دانلود گزارش کارآموزی تصفیه خانه جدید همدان

مجموعه عملیاتی که به منظور آماده کردن آب برای مصارف مورد نظر اجرامیشود، تصفیه آب ومجموعه تاسیسات وتجهیزاتی که عملیات تصفیه آب رادربرمی گیرد،تصفیه خانه نامیده میشود.

بنابراین برای تهیه آبی مناسب برای شرب ومصارف عمومی شهری یکرشته عملیات در تصفیه خانه آب به مورداجراگذارده میشود تاآب دریافتی از منابع آب را باکیفیتی قابل قبول در چهار چوب استاندارد آب آشامیدنی تحویل نماید.
آب آشامیدنی استاندارد به طور کلی آبی است که بیرنگ بی بو، وبا طعم مطبوع وگوارا، که مصرف آن حتی در دراز مدت هم به لحاظ عاری بودن از مواد مضر، ضرری به سلامت مصرف کننده وخسارتی به تجهیزات انتقال،توزیع ومصرف وارد نمی آورد.

عملیاتی که در تصفیه خانه آب آشامیدنی در رابطه با تصحیح کیفیت آب اجرا میشود،بستگی به کیفیت آب منابعی داردکه برای تامین آب آشامیدنی در نظر گرفته می شود وطرح تاسیسات تصفیه خانه نیز بادرنظر گرفتن این که آب تصفیه شده برای مصرف شرب ومصارف عمومی شهری به کار برده خواهد شد پیش بینی میشود وتجهیزات وتاسیسات تصفیه خانه نیز براساس طرح مصوب نصب می گردد.
منابع آب که به منظور تامین آب آشامیدنی ومصارف عمومی به کار گرفته می شوند.شامل:
منابع آبهای سطحی :دریاهاودریاچه ها.

برکه ها .رودخانه ها،جویبارها
منابع آبهای زیرزمینی :چاهها،قنوات وچشمه ها،است .چه بسا در بعضی از تاسیسات تصفیه آب ازیک یا چند منبع مختلف آب دریافت وتصفیه شود.به هر حال اقداماتی که در زمینه تصفیه آب منظور خواهد شد،آب دریافتی از منابع رابه آب آشامیدنی تبدیل خواهد کرد وبه همین جهت مطالعه کیفیت فیزیکی،شیمیایی ومیکروبیولوژیکی منابع مورد نظر تامین آب آشامیدنی ،برای ایجاد یک سیستم تصفیه وتوزیع آب سالم ضرورت پیدا می کند.
منابع آبهای زیرزمینی :چاهها،قنوات وچشمه ها،است .چه بسا در بعضی از تاسیسات تصفیه آب ازیک یا چند منبع مختلف آب دریافت وتصفیه شود.به هر حال اقداماتی که در زمینه تصفیه آب منظور خواهد شد،آب دریافتی از منابع رابه آب آشامیدنی تبدیل خواهد کرد وبه همین جهت مطالعه کیفیت فیزیکی،شیمیایی ومیکروبیولوژیکی منابع مورد نظر تامین آب آشامیدنی ،برای ایجاد یک سیستم تصفیه وتوزیع آب سالم ضرورت پیدا می کند.

1- هدف: هدف از تهیه این راهنما ارایه روشهای بهره برداری از تاسیسات تصفیه خانه وبالا بردن سطح اطلاعات فنی بهره برداران است که در تصفیه خانه های آب آشامیدنی فعالیت دارند.نظر به اینکه معیارهای تهیه شده در این دستورالعمل به خاطر تنوع تاسیسات به صورتی است که دربرگیرنده نکات عمومی ومشترک است وباید به صورت راهنمای کلی بتواند مورد استفاده متخصصان در رده های مختلف قرار گیرد، لازم است که در هرتصفیه خانه متخصصان امر به توجه به خطوط کلی ارایه شده دراین مجموع ودستورالعمل های طراح وسازنده تجهیزات تصفیه خانه.دستورالعمل های اجرایی مناسبی را که برای کارکنان بهر ه برداری ونگهداری قابل استفاده باشد،تهیه وبه‌آنان ابلاغ وبراساس برنامه ریزی مناسب برحسن اجرای کارها نظاره کنند.

2- دامنه کاربرد: این دستورالعمل شامل کلیه تاسیساتی است که در تصفیه آب آشامیدنی مورد استفاده قرار میگیرند.از آنجا که مسایل آبگیری ودفع لجن از مسایلی است که در تصفیه خانه های فاضلاب نیز مطرح است، لذا بحث دراین زمینه در بخش بهره برداری ونگهداری از تصفیه خانه های فاضلاب پیگیری خواهد شد.

3- فرآیندهای تصفیه آب: از نظر کلی تصفیه خانه آب آشامیدنی شامل گروهی از واحدها وتجهیزات زیر خواهند بود که براساس بررسی کیفیت آب که قبلا انجام شده،ممکن است به کار گرفته شوند.

تصفیه فیزیکی آب: هرگونه تصفیه ای که در آن به وسیله روشهای فیزیکی عوامل آلودگی از آب حذف شوند،تصفیه فیزیکی آب نامیده میشود.

از جمله دانه گیری ، زلال سازی،صاف سازی واستفاده از اشعه ماورای بنفش در سالم سازی آب را می توان نام برد.

تصفیه شیمیایی آب: هرگونه تصفیه ای که در ان به کمک مواد شیمیایی عوامل آلودگی از آب حذف شوند، تصفیه شیمیایی آب نامیده می شود.

انعقاد سختی زدایی،کلرزنی و..

نمونه ای از تصفیه شیمیایی است.

سالم سازی آب : هرگونه روش فیزیکی ویا شیمیایی که موجب حذف عوامل بیولوژیکی بیماریزا از آب گردد،روش سالم سازی نامیده می شود،صاف سازی ،کلرزنی ،استفاده از اشعه ماورای بنفش و… ازاین گروه است.

شرح مراحل ،تاسیسات تصفیه وکاربرد آنها:تجهیزات وتاسیساتی که برای تامین آب آشامیدنی از منابع آب سطحی وزیرزمینی به کار گرفته میشوند، برحسب نوع منبع متفاوت است ودر عملیات تصفیه در بخشهای ذیل کاربرد دارند: پیش تصفیه تصفیه اصلی مواد شیمیایی نامطلوب در آب آشامیدنی ایجاد تعادل شیمیایی پیش تصفیه : تاسیسات پیش تصفیه برای اجرای یک ویا چند رشته از عملیات زیر که به منظور بهبود کیفیت آب خام ورودی به تاسیسات تصفیه خانه های اب طرح شده است، پیش بینی می گردد وممکن است در داخل یا خارج از تصفیه خانه قرار داشته باشد.

آشغالگیری وحذف ماسه الف- آشغالگیری: درآبگیری از آبهای سطحی شاخ وبرگ ویا مواد دیگر شناور به وسیله شبکه های آشغالگیر از آب جدا می شوند.این شبکه ها مواد شناوری راکه همراه اب است، در خود نگاه میدارند ومانع ورود آنها به بخش بعدی تصفیه خانه می شوند آشغالگیرممکن است در محل ورود آب به تصفیه خانه ویا ورود آب به تاسیسات انتقال آب به تصفیه خانه نصب شده باشد ودر هرحال روزانه حداقل یکبار باید تمیز شود.

موادی که روی آشغالگیر جمع میشوند،باید بعداز جمع آوری از نزدیکی آب دور برده شوند وبهتر است هرچه زودتر از تصفیه خانه به خارج حمل گردند.

ب- حذف ماسه: این بخش از تاسیسات در برداشت آبهای زیرزمینی در صورتی که چاه ویا چاههای مورد بهره برداری ماسه دهی داشته باشد،نصب میشود تاماسه ونرمه ماسه را قبل از ورود آب به بخشهای دیگر تصفیه حذف کرده باشند.

دستگاهی که معمولا به کاربرده میشود.

به نام ؛سیلکون؛خوانده شده وروزانه حداقل یک مرتبه شیر تخلیه تحتانی راکه ماسه جمع آوری شده را بیرون می دهد وباز وبسته می کنند.

درمورد برداشت از آبهای سطحی از ته نشینی ساده برای حذف مواد قابل ته نشینی از جمله ماسه ونرمه ماسه استفاده میشود.

کلرزنی آب خام:هدف از کلرزنی آب خام،سالم سازی آب ورودی به تاسیسات به منظور اکسیداسیون وحدف نسبی آلاینده های آلی مولد بووطعم نامطلوب ،حذف نسبی آلاینده های معدنی مولد رنگ مانند :آهن ، منکنز،فلزات سنگین وته نشینی آنها در مرحله زلال سازی وجلوگیری از رشد بعدی میکروارگانیسم ها وگیاهان آبی در تاسیسات تصفیه خانه است.کلرزنی آب خام باید در حدی انجام شود که در اب خروجی از فیلترها مقدار کلرآزاد باقیمانده در حدود 2/0تا3/0 میلی گرمبرلیتر در زیر صافی ها موجود باشد.در ارتباط با تجهیزات وبهره بردای این قسمت .موضوع به طور مشروح در بخش 4-2-5-1 آمده است.

تبصره: در صورت احتمال ایجاد تری هالومتانها و ترکیبات کلر؛سمی وخطرناک حتی المقدور از کلرزنی آب خام پرهیز گردد واز روشهای توضیح داده شده در بخش تری هالومتانها بهره گیری شود.

پیش ته نشینی: اصولا سیستمهای زلال ساز از هرنوع مانند:پولساتورها ،آکسیلاتورها و..برای زلال سازی آب خام با کدورت مشخصی طراحی می شوند.چنانچه کدورت آب خامبه بیش ازحد طراحی سیستمهای زلال ساز برسد،نیاز به پیش ته نشینی است که این واحد پیش ته نشینی میتواند به صورت ته نشینی ساده فیزیکی یابا کمک موادشیمیایی و فرآیندهای زلال سازی طراحی گردد.برای حذف مواد معلق بزرگتر از 200 میکرون ته نشینی ساده وبرای مواد معلق کوچکتر وباوزن مخصوص پایین معمولا نیاز به ته نشینی به کمک مواد شیمیایی منعقد کننده است.حوضهای پیش ته نشینی ممکن است در محل آبگیر درجوار رودخانه وخارج از تصفیه خانه طراحی گردد،دراین صورت از نظر دفع مواد شناور ومواد ته نشین شده درحوض پیش ته نشینی مشکلی وجود نخواهد داشت.

مواد زاید راکه همراه آب رودخانه است ودرحوض پیش ته نشینی ته نشین شده است، میتوان به طریق مقتضی دفع نمود.

بدین منظور تعداد ویاچند واحد حوض پیش ته نشینی طراحی می شود که یک یاچند واحد ازآنها درحال بهره برداری و بقیه درحال شستشو یادرانتظار راه اندازی خواهند بود.

ازآب خروجی از سرریز این واحدها که در حال بهره برداری است،مرتبا نمونه های آب، بااستفاده ازیک شیشه دهند گشاد، برداشت و آزمایش می شود،تاهرزمان که نمونه برداشت شده دارای ماسه نرم باشد، حوض درحال بهره برداری رااز سرویس خارج کنند وبه موازات آن یکیاز حوضهای آماده بهره برداری رادر سرویس قرار دهند.حوضهای پیش ته نشینی مجهز به دریچه ورود آب،شیر تخلیه وشیر آب شستشو هستند.

حوضهای پیش ته نشینی ممکن است با مقطع دایره یا مستطیل باابعاد متناسب طرح شوند واگر مستطیل باشند،کف حوض دارای شیب درعکس جهت حرکت آب خواهد بود.

