مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در مطالعات جذب سطحی بر روی سیلیکاژل و کربن فعال ، اثرات الک مولکولی با موادی که جرم مولکولی بالایی دارند، مشاهده شده است. جداسازی‌های مبتنی بر الک کردن مولکولی را می‌توان بر روی اجسام بی‌بار در جریان مهاجرت الکترو اسمزی از داخل ژل‌ها انجام داد. این اساس جداسازی‌هایی را که مبتنی بر اندازه‌های نسبی مولکول‌ها هستند، تشکیل می‌دهند و از اصطلاح صاف کردن بوسیله ژل استفاده می‌شود.
سیر تحولی و رشد در سال 1954 ، "مولد وسینچ" نشان دادند که جداسازی‌ها مبتنی بر الک کردن مولکولی را می‌توان بر روی اجسام بی‌بار از داخل ژل‌ها انجام داد. در سال 1959 "پورات" و "فلودین" ، اصل معینی را ارائه دادند و از اصطلاح ، صاف کردن بوسیله ژل برای شرح روش خودشان در مورد جداسازی مواد مولکول‌هایی با منشاء زیستی در سیستم‌های آبی بوسیله ژل‌های پلی‌ساکارید استفاده کردند.

ولی "دترمان" در سال 1964 پیشنهاد کرد که کروماتوگرافی ژلی ( Gel Cromatography ) ، عمومی‌ترین اسم برای این شیوه است.
نکات قابل توجه این روش در کروماتوگرافی ژلی ، فاز ساکن از یک قالب بسپار متخلخل تشکیل شده است که منفذهای آن بوسیله حلالی که به عنوان فاز متحرک بکار می‌رود، کاملا پر شده است. اندازه سوراخ بسیار مهم است چون اساس جدایی بر این است که مولکولی‌های بزرگتر از یک اندازه معین اصلا وارد سوراخ‌ها نشوند و تمام یا قسمتی از سوراخ‌ها برای ورود مولکول‌های کوچکتر آماده است. جریان فاز متحرک موجب می‌شود که مولکول‌های بزرگتر بدون برخورد با مانعی ، بدون نفوذ در قالب ژل از ستون عبور کنند، در حالی‌که مولکول‌های کوچک‌تر بر حسب شدت نفوذ آنها در ژل در ستون نگه داشته می‌شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تعریف نانوفیلتراسیون

به طور معمول جداسازی نمک های تک ظرفیتی، دو ظرفیتی و حل شده های غیریونی با وزن مولکولی کمتر از 2000 گرم بر مول، عامل اصلی در انتخاب غشاهای جدید با خواص و ویژگی های فی مابین غشاهای اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون می باشد. محدوده ویژگی ها و مشخصات فرایند جداسازی غشاهایی که از طریق این تعریف پوشش داده می شود به تازگی به عنوان غشاهای نانو مطرح شده است.

این فرایند در سال های 1980 نیز تحت عنوان هیپرفیلتراسیون (Hyperfiltration) از آن نام برده شده و همیشه همراه با فرایند اسمز معکوس و مشابه آن معرفی شده است. امروزه نانوفیلتراسیون به صورت یک فرایند به طور کامل مجزا با خواص کاربردی ویژه به کار گرفته می شود و با دو فرآیند اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون اختلاف های اساسی دارد. به عبارتی غشاهای به کار رفته در فرایند نانوفیلتراسیون دارای ساختار متخلخل از نوع میکرو با قطر روزنه های کمتر از 2 نانومتر بوده و از مواد پلیمری، که در بیشتر حالت ها دارای بار یونی می باشند، ساخته شده اند.

شهرت تجاری نانوفیلتراسیون از اوایل سال های 1980 آغاز شده و در سال 1988 اولین نانوغشاها از جنس مواد سرامیکی به صورتتجاری و کاربردی مورد استفاده قرار گرفت. بعدها نانوغشاهایی از جنس مواد پلیمری آلی جهت کاربردهای خاص به بازار عرضه شد.

در حال حاضر غشاهای نانو در بخش های مختلف صنایعی چون بیوتکنولوژی، صنایع غذایی و کشاورزی، تولید آب آشامیدنی و حفاظت محیط زیست به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. برای مثال، می توان به جداسازی مواد معدنی از لاکتوز در صنایع شیر، بازیابی و استفاده مجدد از آب مصرفی در پساب های رنگی و تصفیه آب شرب در یک مقیاس بزرگ اشاره کرد.

