مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه
هر روزه در بخشهایی از دنیا ، از جمله در کشور ما ، بشر قسمت مهمی ‌از آب مورد نیاز خود را از منابع زیرزمینی تامین می‌کند. در همین نقاط فاضلابهای شهری و صنعتی ، که اغلب آلوده هستند، به همان سفره آبها باز گردانده می‌شوند. به این ترتیب ، کیفیت آب زیرزمینی تنزل یافته و مشکلات زیست محیطی فراوانی بوجود می‌آید.

کیفیت آب
مقصود از کیفیت آب مقدار املاح محلول ، مواد آلی ، ذرات کانی و همچنین دما ، رنگ ، بو ، مزه و دیگر مشخصات شیمیایی و باکتریولوژیکی و فیزیکی آب است. آبهای زیرزمینی ، بنا به شرایط مختلف ، به مقدار کم یا زیاد املاح محلول دارند و اصولا در طبیعت نمی‌توان نمونه‌ای از آب زیرزمینی یافت که مطلقا فاقد مواد محلول باشد. مقدار نوع نمکهای محلول در آبهای زیرزمینی بستگی به سه عامل : جنس خاکها ، سرعت حرکت و منشا آب زیرزمینی‌ دارد. در آبهای زیرزمینی کاتیونها بیشتر کلسیم ، منیزیم ، سدیم و پتاسیم و از آنیونها ، انواع کانیهای کربناته ، بی‌کربناتها ، سولفاتها و کلریدها به صورت محلول یافت می‌شود.

کلریدها معمولا در نقاطی که نفوذ آب به دریاها ، فاضلابها و رسوبات نمکدار وجود داشته باشد، بیشتر است. مقدار نیتراتها بطور طبیعی در آبهای زیرزمینی بسیار کم است، ولی نقاطی که فاضلابها به داخل زمین نفوذ می‌کنند، مقدار آن زیاد می‌شود. مواد محلول در آبهای زیرزمینی را توسط نمونه‌گیری از آب و تجزیه شیمیایی بدست آورده و مقدار آنها را بر حسب 'میلی گرم در لیتر' یا 'میلی اکی‌والان در لیتر' بیان می‌کنند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نگاه اجمالی
آبی که در خانه‌ها پس از مصرف وارد فاضلاب می‌شود، آلوده است. همچنین فضولات و پسابهای صنعتی کارخانه‌ها دارای مواد شیمیایی و سمی فراوانی هستند که ممکن است به سیستم فاضلاب شهری یا رودخانه‌ها سرازیر شوند. خطر آب آلوده بسیار جدی است، بطوری که 80 درصد بیماری‌های جهان از آبهای آلوده ناشی می‌شود. پس باید علاوه بر تصفیه آبها ، فاضلابها را هم پاک‌سازی کرد. در این مقاله ، انواع آبهای سطحی و فاضلابها را تقسیم بندی کرده ، بررسی می‌کنیم.
فاضلابهای شهری
در جاهایی که عمق سطح ایستابی زیاد و نفوذپذیری زمین نسبتا بالاست، فاضلاب سطحی توسط چاههای جاذب ، مستقیما به زمین وارد می‌شود. این شرایط در اغلب شهرهایی که به روی مخروط افکنه‌ها و رسوبات درشت‌دانه آبرفتی قرار گرفته‌اند، وجود دارد. در شهرهایی که عمق سطح ایستابی ، کم و نفوذپذیری زمین نیز ناچیز است، اگر شهر ، دارای شیب کافی بوده یا زهکشهای طبیعی ، مثل رودخانه ، در مجاورت آن قرار داشته باشد، با ساختن فاضلابروهای موضعی ، آبهای سطحی را به بیرون شهر منتقل کرده‌اند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه
بیش از 60 درصد جمعیت جهان در 100 کیلومتری سواحل زندگی می کنند و پیش بینی می شود رشد آینده جمعیت در مناطق ساحلی بیش از هر جای دیگر در زمین باشد . ما تنها از سواحل به عنوان محل زندگی استفاده نمی کنیم ، بلکه برای فعالیتهای تجاری نظیر استخراج مواد معدنی ، دفع زباله های تولیدی مثل فاضلاب و زباله های صنعتی ، ماهیگیری و توریسم نیز استفاده می کنیم . جمعیت زیاد وسطوح بالای فعالیتهای صنعتی در برخی مناطق ساحلی فعالیتهای بشر به اکوسیستم های طبیعی صدمه می زند.

یکی از مشکلات مهم و تاثیر گذار بر آبهای ساحلی سطح بالای نیتروژن و فسفر است که همراه مواد آلوده کننده وارد آب می شود . این مواد آلوده کننده به طور عمده حاصل از فعالیتهای بشر است که شامل ورودی هایی از کشاورزی ، صنعت و وسائل نقلیه می باشد. یکی از اثراتی که  افزایش سطح بالای نیتروژن و فسفر دارد اوتریفیکاسیون در اکوسیستم آبی است  که یکی از جدی ترین تهدید های زیست محیطی است.

 

خلاصه گزارش

یکی از جدی ترین تهدیدهای زیست محیطی اکوسیستم های آبی پدیده اوتریفیکاسیون است که  فقط در دریاچه ها ، خلیج ها، حوضچه های تثبیت و بعضی اوقات در رودخانه هایی که با سرعت کم در حرکت می باشند رخ می دهد .

اتروفیکاسیون دلالت بر غنی شدن پیکره آبی به وسیله مواد آلی ورودی و یا روانآب سطحی حاوی نیترات و فسفات دارد که به طور مستقیم رشد جلبکها و دیگر گیاهان آبزی را کنترل    می کند. پروسه اوتریفیکاسیون به طور طبیعی اما آهسته و با دورۀ بالاتر از صد سال اتفاق می افتد اما فعالیتهای انیان فرایند اوتریفیکاسیون را تسریع می کند .

 چهار فاکتور اصلی در این پدیده نقش دارندکه شامل نیتروژن ، فسفر، نور خورشید و گاز کربنیک است . عدم وجود هر یک باعث محدود شدن پدیده ا وتریفیکاسیون می شود و رشد الگها را محدود می کند. اوتریفیکاسیون اثرات مخرب زیادی بر روی اکوسیستم های آبی و در نهایت بر روی انسان وحیوانات می گذارد که این اثرات را می توان به صورت اثرات بیولوژیکی و فیزیولوژیکی تقسیم بندی نمود . یکی از اثرات بیولوژیکی اوتریفیکاسیون این است که کیفیت آب را برای مصارف خانگی، تفریحی و دیگر مصارف خراب می کنند . جلبک ها در روی سطح آب ایجاد کف می کنند که این کف مانع نفوذ اکسیژن به آب شده و باعث مرگ ماهی ها می شود .

روشهای متعددی جهت کنترل این پدیده پیشنهاد شده که می توان به حذف مواد مغذی از فاضلاب ، حذف مواد مغذی محبوس ، غیر فعال سازی مواد مغذی و ... اشاره کرد . همچنین برای پیشگیری از وقوع این پدیده نیز راههای زیادی پیشنهاد شده است که مهمترین آنها کنترل مواد مغذی به دریاچه می باشد . البته ایجاد تلاطم مصنوعی در دریاچه ها ، استفاده از ماهی های فیتوپلانگتون خوار ، جلوگیری از لایه بندی آب در آبهای ساکن ، پاکسازی فیزیکی سطح آب از آلگ و استفاده از مواد شیمیایی برای کنترل جلبک ها نیز می تواند به عنوان راه حل جهت پیشگیری از پدیده اوتریفیکاسیون باشد . 

تعاریف اوتریفیکاسیون:

واژۀ  اوتروفیکاسیون یا اوتریفیکاسیون  از واژه یونانی به معنی پر وار مشتق شده است .    Eutrophic به طور معمول معنی ارتقاء تغذیه را می دهد . از یک جهت ویتامین در پزشکی یک Eutrophic   است . این واژه اوّل بار در اکولوژی دریاچه استفاده شد . این واژه بعداً جهت توصیف مواد مغذی آبهای طبیعی به کار برده شد . (1)

اتروفیکاسیون دلالت بر غنی شدن پیکره آبی به وسیله مواد آلی ورودی و یا روانآب سطحی حاوی نیترات و فسفات دارد که به طور مستقیم رشد جلبکها و دیگر گیاهان آبزی را کنترل    می کند .(2)

به بیان ساده تر اوتریفیکاسیون یک عکس العمل بیولوژیکی است که در پاسخ به ازدیاد ورود مواد مغذی به منابع آبی صورت می گیرد .(3)

اوتریفیکاسیون مشکل مداوم وشایعی است که از جدی ترین تهدیدهای زیست محیطی محسوب می شود و بار اضافه مواد مغذی در سیستم های آبی است که منجر به افزایش تولید شده و هر چند وقت یک بار باعث ایجاد شکوفه های سمی بسیار زیاد آلگ و سبب کمبود اکسیژن در مناطق وسیع می گردد که این مسئله می تواند اشکال دیگر حیات دریایی که به اکسیژن محلول در آب وابسته هستند را از بین ببرد  .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مضرات نیترات در آب آشامیدنی و حذف آن توسط فرآیند اسمز معکوس

از آنجائی که نیترات در آب به‌صورت محلول وجود دارد. روش‌های معلول تصفیه آب قادر به حذف آن نیستند از این رو نیاز به آن دسته از روش‌های تصفیه پیشرفته می‌باشد که قادر به کاهش آلاینده‌های محلول هستند .


 نیترات (NO۳ منفی) یکی از آنزیم‌های معدنی است که در نتیجه اکسیداسیون نیتروژن عنصری حاصل می‌شود. این ماده یکی از عناصر بسیار ضروری برای سنتز پروتئین در گیاهان است و نقش مهمی را در چرخه نیتروژن دارد. نیترات از طریق اکسیداسیون طبیعی تولید و بنابراین در تمام محیط زیست یافت می‌شود.
فاضلاب‌های شهری، صنعتی، مواد دفعی حیوانی و گیاهی در شهرهای بزرگ که دارای نیتروژن آلی هستند به خاک دفع می‌شوند. در اثر فعالیت میکروارگانیزم‌های خاک، نیتروژن آلی به یون آمونیوم (NH۴ مثبت) تبدیل شده که به این پدیده Amonification گفته می‌شود. خاک توانائی نگهداری این ترکیب را در خود دارد اما به مرور طی پدیده دیگری به‌نام Nitrification، بخشی از یون آمونیوم ابتدا به نیتریت (NO۲ منفی) و سپس به نیترات تبدیل می‌شود.
لایه سطحی خاک قادر به حفظ و نگهداری این دو ترکیب نبوده و در نتیجه نیتریت و نیترات به آب‌های زیرزمینی راه می‌یابند.
از آنجائی که نیترات در آب به‌صورت محلول وجود دارد. روش‌های معلول تصفیه آب قادر به حذف آن نیستند از این رو نیاز به آن دسته از روش‌های تصفیه پیشرفته می‌باشد که قادر به کاهش آلاینده‌های محلول هستند از سوی دیگر چرخه نیترات‌سازی در شهرهائی که دفع نادرست فاضلاب از طریق چاه‌های جذبی انجام می‌شود همچنان ادامه دارد و مشکل تولید پیوسته نیترات و انتشار آن به آب‌های زیرزمینی را سبب می‌گردد.

● اثرات غیرسرطان‌زائی
نیتریت حاصل از احیاء نیترات معدنی و آلی پس از ورود به سیستم گردش خون، آهن هموگلوبین را اکسید نموده و از ظرفیت II به ظرفیت III تبدیل می‌نماید که در نتیجه هموگلوبین به متهموگلوبین تبدیل می‌شود. متهموگلوبین ظرفیت اکسیژن‌رسانی بسیار کمتری از هموگلوبین دارد و در نتیجه به بافت‌ها اکسیژن کافی نمی‌رسد. بعد از مدتی رنگ پوست (در ناحیه دور چشم و دهان) به تیرگی می‌گراید و از این‌رو به آن سندرم Blue Baby می‌گویند.
این عارضه اولین نشانه مسمومیت با نیترات است و نوزادان زیر شش ماه، آسیب‌پذیرترین گروه سنی در این مورد هستند. زیرا نوزادان برخلاف بزرگسالان، علاوه بر PH بالای معده و زیادی باکتری‌های طبیعی احیاء کننده نیترات، فاقد آنزیم برگشت‌دهنده متهموگلوبین به هموگلوبین هستند. از دیگر علائم افزایش متهموگلوبین می‌توان به سردرد، خواب‌آلودگی و اشکال در تنفس اشاره نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه
انرژی الكتریكی, یكی از بهترین صورت های انرژی است كه بشر به آن دست پیدا كرده است. نیروگاه نكا از 4 واحد بخاری MW 440 و2 واحدگازیMW 5/137 و در مجموع باظرفیت اسمی MW 2035 در شمال كشور و در شهر نكا در كنار سواحل دریای خزر احداث شده است. در نیروگاه بخاری كه صور مختلف انرژی به انرژی الكتریكی تبدیل می شوند، آب نقش اساسی دارد .مهمترین خصوصیتی كه آب باید داشته باشد، كیفیت وخلوص آب است،كه رساندن آب به كیفیت مورد نظر در حیطه كارهای مهندس شیمی می باشد .به همین خاطر در نیروگاه نكا بخشی به عنوان امور شیمی در نظر گرفته شده است كه واحد های زیر تحت نظارت این بخش كنترل می شوند:

1.       پیش تصفیه خانه
2.       تصفیه خانه اصلی
3.       تصفیه خانه بین راهی (CPP)
4.       هیدروژن سازی
5.       آب ژاول سازی

آبی كه از چاه استخراج می شود باید مراحل مختلف تصفیه را طی كندتابه كیفیت مورد نظر برای استفاده در سیكل برسد.نخست در پیش تصفیه خانه ذرات معلق آن ته نشین می شود .سپس در تصفیه خانه اصلی سختی آن گرفته می شود وبا استفاده از رزین های تبادل یونی به آب بدون یون تبدیل می شود وسرانجام وارد سیكل می شود.آب پس از طی هر دور وارد CPP می شود تا مجدداً تصفیه شود تا مواد شیمیایی تزریقی به آب وزنگ زدگیهای داخل مسیر لوله ها,گرفته شود.برای خنك كردن بخارات سیكل در كندانسور از آب دریا استفاده می شود كه در استخر های كنار در یا برای از بین بردن جلبكها,خزه ها وبارنیكلها،به آب دریا مقداری آب ژاول تزریق می شود.آب ژاول مورد نیاز در واحد آب ژاول سازی تولید می شود. 

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

پوشش خط لوله در معرض آیتم های بسیاری در حین كار است. مانند رطوبت، فشار، باكتریها و ..... البته عدم وجود نور خورشید یك گزینه مثبت برای خط لوله محسوب می شود؛ اعمال پوشش بر روی خطوط لوله هزینه بسیاری را در بر می گیرد. به همین دلیل انتخاب پوشش و نحوه اعمال آن از اهمیت بسیاری برخوردار است. همچنین برای لوله های مدفون در خاك این امكان وجود ندارد كه پوشش آنها همانند دیگر سازه ها در بازه زمانی كوتاه تعویض شود و پوشش باید بالغ بر 20 سال دوام داشته باشد. به همین منظور ویژگی هایی كه یك پوشش نیازمند است عبارت است از:

1- مقاومت به آب و رطوبت: حتی خاك های خشك نیز درصدی رطوبت دارند و پوشش خط لوله در اكثر اوقات مرطوب است به همین دلیل پوشش نباید قابلیت جذب رطوبت داشته باشد. چون جذب آب باعث افزایش وزن و همچنین كاهش مقاومت الكتریكی خواهد شد.

2- مقاومت به فشارهای متغیر: قرار گرفتن لوله در زیر بستر خاك منجر به ایجاد فشار بر روی لوله می شود . همچنین وجود ذرات سنگ، حركت خاك در اثر رطوبت و همچنین دیگر ذرات موجود در خاك باعث بوجود آمد این فشار متغیر و ناهماهنگ می شود . پوشش در حقیقت باید یك محافظ فیزیكی بوده واز سطح جدا نشود.

3- مقاومت به باكتری ها، قارچ ها و كپك ها : در خاك باكتری های زیادی وجود دارد؛ كه به مواد مختلف حمله می كنند و باعث از بین رفتن مواد می شوند. البته حمله توسط قارچ ها و یا كپك ها زیاد شایع نیست.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقایسه ظرفیت جذب اشباعی کربن فعال استاندارد (مرک) با کربن فعال ساخته شده در آزمایشگاه به روش شیمیایی


دکتر احمد نیک پی[1]، دکتر علی صفری واریانی[2]، رمضان آرام بن [3]، اسماعیل حسینعلی زاده[4]                 

چکیده: کربن فعال ماده ای است که از پیرولیز مواد گیاهی حاوی کربن تولید می شود . سنتز کربن فعال به دو روش شیمیایی و فیزیکی امکان پذیر است . در این پژوهش فعال سازی شیمیایی پوست نارگیل به عنوان ماده خام توسط عامل فعال سازی کلرید روی در نسبت های مختلف انجام و سپس کارایی جذب محصول به دست آمده در مقایسه با کربن فعال استاندارد(مرک) در زمینه کنترل هوای آلوده به تولوئن به عنوان مولكول آروماتيك با كاربرد بسيار گسترده در صنعت ، مورد آزمون قرار گرفت.

مواد و روشها:در این مطالعه پوست نارگیل با جرم معین، با نسبتهای مختلف عامل فعال ساز تحت فرآیند فعال سازی قرار گرفت. فرآیند فعال سازی در رآکتوری از جنس کوارتز که در یک کوره الکتریکی با دمای c   450 و شرایط اتمسفر نیتروژن (cc/min 200  ) تهیه شد.

یافته ها: نتایج بدست آمده حاکی از آن است که با افزایش درصد تلقیح، سطح آزاد و حجم حفره های بوجود آمده افزایش یافته و باعث افزایش راندمان و کارایی جذب کربن فعال می شود .

نتیجه گیری:در این مطالعه مشخص گردید پوست نارگیل به عنوان یک ماده سلولزی با ساختار سلولی و متخلخل، قابلیت بسیار خوبی به عنوان یک ماده خام برای تولید کربن فعال با سطح فعالیت بسیار بالا را دارد. هر چه غلظت کلرید روی در نمونه ها بیشتر می شود میزان جذب تولوئن و زمان رسیدن جاذب به سطح بریک ثرو بیشتر می شود. به عبارت دیگر هر چه غلظت ماده فعال ساز بیشتر شود تخلخل بیشتری در ماده خام ایجاد شده و در نتیجه سطح جذب کربن فعال بالا رفته که این امر باعث افزایش راندمان کربن فعال می گردد .   


واژه های کلیدی: کربن فعال، فعال سازی شیمیایی،راندمان جذب سطحی، جاذبها، پوست نارگیل.


مقدمه و اهداف:

کربن فعال از پیرولیز مواد گیاهی مختلف حاوی کربن مثل زغال سنگ، زغال سنگ نارس(تورب) و منابع دارای پایه کربن مثل چوب، خاک ارِّه، پوست نارگیل و پوست و هسته سایر گیاهان و... تولید می شود(3).کربن فعال به گروهی از مواد اطلاق می شود که مساحت سطح داخلی بالا، تخلخل و قابلیت جذب گازهاو مایعات شیمیایی را دارند و می توان از آن ها برای تصفیه و پاکسازی و حتی بازیافت مواد شیمیایی استفاده نمود (1). امروزه کربن فعال به عنوان جاذب بسیار عالی شناخته شده است. کربن فعال یک جامد بی شکل (آمورف) با سطح ویژه بالا و حجم بالای خلل و فرج می باشد. این ویژگی منحصر به فرد باعث ایجاد خواص جذبی بالا در کربن فعال می گردد(4).

با توجه به نوع ماده خام مصرفی، کربن فعال دارای اندازه منفذ و شکل های متفاوتی هستند و از طرفی با توجه به اندازه منفذ(خلل و فرج) دارای کاربردهای گسترده و ویژهای می باشند(2).

از کاربردهای مهم و قابل اهمیت کربن فعال می توان از تصفیه هوا و کاربردهای گسترده ای در صنایع غذایی، دارویی، تصفیه آب و پساب، رنگبری، تصفیه هوا در ماسک های تنفسی و .... نام برد.

با استفاده از کربن فعال به عنوان جاذب در تصفیه آلودگی های آب و و هوا، سلامتی جامعه و محیط زیست ارتقا می یابد. 

مرجع تخصصی آب و فاضلاب