انواع سیستم های تصفیه آب

 

انواع سیستم های کاربردی در امر تصفیه آب به شرح زیر است :

• گند زدایی
• حذف کننده ی آهن و آرسنیک
• سختی گیری
• آب شیرین کن ها
• حذف کردن مواد معدنی از آب (Demineralization) یا تولید آب دمین

 

انواع روشهای گند زدایی :

• الکترو کلرینیشن
• کلر زنی بصورت جامد (پودر و یا قرص هیپوکلریت کلسیم)
• اشعه UV
• استفاده از گاز اُزن

 

انواع روش های حذف آهن :

• اکسیداسیون
• رزین های تبادل یونی کاتیونی مخصوص حذف آهن

 

سختی گیری :

• اُسمز معکوس (RO)
• سختی گیری توسط رزینهای تبادل یون

 

روش های شیرین کردن آب (بخصوص آب دریا)

• اُسمز معکوس (RO)
• روش تبخیری

 

حذف مواد معدنی (Demineralized)

• اُسمز معکوس
• سیستم های تبادل یون (بستر های رزینی

 

گندزدایی

الکتروکلرینیشن :

الکترکلرینیشن که با اسم های کلر‌آلکالی یا الکتروکلريناسيون فرآیندی بر پایه الکترولیز است که در آن یا از آب دریا یا محلول آب نمک مصنوعی (Artificial brine) به محلول هیپوکلریت سدیم تبدیل می شود. در واقع به وسیله ی منبع تغذیه جریان مستقیم با آمپر بالا (HC-DC) آب دریا یا آب نمک را الکترولیز نموده (نمک موجود در آب را برقکافت می کنیم) که محصول نهایی تولید هیپوکلریت سدیم می باشد که عمل ضد عفونی بیولوژیکی را انجام می دهد.

تمام مواد اولیه این سیستم فقط آب و نمک و منبع تولید جریان مستقیم است.

مزایای اکتروکلرینیشن :

1. دارای ضریب ایمنی بالاست
2. بر اساس تقاضا تولید می شود
3. نیاز به ذخیره سازی ندارد
4. نیاز به مخزن ذخیره کلرین با غلظت بالا ندارد پس ترس از نشتی نداریم
5. برای محیط زیست بی خطر است
6. گاز کلر تولید نمی کند و هیپوکلریت سدیم (سفید کننده) تولید می کند.
7. سیستم اجرایی ساده
8. تعمیر و نگهداری آسان

معایب الکتروکلرینیشن :

1. قیمت بالا برای ایجاد سیستم

کلرزنی جامد :

کلر زنی جامد، به دو صورت دستی و مکانیکی انجام می شود باید در هر صورت مقدار کلر در همه جای سیستم (چه لوله کشی ها و چه مخازن ذخیره)  به حد مناسب برسد. که این کار با توجه به روش اجرا سخت خواهد بود ونگهداری حجم بالای کلر جامد خطرات و خسارات خود را به دنبال خواهد داشت. ضمنا نیاز به انتخاب روشی مناسب جهت مخلوط کردن سیال مورد نظر (آب یا فاضلاب) با کلر می­باشد . در اشل صنعتی و بزرگ استفاده از این روش توصیه نشده و مقرون به صرفه نیز نخواهد بود.

گند زدایی به وسیله ی اشعه ماورای بنفش (UV) :

این روش با استفاده از پرتو فرابنفش بسیار سریع بار میکروبی و بیولوژیکی آب یا پساب را از بین برده و آب را ضدعفونی میکند. روش عملکرد این سیستم به این گونه است که پرتو های فرابنفش باعث از هم پاشیدن DNA میکروب ها شده و باعث از بین رفتن آن ها می شود.

مزایا :

1. بسیار سریع است.
2. احتیاج به اضافه کردن مواد شیمیایی به سیال نیست.
3. عدم نیاز به مواد اولیه و ذخیره آن
4. عدم ایجاد بو یا مزه
5. هزینه‌ی راه اندازی و نگهداری پایین
6. از بین بردن انواع میکرو ارگانیسم ها در حدود 99.5%

معایب :

1. استفاده درظرفیت بسیار بالا، مصرف برق افزایش می­یابد ولی بازهم به نسبت روش های دیگر کم هزینه خواهد بود.

 

استفاده از گاز اُزن :

گاز اُزن  یک اکسید کننده‌ی بسیار قوی و به شکل سه اتم اکسیژن است که نیمه عمر کوتاهی دارد و بعد از تشکیل پس از تقریبا نیم ساعت تجزیه می شود. گاز ازن بی رنگ سمی با بویی شبیه بوی دریاست که قابلیت ضد عفونی دارد و در سیستم های تصفیه خانه برای کاهش بار میکروبی مورد استفاده قرار می‌گیرد. گاز ازن به وسیله‌ی ترکیب مولکول اکسیژن و اتم اکسیژن و به روش تخلیه‌ی الکتریکی (Corona‌Discharge) تولید می‌شود.

گاز ازن با تخریب غشای سلولی باکتری و ویروس ، باعث از بین رفتن بار میکروبی و تمیز شدن آب  یا پساب تصفیه خانه می شود.

مزایا :

1. توانایی اکسید کردن آهن و منگنز
2. تولید در محل به اندازه ی نیاز
3. پس از ضد عفونی گاز اُزن به اکسیژن تجزیه و بی ضرر می شود

معایب :

1. ملاحضات ایمنی برق، به دلیل این که ولتاژ دستگاه بسیار بالا اعمال گردد.

حذف آهن

اکسیداسیون آهن:

با این روش برای حذف کردن آهن از آب یا پساب تصفیه خانه آهن را اکسید کرده که باعث جامد و چگال شدن شدن آن می شود که بعد از این فرآیند توسط فیلتر های فیزیکی به دام افتاده و از آب یا پساب حذف می شود.

برای اکسیداسیون از هوادهی، ازن زنی و یا افزایش پرمنگنات استفاده میکنند.

رزین کاتیونی حذف آهن :

برخی رزینهای تبادل یون بر پایه کاتیون توانایی جذب آهن و در مقابل تبادل ان با یون سدیم را دارند. پس از اشباع شدن این رزینها از آهن و بقیه کاتیون ها، آنها را توسط آب نمک احیا میکنند.

سختی گیری

 

سختی گیرهای رزینی (رزین های کاتیونی) :

سختی‌گیرهای رزینی به روش تبادل یونی، یون‌های کلسیم و منیزیم را از آب خارج کرده و با جداکردن این یونها، سختی را آب حذف می­کنند. اکثرا این رزینها بر پایه پلی استایرن می­باشند که به صورت دانه‌های کروی شکل در بستری قرار میگرد که با عبور آب سخت، باعث جذب یونها یا کاتیون های مولد سختی می‌شود. با  گذشت زمان این رزین‌ها خاصیت تبادلی خود را از دست داده و اصطلاحا اشباع می‌­شوند، زیرا یون‌های منیزیم و کلسیم، با یون سدیم موجود بر روی پایه آلی رزین سختی گیر، تبادل می‌شود و وقتی که به حالت اشباع درآمد باید با آب نمک احیا شود تا رزین دوباره با دریافت سدیم شارژ شده و خاصیت تبادلی خود را مجددا بدست آورد.

از معایب این سیستم میتوان به عدم توانایی رزینهای کاتیونی در حذف یا در حقیقت تبادل یون با عنصر سیلیس اشاره نمود.

اسمز معکوس :

ممبران ها با استفاده از قانون اسمز معکوس و فشار اسمزی ایجاد شده توسط پمپ، تقریبا تمام املاح و مواد موجود در آب را از آن جدا کرده و توسط مقداری از آب ورودی، بصورت دورریز خارج میشود که این خروجی شامل یون‌های کلسیم و منیزیم نیز می‌شود، که این فرایند بطور کلی باعث حذف سختی آب می­گردد. از سیستم های اسمز معکوس برای  کاهش شوری آب و حذف مواد مضر از آب نیز استفاده می‌شود از معایب این روش می‌توان به حذف مواد معدنی مفید و داشتن دور ریز زیاد آب (پسماند اضافی دارای املاح حداقل 2 برابر میزان اولیه) اشاره نمود.

 

آب شیرین کنها

 

روش اسمز معکوس :

اسمز معکوس یکی از فرآیندهای شیرین سازی آب است که توسط فشار اسمزی در جهت معکوس و عبور آب از یک غشای نیمه تراوا غلظت یون‌ها و املاح در آب را کاهش داده و آب را خالص تر میکند. از مزایای این سیستم میتوان به تولید آب با خلوص بالا، و از معایب آن، دور ریز تقریبا 50 درصدی آب ست که با توجه به منابع آبی در اقلیم ایران مشکل زا شده است.

 

روش­های گرمایی :

روش گرمایی با استفاده از انرژی گرمایی و تبخیر آب را از نمک جدا می کند که مستلزم هزینه‌ی بالای سوخت است. بدیهی است که  هزینه استفاده از این نوع سیستم بالا است و به ندرت برای شوری‌های کم استفاده و اکثرا برای شوری‌های بالا مانند آب دریا استفاده می‌شود. این روش به چهار مدل تقطیر چند مرحله‌ای، تبخیر در خلا، تقطیر بازیاب و با فشرده سازی بخار یا میعان آب اجرا می‌شود.

 

حذف مواد معدنی (Demineralization)

 

اسمز معکوس :

اسمز معکوس از فرآیندهای حذف مواد معدنی آب است که توسط فشار اسمزی در جهت معکوس و عبور آب از یک غشای نیمه تراوا غلظت یون‌ها و املاح در آب را کاهش داده و آب را خالص تر میکند. از مزایای این سیستم میتوان به تولید آب با خلوص بالا، و از معایب آن، دور ریز تقریبا 50 درصدی آب است که با توجه به منابع آبی در اقلیم ایران مشکل زا شده است.

 

سیستم های رزینی :

در سیستمهای تبادل یونی از رزین های کاتیونی جهت حذف کاتیونهایی مانند کلسیم و منیزیم و از رزینهای آنیونی برای حذف آنیونها مانند سولفاتها، نیتراتها و… استفاده میکنند. اب خروجی سیستمهای فوق که دارای 2 بستر آنیون و کاتیون هستند را اصطلاحا آب مقطر یا آب دمین (Demin) می‌گویند.

 

ترکیب اسمز معکوس و سیستم رزینی :

گاهی برای خالص سازی بیشتر آب، بعد از خروج از سیستم اسمز معکوس، آنرا وارد یک سیستم تبادل یونی می‌کنند تا خلوص بیشتری حاصل شود. به این سیستم در اصطلاح Water Polishing  می‌گویند.

 

تهیه کننده و گردآورنده: مهندس امیرعلی فرهنگ