خالص کردن آب - پالايش آب به مقدار زياد

خالص کردن آب - پالايش آب به مقدار زياد

پالايش آب به مقدار زياد، مانند تأمين آب مناطق شهري، در چند مرحلهٔ عمده انجام مىگيرد:
انبار کردن (Storage)
آب از منبع اصلى در انبار طبيعى و يا مخزن مصنوعى نگهدارى مىشود. نگهدارى آب ذخيرهاى از آن است که آلودگى بعدى در آن روى نمىدهد. در نتيجهٔ انبار کردن آب به مقدار قابل ملاحظهاى خالص مىشود، اين را پالايش طبيعى مىگويند و مىتوان از سه ديدگاه به آن نگريست:
۱. از نظر فيزيکي، تنها با نگهدارى آب در انبار کيفيت آب بهبود مىيابد زيرا در مدت ۲۴ ساعت بهعلت قوهٔ ثقل نزديک به %۹۰ ناخالصىهاى معلق در آب تهنشين، و آب زلالتر مىشود. با اين عمل نفود نور به درون آب بيشتر و سبب کاستن از کارهاى مربوط به پالايهها مىشود.
۲. از نظر شيميائي، در ضمن نگهداشتن آب در انبار برخى دگرگونىهاى شيميائى هم روى مىدهد، ميکروبهاى هوازى با کمک اکسيژن محلول آب مواد آلى موجود در آب را اکسيده مىکنند، در نتيجه آمونياک آزاد موجود در آب کم، و نيتراتهاى آب زياد مىشوند.
۳. از نظر زيستشناختى، در ضمن نگهدارى آب در انبار شمار ميکروبهاى آن بسيار کم مىشود. عوامل زندهٔ بيمارىزا کمکم مىميرند. با انبار کردن آب رودخانه در ۷-۵ روز اول تا ۹۰% ميکروبهاى آن کم مىشوند. اين يکى از مهمترين مزاياى انبارکردن آب است. بهينه مدتِ نگاهدارى آب رودخانه در انبار نزديک به ۱۰ تا ۱۴ روز است و اگر از اين بيشتر نگهداشته شود احتمال رشد گياهانى مانند جلبکها وجود دارد. اين جلبکها در بدبو و بَدرنگ کردن آب سهيم هستند.
پالايش (Filtration)
پالايش آب دومين مرحلهٔ خالص کردن آب و در عين حال مهمترين مرحلهٔ آن است زيرا نود و هشت تا نود و نه درصد ميکروبها در مرحلهٔ پالايش از بين مىروند و ناخالصىهاى ديگر آب هم گرفته مىشود. دو نوع پالايه بهکار مىرود نوع زيستشناختي يا پالايهٔ شنى کند و پالايهٔ مکانيکي يا پالايهٔ شنى تند، اين دو نوع پالايه به اختصار شرح داده مىشوند.
پالايههاى شنى کُند يا پالايههاى زيستشناختى (Slow Sand - Biological - Filter)
اين پالايهها نخستين بار در سال ۱۸۰۴ در اسکاتلند و به دنبال آن در لندن بهکار گرفته شدند. در سدهٔ نوزدهم بهکارگيرى آنها در سراسر جهان رواج يافت و حتى امروزه هم بهطور کلى بهعنوان روش استاندارد براى خالص کردن آب پذيرفته شدهاند.
- اجزاء تشکيلدهندهٔ پالايهٔ شنى کند:
الف- آبروى رسوب
اين آب روى بستر شنى قرار گرفته و ژرفاى آن از ۵/۱ - ۱ متر است و براى دو منظور مهم بهکار مىرود: يکى آنکه سطح بالائى آب را ثابت نگاه مىدارد بهطورى که بر مقاومت بسترِ پالايه غالب آيد و با اين ترتيب جريان زيرى آب را از بين بستر شنى افزايش دهد، ديگر آن که زمان انتظار (به مدت سه تا دوازده ساعت برحسب سرعت عبور آب از پالايه) لازم را فراهم مىآورد تا آب در نتيجهٔ رسوب تخليص نسبي، اکسايش و بهم چسبندگى ذرات (agglomeration) پيدا کند. سطح آب روى رسوب همواره ثابت نگهداشته مىشود.
ب- بستر شني
مهمترين بخش پالايه بستر شنى آن است. کلفتى بسترِ شنى در حدود ۲/۱ متر است. دانههاى شن با دقت بسيار برگزيده مىشوند بهطورى که ترجيحاً گرد باشند و قطر مؤثري بين ۱۵/۰ تا ۳۵/۰ ميلىمتر داشته باشند. شنها بايد تميز و عارى از خاک رس و مواد آلى باشند. در زير بستر شنى يک لايه سنگريزه قرار دارد که از عبور شنهاى ريز به درون لولههاى زهکشى آب جلوگيرى مىکند.
بستر شنى سطح بسيار گستردهاى را تشکيل مىدهد بهطورى که يک متر مکعب شن در حدود ۱۵،۰۰۰ متر مربع سطح دارد. آب به آرامى از بين شنها تراوش مىکند (فرآيند عبور آب دو ساعت يا بيشتر طول مىکشد) و در جريان تراوش چند نوع فرآيند خالص شدن در آن روى مىدهد؛ از اين قرار: پالايش مکانيکي، تهنشين شدن، جذب سطحي، اکسيداسيون و عمل ميکروبي، که هر يک سهم خود را عمل مىکنند. ميزان طرحشده براى پالايش آب بهطور معمول بين ۱/۰ تا ۴/۰ متر مکعب در ساعت در هر متر مربع سطح است.
لايهٔ زيستى (Vital Layer): هنگامى که پالايه تازه بهکار افتد تنها بهصورت يک صافى مکانيکى عمل مىکند و نمىتوان آن را بهعنوان پالايهٔ زيستشناختي بهشمار آورد، ولى بهزودى بر سطح بستر شنى پوششى از يک تودهٔ زيستشناختى رشد مىکند که به نام لايهٔ زيستي Schmutzdecke يا لايهٔ زيستشناختى و يا لايهٔ لجنى لزج باکتريائى ناميده مىشود. اين لايهٔ زيستشناختى ژلاتينىشکل شامل رگههاى جلبک و اَشکال پرشمار حيات از جمله پلانکتونها، دياتومهها و باکترىها است. تشکيل لايهٔ زيستى بهعنوان بهکار آمدن پالايه شناخته مىشود. تشکيل لايهٔ زيستى بهصورت کامل ممکن است چند روز طول بکشد و هنگامى که بهطور کامل تشکيل شود تا فاصلهٔ ۲ تا ۳ سانتىمترى قسمت بالاى بستر شنى گسترش مىيابد. لايهٔ زيستى کانون فعاليت پالايهٔ شنى کند است و بهوسيلهٔ آن مواد آلى گرفته مىشوند، از عبور باکترىها جلوگيري، و ازت آمونياکى اکسيده مىشود و بهصورت نيترات در مىآيد و موجب مىشود که آبِ بدون ميکروب بهدست آيد. تا زمان تشکيل لايهٔ زيستى و در چند روز اول بهطور معمول آب پالايه به هرز مىرود.
ج- دستگاه زهکشى کف پالايه (Under-Drainage System)
در ته بستر پالايه دستگاه زهکشى کف پالايه قرار دارد که شامل لولههاى سوراخدار يا سوراخ شدهاى است که براى دو منظور بهکار مىرود: تأمين خروجى براى آب پالايش يافته و کمک به محيط بالائى پالايه، هنگامى که بستر پالايه کار گذاشته شود دستگاه زهکشى کف پالايه را نمىتوان ديد.
جعبهٔ پالايه: سه جزء نخست (يعنى آب روى رسوب، بستر شنى و دستگاه زهکشى زير آب) در جعبهٔ پالايه قرار دارند. اين جعبه، جعبهاى است باز و بهطور معمول به شکل مستطيل که ۴ - ۵/۲ متر عمق دارد و بهطور کامل يا نسبى زيرزمين ساخته مىشود. ديوارههاى آن را مىتوان از سنگ، آجر و يا سيمان ساخت. جعبهٔ پالايه از بالا به پائين شامل اين اجزا است:

