مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول – آب يك نگاه كلي

1-1- مقدمه ..... .... 1

1-2- آب و اهميت آن ... 4

1-3- كيفيت آب .. 4

1-4- كيفيت آبها .. ... 10

فصل دوم – كاربرد تكنولوژي غشاء در تصفيه آب (اسمز معكوس)

2-1- دانشگاه كاليفرنيا و اولين دستگاه اسمزمعكوس .. 14

2-1-1- اساس كار اسمز معكوس . .. 16

2-1-2- تكنولوژي اسمز معكوس .... 18

2-1-3- تعاريف مهم در اسمز معكوس .. ... 22

2-1-4- غشاء اسمز معكوس (غشاي مناسب) ..... 24

2-2- جلوگيري از تشكيل رسوب و معلق نگه داشتن آن ....... 28

الف ) رسوب گرفتگي غشاء .... .. 28

2-2-1- محل مناسب تزريق .... 32

2-2-2- تزريق بيش از حد ماده بازدارنده ........................................................................... 32

2-2-3- مقايسه مواد بازدارنده تشكيل رسوب .................................................................... 33

 

ب ) آلودگي ناشي از اكسيداسيون ......................................................................................... 34

2-2-4- كارتريج فيلتر ............................................................................................................... 35

2-3- آلودگي (فولينگ) بيولوژيكي ........................................................................................ 36

2-3-1- محلول شستشو ........................................................................................................... 37

الف ) محلول اسيدشويي غشاء PA ....................................................................................... 37

ب ) محلول قلياشويي غشاء PA............................................................................................ 37

2-3-2- مثالهايي از آلودگي غشاء .......................................................................................... 38

2-3-3- روند شستشوي شيميايي سيستم RO .............................................................. 39

الف ) حجم محلول و نرخ جريان شستشوي پيشنهادي براي RO ............................... 40

ب ) دستورالعمل روند شستشوي RO ................................................................................. 40

ج ) از سرويس خارج بودن طولاني RO .............................................................................. 41

2-3-4- حمله مواد اكسيد كننده به غشاء PA ................................................................ 44

2-3-5- بروز پديده كامپاوند X .............................................................................................. 46

2-4- تعمير و نگهداري اسمز معكوس ................................................................................. 47

2-5- عيب يابي اسمز معكوس به روش تفسير نتايج عملكرد آن ................................ 57

فصل سوم – راهكارها و پيشنهادات براي كاهش هزينه‌هاي جاري تصفيه خانه آب نيروگاه

3-1- انفصال آب شرب از آب مصرفي .................................................................................. 69

3-1-1- هدايت آب شرب توليدي به كانتين و آبدارخانه‌ها ........................................... 69

3-1-2- هدايت آب مصرفي به كانتين‌ - آبدارخانه‌ها، سرويس‌ها و غيره .................. 69

3-1-3- جايگزيني تانك Potable براي مصارف غير شرب ......................................... 70

3-1-4- زمان بندي نمودن مصرف آب شرب و مصرفي .................................................. 70

3-2- تعميرات به موقع ............................................................................................................. 71

3-2-1- استفاده از لوازم يدكي مرغوب ................................................................................ 71

3-2-2- كانال كشي براي لوله‌هاي جاي گرفته در زمين ................................................ 72

3-3- جايگزيني غشاء پلي سلوفان باردار به جاي غشاء PA ......................................... 73

3-3-1- معايب و محاسن غشاء PA (پلي آميد) .............................................................. 73

3-3-2- معايب و محاسن غشاء AC (استات سلولز) ....................................................... 74

3-4- احداث چاله نمك بهداشتي در محل تصفيه خانه .................................................. 74

3-5- هزينه توليد آب آشاميدني به ازاي هر متر مكعب در حال حاضر ..................... 76

3-5-1- هزينه‌هاي پيش بيني شده ...................................................................................... 76

الف ) نيروي انساني ..................................................................................................................... 78

ب ) نمك مصرفي ........................................................................................................................ 77

ج ) كلر و آنتي اسكالانت و مواد تست كننده سختي آب ................................................ 77

د ) برق مصرفي ............................................................................................................................ 77

و ) فيلتر كارتريج .......................................................................................................................... 78

ه‍ ( شستشوي RO و تعويض غشاء ممبران‌ها .................................................................... 78

ي ) هزينه ماهيانه تست آب آشاميدني ................................................................................ 78

3-5-2- هزينه‌هاي پيش بيني نشده .................................................................................... 79

الف ) نشتي و شكستگي لوله‌ها در محل نيروگاه ................................................................ 79

ب ) خرابي پمپها ......................................................................................................................... 79

ج ) نارسايي آب به دلايل مختلف و خريد آب شرب ......................................................... 79

د ) هزينه تعميرات و خريد لوازم يدكي ............................................................................... 80

3-6- مقرون به صرفه بودن يا نبودن سيستم فعلي با توجه به موارد فوق الذكر ...... 80

 

فهرست اشكال صفحه

شكل شماره 1 ........................................................................................................................... 14

شكل شماره 2 ............................................................................................................................ 16

شكل شماره 3 ........................................................................................................................... 21

شكل شماره 4 ........................................................................................................................... 25

 

فهرست جداول صفحه

جدول شماره 1 ........................................................................................................................... 9

جدول شماره 2 ......................................................................................................................... 27

جدول شماره 3........................................................................................................................... 29

جدول شماره 4 ......................................................................................................................... 42

جدول شماره 5........................................................................................................................... 43

جدول شماره 6........................................................................................................................... 59

 

-1- مقدمه

محدوديت منابع آب، نياز روز افزوني به آب شرب، توليد فاضلابهاي حاصل از فعاليتهاي گوناگون آلودگي بيش از پيش آبها بيماريهاي مرتبط با آب غير بهداشتي موجب مي‌شود كه كيفيت آب جهت مصارف مختلف (بويژه آب آشاميدني) مورد توجه قرار بگيرد بهمين منظور يكي از برنامه‌هاي عمران شهري تأمين آب سالم مطابق با استانداردهاي بين المللي، ايجاد سيستمهاي جمع آوري و تصفيه فاضلابها بويژه فاضلاب شهري است كه در صورت عدم جمع آوري و تصفيه فاضلابها بويژه فاضلاب شهري است كه در صورت عدم جمع آوري و تصفيه فاضلابها بويژه فاضلاب شهري است كه در صورت عدم جمع آوري و تصفيه مي‌تواند خطر جدي براي آبهاي زيرزميني و سطحي و نهايتاً محيط زيست بشمار آيند به اين ترتيب حفظ كيفيت محيط زيست بويژه منابع آب شرب، پيشگيري از آلودگي آبها و بكارگيري شيوه‌هاي مناسب تصفيه آب و فاضلاب نيازمند يك برنامه ريزي اصولي و عملي در زمينه كنترل كيفي منابع آب است در رئوس اين برنامه‌ها مواردي مانند شناخت و ارزيابي منابع آلوده كننده آب ظرفيت پذيرش آن ذخيره‌ها توسط منابع آب پذيرنده، اندازه گيري پارامترهاي تعيين كننده كيفيت فيزيكي و شيميايي آب و تجزيه و تحليل نتايج و كنترل آلودگي قرار دارند. در راستاي اجراي اين اهداف نخستين گام، ايجاد مراكز آزمايشگاهي و تربيت پرسنل كارآموز است كه بتوانند مسئوليت كنترل كيفيت آب و فاضلاب را در بخشهاي مختلف بعهده گيرند. اين كار از شناسائي منابع مورد استفاده، نحوه و ويژگي‌هاي نمونه برداري شروع و با بكار گيري روشهاي مناسب آناليز براي پارامترهاي كيفي نمونه در آزمايشگاه ادامه و سرانجام بصورت گزارش نتايج تفسير شده و با ارائه پيشنهادات در زمينه رفع مشكل به پايان مي‌رسد. البته فرآيند كنترل كيفي در اين مرحله پايان نيافته و در ادامه مي‌بايست نتايج ارزيابي‌ها و اعمال شيوه‌هاي كنترل بازنگري شود به اين ترتيب روشن است كه نتايج بدست آمده از آزمايشگاه‌هاي كنترل كيفيت آب و فاضلاب، شالوده برنامه ريزيها و تصميمي گيري‌هاي خود و كلاني است كه قرار است در اين ارتباط صورت گيرد و چنانچه كار آزمايشگاهي با دقت و مبتني بر روشهاي علمي و مستند صورت نگيرد پايه محاسبات و طراحي‌هاي محكم و استوار نخواهد بود. حتي امور بظاهر ساده‌اي مثل نمونه برداي، نگهداري و انتقال نمونه‌ها اگر درست و دقيق صورت نگيرد تمام مراحل آناليز آزمايشگاهي، تجزيه و تحليل نتايج و كاربرد آنها را زير سوال خواهد برد. بر اين اساس اجراي طرحي تحت عنوان بهينه سازي آزمايشگاهي آب و فاضلاب به صورت ارزيابي و ضعيف كنندگي آزمايشگاههاي موجود ايجاد كه آزمايشگاه مركزي و مرجع و پيشنهاد احداث و تجهيز آزمايشگاههاي مورد نياز در برخي شهرستانها يا تأسيسات تصفيه خانه مطرح شد.

 

1-2- آب و اهميت آن :

بيشتر سطح زمين پوشيده از آب است و بشر تقريباً 1% كل آب روي زمين را مورد بهره برداري قرار مي‌دهد. آب گواراترين نوشيدني است و جايگزين براي آن فعلاً وجود ندارد كمتر كارخانه يا موسسه‌اي است كه با آب سروكار نداشته باشد و در عين حال مسئله ساز بسياري از كارخانه‌هاست. انسان و ديگر موجودات زنده بدون آب قادر به ادامه حيات نيستند و به طور پيوسته به آن نياز دارند ضمن اينكه با وارد كردن آب آلوده به محيط اين سرمايه طبيعي را مورد تهديد قرار مي‌دهند.

1-3- كيفيت آب

آب يكي از فراوانترين تركيباتي است كه بصورت خالص در طبيعت يافت نمي‌شود. زيرا از يك سو نظر به قدرت حلاليتي كه دارد تمام عناصر موجود در مسير خود را كمابيش حل مي‌كند و از طرف ديگر بشر آن را مستقيم يا غير مستقيم آلوده مي‌كند ضمناً شرايط اقليمي بر كيفيت آب اثر قابل توجهي مي‌گذارد. كيفيت آب بستگي به خواص ظاهري، فيزيكي و شيميايي آب دارد.

 

الف خواص ظاهري آب :

بو، طعم، كدورت و رنگ از خواص ظاهري آب بشمار مي‌آيند. اساسي ترين مسئله در مورد آب تصفيه شده عدم داشتن بو و طعم است. بوي آب قاعدتاً بايد ارتباط نزديكي با طعم آن داشته باشد البته مواد غير فراري مثل كلريد سديم با تأثير بر روي طعم آب اثري روي بوي آن نمي‌گذارند. عوامل مختلفي از جمله جلبكها، تجزيه گياهان آبزي، محصولات حاصل از كلرينه كردن آب مثل كلرو فنل‌ها و آبهاي راكد در ايجاد طعم و بو مؤثرند. كدورت پديده‌اي است كه ميزان شفافيت آب را مشخص مي‌كند و بعنوان يك خاصيت ظاهري آب بحساب مي‌آيد. كدورت باعث مي‌شود نور تابيده شده به نمونه متفرق يا جذب شود ولي عبور نكند مواد كلوئيدي اين ويژگي را به آب مي‌دهند. رنگ آب مي‌تواند از مواد در حال گنديدگي با نمكهاي فلزي موجود در طبيعت يا آلودگي‌هاي صنعتي ناشي شود.

 

ب اختصاصات فيزيكي و شيميايي آنها :

PH : آب بصورت برگشت پذير ولي خيلي كم يونيزه مي‌شود، تجزيه آب آنقدر جزيي است كه در دماي اتاق در هر ليتر آب فقط ^7-10 مول ⁺H ، همين مقدار OH^- در حال تعادل است. حاصلضرب يوني آب KW ، بستگي به دما دارد و به ناخالصي‌هاي آب بستگي ندارد. در
C ْ25 آبهاي طبيعي معمولاً داراي PH بين 4 تا 9 هستند.

آب اسيدي نوعي آب است كه PH آن كمتر از 7 است در آب آلوده نشده اسيديته توسط CO₂حل شده در آب ايجاد مي‌شود. بعضي اسيدهاي آلي كه از تجزيه گياهان حاصل مي‌شوند نيز در اسيدي شدن آب مؤثرند. قليائيت آب در بيشتر موارد در اثر وجود يونهاي بي كربنات و كربنات كه معمولاً همراه يونهاي كلسيم و منيزيم و سديم و پتاسيم مي‌باشند و هديروكسيد در آب است. معمولاً برحسب مقدار كربنات و بي كربنات كلسيم اندازه گيري مي‌شود. در PH بين 6/4 و 3/8 قليائيت آب به شكل تعادل بين بي كربنات و دي اكسيد كربن مي‌باشد. موقعي كه مقدار PH بين 3/8 و 4/9 باشد مقدار Co₂ آزاد تمام شده و قليائيت بصورت كربنات و بي كربنات بروز مي‌كند و در PH بين 4/9 و 10 قليائيت به علت وجود هيدروكسيد در آب است.

 

 

قابليت هدايت الكتريكي (EC) :

هدايت الكتريكي آب معرف قدرت يوني يك محلول براي انتقال جريان برق است چون در محلولها يونها جريان برق را منتقل مي‌كنند. هدايت الكتريكي با كل مواد جامد محلول رابطه دارد. اهميت اين دو پارامتر در اين است كه سرعت خورندگي آب با افزايش EC (يا TDS كل مواد محلول جامد) افزايش مي‌يابد.

 

خاصيت خورندگي :

فاكتورهاي متعددي در خورندگي آب مؤثرند كه عبارتند از : غلظت اكسيژن محلول، PH پايين، درجه حرارت، سرعت آب، كلر باقيمانده و يون كلر. آبهاي چاههاي كم عمق داراي PH پائين با سختي موقت كم و سختي دائم زياد آبهاي آهن دار و آبهاي گچ و آهك دار با محتوي Co₂ بالا، آبهاي حاوي ماسه و زغال سنگ و آبهاي داراي كلر و كلر آزاد باقيمانده براي آزمايش خورندگي آب مي‌توان آن را در مدتي تماس پودر سنگ مرمر يا گچ قرار داد.

 

- مواد معلق : مواد معلق در آب مقدار ذرات موجود در آن را نشان مي‌دهد اين مواد شامل مواد آلي و غير آلي از قبيل باكتريها، جلبكها، مواد ريز كلوييدي و گل و لاي مي‌شود.

- مواد آلي : مواد آلي موجود در آب مي‌تواند از منابع گوناگون چون گياهان، جانوران، فاضلابهاي كاملاً تصفيه نشده خانگي و صنعتي ناشي شود. بعضي از مواد آلي بصورت ذرات كلوئيدي هستند اما بيشتر مواد آلي بصورت محلول هستند.

 

- گازهاي محلول : گازهاي اكسيژن، Co₂و سولفيد هيدروژن، نيتروژن و متان در آب حل مي‌شوند، حلاليت گازها تابع دما و فشا جزيي آن گاز است. هر چه دماي آب بيشتر باشد حلاليت آن گاز در آب بيشتر است. عامل ديگر باكتريها هستند، باكتريهاي بي هوازي با مصرف اكسيژن محلول در آب باعث كاهش اكسيژن مي‌شوند ولي باكتريهاي غير هوازي با مصرف بعضي از ناخالصي‌هاي آب توليد گاز متان، گاز آمونياك يا هيدروژن سولفور مي‌كند و وجود اين گازها در آب معرف فعاليت اين باكتريهاست و وجود اين گازها مي‌تواند نشانة آلودگي آب به فاضلابهاي صنايع شيميايي يا مواد آلي در حال فشار باشد. البته H₂S در حضور O₂ نمي‌تواند وجود داشته باشد زيرا :

اكسيژن، دي اكسيد كربن و هيدروژن سولفور در فرآيند رسوب گذاري بسيار مهم هستند. آبهاي طبيعي معمولاً حاوي Co₂ و HCo₃ ^– مي‌باشند و اين دو با اسيد كربنيك سيستم بافري بوجود مي‌آورند كه باعث مي‌شود PH آبهاي طبيعي بسيار كم دستخوش تغيير شود. جدول حلاليت گازها در ذيل آمده است :

گاز مورد نظر				760 mmHg				درجه حرارت
Co2	H2S	O2	N2	CO2	Ar	O2	N2	C ْ
3400	7000	70	30	1	0.9	15	23	0
2300	5200	57	23	0.7	0.7	11	19	10
1700	3900	44	19	0.6	0.6	9	16	10
1300	3000	37	16	0.4	0.5	8	14	30
760	1900	27	12	0.3	0.4	6	11	50
ppm وزني در تعادل با فشار 760mmHg گاز مورد نظر				ppm وزني در تعادل با اتمسفر در فشار 760mmHg

جدول شمارة (1)

 

 

 

 

1-4- كيفيت آبها

- آب زيرزميني :

كيفيت آب زيرزميني نتيجة تمامي مراحل واكنشهاي محيطي بر آب از لحظة تشكيل قطره‌اي از آن در جوتا زمان استخراج از چاه، چشمه و قنوات مي‌باشد. لذا تشكيل تركيب شيميايي آب زيرزميني مي‌تواند متأثر از تركيبات تشكيل دهنده لايه‌هاي زيرزميني در تماس با آب و درجه حرارت اعماق زياد زمين باشد. عناصر شيميايي موجود در نزولات جوي هنگام جريان بر سطح زمين به لايه‌هاي زير زميني نفوذ مي‌كند. آبهاي زيرزميني با منشأ جوي بجز آنهايي كه ساكن بوده و يا از طريق مختلف از سيكل هيدرولوژي جدا مانده و در آبهاي غني از رس و املاح به تله افتاده‌اند يا در تماس با آبهاي زيرزميني نمكي مي‌باشند و يا در تماس با لايه‌هاي تبخيري قرار دارند. بقيه داراي كيفيت خوبي هستند. آبهاي زيرزميني در سنگهاي آذرين دروني و بيروني عموماً داراي كيفيت عالي بوده و ميزان املاح آنها عموماً كمتر از mgr/lit 100 و به ندرت بيشتر از mgr/Wk 500 است. كيفيت آب سنگهاي آتشفشاني تماماً خوب بوده و معمولاً داراي نسبتاً كمي مي‌باشند، سنگهاي رسوبي عموماً داراي آب زيرزميني با كيفيت مناسب بوده و آبهاي استخراجي از ماسه سنگها ممكن است داراي مقدار زيادي سديم و بي كربنات باشند. سنگهاي آهكي داراي آب با كيفيت قليايي ضعيف و محتوي كلسيم و منيزيم مي‌باشند. آبهاي استخراجي از مواد آبرفتي در صورت بسته بودن حوزه و يا تغذيه از آبهاي عميق در تماس بالايه‌هاي تبخيري با آبها ي محبوس داراي مقدار نسبتاً بالايي املاح مي‌باشند. آب با املاح نسبتاً كم را از مناطقي مي‌توان استخراج كرد كه داراي معابري جهت خروج آبهاي زيرزميني بوده و يا در تله افتاده باشند و بتوانند توسط آبهاي جوي جديد جاي گزين شوند. 00

 

- بررسي كيفيت شيميايي آبهاي زيرزميني تهران :

آبهاي زيرزميني منطقه عموماً در حاشيه سازنده‌هاي داراي مقدار املاح زياد بطور نسبي و در طول مسير مقاديري از املاح محيط را حل كرده كه باعث افزايش املاح و بتدريج ضايع شدن وضعيت كمي و تغيير نوع آنيون و كاتيون آنها مي‌گردد بدين لحاظ مي‌توان با بررسي تغييرات مقادير و نوع املاح در طول مسير جريان تا اندازه زيادي به تأثير سازنده‌هاي حواشي دشت، نوع آبرفت از نظر كيفي، سرعت و مسير جريان و بسياري عوامل هيدرولوژيكي منطقه پي برد.

تيپ آب زيرزميني :

بطور كلي تيپ آب در نواحي تغذيه بي كربناته و پس از عبور از لايه‌هاي زمين تبديل به سولفاته و در نهايت در نواحي خروجي و تبخيري به كلروره تبديل مي‌شود.

 

آب كشاورزي :

با استفاده از S.A.R و هدايت الكتريكي آزمايشات كامل شيميايي نتايج طبقه بندي آبهاي زيرزميني دشت تهران از نظر مصرف كشاورزي و حدود گسترش هر كدام روي نمودارها مشخص گرديده است و با توجه به نمودارها در اين دشت كلاس آبهاي كشاورزي در دسته‌هاي قرار داشته و بهترين آبهاي منطقه در كلاس C₂S₁ قرار داشته كه در محدوده‌اي به وسعت 60% حدود km 400 در نواحي شمالي و غربي و نواحي مركزي ديده مي‌شود. كلاس كه در رديف آبهاي داراي محدوديت آبياري قرار دارند و در ساير نقاط اين دشت وجود دارد. بطور كلي اين دشت از نظر كيفيت آب براي كشاورزي تا ناحية جنوبي با هيچگونه محدوديتي روبرو نمي‌باشد.