کاربردهای ممکن فرایند نانوفیلتراسیون در صنایع مختلف

غذایی:

- نمک زدایی از محلول پنیر
- نمک زدایی از محلول شکر
- بازیابی مواد غذایی در فرایند تخمیر
- تصفیه پساب
- خالص سازی اسیدهای آلی

نساجی، چرم و کاغذ:

- جداسازی اسیدهای آمینه
- بازیابی رنگینه ها از پساب
- بازیابی آب و نمک از پساب
- بازیابی مواد آهاری از پساب آهارگیری
- بازیابی و استفاده مجدد از یون های کروم
- تصفیه پساب

شیمیایی:

- بازیابی محلول سفیدگری
- حذف گاز دی اکسیدکربن در فرایند گازی
- تهیه برومید
- بازیابی قلیا در فرایند تولید سلولز و ویسکوز
- رسوب سولفات کلسیم

الکترونیک و آّبکاری:

- جداسازی فلزات سنگین از محلول اسیدها
- حذف سولفات های فلزی از پساب
- حذف نیکل

تولید آب:

- بازیابی هیدروکسید لیتیم در تصفیه پساب باتری سازی
- حذف مواد روغنی از آب
- حذف سختی از آب
- حذف مواد آلی طبیعی
- حذف سموم دفع آفات از آب
- حذف فلزات سنگین، آهن، مس، روی و سیلیکا
- تصفیه آب های شور

کشاورزی:

- حذف فسفات، سولفات، نیترات و فلوراید

- حذف سلنیوم از آب زهکشی

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مسمویت نیتراتی
نیترات ترکیبی است شیمیایی که به صورت طبیعی در ساختار بدن موجود زنده نیز تولید میشود.برای گیاهان منبع مهم نیتروژن برای پروتئین سازی بحساب می آید.برای باکتریها نیز به عنوان منبع نیتروژنی استفاده می شود. باکتریهای دستگاه گوارش در تک معده ایها و نشخوار کنندگان (چند معده ایها) از نیترات موجود در آب و غذای مصرفی استفاده می کنند.

تغییراتی ایجاد می کنند تا نیتروژن آن قابل استفاده برای ساختن پروتئینها باشد. این تغییرات یک سری واکنشهای احیایی است. در مسیر این واکنشها ترکیبات دیگری تولید می شوند که همگی متابولیتهای نیترات بحساب می آیند. مهمترین آنها را میتوان نیتریت ( NO۲ ) و یون آمونیوم ( NH۴+ ) ذکر کرد.

نیترات خودش مضر نیست این نیتریت است که سم است.نیترات بکمک آنزیم نیترات ردوکتاز به نیتریت تجزیه میشود.این آنزیم در گیاهان وجود دا رد . برخی گونه های خاص باکتریایی و با فتهای بدن پستانداران هم این آنزیم را دارند. به این ترتیب می توان این نتیجه را پیشگویی کرد که احیای نیترات به نیتریت همانگونه که در شکمبه یا سکوم قابل انجام است در بافتهای گیاهی و سیلوها نیز انجام پذیر است. دامهای نشخوار کننده و اسبها نسبت به غیر نشخوار کنندگان به مسمومیت نیتراتی حساسترند.

بیش از ۵۰ مرگ در نوزادان(انسان) در آمریکا و اروپا بخا طر مسمومیت نیتراتی گزارش شده است که به خاطر آلودگی آب مصرفی به سطوح بالای نیترات بوده است {آمار مربوط به زمان نوشتن مقا له می باشد}. یکی از مواردی که باید در مورد نیترات و نیتریت به آن توجه داشت عمل متقابل و همکاری آنها با منابع پروتئینی است که منجر به تولید یک ترکیب قوی سرطانزا به نام نیتروز آمین می گردد که این واکنش نیازمند آنزیم نیست و در شرایط اسیدی انجام می گیرد( شرایط محیط معده). هر چند تشکیل نیتروز آمین در شکمبه محدود است ولی در سیلوی علوفه گراس و سیلوی ذرت شناسایی شده است.اگر چه تا کنون مدرکی وجود ندارد ولیکن انتقال نیتروز آمین به شیر میتواند برای سلامتی انسان مهم با شد. نیتروزآمین در فاصله زمانی پختن گوشتهای حاوی نیترات هم تشکیل می شود.به این ترتیب جایگزینهایی برای افزودنیهای نیتراتی که از رشد باکتری کلوستریدیا بوتولینوم جلوگیری می کند جستجوشده اند.

عمده منبعی از نیترات که به معده انسان میرسد از بزاق است، محدودیتهایی در مورد ا فزودنیهای نیترا تی و نیتریتی که در فرآورده های گوشتی استفاده می شود اعمال شده است وهنوز جای بحث و توجه دارد .

اخیرا نشان داده شده است اضافه سازی چربی کره ای از ترشح نیتروزآمین جلوگیری می کند و احتمالا از تشکیل آن در ratsکه بخاطر ممانعت از فعا لیت نیترات ردوکتاز باکتریایی در معده است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آب سخت

آب سخت آبی است که حاوی نمک‌های معدنی از قبیل ترکیبات کربنات‌های هیدروژنی ٬ کلسیم ٬ منیزیم و... است.

اهمیت سختی آب

مقدار سختی آب ، علاوه بر اینکه در آبهای صنعتی اهمیت وافر دارد، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد. کلسیم که یکی از عوامل سختی آب است، در رشد استخوان و حفظ تعادل بدن دخالت داشته، ولی به همان اندازه ، سولفات کلسیم به علت کمی قابلیت هضم ، ناراحتیهایی در دستگاه هاضمه بوجود می‌آورد.

گاهی توصیه می‌شود که جهت تامین بهداشت و سلامت مصرف کنندگان ، آهک به آب آشامیدنی افزوده شود. بعضی دانشمندان معتقدند، بهتر است کلسیم و منیزیم لازم بدن توسط غذا تامین شود و حتی‌الامکان از آبهای سبک برای شرب استفاده شود. باید توجه داشت که بدن نسبت به سنگینی موجود در آب مورد مصرف خود حساسیت دارد، چنانچه این نوشیدنی تغییر یابد، ممکن است در دستگاه گوارش ایجاد اخلال نماید و این موضوع را به اصطلاح آب به آب شدن می‌گویند.

املاح محلول در آب و اثرات آنها

املاح موثر در تولید سختی :

 Mg(OH)2, MgCO3, MgHCO3, Mg(NO3)2, MgCl2, MgSO4, Ca(OH)2, CaCO3, CaHCO3, Ca(NO3), CaCl2, CaSO4
املاح غیر تاثیر گذار در سختی:

K2SO4, KCl, KNO3, Na2SO4, NaCl, NaNO3

تاثیر قلیائیت در سختی آب

اگر قلیائیت کل آب ، مساوی یا بیشتر از سختی کل باشد، تمام سختی آب به صورت سختی کربناتی خواهد بود. در صورتی که که قلیائیت کل ، کمتر از سختی باشد، سختی کربناتی آب معادل قلیائیت بوده و سختی دائم ، اختلاف بین سختی کل و قلیائیت است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آب آشامیدنی معمول ترین روش واکسیناسیون در برابر بیماری گامبورو انسفالومیلیت عفونی طیور و واکسن های یادرآور در برابر بیماری های نیوکاسل و برونشیت عفونی می باشد موفقیت واکسیناسیون به مدیریت شرایطی نظیر کیفیت آب آشامیدنی خنثی شدن کلر آب ، پخش مناسب محلول واکسن ، در دسترس بودن محلول واکسن و میزان مصرف واکسن توسط پرنده ها بستگی دارد .
کیفیت

آب آشامیدنی معمولا به صورت یک عنصر بدون طعم شفاف و بدون بو تعریف می شود این تعریف ساده هنوز برقرار است اما امروزه کیفیت آب آشامیدنی به دو بخش تقسیم می شود  کیفیت باکتری شناختی و کیفیت شیمیایی از لحاظ استاندارد ، حداکثرهایی برای هر دو بخش درنظر گرفته می شود که بالاتر از حداکثر های مورد نظر خطرناک در نظر گرفته می شود دانستن کیفیت آب آشامیدنی جهت پایش دقیق گله لازم است بنابراین تجزیه و تحلیل منظم آن لازم است علاوه بر بررسی باکتری شناسی و شیمیایی سالانه توصیه شده در صورت مشاهده شرایط بیماری زا آزمایش های بیشتری نیز باید انجام پذیرد . از آنجا که کیفیت پایین آب آشامیدنی می تواند تاثیرات مخرب بر روی سلامتی پرنده گذاشته و برنامه واکسیناسیون را به صورت منفی تحت تاثیر قرار دهد شاخص های کلیوی باید تحت آزمایش قرار بگیرند .
باکتری : وجود اجرام عفونی مرتبط با مدفوع در آب اشامیدنی میتواند بیانگر احتمال آلودگی آب با اجرام بیماری زا باشد آلودگی می تواند از چاه آب ، آب زیرزمینی ویا از خود مزرعه ناشی شود ارتباط دادن مستقیم تعداد اجرام مربوط به مدفوع به یک اختلال آسیب شناختی درگله مشکل می باشد اما به هر حال آلودگی آب به این اجرام نقش مهمی در وقوع بیماری های چند عاملی دارد بهترین روش برای کنترل باکتریها در آب آشامیدنی استفاده ازکلر در اب به میزان 1/0 تا 2 واحد درمیلیون می باشد .
PH : تمام تلاش ها باید معطوف به این شود که PH آب در حد خنثی قرار گیرد ادامه حیات باکتری در یک محیط اسیدی صورت می گیرد و کلرینه کردن آب ، pH آن را بیشتر به طرف محیط بازی سوق می دهد .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نحوه‌ بهره‌برداری‌ از سیستم‌ راکتور و روشهایی‌ جهت‌ بهینه‌ سازی‌ آن‌:
ابتداء نگاهی‌ اجمالی‌ به‌ نحوه‌ عملکرد و نوع‌ بهره‌ برداری‌ از سیستم‌ راکتور درنیروگاه‌ مشهد می‌ اندازیم‌ولی‌ مهمترین‌ مورد نوع‌ بهره‌برداری‌ از این‌ سیستم‌ می‌باشد. با بهره‌برداری‌ بهینه‌ و آماده‌ نمودن‌ شرایط‌ مناسب‌ما می‌ توانیم‌ ضمن‌ صرفه‌ جویی‌ در مواد شیمیایی‌ آبی‌ با شرایط‌ ایده‌ال‌ تولید نمائیم‌ که‌ مورد استفاده‌ در دیگرقسمت‌ های‌ تصفیه‌ قرار می‌ گیرد زیرا داشتن‌ آبی‌ با کیفیت‌ مناسب‌ به‌ صورت‌ مستقیم‌ در فرآیند تولید آب‌ مقطرکه‌ نیاز اصلی‌ توربینهای‌ بخارمی‌ باشدتاثیر داشته‌ و باعث‌ بالا بردن‌ راندمان‌ و صرفه‌ جویی‌ مواد شیمیایی‌مصرفی‌ و همچنین‌ تولید آب‌ مقطری‌ با کیفیت‌ قابل‌ قبول‌ باشیم‌.
حال‌ که‌ آب‌ تولیدی‌ راکتور تاثیر مستقیم‌ در دیگر ارکان‌ تصفیه‌ دارد پس‌ برای‌ داشتن‌ آبی‌ مناسب‌ باید شرایطی‌ رادر بهره‌ برداری‌ مد نظر قرار دهیم‌ تا با توجه‌ به‌ آن‌ شرایط‌ به‌ نتیجه‌ مطلوب‌ برسیم‌.
در گام‌ نخست‌ باید به‌ این‌ نکته‌ مهم‌ اشاره‌ نمایم‌ که‌ با توجه‌ به‌ قدمت‌ و فرسایش‌ و فرسودگی‌ اغلب‌ پمپ‌ ها ومسیرهای‌ موجود مورد استفاده‌ در سیستم‌ راکتور دقت‌ نظر بیشتری‌ را در بهره‌ برداری‌ طلب‌ می‌ نماید که‌ می‌توان‌ با تکیه‌ بر تجارب‌ چندین‌ ساله‌ و همچنین‌ استفاده‌ از تجارب‌ پیشکسوتان‌ در قسمت‌ تصفیه‌ به‌ این‌ مهم‌رسید.
در اولین‌ قدم‌ و اولین‌ موردی‌ که‌ باید یک‌ بهره‌ بردار به‌ آن‌ توجه‌ نماید آب‌ خامی‌ است‌ که‌ جهت‌ استفاده‌ درراکتور از آن‌ بهره‌ میبرد این‌ آب‌ خام‌ در نیروگاه‌ مشهد از شش‌ حلقه‌ چاه‌ عمیق‌ که‌ در محوطه‌ و خارج‌ از محوطه‌نیروگاه‌ می‌ باشد تامین‌ می‌ گردد.
آب‌ خام‌ توسط‌ دو لوله‌ (مسیر) از چاهها به‌ طرف‌ تصفیه‌ هدایت‌ می‌ شود که‌ یک‌ لوله‌ با مسیر آب‌ چاههای‌شماره‌1،4،5 مسیر دیگر آب‌ چاههای‌ 2،3 را هدایت‌ می‌ نماید البته‌ چاه‌ 6 قابل‌ اتصال‌ به‌ هر دو مسیر می‌ باشد
مسیر چاههای‌ نیروگاه‌ مشـهد :
با توجه‌ به‌ منابع‌ برداشت‌ هر یک‌ از این‌ چاهها دارای‌ شرایط‌ خاص‌ خود از نظر شیمیایی‌ می‌ باشد که‌ باترکیب‌ و ادغام‌ آب‌ خروجی‌ هر چاه‌ با چاه‌ دیگر شرایط‌ خاص‌ دیگری‌ از نظر شیمیایی‌ بدست‌ می‌آوریم‌ پس‌ مامی‌توانیم‌ با توجه‌ به‌ آنالیز چاههای‌ موجود بهترین‌ آنها را از نظر شیمیایی‌ انتخاب‌ نموده‌ و از آنها بهره‌ برداری‌نمائیم‌ در اینجا نکته‌ ای‌ که‌ قابل‌ ذکر می‌ باشد با توجه‌ به‌ خشکسالی‌ های‌ اخیر در دشت‌ مشهد اکثر چاههای‌موجود در این‌ دشت‌ دچار افت‌ شده‌ اند و همین‌ افت‌ و همچنین‌ نفوذ پس‌ آبهای‌ فاضلاب‌ شهری‌ و غیره‌ به‌اغلب‌ این‌ چاهها شرایط‌ آنها از نظر شیمیایی‌ تغییر کرده‌اند .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فضولات انسانی و حیوانی حاوی باکتری و نیترات

نیترات و باکتری دو ماده آلاینده مهم هستند که فضولات انسانی و حیوانی یافت می‌شوند. چاه‌های فاضلاب و سپتیک تانک‌ها می‌توانند باعث آلودگی باکتریایی و نیتراتی آب شوند. همچنین دام‌داری‌‌های که مقدار زیادی از حیوان را نگهداری می‌کنند. هم سیستم‌های سپتیک تانک و چاه‌های فاضلاب و هم فضولات حیوانی باید طوری مدیریت شوند که از آلودگی جلوگیری شود. محل‌های جمع‌آوری فاضلاب و زباله‌ها نیز می‌توانند منشا آلودگی باشند.

کودکان و سالمندان و افراد دچار نقص دستگاه ایمنی به علت ایدز یا سرطان به باکتری‌‌های منتقل‌شونده از آب حساس‌ترند. کودهای شیمیایی نیز ممکن است مشکل نیترات را تشدید کنند. نیترات زیاد برای نوزادان خطرناک است و ممکن است باعث ایجاد "سندروم نوزاد کبود" شود که ناشی از اختلال انتقال اکسیژن در خون است.

در دامدار‌های صنعتی و متمرکز  هزاران حیوان در فضای کوچکی بزرگ می شود. مقدار زیاد فضولات حیوانی در این نوع دامداری‌ها ممکن است سلامت منابع آب را تهدید کند. در این موارد باید روش مناسبی برای دفع فضولات به کار رود. نمک‌های ناشی از مقادیر زیاد فضولات نیز ممکن است، آب‌های زیرزمینی را آلوده کند.

فلزات سنگین

فعالیت‌هایی مانند حفر معدن و ساختمان‌سازی ممکن است مقادیر زیادی از فلزات سنگین را به منابع آب زیرزمینی مجاور وارد کند. برخی از باغ‌های قدیمی ممکن است حاوی مقادیر زیادی آرسنیک باشند که زمانی به عنوان آفت‌کش به کار می‌رفت. این فلزات در مقادیر بالا برای سلامتی خطرناک هستند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب