حذف آهن از آب

حذف آهن از آب چگونه است؟

آیا می دانستید که 5 درصد از پوسته زمین از آهن تشکیل شده است؟ علوم پایه ابتدایی آهن را به عنوان عامل رنگ زرد، قرمز و قهوه ای در سنگ ها و خاک شناسایی می کند. آهن مسئول رنگ قرمز در گلبول های خون است. از این رو آهن فلزی مهم در زندگی ماست. اما آیا آهن در آب مفید است؟ نه. آهن موجود در آب می‌تواند منجر به مشکلات جدی سلامتی، مانند اسهال، وبا، عفونت‌های مزمن کولیک و حتی ایمنی ضعیف شود. حتی مزه و بوی بدی هم دارد.پس باید برای حذف آهن از آب به دنبال راههایی بود.

چگونه وجود آهن در آب را تشخیص دهیم؟

اساساً دو شکل آهن در آب وجود دارد. یکی آهن آهنی و دیگری آهن فریک. آهن آهنی در آب حل می شود. آهن فریک شکل اکسید شده آهن است که به رنگ زرد، قهوه ای یا قرمز رسوب می کند و آب را به رنگ زرد یا قهوه ای تبدیل می کند. از طرف دیگر آهن آهنی روی رنگ آب تأثیر نمی گذارد. با این حال، طعم فلزی به آب می دهد.

به طور خلاصه، اگر آب به رنگ قهوه‌ای یا زرد و همراه با طعم ناخوشایند به نظر برسد، در آن صورت دارای آهن است. برای حذف آهن اضافی از آب و رهایی از مشکلات ذکر شده می توان از یک فیلتر حذف آهن مانند فیلتر حذف آهن KENT استفاده کرد.

آهن اضافی در آب چه اثرات نامطلوبی بر سلامت انسان دارد؟

وجود آهن اضافی در آب باعث ایجاد لکه در حمام و در نتیجه گرفتگی لوله ها می شود. اما جدی تر از آن وجود آهن در آب آشامیدنی است، این یک تهدید جدی برای سلامت انسان است. معمولاً مقدار آهن موجود در آب آشامیدنی 10 میلی گرم در لیتر است، اما حتی 0.3 میلی گرم در لیتر می تواند آب را به رنگ زرد یا قهوه ای تبدیل کند.

7روش حذف آهن از آب

در ادامه به راه های حذف آهن از آب می پردازیم. روش های مختلفی برای انجام کار وجود دارد. حذف آهن از آب به منبعی مانند چاه چاه، چاه، شهری و غیره و نوع آهن بستگی دارد.

1. کلرزنی

2. اکسیداسیون شیمیایی

3. فیلتراسیون کاتالیزوری

4. درمان فسفات

5. فیلترهای اکسید کننده

6. نرم کننده های آب

7. فیلتر حذف آهن

 

نحوه حذف آهن از آب چاه (راهنمای کامل)

آلودگی آهن در چاه های ایالات متحده بسیار رایج است و باعث ایجاد یک سری مشکلات، از آب قهوه ای و لکه های دستگاه گرفته تا طعم فلزی می شود.

هنگامی که آب غنی از آهن به درستی درمان نشود، می تواند به محل رشد باکتری ها تبدیل شود.متأسفانه، بسیاری از مردم سعی می کنند با استفاده از فیلترهای آب کربنی یا کارتریج آهن را جدا کنند که روی آب چاه مؤثر نیستند.

این به این دلیل است که انواع مختلفی از آلودگی آهن وجود دارد و بیشتر آهن قبل از فیلتر شدن باید اکسید شود.

برای اکسید شدن و حذف آهن از آب چاه، از سیستم فیلتر تزریقی استفاده کنید.

برای حذف موثر آهن از آب چاه، باید بدانید که با چه نوع آهنی سروکار دارید. سپس، باید سیستم فیلتراسیون مناسب را برای نیازهای خود انتخاب کنید.

چه نوع آهنی در آب چاه من وجود دارد؟

به طور کلی، چاه ها را می توان به سه نوع مختلف آهن آلوده کرد. یافتن یک نوع آهن در آب چاه به این معنی است که احتمال وجود سایر انواع آهن بیشتر است.

آلودگی آهن اغلب برای صاحبان خانه به شکل لکه شدن یا کدر شدن قابل مشاهده است، بنابراین ممکن است از قبل بدانید که با چه نوع آهنی سروکار دارید.

با این حال، دقیق ترین روش برای شناسایی آهن در آب آشامیدنی، انجام آزمایش آب چاه است.

1-آهن فریک (آهن قرمز)

آبی که کدر، قهوه ای یا نارنجی است احتمالا حاوی آهن فریک است. این نوع آهن حل نشده اغلب زنگ زدگی نامیده می شود و زمانی که فلز در معرض آب و هوا قرار می گیرد تشکیل می شود.

 

آهن حل نشده با آب های زیرزمینی مخلوط می شود تا تغییر رنگ و طعم فلزی ایجاد کند. اغلب می‌توانید قهوه‌ای شدن این آب را در قسمت‌هایی از لوله‌کشی‌تان که آب در آن جمع می‌شود، مانند بالای توالت، مشاهده کنید.

2-آهن محلول (آهن آب شفاف)

آهن آهنی نام علمی آهن محلول است که با دید قابل تشخیص نیست.

در حالی که ممکن است بو و طعم قابل توجهی را در سطوح بالا ایجاد کند، بزرگترین اثر آهن محلول لکه شدن به وسایل حمام، لوازم آشپزخانه و هر چیز دیگری است که مرتباً با منبع آب شما تماس پیدا می کند.

همانطور که آهن محلول در تماس با هوا قرار می گیرد، می تواند به آهن فریک تبدیل شود و به تغییر رنگ آب کمک کند.

3- آهن باکتریایی

هنگامی که آب چاه حاوی سطوح بالایی از آهن باشد، می تواند باکتری هایی را در خود جای دهد که از این فلز برای تولید انرژی خود استفاده می کنند.

با افزایش تعداد آنها، باکتری های آهن یک لایه لزج قرمز یا نارنجی تولید می کنند که می تواند به سرعت از سیستم لوله کشی سبقت بگیرد. این باعث ایجاد گرفتگی می شود که بر عملکرد دستگاه ها تأثیر می گذارد و رکود آب را تشویق می کند.

بنابراین، در حالی که باکتری‌های آهن به خودی خود خطری برای سلامتی ندارند، می‌توانند آسیب‌های گسترده‌ای ایجاد کنند.

چرا فیلتر کارتریج من روی آهن کار نمی کند؟

اکثریت قریب به اتفاق سیستم‌های تصفیه آب که در خانه‌ها در سراسر ایالات متحده یافت می‌شوند، حاوی نوعی فیلتر به نام کربن فعال دانه‌ای (GAC) هستند.

اگر در حال حاضر صاحب یک سیستم فیلتر آب هستید، احتمالاً از کربن فعال دانه ای استفاده می کند.

در حالی که این فیلترها طیف گسترده ای از آلاینده ها را پوشش می دهند و طعم و بوی آب آشامیدنی را تا حد زیادی بهبود می بخشند، کارهای خاصی وجود دارد که نمی توانند انجام دهند.

به عبارت ساده، فیلترهای GAC معمولی برای جذب آهن طراحی نشده اند.

ذرات آهن حل نشده به سرعت فیلترهای GAC را مسدود می کنند، در حالی که آهن محلول مستقیماً از آنها عبور می کند.

این به این دلیل است که فیلترهای GAC آلاینده ها را اکسید نمی کنند. اکسیداسیون فرآیندی است که برای تبدیل فلزات محلول مانند آهن به شکل نامحلول استفاده می شود که می تواند توسط یک محیط تصفیه حذف شود.

بدون مرحله اکسید کننده، هیچ فیلتر آبی نمی تواند آهن را به مقدار قابل توجهی حذف کند.

 فیلتر کارتریج رسوبی  چطور است؟

نوع دیگری از فیلتر کارتریج که مردم معمولاً هنگام تلاش برای مقابله با آلودگی آهن استفاده می کنند، فیلتر میکرون یا فیلتر رسوبی است.

این دستگاه ها با عبور آب از صفحه های توری ریز، ذرات ریز آهن یا زنگ را از منبع آب فیلتر می کنند.

اگر در حال حاضر از فیلتر رسوب برای رفع مشکلات آهن خود استفاده می کنید، احتمالاً متوجه شده اید که صفحه فیلتر قابل تعویض به سرعت نارنجی یا قهوه ای می شود زیرا آلاینده ها را جذب می کند.

فیلترهای رسوبی می توانند کار خوبی برای حذف آهن حل نشده از منبع آب انجام دهند. با این حال، هنگامی که بدون مرحله اکسیداسیون استفاده می شوند، نمی توانند آهن محلول را حذف کنند.

همانطور که این آهن حل شده در سیستم لوله کشی شما حرکت می کند، همچنان مشکلات آلودگی ایجاد می کند.

بنابراین، در حالی که فیلترهای رسوبی برای از بین بردن ذرات آهن حل نشده مفید هستند، زمانی که به تنهایی استفاده می شوند بسیار مؤثر نیستند.

فیلتر کارتریج KDF

فیلتر کارتریج KDF (Kinetic Degradation Fluxion) چطور است؟

فیلترهای KDF یک نوع فیلتر آب کارتریج خانگی کمتر رایج اما همچنان محبوب هستند. آنها با استفاده از ترکیبی از فلزات مانند مس و روی که به عنوان یک کاتالیزور در آب عمل می کنند، کار می کنند.

از آنجایی که فیلترهای KDF آلاینده ها را اکسید می کنند، می توانند هم آهن محلول و هم آهن حل نشده را از آب چاه حذف کنند.

با این حال، عملکرد و طول عمر آنها به طور معمول بسیار کمتر از سیستم های فیلتر تزریق است.

اگر فیلتر کارتریج KDF را انتخاب کنید که برای کنترل سطوح آهن در آب چاه شما رتبه بندی نشده باشد، پس از تصفیه آب، مقداری آهن در آب باقی می ماند.

این ممکن است از نظر کیفیت آب مشکلی نداشته باشد، اما حتی سطوح پایین آهن در آب می تواند منجر به رشد باکتری های آهن شود.

اگر آب چاه شما حاوی سطوح پایینی آهن است و به دنبال یک فیلتر کارتریج ارزان قیمت برای رفع مشکل هستید، این سیستم 3 مرحله ای KDF توصیه می کنیم.

سیستم های  تزریق کلر

بهترین راه برای حذف آهن از آب چاه استفاده از سیستم  تزریق شیمیایی است. این محصولات حاوی یک پمپ تغذیه خودکار هستند که مقادیر کمی از مواد شیمیایی ضدعفونی کننده (معمولاً کلر) را به منبع آب تزریق می کند.

 

افزودن کلر به آب یک فرآیند اکسیداسیون را آغاز می کند که آهن محلول را بیرون می کشد و آن را به شکل نامحلول تبدیل می کند. فیلترهای تزریق شیمیایی با نگه داشتن آب کلر در داخل مخزن، خطر رشد باکتری های آهن را نیز کاهش می دهند.

فیلترهای تزریقی پس از اکسید شدن، آب را از یک محیط فیلتر شنی سبز عبور می دهند که مقدار زیادی آهن نامحلول را حذف می کند. این آنها را در میان قوی ترین فیلترهای آهنی موجود قرار می دهد.

 

سیستم های  تزریق هوا

این دستگاه ها که به عنوان فیلترهای اکسید کننده هوا نیز شناخته می شوند، به روشی مشابه فیلترهای تزریق شیمیایی بالا عمل می کنند.

آنها با وارد کردن یک محفظه هوا به مخزن سیستم فیلتر، باعث می شوند که آهن آهنی به طور طبیعی بدون استفاده از مواد شیمیایی به شکل نامحلول اکسید شود. سپس آهن نامحلول را می توان از منبع تصفیه کرد.

ضد عفونی کلر (شوک کلرزنی)

اگر باکتری های آهن تنها نوع عمده آلودگی در چاه شما هستند، می توانید با شستشوی دوره ای سیستم خود با یک ماده شیمیایی ضدعفونی کننده مانند کلر، آن را درمان کنید.

این روش که اغلب توسط متخصصان انجام می شود و به آن کلرزنی شوک می گویند، شامل وارد کردن مقدار زیادی کلر در سراسر سیستم چاه برای حذف باکتری ها می شود.

اگر کلرزنی به بخشی منظم از روال تصفیه آب تبدیل شود، صاحبان خانه اغلب نصب فیلتر کربن فعال را انتخاب می کنند که به کاهش طعم یا بوی شیمیایی باقیمانده کمک می کند.

کلرزنی برای باکتری های آهن موثر است، اما به ندرت راه حلی دائمی است. دوره بدون باکتری پس از کلرزنی بین چند ماه تا یک سال طول می کشد.

هر زمان که آب تغییر رنگ داد، یک نکته قابل توجه احتمال خوردگی لوله ها و لوله کشی ها است.

حل کردن آب چاه آلوده به آهن راه حلی برای لوله کشی زنگ زده نیست، زیرا منبع آب پس از عبور آب از هر مرحله فیلتراسیون، ذرات زنگ را می گیرد.

اگر با آب زنگ‌زده مواجه هستید و در خانه‌ای قدیمی زندگی می‌کنید یا نمی‌توانید تاریخ دقیق لوله‌کشی خود را تعیین کنید، ارزش دارد که سیستم خود را توسط یک متخصص بررسی کنید - به خصوص اگر روش‌های فیلتراسیون بالا کیفیت آب شما را به میزان قابل توجهی بهبود نبخشد.

تماس با ما:

نمونه برداری از آب[/caption]

نمونه برداری از آب

به دست آوردن قسمت کوچکی از آب  که نمایان‏گر خصوصیات واقعی منبع اصلی باشد نمونه برداری از آب نام دارد.

تئوری و روش نمونه گیری

دو نوع استراتژی نمونه برداری از آب در مورد بازه زمانی جمع آوری نمونه ها وجود دارد:(1) نمونه های گسسته(2) نمونه های مرکب

1.نمونه گسسته

یک نمونه جمع آوری شده در یک ظرف جداگانه است. نمونه معرف شیمی آب فقط در زمان و مکانی که نمونه برداری شده است  می باشد. دوره زمانی به طور کلی کمتر از 15 دقیقه تعریف می شود. بنابراین، نمونه های گسسته زمانی مناسب هستند که ترکیب نمونه، وابسته به زمان نباشد.

 

2.نمونه مرکب

شامل مجموعه ای از نمونه های کوچکتر است که در یک زمان از پیش تعیین شده یا پس از جریان از پیش تعیین شده جمع آوری شده و در یک ظرف مخلوط می شوند.

آزمایش‌های بررسی کیفیت آب عبارتند از:

تست دما

در نمونه برداری از آب آزمایش دما به تعیین سرعت واکنش های بیوشیمیایی در یک محیط آبی و در واقع امکان وقوع آنها کمک می کند. اگر دمای آب بیش از حد بالا باشد، این می تواند توانایی آب در نگهداری اکسیژن را محدود کرده و ظرفیت موجودات زنده را برای مقاومت در برابر آلاینده های خاص کاهش دهد.

تست pH

اسیدیته آب را اندازه گیری می کند. بیشتر موجودات آبزی فقط در محدوده pH 6 تا 8 قادر به زنده ماندن هستند.

تست کلرید

کلرید معمولا در آب شیرین و شور وجود دارد. با این حال، سطوح آن می تواند در نتیجه حل شدن مواد معدنی و آلودگی صنعتی تشدید شود.

آزمایش شوری

مجموع تمام نمک های غیر کربناتی محلول در آب را اندازه گیری می کند. اندازه‌گیری شوری آب‌های زیرزمینی نشان می‌دهد که در صورت افزایش سطح آب، خاک سطحی شما چقدر شور می‌شود.

تست اکسیژن محلول

مقدار اکسیژن محلول در آب را اندازه گیری می کند. بدون این، آبزیان قادر به انجام تنفس سلولی نیستند و بنابراین یک شاخص کلیدی سلامت آب است.

 

تست کدورت

میزان ذرات  معلق در آب یا به عبارت ساده تر، شفافیت آب را اندازه گیری می کند. در صورت وجود سطوح بالای کدورت، فتوسنتز تحت تأثیر قرار می گیرد زیرا نور قادر به نفوذ نیست و دمای آب افزایش می یابد.

 

نیترات و فسفات

وجود این مواد مغذی ضروری شاخص خوبی از زندگی قوی گیاه است. با این حال، افزودن نیترات‌ها و فسفات‌های مصنوعی از طریق شوینده‌ها، کودها یا فاضلاب می‌تواند مضر باشد و منجر به اوتروفیکاسیون شود، معمولاً به شکل شکوفه‌های جلبکی ناخواسته.

آفت کش ها

ما اندازه‌گیری می‌کنیم که آیا آفت‌کشی وجود دارد یا خیر و سطح غلظت آن‌ها را اندازه‌گیری می‌کنیم.

 

ردوکس

اندازه گیری پتانسیل کاهش اکسیداسیون یک محلول که فعالیت الکترون را نشان می دهد و رشد میکروارگانیسم ها به شدت به این سطوح وابسته است.

 

رسانایی الکتریکی

رسانایی الکتریکی مقدار کل مواد جامد حلال در آب را تخمین می زند. این می تواند شاخص خوبی برای سطح شوری باشد.

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

فلزات

آزمایشی که نشان دهنده وجود مجموعه ای از فلزات است که به طور طبیعی در آب وجود ندارند. فلزات سنگین (آلومینیوم، آنتیموان، آرسنیک، بریلیم، بیسموت، مس، کادمیوم، سرب، جیوه، نیکل، اورانیوم، قلع، وانادیوم و روی) می‌توانند از طریق فرآیندهای طبیعی یا فعالیت‌های انسانی مانند استخراج، فرآوری مواد معدنی، به آب‌ها راه پیدا کنند. مواد معدنی، استفاده از فلزات به عنوان ظروف و حمل و نقل از طریق خطوط لوله فلزی. فلزات سنگین به کلیه ها، کبد، سیستم عصبی و ساختار استخوان آسیب می رساند.

مسمومیت با سرب

مسمومیت با سرب در انسان می تواند باعث ایجاد مشکلاتی در سنتز هموگلوبین، کلیه ها، دستگاه گوارش، مفاصل و سیستم تولید مثل و آسیب حاد یا مزمن به سیستم عصبی شود. سرب همچنین می تواند باعث پوکی استخوان و ضعیف شدن استخوان ها شود زیرا شروع به جایگزینی کلسیم در استخوان ها می کند.

مواجهه طولانی مدت با کادمیوم

مواجهه طولانی مدت با کادمیوم منجر به اختلال عملکرد کلیه می شود و قرار گرفتن در معرض زیاد حداقل ممکن است در معرض سرطان ریه و استئودیستروفی باشد.

نیکل دارای مکانیسم های گزارش شده متعددی از سمیت است که از جمله آنها می توان به چرخه ردوکس و مهار ترمیم DNA و همچنین نشان دادن اثرات آلرژیک اشاره کرد.

 

قرار گرفتن در معرض جیوه

جیوه می تواند منجر به لرزش، التهاب لثه و سایر تغییرات روانی همراه با جذب خود به خود و ناهنجاری های مادرزادی شود. مونو متیل جیوه باعث آسیب به مغز و سیستم عصبی مرکزی، ناهنجاری های مادرزادی و تغییرات رشد در کودکان خردسال می شود. وانادیم اثرات سمی بر روی کبد، کلیه، سیستم عصبی و قلبی عروقی و اندام های خون ساز دارد.

تست های دیگر

هیدروکربن های نفتی (TRH) ،هیدروکربن های معطر تک حلقه ای (BTEX) ، هیدروکربن های چند معطر (PAH ها، از جمله بنزو (a) پیرن)

 

وضعیت آب ممکن است به طور مکرر تغییر کند در نتیجه:

1. خاک از طریق حوادثی مانند فرسایش، پاکسازی زمین و چرای بی رویه وارد آب می شود.
2. ورود مواد شیمیایی از طریق کودها، آفت کش ها و زالو زدنی به آب
3. آلودگی های ورودی به آب از زباله های کارخانه ها، سیستم های فاضلاب، معادن و ایستگاه های خدمات
4. دفع زباله (چه در مقیاس کوچک و چه از محل دفن زباله)

آزمایش منظم آب می تواند در مدت زمان طولانی برای نظارت بر تغییراتی که در کیفیت آب رخ می دهد مفید باشد. اگر این اتفاق افتاد، ضروری است که نظارت در فواصل زمانی ثابت از یک نقطه انجام شود. با این حال، انجام آزمایش آب در پاسخ به یک رویداد غیرمنتظره مانند نشت مواد شیمیایی نیز می تواند ایده خوبی باشد.

تماس با ما:

رسوب غشایی

رسوب غشایی چیست و چگونه می توان از آن جلوگیری کرد؟

سیستم های فیلتراسیون غشایی برای کاربردهای مختلف در بسیاری از صنایع و بخش ها استفاده می شود. اگر یک سیستم فیلتراسیون غشایی را برای تاسیسات خود در نظر می گیرید، ممکن است بپرسید "رسوب غشایی چیست و چگونه می توان از آن جلوگیری کرد؟"

در حالی که واحدهای فیلتر غشایی در مقایسه با سایر فن آوری های تصفیه و جداسازی نیاز به تعمیر و نگهداری نسبتا کمتری دارند، اغلب در معرض رسوب گیری هستند. خوشبختانه، استراتژی های زیادی برای جلوگیری از رسوب غشاء و حفظ کارآمدی سیستم فیلتراسیون وجود دارد.

چه چیزی باعث رسوب غشاء می شود؟

سیستم‌های فیلتراسیون غشایی، از جمله 1-میکروفیلتراسیون (MF)، 2-اولترافیلتراسیون (UF)، 3-اسمز معکوس (RO) و4- نانوفیلتراسیون (NF)، همگی در این امر سهیم هستند که از غشاهای نیمه تراوا برای جذب ذرات مایعات استفاده می‌کنند.

رسوب غشایی زمانی اتفاق می‌افتد که آلاینده‌ها روی سطح یک غشای فیلتراسیون رسوب می‌کنند و جریان مایعات را از طریق منافذ غشا محدود می‌کنند.

چه عواملی می توانند در ایجاد رسوب نقش داشته باشد؟

1.  وجود ذرات بیولوژیکی،
2. کلوئیدی ویا آلی اضافی در منبع آب.
3. انتخاب نامناسب مواد غشایی؛
4. شرایط نامناسب فرآیند مانند سرعت جریان، دما و فشار.

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

چگونه بفهمیم که تاسیسات ما مشکل رسوب غشایی دارد؟

مشکلات ناشی از رسوب غشا می تواند به تدریج یا ناگهانی ظاهر شود. در اوایل، تأسیسات اغلب علائمی مانند افزایش هزینه های انرژی و کاهش شار غشا را مشاهده می کنند. از آنجایی که رسوب ها به تجمع در سطح غشا ادامه می دهند، فشار بیشتری برای عبور آب از آن لازم است که در نهایت می تواند منجر به آسیب های جبران ناپذیری به غشا و سایر اجزای سیستم شود.

چگونه می توانیم از رسوب غشاء جلوگیری کنیم؟

گرفتگی غشاء گاهی اوقات برگشت پذیر است - اما نه همیشه. به همین دلیل است که بهتر است اقدامات پیشگیرانه برای جلوگیری یا به حداقل رساندن رسوب غشاء در وهله اول اجرا شود. در زیر برخی از اقدامات پیشگیرانه رایج برای جلوگیری از رسوب غشاء را بیان کرده ایم

نظافت برنامه ریزی شده

یک رژیم تمیز کردن سیستماتیک می تواند به جلوگیری از تجمع رسوب روی غشاء کمک کند. چرخه های تمیز کردن باید به صورت ماهانه یا در فواصل منظم دیگر برنامه ریزی شود تا بیشترین فایده را داشته باشد. استراتژی‌های نگهداری بسته به طراحی سیستم فیلتراسیون غشایی و انواع آلاینده‌های درگیر می‌تواند متفاوت باشد و می‌تواند از یک یا چند روش تمیز کردن استفاده کند، مانند:

-تمیز کردن مکانیکی

شامل استفاده از نیروی فیزیکی برای از بین بردن آلاینده ها از غشا و خارج کردن آنها از سیستم است. روش‌های معمولی شامل لرزش، و همچنین شستشوی عقب یا جلو، که در آن آب یا محلول تمیزکننده با سرعت یا فشار بالاتری نسبت به چرخه خدمات معمولی از دستگاه عبور می‌کند، و در نتیجه آشفتگی ایجاد می‌کند که رسوب‌ها را از غشاء خارج می‌کند. در یک فرآیند مرتبط که به عنوان شستشوی هوا شناخته می شود، هوا به محلول شستشوی معکوس / شستشوی جلو اضافه می شود تا تلاطم بیشتر شود.

-تمیز کردن شیمیایی

شامل استفاده از مواد شوینده، مواد سوزاننده، اسیدها، ضد رسوب‌ها یا پخش‌کننده‌ها برای شل کردن و حذف رسوب‌ها از سطح غشاء است. مواد شیمیایی پاک کننده بر اساس نوع آلاینده های موجود انتخاب می شوند و همچنین به مواد غشاء توجه می شود تا اطمینان حاصل شود که مواد شیمیایی مورد استفاده به آن آسیب نمی رسانند.

[caption id="attachment_4058" align="alignnone" width="602"] تمیز کردن شیمیایی[/caption]

پیش تصفیه

غشاهای RO/NF دارای منافذ کوچک تری نسبت به غشاهای MF/UF هستند، بنابراین، برای جلوگیری از رسوب غشاء یا مسائل دیگر، احتمالاً به نوعی پیش تصفیه نیاز دارند. جریان‌های با غلظت‌های بالای آلاینده‌ها نیز ممکن است به پیش تصفیه قبل از واحدهای فیلتراسیون غشایی نیاز داشته باشند تا خطر رسوب غشایی به حداقل برسد. گزینه های پیش تصفیه می تواند شامل انعقاد در صورت وجود ذرات کلوئیدی و همچنین ته نشینی گرانشی (رسوب)، لخته سازی و فیلتراسیون رسانه ای برای حذف ذرات بزرگتر یا منعقد شده باشد. انواع دیگر پیش تصفیه می تواند شامل تنظیم شیمیایی pH و تبادل یونی برای جلوگیری از جذب یا رسوب مواد رسوب بر روی غشا باشد.

طراحی سیستم

جلوگیری از رسوب غشاء به بهترین وجه با برنامه ریزی و طراحی خوب انجام می شود. متغیرهای زیادی وجود دارند که در عملکرد صحیح سیستم برای یک سیستم فیلتراسیون غشایی نقش دارند . هر یک از آنها باید هنگام تعویض یک ممبران یا نصب یک سیستم جدید در نظر گرفته شود. این شامل:

-مواد غشایی

غشاهای فیلتراسیون ممکن است از طیف گسترده ای از پلیمرهای مصنوعی، سرامیک و مواد فلزی ساخته شوند. ویژگی‌های ماده غشاء، مانند بار یونی سطحی، آبگریزی و محدوده تحمل pH، تعیین می‌کند که آیا غشا در برابر انواع خاصی از رسوب‌گیری مقاوم خواهد بود و تا چه حد در شرایط فرآیند و رژیم نگهداری لازم مقاومت می‌کند.

-اندازه منافذ غشا

اندازه منافذ عامل کلیدی برای حصول اطمینان از حذف کارآمد آلاینده های هدف توسط یک واحد فیلتراسیون غشایی است. علاوه بر این، انتخاب اندازه مناسب منافذ غشاء می‌تواند با بهینه‌سازی شار نفوذی در پرتو عوامل دیگر، مانند کیفیت آب خوراک، دما و غلظت نمک، به جلوگیری از رسوب کمک کند.

-شرایط عملیاتی

رسوب غشایی می تواند توسط محدوده های خاصی از دما، pH، فشار غشایی و سرعت جریان تشدید شود. یک سیستم خوب طراحی شده این متغیرها را متعادل می کند تا اطمینان حاصل شود که رسوبات روی سطح غشاء جمع نمی شوند.

با توجه به پیچیدگی این عوامل، اغلب بهتر است برای ارزیابی کامل نیازها و شرایط فرآیند با یک متخصص تصفیه آب تماس بگیرید. یک متخصص می تواند مطالعات درمانی، کالبد شکافی غشاء و آزمایش برای اینکه رسوب غشاء را به حداقل می رساند، انجام دهد.

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

تماس با ما:

منعقد کننده در تصفیه فاضلاب

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

 

هدف از انعقاد در تصفیه فاضلاب چیست؟

منعقد کننده ها در تصفیه فاضلاب برای افزایش جداسازی مایع و جامد فرموله شده اند.

منعقد کننده ها در تصفیه فاضلاب نقش حیاتی در فرآیند تصفیه فاضلاب ایفا می کند . آنها امکان حذف مواد جامد و آبگیری، شفاف سازی آب، نرم شدن آهک و غلیظ شدن لجن را فراهم می کند. با کمک سایر مواد شیمیایی تخصصی و روش‌های فیلتراسیون مکانیکی، منعقد کننده‌ها به شرکت‌ها کمک می‌کنند تا یک منبع ثابت و قابل اعتماد از آب تمیز را برای پشتیبانی از فرآیندهای صنعتی خود حفظ کنند.

 

انعقاد در تصفیه فاضلاب از زمان‌های قدیم برای شفاف‌سازی آب استفاده می‌شده است . در اوایل سال 2000 قبل از میلاد، زمانی که مصریان از بادام برای شفاف‌سازی آب رودخانه استفاده می‌کردند. همچنین شواهدی وجود دارد که نشان می دهد رومی ها در حدود سال 77 بعد از میلاد از زاج به عنوان منعقد کننده استفاده می کردند.

 

امروزه، انعقاد و لخته سازی هنوز اجزای ضروری فرآیندهای تصفیه هستند. به عنوان مثال: برای کاهش کدورت آب عملیات تصفیه فاضلاب همچنین برای حذف شیمیایی فسفر و کاهش مواد جامد معلق نیاز به انعقاد دارد.

انعقاد در تصفیه فاضلاب چیست؟

انعقاد یک فرآیند شیمیایی تا حدودی ساده است که شامل کنار هم قرار دادن مواد نامحلول با دستکاری بار ذرات، با افزودن نمک های آهن یا آلومینیوم، مانند سولفات آلومینیوم یا سولفات آهن، به یک جریان فاضلاب است. هدف اصلی استفاده از یک منعقد کننده علاوه بر حذف ذرات ریز مختلف از سوسپانسیون این است که این فرآیند باعث کدورت کمتر آب، یعنی آب شفاف تر می شود.

با بار مثبت منعقد کننده ها، ذرات باردار منفی در آب خنثی می شوند. این باعث می شود که مواد جامد معلق در آب به هم متصل شوند و به لخته های بزرگتری تبدیل شوند. این لخته های بزرگتر شروع به نشستن در پایه منبع آب می کنند. هرچه اندازه ذرات بزرگتر باشد، لخته سریعتر ته نشین می شود.

 

انعقاد به حذف تعدادی از آلاینده های مختلف که باعث کثیف یا سمی شدن آب می شوند کمک می کند، از جمله:

• ترکیبات آلی و برخی مواد آلی محلول، که معمولاً به عنوان ماده آلی طبیعی (NOM) یا کربن آلی محلول (DOC) نامیده می شود.
• رسوبات معدنی معلق مانند آهن و برخی فلزات
• برخی از ویروس ها و باکتری ها

از طریق انعقاد، منابع آب صنعتی برای فیلتراسیون مکانیکی آسان در حالت شیمیایی عالی قرار می گیرند. هنگامی که لخته‌ها در پایین زلال‌کننده شما قرار گرفتند. تجهیزاتی مانند فیلتر پرس می‌توانند آن توده‌های بزرگ‌تر ذرات انباشته شده را گرفته و حذف کنند و آب تمیز را به سیستم شما برگردانند.

 

هنگامی که با هم استفاده می شود، منعقد کننده ها، زلال کننده ها و فیلتر پرس ها حداکثر بازیابی آب را بیش از 95 درصد ارائه می دهند. با آب بسیار کمی که در واقع با مواد جامد تخلیه می شود، می توانید یک فرآیند تقریباً حلقه بسته ایجاد کنید.

چه مواد منعقد کننده در تصفیه آب استفاده می شود؟

برای استفاده از انعقاد در تصفیه آب، باید از منعقد کننده ها برای شروع شیمیایی فرآیند استفاده کنید. این مواد شیمیایی ویژه باید به گونه ای فرموله شوند که بر اساس آنالیز ذرات جامدات محلول/معلق شما، کاربرد کیفیت آب خاص شما را برآورده کند.

بزرگترین عامل در انتخاب منعقد کننده، انتخاب بین منعقد کننده های آلی و معدنی است.

منعقد کننده های آلی

منعقد کننده های آلی برای جداسازی جامد از مایع بهترین استفاده را دارند. آنها همچنین گزینه های خوبی برای استفاده در هنگام تلاش برای کاهش تولید لجن هستند. این منعقد کننده‌ها از آنجایی که طبیعت ارگانیک دارند، مزایای اضافی کار در دوزهای پایین‌تر را ارائه می‌کنند و هیچ تاثیری بر pH آب شما ندارند.

منعقد کننده های آلی معمولاً بر اساس فرمول های زیر هستند:

• پلی آمین ها و پلی دادمک ها : این منعقد کننده های کاتیونی تنها با خنثی سازی بار عمل می کنند و پرمصرف ترین منعقد کننده های آلی هستند. پلی آمین ها و PolyDADMAC ها بار منفی کلوئیدها را در آب خنثی می کنند. و یک توده اسفنجی به نام "میکروفلوک" را تشکیل می دهند. از آنجایی که آنها فقط از طریق خنثی سازی بار منعقد می شوند.  هیچ مزیتی در رابطه با مکانیسم Sweep-Floc ندارند (که بعداً با منعقد کننده های معدنی توضیح داده شد).
• ملامین فرمالدئیدها و تانن ها : این منعقد کننده های طبیعی تا حدودی مشابه منعقد کننده های معدنی عمل می کنند. زیرا هم مواد کلوئیدی را در آب منعقد می کنند و هم در لخته های رسوب شده خود نقش دارند. این رسوب لخته می تواند مواد آلی مانند روغن و گریس را جذب کند در حالی که ذرات ناخواسته را هم در آب منعقد می کند.  این منعقد کننده ها برای عملیاتی که لجن خطرناک تولید می کنند، مانند آنچه در پالایشگاه های نفت یافت می شود، عالی هستند.

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

مزایای اصلی منعقد کننده های آلی عبارتند از:

• دوز کمتر، حجم کمتر لجن تولیدی
• عدم تاثیر بر pH

منعقد کننده معدنی

منعقد کننده های غیر آلی معمولاً ارزان تر از همتایان آلی خود هستند و آنها را به یک راه حل مقرون به صرفه برای طیف گسترده ای از کاربردهای تصفیه آب تبدیل می کند. آنها به ویژه هنگامی که روی آب خام با کدورت کم استفاده می شوند مؤثر هستند.

وقتی منعقد کننده های معدنی به آب اضافه می شوند، رسوبات آلومینیوم یا آهن تشکیل می دهند. اینها با جذب ناخالصی‌های موجود در آب هنگام سقوط، به تمیز کردن آب کمک می‌کنند. این فرآیند به عنوان مکانیسم "فشار جابجایی" شناخته می شود. با این حال، این می تواند به حجم کلی لجن اضافه کند که باید تصفیه و حذف شود، بنابراین در هر سناریویی انتخاب درستی نیست.

[caption id="attachment_4108" align="alignnone" width="300"] منعقد کننده در تصفیه فاضلاب[/caption]

انواع اصلی منعقد کننده های معدنی عبارتند از:

• سولفات آلومینیوم (آلوم) - به عنوان یکی از رایج ترین مواد شیمیایی تصفیه آب که در فرآیندهای صنعتی استفاده می شود، زاج برای بسیاری از سیستم ها به عنوان منعقد کننده انتخاب می شود.
• کلرید آلومینیوم - این منعقد کننده مانند زاج کار می کند، اما گران تر، خطرناک تر و خورنده تر است. به این ترتیب، معمولاً تنها در فرآیندهایی که نمی‌توان از آلوم استفاده کرد، به عنوان گزینه دوم انتخاب می‌شود.
  پلی‌آلومینیوم کلرید (PAC) و کلروهیدرات آلومینیوم (ACH) - این منعقد‌کننده‌های معدنی بهترین کاربرد را برای تامین آب اولیه دارند.
• سولفات آهن و سولفات آهن  - در حالی که سولفات آهن بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، هر دو منعقد کننده آهن مشابه منعقد کننده های آلومینیوم عمل می کنند. سولفات آهن معمولاً برای کاربردهایی که به یک عامل احیاء کننده نیاز دارید یا یون های آهن محلول اضافی مورد نیاز است، انتخاب خوبی است.
• کلرید آهن  - از آنجایی که به عنوان یک ماده زائد از عملیات فولادسازی تولید می شود، کلرید آهن کم هزینه ترین منعقد کننده معدنی است. با این حال، تنها در تاسیساتی استفاده می شود که می تواند شهرت آن را به عنوان خورنده ترین و خطرناک ترین منعقد کننده معدنی کنترل کند.

 

هنگامی که منعقد کننده مناسب را دارید، این مواد شیمیایی را به آب کثیف خود اضافه کرده و به سرعت مخلوط می کنید. به این ترتیب، ماده منعقد کننده به سرعت و به راحتی در سراسر آب گردش می کند.

باقیمانده یا فرآورده های جانبی این منعقد کننده ها معمولاً مشکلی با کیفیت آب ایجاد نمی کنند، تا زمانی که به درستی و با دوز مناسب استفاده شوند. به همین دلیل است که داشتن یک متخصص تصفیه آب بسیار مهم است. افراد حرفه ای که در زمینه تصفیه فاضلاب با تجربه هستند، حتی می توانند فرآیند انعقاد را به گونه ای تنظیم کنند که مواد شیمیایی منعقد کننده همراه با لخته در طی فیلتراسیون حذف شوند.

[caption id="attachment_4110" align="aligncenter" width="576"] منعقد کننده در تصفیه فاضلاب[/caption]

تماس با ما:

 

کربن فعال چیست؟

کربن فعال یا زغال فعال عنصر متخلخلی است که ترکیبات عمدتاً آلی موجود در گاز یا مایع را به دام می اندازد. این کار را با چنان اثربخشی انجام می دهد که پرکاربردترین عامل تصفیه کننده توسط انسان است.

ترکیبات آلی از متابولیسم موجودات زنده به دست می آیند و ساختار اصلی آنها از زنجیره ای از اتم های کربن و هیدروژن تشکیل شده است. از جمله تمام مشتقات دنیای نباتی و جانوری از جمله روغن و ترکیبات حاصل از آن است.

خاصیت یک جامد برای چسبیدن یک مولکول در حال جریان به دیواره های خود را "جذب" می گویند. جامد را "جاذب" و مولکول "جذب" نامیده می شود.

پس از فیلتراسیون که برای حذف جامدات موجود در یک سیال در نظر گرفته شده است - هیچ فرآیند خالص سازی با کاربردهای بیشتر از کربن فعال وجود ندارد.

کاربرد کربن فعال چیست؟

• تصفیه آب

کربن فعال آفت‌کش‌ها، چربی‌ها، روغن‌ها، مواد شوینده، محصولات جانبی ضدعفونی، سموم، ترکیبات تولیدکننده رنگ، ترکیبات تولید شده از تجزیه جلبک‌ها، سبزیجات یا متابولیسم حیوانات را حفظ می‌کند.

• بو زدایی و تصفیه هوا

به عنوان مثال در ماسک‌های کارتریجی، سیستم‌های گردش هوا در فضاهای عمومی، دریچه‌های زهکشی و تصفیه‌خانه‌های آب، غرفه‌های کاربرد رنگ، فضای ذخیره‌سازی کلاه یا استفاده از حلال‌های آلی.

• درمان افراد مبتلا به مسمومیت حاد

کربن فعال یک "پادزهر جهانی" در نظر گرفته می شود و در اورژانس ها و بیمارستان ها استفاده می شود.

• تصفیه شکر

زغال سنگ پروتئین هایی را حفظ می کند که به آب نیشکر رنگ می دهند. هدف اصلی این فرآیند جلوگیری از تخمیر و فاسد شدن شکر است.

• حذف رنگ روغن گیاهی

رنگ را از روغن نارگیل، گلوکز ذرت و سایر مایعات مورد استفاده در صنایع غذایی پاک می کند.

• رفع بو و حذف رنگ تقطیر الکلی

رنگ و بو را از شراب های انگور پاک می کند و عرقیات از منابع دیگر را از بین می برد.

• بازیابی طلا

طلایی که با فرآیند شناورسازی از مواد معدنی جدا نمی شود، در سیانید سدیم حل شده و به کربن فعال جذب می شود.

کربن فعال چگونه کار می کند و چه فوایدی دارد؟

کربن فعال یک محیط جاذب است، وظیفه آن جذب مولکول های آلی در ریز منافذ آن است. با استفاده از فرآیندهای حرارتی یا شیمیایی برای افزایش ظرفیت جذب آن فعال می شود.

توضیح گرافیکی ساده در مورد نحوه عملکرد کربن فعال را در زیر مشاهده می کنید.

از سوی دیگر، کربن فعال جاذب نیست را در تصاویر زیر مشاهده می کنید.

چه چیزی به کربن فعال خاصیت جذب، عمدتاً مولکول های آلی می دهد؟

هر ذره کربنی قابلیت جذب دارد. به همین دلیل است که برخی افراد برای از بین بردن بوها، کربن را در یخچال قرار می دهند. اگر کربن را در یک ظرف آب قرار دهید، همین امر صادق است: رنگ، طعم و بو را از بین می برد. یا در حومه شهر، مردم تورتیلا را می سوزانند و برای رفع مشکلات گوارشی (مانند عفونت های خفیف، سوء هاضمه یا نفخ آن) می خورند.

فعال کردن کربن شامل متخلخل ساختن آن برای افزایش ظرفیت جذب آن است. یک گرم کربن دارای مساحتی در حدود 50 متر مربع است. با فرآیند فعال سازی به 600 یا 800 متر مربع می رسد. یعنی بین 12 تا 16 برابر افزایش می یابد.

اتم های کربن

اتم‌های کربنی که جامدی را تشکیل می‌دهند که ما آن را «کربن» می‌نامیم، توسط پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل می‌شوند. هر اتم یک الکترون با چهار اتم کربن دیگر به اشتراک می گذارد (به یاد داشته باشید که در کران های یونی، الکترونگاتیوترین اتم یک یا چند الکترون را از دیگری می دزدد).

اتم هایی که روی سطح نیستند، چهار پیوند خود را در همه جهات توزیع می کنند. اما اتم های سطحی، اگرچه به چهار اتم دیگر متصل هستند، اما در فضای کمتری مجبور به انجام این کار می شوند و عدم تعادل نیروها در آنها باقی می ماند. این عدم تعادل همان چیزی است که آنها را با ،به دام انداختن مولکولی از مایعی که کربن را احاطه کرده است، سوق می دهد.

نیروی لندن

نیرویی که اتم کربن سطح دیگری را به دام می اندازد، "نیروی لندن" نامیده می شود که یکی از هفت نوع "نیروهای وان در والس" است. این یک پیوند فیزیکوشیمیایی در نظر گرفته می‌شود، به اندازه‌ای قوی که بتواند جذب‌کننده را حفظ کند، اما نه آنقدر قوی که به عنوان یک پیوند شیمیایی برگشت‌ناپذیر در نظر گرفته شود که ساختار مولکولی جدیدی را تشکیل می‌دهد. بنابراین، جذب برگشت پذیر است و کربن فعال می تواند دوباره برای استفاده فعال شود.

همانطور که گفتیم، مولکول هایی که کربن جذب می کند تمایل به پیوند کووالانسی دارند و پیوند آتها یونی نیست، زیرا دومی سعی می کند الکترون ها را بدزدد یا به اتم های کربن اهدا کند. پیوندهای بین اتم های کربن و هیدروژن کووالانسی هستند و به همین دلیل است که کربن جاذب خوبی برای مولکول های آلی است.

همه مولکول های آلی تمایل به کووالانسی ندارند. آنها معمولاً حاوی اکسیژن، گوگرد و سایر اتمهای الکترونگاتیوی بالا هستند که به بخشی از مولکول که آنها را در بر می گیرد تمایل یونی می دهد. از سوی دیگر، همه مولکول های معدنی تمایل به یونی ندارند و تمایل کووالانسی دارند. در مورد دی سیانید طلا که کربن فعال را به بخشی ضروری از فرآیند استخراج این فلز گرانبها تبدیل می کند، چنین است.

از کدام مواد خام می توان کربن فعال به دست آورد؟

در تئوری، هر ذره کربنی می تواند فعال شود. با این حال، اگر کربن بسیار منظم باشد (مانند الماس یا گرافیت)، حذف برخی اتم‌های کربن برای ایجاد منافذ دشوار است.

یکی از راه‌های طبقه‌بندی کربن‌ها بر اساس ترتیب اتم‌های کربن آن‌ها است. هرچه سفارش کمتری داشته باشد، سختی کربن کمتر است و به راحتی می توان آن را فعال کرد.

پوسته نارگیل و زغال چوب

متداول‌ترین مواد خام مورد استفاده برای تولید کربن فعال عبارتند از: چوب‌های نرم (مانند کاج)، کربن‌های معدنی زغال سنگ (زغال‌سنگ، قیر و آنتراسیت) و پوسته‌ها یا استخوان‌های گیاهی (پوسته نارگیل، چاله‌های زیتون یا هلو، پوست گردو).

کربن‌های فعال ساخته شده از چوب‌های نرم، منافذ با قطر بزرگ را تشکیل می‌دهند و برای رنگ‌دهی مایعات مناسب هستند.

زغال سنگ معدنی

آنهایی که از زغال سنگ ساخته می شوند، تمایل دارند طیف وسیعی از منافذ را تشکیل دهند. آنها معمولاً برای کاربردهایی که ترکیباتی که باید حفظ شوند دارای اندازه های مولکولی مختلف هستند مناسب تر هستند.

آنهایی که از پوسته یا استخوان سخت به وجود می آیند، منافذ کوچکی را تشکیل می دهند و در تصفیه گازها یا در تصفیه آب خروجی از چاه ها به کار می روند.

شکل فیزیکی کربن فعال چیست؟

کربن را می توان به صورت پودر، گرانول یا گلوله های استوانه ای تولید کرد.

کربن پودری فقط در تصفیه مایعات استفاده می شود. زغال سنگ در یک مخزن با هم زدن ریز می شود و سپس با استفاده از یک فیلتر مناسب برای حفظ ذرات کوچک (مانند فیلتر پرس) از مایع جدا می شود.

در مورد زغال سنگ دانه ای در محدوده های ذرات مختلفی تولید می شود که بر اساس اندازه ذرات یا عدد مش مشخص می شود. به عنوان مثال، مش 4، مشکی است که در هر اینچ خطی چهار سوراخ دارد. آنها هم در تصفیه مایعات و هم در گازها کاربرد دارند.

گلوله ها معمولاً در تصفیه گاز استفاده می شوند، زیرا شکل استوانه ای آنها افت فشار کمتری ایجاد می کند.

اگر کربن یا گلوله دانه ای مورد نظر باشد وماده خام به اندازه کافی سخت نباشد، می توان آن را با استفاده یک ماده اتصال دهنده که به آن قوام می دهد تقویت کرد تا از شکستن آن هنگام عبور سیال جلوگیری کند.

کربن چگونه فعال می شود؟

فرایند حرارتی

کربن را می توان با فرآیندهای حرارتی یا شیمیایی فعال کرد. فرآیندهای حرارتی شامل تحریک اکسیداسیون جزئی کربن، برای رسیدن به تشکیل منافذ، اما اجتناب از گاز شدن و از دست دادن کربن بیشتر از حد لازم است. این در دماهای بین 600 تا 1100 درجه سانتیگراد (1112 درجه فارنهایت و 2012 درجه فارنهایت) و در اتمسفر کنترل شده (که با تزریق مقدار مناسبی از بخار آب یا نیتروژن حاصل می شود) رخ می دهد.

فرایند شیمیایی

قبل از کربن شدن فرآیندهای شیمیایی از مواد خام شروع می شود. این معرف ها عوامل کم آب کننده (مانند اسید فسفریک) هستند که پیوندهایی را که زنجیره های سلولزی را به یکدیگر متصل می کنند، می شکنند. پس از این مرحله، مواد در دمای نسبتاً پایین (حدود 550 درجه سانتیگراد یا 1022 درجه فارنهایت) کربنیزه می شوند و سپس برای حذف بقایای معرف و سایر محصولات جانبی شسته می شوند.

کوره هایی که در آنها کربن به صورت حرارتی فعال می شود یا کربنی که قبلاً با مواد شیمیایی کربنیز است، می توانند دوار یا عمودی (مرحله ای) باشند.

ظرفیت جذب کربن فعال چقدر است؟

ظرفیت یک کربن فعال برای حفظ یک ماده معین نه تنها با مساحت سطح آن مشخص می‌شود، بلکه با نسبت منافذی که اندازه مناسبی دارند نیز مشخص می‌شود، یعنی یک کربن مناسب قطری بین یک تا پنج برابر مولکول مورد نظر دارد.

زغال فعال در دکلره چگونه عمل می کند؟

دکلره یک مکانیسم  دارد و مسیرهای واکنش مختلفی را دنبال می کند که در آن کربن فعال می تواند به عنوان یک واکنش  یا یک کاتالیزور دخالت کند.

کلر آزاد را می توان به صورت گاز کلر، محلول هیپوکلریت سدیم یا جداول هیپوکلریت کلسیم (گرانول) به آب اضافه کرد.

در هر یک از این موارد، کلر به شکل اسید هیپوکلرو (HOCl) حل می شود، اسید ضعیفی که تمایل به تجزیه جزئی دارد.

توزیع بین اسید هیپوکلروس و یون هیپوکلریت به pH و غلظت این گونه ها بستگی دارد. هر دو شکل مولکولی به عنوان کلر آزاد تعریف می شوند.

هر دو اکسیدان قوی هستند که وقتی به آب اضافه می‌شوند تقریباً بلافاصله با ناخالصی‌های آلی و معدنی واکنش نشان می‌دهند و یک اثر بیوسیدال روی میکروارگانیسم‌ها اعمال می‌کنند.

کلری که واکنش نشان می دهد و آن که در این مرحله از گندزدایی مداخله می کند، آزاد نمی ماند و ترکیب می ماند و آزاد نمی ماند. هنگامی که این مرحله به پایان رسید، لازم است کلر آزاد باقیمانده را با استفاده از کربن فعال دانه ای حذف کنید.

هنگامی که کربن در معرض کلر آزاد قرار می گیرد، واکنش هایی رخ می دهد که در آن HOCl یا OCl به یون کلرید کاهش می یابد. این کاهش نتیجه مسیرهای مختلف واکنش های ممکن است.

در دو مورد از رایج ترین آنها، GAC بر اساس واکنش های زیر عمل می کند:

جایی که C نشان دهنده کربن فعال است. CO و CO2 اکسیدهای سطحی هستند که به تدریج فضاهایی را اشغال می کنند که در صورت مسدود شدن، دیگر در واکنش شرکت نمی کنند. برخی از این اکسیدها به صورت CO و CO2 در محلول آزاد می شوند. این کار دوباره فضاهایی را در دسترس می گذارد که بنابراین ظرفیت کربن فعال دانه ای برای این واکنش را افزایش می دهد.

در مورد کلر نیز در اولین لحظات عملیات روی سطح زغال سنگ تجمع می یابد. با  رسیدن HOCl یا OCl  سطح کربن، سرعت واکنش کمی کاهش می یابد و سپس کلر شروع آزاد شدن می کند. این کاهش سرعت به دلیل مسمومیت کربن توسط اکسیدهای سطحی است. این مسمومیت به تدریج ادامه می یابد، در حالی که ظرفیت جذب و کلر زدایی کربن فعال کاهش می یابد.

در واکنش های فوق می توانید به جای HOCl مداخله کنید، با این تفاوت که H+ تولید نمی شود. مشاهده می شود که کربن فعال واکنش نشان می دهد و بنابراین ناپدید می شود. اگر اکسیدهای سطحی انباشته نمی شد، واکنش تا ناپدید شدن کامل کربن ادامه می یافت.

چه نوع کربنی برای سفید کردن مناسب است؟

رنگ هایی که در مایعات ظاهر می شوند معمولاً مولکول های نسبتاً بزرگی هستند. بنابراین، آنها در منافذ بزرگ جذب می شوند، که باعث می شود کربن برای حفظ آنهایی که دارای بیشترین تخلخل هستند، مناسب تر باشد.

زغال چوب، به ویژه آنهایی که از چوب های نه چندان سخت (مانند کاج) که از نظر شیمیایی فعال می شوند، بیشترین درشت تخلخل را دارند و بنابراین مناسب ترین برای تغییر رنگ هستند.

مشکل این کربن ها این است که خیلی سخت نیستند و در برابر سایش مقاومت چندانی ندارند، به این معنی که باید به صورت پودر اعمال شوند. هنگامی که کربن سفید کننده نیاز به دانه بندی دارد، بهترین جایگزین معمولاً کربن لیگنیت است. این کربن با بیشترین درشت تخلخل است.

کدام نوع کربن فعال برای تصفیه آب مناسب است؟

آلاینده هایی که معمولاً در آب چاه وجود دارند معمولاً با وزن مولکولی کم هستند و برای این موارد مناسب ترین کربن کربنی با ریزتخلخل بالا است.

کربن هایی که به بهترین وجه این شرایط را برآورده می کنند، اولاً کربن های پوسته نارگیل و متعاقباً مواد معدنی قیر هستند.

چرا هنگام نصب کربن بکر، pH آب تغییر می کند؟

هنگامی که یک کربن با مواد شیمیایی فعال می شود، حذف تمام مواد شیمیایی از محصول نهایی برای سازندگان غیرعملی و غیر ضروری است. بنابراین، اگر ماده شیمیایی یک اسید باشد، pH اولین لیتر آبی را که با کربن تماس پیدا می کند، کاهش می دهد. اگر ماده شیمیایی مورد استفاده قلیایی باشد برعکس اتفاق می افتد.

در مورد کربن فعال حرارتی (بدون وجود مواد شیمیایی غیر از بخار آب و گازهای حاصل از احتراق)، pH اولین لیتر آب تصفیه  با آن افزایش می یابد.

زیرا همه سبزیجات دارای مقادیر قابل توجهی سدیم، پتاسیم، کلسیم و سایر کاتیون ها هستند که در فرآیند کربنیزاسیون، به شکل اکسید در کربن باقی می مانند. این اکسیدها در تماس با آب به هیدروکسید تبدیل می شوند و در آب حل می شوند و PH آن را افزایش می دهند.

هنگامی که PH اولین لیتر آبی که با کربن تماس پیدا می کند تغییر نمی کند، می تواند یک کربن با pH تنظیم یا یک کربن فوق خالص (بدون محلول) باشد.

تماس باما

               حذف آرسنیک از آب

[caption id="attachment_4026" align="aligncenter" width="300"] حذف آرسنیک از آب[/caption]

در مناطقی که آب آشامیدنی حاوی سطوح ناایمن آرسنیک است، نگرانی جدی، یافتن یک منبع سالم آب آشامیدنی است.  یافتن منبع امن جدید یا حذف آرسنیک از آب دو راه حل اصلی به شمار می آید. اگر نتوان منبع آب سالم از آرسنیک یافت، هدف کوتاه مدت کاهش سطح آرسنیک است. روش‌های مختلفی برای حذف آرسنیک از آب وجود دارد. روش های مهم زیر در زیر مورد بحث قرار می گیرند:

1. اکسیداسیون

2. انعقاد، بارش و فیلتراسیون

3. جذب (فیلتراسیون جذبی)

4. تبادل یونی

5. تکنیک های غشایی

اکسیداسیون

بیشتر تاثیر فن‌آوری‌های حذف آرسنیک در از بین بردن شکل پنج ظرفیتی آرسنیک (As(V)، و تبدیل به آرسنات، به چشم می خورد، زیرا شکل سه ظرفیتی (As(III)، آرسنیت عمدتاً کمتر از pH 9.2 شارژ نمی‌شود. بنابراین آرسنات بسیار کمتر از آرسنیت تحرک دارد، زیرا تمایل دارد با کاتیون‌های فلزی رسوب کند یا بر روی سطوح جامد جذب شود.

بنابراین، بسیاری از سیستم های تصفیه شامل یک مرحله اکسیداسیون برای تبدیل آرسنیت به آرسنات هستند. آرسنیت می تواند توسط اکسیژن (O2)، هیپوکلریت (HClO)، پرمنگنات (HMnO4) و پراکسید هیدروژن (H2O2) اکسید شود. اکسیژن اتمسفر در دسترس ترین عامل اکسید کننده است و بسیاری از فرآیندهای تصفیه اکسیداسیون توسط هوا را ترجیح می دهند. با این حال، اکسیداسیون آرسنیک در هوا یک فرآیند بسیار کند است و ممکن است هفته ها برای اکسیداسیون طول بکشد.اکسیداسیون آرسنیت در هوا می تواند توسط باکتری ها، محلول های اسیدی یا قلیایی قوی، مس، کربن فعال پودری و دمای بالا کاتالیز شود .

اکسیداسیون و ته نشینی غیرفعال

در خانه ها اکسیداسیون با اکسیژن موجود به طور طبیعی در هوا در طول جمع آوری و ذخیره سازی  ممکن است باعث کاهش غلظت آرسنیک در آب ذخیره شده شود که به عنوان رسوب غیرفعال نیز شناخته می شود. برای ته نشینی غیرفعال، آب باید برای مدت زمان کافی ذخیره شود تا امکان تبادل اکسیژن از هوا به آب فراهم شود.

به نظر می رسد کاهش آرسنیک توسط رسوب گذاری ساده به کیفیت آب، به ویژه وجود آهن رسوب دهنده در آب، بستگی دارد. قلیائیت زیاد و وجود آهن در آب چاه لوله باعث افزایش حذف آرسنیک با ذخیره سازی می شود.

 

انعقاد و فیلتراسیون

انعقاد و فیلتراسیون با نمک های فلزی و آهک و به دنبال آن فیلتراسیون، مستندترین روش حذف آرسنیک از آب است. در فرآیند انعقاد، آرسنیک از طریق سه مکانیسم از محلول حذف می شود .

 

1. رسوب: تشکیل ترکیبات نامحلول.

2. رسوب همزمان: ادغام گونه های آرسنیک محلول در فازهای هیدروکسیدهای فلزی در حال رشد (مانند رسوب همزمان با Fe(III)؛

3. جذب: اتصال الکترواستاتیکی آرسنیک محلول به سطوح خارجی هیدروکسید فلز نامحلول.

 

فناوری انعقاد از سال 1970 در شمال شیلی برای حذف آرسنیک از آب آشامیدنی استفاده شده است. این تجربه نشان می دهد که انعقاد یک فناوری موثر برای حذف آرسنیک است. در حال حاضر می توان آرسنیک را از 400 میکروگرم در لیتر به 10 میکروگرم در لیتر با سرعت 500 لیتر در ثانیه کاهش داد، با فرض اینکه pH، عوامل اکسید کننده و انعقاد به شدت کنترل شوند .

فرآیندهای انعقاد لخته سازی با استفاده از آلوم، کلرید آهن یا سولفات آهن در حذف آرسنیک موثر هستند

آنها شناخته شده ترین راه تصفیه آرسنیک هستند و در مطالعات آزمایشگاهی و میدانی بیشتر از سایر فناوری ها آزمایش شده اند .هنگامی که به آب اضافه می شوند، تحت هم زدن موثر به مدت یک تا چند دقیقه حل می شوند. در طی این فرآیند لخته سازی، انواع ریز ذرات و یون های دارای بار منفی با اتصال الکترواستاتیکی به لخته ها متصل می شوند.

آرسنیک نیز بر روی لخته های منعقد شده جذب می شود. می توان آن را تا حدی با ته نشینی حذف کرد، در حالی که ممکن است برای اطمینان از حذف کامل همه لخته ها به فیلتراسیون نیاز باشد. حذف آرسنیک توسط انعقاد عمدتاً توسط pH و دوز انعقادی کنترل می شود. انعقاد با کلرید آهن در pH کمتر از 8 بهترین عملکرد را دارد و آلوم دامنه موثر باریکتری از pH 6 تا 8 دارد.

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

استفاده از آهن طبیعی موجود در آب های زیرزمینی

استفاده از آهن طبیعی موجود در آب های زیرزمینی یک روش امیدوارکننده برای حذف آرسنیک با جذب است، به این معنی که نیازی به افزودن مواد شیمیایی نیست. رسوبات آهنی که در اثر اکسیداسیون آهن محلول به وجود می‌آیند، آرسنیک را از طریق انعقاد، جذب، رسوب و فیلتراسیون و همچنین با اکسیداسیون حذف می‌کنند. راندمان واحدها به میزان آرسنیک و آهن آب بستگی دارد. با افزایش زمان تماس گونه های آرسنیک و لخته های آهن می توان آن را افزایش داد.

انعقاد با آهک

تصفیه آب با افزودن آهک سریع، CaO یا آهک هیدراته، Ca(OH)2 آرسنیک را حذف می کند. تصفیه آهک فرآیندی مشابه انعقاد با نمک فلز است. هیدروکسید کلسیم رسوب شده، Ca(OH)2 به عنوان یک لخته جذب کننده برای آرسنیک عمل می کند. آهک اضافی حل نمی شود، اما به عنوان یک کمک منعقد کننده باقی می ماند که باید همراه با رسوبات از طریق فرآیند ته نشینی و فیلتراسیون حذف شود.

مشاهده شده است که حذف آرسنیک توسط آهک نسبتاً کم است، معمولاً بین 40-70٪. بیشترین حذف در pH 10.6 تا 11.4 به دست می آید (AHMED 2001). نرم کردن آهک ممکن است به عنوان یک پیش تصفیه مورد استفاده قرار گیرد و به دنبال آن انعقاد زاج یا آهن انجام شود.

اکسیداسیون خورشیدی و رسوب اکسیدهای Fe(III) با As(V) جذب شده

SORAS یک روش ساده است که از تابش آب با نور خورشید در بطری شفاف PET یا دیگر UV-A (نگاه کنید به SODIS) برای کاهش سطح آرسنیک در آب آشامیدنی استفاده می کند. روش SORAS مبتنی بر دو مرحله است: مرحله اول شامل اکسیداسیون فتوشیمیایی (از طریق اثر نور UV خورشیدی) As (III) به As (V) و سپس مرحله دوم شامل بارش یا فیلتر کردن As (V) است.

جذب شده روی اکسیدهای آهن (III) که یا به طور طبیعی وجود دارند یا اضافه می شوند و با افزودن آب لیمو به حالت تعلیق نگهداری می شوند. این می تواند یک روش تصفیه آب باشد که در سطح خانگی برای تصفیه مقادیر کمی آب آشامیدنی استفاده می شود.

آب های زیرزمینی در بنگلادش به طور طبیعی حاوی آهن (II) و آهن (III) هستند. بنابراین SORAS می تواند محتویات آرسنیک را کاهش دهد و تقریباً بدون هیچ هزینه ای در دسترس همه باشد.

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

فیلتراسیون جذبی

چندین محیط جذب مانند آلومینا فعال، کربن فعال، ماسه پوششی با آهن و منگنز، خاک رس کائولینیت، اکسید آهن هیدراته، بوکسیت فعال، اکسید تیتانیوم، اکسید سیلیسیم و بسیاری از محیط های طبیعی و مصنوعی هستند که آرسنیک را از آب حذف می کنند. کارایی محیط جذب به استفاده از عوامل اکسید کننده به عنوان کمک برای تحریک جذب آرسنیک در محیط بستگی دارد.

آلومینا فعال

آلومینا فعال (Al2O3) سطح جذب خوبی دارد، در محدوده 200-300 m2/g. مساحت سطح بزرگ به ماده منطقه بسیار زیادی برای جذب آرسنیک می دهد. هنگامی که آب از یک ستون بسته بندی شده از آلومینا فعال عبور می کند، ناخالصی ها از جمله آرسنیک موجود در آب روی سطوح دانه های آلومینا فعال می نشیند.

در نهایت، ستون ابتدا در ناحیه بالایی خود و سپس در پایین دست به سمت انتهای پایین اشباع و در نهایت ستون کاملاً اشباع می شود. بازسازی آلومینا اشباع شده با قرار دادن محیط در معرض 4 درصد سود سوزآور (NaOH) به صورت دسته‌ای یا با جریان از طریق ستون انجام می‌شود که منجر به فاضلاب سوزاننده شدیداً آلوده به آرسنیک می‌شود.

حذف آرسنیک توسط آلومینا فعال شده توسط pH و محتوای آرسنیک آب کنترل می شود. با نزدیک شدن به نقطه بار صفر، راندمان کاهش می یابد و در pH 8.2 که سطح بار منفی دارد، ظرفیت حذف تنها 5-2 درصد ظرفیت در pH بهینه است. برخی از نمونه‌هایی از محیط‌های جذبی مبتنی بر آلومینا فعال عبارتند از: «آلومینای فعال BUET»، «آلومینای فعال تقویت‌شده آلکان» و «واحد تصفیه آرسنیک Apyron».

 

 

هیدروکسید آهن دانه ای

هیدروکسید آهن دانه ای نیز برای حذف جذبی آرسنات، آرسنیت و فسفات از آب استفاده می شود. راکتورهای گرانول هیدروکسید آهن، جاذب های بستر ثابت هستند که مانند یک فیلتر معمولی با جریان آب رو به پایین عمل می کنند. آب حاوی آهن محلول بالا و مواد معلق باید هوادهی شود و از طریق بستر شن و ماسه به عنوان پیش تصفیه تصفیه شود تا از گرفتگی بستر جذب جلوگیری شود.

اکسید سریم آبدار

اکسید سریم آبدار نیز جاذب خوبی است. آزمایش آزمایشگاهی و آزمایش میدانی مواد در چندین مکان نشان داد که این جاذب در حذف آرسنیک از آب‌های زیرزمینی بسیار کارآمد است.

تراشه های آجر و ماسه روکش با آهن

شن و ماسه با روکش آهن و تراشه های آجری با روکش آهن در از بین بردن As(III) و As(V) موثر هستند. "فیلتر آرسنیک Shapla" نمونه‌ای از فیلتر حذف آرسنیک خانگی است که بر اساس تراشه‌های آجری با روکش آهن ساخته و توسط سازمان توسعه بین‌المللی (IDE) توسعه یافته است.آب جمع‌آوری‌ از چاه‌های لوله‌ای آلوده از میان فیلترهایی که در ظرف خاکی قرار گرفته‌اند عبور می‌کند که در زیر آن یک سیستم زهکشی وجود دارد.

 

فیلترهای آرسنیک خانگی

برخی از فیلترها مانند SONO 3 KALSHI، KanchanTM یا فیلتر آرسنیک SAFI از پرکننده‌های آهن صفر (آهن جامد)، ماسه، تراشه‌های آجری و کک چوب برای حذف آرسنیک و سایر فلزات کمیاب از آب زیرزمینی استفاده می‌کنند (همچنین به فیلترهای آرسنیک مراجعه کنید). آرسنیک از طریق جذب روی مخلوط پرکننده آهن صفر ظرفیتی نیمه اکسید و ماسه حذف می گردد.

 

فیلتر KanchanTM توسط موسسه فناوری ماساچوست (MIT)، سازمان محیط زیست و بهداشت عمومی (ENPHO) و برنامه تامین آب و بهداشت روستایی (RWSSSP) نپال توسعه یافته است. فیلتراسیون آهسته ماسه و جذب روی هیدروکسید آهن را با هم ترکیب می کند و در حذف آرسنیک، عوامل بیماری زا، آهن، کدورت، بو و برخی دیگر از آلاینده ها در آب آشامیدنی موثر است.

فیلتر

فیلتر از یک جعبه بتنی یا پلاستیکی تشکیل یافته که با لایه‌هایی از شن و ماسه پر است، مانند فیلتر بیوسند. در بالای فیلتر به عنوان مرحله اول یک لایه 5 کیلوگرمی میخ آهنی نصب می شود. این میخ‌ها وقتی در معرض هوا و آب قرار می‌گیرند خیلی سریع زنگ می‌زنند و ذرات هیدروکسید آهن تولید می‌کنند که جاذب عالی آرسنیک است. هنگامی که آب حاوی آرسنیک در فیلتر را می افزایند، واکنش کمپلکس سطحی رخ می دهد و آرسنیک به سرعت بر روی سطح ذرات هیدروکسید آهن می نشیند.

سپس  به لایه شنی زیر ذرات آهن حاوی آرسنیک می افزایند. به دلیل فضای منافذ بسیار کوچک در لایه ماسه ریز، ذرات آهن حاوی آرسنیک در چند سانتی‌متر بالای لایه ماسه ریز به دام می‌افتند. در نتیجه، آرسنیک به طور موثر از آب حذف می شود.

فیلتر SAFI یک فیلتر شمع سرامیکی سازگار است که بر اساس اصول جذب و فیلتراسیون بر روی مواد کامپوزیت متخلخل فعال شمع عمل می کند. این فیلتر از مواد متخلخل کامپوزیتی مانند کائولینیت و اکسید آهن است که اکسید آهن هیدراته بر روی آن با عملیات شیمیایی و حرارتی متوالی رسوب می کند. اکسی هیدروکسیدهای آهن، آلومینیوم و منگنز در حذف آرسنیک، آهن و باکتری ها نقش دارند.

تبادل یونی

تبادل یونی مشابه با آلومینا فعال است. فقط محیط یک رزین مصنوعی با ظرفیت تبادل یونی متعارف بهتر است. رزین مصنوعی بر اساس یک اسکلت پلیمری متقابل به نام ماتریس  است. گروه‌های عاملی باردار از طریق پیوند کووالانسی به ماتریکس متصل می‌شوند و به گروه‌های اسیدی، ضعیف اسیدی، قوی بازی و ضعیف بازی تقسیم می‌شوند. فرآیند تبادل یونی  به pH آب وابستگی کمتری دارد .

آرسنیت، بدون شارژ، با فرآیند تبادل یونی حذف نمی شود. از این رو، پیش اکسیداسیون As(III) به As(V) برای حذف آرسنیت توسط فرآیند تبادل یونی مورد نیاز است، اما مازاد اکسیدان اغلب باید قبل از تبادل یونی حذف شود تا از آسیب رزین های حساس جلوگیری شود. همانطور که رزین تمام می شود، نیاز به بازسازی دارد. رزین های تبادل یونی را می توان به راحتی با شستشو با محلول NaCl بازسازی کرد.

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

تکنیک های غشایی

غشاهای مصنوعی برای از بین بردن بسیاری از آلاینده ها از آب از جمله پاتوژن ها، نمک ها و یون های فلزی مختلف کاربرد دارند. معمولاً از دو نوع فیلتراسیون غشایی استفاده می شود: غشاهای کم فشار مانند میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون و غشاهای پرفشار مانند نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس. حذف آرسنیک توسط فیلتراسیون غشایی مستقل از pH و حضور سایر املاح است اما وجود مواد کلوئیدی بر آن تأثیر منفی می‌گذارد.

آهن و منگنز همچنین می توانند منجر به پوسته پوسته شدن و رسوب غشاء شوند.آلودگی غشایی توسط ناخالصی های موجود در آب، قابل شستشوی معکوس نیست. آبی که غلظت‌های بالایی از مواد جامد معلق دارد، برای حذف آرسنیک با تکنیک‌های غشایی برای جلوگیری از گرفتگی نیاز به پیش تصفیه دارد.

حذف آرسنیک از آب با اسمز معکوس

اسمز معکوس یکی از روش ها و تجهیزات بسیار کاربردی در تصفیه آب می باشد که عکس عمل اسمز موجود در طبیعت رفتار می کند. در این تجهیزات آب حاوی آلاینده ها با فشار از غشاهایی با منافذ بسیر کوچک می گذرد. بر اثر عبور آب از این غشاها ذرات کوچکی مانند آرسنیک امکان عبور را پیدا نخواهند کرد.

 

حذف آرسنیک با اولترافیلتراسیون

استفاده از غشاهای اولترافیلتراسیون از دیگر روش ها برای کاهش مقدار آرسنیک موجود در آب می باشد که البته کارایی آن کمتر از اسمز معکوس است. با توجه به اینکه منافذ این غشاها بزرگتر از اسمز معکوس می باشند، به همین دلیل بهتر است ابتدا عمل لخته سازی و انعقاد صورت گیرد تا کارایی و راندمان افزایش پیدا کند.

 

حذف آرسنیک از آب با نانوفیلتراسیون

عبور آب از غشاهای نانوفیلتراسیون که دارای منافذی به اندازه 0.001 میکرون می باشند نیز می تواند گزینه ای نسبتا مناسب برای حذف آرسنیک از آب باشد. این گروه از ممبران ها نیز کارایی کمتری نسبت به RO دارند.

دفع لجن

تمام فن آوری های حذف آرسنیک از آب در نهایت  در محیط های جذب، لجن یا محیط های مایع آرسنیک را متمرکز می کنند و دفع بی رویه آنها ممکن است منجر به آلودگی محیط زیست شود.

از این رو، دفع زیست محیطی ایمن لجن، محیط های اشباع  و زباله های مایع غنی از آرسنیک بسیار نگران کننده است.

آزمایش‌هایی برای ارزیابی تبدیل آرسنیک از محلول‌های آبی در حضور مدفوع گاو انجام شد.

برخی از مطالعات نشان دادند که فرآیند بیوشیمیایی (به عنوان مثال، متیلاسیون زیستی) در حضور فضولات تازه گاو ممکن است منجر به کاهش قابل توجه آرسنیک از پسماندهای تصفیه غنی از آرسنیک شود.

 

تماس با ما:

 

      سیستم های هوادهی فاضلاب

 هوادهی فاضلاب چیست؟

هوادهی فاضلاب یک فرآیند لجن فعال است. لجن فعال فرآیندی با غلظت بالایی از میکروارگانیسم ها است.
در این مرحله، فرآیندهای بیولوژیکی مانند تصفیه هوازی، ترکیبات آلی و آلاینده‌های موجود در فاضلاب را تجزیه می‌شوند.

مواد شیمیایی برای حذف آلاینده های آلی پایدار، باکتری ها و پاتوژن های میکروبی استفاده می شود.

نتیجه هوادهی فاضلاب چیست؟

به طور معمول، فاز ثانویه مواد شیمیایی و ترکیبات سمی را حذف می کند. تکرار چندین بار این مرحله  برای آب غیرمعمول نیست.

چرا هوادهی مهم است؟

یک سیستم هوادهی خوب طراحی شده مستقیماً بر سطح تصفیه فاضلاب به دست آمده تأثیر می گذارد. کلید تصفیه سریع، اقتصادی، ایمن و موثر فاضلاب، سیستم هوادهی است که اکسیژن را به طور مساوی توزیع می کند.

فاضلاب چگونه هوادهی می شود؟

هوادهی یک فرآیند لجن فعال است. هوا را به داخل مخزن  وارد می کند و باعث رشد میکروبی در فاضلاب می شود. باکتری هایی که لجن فعال را تشکیل می دهند، پس از ته نشین شدن در یک مخزن ته نشینی جداگانه، مجدداً به حوضچه هوادهی گردش می کنند. چرخش مجدد به حوضچه هوادهی سرعت تجزیه را افزایش می دهد.

نمای کلی طراحی کارخانه

حجم بالای فاضلاب به سیستم‌های پیچیده‌تری در مقایسه با فرآیندهای دسته‌ای ساده‌ای که توسط تأسیسات مقیاس کوچک‌تر استفاده می‌شود، نیاز دارد. طراحی کارخانه زیر نشان می دهد که چگونه یک سیستم بر سطح تصفیه فاضلاب به دست آمده تأثیر می گذارد.

 

[caption id="attachment_4130" align="alignnone" width="850"] سیستم های هوادهی فاضلاب[/caption]

مکان های هوادهی

فاز هوادهی مواد آلی، ذرات ریز و مواد شیمیایی بالقوه سمی و مضر را از پساب وارد شده به سیستم ،حذف می کند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد مکان های هوادهی تصفیه فاضلاب، ادامه مطلب را بخوانید.

حوضچه های هوادهی و هاضم های هوازی

تالاب هوادهی یا حوض هوادهی یک حوضچه تصفیه است که هوادهی مصنوعی را تامین می کند. هوادهی مصنوعی باعث افزایش اکسیداسیون بیولوژیکی فاضلاب می شود.

حوضه های هوادهی تالاب ها یا برکه های خاکی بزرگ و باز هستند. سطوح بزرگ درگیر باعث تغییرات شدید دما نسبت به هاضم های هوازی می شود. بنابراین، باعث ایجاد تغییرات در زمان نگهداری لجن می شود. اگر مواد جامد به فرآیند حوضچه هوادهی برگردند، در این صورت تفاوتی بین حوضچه هوادهی و فرآیند لجن فعال وجود ندارد.

هاضم های هوازی مخازنی هستند که از بتن یا فلز ساخته شده و مستطیل شکل هستند. بنابراین چندین مخزن می توانند دیوارهای مشترک را به اشتراک بگذارند.

 

[caption id="attachment_4131" align="alignnone" width="850"] سیستم های هوادهی فاضلاب[/caption]

تالاب های مختلط معلق

تالاب های مخلوط معلق، مواد آلی محلول و زیست تخریب پذیر در پساب را به زیست توده تبدیل می کنند که می تواند به صورت لجن ته نشین شود. پساب به حوض دوم می رود که لجن می تواند در آنجا ته نشین شود.

هواده های سطحی شناور

دو عملکرد در یک سیستم هوادهی سطحی ارائه می شود:

(1) انتقال هوا به داخل حوضچه ها برای تسهیل واکنش های اکسیداسیون بیولوژیکی.

(2) آنها اختلاط مورد نیاز برای پراکندگی هوا و تماس با واکنش دهنده ها (یعنی اکسیژن، فاضلاب و میکروب ها) را فراهم می کنند.

هواده های سطح شناور اکسیژن را برای هوادهی تحویل می دهند. با این حال، هواده های سطحی مخلوطی را که معادل آنچه در سیستم های لجن فعال به دست می آید، ارائه نمی دهند.

هوادهی پراکنده غوطه ور

هوای پخش شده غوطه ور شکلی از شبکه پخش کننده در داخل یک تالاب است. دو نوع اصلی سیستم های هوادهی پراکنده مستغرق برای کاربردهای تالاب، شناور و جانبی غوطه ور هستند. هر دو سیستم از پخش کننده های حباب ریز یا متوسط ​​برای ارائه هوادهی و فرآیند اختلاط آب استفاده می کنند. دیفیوزرها را می توان کمی بالاتر از کف تالاب معلق کرد یا ممکن است در پایین قرار گیرد.

هوادهی کانال

کانال هایی که فاضلاب را به مخازن ته نشینی اولیه توزیع می کنند، هوادهی می شوند تا مواد جامد را در حالت تعلیق و مستقل از سرعت جریان آب نگه دارند. مقدار هوای مورد نیاز محدوده و مشروب مخلوط به مخازن ته نشینی لجن فعال تبدیل می شود که هوادهی می شوند.

هوادهی پست

الزامات برای پساب نیاز به سطوح بالای اکسیژن محلول. این مقررات می خواهد اطمینان حاصل کند که پساب سطح پایین اکسیژن محلول با جریان دریافت کننده مخلوط نمی شود.

یک روش هوادهی آبشاری است که در آن پساب توسط تلاطم مجموعه ای از آبشارها هوادهی می شود. با این حال، دمای آب به شدت بر توانایی آب در جذب اکسیژن تأثیر می گذارد.

هوادهی دیفیوزر در تصفیه خانه های بزرگتر استفاده می شود. دیفیوزرها بستگی به سرعت انتقال اکسیژن مورد نیاز پساب  دارند.

[caption id="attachment_4132" align="alignnone" width="600"] سیستم های هوادهی فاضلاب[/caption]

تماس با ما:

                تاریخچه تصفیه آب

[caption id="attachment_4073" align="aligncenter" width="448"] تاریخچه تصفیه آب[/caption]

درباره ی تاریخچه تصفیه آب چه می دانید؟ آیا می دانستید که تصفیه آب به ۲۰۰۰ سال قبل از میلاد برمی گردد؟ در این پست، توسعه روش‌شناسی تصفیه آب را از منشأ آن، در طول اعصار و تا عصر مدرن دنبال می‌کنیم. ما از جوشاندن و صاف کردن آب آشامیدنی خود فاصله زیادی گرفته ایم.

عکس قناتی که در زیرساخت های تصفیه آب باستانی استفاده می شد را در زیر مشاهده میکنید:

 

[caption id="attachment_4068" align="alignnone" width="300"] تاریخچه تصفیه آب[/caption]

 

از آنجایی که ما هنوز مناطقی از جهان داریم که قادر به تامین آب سالم برای جمعیت خود نیستند، ممکن است به نظر برسد که تصفیه آب یک توسعه نسبتاً جدید و مدرن است. تصور اینکه مردم هزاران سال پیش از آب با درجه خلوصی که امروزه می توانیم به دست آوریم لذت ببرند، سخت است. با این حال، در حالی که روش ها تغییر کرده اند، تصفیه آب سابقه ای به هزاران سال پیش دارد.

 

بیایید توسعه تصفیه آب را از مبدأ آن، از طریق توسعه شیوه های جدید و مدرن ردیابی کنیم.

تاریخچه تصفیه آب از دوران باستان شروع شده است:

نوشته‌های یونان باستان و سانسکریت مربوط به ۲۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح، روش‌هایی را برای تصفیه آب توصیه می‌کنند. حتی در آن زمان، مردم می‌دانستند که آب را می‌توان با گرما تصفیه کرد، و تصفیه شن و ماسه، جوشاندن و صاف کردن را انجام می‌دادند.

 

انگیزه اصلی آنها در انجام این کار این بود که طعم آب را بهتر کنند، زیرا آنها هنوز نمی توانستند بین آب تمیز و آب کثیف تمایز قائل شوند. آنها می دانستند که سعی می کنند کدورت آب را کاهش دهند، اما چیز زیادی در مورد آلودگی شیمیایی یا میکروارگانیسم ها نمی دانستند.

اصل انعقاد در تاریخچه تصفیه آب

اولین بار مصری ها اصل انعقاد را در حدود 1500 سال قبل از میلاد کشف کردند. آنها از زاج برای رسیدن به نشست ذرات معلق استفاده کردند، همانطور که روی دیوار مقبره آمنوفیس دوم و رامسس دوم نشان داده شده است.

بقراط

بقراط برای اولین بار شروع به کشف خواص درمانی آب در حدود 500 سال قبل از میلاد کرد. او غربال آب را اختراع کرد و آستین بقراطی(Hippocratic sleeve)، اولین فیلتر کیسه ای را ایجاد کرد. این اختراع اخیر توانست رسوباتی را که به آب مزه یا بوی بدی می‌داد از بین ببرد.

 

بین 300 تا 200 قبل از میلاد، روم شروع به ساخت قنات های خود کرد و ارشمیدس پیچ آب(Water screw) خود را اختراع کرد.

قنات ها در تاریخچه تصفیه آب

در قرن هفتم قبل از میلاد، آشوری ها اولین سازه را برای انتقال آب ساختند، سازه ای به ارتفاع 32 فوت و طولی نزدیک به 100 فوت که آب را نزدیک به 50 مایل از یک دره به نینوا می رساند.

 

رومی‌ها بعداً خودشان شروع به ساختن بسیاری از این سازه‌ها کردند و آنها را قنات نامیدند که از واژه‌های لاتین «آب» و «سرب» است. قنات ها سازه های پیچیده ای بودند که تنها با استفاده از نیروی گرانش آب را برای مسافت های طولانی منتقل می کردند. آنها شهرهای بزرگ و مناطق صنعتی امپراتوری روم را تامین کردند.

 

رم به تنهایی یازده مورد از این قنات ها را ساخت و بیش از 250 مایل از آنها را در طول 500 سال ساخت. بیشتر آنها در زیر زمین ساخته شدند تا از آلودگی و جنگ در امان باشند. آنها روزانه بیش از 250 میلیون گالن آب را به رم می‌رسانند و بسیاری از آنها هنوز در اسپانیا، ترکیه، آلمان و فرانسه هستند. امروزه بسیاری از تکنیک های مورد استفاده در این قنات ها برای ساخت سیستم های حمل و نقل آب مدرن مورد استفاده قرار می گیرند.

پیچ آب

پیچ آب، پیشرو بسیاری از پمپ های صنعتی امروزی.

مهندس سبز ارشمیدس بین 287 تا 212 قبل از میلاد زندگی می کرد. یکی از اختراعات او ماشینی بود برای رساندن آب به سطح بالاتر از یک حجم کم آب. این به شکل یک پیچ بسیار بزرگ در داخل یک لوله توخالی است که آب را به بالا پمپ می کند.

 

پیچ ارشمیدس در ابتدا برای حذف آب از آب‌ها و معادن کشتی و همچنین برای کمک به آبیاری زمین‌های کشاورزی استفاده می‌شد. طراحی او هنوز برای انتقال آب به مناطق مرتفع امروزی، مانند شهر هلندی Zoetermeer استفاده می شود. مهمتر از آن، به عنوان پایه ای برای بسیاری از پمپ های صنعتی مدرن عمل می کند.

تصفیه آب پس از محو شدن دوباره متولد می شود

 

نمک زدایی

سر فرانسیس بیکن در سال 1627، زمانی که آزمایش هایی را در مورد نمک زدایی آب دریا آغاز کرد، پیشرفت روش های تصفیه آب را دوباره آغاز کرد. او سعی کرد از فیلتر شنی برای فیلتر کردن نمک از آب شور استفاده کند. آزمایش او موفقیت آمیز نبود، اما او زمینه را برای مشارکت سایر دانشمندان در این زمینه فراهم کرد.

 

اولین فیلترهای آب در تاریخچه تصفیه آب

محققان اولین فیلترهای آب متشکل از زغال چوب، پشم و اسفنج برای مصارف خانگی در سال 1700 ساختند. سپس رابرت تام اولین تصفیه خانه آب شهری را در سال 1804 در اسکاتلند طراحی کرد. تصفیه در آنجا از فیلتر شنی آهسته استفاده کرد و آنها آب را با گاری اسبی توزیع کردند. لوله های آب سه سال بعد نصب شد و این ایده مطرح شد که همه باید به آب آشامیدنی سالم دسترسی داشته باشند. متأسفانه، این هنوز در همه جای دنیا حتی تا به امروز به واقعیت تبدیل نشده است.

 

سپس، در سال 1854 محققان دریافتند که اپیدمی وبا از طریق آب سرایت می‌کند و شیوع آن در مناطقی که فیلترهای شنی داشتند، شدت کمتری داشته است. جان اسنو متوجه شد که علت آن آلودگی آب فاضلاب به پمپ آب است و از کلر برای تصفیه آن استفاده کرد. این به ایجاد عمل ضد عفونی آب و کلرزنی کمک کرد.

 

آب بو و طعم خوبی داشت، بنابراین این زمانی بود که آنها متوجه شدند که این برای تضمین ایمنی آب کافی نیست. در نتیجه، شهرها شروع به نصب فیلترهای آب شهری کردند و مقررات دولتی آب شروع به عادی شدن کرد.

تصفیه آب به مدرنیته پیشرفت می کند

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

فیلترهای شنی

آمریکا در دهه 1890 شروع به ساخت فیلترهای شنی بزرگ کرد. فیلتر شنی سریع از فیلتر شنی آهسته بهتر عمل کرد و آنها از یک جریان جت برای تمیز کردن فیلتر و بهبود ظرفیت آن استفاده کردند. محققان همچنین دریافتند زمانی که ابتدا آب را با انعقاد و ته نشینی تصفیه کنید، فیلتراسیون بهتر عمل می کند. در همان زمان، کلرزنی آب گسترده تر شد و بیماری های ناشی از آب مانند وبا و حصبه کمتر مورد توجه قرار گرفتند.

کلر زنی

مدت زیادی نگذشته بود که کلرزنی عوارض جانبی منفی را آشکار کرد. تبخیر کلر با بیماری های تنفسی مرتبط بود و کارشناسان شروع به جستجوی جایگزین کردند. هیپوکلریت کلسیم و کلرید آهن برای اولین بار در بلژیک در سال 1902 و ازن برای اولین بار در فرانسه در سال 1906 استفاده شد. مردم همچنین شروع به استفاده از فیلترهای آب خانگی کردند تا از اثرات منفی کلر خود جلوگیری کنند.

 

نرم کننده آب

نرم کننده آب در سال 1903 برای نمک زدایی آب اختراع شد. سپس در سال 1914 استانداردهایی بر اساس رشد کلیفرم برای آب آشامیدنی در ترافیک عمومی اجرا شد. با این حال، تا دهه 1940 بود که این استانداردهای آب در منابع آب شهری اعمال شد. از آنجا، سی سال دیگر قبل از قانون آب پاک در سال 1972 و قانون آب آشامیدنی سالم در سال 1974 بود که این اصل را ایجاد کرد که همه حق دارند از آب سالم برخوردار باشند.

آلودگی صنعتی

این همچنین زمانی بود که نگرانی های عمده بهداشت عمومی در مورد آب آشامیدنی از باکتری های بیماری زا به آلاینده های مصنوعی مانند آفت کش ها، مواد شیمیایی و لجن صنعتی تغییر مکان داد. مقررات جدید به آلودگی آب و ضایعات ناشی از فرآیندهای صنعتی می‌پردازد و تصفیه خانه‌های آب با تهدیدات جدید سازگار شده‌اند. آنها تکنیک های جدیدی از جمله جذب کربن فعال، هوادهی و لخته سازی را به کار گرفتند.

در دهه 1980، محققان اولین غشاها را برای سیستم های اسمز معکوس ساختند. بلافاصله پس از آن، کارخانه های تصفیه آب به طور منظم ارزیابی خطر آب را آغاز کردند.

 

امروزه بیشتر آزمایش‌ها در تصفیه آب بر کاهش اثرات ضدعفونی کلر مانند تشکیل تری هالومتان و خوردگی لوله‌های آب مبتنی بر سرب متمرکز است.

 

تماس با ما:

 

فرآیند نیتریفیکاسیون[/caption]

 فرآیند نیتریفیکاسیون بیولوژیکی در سیستم تصفیه فاضلاب

نیتریفیکاسیون :Nitrification

حذف نیتروژن با نیتریفیکاسیون بیولوژیکی و نیترات زدایی یک فرآیند دو مرحله ای است. نیتریفیکاسیون زیستی تبدیل یا اکسیداسیون یون های آمونیوم توسط باکتریهای نیتروزوموناس به یونهای نیتریت و سپس توسط باکتریهای نبتروباکتر به یون های نیترات میباشد. 

طی اکسیداسیون یون های آمونیوم و نیتریت، اکسیژن به همراه گروهی از باکتری ها موسوم به باکتری های ازت خوار فعالیت دارند. در واقع اصطلاح نیتریفیکاسیون مربوط به تبدیل یا اکسیداسیون آمونیاک به نیترات است.

همانطور که گفته شد این فرایند از طریق باکتری های نیترات انجام می شود که اختصاصی می باشند و با اکسیداسیون آمونیاک انرژی بدست می آورند. به این دسته از ارگانیسم ها شیمیواتوتروف می گویند.  این ارگانیسم ها بوسیله اکسیداسیون شیمیایی انرژی بدست می آورند و به اصطلاح خود تغذیه ای هستند زیرا به مواد آلی که از قبل تشکیل شده نیاز ندارند.

هدف از نیتریفیکاسیون:

1. تأثیر آمونیاک بر دریافت اکسیژن آب با توجه به غلظت DO و ایجاد سمیت برای ماهی ها
2. نیاز به حذف نیتروژن برای کنترل اوتروفیکاسیون (باکتریهای اتوتروف هوازی مسئول نیتریفیکاسیون در فرآیندهای لجن فعال و بیوفیلم است)
3. نیاز به ارائه کنترل نیتروژن برای کاربردهای استفاده مجدد از آب از جمله تغذیه آب زیرزمینی
4. حداکثر غلظت مجاز برای نیتروژن نیترات 45 میلی گرم در لیتر به عنوان نیترات یا 10 میلی گرم در لیتر به عنوان نیتروژن است.
5. غلظت کل نیتروژن آلی و آمونیاکی در فاضلاب شهری در محدوده 25 تا 45 میلی گرم در لیتر به عنوان نیتروژن بر اساس دبی 450 لیتر برای هر نفر در روز
6.  

فرآیند نیتریفیکاسیون

فرآیند نیتریفیکاسیون در تصفیه فاضلاب هم در فرآیندهای رشد معلق و هم در فرآیندهای بیولوژیکی رشد پیوسته انجام می شود.

• فرآیندهای رشد معلق

نیتریفیکاسیون همراه با حذف BOD در فرآیند تک لجن قابل دستیابی است که شامل مخزن هوادهی، زلال ساز و سیستم بازیافت لجن است.

در صورت وجود مواد سمی و بازدارنده در فاضلاب، سیستم رشد معلق دو لجن ممکن است در نظر گرفته شود که از دو مخزن هوادهی و دو زلال کننده به صورت سری تشکیل شده است. اولین مخزن هوادهی/واحد شفاف کننده در SRT کوتاه برای حذف BOD و مواد سمی، به دنبال آن نیتریفیکاسیون در مخزن هوادهی/واحد زلال ساز دوم که در SRT طولانی بکار گرفته می شود، کار می کند. رشد باکتری های نیتریفیک بسیار کندتر از باکتری های هتروتروف است.

• فرآیندهای رشد پیوست شده

1. برای نیتریفیکاسیون، بیشتر BOD باید قبل از ایجاد موجودات نیتریفیک کننده حذف شود
2. باکتری‌های هتروتروف بازده زیست توده بالاتری دارند و بر سطح سیستم‌های فیلم ثابت نسبت به باکتری‌های نیتریفیک مسلط هستند.
3. نیتریفیکاسیون در راکتور رشد متصل پس از حذف BOD یا در سیستم رشد متصل جداگانه طراحی شده برای نیتریفیکاسیون انجام می شود.
4. نرخ نیتریفیکاسیون برای فرآیندهای رشد پیوسته بیشتر از فرآیندهای رشد معلق است. فرآیندهای رشد پیوسته معمولاً مواد جامد معلق بیشتری را در پساب نسبت به فرآیندهای رشد معلق حمل می‌کنند.

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

میکروبیولوژی نیتریفیکاسیون

1. باکتری های اتوتروف هوازی مسئول نیتریفیکاسیون در لجن فعال و فرآیندهای بیوفیلم هستند.
2. فرآیند دو مرحله‌ای در نیتراتاسیون شامل دو گروه باکتری است. مرحله اول، آمونیاک توسط یک گروه (Nitrosomonas) به نیتریت اکسید می شود و مرحله دوم، نیتریت توسط گروه دیگری از باکتری های اتوتروف (Nitrobacter) به نیترات اکسید می شود.
3. سایر باکتری های اتوتروف برای اکسیداسیون آمونیاک به نیتریت (پیشوند با Nitroso-): نیتروسوکوکوس، نیتروزوسپیرا، نیتروزولوبوس و نیتروسوروبریو
4. سایر باکتری های اتوتروف برای اکسیداسیون نیتریت به نیترات (پیشوند با Nitro-): نیتروکوکوس، نیتروسیرا، نیتروسپینا و نیتروئیستیس

عوامل موثر بر فرآیند نیتریفیکاسیون

• عوامل محیطی: pH

1. فرآیند نیتریفیکاسیون در تصفیه فاضلاب به pH حساس است و در مقادیر pH زیر 6.8 به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
2. نرخ نیتریفیکاسیون بهینه در مقادیر pH در محدوده 7.5-8.0 رخ می دهد. pH از 7.0 تا 7.2 به طور معمول استفاده می شود.
   آبهای کم قلیایی نیاز به قلیایی بودن برای حفظ مقادیر pH قابل قبول دارند.
3. مقدار قلیائیت اضافه شده بستگی به غلظت اولیه قلیایی و مقدار NH4-N برای اکسید شدن دارد.
4. قلیاییت به شکل آهک، خاکستر سودا، بی کربنات سدیم یا هیدروکسید منیزیم اضافه شده است.

• عوامل محیطی: سمیت

1. نیتریفایرها شاخص های خوبی برای حضور ترکیبات سمی آلی در غلظت های پایین هستند.

ترکیبات سمی عبارتند از: حلال مواد شیمیایی آلی، آمین ها، پروتئین ها، تانن ها، ترکیبات فنلی، الکل ها، سیانات ها، اترها، کاربامات ها و بنزن.

• عوامل محیطی: فلزات

1. مهار کامل اکسیداسیون آمونیاک در 0.25 میلی گرم در لیتر نیکل، 0.25 میلی گرم در لیتر کروم و 0.10 میلی گرم در لیتر مس
2. عوامل محیطی: آمونیاک یونیزه نشده
3. نیتریفیکاسیون نیز توسط آمونیاک غیر یونیزه (NH3) یا آمونیاک آزاد و اسید نیتروژن غیریونیزه (HNO2) مهار می شود.

اثرات بازدارندگی به غلظت گونه های نیتروژن کل، دما و pH بستگی دارد.

دنیتریفیکاسیون :Denitrification

به اصطلاح احیای بیولوژیکی نیترات به اکسید نیتریک، اکسید نیترو و گاز نیتروژن دنیتریفیکاسیون می گوییم.دنیتریفیکاسیون نوعی تنفس بی هوازی که توسط گونه های سودوموناس ، تیوباسیلوس و پاراکوکوس انجام می شود. دنیتریفیکاسیون برای احیاء نیترات را تا حد نیتریت پیش می رود و از آنزیم نیترات ردوکتاز استفاده کرده که در حضور اکسیژن کارایی ندارد.‌

فرایند دنیتریفیکاسیون

دنیتریفیکاسیون فرآیندی است که طی آن بوسیله میکروارگانیسم ها نیترات به ترکیبات گازی مانند؛ اکسید نیتریک، اکسید نیترو و نیتروژن تبدیل می شود.

زمانی که چندین نوع باکتری بر روی مواد آلی در شرایط غیر هوازی قرار داشته باشند این فرایند را انجام می دهند. زیرا در هنگام عدم وجود اکسیژن برای تنفس معمولی هوازی آنها بجای اکسیژن از نیترات به عنوان آخرین پذیرنده الکترون استفاده می کنند. این مرحله را اصطلاحأ تنفس غیر هوازی می نامیم. در تنفس هوازی مانند انسان مولکول های آلی اکسید می شوند تا انرژی بدست آید و اکسیژن به آب احیاء شود. زمانی که اکسیژن وجود ندارد هر گونه ماده قابل احیاء همانند نیترات می تواند همان نقش اکسیژن را داشته باشد و به نیتریت، اکسید نیتریک، اکسید نیترو احیاء شود.

بنابراین شرایطی که طی آن ارگانیسم ها دنیتریفیکاسیون را انجام می دهند عبارتند از:

• وجود مواد آلی قابل اکسید شدن،
• عدم وجود اکسیژن و قابلیت دسترسی به منابع نیتروژن قابل احیاء.

در این فرایند مخلوطی از محصولات کاری نیتروژن دار تولید می شود. این موضوع بدلیل آن است که در تنفس غیر هوازی از نیترات، نیتریت، اکسید نیتریک و اکسید نیترو به عنوان پذیرنده الکترون استفاده می شود. فرآیند دنیتریفیکاسیون در تصفیه فاضلاب جز تکمیل کننده حذف بیولوژیکی نیتروژن است که شامل نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون می باشد. زمانی که در باره وقوع اوتروفیکاسیون نگرانی وجود داشته باشد و یا در مواردی که آب زیرزمینی باید در مقابل افزایش غلظت نیترات ناشی از تغذیه سفره های آب زیرزمینی با پساب محافظت شود، حذف بیولوژیکی نیتروژن در تصفیه خانه های فاضلاب انجام می شود. حذف نیترات در فرآیندهای بیولوژیکی به دو روش انجام می شود که به شرح زیر می باشد:

حذف سنتزی:

احیای نیترات به روش حذف سنتزی شامل احیای نیترات به آمونیاک برای استفاده در سنتز سلولی است. این فرایتد زمانی رخ می دهد که یون آمونیوم وجود نداشته باشد.

حذف غیرسنتزی

احیای نیترات به روش حذف غیرسنتزی یا دنیتریفیکاسیون بیولوژیکی با زنجیره تنفسی انتقال الکترون همراهی می کند و نیترات یا نیتریت بعنوان الکترون گیرنده برای اکسیداسیون انواع گوناگون الکترون دهنده های آلی و معدنی مورد استفاده قر ار می گیرد.

تماس با ما:

         چگونگی ایجاد  کف در تصفیه فاضلاب

 

کف در تصفیه فاضلاب[/caption]

 چگونگی ایجاد  کف در تصفیه فاضلاب

چگونگی ایجاد کف در تصفیه فاضلاب و ایجاد کف در فرآیند لجن فعال یک مشکل عملیاتی رایج در بسیاری از تصفیه خانه های فاضلاب است. کف می تواند در مخزن هوادهی، زلال کننده ثانویه و همچنین در هاضم بی هوازی ایجاد شود.

کف در WWTP که معمولاً  چسبناک و قهوه ای رنگ است، شناور می شود و در بالای مخازن تجمع می یابد، و می تواند بخش زیادی از موجودی جامد و حجم راکتور را به خود اختصاص دهد، بنابراین کیفیت پساب و کنترل زمان ماند لجن (SRT) را کاهش می دهد. این کف همچنین می‌تواند به  گذرگاهها و مناطق اطراف سرریز شود و مشکلات و خطرات شدیدی را برای عملیات و محیط ایجاد کند. در ادامه به چگونگی ایجاد کف در تصفیه فاضلاب می پردازیم.

 

دلایل زیادی منجر به ایجاد کف در تصفیه فاضلاب می شوند:

• وجود سورفکتانت‌های به آهستگی تجزیه‌پذیر (مانند مواد شوینده خانگی) از پساب‌های صنعتی یا شهری
• تولید بیش از حد مواد پلیمری خارج سلولی (EPS) توسط میکروارگانیسم‌های لجن فعال در شرایط محدود از مواد مغذی
• تکثیر موجودات رشته‌ای و گاز در مخزن هوادهی یا تولیدی در منطقه بدون اکسیژن مخازن هوادهی
• زلال‌کننده‌های ثانویه و هاضم‌های بی‌هوازی
• وجود روغن در پساب ورودی

کف پایدار

کف پایدار در WWTP محصول حاصل از تعامل بین حباب گاز، سورفکتانت و ذرات آبگریز است. ذرات آبگریز در سطح مشترک هوا و آب جمع می شوند و لایه آب بین حباب های هوا را تقویت می کنند. در همین حال، ذرات همچنین به عنوان جمع کننده برای سورفکتانت عمل می کنند که کف را تثبیت می کند. حباب های گاز در WWTP توسط هوادهی، اختلاط مکانیکی و فرآیندهای بیولوژیکی مانند نیترات زدایی و هضم بی هوازی ایجاد می شوند. سورفکتانت‌ها در WWTP از جریان‌های فاضلابی می‌آیند که حاوی سورفکتانت‌های آهسته زیست تخریب‌پذیر هستند.

ذرات آبگریز باکتری های زنجیری با ساختار بلند زنجیر و سطح آبگریز هستند.

 

[caption id="attachment_4144" align="aligncenter" width="459"] کف پایدار[/caption]

محیط فیزیکی و شیمیایی

حباب های گاز

از مکانیسم کف سازی که در بالا ذکر شد، می دانیم که حباب های گاز در تولید کف ضروری هستند. حباب های گاز در بسیاری از مراحل فرآیند لجن فعال نقش دارند. در مخزن هوادهی، هوادهی و اختلاط مکانیکی برای اطمینان از اکسیژن محلول کافی برای تجزیه هوازی آلاینده‌های آلی یا نیتریفیکاسیون استفاده می‌شود. این امر باعث ایجاد حباب های گاز فراوان می شود. به غیر از ورود خارجی توسط هوادهی یا اختلاط، حباب های گاز نیز می توانند از خود فرآیندهای بیولوژیکی تولید کنند. هم نیترات زدایی در زلال ساز ثانویه و هم هضم بی هوازی در هاضم گازهایی مانند N2 یا CH4، CO2 تولید می کنند. این گازها به تولید کف کمک می کنند.

سورفکتانت ها

بیشتر سورفکتانت‌ها در WWTP از شوینده‌ها، روغن و گریس‌هایی که در خانه‌ها یا صنعت استفاده می‌شوند، سرچشمه می‌گیرند. همچنین اعتقاد بر این است که EPS تولیدی توسط باکتری ها بخشی از سورفکتانت ها را تشکیل می دهد. سورفکتانت می تواند کف را تثبیت کند و اجازه دهد کف جمع شود. هو و جنکینز اثر مساعد یک سورفکتانت غیریونی به آهستگی زیست تخریب پذیر را در کف کردن نشان دادند .

 

pH و دما

در تشکیل کف پایدار باکتری های زنجیری هستند. نرخ رشد باکتری های زنجیری برای دامنه pH از 6.7 تا 8.0 به طور قابل توجهی تحت تاثیر قرار نگرفت، فقط در pH 8.4 اندکی کاهش یافت. دمای بهینه Microthrix parvicella، یک باکتری رشته‌ای مرتبط با تولید کف، در حدود 25 درجه سانتی‌گراد، مقداری رشد در دمای 8 درجه سانتی‌گراد و رشد ضعیف یا بدون رشد در دمای بالای 35 درجه سانتی‌گراد است.

 

اکسیژن محلول (DO)

باکتری زنجیری M. parvicella غلظت اکسیژن کم را ترجیح می دهد و در WWTP با DO کم مکانی یا زمانی تکثیر پیدا کرد. در مطالعه اکاما، ام. parvicella با افزایش DO به 2-3 میلی گرم در لیتر  حذف شد. به عنوان یک کنترل موثر برای حجم دادن به لجن و ایجاد کف، انتخابگرهای هوازی با DO بالا (> 2 میلی گرم در لیتر) اغلب قبل از مخزن هوادهی قرار می گیرند تا از رشد باکتری های زنجیری جلوگیری کنند.

 

میانگین زمان نگهداری سلولی (MCRT)

باکتری های زنجیری بیشتری در WWTP و مطالعات هنگام افزایش MCRT (1.5 تا 20 روز) هستند، در حالی که MCRT در حدود 1 روز در محدود کردن رشد باکتری های رزنجیری موثر بود. کنترل MCRT گاهی اوقات می تواند با افزایش سرعت جریان آب دشوار باشد زیرا زیست توده را می توان بدون حرکت با آب در کف نگه داشت .

میکروارگانیسم های کلیدی

باکتری های زنجیری به عنوان ذرات آبدوست عمل می کنند که نقش مهمی در تثبیت کف در WWTP دارند. دو گروه اصلی از باکتری های زنجیری وجود دارد: رایج ترین گروه : Candidatus Microthix parvicella و اعضای Mycolata.

 

[caption id="attachment_4145" align="aligncenter" width="509"] میکروارگانیسم های کلیدی[/caption]

 

 

1. parvicella عبارتند از باکتری های زنجیری بدون انشعاب گرم مثبت. آنها هوازی، غیر تخمیری هستند و می توانند نیترات را کاهش دهند. اگرچه M. parvicella می تواند در محدوده وسیعی از غلظت اکسیژن رشد کند، آنها شرایط میکروآئروفیلیک را برای رشد خوب ترجیح می دهند. رشته هایی که آنها در DO کم (~ 0.4 میلی گرم در لیتر) تولید می کنند طولانی و منظم هستند بدون سلول های خالی یا تغییر شکل یافته که در شرایط DO بالا مشاهده می شوند [3،5].

 

مایکولاتا

1.  با الگوی انشعاب راست زاویه

2.  با الگوی انشعاب زاویه دار حاد

مایکولاتا را همچنین به عنوان "نوکاردیا" می شناسند، آنها گروهی از باکتری های زنجیری هستند که حاوی اسیدهای مایکولیک در دیواره سلولی خود هستند. آنها تحت راسته Actinomycetales در شاخه Actinobacteria هستند، جدایه ها به عنوان اعضای خانواده Corynebacteriaceae، Dieziaceae، Gordoniaceae، Mycobacteriaceae، Nocardiaceae، Tsukamurellaceae و Williamsiaceae شناسایی شدند. آنها دو مورفوتیپ اصلی دارند: یکی با الگوی انشعاب راست زاویه و دیگری الگوی انشعاب حاد. مشخص شد که Mycolata طیف وسیعی از ترکیبات آلی را جذب می کند و می تواند از نیترات یا نیتریت به عنوان گیرنده الکترون استفاده کند. بسیاری از مایکولاتا می توانند پلی هیدروکسی آلکانوات را در سلول ذخیره کنند و آبگریزی سطح سلولی بالایی داشته باشند.

 

گوردونیا آماره

گوردونیا آماره متعلق به مایکولاتای منشعب راست‌زاویه است که یکی از رایج‌ترین باکتری‌های رشته‌ای است که در فرآیند کف‌سازی یافت می‌شود. Gordonia amarae می تواند از تعداد زیادی سوبستراهای آلی، هم آب دوست و هم آبگریز استفاده کند و در شرایط هوازی، بی هوازی و بی هوازی قادر به جذب برخی از بسترها است. سلول گوردونیا آماره دارای سطح بسیار آبگریز است و می تواند بیوسورفکتانت ها را از طیف وسیعی از سوبستراها تولید کند. اعتقاد بر این بود که تولید بیوسورفکتانت‌ها برای گوردونیا آماره برای حل کردن بسترهای نامحلول مفید است که به زنده ماندن گوردونیا آماره در کف کمک می‌کند. به طور کلی  آبگریزی بالای سطح سلول و توانایی تولید بیوسورفکتانت ها دو دلیل اصلی برای ایجاد کف گوردونیا آماره است.

فرآیندهای میکروبی کف در تصفیه فاضلاب

[caption id="attachment_4146" align="aligncenter" width="492"] فرآیندهای میکروبی کف در تصفیه فاضلاب[/caption]

ذخیره سازی بستر

گزارش شده است که M. parvicella و Mycolata می توانند از ترکیبات آلی مختلف به عنوان منبع کربن و انرژی استفاد کنند. این ترکیبات حاوی اسیدهای آلی، بسترهای پیچید و اسیدهای چرب در شرایط هوازی، بدون اکسیژن و بی هوازی هستند. سپس بسترها را می توان به صورت درون سلولی در باکتری زنجیری ذخیر کرد.

ذخیره سازی درون سلولی پلی β-هیدروکسی آلکانوآت ها (PHA) در شرایط بی هوازی یا بی هوازی در M. parvicella رشدی به صورت هوازی هستند .

گرانول های ذخیره چربی نیز در برخی از M. parvicella از لجن فعال در حذف مواد مغذی WWTP مشاهده شد . Mycolata همچنین می‌تواند انکلوزیون‌های PHA داخل سلولی را برای ذخیره‌سازی سوبسترا تشکیل دهد.

قابلیت ذخیره‌سازی باکتری‌های رشته‌ای به آن‌ها اجازه می‌دهد در شرایط سخت در حین کار زنده بمانند (مانند لایه‌های محدود در کف، محیط بی‌هوازی-هوازی متناوب)، و خارج از رقابت با تشکیل لخته و سایر باکتری‌ها در لجن فعال، که اکثر آنها نمی‌توانند جذب شوند و بسترهای ذخیره سازی به صورت بی هوازی داشته باشند.

 

آبگریزی سطح سلولی و فعالیت های اگزونزیمی

آبگریزی سطح سلولی بالاتری در سلول های M. parvicella و Mycolata نسبت به سایر باکتری ها در لجن فعال یافت شد. سطح سلولی آبگریز تر، باکتری های رشته ای را قادر می سازد که جذب بهتری به سوبستراهای آبگریز مانند لیپیدها، اسیدهای چرب با زنجیره بلند (LCFA) داشته باشند. علاوه بر این، باکتری‌های رشته‌ای، اگزونزیم‌های زیادی مانند لیپاز تولید می‌کنند که تخریب و استفاده از بسترها را افزایش می‌دهند .

استراتژی کنترل کف کف در تصفیه فاضلاب

[caption id="attachment_4147" align="aligncenter" width="420"] استراتژی کنترل کف کف در تصفیه فاضلاب[/caption]

با توجه به علت کف کردن، ارگانیسم های درگیر و شرایط عملیاتی باید اقدامات خاصی انجام شود.

استراتژی های رایج برای کنترل کف در تصفیه فاضلاب عبارتند از:

• کاهش SRT (زمان نگهداری لجن، شبیه به میانگین زمان ماند سلولی، که اغلب در عملیات تصفیه فاضلاب استفاده می شود) برای شستشوی باکتری های رشته ای.
• حذف مواد و بسترهای آبگریز که می توانند کف را افزایش دهند یا به رشد باکتری های رشته ای کمک کنند.
• معرفی سلکتورها قبل از تانک های هوادهی برای سرکوب رشد باکتری های رشته ای.
• افزودن عوامل اکسید کننده مانند کلر برای از بین بردن باکتری های رشته ای (کلر سایر باکتری ها را نیز می کشد) .

 شناسایی باکتری های رشته ای کف در تصفیه فاضلاب

شناسایی سنتی باکتری های رشته ای به مورفولوژی آنها در زیر میکروسکوپ متکی است. با این حال، بسیاری از باکتری های رشته ای ممکن است مورفولوژی قابل تشخیص نداشته باشند، بنابراین، شناسایی بر اساس ژن های 16S یا 23S rRNA ترجیح داده می شود. گروه نیلسن از دانمارک پروتکل نفوذپذیری موثرتری را برای هیبریداسیون درجا فلورسانس (FISH) ایجاد کرد که می‌تواند هیبریداسیون را افزایش داده و سیگنال قوی‌تری تولید کند. آنها مطالعات مختلف اکوفیزیولوژی را بر روی باکتری های رشته ای مختلف از کف و نمونه لجن فعال با استفاده از MAR-FISH  انجام دادند. سایر تکنیک‌های مبتنی بر 16S مانند PCR-DGGE نیز در تشخیص باکتری‌های رشته‌ای به کار گرفته شد.

 

توسعه مواد شیمیایی موثر کف سازی-کنترل

مواد شیمیایی اکسیدی معمولی مانند کلر که برای از بین بردن باکتری های رشته ای هستند، روی رشد باکتری های دیگر در لجن فعال نیز موثر هستند.

برای کنترل باکتری های رشته ای مورد نظر مواد شیمیایی بیشتری وجود دارد.

پلی آلومینیوم کلرید (PAX-14) در کنترل کف توسط M. parvicella موثر بود. افزودن PAX-14 بر عملکرد نیتریفیکاسیون و حذف COD تأثیری نداشت. با این حال، مکانیسم PAX-14 در کنترل M. parvicella هنوز مشخص نیست.

مکانیسم کف در تصفیه فاضلاب

پتروفسکی  نقش سورفکتانت در کف کردن را بر اساس داده‌های 65 Mycolata کف کننده از نزدیک بررسی کرد. آنها دریافتند که تئوری شناورسازی را می توان در توضیح نقش سورفکتانت در کف کردن لجن فعال به کار برد. Mycolata بدون سورفکتانت می‌تواند کف تولید کند، در حالی که حضور سورفکتانت بدون ذرات آبگریز باعث ایجاد کف ناپایدار می‌شود. آنها همچنین دریافتند که Bacillus subtilis، که معمولاً از کف قابل کشت است، می‌تواند با تولید سورفکتانت سطحی، نقش مهمی در تشکیل کف داشته باشد.

[caption id="attachment_4137" align="aligncenter" width="623"] مکانیسم کف در تصفیه فاضلاب[/caption]

تماس با ما: