مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سختی آب

سختی آب بخاطر حضور املاح ( کاتیونها ) دو ظرفیتی در آب ایجاد می شود . از مهم ترین فلزات دو ظرفیتی که در آب یافت می شوند کلسیم و منیزیم باید نامبرده شوند ( آهن و منگنز بندرت در آبهای سطحی در غلظت قابل توجهی وجود دارند ) همانطور که گفته شد آبهای زیرزمینی از نظر سختی غلظت بیشتری در مقایسه با آبهای سطحی دارا می باشند . اگر چه سختی از نظر بهداشتی هیچگونه مشکلی بوجود می آوردولی باعث کف نکردن صابون میگردد و البته در دستگاههای حرارتی نیز رسوب ایجاد می نماید. آبهائی که سختی آنها کمتر از 50 میلی گرم در لیتر برحسب کربنات کلسیم است نرم و چنانچه سختی تا 150 میلی گرم در لیتر باشد نسبتاَ سخت و بیش از 300 میلی گرم در لیتر را خیلی سخت مینامند . برای اندازه گیری سختی از محلول EDTA  استفاده می شود .این ملح در مجاورت کاتیونهای دو ظرفیتی تغییر رنگ میدهد.

بطور کلی سختی را بر دو نوع موقت و سختی کل تعریف می کنند. سختی کل مربوط به املاح کاتیونهای دو ظرفیتی است در حالیکه سختی موقت یا سختی کربناته مربوط به کربنات و بی کربنات های کلسیم و منیزیم است که چون در مجاورت حرارت ایجاد رسوب می کنند سختی موقت نامیده می شوند.

جون سختی کربناته ( سختی موقت )بسیار نامحلول تراز سختی دائم(مثل سولفات کلسیم یا کلراید کلسیم ) می باشد بنابراین بیشتر از سختی دائم ایجاد اشکال می کند. (سختی دائم = سختی موقت - سختی کل )

آزمایش تعیین قلیائیت آب

از آزمایشهای مربوط به تعیین قلیائیت نیز می توان نوع سختی را بدست آورد :

1- هرگاه سختی کل بیشتر از قلیائیت کل باشدسختی کل معادل سختی کربناته ، و تفاضل سختی کل و قلیائیت کل نشاندهنده سختی غیر کربناته ( سختی دائم ) است .

2- هرگاه سختی کل معادل قلیائیت کل باشد ، کل سختی بصورت کربناته است .

3-هرگاه سختی کل از قلیائیت کل کمتر باشد مقدار سختی کربناته معادل سختی کل است و اختلاف بین سختی کل و قلیائیت کل نشاندهنده قلیائیت بصورت بیکربنات پتاسیم یا سدیم می باشد.

فرض کنیم نمونه آبی دارای قلیائیت کل 100 و سختی کل 150 میلی گرم کربنات کلسیم در لیتر می باشد بنابراین چون H>A است ، قلیائیت این آب بعلت وجود سدیم یا پتاسیم بیکربنات صفر ، سختی غیر کربناته این آب معادل150 - 100 یعنی 50 میلی گرم در لیتر و سختی موقت این آب معادل قلیائیت کل یعنی 100میلی گرم در لیتر می باشد.  واحد سختی آب بر حسب میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم و یا میلی اکی والان بهم ربط می دهند.

H=Total Hardness ,A=Total alkalinity 

یک درجه سختی آلمانی معادل 15 میلی گرم در لیتر اکسید کلسیم است .(10mgCao)

یک درجه سختی انگلیسی معادل یک گرین در گالن (3/14 میلی گرم در لیتر)کربنات کلسیم است .

یک درجه سختی فرانسوی معادل 10 میلی گرم کربنات کلسیم است .

یک درجه  سختی امریکائی معادل یک میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم است .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

انتخاب تلمبه ( پمپ ) با اینرسی مناسب

در یک پمپ سانتریفوژ با اینرسی چرخشی مناسب ، در صورتیکه پره های پمپ تا مدت زمانی پس از قطع نیرو به چرخش خود ادامه دهند ، در هنگام ایجاد فشار منفی به علت تغذیه لوله رانش با جریان حاصل از چرخش پره های پمپ ، در کاهش اثرات ضربه قوچ موثر واقع خواهد شد.

یکی از مشکلات مهندسان ایرانی در محاسبه ضربه قوچ عدم دسترسی به عدد ممان اینرسی پمپ می باشد اگرچه این عدد باید از سازنده درخواست گردد.

برای افزایش پارامتر اینرسی پمپ یا توربین می توان از چرخ لنگر استفاده نمود تا موجب ازدیاد اینرسی این ماشین های آبی گردد. چرخ لنگری که برروی موتور محرک نصب می گردد ، با ذخیره انرژی جنبشی ، پس از قطع یا خاموشی نیروی محرک مانع از کاهش سریع تلمبه می گردد و این امر موجب کاهش تغییرات سرعت در واحد زمان خواهد شد که خود اثر مهمی در ایجاد ضربه قوچ به صورت تدریجی داشته و از ایجاد موج فشار شدید جلوگیری می کند.

