حذف آهن از آب

حذف آهن از آب چگونه است؟

آيا مي دانستيد كه 5 درصد از پوسته زمين از آهن تشكيل شده است؟ علوم پايه ابتدايي آهن را به عنوان عامل رنگ زرد، قرمز و قهوه اي در سنگ ها و خاك شناسايي مي كند. آهن مسئول رنگ قرمز در گلبول هاي خون است. از اين رو آهن فلزي مهم در زندگي ماست. اما آيا آهن در آب مفيد است؟ نه. آهن موجود در آب مي‌تواند منجر به مشكلات جدي سلامتي، مانند اسهال، وبا، عفونت‌هاي مزمن كوليك و حتي ايمني ضعيف شود. حتي مزه و بوي بدي هم دارد.پس بايد براي حذف آهن از آب به دنبال راههايي بود.

چگونه وجود آهن در آب را تشخيص دهيم؟

اساساً دو شكل آهن در آب وجود دارد. يكي آهن آهني و ديگري آهن فريك. آهن آهني در آب حل مي شود. آهن فريك شكل اكسيد شده آهن است كه به رنگ زرد، قهوه اي يا قرمز رسوب مي كند و آب را به رنگ زرد يا قهوه اي تبديل مي كند. از طرف ديگر آهن آهني روي رنگ آب تأثير نمي گذارد. با اين حال، طعم فلزي به آب مي دهد.

به طور خلاصه، اگر آب به رنگ قهوه‌اي يا زرد و همراه با طعم ناخوشايند به نظر برسد، در آن صورت داراي آهن است. براي حذف آهن اضافي از آب و رهايي از مشكلات ذكر شده مي توان از يك فيلتر حذف آهن مانند فيلتر حذف آهن KENT استفاده كرد.

آهن اضافي در آب چه اثرات نامطلوبي بر سلامت انسان دارد؟

وجود آهن اضافي در آب باعث ايجاد لكه در حمام و در نتيجه گرفتگي لوله ها مي شود. اما جدي تر از آن وجود آهن در آب آشاميدني است، اين يك تهديد جدي براي سلامت انسان است. معمولاً مقدار آهن موجود در آب آشاميدني 10 ميلي گرم در ليتر است، اما حتي 0.3 ميلي گرم در ليتر مي تواند آب را به رنگ زرد يا قهوه اي تبديل كند.

7روش حذف آهن از آب

در ادامه به راه هاي حذف آهن از آب مي پردازيم. روش هاي مختلفي براي انجام كار وجود دارد. حذف آهن از آب به منبعي مانند چاه چاه، چاه، شهري و غيره و نوع آهن بستگي دارد.

1. كلرزني

2. اكسيداسيون شيميايي

3. فيلتراسيون كاتاليزوري

4. درمان فسفات

5. فيلترهاي اكسيد كننده

6. نرم كننده هاي آب

7. فيلتر حذف آهن

نحوه حذف آهن از آب چاه (راهنماي كامل)

آلودگي آهن در چاه هاي ايالات متحده بسيار رايج است و باعث ايجاد يك سري مشكلات، از آب قهوه اي و لكه هاي دستگاه گرفته تا طعم فلزي مي شود.

هنگامي كه آب غني از آهن به درستي درمان نشود، مي تواند به محل رشد باكتري ها تبديل شود.متأسفانه، بسياري از مردم سعي مي كنند با استفاده از فيلترهاي آب كربني يا كارتريج آهن را جدا كنند كه روي آب چاه مؤثر نيستند.

اين به اين دليل است كه انواع مختلفي از آلودگي آهن وجود دارد و بيشتر آهن قبل از فيلتر شدن بايد اكسيد شود.

براي اكسيد شدن و حذف آهن از آب چاه، از سيستم فيلتر تزريقي استفاده كنيد.

براي حذف موثر آهن از آب چاه، بايد بدانيد كه با چه نوع آهني سروكار داريد. سپس، بايد سيستم فيلتراسيون مناسب را براي نيازهاي خود انتخاب كنيد.

چه نوع آهني در آب چاه من وجود دارد؟

به طور كلي، چاه ها را مي توان به سه نوع مختلف آهن آلوده كرد. يافتن يك نوع آهن در آب چاه به اين معني است كه احتمال وجود ساير انواع آهن بيشتر است.

آلودگي آهن اغلب براي صاحبان خانه به شكل لكه شدن يا كدر شدن قابل مشاهده است، بنابراين ممكن است از قبل بدانيد كه با چه نوع آهني سروكار داريد.

با اين حال، دقيق ترين روش براي شناسايي آهن در آب آشاميدني، انجام آزمايش آب چاه است.

1-آهن فريك (آهن قرمز)

آبي كه كدر، قهوه اي يا نارنجي است احتمالا حاوي آهن فريك است. اين نوع آهن حل نشده اغلب زنگ زدگي ناميده مي شود و زماني كه فلز در معرض آب و هوا قرار مي گيرد تشكيل مي شود.

آهن حل نشده با آب هاي زيرزميني مخلوط مي شود تا تغيير رنگ و طعم فلزي ايجاد كند. اغلب مي‌توانيد قهوه‌اي شدن اين آب را در قسمت‌هايي از لوله‌كشي‌تان كه آب در آن جمع مي‌شود، مانند بالاي توالت، مشاهده كنيد.

2-آهن محلول (آهن آب شفاف)

آهن آهني نام علمي آهن محلول است كه با ديد قابل تشخيص نيست.

در حالي كه ممكن است بو و طعم قابل توجهي را در سطوح بالا ايجاد كند، بزرگترين اثر آهن محلول لكه شدن به وسايل حمام، لوازم آشپزخانه و هر چيز ديگري است كه مرتباً با منبع آب شما تماس پيدا مي كند.

همانطور كه آهن محلول در تماس با هوا قرار مي گيرد، مي تواند به آهن فريك تبديل شود و به تغيير رنگ آب كمك كند.

3- آهن باكتريايي

هنگامي كه آب چاه حاوي سطوح بالايي از آهن باشد، مي تواند باكتري هايي را در خود جاي دهد كه از اين فلز براي توليد انرژي خود استفاده مي كنند.

با افزايش تعداد آنها، باكتري هاي آهن يك لايه لزج قرمز يا نارنجي توليد مي كنند كه مي تواند به سرعت از سيستم لوله كشي سبقت بگيرد. اين باعث ايجاد گرفتگي مي شود كه بر عملكرد دستگاه ها تأثير مي گذارد و ركود آب را تشويق مي كند.

بنابراين، در حالي كه باكتري‌هاي آهن به خودي خود خطري براي سلامتي ندارند، مي‌توانند آسيب‌هاي گسترده‌اي ايجاد كنند.

چرا فيلتر كارتريج من روي آهن كار نمي كند؟

اكثريت قريب به اتفاق سيستم‌هاي تصفيه آب كه در خانه‌ها در سراسر ايالات متحده يافت مي‌شوند، حاوي نوعي فيلتر به نام كربن فعال دانه‌اي (GAC) هستند.

اگر در حال حاضر صاحب يك سيستم فيلتر آب هستيد، احتمالاً از كربن فعال دانه اي استفاده مي كند.

در حالي كه اين فيلترها طيف گسترده اي از آلاينده ها را پوشش مي دهند و طعم و بوي آب آشاميدني را تا حد زيادي بهبود مي بخشند، كارهاي خاصي وجود دارد كه نمي توانند انجام دهند.

به عبارت ساده، فيلترهاي GAC معمولي براي جذب آهن طراحي نشده اند.

ذرات آهن حل نشده به سرعت فيلترهاي GAC را مسدود مي كنند، در حالي كه آهن محلول مستقيماً از آنها عبور مي كند.

اين به اين دليل است كه فيلترهاي GAC آلاينده ها را اكسيد نمي كنند. اكسيداسيون فرآيندي است كه براي تبديل فلزات محلول مانند آهن به شكل نامحلول استفاده مي شود كه مي تواند توسط يك محيط تصفيه حذف شود.

بدون مرحله اكسيد كننده، هيچ فيلتر آبي نمي تواند آهن را به مقدار قابل توجهي حذف كند.

 فيلتر كارتريج رسوبي  چطور است؟

نوع ديگري از فيلتر كارتريج كه مردم معمولاً هنگام تلاش براي مقابله با آلودگي آهن استفاده مي كنند، فيلتر ميكرون يا فيلتر رسوبي است.

اين دستگاه ها با عبور آب از صفحه هاي توري ريز، ذرات ريز آهن يا زنگ را از منبع آب فيلتر مي كنند.

اگر در حال حاضر از فيلتر رسوب براي رفع مشكلات آهن خود استفاده مي كنيد، احتمالاً متوجه شده ايد كه صفحه فيلتر قابل تعويض به سرعت نارنجي يا قهوه اي مي شود زيرا آلاينده ها را جذب مي كند.

فيلترهاي رسوبي مي توانند كار خوبي براي حذف آهن حل نشده از منبع آب انجام دهند. با اين حال، هنگامي كه بدون مرحله اكسيداسيون استفاده مي شوند، نمي توانند آهن محلول را حذف كنند.

همانطور كه اين آهن حل شده در سيستم لوله كشي شما حركت مي كند، همچنان مشكلات آلودگي ايجاد مي كند.

بنابراين، در حالي كه فيلترهاي رسوبي براي از بين بردن ذرات آهن حل نشده مفيد هستند، زماني كه به تنهايي استفاده مي شوند بسيار مؤثر نيستند.

فيلتر كارتريج KDF

فيلتر كارتريج KDF (Kinetic Degradation Fluxion) چطور است؟

فيلترهاي KDF يك نوع فيلتر آب كارتريج خانگي كمتر رايج اما همچنان محبوب هستند. آنها با استفاده از تركيبي از فلزات مانند مس و روي كه به عنوان يك كاتاليزور در آب عمل مي كنند، كار مي كنند.

از آنجايي كه فيلترهاي KDF آلاينده ها را اكسيد مي كنند، مي توانند هم آهن محلول و هم آهن حل نشده را از آب چاه حذف كنند.

با اين حال، عملكرد و طول عمر آنها به طور معمول بسيار كمتر از سيستم هاي فيلتر تزريق است.

اگر فيلتر كارتريج KDF را انتخاب كنيد كه براي كنترل سطوح آهن در آب چاه شما رتبه بندي نشده باشد، پس از تصفيه آب، مقداري آهن در آب باقي مي ماند.

اين ممكن است از نظر كيفيت آب مشكلي نداشته باشد، اما حتي سطوح پايين آهن در آب مي تواند منجر به رشد باكتري هاي آهن شود.

اگر آب چاه شما حاوي سطوح پاييني آهن است و به دنبال يك فيلتر كارتريج ارزان قيمت براي رفع مشكل هستيد، اين سيستم 3 مرحله اي KDF توصيه مي كنيم.

سيستم هاي  تزريق كلر

بهترين راه براي حذف آهن از آب چاه استفاده از سيستم  تزريق شيميايي است. اين محصولات حاوي يك پمپ تغذيه خودكار هستند كه مقادير كمي از مواد شيميايي ضدعفوني كننده (معمولاً كلر) را به منبع آب تزريق مي كند.

افزودن كلر به آب يك فرآيند اكسيداسيون را آغاز مي كند كه آهن محلول را بيرون مي كشد و آن را به شكل نامحلول تبديل مي كند. فيلترهاي تزريق شيميايي با نگه داشتن آب كلر در داخل مخزن، خطر رشد باكتري هاي آهن را نيز كاهش مي دهند.

فيلترهاي تزريقي پس از اكسيد شدن، آب را از يك محيط فيلتر شني سبز عبور مي دهند كه مقدار زيادي آهن نامحلول را حذف مي كند. اين آنها را در ميان قوي ترين فيلترهاي آهني موجود قرار مي دهد.

سيستم هاي  تزريق هوا

اين دستگاه ها كه به عنوان فيلترهاي اكسيد كننده هوا نيز شناخته مي شوند، به روشي مشابه فيلترهاي تزريق شيميايي بالا عمل مي كنند.

آنها با وارد كردن يك محفظه هوا به مخزن سيستم فيلتر، باعث مي شوند كه آهن آهني به طور طبيعي بدون استفاده از مواد شيميايي به شكل نامحلول اكسيد شود. سپس آهن نامحلول را مي توان از منبع تصفيه كرد.

ضد عفوني كلر (شوك كلرزني)

اگر باكتري هاي آهن تنها نوع عمده آلودگي در چاه شما هستند، مي توانيد با شستشوي دوره اي سيستم خود با يك ماده شيميايي ضدعفوني كننده مانند كلر، آن را درمان كنيد.

اين روش كه اغلب توسط متخصصان انجام مي شود و به آن كلرزني شوك مي گويند، شامل وارد كردن مقدار زيادي كلر در سراسر سيستم چاه براي حذف باكتري ها مي شود.

اگر كلرزني به بخشي منظم از روال تصفيه آب تبديل شود، صاحبان خانه اغلب نصب فيلتر كربن فعال را انتخاب مي كنند كه به كاهش طعم يا بوي شيميايي باقيمانده كمك مي كند.

كلرزني براي باكتري هاي آهن موثر است، اما به ندرت راه حلي دائمي است. دوره بدون باكتري پس از كلرزني بين چند ماه تا يك سال طول مي كشد.

هر زمان كه آب تغيير رنگ داد، يك نكته قابل توجه احتمال خوردگي لوله ها و لوله كشي ها است.

حل كردن آب چاه آلوده به آهن راه حلي براي لوله كشي زنگ زده نيست، زيرا منبع آب پس از عبور آب از هر مرحله فيلتراسيون، ذرات زنگ را مي گيرد.

اگر با آب زنگ‌زده مواجه هستيد و در خانه‌اي قديمي زندگي مي‌كنيد يا نمي‌توانيد تاريخ دقيق لوله‌كشي خود را تعيين كنيد، ارزش دارد كه سيستم خود را توسط يك متخصص بررسي كنيد - به خصوص اگر روش‌هاي فيلتراسيون بالا كيفيت آب شما را به ميزان قابل توجهي بهبود نبخشد.

تماس با ما:

[caption id="attachment_4048" align="alignnone" width="645"] نمونه برداري از آب[/caption]

نمونه برداري از آب

به دست آوردن قسمت كوچكي از آب  كه نمايان‏گر خصوصيات واقعي منبع اصلي باشد نمونه برداري از آب نام دارد.

تئوري و روش نمونه گيري

دو نوع استراتژي نمونه برداري از آب در مورد بازه زماني جمع آوري نمونه ها وجود دارد:(1) نمونه هاي گسسته(2) نمونه هاي مركب

1.نمونه گسسته

يك نمونه جمع آوري شده در يك ظرف جداگانه است. نمونه معرف شيمي آب فقط در زمان و مكاني كه نمونه برداري شده است  مي باشد. دوره زماني به طور كلي كمتر از 15 دقيقه تعريف مي شود. بنابراين، نمونه هاي گسسته زماني مناسب هستند كه تركيب نمونه، وابسته به زمان نباشد.

2.نمونه مركب

شامل مجموعه اي از نمونه هاي كوچكتر است كه در يك زمان از پيش تعيين شده يا پس از جريان از پيش تعيين شده جمع آوري شده و در يك ظرف مخلوط مي شوند.

آزمايش‌هاي بررسي كيفيت آب عبارتند از:

تست دما

در نمونه برداري از آب آزمايش دما به تعيين سرعت واكنش هاي بيوشيميايي در يك محيط آبي و در واقع امكان وقوع آنها كمك مي كند. اگر دماي آب بيش از حد بالا باشد، اين مي تواند توانايي آب در نگهداري اكسيژن را محدود كرده و ظرفيت موجودات زنده را براي مقاومت در برابر آلاينده هاي خاص كاهش دهد.

تست pH

اسيديته آب را اندازه گيري مي كند. بيشتر موجودات آبزي فقط در محدوده pH 6 تا 8 قادر به زنده ماندن هستند.

تست كلريد

كلريد معمولا در آب شيرين و شور وجود دارد. با اين حال، سطوح آن مي تواند در نتيجه حل شدن مواد معدني و آلودگي صنعتي تشديد شود.

آزمايش شوري

مجموع تمام نمك هاي غير كربناتي محلول در آب را اندازه گيري مي كند. اندازه‌گيري شوري آب‌هاي زيرزميني نشان مي‌دهد كه در صورت افزايش سطح آب، خاك سطحي شما چقدر شور مي‌شود.

تست اكسيژن محلول

مقدار اكسيژن محلول در آب را اندازه گيري مي كند. بدون اين، آبزيان قادر به انجام تنفس سلولي نيستند و بنابراين يك شاخص كليدي سلامت آب است.

تست كدورت

ميزان ذرات  معلق در آب يا به عبارت ساده تر، شفافيت آب را اندازه گيري مي كند. در صورت وجود سطوح بالاي كدورت، فتوسنتز تحت تأثير قرار مي گيرد زيرا نور قادر به نفوذ نيست و دماي آب افزايش مي يابد.

نيترات و فسفات

وجود اين مواد مغذي ضروري شاخص خوبي از زندگي قوي گياه است. با اين حال، افزودن نيترات‌ها و فسفات‌هاي مصنوعي از طريق شوينده‌ها، كودها يا فاضلاب مي‌تواند مضر باشد و منجر به اوتروفيكاسيون شود، معمولاً به شكل شكوفه‌هاي جلبكي ناخواسته.

آفت كش ها

ما اندازه‌گيري مي‌كنيم كه آيا آفت‌كشي وجود دارد يا خير و سطح غلظت آن‌ها را اندازه‌گيري مي‌كنيم.

ردوكس

اندازه گيري پتانسيل كاهش اكسيداسيون يك محلول كه فعاليت الكترون را نشان مي دهد و رشد ميكروارگانيسم ها به شدت به اين سطوح وابسته است.

رسانايي الكتريكي

رسانايي الكتريكي مقدار كل مواد جامد حلال در آب را تخمين مي زند. اين مي تواند شاخص خوبي براي سطح شوري باشد.

[caption id="attachment_4049" align="alignnone" width="2048"] نمونه برداري از آب[/caption]

فلزات

آزمايشي كه نشان دهنده وجود مجموعه اي از فلزات است كه به طور طبيعي در آب وجود ندارند. فلزات سنگين (آلومينيوم، آنتيموان، آرسنيك، بريليم، بيسموت، مس، كادميوم، سرب، جيوه، نيكل، اورانيوم، قلع، واناديوم و روي) مي‌توانند از طريق فرآيندهاي طبيعي يا فعاليت‌هاي انساني مانند استخراج، فرآوري مواد معدني، به آب‌ها راه پيدا كنند. مواد معدني، استفاده از فلزات به عنوان ظروف و حمل و نقل از طريق خطوط لوله فلزي. فلزات سنگين به كليه ها، كبد، سيستم عصبي و ساختار استخوان آسيب مي رساند.

مسموميت با سرب

مسموميت با سرب در انسان مي تواند باعث ايجاد مشكلاتي در سنتز هموگلوبين، كليه ها، دستگاه گوارش، مفاصل و سيستم توليد مثل و آسيب حاد يا مزمن به سيستم عصبي شود. سرب همچنين مي تواند باعث پوكي استخوان و ضعيف شدن استخوان ها شود زيرا شروع به جايگزيني كلسيم در استخوان ها مي كند.

مواجهه طولاني مدت با كادميوم

مواجهه طولاني مدت با كادميوم منجر به اختلال عملكرد كليه مي شود و قرار گرفتن در معرض زياد حداقل ممكن است در معرض سرطان ريه و استئوديستروفي باشد.

نيكل داراي مكانيسم هاي گزارش شده متعددي از سميت است كه از جمله آنها مي توان به چرخه ردوكس و مهار ترميم DNA و همچنين نشان دادن اثرات آلرژيك اشاره كرد.

قرار گرفتن در معرض جيوه

جيوه مي تواند منجر به لرزش، التهاب لثه و ساير تغييرات رواني همراه با جذب خود به خود و ناهنجاري هاي مادرزادي شود. مونو متيل جيوه باعث آسيب به مغز و سيستم عصبي مركزي، ناهنجاري هاي مادرزادي و تغييرات رشد در كودكان خردسال مي شود. واناديم اثرات سمي بر روي كبد، كليه، سيستم عصبي و قلبي عروقي و اندام هاي خون ساز دارد.

تست هاي ديگر

هيدروكربن هاي نفتي (TRH) ،هيدروكربن هاي معطر تك حلقه اي (BTEX) ، هيدروكربن هاي چند معطر (PAH ها، از جمله بنزو (a) پيرن)

وضعيت آب ممكن است به طور مكرر تغيير كند در نتيجه:

1. خاك از طريق حوادثي مانند فرسايش، پاكسازي زمين و چراي بي رويه وارد آب مي شود.
2. ورود مواد شيميايي از طريق كودها، آفت كش ها و زالو زدني به آب
3. آلودگي هاي ورودي به آب از زباله هاي كارخانه ها، سيستم هاي فاضلاب، معادن و ايستگاه هاي خدمات
4. دفع زباله (چه در مقياس كوچك و چه از محل دفن زباله)

آزمايش منظم آب مي تواند در مدت زمان طولاني براي نظارت بر تغييراتي كه در كيفيت آب رخ مي دهد مفيد باشد. اگر اين اتفاق افتاد، ضروري است كه نظارت در فواصل زماني ثابت از يك نقطه انجام شود. با اين حال، انجام آزمايش آب در پاسخ به يك رويداد غيرمنتظره مانند نشت مواد شيميايي نيز مي تواند ايده خوبي باشد.

تماس با ما:

رسوب غشايي

رسوب غشايي چيست و چگونه مي توان از آن جلوگيري كرد؟

سيستم هاي فيلتراسيون غشايي براي كاربردهاي مختلف در بسياري از صنايع و بخش ها استفاده مي شود. اگر يك سيستم فيلتراسيون غشايي را براي تاسيسات خود در نظر مي گيريد، ممكن است بپرسيد "رسوب غشايي چيست و چگونه مي توان از آن جلوگيري كرد؟"

در حالي كه واحدهاي فيلتر غشايي در مقايسه با ساير فن آوري هاي تصفيه و جداسازي نياز به تعمير و نگهداري نسبتا كمتري دارند، اغلب در معرض رسوب گيري هستند. خوشبختانه، استراتژي هاي زيادي براي جلوگيري از رسوب غشاء و حفظ كارآمدي سيستم فيلتراسيون وجود دارد.

چه چيزي باعث رسوب غشاء مي شود؟

سيستم‌هاي فيلتراسيون غشايي، از جمله 1-ميكروفيلتراسيون (MF)، 2-اولترافيلتراسيون (UF)، 3-اسمز معكوس (RO) و4- نانوفيلتراسيون (NF)، همگي در اين امر سهيم هستند كه از غشاهاي نيمه تراوا براي جذب ذرات مايعات استفاده مي‌كنند.

رسوب غشايي زماني اتفاق مي‌افتد كه آلاينده‌ها روي سطح يك غشاي فيلتراسيون رسوب مي‌كنند و جريان مايعات را از طريق منافذ غشا محدود مي‌كنند.

چه عواملي مي توانند در ايجاد رسوب نقش داشته باشد؟

1.  وجود ذرات بيولوژيكي،
2. كلوئيدي ويا آلي اضافي در منبع آب.
3. انتخاب نامناسب مواد غشايي؛
4. شرايط نامناسب فرآيند مانند سرعت جريان، دما و فشار.

[caption id="attachment_4059" align="alignnone" width="393"] ايجاد رسوب[/caption]

چگونه بفهميم كه تاسيسات ما مشكل رسوب غشايي دارد؟

مشكلات ناشي از رسوب غشا مي تواند به تدريج يا ناگهاني ظاهر شود. در اوايل، تأسيسات اغلب علائمي مانند افزايش هزينه هاي انرژي و كاهش شار غشا را مشاهده مي كنند. از آنجايي كه رسوب ها به تجمع در سطح غشا ادامه مي دهند، فشار بيشتري براي عبور آب از آن لازم است كه در نهايت مي تواند منجر به آسيب هاي جبران ناپذيري به غشا و ساير اجزاي سيستم شود.

چگونه مي توانيم از رسوب غشاء جلوگيري كنيم؟

گرفتگي غشاء گاهي اوقات برگشت پذير است - اما نه هميشه. به همين دليل است كه بهتر است اقدامات پيشگيرانه براي جلوگيري يا به حداقل رساندن رسوب غشاء در وهله اول اجرا شود. در زير برخي از اقدامات پيشگيرانه رايج براي جلوگيري از رسوب غشاء را بيان كرده ايم

نظافت برنامه ريزي شده

يك رژيم تميز كردن سيستماتيك مي تواند به جلوگيري از تجمع رسوب روي غشاء كمك كند. چرخه هاي تميز كردن بايد به صورت ماهانه يا در فواصل منظم ديگر برنامه ريزي شود تا بيشترين فايده را داشته باشد. استراتژي‌هاي نگهداري بسته به طراحي سيستم فيلتراسيون غشايي و انواع آلاينده‌هاي درگير مي‌تواند متفاوت باشد و مي‌تواند از يك يا چند روش تميز كردن استفاده كند، مانند:

-تميز كردن مكانيكي

شامل استفاده از نيروي فيزيكي براي از بين بردن آلاينده ها از غشا و خارج كردن آنها از سيستم است. روش‌هاي معمولي شامل لرزش، و همچنين شستشوي عقب يا جلو، كه در آن آب يا محلول تميزكننده با سرعت يا فشار بالاتري نسبت به چرخه خدمات معمولي از دستگاه عبور مي‌كند، و در نتيجه آشفتگي ايجاد مي‌كند كه رسوب‌ها را از غشاء خارج مي‌كند. در يك فرآيند مرتبط كه به عنوان شستشوي هوا شناخته مي شود، هوا به محلول شستشوي معكوس / شستشوي جلو اضافه مي شود تا تلاطم بيشتر شود.

-تميز كردن شيميايي

شامل استفاده از مواد شوينده، مواد سوزاننده، اسيدها، ضد رسوب‌ها يا پخش‌كننده‌ها براي شل كردن و حذف رسوب‌ها از سطح غشاء است. مواد شيميايي پاك كننده بر اساس نوع آلاينده هاي موجود انتخاب مي شوند و همچنين به مواد غشاء توجه مي شود تا اطمينان حاصل شود كه مواد شيميايي مورد استفاده به آن آسيب نمي رسانند.

[caption id="attachment_4058" align="alignnone" width="602"] تميز كردن شيميايي[/caption]

پيش تصفيه

غشاهاي RO/NF داراي منافذ كوچك تري نسبت به غشاهاي MF/UF هستند، بنابراين، براي جلوگيري از رسوب غشاء يا مسائل ديگر، احتمالاً به نوعي پيش تصفيه نياز دارند. جريان‌هاي با غلظت‌هاي بالاي آلاينده‌ها نيز ممكن است به پيش تصفيه قبل از واحدهاي فيلتراسيون غشايي نياز داشته باشند تا خطر رسوب غشايي به حداقل برسد. گزينه هاي پيش تصفيه مي تواند شامل انعقاد در صورت وجود ذرات كلوئيدي و همچنين ته نشيني گرانشي (رسوب)، لخته سازي و فيلتراسيون رسانه اي براي حذف ذرات بزرگتر يا منعقد شده باشد. انواع ديگر پيش تصفيه مي تواند شامل تنظيم شيميايي pH و تبادل يوني براي جلوگيري از جذب يا رسوب مواد رسوب بر روي غشا باشد.

طراحي سيستم

جلوگيري از رسوب غشاء به بهترين وجه با برنامه ريزي و طراحي خوب انجام مي شود. متغيرهاي زيادي وجود دارند كه در عملكرد صحيح سيستم براي يك سيستم فيلتراسيون غشايي نقش دارند . هر يك از آنها بايد هنگام تعويض يك ممبران يا نصب يك سيستم جديد در نظر گرفته شود. اين شامل:

-مواد غشايي

غشاهاي فيلتراسيون ممكن است از طيف گسترده اي از پليمرهاي مصنوعي، سراميك و مواد فلزي ساخته شوند. ويژگي‌هاي ماده غشاء، مانند بار يوني سطحي، آبگريزي و محدوده تحمل pH، تعيين مي‌كند كه آيا غشا در برابر انواع خاصي از رسوب‌گيري مقاوم خواهد بود و تا چه حد در شرايط فرآيند و رژيم نگهداري لازم مقاومت مي‌كند.

-اندازه منافذ غشا

اندازه منافذ عامل كليدي براي حصول اطمينان از حذف كارآمد آلاينده هاي هدف توسط يك واحد فيلتراسيون غشايي است. علاوه بر اين، انتخاب اندازه مناسب منافذ غشاء مي‌تواند با بهينه‌سازي شار نفوذي در پرتو عوامل ديگر، مانند كيفيت آب خوراك، دما و غلظت نمك، به جلوگيري از رسوب كمك كند.

-شرايط عملياتي

رسوب غشايي مي تواند توسط محدوده هاي خاصي از دما، pH، فشار غشايي و سرعت جريان تشديد شود. يك سيستم خوب طراحي شده اين متغيرها را متعادل مي كند تا اطمينان حاصل شود كه رسوبات روي سطح غشاء جمع نمي شوند.

با توجه به پيچيدگي اين عوامل، اغلب بهتر است براي ارزيابي كامل نيازها و شرايط فرآيند با يك متخصص تصفيه آب تماس بگيريد. يك متخصص مي تواند مطالعات درماني، كالبد شكافي غشاء و آزمايش براي اينكه رسوب غشاء را به حداقل مي رساند، انجام دهد.

[caption id="attachment_4060" align="alignnone" width="700"] رسوب گرفتگي غشا[/caption]

تماس با ما:

منعقد كننده در تصفيه فاضلاب

[caption id="attachment_4109" align="aligncenter" width="839"] منعقد كننده[/caption]

هدف از انعقاد در تصفيه فاضلاب چيست؟

منعقد كننده ها در تصفيه فاضلاب براي افزايش جداسازي مايع و جامد فرموله شده اند.

منعقد كننده ها در تصفيه فاضلاب نقش حياتي در فرآيند تصفيه فاضلاب ايفا مي كند . آنها امكان حذف مواد جامد و آبگيري، شفاف سازي آب، نرم شدن آهك و غليظ شدن لجن را فراهم مي كند. با كمك ساير مواد شيميايي تخصصي و روش‌هاي فيلتراسيون مكانيكي، منعقد كننده‌ها به شركت‌ها كمك مي‌كنند تا يك منبع ثابت و قابل اعتماد از آب تميز را براي پشتيباني از فرآيندهاي صنعتي خود حفظ كنند.

انعقاد در تصفيه فاضلاب از زمان‌هاي قديم براي شفاف‌سازي آب استفاده مي‌شده است . در اوايل سال 2000 قبل از ميلاد، زماني كه مصريان از بادام براي شفاف‌سازي آب رودخانه استفاده مي‌كردند. همچنين شواهدي وجود دارد كه نشان مي دهد رومي ها در حدود سال 77 بعد از ميلاد از زاج به عنوان منعقد كننده استفاده مي كردند.

امروزه، انعقاد و لخته سازي هنوز اجزاي ضروري فرآيندهاي تصفيه هستند. به عنوان مثال: براي كاهش كدورت آب عمليات تصفيه فاضلاب همچنين براي حذف شيميايي فسفر و كاهش مواد جامد معلق نياز به انعقاد دارد.

انعقاد در تصفيه فاضلاب چيست؟

انعقاد يك فرآيند شيميايي تا حدودي ساده است كه شامل كنار هم قرار دادن مواد نامحلول با دستكاري بار ذرات، با افزودن نمك هاي آهن يا آلومينيوم، مانند سولفات آلومينيوم يا سولفات آهن، به يك جريان فاضلاب است. هدف اصلي استفاده از يك منعقد كننده علاوه بر حذف ذرات ريز مختلف از سوسپانسيون اين است كه اين فرآيند باعث كدورت كمتر آب، يعني آب شفاف تر مي شود.

با بار مثبت منعقد كننده ها، ذرات باردار منفي در آب خنثي مي شوند. اين باعث مي شود كه مواد جامد معلق در آب به هم متصل شوند و به لخته هاي بزرگتري تبديل شوند. اين لخته هاي بزرگتر شروع به نشستن در پايه منبع آب مي كنند. هرچه اندازه ذرات بزرگتر باشد، لخته سريعتر ته نشين مي شود.

انعقاد به حذف تعدادي از آلاينده هاي مختلف كه باعث كثيف يا سمي شدن آب مي شوند كمك مي كند، از جمله:

• تركيبات آلي و برخي مواد آلي محلول، كه معمولاً به عنوان ماده آلي طبيعي (NOM) يا كربن آلي محلول (DOC) ناميده مي شود.
• رسوبات معدني معلق مانند آهن و برخي فلزات
• برخي از ويروس ها و باكتري ها

از طريق انعقاد، منابع آب صنعتي براي فيلتراسيون مكانيكي آسان در حالت شيميايي عالي قرار مي گيرند. هنگامي كه لخته‌ها در پايين زلال‌كننده شما قرار گرفتند. تجهيزاتي مانند فيلتر پرس مي‌توانند آن توده‌هاي بزرگ‌تر ذرات انباشته شده را گرفته و حذف كنند و آب تميز را به سيستم شما برگردانند.

هنگامي كه با هم استفاده مي شود، منعقد كننده ها، زلال كننده ها و فيلتر پرس ها حداكثر بازيابي آب را بيش از 95 درصد ارائه مي دهند. با آب بسيار كمي كه در واقع با مواد جامد تخليه مي شود، مي توانيد يك فرآيند تقريباً حلقه بسته ايجاد كنيد.

چه مواد منعقد كننده در تصفيه آب استفاده مي شود؟

براي استفاده از انعقاد در تصفيه آب، بايد از منعقد كننده ها براي شروع شيميايي فرآيند استفاده كنيد. اين مواد شيميايي ويژه بايد به گونه اي فرموله شوند كه بر اساس آناليز ذرات جامدات محلول/معلق شما، كاربرد كيفيت آب خاص شما را برآورده كند.

بزرگترين عامل در انتخاب منعقد كننده، انتخاب بين منعقد كننده هاي آلي و معدني است.

منعقد كننده هاي آلي

منعقد كننده هاي آلي براي جداسازي جامد از مايع بهترين استفاده را دارند. آنها همچنين گزينه هاي خوبي براي استفاده در هنگام تلاش براي كاهش توليد لجن هستند. اين منعقد كننده‌ها از آنجايي كه طبيعت ارگانيك دارند، مزاياي اضافي كار در دوزهاي پايين‌تر را ارائه مي‌كنند و هيچ تاثيري بر pH آب شما ندارند.

منعقد كننده هاي آلي معمولاً بر اساس فرمول هاي زير هستند:

• پلي آمين ها و پلي دادمك ها : اين منعقد كننده هاي كاتيوني تنها با خنثي سازي بار عمل مي كنند و پرمصرف ترين منعقد كننده هاي آلي هستند. پلي آمين ها و PolyDADMAC ها بار منفي كلوئيدها را در آب خنثي مي كنند. و يك توده اسفنجي به نام "ميكروفلوك" را تشكيل مي دهند. از آنجايي كه آنها فقط از طريق خنثي سازي بار منعقد مي شوند.  هيچ مزيتي در رابطه با مكانيسم Sweep-Floc ندارند (كه بعداً با منعقد كننده هاي معدني توضيح داده شد).
• ملامين فرمالدئيدها و تانن ها : اين منعقد كننده هاي طبيعي تا حدودي مشابه منعقد كننده هاي معدني عمل مي كنند. زيرا هم مواد كلوئيدي را در آب منعقد مي كنند و هم در لخته هاي رسوب شده خود نقش دارند. اين رسوب لخته مي تواند مواد آلي مانند روغن و گريس را جذب كند در حالي كه ذرات ناخواسته را هم در آب منعقد مي كند.  اين منعقد كننده ها براي عملياتي كه لجن خطرناك توليد مي كنند، مانند آنچه در پالايشگاه هاي نفت يافت مي شود، عالي هستند.

[caption id="attachment_4107" align="alignnone" width="300"] منعقد كننده[/caption]

مزاياي اصلي منعقد كننده هاي آلي عبارتند از:

• دوز كمتر، حجم كمتر لجن توليدي
• عدم تاثير بر pH

منعقد كننده معدني

منعقد كننده هاي غير آلي معمولاً ارزان تر از همتايان آلي خود هستند و آنها را به يك راه حل مقرون به صرفه براي طيف گسترده اي از كاربردهاي تصفيه آب تبديل مي كند. آنها به ويژه هنگامي كه روي آب خام با كدورت كم استفاده مي شوند مؤثر هستند.

وقتي منعقد كننده هاي معدني به آب اضافه مي شوند، رسوبات آلومينيوم يا آهن تشكيل مي دهند. اينها با جذب ناخالصي‌هاي موجود در آب هنگام سقوط، به تميز كردن آب كمك مي‌كنند. اين فرآيند به عنوان مكانيسم "فشار جابجايي" شناخته مي شود. با اين حال، اين مي تواند به حجم كلي لجن اضافه كند كه بايد تصفيه و حذف شود، بنابراين در هر سناريويي انتخاب درستي نيست.

[caption id="attachment_4108" align="alignnone" width="300"] منعقد كننده در تصفيه فاضلاب[/caption]

انواع اصلي منعقد كننده هاي معدني عبارتند از:

• سولفات آلومينيوم (آلوم) - به عنوان يكي از رايج ترين مواد شيميايي تصفيه آب كه در فرآيندهاي صنعتي استفاده مي شود، زاج براي بسياري از سيستم ها به عنوان منعقد كننده انتخاب مي شود.
• كلريد آلومينيوم - اين منعقد كننده مانند زاج كار مي كند، اما گران تر، خطرناك تر و خورنده تر است. به اين ترتيب، معمولاً تنها در فرآيندهايي كه نمي‌توان از آلوم استفاده كرد، به عنوان گزينه دوم انتخاب مي‌شود.
  پلي‌آلومينيوم كلريد (PAC) و كلروهيدرات آلومينيوم (ACH) - اين منعقد‌كننده‌هاي معدني بهترين كاربرد را براي تامين آب اوليه دارند.
• سولفات آهن و سولفات آهن  - در حالي كه سولفات آهن بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرد، هر دو منعقد كننده آهن مشابه منعقد كننده هاي آلومينيوم عمل مي كنند. سولفات آهن معمولاً براي كاربردهايي كه به يك عامل احياء كننده نياز داريد يا يون هاي آهن محلول اضافي مورد نياز است، انتخاب خوبي است.
• كلريد آهن  - از آنجايي كه به عنوان يك ماده زائد از عمليات فولادسازي توليد مي شود، كلريد آهن كم هزينه ترين منعقد كننده معدني است. با اين حال، تنها در تاسيساتي استفاده مي شود كه مي تواند شهرت آن را به عنوان خورنده ترين و خطرناك ترين منعقد كننده معدني كنترل كند.

هنگامي كه منعقد كننده مناسب را داريد، اين مواد شيميايي را به آب كثيف خود اضافه كرده و به سرعت مخلوط مي كنيد. به اين ترتيب، ماده منعقد كننده به سرعت و به راحتي در سراسر آب گردش مي كند.

باقيمانده يا فرآورده هاي جانبي اين منعقد كننده ها معمولاً مشكلي با كيفيت آب ايجاد نمي كنند، تا زماني كه به درستي و با دوز مناسب استفاده شوند. به همين دليل است كه داشتن يك متخصص تصفيه آب بسيار مهم است. افراد حرفه اي كه در زمينه تصفيه فاضلاب با تجربه هستند، حتي مي توانند فرآيند انعقاد را به گونه اي تنظيم كنند كه مواد شيميايي منعقد كننده همراه با لخته در طي فيلتراسيون حذف شوند.

[caption id="attachment_4110" align="aligncenter" width="576"] منعقد كننده در تصفيه فاضلاب[/caption]

تماس با ما:

كربن فعال چيست؟

كربن فعال يا زغال فعال عنصر متخلخلي است كه تركيبات عمدتاً آلي موجود در گاز يا مايع را به دام مي اندازد. اين كار را با چنان اثربخشي انجام مي دهد كه پركاربردترين عامل تصفيه كننده توسط انسان است.

تركيبات آلي از متابوليسم موجودات زنده به دست مي آيند و ساختار اصلي آنها از زنجيره اي از اتم هاي كربن و هيدروژن تشكيل شده است. از جمله تمام مشتقات دنياي نباتي و جانوري از جمله روغن و تركيبات حاصل از آن است.

خاصيت يك جامد براي چسبيدن يك مولكول در حال جريان به ديواره هاي خود را "جذب" مي گويند. جامد را "جاذب" و مولكول "جذب" ناميده مي شود.

پس از فيلتراسيون كه براي حذف جامدات موجود در يك سيال در نظر گرفته شده است - هيچ فرآيند خالص سازي با كاربردهاي بيشتر از كربن فعال وجود ندارد.

كاربرد كربن فعال چيست؟

• تصفيه آب

كربن فعال آفت‌كش‌ها، چربي‌ها، روغن‌ها، مواد شوينده، محصولات جانبي ضدعفوني، سموم، تركيبات توليدكننده رنگ، تركيبات توليد شده از تجزيه جلبك‌ها، سبزيجات يا متابوليسم حيوانات را حفظ مي‌كند.

• بو زدايي و تصفيه هوا

به عنوان مثال در ماسك‌هاي كارتريجي، سيستم‌هاي گردش هوا در فضاهاي عمومي، دريچه‌هاي زهكشي و تصفيه‌خانه‌هاي آب، غرفه‌هاي كاربرد رنگ، فضاي ذخيره‌سازي كلاه يا استفاده از حلال‌هاي آلي.

• درمان افراد مبتلا به مسموميت حاد

كربن فعال يك "پادزهر جهاني" در نظر گرفته مي شود و در اورژانس ها و بيمارستان ها استفاده مي شود.

• تصفيه شكر

زغال سنگ پروتئين هايي را حفظ مي كند كه به آب نيشكر رنگ مي دهند. هدف اصلي اين فرآيند جلوگيري از تخمير و فاسد شدن شكر است.

• حذف رنگ روغن گياهي

رنگ را از روغن نارگيل، گلوكز ذرت و ساير مايعات مورد استفاده در صنايع غذايي پاك مي كند.

• رفع بو و حذف رنگ تقطير الكلي

رنگ و بو را از شراب هاي انگور پاك مي كند و عرقيات از منابع ديگر را از بين مي برد.

• بازيابي طلا

طلايي كه با فرآيند شناورسازي از مواد معدني جدا نمي شود، در سيانيد سديم حل شده و به كربن فعال جذب مي شود.

كربن فعال چگونه كار مي كند و چه فوايدي دارد؟

كربن فعال يك محيط جاذب است، وظيفه آن جذب مولكول هاي آلي در ريز منافذ آن است. با استفاده از فرآيندهاي حرارتي يا شيميايي براي افزايش ظرفيت جذب آن فعال مي شود.

توضيح گرافيكي ساده در مورد نحوه عملكرد كربن فعال را در زير مشاهده مي كنيد.

از سوي ديگر، كربن فعال جاذب نيست را در تصاوير زير مشاهده مي كنيد.

چه چيزي به كربن فعال خاصيت جذب، عمدتاً مولكول هاي آلي مي دهد؟

هر ذره كربني قابليت جذب دارد. به همين دليل است كه برخي افراد براي از بين بردن بوها، كربن را در يخچال قرار مي دهند. اگر كربن را در يك ظرف آب قرار دهيد، همين امر صادق است: رنگ، طعم و بو را از بين مي برد. يا در حومه شهر، مردم تورتيلا را مي سوزانند و براي رفع مشكلات گوارشي (مانند عفونت هاي خفيف، سوء هاضمه يا نفخ آن) مي خورند.

فعال كردن كربن شامل متخلخل ساختن آن براي افزايش ظرفيت جذب آن است. يك گرم كربن داراي مساحتي در حدود 50 متر مربع است. با فرآيند فعال سازي به 600 يا 800 متر مربع مي رسد. يعني بين 12 تا 16 برابر افزايش مي يابد.

اتم هاي كربن

اتم‌هاي كربني كه جامدي را تشكيل مي‌دهند كه ما آن را «كربن» مي‌ناميم، توسط پيوندهاي كووالانسي به يكديگر متصل مي‌شوند. هر اتم يك الكترون با چهار اتم كربن ديگر به اشتراك مي گذارد (به ياد داشته باشيد كه در كران هاي يوني، الكترونگاتيوترين اتم يك يا چند الكترون را از ديگري مي دزدد).

اتم هايي كه روي سطح نيستند، چهار پيوند خود را در همه جهات توزيع مي كنند. اما اتم هاي سطحي، اگرچه به چهار اتم ديگر متصل هستند، اما در فضاي كمتري مجبور به انجام اين كار مي شوند و عدم تعادل نيروها در آنها باقي مي ماند. اين عدم تعادل همان چيزي است كه آنها را با ،به دام انداختن مولكولي از مايعي كه كربن را احاطه كرده است، سوق مي دهد.

نيروي لندن

نيرويي كه اتم كربن سطح ديگري را به دام مي اندازد، "نيروي لندن" ناميده مي شود كه يكي از هفت نوع "نيروهاي وان در والس" است. اين يك پيوند فيزيكوشيميايي در نظر گرفته مي‌شود، به اندازه‌اي قوي كه بتواند جذب‌كننده را حفظ كند، اما نه آنقدر قوي كه به عنوان يك پيوند شيميايي برگشت‌ناپذير در نظر گرفته شود كه ساختار مولكولي جديدي را تشكيل مي‌دهد. بنابراين، جذب برگشت پذير است و كربن فعال مي تواند دوباره براي استفاده فعال شود.

همانطور كه گفتيم، مولكول هايي كه كربن جذب مي كند تمايل به پيوند كووالانسي دارند و پيوند آتها يوني نيست، زيرا دومي سعي مي كند الكترون ها را بدزدد يا به اتم هاي كربن اهدا كند. پيوندهاي بين اتم هاي كربن و هيدروژن كووالانسي هستند و به همين دليل است كه كربن جاذب خوبي براي مولكول هاي آلي است.

همه مولكول هاي آلي تمايل به كووالانسي ندارند. آنها معمولاً حاوي اكسيژن، گوگرد و ساير اتمهاي الكترونگاتيوي بالا هستند كه به بخشي از مولكول كه آنها را در بر مي گيرد تمايل يوني مي دهد. از سوي ديگر، همه مولكول هاي معدني تمايل به يوني ندارند و تمايل كووالانسي دارند. در مورد دي سيانيد طلا كه كربن فعال را به بخشي ضروري از فرآيند استخراج اين فلز گرانبها تبديل مي كند، چنين است.

از كدام مواد خام مي توان كربن فعال به دست آورد؟

در تئوري، هر ذره كربني مي تواند فعال شود. با اين حال، اگر كربن بسيار منظم باشد (مانند الماس يا گرافيت)، حذف برخي اتم‌هاي كربن براي ايجاد منافذ دشوار است.

يكي از راه‌هاي طبقه‌بندي كربن‌ها بر اساس ترتيب اتم‌هاي كربن آن‌ها است. هرچه سفارش كمتري داشته باشد، سختي كربن كمتر است و به راحتي مي توان آن را فعال كرد.

پوسته نارگيل و زغال چوب

متداول‌ترين مواد خام مورد استفاده براي توليد كربن فعال عبارتند از: چوب‌هاي نرم (مانند كاج)، كربن‌هاي معدني زغال سنگ (زغال‌سنگ، قير و آنتراسيت) و پوسته‌ها يا استخوان‌هاي گياهي (پوسته نارگيل، چاله‌هاي زيتون يا هلو، پوست گردو).

كربن‌هاي فعال ساخته شده از چوب‌هاي نرم، منافذ با قطر بزرگ را تشكيل مي‌دهند و براي رنگ‌دهي مايعات مناسب هستند.

زغال سنگ معدني

آنهايي كه از زغال سنگ ساخته مي شوند، تمايل دارند طيف وسيعي از منافذ را تشكيل دهند. آنها معمولاً براي كاربردهايي كه تركيباتي كه بايد حفظ شوند داراي اندازه هاي مولكولي مختلف هستند مناسب تر هستند.

آنهايي كه از پوسته يا استخوان سخت به وجود مي آيند، منافذ كوچكي را تشكيل مي دهند و در تصفيه گازها يا در تصفيه آب خروجي از چاه ها به كار مي روند.

شكل فيزيكي كربن فعال چيست؟

كربن را مي توان به صورت پودر، گرانول يا گلوله هاي استوانه اي توليد كرد.

كربن پودري فقط در تصفيه مايعات استفاده مي شود. زغال سنگ در يك مخزن با هم زدن ريز مي شود و سپس با استفاده از يك فيلتر مناسب براي حفظ ذرات كوچك (مانند فيلتر پرس) از مايع جدا مي شود.

در مورد زغال سنگ دانه اي در محدوده هاي ذرات مختلفي توليد مي شود كه بر اساس اندازه ذرات يا عدد مش مشخص مي شود. به عنوان مثال، مش 4، مشكي است كه در هر اينچ خطي چهار سوراخ دارد. آنها هم در تصفيه مايعات و هم در گازها كاربرد دارند.

گلوله ها معمولاً در تصفيه گاز استفاده مي شوند، زيرا شكل استوانه اي آنها افت فشار كمتري ايجاد مي كند.

اگر كربن يا گلوله دانه اي مورد نظر باشد وماده خام به اندازه كافي سخت نباشد، مي توان آن را با استفاده يك ماده اتصال دهنده كه به آن قوام مي دهد تقويت كرد تا از شكستن آن هنگام عبور سيال جلوگيري كند.

كربن چگونه فعال مي شود؟

فرايند حرارتي

كربن را مي توان با فرآيندهاي حرارتي يا شيميايي فعال كرد. فرآيندهاي حرارتي شامل تحريك اكسيداسيون جزئي كربن، براي رسيدن به تشكيل منافذ، اما اجتناب از گاز شدن و از دست دادن كربن بيشتر از حد لازم است. اين در دماهاي بين 600 تا 1100 درجه سانتيگراد (1112 درجه فارنهايت و 2012 درجه فارنهايت) و در اتمسفر كنترل شده (كه با تزريق مقدار مناسبي از بخار آب يا نيتروژن حاصل مي شود) رخ مي دهد.

فرايند شيميايي

قبل از كربن شدن فرآيندهاي شيميايي از مواد خام شروع مي شود. اين معرف ها عوامل كم آب كننده (مانند اسيد فسفريك) هستند كه پيوندهايي را كه زنجيره هاي سلولزي را به يكديگر متصل مي كنند، مي شكنند. پس از اين مرحله، مواد در دماي نسبتاً پايين (حدود 550 درجه سانتيگراد يا 1022 درجه فارنهايت) كربنيزه مي شوند و سپس براي حذف بقاياي معرف و ساير محصولات جانبي شسته مي شوند.

كوره هايي كه در آنها كربن به صورت حرارتي فعال مي شود يا كربني كه قبلاً با مواد شيميايي كربنيز است، مي توانند دوار يا عمودي (مرحله اي) باشند.

ظرفيت جذب كربن فعال چقدر است؟

ظرفيت يك كربن فعال براي حفظ يك ماده معين نه تنها با مساحت سطح آن مشخص مي‌شود، بلكه با نسبت منافذي كه اندازه مناسبي دارند نيز مشخص مي‌شود، يعني يك كربن مناسب قطري بين يك تا پنج برابر مولكول مورد نظر دارد.

زغال فعال در دكلره چگونه عمل مي كند؟

دكلره يك مكانيسم  دارد و مسيرهاي واكنش مختلفي را دنبال مي كند كه در آن كربن فعال مي تواند به عنوان يك واكنش  يا يك كاتاليزور دخالت كند.

كلر آزاد را مي توان به صورت گاز كلر، محلول هيپوكلريت سديم يا جداول هيپوكلريت كلسيم (گرانول) به آب اضافه كرد.

در هر يك از اين موارد، كلر به شكل اسيد هيپوكلرو (HOCl) حل مي شود، اسيد ضعيفي كه تمايل به تجزيه جزئي دارد.

توزيع بين اسيد هيپوكلروس و يون هيپوكلريت به pH و غلظت اين گونه ها بستگي دارد. هر دو شكل مولكولي به عنوان كلر آزاد تعريف مي شوند.

هر دو اكسيدان قوي هستند كه وقتي به آب اضافه مي‌شوند تقريباً بلافاصله با ناخالصي‌هاي آلي و معدني واكنش نشان مي‌دهند و يك اثر بيوسيدال روي ميكروارگانيسم‌ها اعمال مي‌كنند.

كلري كه واكنش نشان مي دهد و آن كه در اين مرحله از گندزدايي مداخله مي كند، آزاد نمي ماند و تركيب مي ماند و آزاد نمي ماند. هنگامي كه اين مرحله به پايان رسيد، لازم است كلر آزاد باقيمانده را با استفاده از كربن فعال دانه اي حذف كنيد.

هنگامي كه كربن در معرض كلر آزاد قرار مي گيرد، واكنش هايي رخ مي دهد كه در آن HOCl يا OCl به يون كلريد كاهش مي يابد. اين كاهش نتيجه مسيرهاي مختلف واكنش هاي ممكن است.

در دو مورد از رايج ترين آنها، GAC بر اساس واكنش هاي زير عمل مي كند:

جايي كه C نشان دهنده كربن فعال است. CO و CO2 اكسيدهاي سطحي هستند كه به تدريج فضاهايي را اشغال مي كنند كه در صورت مسدود شدن، ديگر در واكنش شركت نمي كنند. برخي از اين اكسيدها به صورت CO و CO2 در محلول آزاد مي شوند. اين كار دوباره فضاهايي را در دسترس مي گذارد كه بنابراين ظرفيت كربن فعال دانه اي براي اين واكنش را افزايش مي دهد.

در مورد كلر نيز در اولين لحظات عمليات روي سطح زغال سنگ تجمع مي يابد. با  رسيدن HOCl يا OCl  سطح كربن، سرعت واكنش كمي كاهش مي يابد و سپس كلر شروع آزاد شدن مي كند. اين كاهش سرعت به دليل مسموميت كربن توسط اكسيدهاي سطحي است. اين مسموميت به تدريج ادامه مي يابد، در حالي كه ظرفيت جذب و كلر زدايي كربن فعال كاهش مي يابد.

در واكنش هاي فوق مي توانيد به جاي HOCl مداخله كنيد، با اين تفاوت كه H+ توليد نمي شود. مشاهده مي شود كه كربن فعال واكنش نشان مي دهد و بنابراين ناپديد مي شود. اگر اكسيدهاي سطحي انباشته نمي شد، واكنش تا ناپديد شدن كامل كربن ادامه مي يافت.

چه نوع كربني براي سفيد كردن مناسب است؟

رنگ هايي كه در مايعات ظاهر مي شوند معمولاً مولكول هاي نسبتاً بزرگي هستند. بنابراين، آنها در منافذ بزرگ جذب مي شوند، كه باعث مي شود كربن براي حفظ آنهايي كه داراي بيشترين تخلخل هستند، مناسب تر باشد.

زغال چوب، به ويژه آنهايي كه از چوب هاي نه چندان سخت (مانند كاج) كه از نظر شيميايي فعال مي شوند، بيشترين درشت تخلخل را دارند و بنابراين مناسب ترين براي تغيير رنگ هستند.

مشكل اين كربن ها اين است كه خيلي سخت نيستند و در برابر سايش مقاومت چنداني ندارند، به اين معني كه بايد به صورت پودر اعمال شوند. هنگامي كه كربن سفيد كننده نياز به دانه بندي دارد، بهترين جايگزين معمولاً كربن ليگنيت است. اين كربن با بيشترين درشت تخلخل است.

كدام نوع كربن فعال براي تصفيه آب مناسب است؟

آلاينده هايي كه معمولاً در آب چاه وجود دارند معمولاً با وزن مولكولي كم هستند و براي اين موارد مناسب ترين كربن كربني با ريزتخلخل بالا است.

كربن هايي كه به بهترين وجه اين شرايط را برآورده مي كنند، اولاً كربن هاي پوسته نارگيل و متعاقباً مواد معدني قير هستند.

چرا هنگام نصب كربن بكر، pH آب تغيير مي كند؟

هنگامي كه يك كربن با مواد شيميايي فعال مي شود، حذف تمام مواد شيميايي از محصول نهايي براي سازندگان غيرعملي و غير ضروري است. بنابراين، اگر ماده شيميايي يك اسيد باشد، pH اولين ليتر آبي را كه با كربن تماس پيدا مي كند، كاهش مي دهد. اگر ماده شيميايي مورد استفاده قليايي باشد برعكس اتفاق مي افتد.

در مورد كربن فعال حرارتي (بدون وجود مواد شيميايي غير از بخار آب و گازهاي حاصل از احتراق)، pH اولين ليتر آب تصفيه  با آن افزايش مي يابد.

زيرا همه سبزيجات داراي مقادير قابل توجهي سديم، پتاسيم، كلسيم و ساير كاتيون ها هستند كه در فرآيند كربنيزاسيون، به شكل اكسيد در كربن باقي مي مانند. اين اكسيدها در تماس با آب به هيدروكسيد تبديل مي شوند و در آب حل مي شوند و PH آن را افزايش مي دهند.

هنگامي كه PH اولين ليتر آبي كه با كربن تماس پيدا مي كند تغيير نمي كند، مي تواند يك كربن با pH تنظيم يا يك كربن فوق خالص (بدون محلول) باشد.

تماس باما

               حذف آرسنيك از آب

حذف آرسنيك از آب[/caption]

در مناطقي كه آب آشاميدني حاوي سطوح ناايمن آرسنيك است، نگراني جدي، يافتن يك منبع سالم آب آشاميدني است.  يافتن منبع امن جديد يا حذف آرسنيك از آب دو راه حل اصلي به شمار مي آيد. اگر نتوان منبع آب سالم از آرسنيك يافت، هدف كوتاه مدت كاهش سطح آرسنيك است. روش‌هاي مختلفي براي حذف آرسنيك از آب وجود دارد. روش هاي مهم زير در زير مورد بحث قرار مي گيرند:

1. اكسيداسيون

2. انعقاد، بارش و فيلتراسيون

3. جذب (فيلتراسيون جذبي)

4. تبادل يوني

5. تكنيك هاي غشايي

اكسيداسيون

بيشتر تاثير فن‌آوري‌هاي حذف آرسنيك در از بين بردن شكل پنج ظرفيتي آرسنيك (As(V)، و تبديل به آرسنات، به چشم مي خورد، زيرا شكل سه ظرفيتي (As(III)، آرسنيت عمدتاً كمتر از pH 9.2 شارژ نمي‌شود. بنابراين آرسنات بسيار كمتر از آرسنيت تحرك دارد، زيرا تمايل دارد با كاتيون‌هاي فلزي رسوب كند يا بر روي سطوح جامد جذب شود.

بنابراين، بسياري از سيستم هاي تصفيه شامل يك مرحله اكسيداسيون براي تبديل آرسنيت به آرسنات هستند. آرسنيت مي تواند توسط اكسيژن (O2)، هيپوكلريت (HClO)، پرمنگنات (HMnO4) و پراكسيد هيدروژن (H2O2) اكسيد شود. اكسيژن اتمسفر در دسترس ترين عامل اكسيد كننده است و بسياري از فرآيندهاي تصفيه اكسيداسيون توسط هوا را ترجيح مي دهند. با اين حال، اكسيداسيون آرسنيك در هوا يك فرآيند بسيار كند است و ممكن است هفته ها براي اكسيداسيون طول بكشد.اكسيداسيون آرسنيت در هوا مي تواند توسط باكتري ها، محلول هاي اسيدي يا قليايي قوي، مس، كربن فعال پودري و دماي بالا كاتاليز شود .

اكسيداسيون و ته نشيني غيرفعال

در خانه ها اكسيداسيون با اكسيژن موجود به طور طبيعي در هوا در طول جمع آوري و ذخيره سازي  ممكن است باعث كاهش غلظت آرسنيك در آب ذخيره شده شود كه به عنوان رسوب غيرفعال نيز شناخته مي شود. براي ته نشيني غيرفعال، آب بايد براي مدت زمان كافي ذخيره شود تا امكان تبادل اكسيژن از هوا به آب فراهم شود.

به نظر مي رسد كاهش آرسنيك توسط رسوب گذاري ساده به كيفيت آب، به ويژه وجود آهن رسوب دهنده در آب، بستگي دارد. قليائيت زياد و وجود آهن در آب چاه لوله باعث افزايش حذف آرسنيك با ذخيره سازي مي شود.

انعقاد و فيلتراسيون

انعقاد و فيلتراسيون با نمك هاي فلزي و آهك و به دنبال آن فيلتراسيون، مستندترين روش حذف آرسنيك از آب است. در فرآيند انعقاد، آرسنيك از طريق سه مكانيسم از محلول حذف مي شود .

1. رسوب: تشكيل تركيبات نامحلول.

2. رسوب همزمان: ادغام گونه هاي آرسنيك محلول در فازهاي هيدروكسيدهاي فلزي در حال رشد (مانند رسوب همزمان با Fe(III)؛

3. جذب: اتصال الكترواستاتيكي آرسنيك محلول به سطوح خارجي هيدروكسيد فلز نامحلول.

فناوري انعقاد از سال 1970 در شمال شيلي براي حذف آرسنيك از آب آشاميدني استفاده شده است. اين تجربه نشان مي دهد كه انعقاد يك فناوري موثر براي حذف آرسنيك است. در حال حاضر مي توان آرسنيك را از 400 ميكروگرم در ليتر به 10 ميكروگرم در ليتر با سرعت 500 ليتر در ثانيه كاهش داد، با فرض اينكه pH، عوامل اكسيد كننده و انعقاد به شدت كنترل شوند .

فرآيندهاي انعقاد لخته سازي با استفاده از آلوم، كلريد آهن يا سولفات آهن در حذف آرسنيك موثر هستند

آنها شناخته شده ترين راه تصفيه آرسنيك هستند و در مطالعات آزمايشگاهي و ميداني بيشتر از ساير فناوري ها آزمايش شده اند .هنگامي كه به آب اضافه مي شوند، تحت هم زدن موثر به مدت يك تا چند دقيقه حل مي شوند. در طي اين فرآيند لخته سازي، انواع ريز ذرات و يون هاي داراي بار منفي با اتصال الكترواستاتيكي به لخته ها متصل مي شوند.

آرسنيك نيز بر روي لخته هاي منعقد شده جذب مي شود. مي توان آن را تا حدي با ته نشيني حذف كرد، در حالي كه ممكن است براي اطمينان از حذف كامل همه لخته ها به فيلتراسيون نياز باشد. حذف آرسنيك توسط انعقاد عمدتاً توسط pH و دوز انعقادي كنترل مي شود. انعقاد با كلريد آهن در pH كمتر از 8 بهترين عملكرد را دارد و آلوم دامنه موثر باريكتري از pH 6 تا 8 دارد.

[caption id="attachment_4030" align="alignnone" width="768"] حذف آرسنيك از آب[/caption]

استفاده از آهن طبيعي موجود در آب هاي زيرزميني

استفاده از آهن طبيعي موجود در آب هاي زيرزميني يك روش اميدواركننده براي حذف آرسنيك با جذب است، به اين معني كه نيازي به افزودن مواد شيميايي نيست. رسوبات آهني كه در اثر اكسيداسيون آهن محلول به وجود مي‌آيند، آرسنيك را از طريق انعقاد، جذب، رسوب و فيلتراسيون و همچنين با اكسيداسيون حذف مي‌كنند. راندمان واحدها به ميزان آرسنيك و آهن آب بستگي دارد. با افزايش زمان تماس گونه هاي آرسنيك و لخته هاي آهن مي توان آن را افزايش داد.

انعقاد با آهك

تصفيه آب با افزودن آهك سريع، CaO يا آهك هيدراته، Ca(OH)2 آرسنيك را حذف مي كند. تصفيه آهك فرآيندي مشابه انعقاد با نمك فلز است. هيدروكسيد كلسيم رسوب شده، Ca(OH)2 به عنوان يك لخته جذب كننده براي آرسنيك عمل مي كند. آهك اضافي حل نمي شود، اما به عنوان يك كمك منعقد كننده باقي مي ماند كه بايد همراه با رسوبات از طريق فرآيند ته نشيني و فيلتراسيون حذف شود.

مشاهده شده است كه حذف آرسنيك توسط آهك نسبتاً كم است، معمولاً بين 40-70٪. بيشترين حذف در pH 10.6 تا 11.4 به دست مي آيد (AHMED 2001). نرم كردن آهك ممكن است به عنوان يك پيش تصفيه مورد استفاده قرار گيرد و به دنبال آن انعقاد زاج يا آهن انجام شود.

اكسيداسيون خورشيدي و رسوب اكسيدهاي Fe(III) با As(V) جذب شده

SORAS يك روش ساده است كه از تابش آب با نور خورشيد در بطري شفاف PET يا ديگر UV-A (نگاه كنيد به SODIS) براي كاهش سطح آرسنيك در آب آشاميدني استفاده مي كند. روش SORAS مبتني بر دو مرحله است: مرحله اول شامل اكسيداسيون فتوشيميايي (از طريق اثر نور UV خورشيدي) As (III) به As (V) و سپس مرحله دوم شامل بارش يا فيلتر كردن As (V) است.

جذب شده روي اكسيدهاي آهن (III) كه يا به طور طبيعي وجود دارند يا اضافه مي شوند و با افزودن آب ليمو به حالت تعليق نگهداري مي شوند. اين مي تواند يك روش تصفيه آب باشد كه در سطح خانگي براي تصفيه مقادير كمي آب آشاميدني استفاده مي شود.

آب هاي زيرزميني در بنگلادش به طور طبيعي حاوي آهن (II) و آهن (III) هستند. بنابراين SORAS مي تواند محتويات آرسنيك را كاهش دهد و تقريباً بدون هيچ هزينه اي در دسترس همه باشد.

[caption id="attachment_4027" align="alignnone" width="1761"] حذف آرسنيك از آب[/caption]

فيلتراسيون جذبي

چندين محيط جذب مانند آلومينا فعال، كربن فعال، ماسه پوششي با آهن و منگنز، خاك رس كائولينيت، اكسيد آهن هيدراته، بوكسيت فعال، اكسيد تيتانيوم، اكسيد سيليسيم و بسياري از محيط هاي طبيعي و مصنوعي هستند كه آرسنيك را از آب حذف مي كنند. كارايي محيط جذب به استفاده از عوامل اكسيد كننده به عنوان كمك براي تحريك جذب آرسنيك در محيط بستگي دارد.

آلومينا فعال

آلومينا فعال (Al2O3) سطح جذب خوبي دارد، در محدوده 200-300 m2/g. مساحت سطح بزرگ به ماده منطقه بسيار زيادي براي جذب آرسنيك مي دهد. هنگامي كه آب از يك ستون بسته بندي شده از آلومينا فعال عبور مي كند، ناخالصي ها از جمله آرسنيك موجود در آب روي سطوح دانه هاي آلومينا فعال مي نشيند.

در نهايت، ستون ابتدا در ناحيه بالايي خود و سپس در پايين دست به سمت انتهاي پايين اشباع و در نهايت ستون كاملاً اشباع مي شود. بازسازي آلومينا اشباع شده با قرار دادن محيط در معرض 4 درصد سود سوزآور (NaOH) به صورت دسته‌اي يا با جريان از طريق ستون انجام مي‌شود كه منجر به فاضلاب سوزاننده شديداً آلوده به آرسنيك مي‌شود.

حذف آرسنيك توسط آلومينا فعال شده توسط pH و محتواي آرسنيك آب كنترل مي شود. با نزديك شدن به نقطه بار صفر، راندمان كاهش مي يابد و در pH 8.2 كه سطح بار منفي دارد، ظرفيت حذف تنها 5-2 درصد ظرفيت در pH بهينه است. برخي از نمونه‌هايي از محيط‌هاي جذبي مبتني بر آلومينا فعال عبارتند از: «آلوميناي فعال BUET»، «آلوميناي فعال تقويت‌شده آلكان» و «واحد تصفيه آرسنيك Apyron».

هيدروكسيد آهن دانه اي

هيدروكسيد آهن دانه اي نيز براي حذف جذبي آرسنات، آرسنيت و فسفات از آب استفاده مي شود. راكتورهاي گرانول هيدروكسيد آهن، جاذب هاي بستر ثابت هستند كه مانند يك فيلتر معمولي با جريان آب رو به پايين عمل مي كنند. آب حاوي آهن محلول بالا و مواد معلق بايد هوادهي شود و از طريق بستر شن و ماسه به عنوان پيش تصفيه تصفيه شود تا از گرفتگي بستر جذب جلوگيري شود.

اكسيد سريم آبدار

اكسيد سريم آبدار نيز جاذب خوبي است. آزمايش آزمايشگاهي و آزمايش ميداني مواد در چندين مكان نشان داد كه اين جاذب در حذف آرسنيك از آب‌هاي زيرزميني بسيار كارآمد است.

تراشه هاي آجر و ماسه روكش با آهن

شن و ماسه با روكش آهن و تراشه هاي آجري با روكش آهن در از بين بردن As(III) و As(V) موثر هستند. "فيلتر آرسنيك Shapla" نمونه‌اي از فيلتر حذف آرسنيك خانگي است كه بر اساس تراشه‌هاي آجري با روكش آهن ساخته و توسط سازمان توسعه بين‌المللي (IDE) توسعه يافته است.آب جمع‌آوري‌ از چاه‌هاي لوله‌اي آلوده از ميان فيلترهايي كه در ظرف خاكي قرار گرفته‌اند عبور مي‌كند كه در زير آن يك سيستم زهكشي وجود دارد.

فيلترهاي آرسنيك خانگي

برخي از فيلترها مانند SONO 3 KALSHI، KanchanTM يا فيلتر آرسنيك SAFI از پركننده‌هاي آهن صفر (آهن جامد)، ماسه، تراشه‌هاي آجري و كك چوب براي حذف آرسنيك و ساير فلزات كمياب از آب زيرزميني استفاده مي‌كنند (همچنين به فيلترهاي آرسنيك مراجعه كنيد). آرسنيك از طريق جذب روي مخلوط پركننده آهن صفر ظرفيتي نيمه اكسيد و ماسه حذف مي گردد.

فيلتر KanchanTM توسط موسسه فناوري ماساچوست (MIT)، سازمان محيط زيست و بهداشت عمومي (ENPHO) و برنامه تامين آب و بهداشت روستايي (RWSSSP) نپال توسعه يافته است. فيلتراسيون آهسته ماسه و جذب روي هيدروكسيد آهن را با هم تركيب مي كند و در حذف آرسنيك، عوامل بيماري زا، آهن، كدورت، بو و برخي ديگر از آلاينده ها در آب آشاميدني موثر است.

فيلتر

فيلتر از يك جعبه بتني يا پلاستيكي تشكيل يافته كه با لايه‌هايي از شن و ماسه پر است، مانند فيلتر بيوسند. در بالاي فيلتر به عنوان مرحله اول يك لايه 5 كيلوگرمي ميخ آهني نصب مي شود. اين ميخ‌ها وقتي در معرض هوا و آب قرار مي‌گيرند خيلي سريع زنگ مي‌زنند و ذرات هيدروكسيد آهن توليد مي‌كنند كه جاذب عالي آرسنيك است. هنگامي كه آب حاوي آرسنيك در فيلتر را مي افزايند، واكنش كمپلكس سطحي رخ مي دهد و آرسنيك به سرعت بر روي سطح ذرات هيدروكسيد آهن مي نشيند.

سپس  به لايه شني زير ذرات آهن حاوي آرسنيك مي افزايند. به دليل فضاي منافذ بسيار كوچك در لايه ماسه ريز، ذرات آهن حاوي آرسنيك در چند سانتي‌متر بالاي لايه ماسه ريز به دام مي‌افتند. در نتيجه، آرسنيك به طور موثر از آب حذف مي شود.

فيلتر SAFI يك فيلتر شمع سراميكي سازگار است كه بر اساس اصول جذب و فيلتراسيون بر روي مواد كامپوزيت متخلخل فعال شمع عمل مي كند. اين فيلتر از مواد متخلخل كامپوزيتي مانند كائولينيت و اكسيد آهن است كه اكسيد آهن هيدراته بر روي آن با عمليات شيميايي و حرارتي متوالي رسوب مي كند. اكسي هيدروكسيدهاي آهن، آلومينيوم و منگنز در حذف آرسنيك، آهن و باكتري ها نقش دارند.

تبادل يوني

تبادل يوني مشابه با آلومينا فعال است. فقط محيط يك رزين مصنوعي با ظرفيت تبادل يوني متعارف بهتر است. رزين مصنوعي بر اساس يك اسكلت پليمري متقابل به نام ماتريس  است. گروه‌هاي عاملي باردار از طريق پيوند كووالانسي به ماتريكس متصل مي‌شوند و به گروه‌هاي اسيدي، ضعيف اسيدي، قوي بازي و ضعيف بازي تقسيم مي‌شوند. فرآيند تبادل يوني  به pH آب وابستگي كمتري دارد .

آرسنيت، بدون شارژ، با فرآيند تبادل يوني حذف نمي شود. از اين رو، پيش اكسيداسيون As(III) به As(V) براي حذف آرسنيت توسط فرآيند تبادل يوني مورد نياز است، اما مازاد اكسيدان اغلب بايد قبل از تبادل يوني حذف شود تا از آسيب رزين هاي حساس جلوگيري شود. همانطور كه رزين تمام مي شود، نياز به بازسازي دارد. رزين هاي تبادل يوني را مي توان به راحتي با شستشو با محلول NaCl بازسازي كرد.

[caption id="attachment_4029" align="alignnone" width="768"] حذف آرسنيك از آب[/caption]

تكنيك هاي غشايي

غشاهاي مصنوعي براي از بين بردن بسياري از آلاينده ها از آب از جمله پاتوژن ها، نمك ها و يون هاي فلزي مختلف كاربرد دارند. معمولاً از دو نوع فيلتراسيون غشايي استفاده مي شود: غشاهاي كم فشار مانند ميكروفيلتراسيون و اولترافيلتراسيون و غشاهاي پرفشار مانند نانوفيلتراسيون و اسمز معكوس. حذف آرسنيك توسط فيلتراسيون غشايي مستقل از pH و حضور ساير املاح است اما وجود مواد كلوئيدي بر آن تأثير منفي مي‌گذارد.

آهن و منگنز همچنين مي توانند منجر به پوسته پوسته شدن و رسوب غشاء شوند.آلودگي غشايي توسط ناخالصي هاي موجود در آب، قابل شستشوي معكوس نيست. آبي كه غلظت‌هاي بالايي از مواد جامد معلق دارد، براي حذف آرسنيك با تكنيك‌هاي غشايي براي جلوگيري از گرفتگي نياز به پيش تصفيه دارد.

حذف آرسنيك از آب با اسمز معكوس

اسمز معكوس يكي از روش ها و تجهيزات بسيار كاربردي در تصفيه آب مي باشد كه عكس عمل اسمز موجود در طبيعت رفتار مي كند. در اين تجهيزات آب حاوي آلاينده ها با فشار از غشاهايي با منافذ بسير كوچك مي گذرد. بر اثر عبور آب از اين غشاها ذرات كوچكي مانند آرسنيك امكان عبور را پيدا نخواهند كرد.

حذف آرسنيك با اولترافيلتراسيون

استفاده از غشاهاي اولترافيلتراسيون از ديگر روش ها براي كاهش مقدار آرسنيك موجود در آب مي باشد كه البته كارايي آن كمتر از اسمز معكوس است. با توجه به اينكه منافذ اين غشاها بزرگتر از اسمز معكوس مي باشند، به همين دليل بهتر است ابتدا عمل لخته سازي و انعقاد صورت گيرد تا كارايي و راندمان افزايش پيدا كند.

حذف آرسنيك از آب با نانوفيلتراسيون

عبور آب از غشاهاي نانوفيلتراسيون كه داراي منافذي به اندازه 0.001 ميكرون مي باشند نيز مي تواند گزينه اي نسبتا مناسب براي حذف آرسنيك از آب باشد. اين گروه از ممبران ها نيز كارايي كمتري نسبت به RO دارند.

دفع لجن

تمام فن آوري هاي حذف آرسنيك از آب در نهايت  در محيط هاي جذب، لجن يا محيط هاي مايع آرسنيك را متمركز مي كنند و دفع بي رويه آنها ممكن است منجر به آلودگي محيط زيست شود.

از اين رو، دفع زيست محيطي ايمن لجن، محيط هاي اشباع  و زباله هاي مايع غني از آرسنيك بسيار نگران كننده است.

آزمايش‌هايي براي ارزيابي تبديل آرسنيك از محلول‌هاي آبي در حضور مدفوع گاو انجام شد.

برخي از مطالعات نشان دادند كه فرآيند بيوشيميايي (به عنوان مثال، متيلاسيون زيستي) در حضور فضولات تازه گاو ممكن است منجر به كاهش قابل توجه آرسنيك از پسماندهاي تصفيه غني از آرسنيك شود.

تماس با ما:

      سيستم هاي هوادهي فاضلاب

 هوادهي فاضلاب چيست؟

هوادهي فاضلاب يك فرآيند لجن فعال است. لجن فعال فرآيندي با غلظت بالايي از ميكروارگانيسم ها است.
در اين مرحله، فرآيندهاي بيولوژيكي مانند تصفيه هوازي، تركيبات آلي و آلاينده‌هاي موجود در فاضلاب را تجزيه مي‌شوند.

مواد شيميايي براي حذف آلاينده هاي آلي پايدار، باكتري ها و پاتوژن هاي ميكروبي استفاده مي شود.

نتيجه هوادهي فاضلاب چيست؟

به طور معمول، فاز ثانويه مواد شيميايي و تركيبات سمي را حذف مي كند. تكرار چندين بار اين مرحله  براي آب غيرمعمول نيست.

چرا هوادهي مهم است؟

يك سيستم هوادهي خوب طراحي شده مستقيماً بر سطح تصفيه فاضلاب به دست آمده تأثير مي گذارد. كليد تصفيه سريع، اقتصادي، ايمن و موثر فاضلاب، سيستم هوادهي است كه اكسيژن را به طور مساوي توزيع مي كند.

فاضلاب چگونه هوادهي مي شود؟

هوادهي يك فرآيند لجن فعال است. هوا را به داخل مخزن  وارد مي كند و باعث رشد ميكروبي در فاضلاب مي شود. باكتري هايي كه لجن فعال را تشكيل مي دهند، پس از ته نشين شدن در يك مخزن ته نشيني جداگانه، مجدداً به حوضچه هوادهي گردش مي كنند. چرخش مجدد به حوضچه هوادهي سرعت تجزيه را افزايش مي دهد.

نماي كلي طراحي كارخانه

حجم بالاي فاضلاب به سيستم‌هاي پيچيده‌تري در مقايسه با فرآيندهاي دسته‌اي ساده‌اي كه توسط تأسيسات مقياس كوچك‌تر استفاده مي‌شود، نياز دارد. طراحي كارخانه زير نشان مي دهد كه چگونه يك سيستم بر سطح تصفيه فاضلاب به دست آمده تأثير مي گذارد.

[caption id="attachment_4130" align="alignnone" width="850"] سيستم هاي هوادهي فاضلاب[/caption]

مكان هاي هوادهي

فاز هوادهي مواد آلي، ذرات ريز و مواد شيميايي بالقوه سمي و مضر را از پساب وارد شده به سيستم ،حذف مي كند. براي كسب اطلاعات بيشتر در مورد مكان هاي هوادهي تصفيه فاضلاب، ادامه مطلب را بخوانيد.

حوضچه هاي هوادهي و هاضم هاي هوازي

تالاب هوادهي يا حوض هوادهي يك حوضچه تصفيه است كه هوادهي مصنوعي را تامين مي كند. هوادهي مصنوعي باعث افزايش اكسيداسيون بيولوژيكي فاضلاب مي شود.

حوضه هاي هوادهي تالاب ها يا بركه هاي خاكي بزرگ و باز هستند. سطوح بزرگ درگير باعث تغييرات شديد دما نسبت به هاضم هاي هوازي مي شود. بنابراين، باعث ايجاد تغييرات در زمان نگهداري لجن مي شود. اگر مواد جامد به فرآيند حوضچه هوادهي برگردند، در اين صورت تفاوتي بين حوضچه هوادهي و فرآيند لجن فعال وجود ندارد.

هاضم هاي هوازي مخازني هستند كه از بتن يا فلز ساخته شده و مستطيل شكل هستند. بنابراين چندين مخزن مي توانند ديوارهاي مشترك را به اشتراك بگذارند.

[caption id="attachment_4131" align="alignnone" width="850"] سيستم هاي هوادهي فاضلاب[/caption]

تالاب هاي مختلط معلق

تالاب هاي مخلوط معلق، مواد آلي محلول و زيست تخريب پذير در پساب را به زيست توده تبديل مي كنند كه مي تواند به صورت لجن ته نشين شود. پساب به حوض دوم مي رود كه لجن مي تواند در آنجا ته نشين شود.

هواده هاي سطحي شناور

دو عملكرد در يك سيستم هوادهي سطحي ارائه مي شود:

(1) انتقال هوا به داخل حوضچه ها براي تسهيل واكنش هاي اكسيداسيون بيولوژيكي.

(2) آنها اختلاط مورد نياز براي پراكندگي هوا و تماس با واكنش دهنده ها (يعني اكسيژن، فاضلاب و ميكروب ها) را فراهم مي كنند.

هواده هاي سطح شناور اكسيژن را براي هوادهي تحويل مي دهند. با اين حال، هواده هاي سطحي مخلوطي را كه معادل آنچه در سيستم هاي لجن فعال به دست مي آيد، ارائه نمي دهند.

هوادهي پراكنده غوطه ور

هواي پخش شده غوطه ور شكلي از شبكه پخش كننده در داخل يك تالاب است. دو نوع اصلي سيستم هاي هوادهي پراكنده مستغرق براي كاربردهاي تالاب، شناور و جانبي غوطه ور هستند. هر دو سيستم از پخش كننده هاي حباب ريز يا متوسط ​​براي ارائه هوادهي و فرآيند اختلاط آب استفاده مي كنند. ديفيوزرها را مي توان كمي بالاتر از كف تالاب معلق كرد يا ممكن است در پايين قرار گيرد.

هوادهي كانال

كانال هايي كه فاضلاب را به مخازن ته نشيني اوليه توزيع مي كنند، هوادهي مي شوند تا مواد جامد را در حالت تعليق و مستقل از سرعت جريان آب نگه دارند. مقدار هواي مورد نياز محدوده و مشروب مخلوط به مخازن ته نشيني لجن فعال تبديل مي شود كه هوادهي مي شوند.

هوادهي پست

الزامات براي پساب نياز به سطوح بالاي اكسيژن محلول. اين مقررات مي خواهد اطمينان حاصل كند كه پساب سطح پايين اكسيژن محلول با جريان دريافت كننده مخلوط نمي شود.

يك روش هوادهي آبشاري است كه در آن پساب توسط تلاطم مجموعه اي از آبشارها هوادهي مي شود. با اين حال، دماي آب به شدت بر توانايي آب در جذب اكسيژن تأثير مي گذارد.

هوادهي ديفيوزر در تصفيه خانه هاي بزرگتر استفاده مي شود. ديفيوزرها بستگي به سرعت انتقال اكسيژن مورد نياز پساب  دارند.

[caption id="attachment_4132" align="alignnone" width="600"] سيستم هاي هوادهي فاضلاب[/caption]

تماس با ما:

                تاريخچه تصفيه آب

[caption id="attachment_4073" align="aligncenter" width="448"] تاريخچه تصفيه آب[/caption]

درباره ي تاريخچه تصفيه آب چه مي دانيد؟ آيا مي دانستيد كه تصفيه آب به ۲۰۰۰ سال قبل از ميلاد برمي گردد؟ در اين پست، توسعه روش‌شناسي تصفيه آب را از منشأ آن، در طول اعصار و تا عصر مدرن دنبال مي‌كنيم. ما از جوشاندن و صاف كردن آب آشاميدني خود فاصله زيادي گرفته ايم.

عكس قناتي كه در زيرساخت هاي تصفيه آب باستاني استفاده مي شد را در زير مشاهده ميكنيد:

[caption id="attachment_4068" align="alignnone" width="300"] تاريخچه تصفيه آب[/caption]

از آنجايي كه ما هنوز مناطقي از جهان داريم كه قادر به تامين آب سالم براي جمعيت خود نيستند، ممكن است به نظر برسد كه تصفيه آب يك توسعه نسبتاً جديد و مدرن است. تصور اينكه مردم هزاران سال پيش از آب با درجه خلوصي كه امروزه مي توانيم به دست آوريم لذت ببرند، سخت است. با اين حال، در حالي كه روش ها تغيير كرده اند، تصفيه آب سابقه اي به هزاران سال پيش دارد.

بياييد توسعه تصفيه آب را از مبدأ آن، از طريق توسعه شيوه هاي جديد و مدرن رديابي كنيم.

تاريخچه تصفيه آب از دوران باستان شروع شده است:

نوشته‌هاي يونان باستان و سانسكريت مربوط به ۲۰۰۰ سال قبل از ميلاد مسيح، روش‌هايي را براي تصفيه آب توصيه مي‌كنند. حتي در آن زمان، مردم مي‌دانستند كه آب را مي‌توان با گرما تصفيه كرد، و تصفيه شن و ماسه، جوشاندن و صاف كردن را انجام مي‌دادند.

انگيزه اصلي آنها در انجام اين كار اين بود كه طعم آب را بهتر كنند، زيرا آنها هنوز نمي توانستند بين آب تميز و آب كثيف تمايز قائل شوند. آنها مي دانستند كه سعي مي كنند كدورت آب را كاهش دهند، اما چيز زيادي در مورد آلودگي شيميايي يا ميكروارگانيسم ها نمي دانستند.

اصل انعقاد در تاريخچه تصفيه آب

اولين بار مصري ها اصل انعقاد را در حدود 1500 سال قبل از ميلاد كشف كردند. آنها از زاج براي رسيدن به نشست ذرات معلق استفاده كردند، همانطور كه روي ديوار مقبره آمنوفيس دوم و رامسس دوم نشان داده شده است.

بقراط

بقراط براي اولين بار شروع به كشف خواص درماني آب در حدود 500 سال قبل از ميلاد كرد. او غربال آب را اختراع كرد و آستين بقراطي(Hippocratic sleeve)، اولين فيلتر كيسه اي را ايجاد كرد. اين اختراع اخير توانست رسوباتي را كه به آب مزه يا بوي بدي مي‌داد از بين ببرد.

بين 300 تا 200 قبل از ميلاد، روم شروع به ساخت قنات هاي خود كرد و ارشميدس پيچ آب(Water screw) خود را اختراع كرد.

قنات ها در تاريخچه تصفيه آب

در قرن هفتم قبل از ميلاد، آشوري ها اولين سازه را براي انتقال آب ساختند، سازه اي به ارتفاع 32 فوت و طولي نزديك به 100 فوت كه آب را نزديك به 50 مايل از يك دره به نينوا مي رساند.

رومي‌ها بعداً خودشان شروع به ساختن بسياري از اين سازه‌ها كردند و آنها را قنات ناميدند كه از واژه‌هاي لاتين «آب» و «سرب» است. قنات ها سازه هاي پيچيده اي بودند كه تنها با استفاده از نيروي گرانش آب را براي مسافت هاي طولاني منتقل مي كردند. آنها شهرهاي بزرگ و مناطق صنعتي امپراتوري روم را تامين كردند.

رم به تنهايي يازده مورد از اين قنات ها را ساخت و بيش از 250 مايل از آنها را در طول 500 سال ساخت. بيشتر آنها در زير زمين ساخته شدند تا از آلودگي و جنگ در امان باشند. آنها روزانه بيش از 250 ميليون گالن آب را به رم مي‌رسانند و بسياري از آنها هنوز در اسپانيا، تركيه، آلمان و فرانسه هستند. امروزه بسياري از تكنيك هاي مورد استفاده در اين قنات ها براي ساخت سيستم هاي حمل و نقل آب مدرن مورد استفاده قرار مي گيرند.

پيچ آب

پيچ آب، پيشرو بسياري از پمپ هاي صنعتي امروزي.

مهندس سبز ارشميدس بين 287 تا 212 قبل از ميلاد زندگي مي كرد. يكي از اختراعات او ماشيني بود براي رساندن آب به سطح بالاتر از يك حجم كم آب. اين به شكل يك پيچ بسيار بزرگ در داخل يك لوله توخالي است كه آب را به بالا پمپ مي كند.

پيچ ارشميدس در ابتدا براي حذف آب از آب‌ها و معادن كشتي و همچنين براي كمك به آبياري زمين‌هاي كشاورزي استفاده مي‌شد. طراحي او هنوز براي انتقال آب به مناطق مرتفع امروزي، مانند شهر هلندي Zoetermeer استفاده مي شود. مهمتر از آن، به عنوان پايه اي براي بسياري از پمپ هاي صنعتي مدرن عمل مي كند.

تصفيه آب پس از محو شدن دوباره متولد مي شود

نمك زدايي

سر فرانسيس بيكن در سال 1627، زماني كه آزمايش هايي را در مورد نمك زدايي آب دريا آغاز كرد، پيشرفت روش هاي تصفيه آب را دوباره آغاز كرد. او سعي كرد از فيلتر شني براي فيلتر كردن نمك از آب شور استفاده كند. آزمايش او موفقيت آميز نبود، اما او زمينه را براي مشاركت ساير دانشمندان در اين زمينه فراهم كرد.

اولين فيلترهاي آب در تاريخچه تصفيه آب

محققان اولين فيلترهاي آب متشكل از زغال چوب، پشم و اسفنج براي مصارف خانگي در سال 1700 ساختند. سپس رابرت تام اولين تصفيه خانه آب شهري را در سال 1804 در اسكاتلند طراحي كرد. تصفيه در آنجا از فيلتر شني آهسته استفاده كرد و آنها آب را با گاري اسبي توزيع كردند. لوله هاي آب سه سال بعد نصب شد و اين ايده مطرح شد كه همه بايد به آب آشاميدني سالم دسترسي داشته باشند. متأسفانه، اين هنوز در همه جاي دنيا حتي تا به امروز به واقعيت تبديل نشده است.

سپس، در سال 1854 محققان دريافتند كه اپيدمي وبا از طريق آب سرايت مي‌كند و شيوع آن در مناطقي كه فيلترهاي شني داشتند، شدت كمتري داشته است. جان اسنو متوجه شد كه علت آن آلودگي آب فاضلاب به پمپ آب است و از كلر براي تصفيه آن استفاده كرد. اين به ايجاد عمل ضد عفوني آب و كلرزني كمك كرد.

آب بو و طعم خوبي داشت، بنابراين اين زماني بود كه آنها متوجه شدند كه اين براي تضمين ايمني آب كافي نيست. در نتيجه، شهرها شروع به نصب فيلترهاي آب شهري كردند و مقررات دولتي آب شروع به عادي شدن كرد.

تصفيه آب به مدرنيته پيشرفت مي كند

[caption id="attachment_4070" align="alignnone" width="750"] فيلترهاي آب[/caption]

فيلترهاي شني

آمريكا در دهه 1890 شروع به ساخت فيلترهاي شني بزرگ كرد. فيلتر شني سريع از فيلتر شني آهسته بهتر عمل كرد و آنها از يك جريان جت براي تميز كردن فيلتر و بهبود ظرفيت آن استفاده كردند. محققان همچنين دريافتند زماني كه ابتدا آب را با انعقاد و ته نشيني تصفيه كنيد، فيلتراسيون بهتر عمل مي كند. در همان زمان، كلرزني آب گسترده تر شد و بيماري هاي ناشي از آب مانند وبا و حصبه كمتر مورد توجه قرار گرفتند.

كلر زني

مدت زيادي نگذشته بود كه كلرزني عوارض جانبي منفي را آشكار كرد. تبخير كلر با بيماري هاي تنفسي مرتبط بود و كارشناسان شروع به جستجوي جايگزين كردند. هيپوكلريت كلسيم و كلريد آهن براي اولين بار در بلژيك در سال 1902 و ازن براي اولين بار در فرانسه در سال 1906 استفاده شد. مردم همچنين شروع به استفاده از فيلترهاي آب خانگي كردند تا از اثرات منفي كلر خود جلوگيري كنند.

نرم كننده آب

نرم كننده آب در سال 1903 براي نمك زدايي آب اختراع شد. سپس در سال 1914 استانداردهايي بر اساس رشد كليفرم براي آب آشاميدني در ترافيك عمومي اجرا شد. با اين حال، تا دهه 1940 بود كه اين استانداردهاي آب در منابع آب شهري اعمال شد. از آنجا، سي سال ديگر قبل از قانون آب پاك در سال 1972 و قانون آب آشاميدني سالم در سال 1974 بود كه اين اصل را ايجاد كرد كه همه حق دارند از آب سالم برخوردار باشند.

آلودگي صنعتي

اين همچنين زماني بود كه نگراني هاي عمده بهداشت عمومي در مورد آب آشاميدني از باكتري هاي بيماري زا به آلاينده هاي مصنوعي مانند آفت كش ها، مواد شيميايي و لجن صنعتي تغيير مكان داد. مقررات جديد به آلودگي آب و ضايعات ناشي از فرآيندهاي صنعتي مي‌پردازد و تصفيه خانه‌هاي آب با تهديدات جديد سازگار شده‌اند. آنها تكنيك هاي جديدي از جمله جذب كربن فعال، هوادهي و لخته سازي را به كار گرفتند.

در دهه 1980، محققان اولين غشاها را براي سيستم هاي اسمز معكوس ساختند. بلافاصله پس از آن، كارخانه هاي تصفيه آب به طور منظم ارزيابي خطر آب را آغاز كردند.

امروزه بيشتر آزمايش‌ها در تصفيه آب بر كاهش اثرات ضدعفوني كلر مانند تشكيل تري هالومتان و خوردگي لوله‌هاي آب مبتني بر سرب متمركز است.

تماس با ما:

                تاريخچه تصفيه آب

[caption id="attachment_4073" align="aligncenter" width="448"] تاريخچه تصفيه آب[/caption]

درباره ي تاريخچه تصفيه آب چه مي دانيد؟ آيا مي دانستيد كه تصفيه آب به ۲۰۰۰ سال قبل از ميلاد برمي گردد؟ در اين پست، توسعه روش‌شناسي تصفيه آب را از منشأ آن، در طول اعصار و تا عصر مدرن دنبال مي‌كنيم. ما از جوشاندن و صاف كردن آب آشاميدني خود فاصله زيادي گرفته ايم.

عكس قناتي كه در زيرساخت هاي تصفيه آب باستاني استفاده مي شد را در زير مشاهده ميكنيد:

[caption id="attachment_4068" align="alignnone" width="300"] تاريخچه تصفيه آب[/caption]

از آنجايي كه ما هنوز مناطقي از جهان داريم كه قادر به تامين آب سالم براي جمعيت خود نيستند، ممكن است به نظر برسد كه تصفيه آب يك توسعه نسبتاً جديد و مدرن است. تصور اينكه مردم هزاران سال پيش از آب با درجه خلوصي كه امروزه مي توانيم به دست آوريم لذت ببرند، سخت است. با اين حال، در حالي كه روش ها تغيير كرده اند، تصفيه آب سابقه اي به هزاران سال پيش دارد.

بياييد توسعه تصفيه آب را از مبدأ آن، از طريق توسعه شيوه هاي جديد و مدرن رديابي كنيم.

تاريخچه تصفيه آب از دوران باستان شروع شده است:

نوشته‌هاي يونان باستان و سانسكريت مربوط به ۲۰۰۰ سال قبل از ميلاد مسيح، روش‌هايي را براي تصفيه آب توصيه مي‌كنند. حتي در آن زمان، مردم مي‌دانستند كه آب را مي‌توان با گرما تصفيه كرد، و تصفيه شن و ماسه، جوشاندن و صاف كردن را انجام مي‌دادند.

انگيزه اصلي آنها در انجام اين كار اين بود كه طعم آب را بهتر كنند، زيرا آنها هنوز نمي توانستند بين آب تميز و آب كثيف تمايز قائل شوند. آنها مي دانستند كه سعي مي كنند كدورت آب را كاهش دهند، اما چيز زيادي در مورد آلودگي شيميايي يا ميكروارگانيسم ها نمي دانستند.

اصل انعقاد در تاريخچه تصفيه آب

اولين بار مصري ها اصل انعقاد را در حدود 1500 سال قبل از ميلاد كشف كردند. آنها از زاج براي رسيدن به نشست ذرات معلق استفاده كردند، همانطور كه روي ديوار مقبره آمنوفيس دوم و رامسس دوم نشان داده شده است.

بقراط

بقراط براي اولين بار شروع به كشف خواص درماني آب در حدود 500 سال قبل از ميلاد كرد. او غربال آب را اختراع كرد و آستين بقراطي(Hippocratic sleeve)، اولين فيلتر كيسه اي را ايجاد كرد. اين اختراع اخير توانست رسوباتي را كه به آب مزه يا بوي بدي مي‌داد از بين ببرد.

بين 300 تا 200 قبل از ميلاد، روم شروع به ساخت قنات هاي خود كرد و ارشميدس پيچ آب(Water screw) خود را اختراع كرد.

قنات ها در تاريخچه تصفيه آب

در قرن هفتم قبل از ميلاد، آشوري ها اولين سازه را براي انتقال آب ساختند، سازه اي به ارتفاع 32 فوت و طولي نزديك به 100 فوت كه آب را نزديك به 50 مايل از يك دره به نينوا مي رساند.

رومي‌ها بعداً خودشان شروع به ساختن بسياري از اين سازه‌ها كردند و آنها را قنات ناميدند كه از واژه‌هاي لاتين «آب» و «سرب» است. قنات ها سازه هاي پيچيده اي بودند كه تنها با استفاده از نيروي گرانش آب را براي مسافت هاي طولاني منتقل مي كردند. آنها شهرهاي بزرگ و مناطق صنعتي امپراتوري روم را تامين كردند.

رم به تنهايي يازده مورد از اين قنات ها را ساخت و بيش از 250 مايل از آنها را در طول 500 سال ساخت. بيشتر آنها در زير زمين ساخته شدند تا از آلودگي و جنگ در امان باشند. آنها روزانه بيش از 250 ميليون گالن آب را به رم مي‌رسانند و بسياري از آنها هنوز در اسپانيا، تركيه، آلمان و فرانسه هستند. امروزه بسياري از تكنيك هاي مورد استفاده در اين قنات ها براي ساخت سيستم هاي حمل و نقل آب مدرن مورد استفاده قرار مي گيرند.

پيچ آب

پيچ آب، پيشرو بسياري از پمپ هاي صنعتي امروزي.

مهندس سبز ارشميدس بين 287 تا 212 قبل از ميلاد زندگي مي كرد. يكي از اختراعات او ماشيني بود براي رساندن آب به سطح بالاتر از يك حجم كم آب. اين به شكل يك پيچ بسيار بزرگ در داخل يك لوله توخالي است كه آب را به بالا پمپ مي كند.

پيچ ارشميدس در ابتدا براي حذف آب از آب‌ها و معادن كشتي و همچنين براي كمك به آبياري زمين‌هاي كشاورزي استفاده مي‌شد. طراحي او هنوز براي انتقال آب به مناطق مرتفع امروزي، مانند شهر هلندي Zoetermeer استفاده مي شود. مهمتر از آن، به عنوان پايه اي براي بسياري از پمپ هاي صنعتي مدرن عمل مي كند.

تصفيه آب پس از محو شدن دوباره متولد مي شود

نمك زدايي

سر فرانسيس بيكن در سال 1627، زماني كه آزمايش هايي را در مورد نمك زدايي آب دريا آغاز كرد، پيشرفت روش هاي تصفيه آب را دوباره آغاز كرد. او سعي كرد از فيلتر شني براي فيلتر كردن نمك از آب شور استفاده كند. آزمايش او موفقيت آميز نبود، اما او زمينه را براي مشاركت ساير دانشمندان در اين زمينه فراهم كرد.

اولين فيلترهاي آب در تاريخچه تصفيه آب

محققان اولين فيلترهاي آب متشكل از زغال چوب، پشم و اسفنج براي مصارف خانگي در سال 1700 ساختند. سپس رابرت تام اولين تصفيه خانه آب شهري را در سال 1804 در اسكاتلند طراحي كرد. تصفيه در آنجا از فيلتر شني آهسته استفاده كرد و آنها آب را با گاري اسبي توزيع كردند. لوله هاي آب سه سال بعد نصب شد و اين ايده مطرح شد كه همه بايد به آب آشاميدني سالم دسترسي داشته باشند. متأسفانه، اين هنوز در همه جاي دنيا حتي تا به امروز به واقعيت تبديل نشده است.

سپس، در سال 1854 محققان دريافتند كه اپيدمي وبا از طريق آب سرايت مي‌كند و شيوع آن در مناطقي كه فيلترهاي شني داشتند، شدت كمتري داشته است. جان اسنو متوجه شد كه علت آن آلودگي آب فاضلاب به پمپ آب است و از كلر براي تصفيه آن استفاده كرد. اين به ايجاد عمل ضد عفوني آب و كلرزني كمك كرد.

آب بو و طعم خوبي داشت، بنابراين اين زماني بود كه آنها متوجه شدند كه اين براي تضمين ايمني آب كافي نيست. در نتيجه، شهرها شروع به نصب فيلترهاي آب شهري كردند و مقررات دولتي آب شروع به عادي شدن كرد.

تصفيه آب به مدرنيته پيشرفت مي كند

[caption id="attachment_4070" align="alignnone" width="750"] فيلترهاي آب[/caption]

فيلترهاي شني

آمريكا در دهه 1890 شروع به ساخت فيلترهاي شني بزرگ كرد. فيلتر شني سريع از فيلتر شني آهسته بهتر عمل كرد و آنها از يك جريان جت براي تميز كردن فيلتر و بهبود ظرفيت آن استفاده كردند. محققان همچنين دريافتند زماني كه ابتدا آب را با انعقاد و ته نشيني تصفيه كنيد، فيلتراسيون بهتر عمل مي كند. در همان زمان، كلرزني آب گسترده تر شد و بيماري هاي ناشي از آب مانند وبا و حصبه كمتر مورد توجه قرار گرفتند.

كلر زني

مدت زيادي نگذشته بود كه كلرزني عوارض جانبي منفي را آشكار كرد. تبخير كلر با بيماري هاي تنفسي مرتبط بود و كارشناسان شروع به جستجوي جايگزين كردند. هيپوكلريت كلسيم و كلريد آهن براي اولين بار در بلژيك در سال 1902 و ازن براي اولين بار در فرانسه در سال 1906 استفاده شد. مردم همچنين شروع به استفاده از فيلترهاي آب خانگي كردند تا از اثرات منفي كلر خود جلوگيري كنند.

نرم كننده آب

نرم كننده آب در سال 1903 براي نمك زدايي آب اختراع شد. سپس در سال 1914 استانداردهايي بر اساس رشد كليفرم براي آب آشاميدني در ترافيك عمومي اجرا شد. با اين حال، تا دهه 1940 بود كه اين استانداردهاي آب در منابع آب شهري اعمال شد. از آنجا، سي سال ديگر قبل از قانون آب پاك در سال 1972 و قانون آب آشاميدني سالم در سال 1974 بود كه اين اصل را ايجاد كرد كه همه حق دارند از آب سالم برخوردار باشند.

آلودگي صنعتي

اين همچنين زماني بود كه نگراني هاي عمده بهداشت عمومي در مورد آب آشاميدني از باكتري هاي بيماري زا به آلاينده هاي مصنوعي مانند آفت كش ها، مواد شيميايي و لجن صنعتي تغيير مكان داد. مقررات جديد به آلودگي آب و ضايعات ناشي از فرآيندهاي صنعتي مي‌پردازد و تصفيه خانه‌هاي آب با تهديدات جديد سازگار شده‌اند. آنها تكنيك هاي جديدي از جمله جذب كربن فعال، هوادهي و لخته سازي را به كار گرفتند.

در دهه 1980، محققان اولين غشاها را براي سيستم هاي اسمز معكوس ساختند. بلافاصله پس از آن، كارخانه هاي تصفيه آب به طور منظم ارزيابي خطر آب را آغاز كردند.

امروزه بيشتر آزمايش‌ها در تصفيه آب بر كاهش اثرات ضدعفوني كلر مانند تشكيل تري هالومتان و خوردگي لوله‌هاي آب مبتني بر سرب متمركز است.

تماس با ما:

[caption id="attachment_4176" align="aligncenter" width="605"] فرآيند نيتريفيكاسيون[/caption]

 فرآيند نيتريفيكاسيون بيولوژيكي در سيستم تصفيه فاضلاب

نيتريفيكاسيون :Nitrification

حذف نيتروژن با نيتريفيكاسيون بيولوژيكي و نيترات زدايي يك فرآيند دو مرحله اي است. نيتريفيكاسيون زيستي تبديل يا اكسيداسيون يون هاي آمونيوم توسط باكتريهاي نيتروزوموناس به يونهاي نيتريت و سپس توسط باكتريهاي نبتروباكتر به يون هاي نيترات ميباشد. 

طي اكسيداسيون يون هاي آمونيوم و نيتريت، اكسيژن به همراه گروهي از باكتري ها موسوم به باكتري هاي ازت خوار فعاليت دارند. در واقع اصطلاح نيتريفيكاسيون مربوط به تبديل يا اكسيداسيون آمونياك به نيترات است.

همانطور كه گفته شد اين فرايند از طريق باكتري هاي نيترات انجام مي شود كه اختصاصي مي باشند و با اكسيداسيون آمونياك انرژي بدست مي آورند. به اين دسته از ارگانيسم ها شيميواتوتروف مي گويند.  اين ارگانيسم ها بوسيله اكسيداسيون شيميايي انرژي بدست مي آورند و به اصطلاح خود تغذيه اي هستند زيرا به مواد آلي كه از قبل تشكيل شده نياز ندارند.

هدف از نيتريفيكاسيون:

1. تأثير آمونياك بر دريافت اكسيژن آب با توجه به غلظت DO و ايجاد سميت براي ماهي ها
2. نياز به حذف نيتروژن براي كنترل اوتروفيكاسيون (باكتريهاي اتوتروف هوازي مسئول نيتريفيكاسيون در فرآيندهاي لجن فعال و بيوفيلم است)
3. نياز به ارائه كنترل نيتروژن براي كاربردهاي استفاده مجدد از آب از جمله تغذيه آب زيرزميني
4. حداكثر غلظت مجاز براي نيتروژن نيترات 45 ميلي گرم در ليتر به عنوان نيترات يا 10 ميلي گرم در ليتر به عنوان نيتروژن است.
5. غلظت كل نيتروژن آلي و آمونياكي در فاضلاب شهري در محدوده 25 تا 45 ميلي گرم در ليتر به عنوان نيتروژن بر اساس دبي 450 ليتر براي هر نفر در روز
6.  

فرآيند نيتريفيكاسيون

فرآيند نيتريفيكاسيون در تصفيه فاضلاب هم در فرآيندهاي رشد معلق و هم در فرآيندهاي بيولوژيكي رشد پيوسته انجام مي شود.

• فرآيندهاي رشد معلق

نيتريفيكاسيون همراه با حذف BOD در فرآيند تك لجن قابل دستيابي است كه شامل مخزن هوادهي، زلال ساز و سيستم بازيافت لجن است.

در صورت وجود مواد سمي و بازدارنده در فاضلاب، سيستم رشد معلق دو لجن ممكن است در نظر گرفته شود كه از دو مخزن هوادهي و دو زلال كننده به صورت سري تشكيل شده است. اولين مخزن هوادهي/واحد شفاف كننده در SRT كوتاه براي حذف BOD و مواد سمي، به دنبال آن نيتريفيكاسيون در مخزن هوادهي/واحد زلال ساز دوم كه در SRT طولاني بكار گرفته مي شود، كار مي كند. رشد باكتري هاي نيتريفيك بسيار كندتر از باكتري هاي هتروتروف است.

• فرآيندهاي رشد پيوست شده

1. براي نيتريفيكاسيون، بيشتر BOD بايد قبل از ايجاد موجودات نيتريفيك كننده حذف شود
2. باكتري‌هاي هتروتروف بازده زيست توده بالاتري دارند و بر سطح سيستم‌هاي فيلم ثابت نسبت به باكتري‌هاي نيتريفيك مسلط هستند.
3. نيتريفيكاسيون در راكتور رشد متصل پس از حذف BOD يا در سيستم رشد متصل جداگانه طراحي شده براي نيتريفيكاسيون انجام مي شود.
4. نرخ نيتريفيكاسيون براي فرآيندهاي رشد پيوسته بيشتر از فرآيندهاي رشد معلق است. فرآيندهاي رشد پيوسته معمولاً مواد جامد معلق بيشتري را در پساب نسبت به فرآيندهاي رشد معلق حمل مي‌كنند.

[caption id="attachment_4180" align="aligncenter" width="488"] نيتريفيكاسيون[/caption]

ميكروبيولوژي نيتريفيكاسيون

1. باكتري هاي اتوتروف هوازي مسئول نيتريفيكاسيون در لجن فعال و فرآيندهاي بيوفيلم هستند.
2. فرآيند دو مرحله‌اي در نيتراتاسيون شامل دو گروه باكتري است. مرحله اول، آمونياك توسط يك گروه (Nitrosomonas) به نيتريت اكسيد مي شود و مرحله دوم، نيتريت توسط گروه ديگري از باكتري هاي اتوتروف (Nitrobacter) به نيترات اكسيد مي شود.
3. ساير باكتري هاي اتوتروف براي اكسيداسيون آمونياك به نيتريت (پيشوند با Nitroso-): نيتروسوكوكوس، نيتروزوسپيرا، نيتروزولوبوس و نيتروسوروبريو
4. ساير باكتري هاي اتوتروف براي اكسيداسيون نيتريت به نيترات (پيشوند با Nitro-): نيتروكوكوس، نيتروسيرا، نيتروسپينا و نيتروئيستيس

عوامل موثر بر فرآيند نيتريفيكاسيون

• عوامل محيطي: pH

1. فرآيند نيتريفيكاسيون در تصفيه فاضلاب به pH حساس است و در مقادير pH زير 6.8 به طور قابل توجهي كاهش مي يابد.
2. نرخ نيتريفيكاسيون بهينه در مقادير pH در محدوده 7.5-8.0 رخ مي دهد. pH از 7.0 تا 7.2 به طور معمول استفاده مي شود.
   آبهاي كم قليايي نياز به قليايي بودن براي حفظ مقادير pH قابل قبول دارند.
3. مقدار قليائيت اضافه شده بستگي به غلظت اوليه قليايي و مقدار NH4-N براي اكسيد شدن دارد.
4. قلياييت به شكل آهك، خاكستر سودا، بي كربنات سديم يا هيدروكسيد منيزيم اضافه شده است.

• عوامل محيطي: سميت

1. نيتريفايرها شاخص هاي خوبي براي حضور تركيبات سمي آلي در غلظت هاي پايين هستند.

تركيبات سمي عبارتند از: حلال مواد شيميايي آلي، آمين ها، پروتئين ها، تانن ها، تركيبات فنلي، الكل ها، سيانات ها، اترها، كاربامات ها و بنزن.

• عوامل محيطي: فلزات

1. مهار كامل اكسيداسيون آمونياك در 0.25 ميلي گرم در ليتر نيكل، 0.25 ميلي گرم در ليتر كروم و 0.10 ميلي گرم در ليتر مس
2. عوامل محيطي: آمونياك يونيزه نشده
3. نيتريفيكاسيون نيز توسط آمونياك غير يونيزه (NH3) يا آمونياك آزاد و اسيد نيتروژن غيريونيزه (HNO2) مهار مي شود.

اثرات بازدارندگي به غلظت گونه هاي نيتروژن كل، دما و pH بستگي دارد.

دنيتريفيكاسيون :Denitrification

به اصطلاح احياي بيولوژيكي نيترات به اكسيد نيتريك، اكسيد نيترو و گاز نيتروژن دنيتريفيكاسيون مي گوييم.دنيتريفيكاسيون نوعي تنفس بي هوازي كه توسط گونه هاي سودوموناس ، تيوباسيلوس و پاراكوكوس انجام مي شود. دنيتريفيكاسيون براي احياء نيترات را تا حد نيتريت پيش مي رود و از آنزيم نيترات ردوكتاز استفاده كرده كه در حضور اكسيژن كارايي ندارد.‌

فرايند دنيتريفيكاسيون

دنيتريفيكاسيون فرآيندي است كه طي آن بوسيله ميكروارگانيسم ها نيترات به تركيبات گازي مانند؛ اكسيد نيتريك، اكسيد نيترو و نيتروژن تبديل مي شود.

زماني كه چندين نوع باكتري بر روي مواد آلي در شرايط غير هوازي قرار داشته باشند اين فرايند را انجام مي دهند. زيرا در هنگام عدم وجود اكسيژن براي تنفس معمولي هوازي آنها بجاي اكسيژن از نيترات به عنوان آخرين پذيرنده الكترون استفاده مي كنند. اين مرحله را اصطلاحأ تنفس غير هوازي مي ناميم. در تنفس هوازي مانند انسان مولكول هاي آلي اكسيد مي شوند تا انرژي بدست آيد و اكسيژن به آب احياء شود. زماني كه اكسيژن وجود ندارد هر گونه ماده قابل احياء همانند نيترات مي تواند همان نقش اكسيژن را داشته باشد و به نيتريت، اكسيد نيتريك، اكسيد نيترو احياء شود.

بنابراين شرايطي كه طي آن ارگانيسم ها دنيتريفيكاسيون را انجام مي دهند عبارتند از:

• وجود مواد آلي قابل اكسيد شدن،
• عدم وجود اكسيژن و قابليت دسترسي به منابع نيتروژن قابل احياء.

در اين فرايند مخلوطي از محصولات كاري نيتروژن دار توليد مي شود. اين موضوع بدليل آن است كه در تنفس غير هوازي از نيترات، نيتريت، اكسيد نيتريك و اكسيد نيترو به عنوان پذيرنده الكترون استفاده مي شود. فرآيند دنيتريفيكاسيون در تصفيه فاضلاب جز تكميل كننده حذف بيولوژيكي نيتروژن است كه شامل نيتريفيكاسيون و دنيتريفيكاسيون مي باشد. زماني كه در باره وقوع اوتروفيكاسيون نگراني وجود داشته باشد و يا در مواردي كه آب زيرزميني بايد در مقابل افزايش غلظت نيترات ناشي از تغذيه سفره هاي آب زيرزميني با پساب محافظت شود، حذف بيولوژيكي نيتروژن در تصفيه خانه هاي فاضلاب انجام مي شود. حذف نيترات در فرآيندهاي بيولوژيكي به دو روش انجام مي شود كه به شرح زير مي باشد:

حذف سنتزي:

احياي نيترات به روش حذف سنتزي شامل احياي نيترات به آمونياك براي استفاده در سنتز سلولي است. اين فرايتد زماني رخ مي دهد كه يون آمونيوم وجود نداشته باشد.

حذف غيرسنتزي

احياي نيترات به روش حذف غيرسنتزي يا دنيتريفيكاسيون بيولوژيكي با زنجيره تنفسي انتقال الكترون همراهي مي كند و نيترات يا نيتريت بعنوان الكترون گيرنده براي اكسيداسيون انواع گوناگون الكترون دهنده هاي آلي و معدني مورد استفاده قر ار مي گيرد.

تماس با ما: