آب که به عنوان فراوان ترین ترکیب زمین شناخته می شود و یکی از اساسی ترین اجزا تشکیل دهنده بدن انسان، حیوانات و گیاهان می باشد. حدود 70 % از سطح زمین پوشیده از آب است. اما برای مصرف انسلن ها آب باید تصفیه شود. در این مقاله مراحل تصفیه آب در تصفیه خانه به طور کامل توضیح داده می شود.حدود 1.4 میلیارد متر مکعب آب در سطح زمین وجود دارد که این مقدار در دریا ها و اقیانوس ها و کوه های یخی است. که از این مقدار تنها 1% به صورت آب های سطحی و آب های زیر زمینی در دسترس می باشد.آب های سطحی یا رودخانه ها مهم ترین منبع آبی جهت تامین نیازهای اجتماعات هستند که با احداث سدها بر روی رودخانه ها می توان نسبت به ذخیره سازی و ته نشین نمودن مواد معلق موجود در آن اقدام نمود. آب های زیرزمینی دومین منبع آبی مورد استفاده برای اجتماعات می باشد که کیفیت آن به ویژگی های زمین شناختی منطقه بستگی دارد.
تصفیه خانه چیست؟ در تصفیه خانه چه کاری انجام می دهند؟
اگر بخواهیم به تعریف پایشگاه بپردازیم باید بگوییم که به محلی گفته می شود که در آن مکان، به حذف مواد شیمیایی و یا باکتریها و …در آب یا فاضلاب می پردازند و به این ترتیب چرخه استفاده از آب را مجددا به چرخش در می آورند و در صنایع و کشاورزی و کارخانه ها و…دوباره مورد استفاده قرار می گیرند.
پالایشگاه ها انواع مختلفی دارند. مثلا تصفیه خانه فاضلاب که انواع فاضلابهای صنعتی و شهری را در آنجا مورد پاکسازی مجدد قرار می‌دهند و فاضلاب تصفیه شده را مجددا مورد استفاده قرار می دهند و یا پالایشگاه آب که به حذف آلودگی های شیمیایی و میکروبی و فیزیکی در ابعاد و سایزهای مختلف پرداخته و آب را از نظر مصرف خانگی و شرب پاکیزه می‌گرداند.
در این مقاله سعی داریم که به سؤالاتی همچون، تصفیه خانه کجاست، کار تصفیه خانه چیست، در پالایشگاه آب چه کارهایی انجام می شود و امثال این پرسش‌ها پاسخ دهیم.
تصفیه خانه چگونه جایی است؟
پالایشگاه ها انواع مختلف آب های آلوده و به اصطلاح فاضلاب ها را که یک بار مورد استفاده قرار گرفته اند را تصفیه و پاکسازی می کنند. مانند فاضلابهای بهداشتی(بیمارستانی، مسکونی، تجاری، اداری) فاضلابهای صنعتی (کارخانه ها، نیروگاهها، کارگاهها،..)
در یک خانه تصفیه به روشهای مختلفی عملیات تصفیه انجام می شود. روش هایی که برای پاکسازی نسبی در پالایشگاه آبها مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:
روش های شیمیایی، روشهای فیزیکی، روشهای بیولوژیکی، تصفیه لجن
هر کدام از این روشها با توجه به مکانیسم های مخصوص به خود، فاضلاب را از نظر شیمیایی و فیزیکی و بیولوژیکی مورد تجزیه و پاکسازی قرار می دهد.
تصفیه به روش شیمیایی:
اساس این روش بر استفاده از مواد شیمیایی برای تصفیه آب یا فاضلاب می باشد و در تصفیه خانه های فاضلاب مواد شیمیایی همچون کلرورفریک یا مواد پلیمری دیگر را مورد استفاده قرار می دهند تا بر روی مواد محلول داخل فاضلاب یا مواد نامحلول و کلوئیدی اثر بگذارند. همچنین موادی مانند کلر برای تصفیه بیولوژیکی و از بین بردن میکروبها و گندزدایی آب هم مورد استفاده قرار می گیرد.
تصفیه شیمیایی هم بر روی فاضلابهای صنعتی باید اتفاق بیفتد و هم بر روی فاضلابهای بهداشتی و شهری. زیرا مصرف ترکیبات شیمیایی در طول شبانه روز، باعث شده است که انواع مواد محلول و نامحلول را در فاضلابهای خانگی و بیمارستانی هم داشته باشیم.
برای از بین بردن “مواد محلول” در داخل فاضلاب از روش های زیر استفاده می شود:
- خنثی سازی
- اکسیداسیون و احیا
- تبادل یونی
برای از بین بردن ” مواد نامحلول” یا به اصطلاح کلوئیدی یا همان ذرات معلق در فاضلاب از روش های زیر استفاده می شود:
- لخته سازی ترکیبات نامحلول
- شناورسازی
- جذب سطحی با کمک کربن اکتیو
تصفیه به روش فیزیکی:
به مجموعه فرایندهایی که کمک به جداسازی مواد و آلودگی ها فقط به روش های فیزیکی و مکانیکی می‌کنند، تصفیه فیزیکی آب و فاضلاب می گویند. از جمله روشهای فیزیکی تصفیه موارد زیر می باشند:
- عبور فاضلاب و یا آب از صافی های مخصوص و عدم اجازه عبور به مواد درشت
- ته نشین کردن مواد معلق و جداسازی آنها
- حرکت مواد معلق بر روی آب و جدا کردن آنها
تصفیه به روش بیولوژیکی:
در تصفیه خانه بیولوژیکی، اساس کار بر پایه حذف مواد آلی و آلاینده ها و موجودات میکروبی است که خود شامل مراحل مختلفی می باشد. مهمترین عملیات در این فرایند رشد دادن میکروارگانیسم‌ها در محیط فاضلاب است که شامل مرحله تصفیه هوازی و تصفیه بی هوازی است.
هر کدام از این مراحل با توجه به نوع باکتری ها که می توانند با اکسیژن یا بدون اکسیژن فعالیت کنند، در تشکیل ذرات و لخته های آلی و آلاینده ها و حمل و مصرف آنها توسط باکتری ها، در تصفیه بیولوژیکی نقش دارند.
همانطور که در ابتدای مقاله هم عنوان کردیم، پالایشگاه آبها با توجه به نوع فعالیت شان به انواع مختلفی می توانند تقسیم شوند. با وجود اینکه کار در پالایشگاه، بستگی به هدف از تصفیه فاضلاب در آن واحد دارد، اما روشهای تصفیه در همه این واحدها مشابه یکدیگر و بر پایه روشهای فیزیکی و شیمیایی و بیولوژیکی است.تصفیه آب استخرها چه به شکل خانگی و چه عمومی، فرایندی برای سالم نگه داشتن آب استخر در طول استفاده های مکرر، می باشد. وقتی آب یک استخر به طور صحیح و مرتب تصفیه شود، هم زلالی آب حفظ خواهد شد و هم از انتقال بیماری های عفونی و میکروبی بین افراد مختلف جلوگیری به عمل خواهد آمد.
تصفیه خانه استخر در حقیقت واحد تصفیه ای است که در آن سیستم تصفیه مجهز به فیلتر تصفیه و پمپ تصفیه آب استخر می باشد. پمپ تصفیه آب استخر را مورد گردش در سیستم تصفیه قرار می دهد و آب را از داخل فیلتر تصفیه می گذراند و به این ترتیب باعث تصفیه آب خواهد شد. همچنین پکیج های تصفیه آب استخر می توانند علاوه بر فیلتراسیون ذرات درشت و فیزیکی با به جریان درآوردن آب استخر، آلودگی های آب را از بین خواهد برد.
آشنایی با نحوه کار تصفیه خانه بیمارستان
یکی دیگر از انواع پالایشگاه آب، نوع بیمارستانی می باشند. بیمارستانها هم از جمله مکانهایی هستند که در طول شبانه‌روز حجم آب بالایی را به مصرف می رسانند که اغلب می تواند آلوده به مواد محلول شیمیایی و میکروبی باشد و یا حتی آلودگی به مواد رادیواکتیویته و ضدعفونی کننده ها و استریل کننده ها و فلزات سنگین و… را داشته باشد.