چنانچه این نوه حوضها درکنار رودخانه قرار داشته باشند، شیر تخلیه در عمیق ترین نقطه حوض قرار میگیرد.اغلب حوضهای پیش ته نشینی دارای لجن روب وسیستم تخلیه خودکار لجن هستند.درموقع شروع به بهره برداری ازیک حوض پیش ته نشینی،آب رابه تدریج درحوض وارد می کنند تاحوض به آرامی پرشود.دراین حالت دریچه خروج آب ازحوض پیش ته نشینی کاملا باز می شود،برای شستشوی حوض پیش ته نشینی ابتدا شیر ورود به حوض رابسته وشیر تخلیه را باز می کنند، زمانی که سطح آب پایین رفت وگل ولای و ماسه ظاهر شد،شیر آب شستشو راکه آب رااز حوضچه آب ته نشین شده یااز حوض مجاور که در حال بهره برداری است دریافت می کند، باز می کنند تاجریان این آب گل ولای وماسه ته نشسته رادر امتداد شیب کف حوض به طرف مجرای خروجی براند واز شیر تخلیه خارج سازد.

دربعضی از تاسیسات که شن وماسه ونرمه ماسه همراه آب وارد حوض پیشته نشینی می گردد،وسایل مکانیکییا نیروی انسانی برای تخلیه رسوبات حوض پیش بینی شده است.

نگهداری ابنیه وشیرآلات ودریچه های ورود آب، طبق راهنمای کلی نگهداری تاسیسات خواهد بود.

مدت زمان بهره برداری از حوض پیش ته نشینی بستگی به میزان مواد معلق وکیفیت آن در آب خام دارد، زیرا به لحاظ جلوگیری از بروز مشکلات احتمالی بیولوژیکی وپرشدن لجن لازم است حوض ها به تناوب برای شستشو از سرویس خارج شوند.

این حوض ها نیز بااشکال مختلف با مقاطع مستطیل ودایره طراحی میشوند ودر هرحال وسیله لجن روبی وتغلیظوتخلیه مواد معلق،به منظورکاهش میزان اتلاف آب در طرح پیش بینی می گردد.بهره برداری از حوض پیش ته نشینی چه بااستفاده از عوامل انعقاد وچه بدون استفاده از آنها ساده طبق دستورالعمل وراهنمای بهره برداری تاسیسات تصفیه خانه خواهد بود که از طرف طراح یا سازنده تاسیسات خانه ارائه میشود.

تجهیزاتی که در این گونه حوض ها،معمولا وجوددارد،عبارتند از: تاسیسات ورود وتوزیع آب خام تاسیسات جمع آوری ، تغلیظ ودفع لجن مازاد تاسیسات جمع آوری وانتقال آب ته نشین شده تصفیه اصلی: منظور از تصفیه اصلی بهره گیری از فرآیندهایی است که میتواند کیفیت آب خروجی از پیش ته نشین ها ویا آب خام را درحد استانداردهای آب شرب ارتقاء بخشد.

حذف گازهای همراه آب: مقدمه وتعاریف : اغلب گازهای طبیعی مانند: دی اکسیدکربن، آمونیاک ،متان وسولفید هیدروژن در آب حل شده ودر کیفیت فیزیکی وشیمیایی آب موثر واقع میشوند.

هرکدام ازاین گازها باتوجه به منشاء آب ،آلوده کننده های آن وفرآیند تصفیه آب ممکن است وارد آب شده باشند.

اکسیژن وازت که به ترتیب 21و79 درصد از هوا را تشکیل میدهند به تبعیت از قانون هانری در آبهای طبیعی وبه خصوص آبهای سطحی به صورت بطئی حل می گردند،ولی باآب ترکیب نخواهند شد.

چنانچه سطح تماس آب باهوا براثر تلاطعم افزایش یابد،حل شدن این گازها درآب تشدید می گردد.گازهای NH3,CO2 در اثر واکنش شیمیایی که بین آب وگاز صورت می گیرد باآب ترکیب ودر کیفیت فیزیکیوشیمیایی آب موثرواقع می شوند.

گازمتان ( CH4) یاگاز مرداب در آب غیر محلول است وبا آب ترکیب نمی شود،این گاز که حاصل فعالیتهای بیولوژیکی بی هوازی درلجن ته نشسته است،به تدریج ازآب خارج ودر بعضی از آبهای زیرزمینی نزدیک به مناطق مردابی نیز دیده می شود.

گازکربنیک در آبهای زیرزمینی بیشتر وتاغلظت 1700 میلی گرم برلیتر میتواند وجودداشه باشد.

این گاز ازیک طرف حاصل فعالیتهای حیاتی نباتات وحیوانات است ونیز از سوختن مواد آلی تولید وپس از پراکنده شدن در فضاباهوا مخلوط می گردد وبه تبعیت از قانون هانری در آبهای سطحی حلمیشود.

ازطرف دیگر این گازمحصول فعالیتهای حیاتی ارگانیسم ها و گیاهان کلروفیل دار آبزی است که درداخل آب بااستفاده از گاز کربینک محلول ویا کربناتها وبیکربناتها باپدیده فتوسنتز مواد نشاسته ای مورد نیاز رشد وزندگی خودرا تامین میکنند ودرطول روز که آفتاب محیط آب را روشن نگه می دارد، در مقابل دریافت گازکربینک، اکسیژن در آب رها می سازندوازاین بایت اکسیژن محلول آب به حدفوق اشباع هم خواهد رسید ودر تاریکی گاز اکسیژن ( اکسیژن مولکولی) موجود در آب را مصرف می کند وگاز کربنیک در آب رها می سازد وبدین ترتیب تامین زندگی این موجودات در آب مولکول به این است که شرایط محیط در جهت تعادل اکسیژنحل شده وتولید شده در اثر فتوسنتز ،بانیازمندیهای موجود در محیط تطبیق کند وگرنه براثر فراوانی مواد مغذی این گونه موجودات در آب وشکوفایی محیط برای زندگی آنها، تولید و تکثیرارگانیسم ها که تشدید شده است، براثرا کمبود اکسیژن محیط به تدریج یا دفعاتی متوقف خواهد شد وادامه کمبود اکسیژن سبب خواهد شد که فعالیت ارگانیسم های بی هوازی در جهت تولید گازهای بدبو مانند:گاز سولفیدهیدروژن،متان،آمونیاک وانواع گازهای آلی بودار،محیط آب به گنداب تبدیل شود.

گاز کربنیک مهمترین گاز موثر در کیفت آب است واین گاز ضمن انحلال درآب باآن ترکیب شده وواکنش شیمیایی منجر به تولید اسید کربنیک میگردد که در شرایط دمای محیط و PH آب نتیجه واکنشهای شیمیایی به صورتهای زیر در آب مشاهده میشود: الف- انحلال گاز کربنیک در آب تولید H2CO3 مینماید که میتوان نوشت:CO2,H2O ب- بیکربنات کلسیم دارای ریشه بیکربنات است: Ca(H2CO3)2 یا CO2,CaO.CO2,H2O ج- کربنات کلسیم دارای ریشه کربناتها است: CO2,CaO—CaCO3 باتوجه به این که یون کلسیم از مهمترین ماده موجود در آبهای طبیعی است، حصول تعادل بین کربنات کلسیم که در آب کم محلول وبیکربنات کلسیم که در آب حل شده وگاز کربنیک موجود در محیط موکول به این است که عوامل سه گانه فوق طبق رابطه شیمیایی زیر در حال تعادل باشند: CO2CaO+ CO2h2O ↔CO2CaO ,CO3,H2O یعنی : CaCO3+ CO2+ H2O↔Ca( HCO3)2 بنابراین گازکربنیک رابه چهار صورت در آب مشاهده می کنیم: گاز کربنیک کربناتها گاز کربنیک متعلق به بیکربناتها گاز کربنیک مورد نیاز برای تعادل کربناتی آب گاز کربنیک آزاد گاز آمونیاک در آبهای سطحی بخصوص آنهایی که درتماس با فاضلابهای صنعتی وبهداشتی پساب حاصل از تصفیه خانه های فاضلابهاست،یافت می شود.گاز سولفیدهیدروژن که عمدتا براثر تجزیه بی هوازی بعضی از ترکیبات آلی ومعدنی حاصل میشود، در بعضی از آبهای زیرزمینی که خاک آن مناطق حاوی مواد آلی ومعدنی بخصوصی است وجود دارد.این گاز همچنین میتواند از پیوستن فاضلابهای گندیده وبرخی ازپسابها به آبهای سطحی وزیرزمینی وارد آنها شود.

مشکلات ناشی از انحلال گازها درآب: گازهای محلول در آب ممکن است مستقیم یا غیر مستقیم مزاحمتهایی به شرح زیر به وجود آورند که در این صورت حذف آنها ضروری به نظر می رسد: الف- ایجاد بو وطعم: بوو مزه در ابها معمولا همراه یکدیگرند وعمدتا از تجزیه وفساد مواد آلی حاصل میشوند.

وجود سولفیدهیدروژن، کلر،فنل وآمونیاک به اب بوی ناخوشایند میدهند.

سولفیدهیدروژن بوی تخم مرغ گندیده ایجاد میکند که در غلظتهای کمهم مشخص است.کلرعلاوه برآن که بوی خاص خودش رادارد،با بعضی از ناخالصیهای آب مانند:فنل ترکیب شده وایجاد کلروفنل میکند که بوزاست.

ب- خوردگی:تعداد زیادی از گازهای محلولاز طرق مختلف (اکسید اسیون ترکیب و..) اثر خورندگی در آب ایجاد می کنند ودر تاسیسات مختلف تصفیه خانه های آب ،فاضلاب ولوله های جمع آوری فاضلاب وتوزیع آب موثر واقع شده وایجاد اشکال می کنند.

نقش اکسیژن وگاز کربنیک در خوردگی فلز آهن وسولفیدهیدروژن برای بتن اهمیت بیشتری دارد.

آمونیاک در Phبالاتر از 9 باعث خوردگی وسایل مسی وبرنجی می شود.

ج- ایجاد رسوب: از واکنش بعضی گازهای محلول بافلز آهن رسوبی تولید می شود که به نوبه خود مشکل ایجاد میکند.

اکسید آهن ( Fe2O3)ضمن این که غیرمحلولاست وپیشرفت خوردگی راباعث می گردد،رنگ آب را نیز تغییر می دهد.رسوب سولفورآهن که بر اثر ترکیب سولفیدهیدروژن باآهن حاصل می گردد باعث ضایع شدن رزینهای تعویض یونی می شود.

به غیر از آنچه که مختصرا توضیح داده شد،آثار مخرب دیگری من جمله اثر کلر روی رزینهای تعویض یونی نیز وجوددارد وحداکثرمقدار کلر باقیمانده آزاد موثرکه در آب ورودی به دستگاههای سختی گیر میتواند مورد قبول باشد 5/0 میلی گرم برلیتر است.

حذف گازهای مزاحم از آب: انحلال هرگازی دریک مایع توسط قانون هنری بیان می گردد .

طبق این قانون میزان حلالیت هرگازی درداخل یک مایع بستگی به فشار جزیی آن گاز در اتمسفر مجاور آب دارد: C T=KP CT = غلظت گاز در محلول P = فشار گاز در بالای محلول K= ثابت هنری برای مثال: درصورتی که فشار جزیی اکسیژن 2/0 اتمسفر باشد،میزان انحلال آن در آب برابر 8میلیگرم برلیتر است ودر صورتی که فشار جزیی آن 1/0 اتمسفر باشد،این مقدار به 4میلیگرم برلیتر کاهش پیدا خواهد کرد.براساس قانون هنری می توان باکاهش فشار جزیی گاز مورد نظر درهوا آن رااز محلول حذف نمود.

این کار را می توان باایجاد خلاء انجام داد ویا فضای مجاور سطح آب راباوارد کردن گاز دلخواه آن چنان تغییر داد تاگاز مزاحم از سیستم خارج وگاز دیگری جایگزین گردد.باید گفت که برخی از گازها به علت یونیزه شدن از قانون هنری تبعیت نمی کنند.به مثالهای زیر توجه شود: H2O + CO ↔H +HCO3 HS H+HS HO+NHNH+OH حذف این گازها را می توان به طور کلی کامل از طریق هوادهی وایجاد یون مشترک به کمک اسید وسود سوزآور انجام داد.

روشهای حذف گازها از آب : معمولا برای حذف گازها از دوروش فیزیکی(مکانیکی) وشیمیایی استفاده میشود.

در تصفیه خانه های آب آشامیدنی روش شیمیایی استفاده قرار می گیرند.معمولترین کاری که انجام می گیرد،هوادهی آب است.این کار برای تهیه آبهای صنعتی همراه باگرماو ایجاد خلاء انجام پذیر است،ولی برای تهیه آب شرب از روش معمولی استفاده میشود.غلظت نهایی اکسیژن ،دی اکسید کربن باقیمانده به غلظت اولیه آنها ونیز روش گاززدایی بستگی دارد.

هوادهی : روشی است که به وسیله آن آب در تماس باهوای تحت فشار جوویاکمتر ویا بیشتر از جوبه منظورهای زیر قرار میگیرد وکیفیت آب از لحاظ حذف بو،طعم وخورندگی اصلاح می شود.

کاهش HS وسایر گازها ومواد فرار وقابل اسید اسیون که ایجاد طعم وبورنگ ویا خورندگی نامطبوع در آب می کنند وبه راحتی باهوادهی از آب جدا می شوند.

کاهش گازهایی نظیر:دی اکسیدکربن وسولفیدهیدروژن که باعث افزایش خاصیت خورندگی آب میشوند.

باید گفت گرچه اکسیژن نیز باعث افزایش خاصیت خورندگی آب می شود،لیکن باهوادهی معمولی غلظت آن درآب کاهش پیدا نمی کند ودر مواردی افزایش می یابد.

کاهش گازهایی که در افزایش مصرف مواد شیمیایی برای تصفیه یا تعدیل املاح آب دخالت می نمایند، مانند: دی اکسیدکربن در گرفتن سختی آب با آهک وسولفیدهیدروژن در کلرینه کردن آب.

درصورتی که آب به قدر کافی اکسیژن محلول نداشته باشد باهوادهی میزان آن افزایش می یابد ودر نتیجه: الف- طعم وبوی آب اصلاح میشود.

ب- اکسیژن از فعالیت بی هوازی میکروارگانیسمها جلوگیری می کند وبالنتیجه تولید گازهایی مانند: اکسیددوکربن ویا سولفیدهیدروژن وآمونیاک کاهش پیدا می کند،PHآب تعدیل می شود واز خوردگی جلوگیری می گردد.

ج- آهن ومنگنز وآمونیاک وبرخی از مواد آلی آب اکسیده می شوند.

ازاهداف فوق الذکر که برای هوادهی گفته شد،گازکربنیک ،آهن ومنگنز از مهمترین ومتداولترین آنهاست.از جمله عوامل موثردر هواهی غیر از آنچه که قبلا گفته شد،می توان به مدت هوادهی وتناسب اشاره کرد ( A سطح تماس وV حجم آب حامل گاز) که بدین ترتیب درزمان هوادهی موقعی که آب به قطره های ریز تبدیل می شود هرچه قطره کوچکتر باشد،سطح تماس بیشتر میشود وسودمندی هوادهی افزایش می یابد.

روشهای مختلف هوادهی: در تمام روشهای هوادهی آب آشامیدنی ،که در زیر توضیح داده می شود بیشتر دوعامل مدت هوادهی وتناسب مدنظر و تحت کنترل است.هوادهی معمولا به دوروش به حرکت در آوردن آب وتزریق هوا به داخل آب انجام می پذیرد وبراساس شرایط موجود باید روش آن انتخاب گردد.

الف- هوادهی بابه حرکت در آوردن آب هوادهی آبشاری پله ای : دراین روش هوادهی از پله هایی که از مصالح بنایی مخصوصا بتن باارتفاع 3-1 متر استفاده می شود.روی پله ها بندهایی وجود دارند که با جریان یافتن آب روی پله ها در سطح وسیعی باهوا تماس می یابند ومرتبا لایه سطحی آب شکسته شده وتماس باهوا بیشتر می شودشکل (1) .

شکل (1)روش هوادهی آبشاری پله ای ممکن است سرریزها رابه صورت کانال سوراخداری ساخت که آب ازاین سوراخها ریزش کند.دراین شرایط سودمندی برای کاهش CO2از 20 تا60 درصد است.

هوادهی پاششی: دراین روش که از تعدادی لوله سوراخدار تشکیل شده است، آب با فشار وارد لوله می شود واز طریق نازلها به هوا پرتاب وپخش می گردد.این روش نیاز به سطح وحجم زیاد دارد وممکن است از لحاظ اقتصادی قابل توجیه نباشد.

هوادهی بشقابی (سینی) : دراین روش هوادهی از تعدادی سینی استفاده می گردد که در کف آنها روزنه هایی وجود دارد ودرون آنها ممکن است از کک، سرامیک ویا پلاستیک پرشده باشد تاهنگام عبور آب از آنها تماس بیشتری باهوا پیدا نماید.باافزایش تعداد سینی ها می توان زمان تماس را افزایش داد.

سطح مورد نیاز سینی ها 7/0 تا2 متر مربع برای هر 1000 متر مکعب آب درروز است.

هوادهی سطحی : روش دیگر هوادهی که این روزها معمولا بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد واز جهاتی مناسب تر هم است،استفاده از هوادهی های سطحی معمولی است که مشخصات آنها همانند هوادههای سطحی تصفیه فاضلاب است وبرروی مخازنی که برحسب زمان ماند هوادهی طراحی می گردند، نصب می شوند .

ب- هوادهی باتزریق هوا: دراین روش هوادهی ازیک مخزن بتونی که در نزدیکی کف آن لوله های سوراخدار ویا صفحات سوراخدار است،استفاده می شود.(شکل 4-2) هواپس از عبور از سوراخها به صورت حبابهای ریز به طرف سطح آب حرکت می نمایند.چون دراین روش سرعت صعود حبابهای هواکمتر از سرعت سقوط قطره های آب در هوادهی آبشاری است،لذا سودمندی آن بیشتر است.

حبابهای هوا درحین بالا آمدن باعث به هم زدن آب می شود ومرتب سطح تماس آب وهوارا بیشتر کرده وتبادل انجام می گیرد.

زمان ماند دراین واحد حدود 15 دقیقه وعمق مورد نظر 3تا4 متر توصیه شده است، عمق کمتر باعث کاهش سودمندی تبادل گاز می گردد.

متوسط انرژی لازم برای این نوع هوادهی حدود 33/0 کیلو وات برای هر 1000 متر مکعب آب در روز است.این نوع هوادهها از هوادههای بشقابی سطح کمتر واز هوادهی های پاششی سطح بیشتری لازم دارند وبرعکس روشهای نامبرده نیاز به پوشیده بودن واحد نیست ودر شرایط یخبندان نیز عمل می کند واز هدر رفتن ارتفاع بافشار آب جلوگیری می کند شکل 2 روش هوادهی باتزریق هوا بهره برداری ونگهداری وتعمیرات دستگاههای هوادهی بهترین راندمان ازاین دستگاهها زمانی حاصل می گردد که دستورالعمل شرکت سازنده رعایت شود، ولی در هر حال ذکر نکات زیر ورعایت آنها ضروری است.

درهوادههای پاششی امکان گرفتگی سوراخها (نازلها) وجوددارد که باید اولا قطر سوراخها متناسب انتخاب شود وثانیا در فواصل زمانی مناسب باتوجه به کیفیت آب این سوراخها سرویس وتمیز گردند.

سیستمهای هوادهی (مخصوصا آبشاری) که در محیط بازقرار دارند،مواجه بارشد سریع جلبکهاست که ضمن مسدودکردن سوراخها منظره نامناسبی نیز ایجاد مینمایند،لذا لازم است باتوجه به این امر در مورد تمیز کردن زمانبندی شده سیستم اقدام نمود.

اگرواحدهوادهی آبشاری درمحیطی قرار داشته باشد که هوا آلوده است ویادر مناطقی که امکان یخبندان وجود دارد،باید به صورت سرپوشیده باشد.

در سیستم های هوادهی عمقی باید قسمتی از تاسیسات که درون آب قرار دارند، مانند:لوله ها وصفحات سوراخ دار (نازلها)مرتبا کنترل گردند (بخصوص مواقعی که سیستم برای مدتی خارج از بهره برداری بوده است) تادر صورت گرفتگی رفع اشکال گردد.

در بهره برداری ازهوادهها باید دقت شود که میزان اکسیژن محلول درآب زیاد نشود، چه دراین صورت خاصیت خورندگی آب تشدید خواهد شد.

هوادههای عمقی که به کمک دمنده کار میکنند،معمولا به نگهداری وتعمیرات بیشتری نیاز دارند،لذا توصیه می گردد ، مرتبا تمیز کاری نازل ها وفیلتر دمنده انجام گیرد ودمنده نیز در فواصل زمانی مناسب سرویس شود.

حتی الامکان آب ورودی به سیستم باید عاری از مواد معلق باشد تاسبب انسداد نازلها (سوراخها) نگردد.

سختی وقلیاییت آب ورودی به سیستم نیز نباید درحدی باشد که باعث انسداد نازلها گردد.

درتصفیه خانه هایی که از آهک استفاده می شود، هوادهی بهتر است قبل از تزریق آهک به سیستم انجام گیرد.

فرآیندهای انعقاد ولخته بندی: چنانچه در بخشهای پیش ذکرگردید،روشهای متعارف تصفیه فیزیکی وشیمیایی آب را:انعقاد،لخته بندی،ته نشینی،صاف سازی وبالاخره گندزدایی تشکیل میدهد.انعقاد ولخته بندی به تنهایی بخش قابل توجهی از هزینه کلی ساختمان تاسیسات وبهره برداری درمدت زمان طرح رابه خود تخصیص می دهد.بنابراین جمع آوری اطلاعات دقیق درمورد کیفیت فیزیکی وشیمیایی آب مورد نظر،مقایسه انواع عوامل انعقاد وبالاخره بررسی مسائل کاربردی هریک،از اقدامات اولیه درانتخاب وطرح روش قابل قبولتصفیه فیزیکی وشیمیایی محسوب می شود که چنین امری درجای خود جمع آوری وارزیابی اطلاعات پایه را ناگزیر می سازد.

فرآیند انعقاد: روش انعقاد رابی ثبات سازی سیستمهای کلوییدی غیرقابل برگشت وایجاد لخته بندی ذرات معلق قابل ته نشینی تشکیل می دهد.تعریف سیستمهای کلوبیری مورد بحث وچگونگی تشکیل این سیستمها به مبحث شیمی سطحی مربوط می گرددکه در غالب کتب ونشریات دانشگاهی دراین زمینه موجود ودر دسترس است.

آنچه مسلم است انعقاد توسطچهار مدل ذیل صورت می پذیرد: کاهش وحذف بار الکتریکی سطحی کلوییدها جذب وخنثی سازی بارالکتریکیسطحی دربرگیری ذرات در رسوبات چجذب واتصال ذرات به هم کاهش وحذف بار الکتریکی سطحی کلوییدها: دراین مدل عامل اصلی در انعقاد خنثی شدن بار الکتریکی سطحی کلوییدها به وسیله یونهای عوامل انعقاد است.براین اساس عمل انعقاد صرفا الکترواستاتیک فرض می شود وبراین پایه قدرت عوامل انعقاد باتوجه به بار الکتریکی آنها ارزیابی می گردد.دراین زمینه قانون شولتزهاردی را می توان نام برد که به عنوان مثال غلظت AL,Ca برای خنثی سازی یک سیستم کلوییدی با بار منفی به ترتیب ذکر شده است شکل (3) شکل (3)منحنیهای انعقاد برای برخی ازعوامل انعقاد این مدل طبعا جوابگوی انعقاد در برخی از سیستمهای کلوییدی طبیعی نیست،چراکه عمل انعقاد دراین سیستمها منحصرا به وسیله خنثی سازی بار الکتریکی کلوییدها انجام نمی شود،بلکه به وسیله سایر فعل وانفعالات فیزیکی شیمیایی ممکن می شود.

