تحقیق روش های تصفیه آب

- روشهای تصفیه فیزیکی 

شامل آشغالگیری (Screening) ، دانه گیری (Grit Chamber) ، یکنواخت سازی (Equalization)، جذب فیزیکی سطح جامد (Adsorption) و نهایتا" ته نشینی ساده (Sedimentation) میباشد.

2- روشهای تصفیه شیمیائی

 مشتمل بر خنثی سازی (Neutralization)، انعقاد و لخته سازی تبادل یونی و جذب شیمیایی.

3- روشهای تصفیه بیولوژیکی

 شامل تصفیه هوازی و بی هوازی.

تقسیم بندی روشهای تصفیه فاضلاب بر اساس درجه فعالیت و بازدهی

1- تصفیه مقدماتی یا اولیه (Primary Treatment) که در بر گیرنده اکثر روشهای تصفیه فیزیکی میباشد.

2- تصفیه متداول و یا ثانویه (Secondery Treatment) که دربرگیرنده اکثر روشهای تصفیه شیمیایی و بیولوژیکی میباشد.

3- تصفیه پیشرفته و یا مرحله سوم (Teritary Treatment) که ترکیبی از فرآیندهای تصفیه شیمیایی و بیولوژیکی است.(3)

روشهای متداول تصفیه فاضلاب صنعتی

با توجه به ویژگیها و مشخصات فاضلابهای صنعتی و وجود پارامترهای گسترده تری نسبت به فاضلاب شهری، انتخاب فرآیندهای تصفیه فاضلاب از ویژگی خاصی برخوردار است.از پارامترهای مهم در فاضلابهای صنعتی وجود ترکیبات رنگی، مواد سنگین و پچیده ، باز آلی بالا و آلاینده‌های خطرناک و سمی است که نیز به استفاده از فرآیندهای مختلف به خصوص استفاده از فرآیندهای شیمیایی را در برخی موارد اجتناب ناپذیر می‌نماید. لذا انتخاب نوع فرآیند با توجه به ویژگیهای هر صنعت متفاوت است که به اختصار برخی از این فرآیندها توضیح داده می‌شود.

1- تصفیه فیزیکی – شیمیایی

یکی از مشکلات عمده فاضلابهای صنعتی وجود ترکیبات پیچیده و آلاینده‌های متفاوت است که در مدت زمان کوتاه قابل تجزیه بوسیله طبیعت نبوده و خطرات فراوانی را برای محیط زیست و محیط‌های آبی پذیر بوجود می‌آورند. این مواد حتی برای میکروارگانیسم‌ها و موجودات تجزیه کننده مضر بوده و گاها" باعث از بین رفتن و کاهش قدرت تکثیر و رشد آنها نیز می‌شوند. لذا برای تصفیه مطلوب ازاین پسآب‌ها بایستی شرایطی بوجود آید تا فرآیندهای بیولوژیکی به راحتی بتوانند عمل نمایند. به همین منظور استفاده ازفرآیندهای فیزیکی – شیمیایی به عنوان پیش تصفیه بیولوژیکی در اکثر فاضلابهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فرآیندهای فیزیکی – شیمیایی که به طور معمول کاربرد دارند عبارتند از:

- ته نشینی ثقلی

- شناور سازی

- فیلتراسیون یا صافی

- جذب سطحی

- انعقاد و لخته سازی

- اکسیداسیون و احیا

- تبادل یونی و ...

استفاده از فرآیندهای فیزیکی-شیمیایی یکی از روشهای مهم در تصفیه فاضلاب صنایع سلولزی است که در اغلب کشورها با توجه به راحتی این فرآیندهای بیولوژیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

1-1- فرآیند انعقاد و لخته سازی:

هدف اصلی از انعقاد ، ته نشینی مواد معلق سبک شامل مواد کلوئیدی و مواد نیمه محلول است که با استفاده از برخی مواد شیمیایی و تبدیل آنها به لخته‌های بزرگتر صورت می‌گیرد، تا این لخته‌ها دراثر وزن خود ته نشین شوند. از مهم ترین مواد منعقد کننده می‌توان به پلیمرهای طبیعی و مصنوعی ( کیتوزان ،PAM  ، HE  و... ) سولفات آلومینوم ، سولفات آهن و ، خاک رس و آهک را اشاره کرد.

ذرات کلوئیدی عموما" به جامدات غیر محلول در محیط مایع اطلاق میشود که دارای بار الکتریکی بوده و به سختی قابل رؤیت هستند. این ذرات عموما" دارای بار الکتریکی منفی بوده و قطری معادل (0.1-0.001  )  دارند. با توجه به ریز بودن و داشتن بار الکتریکی به راحتی از صافی‌ها عبور کرده و به سختی نیز ته نشین می‌شوند، لذا با توجه به زمان ماند بالا برایته نشینی این ذرات بایستی در ابتدا این مواد را بی بار کرد تا با جذب این ذرات به همدیگر ( ایجاد لخته ) قابلیت ته نشینی آنها بالا برده شود.

1-2- مکانیسم انعقاد

امروزه از مواد مختلف شیمیایی ، طبیعی و پلیمری برای فرآیند انعقاد استفاده می‌شود. از جمله مواد مصرفی به عنوان منعقد کننده آلوم به فرمول AL2(SO4)3 . 14H2O میباشد که با قلیائیت موجود در آب ترکیب شده و ایجاد یون AL3+ مینماید. یونهای َAL3+ بار منفی ذرات کلوئیدی را خنثی کرده و باعث انعقاد ذرات میشوند.

به طور کلی به علت پیچیدگی واکنشهای شیمیایی، شناخت چندانی در خصوص مکانیسم فرآیند انعقاد وجود ندارد و این فرآیند به طور کامل شناخته شده نیست ، ولی با توجه به پیشرفتهای اخیر در این مکانیسم می‌توان آن را در چهار مرحله به صورت زیر خلاصه نمود:

الف- متراکم شدن لایه دوبل الکتریکی

ب- جذب سطحی و خنثی سازی بار

ج- به دام افتادن ذرات در یک رسوب

د- جدب سطحی و ایجاد پل شیمیایی بین ذرات

به علت پیچیدگی واکنشها، پژوهشها و تجربیات مختلفی در این زمینه انجام شده است. دو روش برای تعیین PH و میزان منعقد کننده بهینه مورد توجه قرار گرفته است که عبارتند از:

1- کنترل پتانسیل زتا که توسط Riddick پیشنهاد شد. و در آن از منعقد کننده جهت صفر کردن پتانسیل زتا (1) استفاده میشود.

2- آزمایش جار که در آن PH و مقدار مصرف منعقد کننده برای ایجاد شرایط بهینه مختلف  است.

با توجه به کاربرد آزمایش جار در اکثر موارد آزمایشگاهی این روش توضیح داده می‌شود:

- آزمایش جار (2):

با توجه به پیشرفتهای اخیر در خصوص مکانیسم فرآیند انعقاد، هنوز هم بهترین و ساده ترین روش آزمایشگاهی برای تعیین نوع و مقدار مصرف بهترین منعقد کننده استفاده از آزمایش جار می‌باشد.

در آزمایش جار با استفاده از یک سری میله‌های همزن ، محتوای یک سری ظروف شیشه ای هم شکل و هم اندازه که کیفیت آنها از قبل اندازه گیری شده هم زده میشود، در هر آزمایش یک ظرف نیز به عنوان شاهد در نظر گرفته میشود. بعد از اضافه کردن مواد شیمیایی ، پساب به سرعت ، به مدت یک دقیقه برای اطمینان از پخش کامل مواد شیمیایی مخلوط میشود ، این مرحله را انعقاد می‌نامند.

پس از آن عمل اختلاط کامل به مدت 15 تا 30 دقیقه دیگر جهت تولید ذرات درشت تر و با قابلیت ته نشینی بالا به آرامی ادامه پیدا میکند که این مرحله را لخته سازی می‌نامند. در طی این مرحله تشکیل لخته را میتوان مشاهده نمود. بعد از این دو مرحله، محلول به مدت 30 دقیقه به منظور به نشینی لخته‌ها و شفافیت به حال خود گذاشته میشود تا قدرت ته نشینی و مقدار لجن و شفافیت زلال آب پساب مورد نظر ، تحت آزمایش قرار گیرد.

این عمل را چندین بار در PH‌های مختلف و غلظت‌های مختلف انجام داده تا در نهایت بهترین شرایط عملکرد تعیین شود. از جمله عوامل مؤثر در آزمایش جار شرایط مخلوط شدن ، ویسکوزیته ، PH ، دما ، کدورت پساب ، نوع و مقدار منعقد کننده و دور همزن میباشند که می‌توانند در نوع عمل انعقاد و ذره سازی مؤثر باشند.