تصفیه خانه بیمارستانی در حقیقت از چند بخش مجزا تشکیل شده که در نهایت یک سیستم واحد را تشکیل می دهد. مراحل تصفیه بیمارستانی شامل:
- جداسازی پساب ها با توجه به نوع آنها
- آشغالگیری
- انتقال فاضلاب به مخازن اصلی تصفیه فاضلاب
- ضدعفونی کردن فاضلاب تصفیه شده
- فیلتر ذرات معلق
هر کدام از این مراحل شیوه ها و روشهای مخصوص به خود را خواهند داشت.
معرفی تصفیه خانه پساب صنعتی
کارخانه ها و صنایع کوچک و بزرگ از بزرگترین مراکز مصرف آب و تولید فاضلابهای صنعتی هستند که اگر فاضلاب های تولیدی این واحد ها تصفیه و پاکسازی نشود، وارد آب های زیرزمینی و یا آبهای جاری شده و مخاطرات زیست محیطی را به وجود خواهند آورد.پالایشگاه آب در واحدهای تولیدی و صنعتی می تواند براساس نوع فاضلاب ایجاد شده انواع متنوع و پکیج های مختلفی داشته باشد. مثلا در ارتباط با واحدهای تولیدی همچون مرغداری ها و دامداری ها و یا کشتارگاهها و کارخانجات تولید مواد لبنی، مهمترین مشخصه در تصفیه فاضلاب‌شان، تصفیه بیولوژیکی می باشد.
سه روش تصفیه فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی، می تواند به طور مشترک و همزمان در پالایشگاه های مربوط به فاضلاب صنایع کاربرد داشته باشند.
حریم انواع تصفیه خانه ها
براساس قوانین و آیین نامه ها مقرراتی هر نوع پالایشگاه آب؛ باید دارای حریم و حدود مشخصی را برای احداث و انجام فعالیت های خود رعایت کنند که این امر به منظور جلوگیری از خسارتهای مالی و جانی محتمل می‌باشد.
همچنین حریم پالایشگاه آب و حریم تصفیه خانه فاضلاب، براساس قوانین وزارت نیرو و شرکت آب و فاضلاب، جهت احداث و بهره برداری معین شده است که باید طبق آن عمل شود. یکی از نمونه های موفق در این مورد می تواند تصفیه خانه تهران باشد.
تصفیه خانه چگونه کار می کند؟
منظور همان چگونگی فعالیت و شروع به کار یک تصفیه خانه صنعتی آب است. برای ایجاد و راه اندازی یک پالایشگاه صنعتی باید پارامترهای مهمی را حتما در نظر داشت. از جمله:
- شرایط محیطی و زمین موردنظر از نظر مساحت و توپوگرافی و حریم شهری و …. میزان فاضلاب ورودی
- نوع کیفیت فاضلاب و یا آب تصفیه شده
- مقدار مواد معلق در آب
- مشخص کردن نوع فاضلابی که قرار است تصفیه شود.
- میزان و نوع آلاینده ها و مواد کلوئیدی و روغنی و فلزات سنگین….
- میزان بودجه در دسترس
- تعداد نیروی انسانی
تصفیه مقدماتی آب
واحد های تصفیه مقدماتی که برای برخی از آب های سطحی مورد نیاز است عبارتند از:
- آشغالگیری
- ته نشینی مقدماتی
- هوادهی
- جذب سطحی
- کلرزنی اولیه
برخی از آب های سطحی دارای کدورت و آلودی میکروبی بالایی می باشند که حتما بایستی از ته نشینی مقدماتی استفاده شود. این آب ها دارای مواد معلق و قابل ته نشینی با غلطت بالا هستند که می توان با احداث حوضچه های ته نشینی مقدماتی بدون نیاز به مواد شیمیایی، این مواد را ته نشین و حذف نمود.
در اغلب تصفیه خانه های آب قبل از عملیات تصفیه کلرزنی انجام می شود و محلول کلر به داخل آب تزریق می گردد. عملیات کلرزنی مقدماتی مانع تولید طعم و بوی ناشی از فعالیت باکتری ها می شود و از رشد جلبلک نیز جلوگیری می کند.
مراحل اصلی تصفیه آب
انواع فرآیند های تصفیه آب
۱– هوادهی
جهت حذف گازهای نامطلوب
مانند CO2 ، H2S و آهن و منگنز
از هوادهی استفاده می کنند. انواع روش های هوادهی وجود دارد که می توان به موارد
زیر اشاره نمود:
- هوادهی
آبشاری - هوادهی
سینی دار - هوادهی
دیفیوزری
مزیت های
هوادهی در تصفیه آب
- افزایش
اکسیژن محلول - حذف عوامل
بو و طعم - حذف
گازهای CO2 ، H2S - حذف آهن و
منگنز
۲– آشغالگیری
جامدات خیلی بزرگ و سنگین
را با آشغال گیری میله ای یا توری های ریز جداسازی می کنند. آشغال گیری اولین
مرحله تصفیه مقدماتی می باشد که هدف از آن حفاظت از واحد های بعدی تصفیه خانه در
مقابل اشیا بزرگ و افزایش راندمان فرآیند های بعدی تصفیه خانه می باشد.
– انعقاد مواد معلق و کلوییدی و ته نشین ساختن آن
در تصفیه خانه هایی که آب سطحی را تصفیه می کنند مهمترین مشکل وجود کدورت آب است که بایستی از آب حذف شود. از عوامل ایجاد کننده کدورت وجود مواد کلوئیدی می باشد که دارای اندازه در محدوده یک میلی میکرون تا یک میکرون می باشند. ذرات کلوئیدی دارای سرعت ته نشینی بسیار ناچیزی بوده، بنابراین برای ته نشین نمودن آنها به یک نیروی خارجی احتیاج می باشد.
برای سرعت بخشیدن به ته نشینی ذرات کلوئیدی از فرآیند انعقاد شیمیایی استفاده می شود. در روش انعقاد شیمیایی برای حذف مواد کلوئیدی از مواد منعقد کننده استفاده می کنند. در تصفیه خانه های آب، انعقاد شیمیایی معمولا با اضافه کردن نمک های فلزی سه ظرفیتی انجام می شود.
از جمله مواد منعقد کننده آب می توان سولفات آلومینیوم یا آلوم، کلرو فریک، سولفات فرو، سولفات فریک را نام برد. وقتی مواد منعقد کننده به آب اضافه می شوند ناپایدارسازی ذرات کلوئیدی اتفاق افتاده و لخته شکل می گیرد. برای حذف کدورت آب باید از مواد منعقد کننده استفاده نمود. این فرآیند شامل انعقاد و لخته سازی می باشد.
فرآیند انعقاد مواد شیمیایی شامل مراحل زیر می باشد:
- انعقاد سریع
- انعقاد آرام یا فلوکولاسیون
- ته نشینی
اختلاط سریع
در مرحله اختلاط سریع، مواد منعقد کننده و فاضلاب توسط همزن به شدت مخلوط می گردد. به این ترتیب مواد منعقد کننده با صورت یکنواخت در تانک پخش شده و با سرعت به یکدیگر واکنش می دهند.میزان و نوع ماده منعقد کننده توسط آزمایش جار تعیین می گردد.
اختلاط آرام
پس از اختلاط سریع فاضلاب دارای مواد منعقد کننده وارد مرحله لخته سازی می گردد. در این مرحله با اتصال ذرات به یکدیگر ذرات بزرگ و قابل ته نشینی ایجاد می شود. در این مرحله بایستی زمان کافی جهت لخته سازی و نیز جلوگیری از رسوب لخته ها در نظر گرفته شود.تلاطم بیش از حد سبب شکسته شدن لخته ها و تبدیل مجدد آن به ذرات کلوئیدی می گردد.
در واحد لخته سازی ذرات کلوئیدی ناپایدار شده به یکدیگر نزدیک شده و تشکیل لخته و فلوک می دهند. فلوک ها در واحد ته نشینی در اثر نیروی ثقل ته نشین شده و از آب جدا می شوند.
۴– صاف کردن
فیلتراسیون یا صاف سازی (Filtration) فرآیندی است که برای جداسازی ذرات جامد آب را از میان یک محیط متخلخل عبور می دهند تا مواد جامد معلق آن تا حد امکان جداسازی شود.مواد جامد معلق شامل لخته های ناشی از انعقاد شیمیایی، میکروارگانیسم ها و رسوباتی مانند کربنات کلسیم می باشد.
فیلتراسیون منحصرا برای آب های سطحی کاربرد دارد و در مورد آب های زیرزمینی برای حذف لخته های ناشی از سبک سازی آب یا حذف آهن و منگنز کاربرد دارد. جنس مواد یا محیط متخلخل فیلتر معمولا از شن، آنتراسیت، گارنت، کربن فعال می باشد.
انواع صافی
- صافی شنی کند
- صافی شنی تند
- صافی های تحت فشار
- صافی های دیاتومه ای
5 – گندزدایی و ضد عفونی کردن
گندزدایی فرآیندی است که باعث نابودی و غیر فعال کردن میکروارگانیسم های بیماری زا می شود. تعداد زیادی از میکروارگانیسم های بیماری زا در طی فرایند هایی مانند انعقاد و لخته سازی، ته نشینی و فیلتراسیون حذف می شوند. ولی برای مطابقت با استانداردهای آب آشامیدنی و جلوگیری از رشد مجدد عوامل بیماری زا باید عمل گندزدایی انجام شود.
6 – سبک سازی آب یا سختی گیری آب
سختی گیری یا سبک سازی Softening از فرآیند های خاص تصفیه آب محسوب می شود. سختی به معنی حضور کاتیون های فلزی چند ظرفیتی در آب می باشد که این کاتیون ها در حالت فوق اشباع با آنیون های موجود در آب واکنش داده و تولید رسوب می کنند.از عوامل اصلی ایجاد کننده سختی در آب یون های کلسیم و منیزیوم می باشند که در فرآیند سختی گیری بایستی حذف گردند. سختی گیری به دو روش شیمیایی و روش تبادل یونی انجام می شود.
7 – افزایش موادی چون فلوئور و ید به آن
در مرحله آخر به آب تصفیه شده موادی مانند فلوئور اضافه می شود.
تصفیه خانه آب
آب ممکن است قبل از هر مصرفی بخصوص شرب به نوعی
تصفیه نیاز داشته باشد .مهمترین دلیل تصفیه آب حذف عوامل بیماری زا و ناخالصی های
معلق و کلوییدی است. آب آشامیدنی باید عاری از موادی که به نحوی رنگ و بو و طعم
نامطبوع تولید می کنند باشند.
به علاوه آب تصفیه شده را باید بتوانیم در مصارف
عادی چون پخت و پز و یا شستشوی لباس و زمین مورد استفاده قرار دهیم. آب مصرفی در صنایع باید آبی باشد که موجب رسوب در جدار دیگ های بخار
و همچنین خوردگی در آنها نگردد ، زیرا بروز این مشکلات سبب افزایش مصرف سوخت و تحمیل
هزینه بالا می گردد .
آب از هر منبعی که باشد ممکن است دارای ناخالصی ها و آلودگی های زیر
باشد:
- املاح محلول به صورت مواد معدنی و آلی
- گازهای محلول
- میکروارگانیسم ها
بیش ترین ناخالصی های آب ناشی از فرسایش زمین در حین عبور آب و
انحلال گازهای حاصل از مواد آلی گیاهی و حیوانی می باشد. در صورتیکه این مقادیر
بیش از حد مجاز استانداردهای آب شرب باشد ، بایستی عملیات تصفیه آب جهت حذف این
آلاینده ها انجام شود.
تصفیه آب های زیرزمینی
آب های زیرزمینی دارای کدورت، مواد معلق، مواد
آلی، اکسیژن و مواد قابل ته نشینی بسیار کمی می باشد و در مقابل غلظت دی اکسید
کربن، آهن و منگنز و سختی بالایی هستند. میزان غلظت آمونیاک در آبهای زیرزمینی یک
فاکتور مهم است که نشان می دهد آب زیرزمینی با فاضلاب آلوده شده است.
ساده ترین روش تصفیه آب های زیرزمینی گندزدایی و
فلوئور زنی می باشد. در صورتیکه مواد معدنی و گازهای محلول زیاد باشد بایستی از
هوادهی جهت خروج گازهای محلول استفاده نمود.