جذب وخنثی سازی بار الکتریکی سطحی : عامل اصلی دراین مدل ترکیبی از تاثیر عامل انعقاد وکلوییدها،عامل انعقاد و محیط کلوییدی ،وبالاخره کلوئید ومحیط کلوییدی بیان شده است .دریک سیستم کلوییدی آزمایشی عملکرد دودسیل آمونیم به عنوان عامل انعقاد ترسیم شده است،دوتفاوت اساسی نسبت به یون سدیم درشکل (3) دیده می شود.

اولا ،میزان عامل انعقاد لازم برای دودسیل آمونیم برابر با مول برلیتر ودر مورد سدیم مول برلیتر به دست آمده درحالی که بار الکتریکی هردوعامل انعقاد یک بار مثبت است.ثانیا سیستم کلوییدی باازدیاد غلظت عامل انعقاد (دودسیل آمونیم) از حالت ناپایدار خارج شده،مجددا تثبیت شده است، در صورتی که تثبیت مجدد سیستم کلوییدی باازدیاد یون سدیم امکانپذیر نبوده است.باید توجه داشت که علت تثبیت مجدد میل وافریونهای دودسیل آمونیم برای جمع شدن در سطح ذرات کلوییدی است که نشان دهنده عدم تاثیر عامل انعقاد ومحیط کلوییدی وتاثیر شدید عامل انعقاد وکلوییدها است.

دربرگیری کلوییدها دررسوبات: استفاده از برخی از نمکها مانند: سولفات آلومینیوم ویا کلرورفریک به عنوان عوامل انعقاد در صورتی که در غلظتی به کارروند که میزان هیدروکسید آهن ویا آلومینیوم حاصل از انحلال آنها بیش از درجه انحلال هیدروکسیدها باشد.رسوب هیدروکسید آهن ویا آلومینیون را موجب می شود.

این رسوبات نه تنها در خنثی سازی بارا لکتریکی کلوییدها نقش مهمی دارند، بلکه موجب دربرگرفتن ذرات کلوییدی ومالا ته نشین شدن آنها می گردند.برای مثال درمورد کلرورفریک تشکیل رسوب هیدروکسید آهن از رابطه ذیل متابعت می نماید: Fe(OH) [Fe که ضریب حلالیت آن خواهدبود: طبعا دراین سیستم هرچه میزان اشباع شدن محیط کلوییدی از عامل انعقاد بیشتر باشد،تشکیل رسوب سریعتر انجام خواهد پذیرفت،به عبارت دیگر نسبت درجه اشباع شدن محیط را نشان خواهد داد وبا سرعت رسوبگذاری در ارتباط است.در پاره ای از موارد وجود ذرات کلوییدی زیاد به سرعت رسوبگذاری کمکمیکند وحتی رابطه مستقیمی بین غلظت مواد کلوییدی ومناسبترین غلظت عامل انعقاد برقرار می گردد.

جذب واتصال ذرات به هم : استفاده ازبرخی پولیمرها به عنوان عامل انعقاد موجب ناپایداری سیستم کلوییدی می گردد،بدین شکل که برخی گروههای عامل در پولیمرها باسطح ذرات کلوییدی فعل وانفعالاتی را موجب می شوند ومالا بین ذرات پلی از پولیمر به وجود خواهد آمد که در نهایت به هم پیوستگی ولخته بندی را سبب می شود.

مکانیسم پل سازی درشکل(4)نشان داده شده است.

شایان توجه است که پلیمرهای انیونی علی رغم دارا بودن گروههای بار الکتریکی منفی راندمان مناسبتری در لخته بندی کلوییدهای بار منفی از خود نشان می دهند که این راندمان را می توان تنها به فعل وانفعالات شیمیایی بین گروههای بار الکتریکی منفی پولیمر وذرات کلوییدی نسبت داد.

(شکل 4) مدل پل سازی در عملکرد پلی الکترولیت ها به عنوان عامل انعقاد فرآیند لخته بندی : حرکت ذرات ناپایدار واتصال ذرات به هم ومالا تشکیل ذرات قابل ته نشینی در عملیات انعقاد اصطلاحا لخته بندی نامیده می شود.

تماس ذرات کلوییدی ناپایدار طی سه مکانیسم انجام می گردد.

الف- براثر انرژی حرارتی دردرون محیط کلوییدی حرکات ایجاد شده موجب برخورد ذرات به یکدیگر می شوند.این پدیده نیز حرکت براونی واین طریق لخته بندی،لخته بندی پری کینتیک نامیده می شوند.

ب- ایجاد اختلاط به طرق مختلف در محیطهای کلوییدی ناپایدار موجب برخورد ذرات به یکدیگر می شود وچسبندگی ولخته بندی ایجاد خواهدگردید.این روش لخته بندی ارتوکینتیک نامیده شده است.

ج- تماس بین ذرات در هنگام ته نشینی نیز مکانیسم دیگری درلخته بندی است.

دراین مکانیسم ذرات با سرعتهای مختلف ته نشینی در هنگام ته نشینی به یکدیگر برخورد می کند ولخته های بزرگتر وسنگین تری رابه وجود می آوردند.

در غالب فرآیندهای انعقاد، لخته بندی به طریق اختلاط انجام می شود وبه وسیله پروانه های مخصوص گرادیان هیدرولیکی لازم در محیط کلوییدی ایجاد می گردد.

این گرادیان نشان دهنده حرکت مایع نسبت به نقاط مختلف ونسبت به زمان است.قدر مطلق آن نشان دهنده میزان اختلاط در درون سیستم ودر غالب سیستمهای انعقاد بین 10تا100 برثانیه (sec) به دست آمده است.

عملکرد فیزیکی وشیمیایی سولفات آلومینیوم (آلوم) وکلرورفریک : در سیستمهای آبی فلزات به صورت یونی وجوددارند وآلومینیوم (AL) وآهن (Fe) سه ظرفیتی نیز ازاین قانون کلی مستثنی نیستند.این یونها در محیطهای آبی به صورت یون آکوامتال AL(H وجود دارند که دارای خاصیت اسیدی نیز هستند.اضافه کردن نمکهای آلومینیوم وآهن به آب مونومر،دایمر وپولیمرهایی از مجموعه هیدروکسومتال در کنار یون آکوامتال ایجاد خواهند نمود.باید توجه داشت در یونهای آکوامتال وهیدروکسومتال به ترتیب مولکول آب وعامل OHبه صورت لیگاند عمل می کنند.

نحوه تشکیل یونهای نامبرده در فعل وانفعالات ذیل خلاصه شده است: Fe (H2O)6 AL(H 2Fe FeOH این گونه فعل وانفعالات اصطلاحا فعل وانفعالات هیدرولیک نامیده می شوند.در واحدهای تصفیه آب معمولا نمکهای آلومینیوم وآهن در غلظت هایی مافوق حدانحلال هیدروکسید آهن وآلومینیوم به کار میروند.در شکل (5 الف و5 ب توازن انحلال این نمکها در درجه حرارت 25درجه سانتیگراد در آب نشان داده شده است).دراین وضعیت فعل وانفعالات هیدرولیتیک متعددی از مجموعه های هیدروکسو(مانند: (Fe (OH) تاپولیمرهای هیدروکسومتال در کنار رسوب هیدروکسید فلزات رخ میدهد.مجموعه های هیدروکسومتال دارای گرایش سطحی اند،درحالی که یونهای سه ظرفیتی آهن وآلومینیون فاقد این خاصیت هستند.

به همین سبب جذب این گونه ترکیبات ایجاد شده واسط در عمل انعقاد برروی کلوییدهای موجود، نقش بااهمیتی رادر خنثی سازی بارالکتریکی کلوییدها در عملیات انعقاد ایفا مینماید.

در PH هایی کمتر از نقطه ایزوالکتریک هیدروکسید آهن ویا آلومینیوم یا پولیمرهای ایجاد شده دارای بار مثبت خواهند بود وبنابراین جذب آنها برروی کلوییدهای آبهای تیره سبب خنثی سازی بار الکتریکی کلوییدهای منفی وناپایداری سیستم کلوییدی خواهدشد.

در PH هایی بیش از نقطه ایزوالکتریک این مکانیسم دقیقا بعکس خواهد بود.

آنچه شایان توجه است، آن که در عمل انعقاد بانمکهای آلومینیوم وآهن سه ظرفیتی پولیمرهای هیدروکسومتال نقش عمده رادر خنثی سازی به عهده دارند.ونظر به گرایش سطحی این پولیمرها،سیستم کلوییدی برحسب غلظت این گونه پولیمرها ناپایدار ویا پایدار خواهند گردید.نمونه ای از رابطه کدورت باقیمانده با غلظت عامل انعقاد (نمکهای آلومینیوم وآهن سه ظرفیتی ) برای غلظتهای مختلف سیستم کلوییدی در PHثابت در شکل 6 الف نشان داده شده است.

دراین شکل چهار ناحیه مشخص دیده می شود.ناحیه 1 نشان دهنده استفاده از عامل انعقاد در حد غیر کافی است.

در ناحیه 2 غلظت عامل انعقاد افزایش یافته تاحدی که ناپایداری سیستم کلوییدی ظاهر شده است.

در ناحیه 3 اضافه کردن عامل انعقاد ادامه داده شده تاحدی که سیستم کلوییدی پایداری خودرا باز یافته است.

ناحیه 4 نشان دهنده ایجاد رسوب هیدروکسید آلومینیومویا آهن است که براثر افزایش بازهم بیشتر عامل انعقاد تشکیل شده است.

شکل (6 ب) نشان دهنده رابطه غلظت عامل انعقاد یا غلظت کلوییدها در همان سیستمهای کلوییدی مورد نظر در شکل (6 الف) است.در غلظت پایین مواد معلق S ،به مقدار زیادی عامل انعقاد برای رسوب هیدروکسید ودر برگیری کلوییدها نیاز خواهد بود،چراکه میزان مواد معلق درحدی است که حتی ذرات ناپایدار وخنثی شده از نظر بار الکتریکی قادر به اتصال به یکدیگر ومالا ته نشینی در مدت زمان متعارف نیستند.در غلظتهای S به میزان کمتری از عامل انعقاد نسبت به حالت قبلی S نیاز خواهد بود وبا افزایش غلظت کلوییدها غلظت عامل انعقاد لازم نیز افزایش پیدا کرده است که نشان دهنده یک رابطه استویکیومتریک است.

ناحیه ناپایدار سازی باازدیاد غلظت کلوییدها وسعت می یابد وامکان پایدار شدن مجدد سیستم محدودتر می گردد.در غلظت بسیار زیاد کلوییدها S به میزان زیادی عامل انعقاد نیاز خواهد بود.این مقدار ممکن است تاحد میزان لازم برای انعقاد در حالت S رسیده وحتی از آن میزان نیز فراتر رود.

اصولا انعقاد بایون آلومینیوم وآهن سه ظرفیتی به وسیله خنثی سازی ودربرگیری ذرات در رسوبات انجام می پذیرد.

خنثی سازی وناپایدار شدن کلوییدهای به سه عامل،غلظت ماده منعقد کننده PHوغلظت کلوییدها بستگی دارد.

بدین ترتیب چهار حالت برای سیستم های کلوییدی می توان در نظر گرفت: