تصفیه آب خام و تهیه آب شرب و دمی demi به روش اسمز معکوس
مقدمه
محدودیت منابع آب، نیاز روز افزونی به آب شرب، تولید فاضلابهای حاصل از فعالیتهای گوناگون آلودگی بیش از پیش آبها بیماریهای مرتبط با آب غیر بهداشتی موجب می‌شود که کیفیت آب جهت مصارف مختلف (بویژه آب آشامیدنی) مورد توجه قرار بگیرد بهمین منظور یکی از برنامه‌های عمران شهری تأمین آب سالم مطابق با استانداردهای بین المللی، ایجاد سیستمهای جمع آوری و تصفیه فاضلابها بویژه فاضلاب شهری است که در صورت عدم جمع آوری و تصفیه فاضلابها بویژه فاضلاب شهری است که در صورت عدم جمع آوری و تصفیه فاضلابها بویژه فاضلاب شهری است که در صورت عدم جمع آوری و تصفیه می‌تواند خطر جدی برای آبهای زیرزمینی و سطحی و نهایتاً محیط زیست بشمار آیند به این ترتیب حفظ کیفیت محیط زیست بویژه منابع آب شرب، پیشگیری از آلودگی آبها و بکارگیری شیوه‌های مناسب تصفیه آب و فاضلاب نیازمند یک برنامه ریزی اصولی و عملی در زمینه کنترل کیفی منابع آب است در رئوس این برنامه‌ها مواردی مانند شناخت و ارزیابی منابع آلوده کننده آب ظرفیت پذیرش آن ذخیره‌ها توسط منابع آب پذیرنده، اندازه گیری پارامترهای تعیین کننده کیفیت فیزیکی و شیمیایی آب و تجزیه و تحلیل نتایج و کنترل آلودگی قرار دارند. در راستای اجرای این اهداف نخستین گام، ایجاد مراکز آزمایشگاهی و تربیت پرسنل کارآموز است که بتوانند مسئولیت کنترل کیفیت آب و فاضلاب را در بخشهای مختلف بعهده گیرند. این کار از شناسائی منابع مورد استفاده، نحوه و ویژگی‌های نمونه برداری شروع و با بکار گیری روشهای مناسب آنالیز برای پارامترهای کیفی نمونه در آزمایشگاه ادامه و سرانجام بصورت گزارش نتایج تفسیر شده و با ارائه پیشنهادات در زمینه رفع مشکل به پایان می‌رسد. البته فرآیند کنترل کیفی در این مرحله پایان نیافته و در ادامه می‌بایست نتایج ارزیابی‌ها و اعمال شیوه‌های کنترل بازنگری شود به این ترتیب روشن است که نتایج بدست آمده از آزمایشگاههای کنترل کیفیت آب و فاضلاب، شالوده برنامه ریزیها و تصمیمی گیری‌های خود و کلانی است که قرار است در این ارتباط صورت گیرد و چنانچه کار آزمایشگاهی با دقت و مبتنی بر روشهای علمی و مستند صورت نگیرد پایه محاسبات و طراحی‌های محکم و استوار نخواهد بود. حتی امور بظاهر ساده‌ای مثل نمونه بردای، نگهداری و انتقال نمونه‌ها اگر درست و دقیق صورت نگیرد تمام مراحل آنالیز آزمایشگاهی، تجزیه و تحلیل نتایج و کاربرد آنها را زیر سوال خواهد برد. بر این اساس اجرای طرحی تحت عنوان بهینه سازی آزمایشگاهی آب و فاضلاب به صورت ارزیابی و ضعیف کنندگی آزمایشگاههای موجود ایجاد که آزمایشگاه مرکزی و مرجع و پیشنهاد احداث و تجهیز آزمایشگاههای مورد نیاز در برخی شهرستانها یا تأسیسات تصفیه خانه مطرح شد.
1-2- آب و اهمیت آن :
بیشتر سطح زمین پوشیده از آب است و بشر تقریباً 1% کل آب روی زمین را مورد بهره برداری قرار می‌دهد. آب گواراترین نوشیدنی است و جایگزین برای آن فعلاً وجود ندارد کمتر کارخانه یا موسسه‌ای است که با آب سروکار نداشته باشد و در عین حال مسئله ساز بسیاری از کارخانه‌هاست. انسان و دیگر موجودات زنده بدون آب قادر به ادامه حیات نیستند و به طور پیوسته به آن نیاز دارند ضمن اینکه با وارد کردن آب آلوده به محیط این سرمایه طبیعی را مورد تهدید قرار می‌دهند.
1-3- کیفیت آب
آب یکی از فراوانترین ترکیباتی است که بصورت خالص در طبیعت یافت نمی‌شود. زیرا از یک سو نظر به قدرت حلالیتی که دارد تمام عناصر موجود در مسیر خود را کمابیش حل می‌کند و از طرف دیگر بشر آن را مستقیم یا غیر مستقیم آلوده می‌کند ضمناً شرایط اقلیمی بر کیفیت آب اثر قابل توجهی می‌گذارد. کیفیت آب بستگی به خواص ظاهری، فیزیکی و شیمیایی آب دارد.
الف خواص ظاهری آب :
بو، طعم، کدورت و رنگ از خواص ظاهری آب بشمار می‌آیند. اساسی ترین مسئله در مورد آب تصفیه شده عدم داشتن بو و طعم است. بوی آب قاعدتاً باید ارتباط نزدیکی با طعم آن داشته باشد البته مواد غیر فراری مثل کلرید سدیم با تأثیر بر روی طعم آب اثری روی بوی آن نمی‌گذارند. عوامل مختلفی از جمله جلبکها، تجزیه گیاهان آبزی، محصولات حاصل از کلرینه کردن آب مثل کلرو فنل‌ها و آبهای راکد در ایجاد طعم و بو مؤثرند. کدورت پدیده‌ای است که میزان شفافیت آب را مشخص می‌کند و بعنوان یک خاصیت ظاهری آب بحساب می‌آید. کدورت باعث می‌شود نور تابیده شده به نمونه متفرق یا جذب شود ولی عبور نکند مواد کلوئیدی این ویژگی را به آب می‌دهند. رنگ آب می‌تواند از مواد در حال گندیدگی با نمکهای فلزی موجود در طبیعت یا آلودگی‌های صنعتی ناشی شود.
ب اختصاصات فیزیکی و شیمیایی آنها :
PH : آب بصورت برگشت پذیر ولی خیلی کم یونیزه می‌شود، تجزیه آب آنقدر جزیی است که در دمای اتاق در هر لیتر آب فقط 7-10 مول +H ، همین مقدار OH- در حال تعادل است. حاصلضرب یونی آب KW ، بستگی به دما دارد و به ناخالصی‌های آب بستگی ندارد. در
C ْ25 آبهای طبیعی معمولاً دارای PH بین 4 تا 9 هستند.
فهرست مطالب:
فصل اول – آب یک نگاه کلی
1-1- مقدمه ................................ 1
1-2- آب و اهمیت آن ......................... 4
1-3- کیفیت آب ............................. 4
1-4- کیفیت آبها ............................ 10
فصل دوم – کاربرد تکنولوژی غشاء در تصفیه آب (اسمز معکوس)
2-1- دانشگاه کالیفرنیا و اولین دستگاه اسمزمعکوس 14
2-1-1- اساس کار اسمز معکوس ................ 16
2-1-2- تکنولوژی اسمز معکوس ................ 18
2-1-3- تعاریف مهم در اسمز معکوس ........... 22
2-1-4- غشاء اسمز معکوس (غشای مناسب) ....... 24
2-2- جلوگیری از تشکیل رسوب و معلق نگه داشتن آن 28
الف ) رسوب گرفتگی غشاء ................... 28
2-2-1- محل مناسب تزریق .................... 32
2-2-2- تزریق بیش از حد ماده بازدارنده .... 32
2-2-3- مقایسه مواد بازدارنده تشکیل رسوب .. 33
ب ) آلودگی ناشی از اکسیداسیون ............ 34
2-2-4- کارتریج فیلتر ...................... 35
2-3- آلودگی (فولینگ) بیولوژیکی ........... 36
2-3-1- محلول شستشو ........................ 37
الف ) محلول اسیدشویی غشاء PA .............. 37
ب ) محلول قلیاشویی غشاء PA................ 37
2-3-2- مثالهایی از آلودگی غشاء ............ 38
2-3-3- روند شستشوی شیمیایی سیستم RO ...... 39
الف ) حجم محلول و نرخ جریان شستشوی پیشنهادی برای RO 40
ب ) دستورالعمل روند شستشوی RO ........... 40
ج ) از سرویس خارج بودن طولانی RO ......... 41
2-3-4- حمله مواد اکسید کننده به غشاء PA ... 44
2-3-5- بروز پدیده کامپاوند X ............. 46
2-4- تعمیر و نگهداری اسمز معکوس ............ 47
2-5- عیب یابی اسمز معکوس به روش تفسیر نتایج عملکرد آن 57
فصل سوم – راهکارها و پیشنهادات برای کاهش هزینه‌های جاری تصفیه خانه آب نیروگاه
3-1- انفصال آب شرب از آب مصرفی ............ 69
3-1-1- هدایت آب شرب تولیدی به کانتین و آبدارخانه‌ها 69
3-1-2- هدایت آب مصرفی به کانتین - آبدارخانه‌ها، سرویس‌ها و غیره 69
3-1-3- جایگزینی تانک Potable برای مصارف غیر شرب 70
3-1-4- زمان بندی نمودن مصرف آب شرب و مصرفی . 70
3-2- تعمیرات به موقع ...................... 71
3-2-1- استفاده از لوازم یدکی مرغوب ....... 71
3-2-2- کانال کشی برای لوله‌های جای گرفته در زمین 72
3-3- جایگزینی غشاء پلی سلوفان باردار به جای غشاء PA 73
3-3-1- معایب و محاسن غشاء PA (پلی آمید) ... 73
3-3-2- معایب و محاسن غشاء AC (استات سلولز) 74
3-4- احداث چاله نمک بهداشتی در محل تصفیه خانه 74
3-5- هزینه تولید آب آشامیدنی به ازای هر متر مکعب در حال حاضر 76
3-5-1- هزینه‌های پیش بینی شده .............. 76
الف ) نیروی انسانی ........................ 78
ب ) نمک مصرفی .............................. 77
ج ) کلر و آنتی اسکالانت و مواد تست کننده سختی آب 77
د ) برق مصرفی ............................. 77
و ) فیلتر کارتریج ......................... 78
ه ( شستشوی RO و تعویض غشاء ممبران‌ها ....... 78
ی ) هزینه ماهیانه تست آب آشامیدنی ........ 78
3-5-2- هزینه‌های پیش بینی نشده ............. 79
الف ) نشتی و شکستگی لوله‌ها در محل نیروگاه ... 79
ب ) خرابی پمپها .......................... 79
ج ) نارسایی آب به دلایل مختلف و خرید آب شرب 79
د ) هزینه تعمیرات و خرید لوازم یدکی ....... 80
3-6- مقرون به صرفه بودن یا نبودن سیستم فعلی با توجه به موارد فوق الذکر .................................... 80
فهرست اشکال:
شکل شماره 1 .............................. 14
شکل شماره 2 .............................. 16
شکل شماره 3 .............................. 21
شکل شماره 4 .............................. 25
فهرست جداول:
جدول شماره 1 .............................. 9
جدول شماره 2 ............................. 27
جدول شماره 3.............................. 29
جدول شماره 4 ............................. 42
جدول شماره 5.............................. 43
جدول شماره 6.............................. 59