مراحل تصفیه آب (توضیحات کامل)

مراحل تصفیه آب

 مراحل تصفیه آب چیست؟ تصفیه شیمیایی عبارت است از افزودن برخی مواد شیمیایی خاص برای حذف مواد کلوییدی و ذرات  موجود در آب و فاضلاب . به صورت کلی برای تصفیه آب شهری (یا صنعتی) و استفاده از آن مراحلی انجام می شود که عبارتند از :

  • فیلتراسیون اولیه ( برای حذف ناخالصی ها و ذرات بزرگ) 
  • انعقاد و لخته سازی 
  • ته نشینی 
  • فیلتراسیون ( حذف مواد و لجن های ته نشین شده ناشی از مراحل قبل) 
  • گندزادایی و ضد عفونی 
  • فلوئور زنی 
  • تنطیم pH
  • برخی فرآیندهای خاص

در ادامه ضمن بررسی تاریخچه تصفیه آب به هرکدام از این مراحل ذکر شده به صورت ویژه پرداخته شده است . 

تاریخچه :

تمدن های قدیمی همواره در مجاورت منابع آب شکل گرفته اند. با این که مقدار آب موجود و قابل استفاده دغدغه اصلی نیاکان ما بوده است، اما تعریف درست و جامعی از کیفیت آب وجود نداشته است. استفاده از روشهای مختلف جهت بهبود طعم و بوی آب به 4000 سال قبل از میلاد بر می گردد. در نوشته های بر جا مانده از سانسکریت و یونان باستان استفاده از زغال چوب جهت فیلتر کردن آب، قراردادن آب در معرض نور آفتاب، جوشاندن آب و قراردادن تکه های فلز داغ در آب قبل از نوشیدن آن توصیه شده است.

مصری ها 1500 سال قبل از میلاد از آلوم جهت تصفیه آب و ته نشین کردن ذرات معلق در آن استفاده می کردند. بقراط، دانشمند یونانی که در سال 460 تا 354 قبل از میلاد می زیسته، جهت دستیابی به آب با طعم مناسب، فیلتر پارچه ای اختراع نمود که با عبور دادن آب جوشیده شده از آن باعث زدودن ذرات عامل طعم و بوی نا مناسب از آب می شد. در سال های بعد بعد از اختراع میکروسکوپ و کشف میکرو ارگانسیم ها پدیده تصفیه آب تعریف تازه ای پیدا کرد،ساخت فیلتر های خانگی با پشم و چوب و ساخت فیلتر های ماسه ای کند و تند از جمله اقدامات انجام شده در سالهای مذکور بود

در ابتدای قرن بیستم تلاش در جهت تصفیه آب از پیشگیری انتقال بیماری های واگیردار، به تهیه آب غیر سخت و با مواد معدنی کمتر معطوف گردید و سختی گیری های آب که از یونهای سدیم جهت جایگزین کردن مواد معدنی سختی زا در آب بهره می جستند، در سال به بازار معرفی شدند.

 

مراحل تصفیه آب

منابع آب  قابل استفاده  برای انسان در سطح جهان  شامل آب های زیرزمینی و آبهای سطحی است. آبهای سطحی شامل آب باران و آب رودخانه ها ست. از آب رودخانه ها و دریاچه ها برای اهداف صنعتی و همچنین آب اشامیدنی شهری استفاده می شود. منابع آب آشامیدنی ممکن است حاوی آلاینده ها و ناخالصی هایی باشد،این آلاینده ها ممکن است موجب بیماری در انسان و یا در فرآیند های صنعتی اختلال ایجاد کند، که نیاز به تصفیه مناسب برای حذف این آلاینده ها را آشکار می سازد.

فرآیند و مراحل تصفیه آب ممکن است در مکان های مختلف بر اساس موقعیت جغرافیایی کمی متفاوت باشد اما اساس و پایه این فرایند یکسان است. در این مقاله سعی شده است مراحل تصفیه آب به صورت مختصر توضیح داده شود.  برای تصفیه آب های سطحی پس از انتقال آب به محل تصفیه خانه ،فرآیند تصفیه فیزیکی  مقدماتی شامل (آشغال گیری و خذف ترکیبات زائد ) صورت می گیرد.

پیش فیلتراسیون در تصفیه اب

 انعقاد و لخته سازی

انعقاد یک فرایند شیمیایی و لخته سازی یک فرایند فیزیکی است.در تصفیه آب انعقاد سازی و لخته سازی معادل هم به کار می روند ودر مجموع به فرایندی گفته می شوند که به کمک یک سری مواد شیمیایی  معلق آب درشتتر شده و رسوب می کنند.

  • انعقاد ( Coagulation)

به معنی مجتمع کردن ذرات ریز ،منظور از انعقاد، ناپایدار سازی کلوئید ها (ذرات) با افزودن مواد منعقد کننده که بار منفی  کلوئید ها را خنثی می کند.این مواد شامل نمکهای با چگالی بار (مثبت)  زیاد و کم محلول در آب مثل یونهای (Al3+ , Fe3+) می باشد. توضیحات بیشتر در خصوص انعقاد را اینجا بخوانید

  • لخته سازی (Flocculation)

به معنی تشکیل توده ذرات، عبارت است از تجمع ذرات ناپایدار شده به صورت  ذرات درشت که لخته (floc ) نامیده می شود و می توان آنها را با فرایند های ته نشینی و فیلتراسیون از آب جدا کرد. لخته سازی مناسب به 15 تا 45 دقیقه زمان نیاز دارد. زمان بر اساس شیمی آب، دمای آب، و شدت مخلوط شدن تعیین می شود. دما جزء کلیدی در تعیین مقدار زمان مورد نیاز برای تشکیل توده است. در نهایت اغلب برای سرعت تشکیل توده و استحکام و وزن توده، پلیمرها به مخلوط افزوده می شوند.

در طی انعقاد آلومینیوم سولفات (آلوم) و یا پلیمرهای آلومینیوم به آب تصفیه نشده اضافه می شود و این باعث می شود ذرات  کوچک (کلوییدی ) در آب بهم بچسبند و منعقد شوند.در ادامه گروههای ذرات، بهم چسبیده تا ذرات بزگتر تشکیل شود که به آنها (floc ) در اینصورت راحتتر و سریعتر ته نشین می شوند در این صورت ،جداسازی و فیلتر کردن آنها راحتتر انجام می شود. 

مراحل انعقاد و لخته سازی در تصفیه آب

لخته سازها و منعقدکننده ها

انعقاد شامل افزودن مواد منعقد کننده به همراه مواد کمک منعقد کننده ای مثل پلی الکترولیت  به آب و انتقال سریع آن به واحد  اختلاط سریع (مواد منعقد کننده با آب به مدت 20 دقیقه تحت همزدن سریع مخلوط می شوند) . از جمله منعقدکننده ها می توان به آلومینیوم سولفات و پلی آلومینیوم کلراید اشاره کرد . فلوکولانت ها نیز که عامل لخته سازی هستند عموما پلی الکترولیت هایی با جرم بالا و چگالی بار زیاد هستند ، از این دسته می توان به پلی اکریل آمیدهای آنیونی ، کاتیونی و یا غیریونی اشاره کرد . 

ته نشینی 

شماتیک حوضچه ته نشینی

ته نشینی یا شفاف سازی یکی دیگر از مراحل تصفیه آب است که شامل انتقال مخلوط به حوضچه ته نشینی می باشد (آب محتوی مواد منعقد کننده در این استخرها به مدت 2 الی 4 ساعت بدون بهم زدن باقی می ماند و لجن تشکیل می شود)

بعد از مرحله انعقاد آب وارد حوضچه های ته نشینی  میشود  تا ذراتی که در مرحله قبل به هم متصل شده اند و بزرگ شده اند(فلوک ها) به آرامی براساس وزن خود و به دلیل جاذبه ته نشین شوند. در حوضچه های ته نشینی آب هم زده نمی شود تا ذرات درشت فرصت جمع شدن در انتهای مخزن را داشته باشند. فلوک هایی که در حوضچه ته نشین میشوند لجن نامیده می شوند. 

تانک ها یا حوضچه های معمول مورد استفاده در ته نشینی شامل حوضچه های مستطیلی معمولی، حوضچه های تغذیه مرکزی، حوضچه های تغذیه جانبی(محیطی)، و حوضچه های جریان چرخشی هستند.

در دستگاه های تصفیه‌ی متعارف، مقدار زمان بازداشت (نگهداری) مورد نیاز برای ته نشینی می تواند از 2-6 ساعت متغیر باشد. زمان بازداشت (نگهداری) باید بر اساس ظرفیت کلی فیلتر زمانیکه فیلترها درحال عبور دادن  gal/min/ft 2 از شن وماسه سطحی هستند، باشد. برای دستگاه هایی با توان فیلتراسیون بالاتر، زمان نگهداری بر اساس میزان فیلتر شدن gal/min/ft2 4 تا 3 از ناحیه‌ی شن و ماسه است. زمان لازم به وزن توده، دمای آب، و چگونگی به حالت آرام رسیدن حوضچه بستگی دارد.

عوامل موثر بر روی ته نشینی

1. یکنواختی جریان آب سرتاسر حوضچه
2. لایه بندی آب به علت اختلاف دما بین آب ورودی و آبی که از قبل در حوضچه بوده
3. انتشار گازهایی که ممکن است در حباب های کوچک بر روی جامدات معلق جمع شوند، باعث افزایش و شناور شدن آنها همانطور که کف ترجیح می دهد شناور باشد تا اینکه به عنوان لجن ته نشین شود.
4. تجزیه توده ای که قبلا تشکیل شده است.
5. اندازه و تراکم توده

فیلتراسیون

فیلتراسیون-در-تصفیه-آب

شامل انتقال آب سرریز شده از حوضچه های ته نشینی به سمت سالن فیلتراسیون وعبور دادن آب از روی فیلتر های ثقلی ذرات  ریز سیلیس (حذف کامل ذرات معلق و نیز مواد منعقد کننده افزوده شده)

بعد از ته نشینی فلوک ها (ذرات بزرگ شده توسط منعقد کننده ها) ،آب شفاف روی لجن از روی  فیلترهای  تعبیه شده در مسیر آب عبور داده می شود .فیلتر ها انواع مختلفی دارند. فیلترها عموما از لایه ای از شن و ماسه ساخته شده اند شامل فیلتر های سطحی  مانند کاغذ صافی ،یا فیلتر های کیسه ای ،فیلتر های عمقی یا ثقلی ،فیلتر های شنی ،آنتراسیت (سیلس فعال)، فیلتراسیون، ناخالصی های معلق در آب را گرداوری می کند و کارایی ضدعفونی دهنده ها  را بهبود می بخشد. فیلترها به طور منظم توسط عملیات شست و شوی معکوس تمیز می شوند و ذرات براساس اندازه از منافذ  فیلتر ها عبور می کنند.

گند زدایی و ضد عفونی

گند زدایی عبارتست از جمع آوری و انتقال آب از زیر فیلترهای ثقلی به سمت اتاقک های کلر زنی و ضد عفونی کامل آب و انتقال آن به مخازن جهت شرب .

بعد از اینکه آب فیلتر شد و ذرات ان جدا شد، آب پیش از ورود به سیستم توزیع ضدعفونی می شود، ماده ضد عفونی کننده ای  مثل(کلر، هیپوکلریت کلسیم ) به آب اضافه می شود تا موجودات ریزی (باکتری و ویروس ها و انگل ها )که ممکن است در آب حضور داشته باشند،از آب حذف شوند و آب عاری از هر گونه عامل بیماری زا شود.

فلوئورزنی

فلوئورزنی آب، نوعی از تصفیه منابع آب با هدف تنظیم غلظت یون فلوئورید آزاد تا یک سطح بهینه است. این ماده به سلامت دندان ها کمک کرده و از پوسیدگی آنها جلوگیری می کند. 

تنظیم pH

به منظور تنظیم pH آب فیلتر شده و پایداری آب نرم و حداقل کردن خوردگی در شبکه توزیع آب و شبکه لوله کشی مصرف کننده نهایی، آهک ،سود  و یا اسید برای تنظیم pH به آب افزوده میشود.

فرآیندهای خاص

 این فرآیند ها جزو مراحل اصلی تصفیه آب به حساب نمی آیند ، اما برای برخی کاربری ها مانند آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می گیرند ، برخی از این فرآیندها عبارتند از : 

  • فرآیندهای غشایی
  • جذب با کربن فعال
  • تبادل یون
  • ته نشینی شیمیایی
  • فرآیندهای اکسیداسیون

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

صنایع شیمیایی تهران
ارسال با a WhatsApp