯3 مي باشند در اثر جوشاندن کربنات کلسيم به صورت يک پوشش محکم ديوار داخلي کتري را مي گيرد ممکن است قطر اين لايه آنقدر زياد شود که در اثر خاصيت عايق بودن از انتقال حرارت کافي جلوگيري کند پس جوشاندن يکي از راههاي نرم کردن آب سخت است که معادله ي واکنش به اين صورت است : Ca2+ + 2HCO3¯ .........>  CaCO3 + H2 O  + CO2 (g


از راههاي ديگر براي رفع سختي يکي راسب کردن و ديگري عوض کردن يون است معمولا نوع سختي و مقدار آب نرم لازم را در نظر مي گيرند و موثرترين و با صرفه ترين راه را انتخاب مي کنند.


راسب کردن : وقتي کربنات سديم  Na2 CO3  به آب سخت اضافه شود رسوب حاصل از يونهاي +Ca 2و+ Mg 2  به صورت کربنات غير محلول ته نشين مي شود و البته يونهاي + Na که به آب اضافه مي شود اشکالي براي صابون پديد نمي آورد.   Ca2+  +  CO¯3  ..........>      CaCO3 (S


     


افزودن يک محلول قليايي مانند محلول امونياک يا آب آهک به آب سخت موقت مقداري يون  OH¯ به محلول مي دهد که    HCO¯3  را خنثي مي کند و فلز مزاحم را به صورت کربنات راسب مي سازد.    Ca2+ +     HCO¯3  +  OH¯ ..........>      CaCO3 (S) + H2


  Mg2+ +     HCO3¯ + OH¯ ..........>   MgCO3(S)   + H 2 O عوامل راسب کننده ي ديگر مانند براکس و فسفات سديم هم در بعضي موارد مصرف مي شوند. اين هر دو جسم در اثر هيدروليز محلول باز مي دهند و فسفات غير محلول کلسيم و منيزيم راسب مي کنند.


عوض کردن يون : بعضي مواد طبيعي که به نام زئوليت معروف هستند داراي شبکه ي متخلخل و دو بعدی گروههای سیلیکات آلومینات متخلخل هستند که مانند یونهای بزرگ و ثابت با بار الکتریکی منفی عمل می کنند. یونهای فلزی مانند + Na به این یونها متصل می شوند و تشکیل مولکول های غول آسا می دهند. اگر آب سخت مدتی در مجاورت زئولیت سدیم بماند یونهای  +Ca 2و   +Mg 2به جای یونهای   +Na قرار می گیرند چون یونهای زئولیت بی حرکت هستند و یونهای مزاحم فلزی به وسیله ی آب به جای یون  +Na قرار می گیرند.


 *  Ca2+ + Na2 Zeolit        .........>             CaZeOlit   +  2Na با بهره گیری از قانون اثر جرم می توان زئولیت مصرف و جدا شده دوباره زنده کرد و کاری کرد و بارها به کار برد.اگر زئولیت کلسیم را در محلول غلیظ کلرید سدیم ( با غلظت زیاد + Na ) قرار دهیم یونهای  + Ca 2جای خود را با یون  +Na عوض می کنند و واکنش عکس معادله ی *  اجرا می شود.یک نوع زئولیت ترکیبی به نام پرموتیت تندتر از زئولیت طبیعی عمل می کند و امروزه همه جا در خانه ها و کارخانه ها در دستگاه های نرم کننده ی آب مصرف می شود و از نمک طعام که از ارزانترین منابع یون +  Na است برای زنده کردن و کار کردن مجدد دستگاه مصرف می شود. 

+ نوشته شده در  یکشنبه نوزدهم آبان 1387ساعت 14:52  توسط  علی قاسمی(be3da)  | 

مضرات نیترات درآب آشامیدنی وحذف آن توسط فر آیند اسمز معکوس

مقدمه:

نیترات No-3))یکی از آنیون ها ی معدنی است که در نتیجه اکسید اسیون نیتروژن عنصری حا صل می شود

این ماده یکی از عنا صر بسیار ضروری برای سنتز پروتئین در گیا هان است ونقش مهمی رادر چرخه نیتروژن دارد نیترات از طریق اکسیداسیون طبیعی تولید وبنا براین در تمام محیط زیست یافت می شود.

شکل1 چزخه نیتروژن رادر طبیعت نشان می دهد.فاضلاب های شهری صنعتی مواد دفعی حیوانی وگیاهی در شهرهای بزرگ که دارای نیتروژن آلی هستند به خاک دفع می شوند دراثر فعالیت  میکروار گا نیزم های خاک نیتروژن آلی به یون آمونیوم NH)) تبدیل شده که به این پدیده Ammonifcationگفته می شود خاک توانائی نگهداری این ترکیب رادر خود دارد اما به مرور طی پدیده دیگری به نام Nitrficationبخشی از یون آمونیوم ابتدا به نیتریت(No) وسپس به نیترات تبدیل می شود لایه سطحی خاک قادر به حفظ ونگهداری این دو ترکیب نبوده ودر نتیجه نیتروت ونیترات به آبها ی زیر زمینی راه می یابند.

ازآن جائی که نیترات در آب به صورت محلول وجود دارد روش های معمول تصفیه آب قادر به خذف آن نیستند ازاین رونیاز به آن دسته ازروش های تصفیه پیشرفته می باشد که قادر به کاهش آلاینده های محلول هستند از سوی دیگر چرخه نیترات سازی در شهرها یی که دفع نادرست فا ضلاب از طریق چا ه های جذبی انجام می شود همچنان ادامه دارد ومشکل تولید پیوسته نیترات وانتشارآن به آب های زیرزمینی راسبب می گردد.

اثرات غیر سرطان زائی :

نیتریت حاصل از احیای نیترات معدنی وآلی پس از ورود به سیستم گردش خون آهن همو گلوبین را اکسید نموده و از ظرفیت II   به ظرفیت III تبدیل می نماید که در نتیجه هموگلوبین به متهموگلوبین تبدیل ظرفیت اکسیژن رسانی بسیارکمتری از هموگلوبین دارد ودر نتیجه به بافت ها اکسیژن کافی نمی رسد بعداز مدتی رنگ پوست (در نا حیه دور چشم ودهان ) به تیرگی میگراید وازاین رو به آن سندرم BIueBaby می گویند.

این عارضه اولین نشانه مسمومیت با نیترات است ونوزادان زیر شش ماه آسیب پذ یرترین گروه سنی دراین مورد هستند.زیرا نوزادان زیرشش ماه آسیب پذیرترین گروه سنی دراین مورد هستند زیرا نوزادان برخلاف بزرگسا لان علا وه بر PHبا لای معده وزیادی با کتری های طبیعی احیاء کننده نیترات فاقد آنزیم برگشت دهنده متهموگلوبین به همو گلوبین هستند. از دیگر علائم افزایش متهموگلوبین می توان به سردرد خواب آلودگی واشکال در تنفس اشاره نمود.

اثرات سرطانی زائی :

احتمال این که نیترات معدنی ویا آلی به عنوان یک عامل سرطانی زاعمل نمایند بستگی به احیای نیترات به نیترت و واکنش های بعدی نیترت با سایر مولکول ها به خصوص آمین های نوع دوم آمیدها وکاربا مات ها دارد که منجر به تشکیل ترکیبات  nitroso-Nمی گردد.

مطالعات انجام شده در کلمبیا نشان داده که رابطه معنی داری بین شیوع سرطان معده وغلظت نیترات درآب آشامیدنی برداشت شده از چاه ها وجود دارد.

اما بررسی های اپید میولوژیکی در دیگر نقاط دنیا رابطه مطمئنی رادر این زمینه نشان نداده است در کشور آلمان تحقیقاتی برروی جمعیت در معرض نیترات بالا در آب آشامیدنی انجام گرفت که رابطه معنی داری بین غلظت نیترات وافزایش تومورهای سرطان مغز به دست نیامد. مطا لعات دیگر در دانشگاه نبراسکان نشان داد که رابطه معنی داری بین غلظت نیترات آب وافزایش شیوع یک نوع سرطان  به میزان دوبرابر گردیده است.

این طور به نظر می رسد که تشکیل تر کیبات N-nitroso بستگی به احیای نیترات به نیتریت حضور پیش –

سازهای لازم با غلظت کافی عدم حضور تر کیباتی که مانع از سنتز ترکیبات N-nitrosoمی شوند (مانند ویتامین های Eو C)ودر نهایت وجود منبع خارجی از نیتروزآمین ها دارد.

با توجه  به این که تعداد متغیرها دراین مطا لعات زیاد بوده است رابطه منطقی بین افزایش داده های موجود برای اظهار نظر قطعی کافی نیستند.

اما ثابت شده است که ترکیبات N-nitroso در حیوانات آزمایشگا هی سرطان زا می باشند.

استاندارد نیترات در آب آشامیدنی :

با توجه به مطا لعات به عمل آمده توسط سازمان حداکثر مجاز 50 میلیگرم درلیتر (برحسب نیترات)را اعلام نموده است.استاندارد ملی ایران نیز برای نیترات همین مقدار می باشد سازمان حفا ظت محیط زیست ایا لات متحده حداکثر مجاز نیترات را10 میلی گرم در لیتر (برحسب نیتروژن ) قرار داده که معادل با 82/44میلی گرم در لیتر برحسب نیترات است.

روش های حذف نیترات:

نیترات دارای حلا لیت زیاد درآب وبدون بو ومزه است که به سختی ازآب قابل حذف می باشد بنا براین کاهش نیترات اغلب با مشکلات و هزینه زیاد روبروست .روش های متفاوتی برای حذف نیترات از آب آشامیدنی وجود دارد که برخی از آن ها در مقایس بزرگ عملیاتی نیستند.متداول ترین روش ها ی موجود برای کا هش نیترات در مقایس بزرگ عبارتنداز:

رقیق سازی Diolution))

تبادل یون Ionexchage))

اسمزمعکوس Reverse Osmosis))

رقیق سازی

زمانی که برای تامین آب جهت توزیع در یک سامانه آبرسانی امکان استفاده از چند منبع آب خام با کیفیت های متفاوت وجود داشته باشد بحث رقیق سازی قا بل طرح خواهد بود.به طورمعمول غلظت های با لاتر ازحد مجاز نیترات در منا بع آب زیرزمینی مشاهد می شود ودر مقا بل آب های سطحی اغلب دارای غلظت نیترات کمتری هستند.از این رو در یک سامانه آبرسانی می توان ازاختلاط آب های سطحی با آب های زیرزمینی که دارای غلظت های متفاوتی از نیترات می باشند.برای تعدیل این آلاینده استفاده نمود.

گاهی به دلیل کستردگی سا مانه آبرسانی امکان فراهم نمودن شرایط اختلاط بهنیه ممکن نیست.وجود مخازن متعدد وپراکنده در سطح شهر که از منابع چند گانه تغذیه می شوند مدل طراحی شبکه آبرسانی و سرعت مصرف آب در سامانه توزیع همه از عواملی هستند که دستیا بی به اختلات نیترات 100میلی گرم درلیتر (دریک حجم آب)به غلظت نیترات 25میلی گرم درلیتر،نیاز به 3 حجم آب بدون نیترات می باشد.حال در صورت که غلظت به 200میلی گرم در لیتر برسد نیاز به 7حجم آب بدون نیترات 25 میلی گرم درلیتراست. در شرایط واقعی وبه طور معمول،آب های سطحی نیز خود دارای مقرار نیترات می باشند که در نتیجه نیاز به حجم بیشتری از آب برای رقیق سازی است وبه خصوص زمانی که منا بع تولید وانتشارات ترکیبات نیتروژن و فرآیند نیترات سازی همچنا ن فعال باشند،عملیات رقیق سازی به مرور قا بلیت خود را برای کاهش نیترات از دست می دهد ودیگر راه حل قابل اطمینانی نخواهد بود.

تبادل یون:

تبادل یون یک واکنش برگشت پذیر نیاز به احیاءدارد.

دراین عمل با استفاده از یک محلول که دارای یون های ازدست رفته رزین به مقدار کافی می باشد،رزین دوباره به فرم فعال اولیه تبدیل می شود اما مقداری از ظرفیت تبادل خود رااز دست می دهد .به طور کلی هرچه ظرفیت یون بیشتر باشد با تمایل بیشتری جذب رزین می گردد.بنا براین یون سه ظرفیتی ویون دوظرفیتی بیش از یون یک ظرفیتی توسط رزین جذب می شود حتی برای یون های با ظرفیت یکسان نیز ضریب گزینش متفاوت است داغلب هر چقدر وزن مولکولی بیشتر باشدویا اندازه یون کوچک تر گردد،تمایل به جذب افزایش می یابد.وجودضریب گزینش باعث می شود که یون ها به طور یکسان جذب رزین نشوند.ترتیب گزینش یون ها در هنگام استفاده از رزین های آنیونی رایج به ترتیب روبروی می باشد:

بهنیه رادشوارمی سازند.ازسوی دیگر با افزایش غلظت نیترات درمنابع آب زیرزمینی،به همان نسبت به حجم بیشتری از آب خام دارای نیترات کم برای رقیق سازی نیاز خواهد بود.درشرایط ایده آل (دردسترس بودن آب بدون نیترات)برای کاهش غلظت است که درآن یون های یک محلول با یون های دارای بار الکتریکی مشابه موجود روی رزین تعویض می گردند.نیترات درآب ازبا منفی برخورداراست بنابراینمی توان آن راخذف نمود.وقتی که رزین یون های قابل تبادل خودرااز دست داد،SO>NO>CI>HCO

در نتیجه وقتی که نیترات یون مورد نظر برای حذف باشد،قبل از آن به طور اجتناب نا پذیر،فسفات وسولفات مبادله شده وزمانی نیترات مبادله می گردد که دیگر یون های مذ کور به صورت آزاد وجود داشته باشند.

پس از کاهش ظرفیت رزین مشکل دیگری به وجود می آیدکه آن مبادله دوباره یون های نیترات جذب شده روی رزین با یون های سولفات تازه وارداست که منجر به افزایش نیترات درآب خروجی می شود که به پدیدهNitrateDumpingمعروف است .دراین زمان مقدار نیترات درآب خام ورودی می گردد.

درسا ل های اخیر رزین هایی ساخته شدهاندکه نسبت به آن ها قا بلیت جذب بیشتری دارند وبه آن ها رزین های انتخابی می گویند.برای افزایش ضریب گزینش نیترات دراین نوع رزین ها،طول زنجیره های استری (به دلیل وجود گروه فعال تری اتیل وتری بوتیل آمین)افزایش یافته تا ظرفیت نیترات برای احیای زنجیره ها بیشترشود.اما با افزایش طول این زنجیره،ظرفیت حجمی رزین کاهش می یابد،بنابراین رزین های انتخابی درفواصل زمانی کوتاه تری نسبت به رزین های معمولی نیاز به احیاءدارند.

مزایای روش تبادل یونی به اختصار شامل بهره برداری آسان،عدم به تخصص بالا وتجهیزات پیچیده،عدم نیاز به فضای زیاد جهت احداث وسرمایه گذاری اولیه کمتر نسبت به اسمز معکوس می باشد.معایب آن نیز عبا رتند ازاین که یک روش تصفیه شیمیایی است ونیاز به مواد شیمیائی برای راهبری دارد،مشکل دفع ویا تصفیه پساب خروجی وجود دارد،حدود2تا 15درصدآب ورودی صرف شستشوی معکوس واحیای رزین می شود،قادربه حذف ذرات،میکروازگانسیم ها وسایرآلاینده ها ی نمی باشدوهزینه بهر برداری آندردرازمدت زیاداست.

اسمزمعکوسR.O))

درفرآینداسمز معکوس آب با فشار زیاد ازیک سری غشاء نیمه تراوا( Semi-PermeableMembrane)عبور داده می شود.این فشار خارجی از فشار اسمزی طبیعی بیشتر است در نتیجه مو لکول های کوچک تر از منا فذ غشاء عبور می کنند در حالی که مولکول ها ی بزرگ تر،قادر به عبور از غشاءنیستند و سپس در جریانی جانبی از کنار غشاءعبور داده شده ودفع می گردند (شکل 2).دراین فرآیند میکروارگانیسم ها نیز از آب حذف می شوند. به طور کلی این فرآیند برای شیرین کردن آب های شور به کار می رود ولی درسال های اخیر برای حذف آلاینده های خاص نظیر نیترات مورد توجه قرار گرفته است. اسمز معکوس یک روش تصفیه فیزکی ونوعی فیلتر اسیون است که نیاز به مواد شیمیائی ندارد.در اغلب منابع از روش اسمز معکوس به عنوان روشی موفق واقتصادی در دراز مدت برای کنترل آلاینده های آب از جمله ننیترات یاد شده است.دراین روش علاوه برنیترات کل جامدات محلول TDS))آب نیزکاهش می یابد.اگرچه فرآیند ROمی تواند میکروارگانیسم ها رانیز حذف کند،اما توصیه شده که آب پاک از نظر شاخص باکتریائی (بدون کلیفرم)به فرآیندROواردگردد.به طور کلی فرآیندهای فیلتر اسیون برای جداسازی آلاینده های به چهارگروه کلی قابل طبقه بندی هستند.میکروفیلتراسیونMF))،اولترافیلتراسیون (  UF)،نانوفیلتراسیون NF)) واسمزمعکوس که به هاپیرفیلتر اسیون HF))شهرت یافته است( شکل  3).

در برخی منابع قطرمنافذغشاءهای صنعتی ROحدود0005/0(500 پیکومتر)واندازه تقریبی منافذغشاءهای دستگاه های تصفیه ی خانگی غشاءهای دستگاه های تصفیه ی خانگی نیزتا 0001/0

میکرون(100پیکومتر)ذکر شده است (شکل4).ضمن این که قطر مولکول نیترات بدون آب 250پیکومتر 00025/0میکرون)ونیترات هیداراته 0006/0میکرون اندازه گیری شده است. به دلیل قا بلیت های چشمگیری غشاءهای RO،امروز در سیستم های تصفیه درنقطه مصرف Pointof)Use)یا همان دستگاه های تصفیه ی خانگی بسیار متداول شده است.دراین موارد نیز عملکردفیلترهای ROبستگی مستقیم به کیفیت وفشار آب ورودی داردوبه دلیل قرار گرفتن فیلتر کربن فعال درکنار فیلتر ROدراین دستگاه ها،قابلیت کاهش ترکیبات آلی فرارVOCs)نظیر کلروفرم وترکیبات نفتی وهمچنین ترکیبات آلی محلول SOCs)نظیر دی اکسین ها وآفت کش ها نیز فراهم آمده است.

تئوری های حذف درفرآینداسمزمعکوس

به طورکلی حذف یون ها ،نمک ها و مولکول ها توسط روش اسمز معکوس ،براساس چهار عامل بارذرات ،وزن مولکولی ،اندازه ذرات وساختار شیمیائی آن ها می باشد.درواقع حذف ذرات توسط فرآیند اسمز معکوس تلفیقی از4 عامل یادشده است.اگر از نظر وزن مولکولی بررسی کنیم ،MWCOیک فاکتور بسیار مهم برحسب دالتون است که نشان می دهد 90درصدترکیبات باوزن مولکولی بزرگتر ازآن توسط غشاءحذف خواهند شد.ازنظر بار ذرات،آب ورودی شامل آنیون ها وکاتیون هایی است که وقتی در مجاورت بار منفی غشاء قرار می گیرند،آنیون ها ازغشاءدفع می شوند وغلظت کاتیون ها درغشاءازغلظت آن ها درآب خروجی بیشتر می گردد.هم زمان غلظت آنیون ها در غشاءنسبت به آب خروجی کاهش یافته ودر نتیجه یک پتا نسیل الکتریکی بنام پتا نسیل دونان بین غشاءومحلول پدید می آید.این پتا نسیل ،کاتیون ها رابه سمت غشاءجذب کرده وبنا براین آنیون ها دفع ودرصد حذف آن ها افزایش می یابد. بر طبق این تئوری حذف کلیه ی نمک ها بستگی به حذف آنیون ها دارد به ترتیب که هر چه بار منفی غشاءقوی تر باشد،حذف نمک ها نیز بهتر انجام می گیرد.ازطرفی چون آنیون ها وکاتیون ها به طور مداوم درحال حرکت هستند،گاهی اوقات به قدری به هم نزدیک می شوند که جذب یکدیگر شده وبار آن ها خنثی می گرددکه در نتیجه می توانندبه آسانی ازغشاءعبور کنند.همچنین درفرآینداسمز معکوس،ساختار شیمیایی ترکیبات نیتروژن تاثیر بسیار مهمی روی حذف آن ها دارد.ترکیبات یونی نیتروژن مانند آمونیوم،نیتروت ونیترات نسبت به ترکیبات آلی آن به علت فعل وانفعا لات الکتریکی با غشاءحذف بیشتری دارند.فعل وانفعا لات الکتریکی همانند اندازه ذرات نقش مهمی رادر حذف ترکیبات دارند.هرچه باتر ذارات بیشتر باشد میزان حذف نیزبهتر خواهدبود.باتخمین شعاع یون های محلول به شعاع منافذ غشاءمی توان بزرگتر از 8%وپتانسیل دونان بزرگتر ازV5%باشد،حذف ضعیف خواهد بود.لذا اثرات الکتریکی برای حذف یون ها ی کوچک ومولکولها بسیار مهم است.

نیترات یک بسیار محلول در آب بوده وبرای سیستم ROبه لحا ظ ایجاد رسوب وجرم مشکلی ایجاد نمی کنند.باتوجه به این که ترکیبات معدنی ونمک ها براساس تئوری هیداراتاسیون درآب محلول هستند،یون های دیسوسیه شده براساس بار یونی وشعاع یونی خود جذب مولکولهای آب شده وهیداراته می گردند.بسیاری از آنیون ها که نسبت بار به شعاع یونی بزرگتر یدارند (مانندSOو C)می تواننددر فیلتر اسمز معکوس ایجاد رسوب نمایند.

باافزایش PHبه دلیل اثر روی بار یون ها ،حذف نیترات بهتر انجام می گیرد.کاهشPH،تعادل راازسمت یون تک ظرفیتی نیترات مولکول اسید نیتریک(که بدون بار است)جا بجا می نمایدودرنتیجه چنین مولکول بدون بار کوچکی ،به راحتی می تواند ازغشاءهای ROعبور نماید.با افزایش PHسطوح غشاءها شدیدادارای بار منفی شده که درنتیجه آنیونها طبق پدیده دونان دفع می گردند.درمقایسه دوغشاءپلی آمیدی آروماتیک(PA)واستات سلولز CA))،حذف یون نیترات توسط غشاءها PAبهتر انجام میگیردکه این امربه علت تفاوت درخصوصیات شیمیایی سطح پلیمری غشاءهاوکوچک تربودن قطرمنافذPAمی باشد.

نفوذ پذیری موادمحلول توسط اثر دونان کنترل می گرددلذا دانستن مختلف جهت تعیین میزان نفوذپذیری الکترولیت های یونی بسیار مفیداست. به طور مثال شعاع اندازه گیری شده یون نیترات برابر000125/0میکرون است اما طبق جدول شماره 2شعاع یونی نیترات هیدارته حدود0003/0میکرون می گردد که تقریبا بیش از دوبرابر حالت بدون آب است.

ساختار فیلتر اسمز معکوس

اغلب موادی که در تهیه غشا های ROبه کار می روند،مخلوطی از لایه نازک پلی آمید(TFC )یا انواع سلولزی آن مانند سلولز استات( CTA )ویا مخلوطی ازهردومی باشند.موادبه کار رفته در غشاءها می توانندبه صورت یک الیاف مارپیچی دور یک لوله ویا فیبرتوخالی که بهم گره خورده اند،قرار گیرند که در نتیجه سطح وسیعی برای تصفیه ی آب درداخل یک محیط استوانه ای فشرده فراهم می آورند .

غشاءهای CA/CATA دارای ظرفیت کافی برای اغلب مصارف خانگی هستند ولی اگر نیاز به تصفیه حجم زیادی از آب باشد،غشاءهای TFCمورد استفاده قرار می گیرند.غشاءهای ROبراساس توانایی شان در حذف تر کیبات موجود درآب دسته بندی می گردند.اگر چه غشاءهای لایه نازک بسیار گران هستند ولی در عوض دارای دوام واستحکام بالائی می باشند ومیزان حذف TDSدرآن ها بیش از 95درصداست ولی درصورت استفاده ازغشاءهای سلولز ی ،میزان حذف حدود 94-88درصد میگردد.درجدول 3درصدحذف برخی ازترکیبات قابل حذف به طور متوسط90تا95 درصد می باشدکه بسته به نوع غشاءمتفاوت است.

عملکرد یک سیستم ROبستگی به نوع غشاءکنترل جریان ،کیفیت آبورودی(مانند کدورتTDS،PH )دما وفشار دارد.میزان کارآئی سیتم از طریق تقسیم کردن حجم آب تصفیه شده تولیدی به حجم آب ورودی به سیستم محاسبه  می گردد.اکثر سیستم های ROمناسب  نباشد ،برای  تولیدآب تصفیه شده ،مقادیر زیادی آب باید وارد سیستم گردد. اکثر سیستم های ROخانگی برای کارآئی 20-30درصد طراحی شدهاند که افزایش این کارآئی ممکن است عمر غشاءها را کا هش دهد.

در صورتی که نا خالصی های جدا شده فورابه خارج ازفیلتر منتقل نگردند،غشاءهای ROبه آسانی آلوده می شوند.اگر میزان جریان ورودی خیلی زیاد باشد،کارآئی سیستم کاهش یافته وآب خیلی زیادی به سمت پساب Brineهدایت شده وهدر می رود.دریک سیستم ROبا عملکردمناسب،باید بایدفشار آب ورودی کافی باشد.اگر فشار شبکه آب از حدی کمتر باشد،کار آئی سیستم افت نموده ودرنتیجه میزان حذف نا خالصی ها کاهش می یابد.به همین دلیل دراغلب سیستم های تصفیه،برای افزایش فشار وبهبود کارآئی ازبوستر پمپ های کمکی استفاده می شود.

برای اطمینان ازعملکرد بهینه،باید سیستم های ROبه خوبی نگهداری شوند .اگر آلودگی غشاءROدرمراحل اولیه تصفیه ،شنا سائی گردد،اغلب با تمیز کردن می تواند دوباره وارد مدار شود. روش تمیز کردن بسته به نوع غشاءومیزان آلودگی ،متفاوت است.درعین حال غشاءهای ROکه مسدودویا پاره شده باشند باید تعویض گردند.علاوه بر این ،فیلتر های قبل وبعد از غشاءROبسته به کیفیت آب ورودی وحجم آب ورودی ،باید به طور مرتب تعویض شوند.چون آسیب دیدگی غشاءROبه راحتی قابل مشاهده نمی باشد بنابراین هدایت الکتریکی آب تصفیه شده بایدبه صورت دوره ای مورد آزمایش قرارگیرد.برای برخی آزآلاینده های خاص نظیر نیترات ویا سرب که دارای مخا طرات بهداشتی هستند،بهتر است که آب خروجی به طور دورهای آزمایش شود.با توجه به آن چه گفته شد،مزایای روش اسمز معکوس به اختصارعبارتنداز:

یک روش تصفیه فیزیکی بدون استفاده ازمواد شیمیائی است.

گرچه فرآیندROدراصل برای حذف جامدات محلول ،سختی ورنگ به کار میرود ولی علاوه براین ها ،نیترات ،سولفات ،سدیم ،میکروارگانیسم ها ،فلزات سنگین سمی نظیر سرب ،رادیو وآزبست را نیز بین 50تا90درصد کاهش می دهد.

هزینه نگهداری این سیستم ها در دراز مدت کمتر ازسیستم ها تبادل یون است.

معایب روش اسمز معکوس نیز عبارتنداز:

محدودیت ظرفیت آبگذارسیستم وجود دارد که درواقع میزان بارگذاری حجمی سیستم غیر قابل انعطاف بوده ومحدود می باشد.

استفاده ازاین روش ممکن  است سبب برهم زدن تعادل نسبت کلسیم /کربنات ،کاهش اکسیژن محلول وتغییر مزه آب خروجی می شود که ممکن است نیاز به تنظیم مجدد یا هوادهی داشته باشد.

به دلیل حسا سیت غشاءها،در صورت وجود رسو بات نیاز به یک پیش تصفیه  ساده قبل از سیستم  های اسمز معکوس وجود دارد.

برای دفع پساب که به ازاءهر یک حجم آب خروجی حدود 5تا10 درصد حجم پساب تولید می گردد،باید از قبل تدابیر خاص اندیشیده می شود.

مقاسیه اقتصادی

بررسی ها نشان داده که هزینه سرمایه گذاری اولیه  برای احداث یک واحد اسمز معکوس نسبت به یک واحد تبادل یون در ظرفیت مساوی،بیشتر است .اما درادامه ،روش تبادل یون نیاز به هزینه بیشتری برای نگهداری (شامل هزینه عملیات احیاء کننده وهزینه جا یگزینی  رزین هایی که کار آئی آن ها کاهش یافته است )دارد.ازبین موارد یادشده،قیمت مواد شیمیا ئی حدود 70درصد هزینه های بهره برداری ونگهداری روش تبادل یون راشامل میشود.ازراه های دیگر برای کاهش هزینه بهرهبرداری سیستم های تبادل یون،تاسیس واحد های تولیدی  مواد شیمیائی مورد نیاز برای فرآیند،درکنار تصفیه خانه است که نیاز به سرمایه گذاری اولیه زیادی دارد. درمقابل روش اسمز معکوس نیاز به انرژی فراوان دارد که کاملا مرتبط با قیمت برق می باشد.

درسال های اخیر با دستیابی به فناوری تولید غشاءهای فشار پائین،مقدار برق مصرفی سیستم های اسمز معکوس بین 30تا60درصدکاهش یافته است.

زیرا سیستم های قدیمی با فشاری معادل PSI400تا PSI600کار می کردند وسیستم های جدید با فشاری معادل PSI250(برای سیستم های خا نگی PSI50-100 )بهره برداری می شوند بنا براین ارآن جائی که میزان برق مصرفی رابطه مسقیم با فشار سیستم دارد درنتیجه میزان برق مصرفی نیز کاهش می یابد .درعین حال باید توجه نمودکه هزینه مصرفی برق پمپ های سیستم اسمز معکوس،وهنگامی که درمقیاس بزرگ ازاین سیستم ها می خواهد استفاده شود،هزینه برق مصرفی باید به دقت مورد ارزیابی قرار گیرد.    

 

 

+ نوشته شده در  یکشنبه نوزدهم آبان 1387ساعت 14:47  توسط  علی قاسمی(be3da)  | 

تصفیه آب برای مصارف خانگی

آب لازم برای برای مصارف خانگی را از آبهای سطحی و زیرزمینی ، تامین می کنند . گرچه کیفیت برخی آبهای زیر زمینی چنان بالاست که قبل از مصرف اصلآ نیازی به گند زدایی ( کلر زنی ، ...) ندارد . اما بیشتر منابع را باید تصفیه کرد تا با استاندارد های ملی آب آشامیدنی مطابقت باید . آب را قبل از تصفیه در مخازن موقت ذخیره می کنند. این ذخیره سازی موجب به ته نشینی لای و مواد جامد ریز و معلق شده و شفافیت آب را بهبود می بخشد.

سپس آب از تصفیه خانه میگذرد ، از صافی عبور میکند ، مواد شیمیایی ( اغلب کلر) به آن اضافه میشود ، پالایش شده و از طریق لوله ها به منازل میرسد .

در خانه نیزبرخی از مردم آب را از لوله بطور مستفیم استفاده نکرده  و اغلب قبل از مصرف از صافی ها ، جوشاندن ، دستگاههای تصفیه کننده خانگی استفاده میکنند. بسیاری از مردم نیز از اینکه آب با لوله های فلزی به منازل میرسد و حاوی کلر است شکایت میکنند.

علت این نا رضایتی مردم ، بجز بوی کلر این است که کلر دارای مزایا و معیب زیر است :

کلرزنی ، یکی از رایج ترین روشهای گند زدایی آب آشامیدنی است . در این فر آیند از گاز کلر ،هیپو کلریت سدیم ، یا هیپو کلریت کلسیم استفاده میشود . کلرین یک اکسید کننده بسیار قوی است و ارزان ! به همین دلیل در اغلب نقاط جهان استفاده میشود ...یکی از مزایای اصلی کلر زنی نسبت به سایر  روشها ی ضد عفونی  آب ، پایداری و دوام اثر کلر پس از ضد عفونی آب در مخازن ضدعفونی است . به طوری که حتی در لوله های انتقال آب نیز این اثر باقی میماند و از آلودگی احتمالی آب تا محل مصرف جاوگیری میکند .

از معایب کلر زنی : تولید تری کلرو متانها مانند کلروفرم است که یک ترکیب سرطان زاست !! تری هالومتانها در صورت ترکیب هالوژن ها مانند کلر با مواد آلی ( مثل مواد آلی در حال فساد در آب) تولید میشوند. پس اگر آب حاوی مواد آلی باشد و کلر زنی شود !!! آنگاه آب حاوی ماده سرطانزا در دسترس مردم قرار میگیرد...

پس باید قبل از کلر مواد آلی آب را به طور کامل حذف کرد ( این عمل در فرآیند تصفیه به روش هوادهی و جذب سطحی به وسیله کربن فعال انجام میشود )

روش های دیگری نیز برای ضد عفونی وجود دارد اما هرکدام مزایا و معایب دیگری دارد .. مثل : دی اکسید کلر که در از بین بردن باکتری ویروس موثر است ، پایدار است اما ارزان نیست . یا استفاده از گاز ازن ( به روش تزریق در مخازن) که بسیار موثر است و روی مزه و بوی آب هم اثر منفی ندارد ، اما هزینه زیادی دارد. امروزه در اروپا از روش کلر زنی به طور گسترده استفاده میشود.

هدف همه سیستم های تصفیه آب تبدیل آب خام به آبی با کیفیت مناسب برای آشامیدن است یعنی تولید آب مطابق با استانداردها ... کیفیت آب نقش زیادی در طراحی و تعیین نوع دستگاهها ، تعداد ؛ و مقدار تصفیه و مراحل تصفیه دارد .

مراحل کلی تصفیه آب در تصفیه خانه آب سطحی :

- آشغال گیری به وسیله صافی

- اختلاط ( اضافه کردن مواد منعقد کننده )

- هماوری ( در این مرحله ذرات به آرامی به ذرات بزرگتر تبدیل میشوند )

- ته نشینی ( سرعت جریان آب کاهش یافته و مواد فرصت ته نشینی می یابند )

- جمع آوری لجن و فر آوری آن ( لجن به دست آمده از مراحل قبلی در مخازن رسوب آبگیری و سپس دفع میشوند )

- گندزدایی : ( ضد عفونی ) به منظور اطمینان از سلامت آب

- سختی گیری : در صورتی که سختی آب ( غلظت کلسیم و منیزیم ) بالا باشد انجام میشود .

* اگر تصفیه آب از آب زیر زمینی باشد نه سطحی در این صورت مرحله سختی گیری باید حتما انجام شود .

+ نوشته شده در  یکشنبه نوزدهم آبان 1387ساعت 13:55  توسط  علی قاسمی(be3da)  | 

آب و فاضلاب

مقدمه

مهندسی بهداشت شاخه ای از مهندسی است که حفاظت محیط زیست از اثرات سوءناشی از فعالیت های انسان حفاظت جوامع انسانی از عوامل سوء زیست محیطی و بهتر نمودن کیفیت محیط برای سلامتی و رفاه انسان را به عهده دارد . همانطور که در تعریف بالا نهفته است انسانها در تماس با محیط زیست گاهی اثر سوء بر آن گذاشته و گاهی نیز در اثر آلودگی های موجود در محیط ضرر می بینند . شناخت طبیعت محیط و اثرات متقابل محیط و انسان مقدمه لازمی برای شناخت وظیفه مهندس بهداشت محیط است .

آب به عنوان حلال عمومی موسوم است و پارامترهایی شیمیایی به قدرت حل کنندگی آب مربوط می شود کل جامدات محلول قلیائیت (Alkalinity) سختی فلورایدها ، فلزات ، مواد آلی و مواد مغذی ، پارامترهای شیمیایی مورد توجه در کیفیت آب به شمار می روند . یادآوری بعضی اصول اولیه شیمی مربوط به محلولها که در زیر آورده می شود به فهم بحث بعدی در مورد پارامترهای شیمیایی کمک خواهد کرد .

 

شیمی محلولها

اتم کوچکترین واحد عناصر به شمار می رود ، اتمها اجزاء ساختمانی هستند که از انها مولکول های عناصر و ترکیبات ساخته می شود . به عنوان مثال ، بر اثر ترکیب دو اتم هیدروژن با هم مولکول هیدروژن تشکیل می شود .

H + H = H۲

 با اضافه شدن یک اتم اکسیژن به مولکول هیدروژن یک مولکول آب تشکیل می شود .

H۲ + O = H۲O

جرم نسبتی اتم عناصر ، بر اساس جرم ۱۲ برای کربن تعیین شده است ، جمع جرم اتم تمامی اتم های موجود در یک مولکول ( جرم مولکولی  ) آن مولکول نامیده می شود .

جرم اتمی هیدروژن ۱ و جرم اتمی اکسیژن ۱۶ است . بنابراین جرم مولکولی هیدروژن ۲ و جرم مولکولی آب ۱۸ می باشد . یک مول (Mole) هر عنصر یا ماده مرکب جرم مولکولی آن ماده است که بر حسب واحدهای معمولی جرم همانند گرم گزارش می شود . یک مول هیدروژن ۲ گرم است . در صورتی که یک مول اب ۱۸ گرم می باشد ، اگر یک مول از ماده ای را در آب حل کنیم و حجم محلول را به یک لیتر برسانیم محلول به دست آمده را « محلول یک مولار » می نامند .

پیوند عناصر در یک ترکیب بعضی مواقع به وسیله نیروهای الکتریکی ناشی از انتقال الکترون ها صورت می گیرد وقتی که این ترکیبات در آب تجزیه می شود بارهای الکتریکی مختلف تولید می شود به عنوان نمونه کلرید سدیم را می توان نام برد :

NaCl                         Na + Cl

گونه های باردار « یون » نامیده می شوند . یون های با بار مثبت به کاتیون       « Cation » و یونهای با بار منفی به آنیون « Anion » معروف هستند . تعداد بارهای مثبت و منفی بایستی مساوی باشد تا خصوصیت خنثی بودن الکتریکی ترکیب شیمیایی حفظ شود . تعداد بارهای هر یون به ظرفیت « Valence » آن یون معروف است . بدین طریق ، ظرفیت سدیم « Valence » آن یون معروف است . بدین طریق ظرفیت سدیم « Na+ » یک است . در صورتی که ظرفیت کلسیم « Ca۲+ »دو می باشد . بعضی از ترکیبات موسوم به رادیکالها نیز دارای بار الکتریکی هستند . نمونه ای از رادیکال کاتیونی آمونیوم « NH۴ + » می باشد در صورتیکه کربنات « CO۳  » رادیکال آنیونی می باشد . وقتیکه یونها یا رادیکالها با همدیگر واکنش انجام می دهند ترکیبات جدیدی تشکیل می دهند . واکنش ها ممکن است بر اساس یک – به یک چنانکه در مورد کلرید سدیم دیدیم پیش نروند . در این حال این واکنش ها بر اساس تعادل یا اکی والانس     « equivalence» که به خنثائی الکتریکی مربوط است جلو می روند . از نظر   فنی ، تعادل هر عنصر یا رادیکال به تعداد اتمهای هیدروژنی گفته می شود که عنصر رادیکال قادر به نگهداری در ترکیب یا قادر به جابجا کردن در واکنش باشد در اکثر موارد اکی والانس یک یون مساوی با ارزش مطلق ظرفیت آن است . مقدار معادل یا اکی والانت  « equivalent» هر عنصر یا رادیکال جرم وزنی وملکولی آن بر حسب گرم ، تقسیم بر اکی والانس « equivalence » آن می باشد میلی اکی والان جرم مولکولی گزارش شده بر حسب میلی گرم ، تقسیم بر اکی والانس است و غالباً در شیمی آب مفیدتر است به خاطر اینکه غلظت مواد محلول غالباً در محدوده میلی گرم در لیتر می باشد .

بسیاری از مواد جامد ، خصوصاً آنهایی که ساختار بلورین دارند ، به سادگی در آب یونیزه می شوند . آب ممکن است در این فرایند ماده واکنش کننده باشد و یا نباشد .

 

در معادلهA اب واکنش کننده است ، در صورتی که در معادله B نیست :

A ) CaO + H۲O                  Ca۲ + ۲OH

B ) NaCl + H۲O                 Na + Cl + H۲O

وقتی که آب واکنش کننده نیست ، آن را از معادله حذف می کنند . فلشهای دوطرفی در معادله B نشان دوطرفه بودن واکنش است . این به این معنی است که شکل جامد (NaCl) ممکن است به اجزای یونی خود تجزیه شود (انحلال) یا اجزای یونی ممکن است ترکیب شده و فرم جامد را تشکیل دهند     ( رسوب ) . وقتی که ماده ماده جامد در اولین لحظه با آب برخورد می کند ، جهت واکنش خالص (کل برآیند) به طرف فرم یونی است . در صورت وجود مقدار کافی جرم جامد ، حالت تعادل دینامیک که در آن ، درجه انحلال و درجه رسوب دقیقاً مساوی است برقرار می شود . در این نقطه ، آب با گونه های حل شونده اشباع شده است .

منابع

مواد محلول از خاصیت حل کنندگی آب بر روی جامدات ، مایعات و گازها پدید می آیند . مواد محلول ممکن است همچون مواد معلق ، آلی و یا غیرآلی باشند . مواد غیرآلی که در آب محلولند شامل مواد معدنی ، فلزات وگازها می باشند . آب ممکن است با این مواد در اتمسفر ، روی سطوح ، و در خاک تماس پیدا کند . مواد حاصل از تجزیه گیاهان ، مواد شیمیایی آلی و گازهای آلی ، اجزای محلول آلی آب هستند . قدرت حلالیت آب ، آن را وسیله ایده آلی برای حمل مواد زائد از اماکن صنعتی و خانه ها می کند .

اثرات

بسیاری از مواد محلول در اب نامطلوب هستند . مواد معدنی محلول ، گازها و اجزای آلی ممکن است باعث تولید رنگ ، طعم و بوی ناخوشایند بشوند . بعضی از مواد شیمیایی ممکن است سمی و بعضی از مواد محلول آلی سرطانزا می باشند . غالباً دو یا چند ماده محلول ( خصوصاً مواد آلی و اعضای گروههای هالوژنها) ترکیب شده و باعث تشکیل ترکیبی می شوند که خاصیت مورد اعتراض تری از هرکدام از مواد اولیه دارند . همه مواد محلول در آب ، نامطلوب نیستند . به عنوان نمونه ، آب تقریباً خالص مقطر طعم بیمزه دارد . به علاوه ، آب با در نظرگرفتن اجزای محلول حالت تعادلی دارد . آب اشباع نشده حالت خورندگی ( Corrosive) دارد و به سادگی موادی را که با آن تماس پیدا می کنند حل می کند . برای کاهش تمایل آب در ایجاد خوردگی در لوله ها و ملزومات ، در بعضی مواقع به آب نسبتاً خالص ماده ای که به راحتی در آب قابل حل است ، اضافه می شود .

تعادل یون

یونهایی که در اکثر سیستمهای ابی طبیعی در اندازه گیری TDS مشاهده می شود ، در جدول زیر آورده شده است . آنهایی که در قسمت اجزای اصلی لیست شده ، غالباً برای مشخص کردن میزان جامدات محلول آب ، کافی بوده و اینها «یونهای معمول» (Common Ions) نامیده می شود و اغلب تک تک اندازه گیری شده و سپس برحسب اکی والان جهت نمایش تقریبی TDS جمع زده می شود . جهت کنترل ، جمع آنیونها باید مساوی جمع کاتیونها باشد ، زیرا خنثایی الکتریکی باید حفظ شود . مقدار عمده عدم تعادل به معنی این است که اجزای دیگری وجود دارد یا اشتباهی در آنالیز یک یون یا بیشتر ،رخ داده است .

Secondary constitiuents

۰.۰۱-۱۰.۰mg/L

Major constituents

۱.۰-۱۰۰۰mg/L

Iron

Strontium

Potassium

Carbonate

Nitrate

Fluoride

Boron

Silica

Sodium

Calcium

Magnesium

Bicarbonate

Sulfate

Chloride

قلیائیت :

قلیائیت به مقدار یونهای موجود در آب گفته می شود که بر اثر واکنش با یون هیدروژن آن را خنثی می کند . بدین طریق قلیائیت ، میزان توانایی آب برای خنثی کردن اسیدهاست .

منابع

اجزای قلیائیت در سیستمهای آبی طبیعی شامل HPO۴ ، H۲PO۴ ، HS ، NH۳ ، CO۳ ، HCO۳ ، OH ، HSiO۳ ، H۲BO۳ می باشد . این ترکیبات از انحلال مواد معدنی خاک و اتمسفر حاصل می شود . فسفاتها نیز ممکن است از پاک کننده های موجود در فاضلاب و از کودهای شیمیایی و حشره کش های مورد استفاده در زمینهای کشاورزی ، سرچشمه بگیرد . سولفید هیدروژن و آمونیاک ممکن است حاصل تجزیه میکروبی مواد آلی باشد .

اکثر قریب به اتفاق اجزای قلیائیت را بیکربنات ( HCO۳) ، کربنات (CO۳  ) ، و هیدروکسید ( OH) تشکیل می دهد . علاوه بر معدنی بودن ریشه آنها ، این مواد می توانند از دی اکسید کربن ( CO۲) که جزئی از اتمسفر و حاصل تجزیه میکروبی مواد آلی است سرچشمه بگیرند .

اندازه گیری

اندازه گیری قلیائیت به وسیله تیتراسیون آب با اسید و تعیین معادل هیدروژن آن صورت می گیرد و سپس برحسب میلیگرم در لیتر CaCO۳ گزارش می شود . اگر در تیتراسیون از اسید سولفوریک ۰/۰۲Nاستفاده شود ، یک میلی لیتر اسید ، ۱ میلیگرم قلیائیت بر حسب CaCO۳ را خنثی می کند . یونهای هیدروژن اسید با قلیائیت طبق معادلات زیر واکنش می کنند .

H + OH                             H۲O

CO + H                             HCO۳

HCO۳ + H                        H۲CO۳

اگر اسید به طور آهسته به آب اضافه شده و ph آب برای هربار افزودن یادداشت شود ، منحنی تیتراسیون به دست می آید .

تغییر انحناهای این منحنی که تقریباً درphهای ۳/۸ و ۵/۴ اتفاق می افتد از اهمیت خاصی برخوردار است . تبدیل کربنات به بی کربنات در ph برابر ۳/۸ تقریباً کامل است . در عین حال ، به دلیل اینکه بیکربنات نیز نوعی از قلیائیت است برای خنثی کردن کامل باید مقدار مساوی اسید اضافه شود . بنابراین خنثائی کربنات در ph برابر ۳/۸ فقط نیمه کامل است . به علت اینکه تبدیل هیدروکسید به آب در ph برابر ۳/۸ کامل است ، تمام هیدروکسید و یک دوم کربنات در phبرابر ۳/۸ اندازه گرفته شده است . در ph برابر ۵/۴ تمام کربنات به اسید کربنیک تبدیل شده است . که شامل بی کربنات ناشی از واکنش اسید و کربنات نیز می شود . بدین طریق ، مقدار اسید لازم برای تیتراسیون نمونه آب تا pH برابر ۵/۴  معادل قلیائیت کل آب است . این نکته در مثال زیر شرح داده شده است .

منابع

یونهای فلزی چند ظرفیتی که به حد وفور در آب طبیعی یافت می شوند کلسیم و منیزیم می باشند . از دیگر یونها ، آهن و منگنز در حالت احیا ، استرانسیوم و آلومینیوم را می توان نام برد . دو یون آخری معمولاً در مقادیر بسیار کمتری از کلسیم و منیزیم یافت می شود و در عمل سختی به صورت جمع یونهای کلسیم و منیزیم نمایش داده می شود .

اثرات

مصرف صابون به وسیله آبهای سخت دارای زیان اقتصادی برای مصرف کننده آب است . صابونهای سدیمی با کاتیونهای چند ظرفیتی فلزی ، واکنش کرده و تولید رسوب می کند ، و بدین طریق خاصیت کشش سطحی اش را از دست می دهد .

تنها بعد از رسوب همه یونهای سختی است که کف کردن (Lathering) صابون اتفاق می افتد ، و در این زمان گفته می شود که آب به وسیله صابون « نرم » شده است . رسوب متشکل از سختی و صابون به دیواره وان حمام ، دستشویی و ماشین ظرفشویی چسبیده و ممکن است لباسها ، ظروف و دیگر اقلام را لکه دار کند . باقیمانده های رسوب سختی و صابون ممکن است در منافذ باقی بماند و حالت خشن نامساعد بر پوست باقی بگذارد . در سالهای اخیر ، این مشکلات با پیدایش صابونها و شوینده هایی که با سختی واکنش نمی کند تا حد زیادی رفع شده است .

جرم گرفتن دیگ بخار در نتیجه رسوب سختی کربنات ممکن است موجب زیان اقتصادی قابل توجهی از طریق گرفتگی آبگرمکن ها و لوله های آب داغ شود . تغییرات ph در شبکه های آبرسانی نیز ممکن است باعث ایجاد رسوب شود . بیکربناتها در pH بالای ۹ شروع به تبدیل شدن به کربناتها (که قابلیت حل شوندگی کمتری دارد ) می کند . سختی منیزیم ، خصوصاً سختی مربوط به یون سولفات ، برای کسانی که به آن عادت ندارند اثر مسهلی دارد . غلظت منیزیم کمتر از mg/L ۵۰ در آبهای آشامیدنی مطلوب است ، اگرچه بسیاری از منابع آبی همگانی از این مقدار تجاوز می کند . سختی کلسیم مشکل سلامتی ایجاد نمی کند . در حقیقت آب سخت ظاهراً برای سیستم گردش خون انسان مفید است .

اندازه گیری

سختی را می توان به وسیله روشهای اسپروکتروفتومتری یا تیتراسیون شیمیایی برای تعیین مقادیر یونهای کلسیم و منیزیم در یک نمونه اندازه گیری کرد .

همچنین می توان مستقیماً با تیتراسیون کردن به وسیله EDTA (ethylenediamine tetraacetic acid ) و استفاده از EBT ( eriochrome black T ) به عنوان معرف اندازه گیری کرد .EBT با کاتیونهای فلزی دو ظرفیتی واکنش کرده و کمپلکسی را که به رنگ قرمز است تشکیل می دهد . EDTA جایگزین EBT در این کمپلکس می شود و وقتی که این جایگزینی کامل شد ، محلول از قرمز به آبی تغییر رنگ می دهد . اگر EDTA    ۰.۰۱M استفاده شود ، ۱.۰mL از تیتر کننده ، یک میلیگرم سختی بر حسب CaCO۳ را اندازه گیری می کند .

فلوراید

فلوراید در طبیعت به طور کلی درچند نوع سنگ های رسوبی یا آتشفشانی یافت می شود و به ندرت در مقادیر زیاد در آبهای سطحی پیدا شده و فقط در چند نقطه جغرافیایی در آبهای زیرزمینی مشاهده می شود و مقدار زیاد فلوراید برای انسانها و  حیوانات سمی است ، در صورتی که غلظتهای کم می تواند مفید باشد . غلظتهای حدود ۱ mg/L در آب آشامیدنی به جلوگیری از پوسیدگی دندانها در اطفال کمک می کند . به هنگام تشکیل دندانهای دائمی ، فلوراید با مینای دندان به طریق شیمیایی ترکیب شده و باعث ایجاد دندان سخت تر و قویتری می شود که در برابر فساد مقاوم است . اگر به طور طبیعی فلوراید در آب جهت تشکیل دندانهای سالم وجود نداشته باشد این ماده به منابع آب اضافه می شود .

مصرف بیش از حد فلوراید منجر به بی رنگ شدن دندان می شود . بیرنگی قابل توجهی موسوم به خالدارشدن (Mottling ) در مواقعی که غلظت فلوراید در آب آشامیدنی بیش از ۲mg/L است ، به طور نسبی معمول است ، ولی در غلظتهای کمتر از ۱.۵mg/L نادر است . دندانهای بزرگسالان از اثر فلوراید مصون است ، اگرچه اثرات مفید و مضر فلوراید در سالهای تشکیل دندانها تا بزرگسالی ادامه پیدا می کند . میزان فلوراید بیش از حد می تواند باعث ایجاد اختلالاتی در استخوانها نیز گردد . غلظت کمتر از ۵mg/L مشکلی ایجاد نمی کند و غلظتهای بالاتر از این مقدار نیز بجز بروز لکه های سیاه (خال زدگی) عارضه ای ایجاد نمی نماید . به فرض مصرف آب بیشتر در مناطق گرمسیری ، استانداردهای EPA براساس دماهای معمولی وضع شده است .

 فلزات

همه فلزات تا حدی قابل حل در آب هستند . اگرچه مقدار زیادی هر فلزی ممکن است سلامتی را به خطر اندازد ، ولی فقط آنهایی که در مقادیر نسبتاً کم ، مضر هستند سمی قلمداد شده اند و دیگر فلزات در رده غیر سمی قرار می گیرند . منابع فلزات در آبهای طبیعی شامل انحلال از رسوبات طبیعی و تخلیه های فاضلاب شهری ، صنعتی یا کشاورزی می باشد . اندازه گیری فلزات درآب معمولاً به وسیله نورسنجی اتمی صورت می گیرد .

فلزات غیر سمی

علاوه بر یونهای سختی ، کلسیم و منیزیم ، دیگر فلزات غیرسمی که معمولاً در آب یافت می شوند شامل سدیم ، آهن ، منگنز ، آلومینیوم ، مس و روی است . سدیم بیشتر از دیگر فلزات غیرسمی در آبهای طبیعی وجود دارد ، در پوسته زمین فراوان است و نسبت به دیگر عناصر خیلی واکنش پذیر است . نمکهای سدیم به مقدار زیاد در آب قابل حل هستند . غلظتهای زیاد باعث ایجاد طعم تلخ در آب شده و سلامتی بیماران قلبی و کلیوی را به خطر می اندازد . سدیم همچنین خاصیت خورندگی (Corrosive ) بر سطح فلزات دارد و در غلظتهای زیاد برای گیاهان سمی می باشد .

آهن و منگنز در اکثر موارد با یکدیگر یافت می شود و در غلظتهای عادی در آبهای طبیعی خطری برای سلامتی ندارد . آهن به مقدار ۰.۳mg/L و منگنز به میزان ۰.۰۵mg/L می تواند باعث ایجاد مشکل رنگ شود . به علاوه ، بعضی از باکتری ها از آهن و منگنز به عنوان منبع انرژی استفاده می کنند و رشد توده لجن (Slime ) ایجاد شده ممکن است مشکلات طعم و بو بوجود آورد .

مقادیر زیاد آهنی که در بعضی مواقع در سیستم آب طبیعی یافت می شود ، معمولاً از نوع آنیونهای کلرور(FeCl۲ ) ، بیکربنات ۲ (HCO۳ )Fe یا سولفات (SO۴ )Fe و در حالت احیا شده می باشد . در حضور اکسیژن ، یون فروس (Fe۲+ ) به یون فریک (Fe۳+ )اکسید شده و با هیدروکسید یک ترکیب نامحلول { ۳ (OH )Fe }تشکیل می دهد . بدین طریق ، معمولاً مقادیر زیاد آهن فقط در سیستمهایی همچون آبهای زیرزمینی یا در لایه های پایینی دریاچه طبقه بندی شده ، یافت می شوند . همین طور ، یونهای منگنز Mn۲+ و Mn۴+ از نوع کلرور ، نیترات و سولفات حل شونده هستند ، در صورتی که ترکیبات اکسید شده (Mn۳+ و Mn۵+ )تقریباً نامحلول می باشند . در عین حال ممکن است اسیدهای آلی که از گیاهان تجزیه شده مشتق می شوند با آهن و منگنز کی لیت (Chelate )شوند و بدین طریق از اکسید شدن و در نتیجه رسوب آنها در آبهای طبیعی جلوگیری به عمل آید .

دیگر فلزات غیر سمی معمولاً در مقادیر بسیار کمی در سیستم آبهای طبیعی یافت می شوند و اکثر آنها قبل از رسیدن به حد غلظت سمی مشکلات طعم ایجاد می کنند . در عین حال ، مس و روی اثر تشدیدکنندگی دارند و در مواقعی که هر دو موجودند ، حتی در مقادیر کم ، برای بسیاری از گونه های بیولوژیکی سمی هستند

+ نوشته شده در  یکشنبه نوزدهم آبان 1387ساعت 13:49  توسط  علی قاسمی(be3da)  | 

 فاضلاب     

 دید کلی

آب شرط وجود حیات می‌باشد و اکثر قریب به اتفاق واکنشهای شیمیایی در محیط آبی صورت می‌گیرد. آب به علت پاره خواص ویژه اساسی نقش تنظیم کننده‌ای در طبیعت داشته و آن را در برابر تغییرات ناگهانی دما حفظ می‌کند. آب بعد از مصارف گوناگون (خانگی ، کشاورزی و صنعتی و …) تبدیل به پساب می‌شود. برای جلوگیری از آلودگی آب و محیط زیست توسط این پسابها باید راهکارهایی برا ی تصفیه و استفاده مجدد از آنها اتخاذ کرد.

 طبقه بندی آبهای آلوده

آبهای آلوده‌ای که پس از تصفیه دوباره می‌توان استفاده کرد :

  1. آبهای آلوده‌ای که در کارخانجات و مراکز صنعتی تولید شده و به شدت سمی هستند و نمی‌توان برای مصارف خانگی استفاده کرد و برای برگشت دوباره به

  2. آبهایی که مصارف خاصی داشته و قابل استفاده مجدد نمی‌باشند. مانند آبهای صنایع نوشابه سازی.

 انواع فاضلابها

فاضلابهای صنعتی

 

فاضلابهایی هستند که از صنایع مختلف حاصل می‌شوند و نسبت به نوع صنایع ، ترکیبات شیمیایی مختلفی دارند و وقتی وارد دریاها می‌شوند باعث آلودگی آب و مرگ آبزیان می‌گردتد.

 

مواد شیمیایی موجود در فاضلابهای صنعتی

 

بسته به نوع کارخانه‌ها و محصول تولیدی آنها ترکیبات شیمیایی و درصد آنها در پسابهای صنعتی متفاوت است اما از مهمترین این ترکیبات می‌توان به آرسنیک ، سرب ، کادمیم و جیوه می‌توان اشاره کرد. این مواد از طریق پساب کارخانجات تهیه کاغذ ، پلاستیک ، مواد دفع آفات نباتی ، استخراج معادن وارد آبهای جاری و محیط زیست می‌شود.

از مهمترین فجایع آلودگی با جیوه به فاجعه آلودگی آب رودخانه میناماتا در ژاپن با ترکیبات ارگانومرکوریک که به عنوان کاتالیزور در کارخانه پلاستیک سازی استفاده می‌شود می‌توان اشاره کرد که طی آن مردم اطراف رودخانه به مرض اسرار آمیزی میتلا شدند که ناشی از وجود جیوه فراوان در بدن آنهابود و هزاران نوزاد ناقص الخلقه و فوت تعدادی از مردم نتیجه آلودگی آب با پساب این کارخانه بود.

فاضلابهای کشاورزی

در این فاضلابها سموم کشاورزی مانند هیدروکربنهای هالوژنه ، DDT آلودین ، ترکیبات فسفردار نظیر پاراتیون وجود دارد. مخصوصا ترکیبات هالوژنه بسیار خطرناک هستند و هنگامی که توام با آب کشاورزی در لایه‌های زمین نفوذ نمایند یا به بیرون از محیط کشاورزی هدایت شوند، باعث ایجاد فاضلابهای کشاورزی فوق‌العاده خطرناک می‌شوند.

فاضلابهای شهری

این فاضلابها از مصرف خانگی آب حاصل می‌شود. در این پسابها انواع موجودات ریز ، میکروبها و ویروس‌ها و چند نوع مواد شیمیایی معین وجود دارد که عمده‌ترین آن آمونیاک و نیز مقداری اوره می‌باشد. این فاضلابها باید از مسیرهای سر بسته به محل تصفیه هدایت گردند. جهت خنثی سازی محیط قلیایی این فاضلابها که محیط مناسب برای رشد و نمو میکروبهاست از کلر استفاده می‌شود.

 انواع آلاینده‌های موجود در فاضلابهای شهری

  • آلاینده‌های بیولوژیکی : از دفع پسابهای بیمارستانی و مراکز بهداشتی شهری ناشی می‌شود.

  • آلاینده‌های شیمیایی : بیشتر آلاینده های شیمیایی از دفع پسابهای خانگی شامل مصرف شوینده هاست که روز به روز مصرف آنها بیشتر می‌شود. این آلاینده‌ها به علت وجود عامل حلقوی در ساختمان مولکول شوینده (ABS) ، غیر قابل تجزیه بیولوژیکی در تصفیه خانه‌ها هستند.

    فرمول عمومی:LABS):linear Alkgl Benzo Sulturic acid=RŔ/ (C6 M5) SO3H)

    امروزه در کشور ژاپن و آمریکا شوینده حلقوی را تبدیل به خطی نموده‌اند که قابل تجزیه بیولوژیکی در تصفیه خانه‌ها است. ولی در اکثر کشورها به علت ارزان بودن (LABS) هنوز هم از این ماده در صنعت شوینده‌ها استفاده می‌شود.

  • سایر آلوده کننده‌ها : مواد جامد و رسوبات ، مواد رادیواکتیو ، مواد نفتی و آلوده کننده های حرارتی مثل نیروگاهها.

 

 آلودگی آب درجهان

 

حدود 69 % آب مصرفی جهان صرف کشاورزی و عموما آبیاری می‌شود. 23 % به مصرف صنایع می‌رسد و مصارف خانگی تنها حدود 8 % را شامل می‌شود. در کشورهای توسعه یافته کشاورزی و صنایع بیشترین مصرف آب را داشته و بالاترین نقش را در آلودگی آبها دارد.

 پروژه GEMS

نزدیک به سه دهه است که سازمان بهداشت جهانی و برنامه محیط زیست سازمان ملل تحت پروژه‌ای به نام GEMS    (سیستم مراقبت زیست محیطی ازجهان) ، کیفیت محیط زیست را از نظر اندازه گیری کیفیت هوا ، آب ، آلودگی مواد غذایی و شاخصهای بیولوژیکی مورد مراقبت قرار می‌دهند. برای جمع آوری اطلاعات در مورد کیفیت آب بیش از 50 پارامتر انتخاب شده‌ است که مهمترین آنها عبارتنداز Do (اکسیژن محلول) ، BoD (اکسیژن مورد نیاز واکنشهای بیوشیمیایی) ، CoD (اکسیژن مورد نیاز واکنشهای شیمیایی) ، میزان کلروفرمها و نیتراتها و فلزات سنگین می‌باشد.

 تصفیه آب و فاضلابها

آب و فاضلابها برای استفاده و برای برگشت به محیط یا استفاده مجدد نیاز به تصفیه دارند. روشهای مختلفی برای تصفیه آبها و فاضلابها وجود دارد که بسته به مصارف آب و نوع آلودگی از این روشها استفاده می‌شود.
عمده‌ترین‌ روشهای تصفیه آب عبارت‌اند از:

  1.  تصفیه مکانیکی آب

  2.  تصفیه شیمیایی آب

  3.  تصفیه آب به روش اسمز معکوس

  4.  تصفیه بیوشیمیایی آب

  5.  فیلتراسیون آب

+ نوشته شده در  یکشنبه نوزدهم آبان 1387ساعت 13:48  توسط  علی قاسمی(be3da)  |