در این پروژه به بررسی انواع روشهای شیرین‌سازی و نمک‌زدایی می‌پردازیم و راه‌های نوین و جدید بالابردن کارایی این دستگاه را بررسی می‌کنیم. از سالیان گذشته تکنولوژی شیرین‌سازی آب دریا مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما باتوجه به هزینه بالای این فرایند و غیر اقتصادی بودن آن کمتر مورد توجه قرار گرفته است، اینک تلاش بر این است که با استفاده از نانوتکنولوژی و نانوفیلترینگ مصرف برق به ازای تولید هر متر مکعب آب شیرین را کاهش دهیم و با بالا بردن راندمان، امکان استفاده گسترده از این دستگاه را فراهم آوریم.
فهرست مطالب
چکیده......................................1
فصل اول : اهمیت تصفیه آب و روش های
مقدمه .................................................2
1-1-اهمیت تصفیه اب ...................................2
1-2- نا خالصی های اب ........................................4
1-3- ویژگی های اب اشامیدنی ............................4
1-4- وضعیت ایران در شیرین سازی .................7
1-5- روش های تصفیه اب ...................11
1-5-1-روش شیمیایی .........................11
1-5-2-روش بیولوژیک ...................11
1-5-3- روش مکانیکی ......................12
1-5-3-1-روش های حرارتی ................12
1-5-3-2-روش غشائی .....................16
1-5-4- روش های ترکیبی ..........................19
فصل دوم : اسمز معکوس و الکترودیالیز
2-1- اسمز معکوس .................................20
2-1-1-اساس کار اسمز معکوس ...................20
2-1-2-مقایسه اسمزمعکوس بافیلتراسیون معمولی ........................24
2-1-3-انتخاب غشاء ...................................24
2-1-4- فرآیندها در روش اسمز معکوس ................26
2-1-4-1- پیش تصفیه.....................................26
2-1-4-2-تنظیم فشار ..................................26
2-1-4-3-جداسازی غشائی ............................26
2-1-4-4-پس تصفیه .........................................27
2-1-5-راه اندازی و نگهداری ...................................27
2-1-6-پیچیدگی دستگاه ..........................................28
2-1-7-هزینه ها .................................28
2-1-8-سودمندی فن اوری ..........................29
2-1-9-روش های بهبودبخشیدن عملکردغشاها.....................29
2-1-10-موارد کاربرد اسمز معکوس ..............................30
2-1-10-1-استفاده ازROدرتولیدآب دیالیز ................................30
2-1-10-2- شیرین سازی آب دریاجهت شرب ..................................30
2-1-10-3- بهبودکیفیت آب خام صنعتی ...................................32
2-1-11- مزایا ......................................................................32
2-1-12معایب ..............................................33
2-2-الکترودیالیز..................................................34
2-2-1-پارامترهای مهم درالکترودیالیز ...............................35
2-2-2-کاربردها و محدودیت الکترودیالیز ...............................36
فصل سوم : مقایسه روش های مختلف با هم
3-1- مقایسه روش های فراوری اب .......................................37
3-2- مقایسه روش های حرارتی و غشائی ......................................37
3-3- مقایسه سیستم های الکترودیالیز و اسمزمعکوس ............................40
3-4- تفاوت های بنیادین ....................................40
3-4-1-پیش تصفیه اب ..................................................41
3-4-2-دورهای تعویض غشاها ....................................43
3-4-3-مصرف برق (انرژی) ................................. 43
3-4-4- نتیجه ...............................................................44
3-5-ارزیابی اقتصادی تولیداب شیرین توسط روش های مختلف ....................44
3-6- نتیجه گیری نهایی و پیشنهادات ....................... 52
فصل چهارم : بررسی روش های جدید تصفیه آب
4-1- روش های جدید بکاررفته در اب شیرین کن ها ...........................54
4-2- روش های گرداوری انرژی خورشید ......................................55
4-2-1- تولید الکتریسیته .......................................55
4-2-2- تولید حرارت ....................................................55
4-2-2-1- استخر خورشیدی ..........................................55
4-2-2-2- کلکتور خورشیدی از نوع صفحه تخت ...................................56
4-2-2-3- کلکتور خورشیدی با لوله خلاء شده .................................57
4-2-2-4- کلکتورهای گرم کن هوا ........................................................57
4-2-2-5- کلکتورهای متمرکز کننده سهموی خطی ...........................................57
4-3- تکنولوژی شیرین کردن اب بااستفاده ازانرژی خورشیدی.....................................58
4-3-1- حوضچه های تقطیر خورشیدی .....................................................58
4-3-2- روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی هوا HD ..............................58
4-4- انتخاب و طراحی یک سیستم نمونه .........................................59
4-5- انواع روش های ممکن برای افزایش قابلیت جذب رطوبت هوا در سیستمHD................60
4-6- اب شیرین کن های زیستی .................................60
4-6-1- انرژی زیستی ............................................. 61
4-8- انرژی در شیرین سازی اب ................................... 62
فصل پنجم : فناوری نانو در تصفیه
5-1- نانو تکنولوژی .....................................................66
5-2- شیرین سازی اب توسط نانو غشاء .....................................67
5-3- تصفیه اب به کمک نانو ذرات ..........................................68
5-4- تصفیه پساب های صنعتی .............................................69
5-5- تصفیه فاضلاب ها ..........................................................69
5-6- جیوه زدایی از اب .............................................................70
فصل ششم : فیلترها
6-1- فیلتراسیون ....................................................72
6-2- انواع فیلترها ..................................................................75
6-2-1-ویژگی های فیلترهای فشاری ......................................75
6-2-2- ویژگی های فیلترهای ثقلی ........................................76
6-3- علل عملکرد نا مطلوب فیلتر .........................................76
6-4- میکروفیلترینگ .............................................................77
6-4-1-کاربرد میکروفیلتراسیون درازبین بردن رنگ وکدورت..............................77
6-4-2-حذف الودگی میکرونی بااستفاده ازمیکروفیلتر........................80
6-4-3-مقایسه میکروفیلتراسیون با روشهای دیگر .............................80
6-5- اولترافیلترینگ UF............................................................81
6-5-1-کاربرد اولترافیلتر در تصفیه ابهای زیرزمینی و رودخانه ها ............82
6-5-2- اولترافیلتراسیون به عنوان پیش تصفیه .................................83
6-5-3-حذف مواد الی و رنگ با غشاهای اولترافیلتر .......................83
6-6- مقایسه اولترافیلتراسیون با سایر روش ها ...................................84
6-6-1-جداسازی میکروب ها با میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون ........................84
6-6-2-مقایسه اولترافیلتراسیون باروش های رقیب..........................85
6-7- نانو فیلترینگ ...................................................85
6-7-1-حذف سختی اب با استفاده از نانوفیلتراسیون....................................86
6-8- کنترل دبی عبوری از نانو تیوب ها ..........................................87
منابع و مآخذ .............................................................89
فهرست اشکال
شکل (2-1) اساس کار اسمز معکوس ............................................21
شکل (2-2) جریان اسمزی ....................................................21
شکل (2-3) فشار اسمزی ........................................................ 22
فهرست نمودارها
نمودار(1-1)ظرفیت تولید آب نمک‌زدایی شده در کشور ..........................9
نمودار(1-2) روشهای تصفیه آب ...................11
فهرست جداول
جدول(1-1)مشخصات فیزیکی آب آشامیدنی ...........................................5
جدول (1-2) حدود مجاز مواد شیمیایی سمی ...................................................5
جدول(1-3)مشخصات سایر مواد شیمیایی در آب آشامیدنی.........................6
جدول(1-4) مواد استفاده شده در ساخت غشاها سایر مواد شیمیایی در آب آشامیدنی پلیمری. 17
جدول (1-5) مواد استفاده شده در ساخت غشاها سایر مواد شیمیایی در آب آشامیدنی غشای... 17
جدول (2-1) درصد عبور نمک‌ها از غشاهای اسمز معکوس ..................................23
جدول (3-1) هزینه تامین آب شیرین توسط روشهای مختلف در بخش هایی از مناطق خشک آسیا ...45
جدول (3-2) مقایسه‌ای بین هزینه‌های شوری‌زدایی در منابع آب‌های متفاوت ..................45
جدول (3-3) مقایسه هزینه‌ها در روشهای مختلف شوری‌زدایی جهت تهیه آب مورد نیاز صنعت ...........46
جدول (3-4) انرژی مصرفی برای سه روش شیرین سازی آب..............................48
جدول (3-5) پارامترهای مورد نظر در هزینه‌های روش MVC...................................49
جدول (3-6) پارامترهای مورد نظر در هزینه‌های روش MVC.....................................49
جدول (3-7) محاسبه هزینه شوری‌زدایی با استفاده از انواع مختلف رآکتورهای هسته‌ای .........50
جدول (3-8) درصد توزیع فاکتورهای قیمت............................................51
جدول (4-1) هزینه تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر و غیر تجدیدپذیر ......................63
جدول (4-2) هزینه تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر و غیر تجدیدپذیر ........................63
جدول (4-3) هزینه تولید آب شیرین با روشهای مختلف ..........................65
جدول(6-1)تغییرات پارامترهاپس ازفرایندمیکروفیلتراسیون.....................................78
جدول (6-2) مقایسه اقتصادی فرایندهای فیلتراسیون ......................................81