تاسیسات تصفیه خانه آب

الکترو دیالیز (Electrodialysis) :
الکترو دیالیز با علامت مخفف EDنشان داده می شود. یک فرایند جداسازی غشایی می باشد که درآن از اختلافپتانسیل الکتریکی به عنوان نیروی محرکه جهت انتقال یون ها استفاده می شود .
دراین سیستم از غشاهای پلیمری حاوی رزین های تبادل یونی استفاده می گردد.این رزین ها بر روی پارچه هایی پلیمری مانند پلی اتیلن پوشش داده شده اند. پرده های کاتیونی نسبت به کاتیون ها تراوا می باشند و آنیون ها فقط میتوانند از غشاهای آنیونی عبور نمایند.
فضای بین دو غشای غیر همنام سلنامیده می شود . در سیستم های پیشرفته دستگاه الکترودیالیز به شیوه ایطراحی و بهره برداری می گردد که در حدود هر 15 دقیقه یک مرتبه قطب کاتد وآند جابجا می شوند و به طور اتوماتیک از رسوب روی الکترودها و گرفتگیغشاها کاسته می شود .غشاها توسط جدا کننده های پلیمری از یکدیگر مجزا میشوند به طور معمول ضخامت این توری ها در فضای بین غشاء ها نیم میلی متر ودر کنار الکترودها یک میلی متر می باشد.
نکات مهم در طراحی و بهره برداری از سیستم های الکترودیالیز :
1)کیفیت آب ورودی بیشترین اهمیت را در ثابت نگه داشتن مشخصات آب خروجی دارد. یون های مهم در تصفیه آب شامل سدیم ، کلسیم ، منیزیم ، آهن ، سیلیس ،کلرید و بی کربنات می باشند. هر چند تغییر در مشخصات آب ورودی موجب تغییردر کیفیت آب خروجی می گردد.
2) دمای آب ورودی اثر فوق العاده مهمی برروی بازده دستگاه و کیفیت محصول دارد. به طور معمول دمای آب نباید از 10درجه سانتی گراد کمتر و از 45 درجه سانتی گراد بیشتر باشد.
3) حد مجازآهن در آب وروی به طور معمول حدود ppm 2/0 می باشد زیرا بیشتر از اینمقدار موجب اشکال در فرایند می گردد. یکی از اثرهای منفی یون های آهن و یاآهن معلق ، افزایش مقاومت الکتریکی غشاها می باشد که در اثر رسوب بر رویغشاها یک لایه نارنجی رنگ بوجود می آورند و موجب کاهش کیفیت تولید آب وتغییر در ولتاژ و آمپر مورد استفاده می شود.
4) وجود کلرین در آب ورودی موجب آسیب دیدگی سیستم می شود لذا نباید سیستم راه اندازی شود.
5) وجود هیدروژن سولفاید در آب ورودی مانند حالت بالا موجب آسیب رسیدن به غشا میشود و لذا نباید سیستم راه اندازی شود.
6) حد مجاز آهن و منگنز بر روی هم درآب ورودی ppm 2/0 می باشد.
7)به طور اساسی یکی از عوامل وجود آهن در لوله های انتقال و مخازن سرچاهیخوردگی می باشد و یکی از رایج ترین عوامل خوردگی در آب های زیر زمینیباکتری های احیا کننده سولفات (SRB) می باشد که می توانند به دلیل بیهوازی بودن در چاههای آب وجود داشته باشند و همچنین با استفاده از اکسیژنمی توان سولفات موجود درآب را احیا و تولید H2S نمود که در نهایت سولفیتآهن تولید می گردد. بهترین شیوه مبارزه تزریق کلر در سر چاه به میزان باقیمانده در حدود ppm 1 می باشد ولی چون کلرین آزاد برای سیستم زیان بخش است، باید آب را قبل از ورود به سیستم توسط کربن فعال و یا هر شیوه دیگرکلرین زدایی گردد.
8) در سیستم های الکترو دیالیز اتوماتیک ، هر پانزدهدقیقه یک مرتبه پلاریته الکتریکی و مسیرهای الکتریکی تعویض می شوند و اینعمل با تعویض قطب کاتد و آند انجام میگیرد که هیچ یک از قطب ها با آب نمکغلیظ برای مدت بیش از پانزده دقیقه در تماس نباشند و نمک انباشته شده رابه سرعت حل می نمایند و از سیستم خارج می سازند.
9) محیط آند همیشه دراثر تجمع H+ اسیدی می باشد ، لذا مناسب است که آب در اطراف قطب آند ، حالتسکون داشته باشد تا رسوباتی که در این قطب به وجود آمده است حل و در زمانتخلیه خارج شوند و یا به عبارت دیگر عمل شست و شوی اسیدی در قطب آند انجامشود. به دلیل تعویض قطب ها در هر پانزده دقیقه یک مرتبه این روش کمکفراوانی به تمیز شدن الکترودها می نماید.
10) به طور معمول حداقل فشار سیستم الکترودیالیز atm 15/0 و حداکثر atm 5/1 طراحی می شود.
11)دستگاه نشان دهنده اختلاف فشار بین آب رقیق و غلیظ در ورودی و خروجیمجموعه غشاها به شیوه ای است که اختلاف فشار آب تصفیه شده و آب نمک رانشان می دهد زیرا همیشه باید فشار آب تصفیه در حدود نیم الی یک و نیماتمسفر بیشتر از فشار آب نمک باشد.
12) جهت کنترل کیفیت آب تولیدی دستگاه اندازه گیری هدایت الکتریکی در قسمت خروجی آب تصفیه شده نصب می شود.
13)در صورت توقف بیش از سی دقیقه در سیستم های الکترودیالیز که به شیوه هایدستی یا اتوماتیک عمل می نمایند لازم است در حدود چهار الی هشت دقیقهآبکشی شوند تا نمک های باقی مانده تخلیه شوند و از ایجاد رسوب بر رویغشاها جلوگیری گردد.
14) در صورت افزایش T.D.S آب و کاهش آمپر مصرفیلازم است موارد زیر مورد بررسی قرار گیرند : الف) دمای آب : کاهش یک درجهفارنهایت از دمای آب باعث کاهش یک درصد از آمپر مصرفی می شود ب) کثیف بودنغشاها ج) پوشش سطح الکترودها د) پارگی و یا سوختگی غشاها.
15) در صورتکاهش میزان آب تولیدی ، موارد زیر باید بررسی شود : الف ) گرفتگی صافی ها، ب ) وضعیت سایر تجهیزات مانند شیرها و پمپ ها ، ج) اختلاف فشار جریانهای ورودی و خروجی
16) هرگاه جریان مصرفی بین الکترود کاهش یابد باید بررسی زیر انجام گیرد
الف) اطمینان از بسته نبودن لوله های آب تغذیه الکترودها یا لوله های خروجی الکترودها
ب) اطمینان از برابر بودن فشار ورودی آب الکترودها و فشار ورودی مجموعه غشاها
ج) اطمینان از عدم رسوب روی غشاها ، صفحه های جدا کننده و الکترودها.
فرآیند تقطیری :
تبخیرو میعان آب یکی از روشهای تصفیه آب است . دمای تبخیر املاح موجود در آببالاست لذا با حرارت دادن محلول آب می توان اجزاء آب را بخار و از سنگ هایمحلول در آن جدا نمود.
این شیوه تصفیه آب را روش تقطیری می نامند . آب دارای املاح بالا در سه مرحله تبدیل به آب مناسب می گردد.
1) تولید بخار با حرارت دادن به آب و رسانیدن دمای آب به نقطه جوش
2) جمع آوری بخار
3) میعان بخار و بازیافت حرارت
سیستم تقطیر چند مرحله ای (Multistage Distillation) :
افزایشراندمان سیستم تقطیر با بکارگیری مجموعه ای از سیستم های تقطیر ساده بهطور متوالی امکان پذیر است . در چنین سیستمی یکی از تبخیر کننده های بهوسیله بخار تغذیه می شود . دمای بخار در این تبخیر کننده بیش از دمای جوشآب داخل پوسته است. بخار ایجاد شده در محفظه اول داخل لوله های سیستم دوممی شود و در نتیجه آن ، مقداری از آب درون پوسته این سیستم تبخیر می شود .برای تبخیر این مرحله باید دمای بخار ورودی به لوله ها از دمای آب موجوددر پوسته در حد مناسبی بیشتر باشد به همین ترتیب بخار خارج شده از مرحلهدوم وارد لوله های مرحله سوم می شود و در اثرمیعان مقداری از آب در درونپوسته مرحله سوم تبخیر می گردد. به طور کلی در این گونه سیستم ها ، طراحیبه گونه ای انجام می شود که به ازای هر کیلوگرم بخار داده شده به سیستمحدود سه کیلوگرم آب مقطر تولید می شود. برای تامین خلاء به منظور جمع آوریگازهای خارج شده از آب تاسیسات جانبی تقطیر ، پمپ خلاء نیاز می باشد. براساس قوانین ترمودینامیک با کاهش فشار ، دمای نقطه جوش کاسته می شود ، لذاایجاد خلا در این گونه سیستم ها آب را در دمای کمتری به بخار تبدیل می کند. به طور کلی در این سیستم ها با افزایش تعداد مراحل ، راندمان کلی تولیدآب شیرین افزایش می یابد ولی از لحاظ اقتصادی ، تعداد مراحل بهینه وجوددارد.
سیستم های تقطیری چند مرحله ای دارای انواع گوناگونی می باشند که عبارتند از :
1) تقطیر کننده با لوله های درون آب
2) تبخیر کننده با لوله های بلند عمودی
3) تبخیر کننده های عمودی بالایه پایین رونده
4) تبخیر کننده های عمودی بالایه بالا رونده
5) تبخیر کننده های افقی
کاربرد پمپ حرارتی در تصفیه آب :
پمپهای حرارتی ، دستگاههایی می باشند که با انجام کار مکانیکی ، حرارت را ازسیستم سرد به سیستم گرم منتقل می کنند. پمپ حرارتی در واقع یک ماشینحرارتی معکوس است .کار مکانیکی به طور معمول توسط یک پمپ یا کمپرسور ( باتوجه به نوع پمپ حرارتی) انجام می گیرد به همین دلیل نام این سیستم را پمپحرارتی گذارده اند. در سیستم های تقطیر به کمک پمپ حرارتی ، گرمای محصولکه کمتر از گرمای درون برج (خوراک ورودی) است از طریق یک سیال کاری بهخوراک ورودی یا جوشاننده برج انتقال می یابد واین موضوع اساس کاهش انرژیحرارتی مصرفی است. سیال کاری که جهت انتقال انرژی استفاده می شود به طورمعمول بخار آب است.
اجزاء اصلی یک پمپ حرارتی عبارتند از :
1) کمپرسور برای افزایش فشار سیال کاری
2) شیر انبساط به منظور کاهش و افت فشار سیال کاری
3) چگالنده به منظور دفع انرژی سیال کاری به محیط گرم
4) تبخیر کننده برای جذب انرژی از محیط سرد به سیال کاری
سیالکار در فشار پایین گرما را جذب و در فشار بالا گرما را به محیط می دهد. دراین چرخه ،کمپرسور مقداری کار و انرژی مصرف می نماید که موجب افزایش فشارو دمای سیال کاری می شود.
گاز زدایی (Degasification) :
گازهایمختلف زیادی می توانند در آب به صورت محلول وجود داشته باشند . هیدروژنسولفید ، کربن دی اکسید ، اکسیژن ، آمونیاک ،کلرین و نیتروژن از جملهگازهایی هستند که بیشتر از بقیه گازها در آب وجود دارند. نوع و میزانگازهای محلول در آب به شرایط محیطی ،منبع آب ،مسیر عبور آب ، دما و فشار وجنس گاز بستگی دارد. گازهای موجود در آب به دو صورت می توانند وجود داشتهباشند ، یک دسته مثل اکسیژن و نیتروژن همواره ، به صورت گاز در آب موجودند، ولی گازهایی چون دی اکسید کربن ،هیدروژن ، سولفید و آمونیاک با توجه بهPH آب می توانند هم به صورت ترکیب نشده (گاز) در آب موجود باشند و هم میتوانند با آب ترکیب شده و تولید یون کنند که در این صورت برای حذف آنهاباید عملیاتی را که برای حذف یون ها بکار برده میشود ،مورد استفاده قرارداد.
اثرات ناخالصی های گازی آب :
اکسیژن ونیتروژن از جمله گازهای محلول در آب هستند که در اثر تماس آب با هوا در آب حل می شوند.
نیتروژن : این گاز حلالیت کمی در آب دارد و نیز به دلیل میل ترکیبی خیلی کم ، مشکل چندانی ایجاد نمی کند.
اکسیژن: اکسیژن به همراه PH کم خاصیت خورندگی شدیدی دارد . یکی از جدی ترینمسائلی که اکسیژن می تواند ایجاد کند ،خوردگی حفره ای است. البته حلالیتاکسیژن در دما و فشارهای مختلف ، تغییر می کند.
دی اکسید کربن : این گاز در اثر حل شدن در آب به آن خاصیت خورندگی می دهد ، ضمن اینکه خورندگی اکسیژن را نیز تشدید می کند.
کلر : گازی است که به صورت طبیعی در آب وجود ندارد و معمولا در مرحله کلر زنی به منظور ضدعفونی کردن ، وارد آب می شود.
هیدروژنسولفید : این گاز در آب موجب خوردگی جداره لوله های فولادی می شود و باتشکیل رسوب سولفور آهن و ته نشینی آن روی رزین های تعویض یونی موجب تخریبرزین ها می شود.
روش های حذف گازها :
به طور کلی برای حذف ناخالصی های گازی آب دو شیوه عمده وجود دارد :
الف) روش های فیزیکی حذف گازها
ب) روش های شیمایی حذف گازها
درمواردیکه حجم آب مورد تصفیه زیاد و غلظت گازهای محلول بالا باشد از روشفیزیکی استفاده می شود چون این روش از نظر اقتصادی مقرون به صرفه خواهدبود. هزینه های سرمایه گذاری ، تجهیزات و دستگاههای مورد استفاده در اینشیوه بالاست ولی در مجموع با صرفه تر از روش های شیمیایی خواهد بود.
مزیتروش شیمیایی نسبت به فیزیکی در آن است که در روش شیمیایی می توان گفت کهحذف گازها از آب به طور کامل انجام می شود در حالیکه در روش فیزیکی هیچگاه حذف گازها صد درصد نیست و احتیاج به عملیات شیمیایی به صورت تکمیلکننده خواهد بود.
برخی از روشهای فیزیکی حذف گاز عبارتند از :
1)افزایش دمای آب : با این عمل ، فشار بخار آب افزایش می یابد و بر طبققانون دالتون ، چون فشار کل گازها برابر با مجموع فشارهای جوی گازها میباشد لذا با افزایش بخار آب ، فشار جزئی گازهای ناخالص کاهش می یابد ومقداری از گاز محلول در آب خارج می شود.
2) گاززدایی تحت فشار : با تحتفشار قرار دادن سطح آب توسط یک گاز بی اثر می توان گازهای محلول در آب راخارج نمود. معمولا در صنعت به جای استفاده از یک گاز بی اثر نظیر ازت ، ازبخار آب برای تغییر فشار کمک می گیرند ضمن اینکه دمای آب افزایش یافته وبه گاز زدایی کمک خوهد شد.
3) هوادهی (Aeration) : هوادهی فرآیندی استکه درآن آب و هوا در تماس نزدیک با هم قرار داده می شوند. از هوادهی برایحذف سایر گازها به جز اکسیژن استفاده می شود. در اثر هوادهی میزان اکسیژنمحلول در آب افزایش می یابد و در نتیجه فشار جزیی اکسیژن افزایش یافته وفشار جزئی سایر گازها کم شده و از آب خارج می شوند. هوادهی برای مواردمختلفی بکارگرفته می شوند که عبارتند از :
1)حذف گاز هیدروژن سولفوره و ترکیبات آلی
2) حذف گاز کربنیک
3) حذف گازهایی مانند متان که تجمع این گاز در یک محیط بسته می تواند سبب انفجار شود.
درروش هوادهی آب زائد توسط افشانک هایی به صورت قطرات ریز از بالا به پایینپاشیده می شود و هوا از پایین به بالا جریان می یابد و تماس بین دو فازبرقرار می شود که این کار توسط دستگاهی به نام (Degasor) انجام می شود.
4) هوازدائی سرد (Cold dearation) :
هوازداییسرد به گونه ای است که هیچ هوایی به داخل آب دمیده نمی شود بلکه با خلائیکه توسط یک مولد خلا ایجاد می شود ، فشار روی سطح آب کاهش می یابد و درجهحرارت آب به دمای اشباع می رسد و با این کار بخار آب تولید می شود که وجودآن باعث کاهش زیاد فشار جزئی همه گازها می شود در دمای اشباع از نظر تئوریهمه گازهای محلول در آب از آن خارج می شوند. در روش هوادهی سرد ، با صرفهترین روش ، ایجاد خلا توسط جت بخار می باشد. یکی از مشکلات این روش که سببعدم استفاده از آن به طور وسیع در صنایع میشود ، کنترل خلا در برج هایهوازدایی سرد می باشد . از جمله مزایای روش هوازدایی سرد این است که بهدلیل نبودن اکسیژن در آب از اکسیداسیون رزین های آنیونی جلوگیری می شود ودر نتیجه عمر رزین کاهش نمی یابد.
5) هوازدایی گرم (Hot Dearation) :
درهوازدایی گرم ، دمای آب را تا دمای اشباع در فشار داخل هوازدا می رسانندتا اکسیژن و دیگر گازها از آب خارج شوند. چون هدف حذف گازهایی ماننداکسیژن و کربن دی اکسید است از دمیدن هوا استفاده نمی شود بلکه از بخار آباستفاده می شود. در این صورت بخار آب ورودی ، دمای آب را تا دمای اشباعافزایش می دهد و از نظر تئوری انتظار می رود که همه گازهای محلول در آب ازآن خارج می شوند.

اهمیت آب سالم - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389

آشنايي با كشش سطحي آب - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389
نیزار چیست؟ - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389
مدیریت منابع آب - چهارشنبه هجدهم اسفند 1389
چاه ها و انواع آن - سه شنبه هفدهم اسفند 1389