معمولا کاربرد چرخ لنگر وزین دو اشکال عمده دارد اولاً در شروع کار جریان یا آمپر راه اندازی را بی اندازه افزایش می دهد و ثانیاَ محدودیت فضا و مکان را باعث می شود، از اینرو استفاده از این وسیله فقط در تاسیساتی نظیر پمپهای کوچک و حداکثر تا2 کیلومتر خط لوله استفاده می شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نیتریفیکاسیون و دی نتیریفیکاسیون بیولوژیکی  Biological Nitrification & Denitrification

ترکیبات آلی در تصفیه بیولوژیکی خود تجزیه گشته و آمونیاک تولید می کند آمونیاک نیز توسط اکسید شدن تبدیل به یون نیترات ها و نیتریت ها می شود. اکسیده شدن آمونیاک از همان طریق هوادهی میسر می باشد گاهی نیز در هوادهی طولانیمقدار زیادی از آمونیاک تبدیل به نیترات می شود یعنی عمل نیتریفیکاسیون انجام می گیرد ولی چون زمان لازم برای نیتریفیکاسیون بیشتر از زمان لازم برای تصفیه و برداشت کربن آن بطریق بیولوژیکی می باشد، باید برای نیتریفیکاسیون نیز واحد جداگانه ای در نظر گرفت . از این جهت می توان از یک تانک هوادهی جداگانه برای نیتریفیکاسیون استفاده نمون یعنی پساب را ابتدا در یک تانک هوادهی تصفیه نمود (برداشت موادکربنه ) و سپس در تانک دیگر برداشت ازت یعنی نیتریفیکاسیون میسرخواهد شد. PH اپتیمم برای نیتریفیکاسیون 4/8 و حداقل غلظت اکسیژن باید 1 mg/l  باشد.

دینتیریفیکاسیون فعل و انفعالی است غیر هوازی و احتیاجی نیز به یک مبناء کربن دارد.از این نظر اغلب از متانول به غلظت حدود 60 mg/l  ( از شکر ، اتانول ، استون و استیک اسید نیز استفاده شده ) بعنوان مبناء کربن استفاده نمودهو در یک راکتور شیمائی – بیو شیمائی مثل یک ستون پکینگ دینتیریفیکاسیون را انجام می دهند .

دنیتریفیکاسیون و دینتیریفیکاسیون مراحلی هستند که پس ازمرحله تصفیه  بیولوژیکی قرارمی گیرند معمولا قادر به برداشت حدود 90% از ازت پساب می باشندالبته لازم به یادآوری است که درهمه تصفیه خانه ها این سیستم رعایت نمی شود و مساله مهم اکسیده شدن آمونیاک بوده ومراحل بعدی همیشه لازم بنظر نرسیده است

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فیلتراسیون

انواع فیلتر

1- فیلتر ( صافی  ) کند یا آهسته شنی  Slow Sand Filter

2- فیلترهای تند ( سریع ) شنی ثقلی  Rapid Sand Gravity Filter

3- فیلترهای تند ( سریع ) شنی تحت فشار  Rapid Sand PressureFilter

4- فیلترهای دی اتمه  Diatomaceous Earth Filter

صافی ها ی کند:

 این فیلتر اولین نوع صافی بکار رفته در صنعت آب می باشد همچنانکه از نام آن مشخص است معمولا شدت جریان آب در این نوع صافی بسیار آهسته و بطور متوسط 3 مترمکعب در روز به ازای هر متر مربع سطح فیلتر می باشد. در نتیجه معمولا زمین زیادی برای احداث این نوع صافی مورد نیازمی باشد . بستر این فیلتر از  ماسه های کوارتزی با قطر موثر حدوداَ 45/0 – 2/0 میلیمتر تشکیل شده و به دلیل ریزبودن دانه ها راندمان فیلتر در حذف میکروارگانیزم ها در خور توجه است .

شستشوی فیلترهرچند ماه یکبار (30 تا 60 روز ) صورت می گیرد بوسیله یک لایه ماسه  (شن ) از روی سطح بستر انجام شده و این لایه بوسیله شن تمیز ترمیم میگردد.به دلیل کوچک بودن منافذ فیلتر فقط 3 الی 4 سانتی متراز عمق سطحی فیلتر مورد استفاده قرارمی گیرد و عملا فیلتر کارائی ندارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

زمانی که انقلاب صنعتی در دهه 1850 شروع شد مهندسان و طراحان ابتداً به فکر اجرا، کیفیت و حداکثر تولید بودند و هدف اصلی‌شان تولید بیشتر بود و جنبه‌های زیست محیطی حائز هیچ اهمیتی نبود (1) و اکنون نیز صنایعی که از مدیریت ضعیفی برخوردار هستند به واسطه آلوده نمودن خاک، آب و هوا موجب زوال منابع زیست محیطی می‌گردند (2). از این رو فاضلابهای صنعتی یکی از مسائل زیست محیطی در جوامع انسانی می ‌باشند (3).

تقریباً در تمام صنایع آب یک عامل مهم به حساب می‌آید و چون منابع‌ آن محدود است بایستی در استفاده و یا بازیابی آن تلاش و دقت لازم صورت پذیرد. مصرف آب در صنعت از دو نظر بسیار حائز اهمیت می‌باشد: 1) نیاز صنایع به آب با گذشت زمان در حال افزایش است. 2) پساب آلوده این واحدها منابع آب و خاک را به شدت تهدید می‌کند (4).

هر روزه میلیونها لیتر فاضلاب از طریق کارخانه‌ها و مراکز صنعتی جهان وارد رودخانه‌ها، دریاها و منابع خاک می‌گردد و محیط زندگی انسان و دیگر موجودات زنده اعم از گیاهان و جانوران را آلوده می‌سازد (5). بطور کلی کیفیت فاضلابهای صنعتی با توجه به نوع فرآورده‌های تولیدی هر صنعت متفاوت است (6، 7). در فاضلاب صنایع شیمیایی و الکترونیک مواد شیمیایی مختلفی از قبیل فنل‌ها، بنزین، تولوئن، هیدورکربن‌های دیگر و فلزات سنگین مختلف وجود دارد که بسیاری از آنها پتانسیل سرطانزایی دارند (8). بعنوان مثال واحدهای تولید مواد پاک‌کننده و شوینده از حجم نسبتاً زیاد فاضلاب (در حدود m³/ton 200) برخوردار هستند که ویژگیهای کلی فاضلاب این واحدها را می‌توان قلیائیت بالا، اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی پنج روزه (5-day Biochemical Oxygen Demand (BOD₅)  و اکسیژن مورد نیاز شیمیایی Chemical Oxygen Demand (COD) زیاد، وجود ترکیبات صابونی، سورفاکتانت‌ها، جامدات معلق Suspended Solids (SS) ، روغن (Oil) و تغییرات شدید pH ذکر نمود (7، 9، 10). وجود مواد شیمیایی مانند سولفید هیدروژن و رنگهای سولفیدی و گوگردی در فاضلاب صنعت رنگ کاهش سریع اکسیژن محلول Dissolved Oxygen (DO) منابع آب را در پی دارد که در نهایت زندگی موجودات آبزی را به خطر می‌اندازد (11).

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تاریخچه حفاری چاه ها به 200 سال قبل از میلاد بر می گردد که چینی ها در آن زمان برای استفاده از آبهای زیرزمینی مجبور به حفر چاه می شدند. روشی که آنها به کار می بردند استفاده از یک قطعه سنگین و نوک تیز بود که با بالا و پایین  بردن آن بوسیله طناب، سنگ ته چاه خرد شده و چاه حفر می شد. بعدها با پیشرفت علم و صنعت و کشف نفت به عنوان یک ماده سوختی ارزشمند نیاز به حفر چاه در اعماق زمین جهت دسترسی به مخازن نفتی احساس می شد.

در این زمینه با مکانیزه کردن روش قبلی و به کار بردن ماشین بخار  و وسایل پیشرفته تر، روش حفاری کابلی یا ضربه ای (Cable Tool Drilling) ارائه شد. در این روش از یک مته حفاری که یک میله فولادی سنگین به طول 4 تا 8 فوت با لبه های نوک تیز(بسته به سختی سازند) می باشد، استفاده می شود که نیروی مکانیکی جهت بالا و پایین بردن مته حفاری توسط ماشین بخار تولید و نهایتا بوسیله یک کابل فولادی به مته منتقل می شود. در اثر برخورد مته با سنگ ته چاه، قسمتی از آن خرد شده و چاه حفر می شود، سپس مته بالا آورده شده و خرده های حفاری توسط وسیله ای به نام دولک(Bailer) به سطح زمین آورده می شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

برخی اصطلاحات تصفیه فاضلاب :

1- مایع مخلوط :  mixed Liquid

مایع داخل تانک هوادهی که مشتمل برپساب و میکروب های شناور می باشند به مایع مخلوط معروف می باشند.

2- غلظت توده های شناور در استخر هوادهی به MLSS ( مواد معلق و شناور مایع مخلوط ) نامیده می شوند . غلظت MLss در استخر های هوادهی با توجه به نوع سیستم لجن فعال شده معمولا در حدود 4000 – 2000 میلی گرم در لیتر می باشد. در حدود 80 – 70 %، MLSS را جرم میکروبهای فعال تشکیل می دهند که عمل تصفیه را باعث میگردند و به آنها MLVSS ( مواد معلق فرار و شناور در مایع مخلوط ) گفته می شود.

3-میکرو ارگانیزم ها در طول مسیر خود از استخر هوادهی به تانک ته نشینی و بازگشت مجدد به استحر هوادهی بعلت دور بودن از مواد آلی و مورد تغذیه در یک حالت قطحی وارد تانک هوادهی میگردند و از اینرو به این توده های میکروبی " لجن فعال شده " اطلاق می شود و در پروسس لجن فعال شده یکی از عوامل مهم انتقال هوا ( اکسیژن ) به جرم میکروبی است که درحقیقت پروسس دو مرحله ای است .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب