مزاياي توليد ازن در محل

به دليل كوتاه بودن طول عمر ازن بايد اين گاز را در محل توليد كرد. از مزاياي توليد در محل اين است كه از مشكلاتي از قبيل حمل و نقل و يا نگهداري در انبار جلوگيري مي شود. از ديگر مزاياي اين گاز اين است كه وقتي در محل توليد مي گردد مي تواند از غلظتي برابر با 200000ppm برخوردار شود. هرگاه اين گاز در آب آزاد گردد، غلظت آن فقط به چند ppm تنزل مي يابد و پس از اينكه قسمتي از گاز آزاد شده در آب، در نهايت به سطح آب و به هواي آزاد مي رسد. به سختي مي توان غلظت آن را بيش از 0.1 ppm اندازه گيري نمود و پس از مدت كوتاهي اثري از ازن در آب باقي نمي ماند.

ازن براي اولين بار در دهه ي نخست قرن بيستم براي گندزدايي منابع آب در فرانسه مورد استفاده قرار گرفت. كاربرد آن رفته رفته به چندين كشور اروپاي غربي و نهايتا به آمريكاي شمالي گسترش يافت. بيش از 1000 مورد تاسيسات گندزدايي با ازن در سراسر جهان وجود دارد كه تقريبا تمامي آن ها به منظور گندزدايي منابع آب مورد استفاده مي باشند. در حدود 200 مورد از تاسيسات در آمريكاي شمالي در حال بهره برداري است. يكي از كاربردهاي متداول دستگاه ازن ساز در تاسيسات از بين بردن عوامل ايجاد مزه، بو و رنگ است.

تاثير ازن بر روي ديواره باكتري ها، 51% بيشتر از كلر و از نظر زماني نيز 3100 برابر سريع تر از كلر عمل مي كند.

ازن قابليت كشتن و از بين بردن ميكروارگانيسم هاي مختلف شامل انواع باكتري ها، قارچ ها، ويروس ها، مخمرها و جلبك ها را دارد. ازن در برابر كيت هاي پرتوزدايي چون ژيارديا و كريپتوسپوريديوم نيز موثر بوده كه كلر فاقد اين خاصيت است.

روش هاي تصفيه فاضلاب سيانيد

روش هاي مختلفي براي تصفيه ي فاضلاب هاي مقاوم به سيانيد به كار رفته است كه به اختصار شامل: كلريناسيون قليايي، ازن زني، اسيدسازي و هوادهي طبيعي در بركه، اسيدسازي و به دنبال آن هوادهي اجباري درون يك لوله ي بلند، تصفيه با سولفات آهن(II)، اكسيداسيون الكتروليتيك در حضور يون كلرايد، تصفيه با فرآورده هاي اضافي و غيره مي باشد. متداول ترين روش مورد استفاده كلريناسيون قليايي است.

مرحله ي بسيار مهمي كه در مرحله ي آبكاري بايد انجام شود جداسازي همه ي جريان هاي فاضلاب هاي اسيدي از جريان هاي مقاوم به سيانيد براي اجتناب از تشكيل اسيد هيدروسيانيك، حتي به طور تصادفي، مي باشد كه ماده ي شيميايي بسيار خطرناكي است.

تخريب سيانيد مي تواند به صورت بسته يا پيوسته انجام شود. تخريب ناپيوسته (Batch) مرجع است زيرا بدون استفاده از ابزار آناليز دقيق كه براي تخريب پيوسته ضروري است، شدت تخريب قابل تشخيص است. اكسيداسيون سيانيد به وسيله كلر تحت شرايط قليايي تا مرحله سيانات (^–CNO) يا تا مرحله دي اكسيد كربن و نيتروژن وابسته به نيازمندي هاي تخليه انجام مي شود.

 مراحل تصفيه فاضلاب نساجي

پساب نساجي كه حاوي رنگ است، اغلب BOD معرف آن 1 تا 26 درصد COD است، يعني نمي توان پساب نساجي را به راحتي فاضلاب شهري كه BOD آن حداقل 50 درصد COD است، تصفيه و تجزيه كرد.

فرآيندهاي تصفيه زيستي عموما براي حذف BOD و جامدات معلق SS موثر است اما براي حذف رنگ از اين فاضلاب ها كارايي زيادي ندارد، زيرا تركيبات رنگي داراي ساختارهاي مقاوم و پيچيده اي است كه به روش تصفيه زيستي براحتي قابل انجام نيست. در واقع براي كاربرد روش هاي زيستي، ابتدا بايد روي فاضلاب، عمليات پيش تصفيه انجام دهيم.

 • تصفيه مقدماتي
• پيش تصفيه
• تصفيه بيولوژيكي

پيش تصفيه:

متداول ترين روش هاي پيش تصفيه براي حذف رنگ از فاضلاب نساجي شامل روش هاي فيزيكي – شيميايي نظير انعقاد و لخته سازي، انعقاد الكتريكي و اكسايش و … كه هر كدام از اين روش ها داراي مزايا و معايبي هستند.

الف) روش انعقاد و لخته سازي

• اختلاط سريع مواد شيميايي با فاضلاب
• انعقاد مواد معلق ريز
• ته نشيني مواد منعقد شده
يكي از معايب اين روش توليد حجم زيادي از لجن است.

ب) انعقاد الكتريكي

روش انعقاد الكتريكي براي حذف بسياري از مواد محلول و غير محلول به كار مي رود. فرآيند انعقاد الكتريكي در كاهش نيترات، آرسنيك، فلورايد، مواد آلي و مواد معدني به كار رفته است و بازده حذف آن براي برخي آلاينده ها تا 90 درصد نيز مشاهده شده است.
اين روش به دليل برخورداري از مزايايي چون بازده بالاي حذف، لجن دفعي اندك، زمان ماند كوتاه، هزينه كم و زمان كوتاه راه اندازي، تجهيزات ساده، بهره برداري آسان و در بسياري موارد عدم نياز به مواد شيميايي به ويژه براي فاضلاب هاي قوي و سمي بسيار مناسب است.
با توجه به نوع آلاينده هدف، جنس الكترودها كه يكي از مهم ترين عوامل در تصفيه به شمار مي آيد، متفاوت انتخاب مي شود و با توجه به نوع الكترود انتخاب شده، PH بهينه متفاوت خواهد بود. الكترودهاي به كار رفته در اين فرآيند معمولا از جنس آلومينيوم و آهن هستند.
در انعقاد الكتريكي، با برقرار كردن جريان برق بين دو يا چند الكترود شناور فلزي از جنس آهن و يا آلومينيوم در نمونه فاضلاب، لخته هاي هيدروكسيد فلزي توليد مي شوند كه با جذب سطحي مواد آلاينده باعث ترسيب آن ها و تصفيه فاز آبي مي شوند.يكي از معايب روش انعقاد الكتريكي مصرف انرژي بالا به خصوص هنگامي كه نياز به درصد حذف بالاتري از آلاينده ها باشد.

ماهيت فاضلاب بيمارستاني

در كل فاضلاب‌هاي بيمارستاني به دليل وجود پاتوژن‌هاي مختلف، فلزات سنگين و تركيبات شيميايي – دارويي، تركيبات كلردار و دترجنت در خود داراي اهميت ويژه‌اي مي‌باشند.

ازآنجاكه بيمارستان محل درمان بوده بنابراين منطقي به نظر مي‌رسد كه فاضلاب، حاوي مقدار زيادي پاتوژن باشد، فلزات سنگين هم چون جيوه و نقره نيز در برخي از مراحل درمان استفاده مي‌‌شوند كه خواه‌وناخواه به فاضلاب راه پيدا مي‌كنند و خيلي از تركيبات شيميايي – دارويي كه در فرآيند تشخيص و درمان از آن‌ها استفاده مي‌شود بدون تغيير و يا با اندك تغييري از بدن بيمار دفع مي‌شود.

از كلر و تركيبات آن نيز براي گندزدايي فاضلاب و از بين بردن پاتوژن‌ها استفاده گسترده‌اي مي‌شود و دترجنت نيز در وسعت زيادي از بيمارستان جهت گندزدايي سطوح و وسايل و … كاربرد دارد.

آنتروويروس‌ها مقدار زيادي در فاضلاب وجود دارند. حضور آن‌ها، به‌عنوان آلودگي ويروسي آب، در پساب‌هاي بيمارستاني نشانگر حضور ويروس‌هاي ديگر است. اين ترشحات مايع، مستقيماً از طريق لوله‌هاي فاضلاب آزمايشگاه و به‌صورت كلي بيمارستان به شبكه فاضلاب روي شهري راه مي‌يابد و با انجام فرآيندهاي فيزيكي و شيميايي در تصفيه فاضلاب تغييري در آن‌ها ايجاد نمي‌شود.

فاضلاب‌هاي بيمارستاني كه سبب تشديد آلودگي مي‌شود حاوي تركيبات كلردار و يا فلزات سنگيني مانند جيوه و نقره است. مقدار COD گزارش‌شده در برخي از پساب‌هاي بيمارستاني به ترتيب برابر ۷۰۰ تا ۱۹۰۰ ميلي‌گرم در ليتر است. ميزان تركيبات AOX (تركيبات هالوژنه) موجود در فاضلاب‌هاي بيمارستاني نسبتاً بالا است، به صورتي كه در بخش مركزي يك بيمارستان شيكاگو ميزان آن‌ها تا ۱۰ ميلي‌گرم در ليتر رسيده است.

اين تركيبات تجزيه‌پذيري خوبي ندارند و رفتارهاي جذبي خوبي نيز از خود نشان نمي‌دهند و بيشترين جرم AOX جداشده از پساب‌هاي بيمارستاني مربوط به صفحات آزمايش X-ray, حلال‌ها گندزداها، پاك‌كننده‌ها و داروهاي كلردار است. مطالعات انجام‌گرفته بر روي بيمارستان‌هاي آلمان نشان داده است كه غلظت اين تركيبات در پساب خروجي بخش‌هاي ويژه حدود ۱۳/۰ تا ۹۴% ميلي‌گرم در ليتر است، درصورتي‌كه اين مقدار براي پساب خروجي كل بيمارستان بسيار بيشتر است.

غلظت تركيبات AOX در بخش مركزي بيمارستان‌هاي فرانسه در بين ۳۸% تا ۲۴% ميلي‌گرم در ليتر است. معمولاً درصد مشاركت داروها در ميزان تركيبات AOX خروجي از پساب‌هاي بيمارستاني كمتر از ۱۱ درصد است. البته بايد اين را ذكر كرد كه ميزان تركيبات AOX در ادرار افراد بيمار بسيار پايين است. اين مقدار معمولاً برابر با ۱/۰ ميلي‌گرم در ليتر و ۲/۰ ميلي‌گرم در ليتر است. به‌واسطه اثر ترقيق، تأثير اين عوامل خروجي از افراد بيمار بسيار ناچيز است.

ساختار ممبران آب شيرين كن

ساختار ممبران آب شيرين كن اغلب به صورت ورقه هاي مسطح بوده كه در بين آن ها شبكه جداكننده توري شكلي كه وظيفه توزيع بهتر آب و همچنين حمايت غشا در برابر فشار زياد را نيز دارد، قرار مي گيرد. اين صفحه ها از سه طرف به يكديگر چسبانده شده و طرف باز به استوانه سوراخ داري متصل مي گردد. سپس اين صفحه ها به دور استوانه مركزي سوراخ دار پيچانده شده و ساختار غشايي را تشكيل مي دهند.

در عمل، آب تغذيه كننده از يك انتهاي المان غشايي با فشار وارد شده و در بين سطوح فعال جريان مي يابد. شبكه جداكننده بين سطوح غشا، آشفتگي را افزايش داده، بنابراين نمك هاي جدا شده در يك محلول تحت فشار غليظ شده، خارج مي شوند. در پي جريان مارپيچي كه در كانال بين دو صفحه غشا ايجاد مي شود، آب خالص در غشا نفوذ كرده و در لوله مركزي و در فشاري در حد فشار اتمسفر جريان مي يابد.

اگرچه ساختارهاي ممبران قطري بين 2 تا 17 اينچ دارند ولي مرسوم ترين آنها داراي قطر اسمي 8 اينچ و طول 40 تا 60 اينچ است.

به منظور ايجاد مدول غشايي، شش تا هشت المان غشايي مارپيچ، در يك بدنه سيلندر فشار قوي نصب مي گردد. لوله مركزي به يكديگر متصل بوده و با نگهدارنده اي در داخل بدنه جا مي گيرد تا در اثر آب ورودي تحت فشار تغيير شكل ندهد. مدول غشايي نيز داراي آب بند، درپوش و دريچه هايي است كه لوله هاي آب ورودي، خروجي شوراب و آب شيرين بوسيله لوله به اين دريچه ها وصل مي شوند.

بدنه سيلندري معمولا از تركيبات فايبرگلاس ساخته شده، اما در انواع استيل ضدزنگ نيز موجود است.

جنس غشا آب شيرين كن

اغلب موادي كه در تهيه غشاهاي RO ( آب شيرين كن ) به كار مي روند، مخلوطي از لايه نازك پلي آميد (TFC) يا انواع سلولزي آن مانند سلولز استات (CTA) و يا مخلوطي از هر دو مي باشند. غشاهاي CA/CATA داراي ظرفيت كافي براي اغلب مصارف خانگي هستند ولي اگر نياز به تصفيه حجم زيادي از آب باشد، غشاهاي TFC مورد استفاده قرار مي گيرند.

غشاهاي RO براساس توانايي شان در حذف تركيبات موجود در آب بسته بندي مي گردند. اگر چه غشاهاي لايه نازك بسيار گران هستند ولي در عوض داراي دوام و استحكام بالايي مي باشند و ميزان حذف TDS در آن ها بيش از 95 درصد است ولي در صورت استفاده از غشاهاي سلولزي، ميزان حذف حدود 88-94 درصد مي گردد.

انرژي الكتريكي مصرفي در فرآيند RO، عمدتا مربوط به پمپ ها است. در 10 سال اخير، فشار محرك خالص مورد نياز براي تراوش آب به شدت كاهش يافته و نياز به انرژي الكتريكي فرآيند، روند نزولي داشته است. فشار محرك خالص مورد نياز در هر كاربرد فرآيند غشايي در RO، تابعي از دو پارامتر تغييرات فشار اسمزي و مقاومت هيدروليكي است.

عوامل موثر در آسيب رساندن به غشاها

• افزايش فشار بيش از فشار مورد نياز
• عدم آمادگي مناسب فيلترهاي شني و كربني
• وجود ميكروارگانيزم ها و مخصوصا باكتري ها در آب ورودي به دستگاه آب شيرين كن
• تغييرات نامناسب pH و خارج از محدوده مجاز
• كدورت بيش از اندازه آب
• يخ زدن آب درون دستگاه آب شيرين كن
• وجود روغن و مواد چرب در آب تغذيه
• وجود بيش از حد مجاز آهن و منگنز
• عدم شستشوي معكوس به موقع
• خشك شدن ممبران و غشاها

تكنولوژي اسمز معكوس

تكنولوژي اسمز معكوس به اين صورت است كه ، آب ورودي ( تصفيه نشده ) توسط پمپ با فشار به داخل محفظه اي كه داراي غشاي نيمه تراوا مي باشد، رانده مي شود و چون ناخالصي ها تقريبا قادر به عبور از غشا نيستند، از اين رو در يك طرف غشا آب تقريبا خالص ( آب شيرين ) و در طرف ديگر آن آب تغليظ شده از ناخالصي ها ( آب شور ) وجود خواهد داشت.

هر دستگاه اسمز معكوس به صورت ساده شامل قسمت هاي زير است:

1. پمپ : كه بتواند فشار لازم آب ورودي به سيستم را تامين كند. ( براي آب هاي شور 12-25 اتمسفر و براي آب دريا 54-80 اتمسفر )
2. غشاي نيمه تراوا : كه مولكول هاي آب و گازها مي توانند از آن عبور كنند.
3. شير كنترل : در مسير محلول تغليظ شده ( آب شور ) براي كنترل درجه تغليظ

البته قبل از ورود آب به داخل محفظه غشا، آب در معرض فرآيندهاي مختلفي قرار مي گيرد تا تصفيه مقدماتي شود مانند فيلتراسيون و …

به دو نكته در مورد پمپ در تكنولوژي اسمز معكوس توجه كنيد:

• از پمپ سانتريفوژي استفاده كنيد تا نوسانات سرعت آب خروجي باعث صدمه ديدن غشا نگردد.
• در ورودي پمپ، آب بايد داراي فشار كافي باشد تا مشكل كاويتاسيون نداشته باشيد.

به طور كلي براي كاركرد مناسب پمپ هاي با فشار بالا، وجود جريان مايع كافي با يك حداقل فشار در ورودي آنها ضرورت دارد. كاركرد خالي پمپ حتي براي چند لحظه باعث صدمه ديدن پروانه پمپ و خوردگي مي شود.

اسمز معكوس بطور پيوسته كار مي كند و مي تواند املاح آب خام را تا 99% كاهش دهد. با اسمز معكوس، باكتري ها، ويروس ها و ديگر ميكروارگانيسم ها يا ذرات بزرگتر از ميكرون تقريبا 100% حذف مي شوند اما بعلت عدم آب بندي كامل سيستم اسمزمعكوس مقدار كمي از اين ناخالصي ها ممكن است از غشا عبور كرده و در آب تصفيه شده ديده شوند.

گازها مي توانند 100% از غشا عبور كنند.

اين فرآيند براي تهيه آب آشاميدني از آب هايي كه حاوي املاح معدني زياد و ناخالصي هاي آلي مي باشد، بسيار مناسب است و حتي قادر از آب دريا با 30000PPM ناخالصي و نيز آب هاي شور، آب آشاميدني تهيه كند. براي تصفيه آب هاي معمولي با TDS حدود 5000ppm يا بيشتر، اسمز معكوس يه روش كاملا اطمينان بخش است.

از اسمز معكوس مي توان در داروسازي و پزشكي براي تهيه آب خالص و عاري از ميكروارگانيسم ها به جاي روش تقطير استفاده كرد. امروزه روش اسمزمعكوس، اقتصادي ترين فرآيند براي تهيه آب آشاميدني از آب هاي شور مي باشد.

انواع ممبران آب شيرين كن

دو نوع از معمول ترين انواع ممبران آب شيرين كن

• استات سلولز CA
• پلي آميد PA

اولين ممبران آب شيرين كن RO كه آرايشي به صورت مارپيچي دارند. از مواد استات سلولزي ساخته شده اند. اغلي غشاهاي CA امروزي از تركيبات تري استات سلولز / دي استات سلولز با سطح غشاي فعال و با ضخامت 0/1 تا 2 ميكرون ساخته شده اند. كه روي لايه محافظ متخلخلي با ضخامت 100 تا 200 ميكرون قرار دارند.

اين غشاها به صورت برگشت ناپذير يا نامتقارن مي باشند و تنها زماني موثر هستند كه روي سطح فعال آن ها محلول غليظي به كار رود.

مزاياي ممبران آب شيرين كن CA

مقاومت در مقابل عوامل اكسيد كننده مانند كلر آزاد و كلروآمين ها در آب تغذيه كننده تا غلظت 1 ميلي گرم در ليتر است. اين خصوصيت در جايي كه احتمال گرفتگي بيولوژيكي زياد است، اهميت مي يابد.

با توجه به آنكه غشاهاي CA در معرض تجزيه شيميايي و يا پديده هيدروليز قرار دارند، اگر چنانچه pH آب تغذيه كننده در خارج از محدوده 3/5 تا 7/5 باشد، اغلب سيستم ها به تزريق اسيد نياز دارند. تثبيت pH آب تغذيه كننده، در حد 6/5 مي تواند طول عمر غشا تا 3 سال بيشتر را نتيجه دهد.

استفاده طولاني مدت از فشار بالاتر از 35 بار مي تواند باعث فشردگي غير قابل برگشت لايه متخلخل CA شود.

غشا پلي آميدي PA

غشاهاي پلي آميدي PA براي اولين بار به شكل رشته هاي توخالي معرفي شدند اما در حال حاضر اغلب به صورت المان هاي مارپيچي استفاده مي شوند. غشاهاي پلي آميدي امروزي از يك لايه نازك مواد پلي آميد آروماتيك با ضخامت 0/04 تا 0/1 ميكرون تشكيل شده اند كه بوسيله لايه اي با تخلخل بيشتر و با ضخامت 75 ميكرون از جنس پلي سولفون به صورت كمپوزيت لايه نارك حمايت مي شوند.

غشاهاي pA به منظور مقاومت در برابر فشردگي اتصالات عرضي داشته و سرعت جريان در اين غشاها بسيار بالاتر از غشاهاي CA است.

ويژگي ممبران آب شيرين كن

ممبران آب شيرين كن بعنوان قلب سيستم RO و ديواره اي است كه جداسازي جامدات محلول بوسيله آن صورت مي گيرد. ويژگي ممبران آب شيرين كن RO از صفحه هاي نيمه تراوا و يا نفوذ انتخابي از مولكولهاي آلي با زنجيره هاي طولاني يا پليمرها ساخته شده كه به آب اجازه عبور مي دهند. اين خصوصيت آبدوستي به مولكولهاي آب اجازه مي دهد كه در ساختار غشا براحتي پراكنده شده و يا براحتي به داخل يا خارج از آن نفوذ كنند، در صورتي كه عبور جامدات محلول را محدود مي نمايند.

ميزان كارايي ممبران آب شيرين كن

به طور كلي سه خصوصيت براي تعيين ميزان كارايي غشا استفاده مي شود:

• سرعت جريان
• عدم پذيرش نمك ها
• بازيافت

سرعت پراكنده شدن مولكول هاي آب در غشا، سرعت نفوذ غشايي ناميده مي شود و به خصوصيات غشا ( ضخامت و تخلخل ) و شرايط كاركرد سيستم ( فشار تغذيه، دما و غلظت نمك ) بستگي دارد.

اين سرعت به صورت ميزان جريان در واحد سطح بيان مي شود. بهمين نحو، سرعتي كه در آن نمك ها و يا ساير مواد محلول در غشا پراكنده مي شوند، سرعت نمك ناميده مي شود. سرعت نمك به تفاوت غلظت بين محلول هاي دو طرف غشا بستگي دارد. پس زني نمك، كه ضريب پس زني نيز ناميده مي شود، بر ميزان تاثير غشا بر حذف نمك ها از محلول اشاره دارد.

ميزان نمك برگشتي براي هر يون، كمي متفاوت است و كل ميزان برگشتي با تقسيم اختلاف بين ميزان نمك در آب تغذيه كننده و آب شيرين توليدي بر غلظت آب تغذيه كننده بدست مي آيد. نسبت آب بدست آمده به صورت آب شيرين توليدي به آب ورودي، نسبت بازيافت يا تبديل ناميده مي شود. با افزايش بازيافت، ميزان غلظت نمك در جريان برگشتي و در نتيجه، فشار اسمزي نيز افزايش مي يابد.

مزه آب شيرين سازي شده

صرفنظر از روش هاي مختلف تصفيه كه به منظور توليد آب استفاده مي شوند، در اغلب موارد آب شرب شهري مزه يكسان دارد. علت امر آن است كه تقريبا در تمام دنيا، تصفيه آب شرب با توجه به يك سري استاندارهاي مورد نياز يكسان انجام مي گردد. آب آشاميدني بايد براي مصرف بشر بي خطر باشد و تمام استاندارهاي محلي، ايالتي و كشوري را تامين نمايد.

انواع مزه آب

• شرط مورد نياز معمول آن است كه ميزان جامدات محلول TDS آب كمتر از 500 ميلي گرم در ليتر باشد. TDS فاكتور مهمي در تعيين مزه آب است. اغلب مردم به مزه نامطبوع آب در مقادير TDS بين 500 تا 1000 ميلي گرم در ليتر معترض مي شوند.
• كلر بالا باعث ايجاد مزه شور در آب مي گردد. حداكثر ميزان كلر آب معمولا 250 ميلي گرم در ليتر است.

آب شيرين كن ها ميزان TDS موجود در آب را كاهش مي دهند. در بيشتر موارد، بخصوص زماني كه از فرآيند تبخيري استفاده مي شود، ميزان آن كمتر از 25 ميلي گرم در ليتر خواهد شد. در اين مقادير كم آب بي مزه بوده و مناسب شرب نيست.

اغلب واحدهاي آب شيرين كن مقادير كمي از مواد معدني سخت، مانند كلسيم را به آب بر مي گردانند تا مزه آب بهتر شود. اين فرآيند تحت عنوان احياي مواد معدني آب، ناميده مي شود و ميزان خورندگي آب را نيز كاهش مي دهد. بعد از احياي مواد معدني، مزه آب شيرين سازي شده از آب آشاميدني كه بوسيله سايرفرآيندها تهيه شده، غيرقابل تشخيص است.