آب روى رسوب، بستر شنى يک تا يک و نيم متر، لايهٔ سنگريزه ۲/۱ متر، ته پالايه ۱۶ سانتىمتر.

د- شير کنترل پالايه
پالايه بهنوعى شير يا اسباب مجهز است که در دستگاه لولهٔ خروجى آب جايگذارى شده است. مقصود از جايگذارى اين اسباب حفظ سرعت ثابت براى پالايش است. يک جزء مهم دستگاه تنظيم عبارت است از Venturimeter (اسبابى است که براى اندازهگيرى تنظيم جريان مايع در لولهها بهکار مىرود.) و هنگامى که مقاومت زياد شود دريچه باز و شير تنظيم مىشود بهطورى که ميزان پالايش ثابت مىماند.
پاککردن پالايه: بهطور معمول پالايهها هفتهها و گاهى ماهها بدون پاک کردن کار مىکند. هنگامى که مقاومت بستر پالايه چنان زياد شود که شير تنظيم همواره باز بماند، زمان پاک کردن بستر پالايه است، و در اين مرحله آب روى رسوب برداشته مىشود و بستر شنى به وسيلهٔ تراشيدن بخش بالائى لايهٔ شنى به عمق ۲ - ۱ سانتىمتر، پاک مىشود. اين عمل را مىتوان توسط کارگر غيرماهر و با ابزارهاى دستى و يا با تجهيزات مکانيکى انجام داد. پس از چند سال کار پالايه - و مثلاً بيست تا سى بار تراشيدنِ بستر شني، کلفتى بستر شنى کاهش مىيابد و به ۸۰ - ۵۰ سانتىمتر مىرسد. آنگاه دستگاه تعطيل و يک بستر تازه ساخته مىشود.
مزاياى پالايهٔ شنى کند عبارتند از :
- ساختن آن و کار کردن با آن ساده است
- هزينهٔ ساختن آن ارزانتر از پالايهٔ شنى تند است
- کيفيت فيزيکي، شيميائى و زيستشناختى آب پالايشيافته بسيار خوب است.
در صورتىکه بهصورت مطلوب کار کند کاهش شمارش ميکروبها ۹/۹۹ تا ۹۹/۹۹ درصد و کاهش شمارش E.coil ۹۹، تا ۹۹/۹ درصد است
در سالهاى اخير اين عقيدهٔ نادرست رواج يافته که پالايهٔ شنى کند يا زيستشناختى يک مدل کهنه و روش از مد افتادهٔ تصفيهٔ آب است که بهطور کلى تحتالشعاع پالايههاى شنى تند قرار گرفته، ولى اين موضوع به کلى نادرست است و پالايههاى شنى کند همچنان روش برگزيده براى خالص کردن آب در تعدادى از شهرها و روستاهاى کشورهاى کاملاً صنعتى هستند. در ايالات متحده و اروپا در تعدادى از شهرها به تازگى پالايههاى شنى کند ساخته شدهاند.
پالايهٔ شنى تند يا پالايهٔ مکانيکي
در سال ۱۸۸۵ نخستين پالايهٔ شنى تند در ايالات متحدهٔ آمريکا نصب شد، از آن هنگام اين پالايهها بهخصوص در کشورهاى کاملاً صنعتى وجههٔ ويژهاى يافتهاند.
پالايههاى شنى تند بر دو نوع هستند. نوعى که با قوهٔ جاذبهٔ زمين کار مىکند (پالايهٔ پاترسن) و نوعى که با فشار کار مىکند (پالايهٔ Candy). و هر دو نوع آن بهکار گرفته مىشوند. در پالايههاى شنى کند براى خالص کردن آب مراحل زير انجام مىشود:
انعقاد (Conagulation):
نخست آب تصفيهنشده بهوسيلهٔ يک مادهٔ شيميائى مانند آلوم تصفيه مىشود، مقدار لازم بين ۴۰ - ۵ ميلىگرم (يا بيشتر) براى هر ليتر آب است. تفاوت مقدار به درجهٔ ناصاف بودن و رنگ، گرما و مقدار pH آب بستگى دارد.
مخلوط کردن سريع:
آب تصفيهشده سپس به مدت چند دقيقه در حوضچهٔ مخلوط کردن به شدت هم زده مىشود و با اين کار آلوم به سرعت در سراسر آب پراکنده مىشود. انجام اين کار کاملاً لازم است.
لختهشدن (Flocculation):
مرحلهٔ بعدى شامل برهم زدن آرام و کُند آب تصفيهشده در حوضچهٔ لختهشدن است که به مدت ۳۰ دقيقه انجام مىشود. نوع مکانيکى دستگاه لختهکننده از همه بيشتر بهکار گرفته مىشود. اين دستگاه شامل تعدادى پاروى کوچک است که دو تا چهار دور در دقيقه مىچرخد. چرخش پاروها به کمک موتور انجام مىگيرد. برهم زدن کند و آرام موجب مىشود که تعدادى لختههاى کلفت، سفيد و فراوان از جنس هيدرواکسيد آلومينيوم تهنشين شود. هرچه کلفتى تهنشين يا قطر لختهها بيشتر باشد سرعت تهنشينى بيشتر است.
تهنشين کردن (Sedimentation):
آب لختهدار به انبارهاى تهنشست هدايت، و در آنجا به مدت دو تا شش ساعت نگهدارى مىشود تا لختهها همراه با ناخالصىها و ميکروبها در ته انبار تهنشين شوند. لازم است حداقل نود و پنج درصد لختهها تهنشين شوند تا بتوان عبور آب را به پالايهٔ شنى تند اجازه داد. هر چندگاه يکبار تهنشست يا لجنى که در ته انبار نشسته است بدون ايجاد اختلالى در عمل انبار برداشته مىشود. براى خوب نگاهداشتن کار انبار بايد آن را گاه به گاه تميز کرد وگرنه محل تخمريزى نرمتنان و اسفنحها مىشود.
پالايش:
آب نسبتاً صاف شده را در پالايهٔ شنى تند تصفيه مىکنند.
- بسترهاى پالايه:
هر واحد بستر پالايه داراى سطحى در حدود ۹۰ - ۸۰ مترمربع است که در آن شن، محيط پالاينده است. حجم کارآمد بخش شنى بين ۲ - ۶/۰ متر و عمق بستر شنى بهطور معمول نزديک به يک متر است. در زير بستر شنى لايهاى از سنگريزه به کلفتى ۴۰ - ۳۰ سانتىمتر است. سنگريزهها به بستر شنى کمک کرده و امکان مىدهند که آب پالايششده بهسوى قسمت زهکشى آزادانه جريان يابد - قُطرِ آب در بخش بالاى بستر شنى ۵/۱ - ۱ متر است و آبرو (زهکشي) کف بستر پالايه، آب پالايش شده را گردآورى مىکند. ميزان پالايش ۱۵ - ۵ متر مکعب به ازاء هر متر مربع سطح پالايه در هر ساعت است.
- پالايش:
به موازات پيشرفت پالايش، لختههاى آلوم که به وسيلهٔ تهنشين کردن گرفته نشده باشند از کار بستر شنى جلوگيرى مىکنند و يک لايهٔٔ لجنى را تشکيل مىدهند که مانند لايهٔ لزج پالايههاى شنى کند است. اين لايه ميکروبهاى آب را با جذب سطحى مىگيرد و اثر خالصکنندهٔ آب دارد. اکسيداسيون آمونياک هم به هنگامِ گذرِ آب از پالايه انجام مىگيرد و با پيشرفت بيشتر کار پالايش ناخالصىهاى معلق و ميکروبها در پالايه منعقد مىشوند و بهزودى پالايه کثيف و کارآئى آن کم مىشود. هنگامى که کاهش قسمت بالائي به ۵/۲ تا ۷۵/۲ متر برسد عمل پالايش متوقف، و پالايه مورد شستوشوى معکوس قرار مىگيرد و تميز مىشود.
- شستوشوى معکوس (Back-Wash):
پالايههاى شنى تند بايد - برحسب درجهٔ کاهش کارآئى قسمت بالائى - روزانه يا هفتگى شستوشو شوند. اين کار با جريان آب بهصورت معکوس و از بين بسترى شنى انجام مىشود و آن را شستوشوى معکوس مىنامند. شستوشوى معکوس ناخالصىها را از جاى خود بيرون مىراند و بستر شنى را تميز مىکند. هنگامى که شنهاى پاکديده، و آب شستوشو به اندازهٔ کافى صاف شود کار شستوشوى معکوس تمام مىشود. فرآيند شستوشو روىهم رفته نزديک به پانزده دقيقه طول مىکشد. در بعضى پالايههاى شنى تند، هواى فشرده بهعنوان بخشى از فرآيند شستوشوى معکوس بهکار گرفته مىشود.
- مزاياى پالايههاى شنى تند
مزاياى پالايههاى شنى تند نسبت به پالايههاى شنى کند عبارتند از:
- پالايههاى شنى تند بهطور مستقيم با آب تصفيهنشده مواجه مىشوند و انبار کردن نخستين را نياز ندارند.
- بسترهاى شنى جاى کمترى مىگيرند.
- پالايش تند انجام مىشود و ۵۰ - ۴۰ برابر تندتر از پالايههاى شنى کند است.
- شستن پالايه آسان است.
- عمليات آن انعطافپذيرتر است.

برچسب: نویسنده: امیرحسین ستوده بیدختی تاريخ: سه شنبه 1 13 ساعت: 13:53

درباره سایت

آخرین مطالب

امکانات وب

خالص کردن آب - پالايش آب به مقدار زياد

صفحه بندی

آرشیو مطالب

پيوندهای روزانه

لینک دوستان

خبرنامه