مقالات گروه تصفیه فاضلاب

مشاهده 22 اسفند 1395 1558 بازدید

تولید راکتور غشای فیلم زیستی هوادهی شده برای تصفیه آب

شرکت زی لانگ مابر ZeeLung MABR در زمینه فناوری های نوین تصفیه آب و فاضلاب فعالیت دارد. این شرکت توانسته است یک روش جدید ابداع نماید که در بهینه سازی مصرف انژی هنگام تصفیه آب موثر است. راکتور تولیدی این شرکت نسبت به مکانیزم های معمول و رایج هوادهی در تصفیه آب و فاضلاب، بسیار بهتر عمل می کند و کارایی انرژی آن چهار برابر بیشتر از انواع دستگاه تصفیه آب می باشد. راکتور این شرکت راه حل ساده‌ای است که به شهرداری‌ها اجازه می‌دهد مواد معلق و ذرات آب را حذف و یا ظرفیت مخازن را در حجم‌های موجود گسترش دهند. این چیزی است که می تواند تاثیرات زیادی در روند تصفیه آب داشته باشد. در عین حال، مصرف انرژی بطور چشمگیری کاهش می‌یابد. کاست‌های زی لانگ ZeeLung در راکتورهای زیستی موجود فرو می روند تا عمل تصفیه آب بهبود یافته و یا ظرفیت تصفیه آب بدون نیاز به گسترش تاسیسات افزایش یابد.
مشاهده 12 دی 1395 2204 بازدید

ترکیبات آلی موجود در آب شیرین

اثرات آلودگی های آلی بر اکوسیستم های آب شیرین آلودگی های آلی هنگامی رخ میدهد که مقدار زیادی از ترکیبات آلی، که به عنوان زیر لایه هایی برای میکروارگانیسم ها عمل می کنند، در کانال های آب منتشر می شوند. در طول فرایند تجزیه، نرخ استفاده از اکسیژن محلول در آب دریافتی بیشتر از میزانی باشد که قابل پرشدن مجدد است، و همین امر موجب کاهش اکسیژن شده و عواقب شدیدی برای موجودات زنده رودخانه به دنبال خواهد داشت. پساب آلی نیز اغلب حاوی مقادیر زیادی از مواد جامد معلق است که نور موجود برای موجودات فتوسنتزی را کاهش داده و به هنگام ته نشین شدن نیز، ویژگی های بستر رودخانه را تغییر داده و آن را به زیستگاه نامناسبی برای بسیاری از بی مهرگان تبدیل می کنند. آمونیاک سمی نیز اغلب در میان آن ها موجود است. آلاینده های آلی، از پروتئین ها، کربوهیدرات ها، چربی ها و نوکلئیک اسیدها، در ترکیبات متعددی تشکیل می شوند. 99،9 درصد فاضلاب خام از آب تشکیل شده، و 70 درصد از آن 0,1 درصد مواد جامد نیز، متشکل از مواد آلی است (65 درصد پروتئین، 25 در صد کربوهیدرات، 10 در صد چربی). ضایعات آلی ناشی از مردم و حیوانات شان نیز ممکن است از موجودات بیماری زا (پاتوژن ها) غنی باشد. ریشه آلاینده های آلی چه هستند؟ آلاینده های آلی از فاضلاب خانگی (خام یا تصفیه شده)، رواناب شهری، پساب صنعتی (تجاری) و ضایعات مزرعه سرچشمه می گیرند. پساب فاضلاب بزرگترین منبع مواد آلی تخلیه شده در آب های شیرین است. در انگلستان و ولز تقریبا 9000 تخلیه پساب فاضلاب تصفیه شده در رودخانه ها و کانال ها و بیش از چند صد تخلیه فاضلاب خام وجود دارد، که اکثر آنها در قسمت های جزر و مدی و پایین تر رودخانه ها جمع شده و یا از طریق ریزشگاه های طولانی، به دریاهای آزاد می ریزند. تصور بر این بوده، و قطعا تصوری بس غلط است، که دریا دارای یک ظرفیت تقریبا نامحدود برای تصفیه مواد زیست تخریب پذیر می باشد. اثرات پساب آلی بر آب های دریافتی هنگامی که باری از آلاینده های آلی به درون رودخانه ای تخلیه می شود، این آلاینده ها به تدریج توسط فعالیت های میکرو ارگانیسم ها، به طریقی بسیار شبیه به فرآیندهای موجود در کارهای تصفیه فاضلاب، حذف می شوند. این خود پالایی به غلظت کافی اکسیژن نیاز دارد و تجزیه ی مولکول های آلی پیچیده به مولکول های آلی ساده را شامل می شود. رقیق بودن، رسوب و نور خورشید نیز در این فرایند نقشی را بازی می کنند. میکرو ارگانیسم های متصل موجود در رودخانه ها بیشتر از موجودات معلق، در این خود پالایی موثر هستند. با افزایش کیفیت پساب، اهمیت آن ها نیز افزایش می یابد، زیرا میکروارگانیسم های متصل از قبل در رودخانه ها موجود هستند، در حالی که میکروارگانیسم های معلق به طور عمده از طریق تخلیه به آب وارد می گردند. اثرات پساب آلی بر روی موجودات زنده آلودگی آلی با کاهش اکسیژن موجود در آب، بر موجودات زنده ای که در یک رودخانه زندگی می کنند تاثیر می گذارد. این امر باعث کاهش سلامت آن ها می شود، و هنگامی که شدید باشد، موجب خفگی می گردد. افزایش کدورت آب، نور موجود برای موجودات فتوسنتزی را کاهش می دهد. ضایعات آلی نیز در پایین رودخانه ته نشین شده و ویژگی های زیر لایه ها را تغییر می دهد.
مشاهده 03 آبان 1395 2217 بازدید

اثرات محیطی فاضلاب رختشویی و تصفیه آب

فاضلاب فرایند رختشویی، با انرژی اضافی (گرما)، کرک، خاک، رنگ، مواد کمکی شستشو و سایر مواد شیمیایی موجود در شوینده‌ها خارج می‌شود. به علت جریان زیر ساخت آب، برخی فاضلاب‌های رختشویی مستقیما وارد محیط می‌شوند. بعضی از آنها پیش از ورود به محیط وارد تصفیه خانه‌های فاضلاب می‌شوند. برخی مواد شیمیایی پس از تصفیه در آب باقی می‌مانند، که می‌توانند سیستم آب را آلوده کنند. آنها میتوانند برای حیات وحش سمی بوده یا منجر به انباشتگی خوراکه آب (eutrophication) شوند. امروزه در بیشتر نقاط دنیا انجام تصفیه آب روی فاضلاب خروجی از رختشویی ها الزامی شده است. اثرات عمومی فاضلاب رختشویی داده‌ها نشان می‌دهند که ایالات متحده بیش از 35000 رختشوی‌خانه دارد. بطور متوسط یک رختشویی می‌تواند هر روزه 400 متر مکعب فاضلاب تخلیه کند. سالانه حدود 5.11 کیلومتر مکعب فاضلاب رختشویی تولید شده که می‌تواند 1460 گنبد بزرگ را در نیو اورلینز New Orleans پر کند. تصفیه فاضلاب رختشویی چندین پارامتر در ارزیابی فاضلاب رختشویی وجود دارد: دما مقدار pH مواد معلق Cl2 رسوبات کل نیتروژن کل فسفر نیتروژن آمونیاک میزان اکسیژن شیمیایی (COD) میزان اکسیژن بیوشیمیایی (BOD5) مواد فعال آنیونی مواد شیمیایی موجود در شوینده‌ها چند ماده معمول در شوینده‌ها شامل مواد فعال، سازنده‌ها، ترکیبات سفید کننده فعال و عوامل کمکی هستند. مواد فعال را می‌توان به مواد فعال آنیونی و کاتیونی و غیریونی تقسیم‌بندی کرد. پر استفاده‌ترین مواد فعال، آلکیل بنزن سولفونات خطی alkylbenzene sulfonate (LAS) یک ماده فعال آنیونی است. در سازنده‌ها، تری سدیم فسفات sodium triphosphate ، زئولیت A، نیترو تری سیترات سدیم sodium nitrilotriacetate (NTA) مهم‌ترین مواد هستند. ترکیبات سفید کننده فعال معمولا سدیم پربورات sodium perborate و سدیم پرکربنات sodium percarbonate هستند. آنزیم‌ها و عوامل سفید کننده فلورسنت به عنوان عوامل کمکی به شوینده‌ها اضافه می‌شوند. مکانیزم صدمات محیطی مواد فعال مواد فعال در سطح، دارای خصوصیات هیدروفیل (علاقمند به آب) hydrophilic و لیپوفیل (چربی گرا) lipophilic در یک مولکول هستند، به همین خاطر آنها را عوامل فعال در سطح می‌نامند و استفاده گسترده‌ای در شستشوهای مختلف دارند. با دنباله‌های لیپوفیل، مواد فعال در سطح از نظر بیولوژیکی فعال هستند. مواد فعال آنیونی توانایی به هم بستن تا فعالسازی زیستی مولکول‌های درشت مانند آنزیم‌ها، DNA، پپتیدها را دارند، باعث تغییراتی در شارژ سطحی و چین خوردن زنجیره پلی پپتید polypeptide (ساختار پروتئین) می‌شوند. کارکرد پروتئین‌ها متفاوت خواهد بود. مواد فعال کاتیونی می‌توانند به غشای داخلی باکتری چسبیده و بدین وسیله باکتری را در زنجیره طولانی آلکیل خود بی‌نظم کنند. مواد فعال غیریونی می‌توانند به پروتئین‌ها و غشای فسفولیپید phospholipid چسبیده، با افزایش نفوذپذیری غشاها و کیسه‌ها منجر به نشتی ترکیبات حجمی کم مولکول شوند. این مساله می‌تواند منجر به صدمه جدی به سلول‌ها یا حتی مرگ سلول شود. LAS و تجزیه بیولوژیکی آن آلکیل بنزن سولفونات خطی alkylbenzene sulfonate (LAS) با فرمول C12H25C6H4SO3Na که به سدیم دودسیل بنزن سولفونات sodium dodecylbenzene sulfonate نیز شناخته شده پر استفاده‌ترین ماده فعال آنیونی در شوینده‌ها است، زیرا بخاطر تجزیه بیولوژیکی تدریجی‌اش کمترین اثر محیطی را دارد. تجزیه بیولوژیکی کامل در شرایط هوازی شامل دو مرحله است : تجزیه بیولوژیکی اولیه تجزیه بیولوژیکی نهایی گام نخست از ترمینال کربن در زنجیره آلکیل به عنوان امگا اکسیداسیون omega-oxidation آغاز می‌شود که می‌تواند از یک یا دو انتها آغاز شده، سپس بوسیله بتا اکسیداسیون دنبال شود. پس از گام نخست، باقیمانده سولفونیل (دی) کربوکسیلات (SP(d)Cs) است، مولکول بزرگی که می‌تواند درگیر گام دوم شود. گام دوم تنها هنگامی رخ می‌دهد که باکتری‌های مورد نیاز موجود باشند. شکافتن حلقه بنزن benzene و دسولفوناسیون desulphonation بیشتر اسیدهای مونو و دی کربوکسیل سولفوفنیل dicarboxyilicsulphophenyl رخ می‌دهد. پس از گام دوم تجزیه بیولوژیکی، LAS به دی اکسید کربن، آب، نمک‌های غیر ارگانیک و توده زیستی باقیمانده تجزیه می‌شود. طی تجزیه بیولوژیکی، چندین باکتری خاص و اکسیژن هم در امگا اکسیداسیون و زنجیره آلکیل و فرایند شکست حلقه بنزن مورد نیاز هستند، پس تخریب بیولوژیکی در شرایط هوازی می‌تواند رخ ‌دهد. در شرایط غیرهوازی در فرایند تصفیه، LAS هیچ تغییری نشان نمی‌دهد. پژوهشگران همچنین ثابت کرده‌اند که فرایند تجزیه بیولوژیکی به 40-20 میلی گرم بر لیتر محدود شده و حتی در غلظت بالاتر متوقف می‌شود، که منجر به تخریب زیستی ناکامل LAS در تصفیه‌ خانه‌های فاضلاب می‌شود. امگا اکسیداسیون تخریب بیولوژیکی LAS بتا اکسیداسیون تخریب بیولوژیکی LAS ضرر سازنده‌ها برای محیط زیست سازندگان مواد شوینده‌ نرم‌کننده‌های آب هستند که می‌توانند یون‌های کلسیم و منیزیم را با ترکیب یا ته نشینی در آب سخت (آب حاوی مقدار زیادی کلسیم یا منیزیم) حذف کند. تری سدیم فسفات Sodium triphosphate با فرمول Na5P3O10، سازنده‌ای است که بصورت گسترده در شوینده‌ها استفاده شده و می‌تواند منجر به انباشتگی خوراکه آب ( غنی شدن محیط‌های آبی از ترکیبات محلول که به رشد بیش‌ از حد برخی از موجودات زنده منجر می‌شود) ناشی از فسفر (P) شود. P برای انتقال انرژی، شکل‌گیری DNA، RNA و بسیاری از متابولیت‌های دیگر مورد نیاز است. فقط P در ارتوفسفات orthophosphate می‌تواند شبیه اتوتروف autotrophs شود، سایر ترکیبات P مانند تری سدیم فسفات را می‌توان بصورت شیمیایی یا آنزیمی به ارتوفسفات هیدرولیز کرد. مکانیزم آن در پایین نشان داده شده است. تجزیه بیولوژیکی تری سدیم فسفات با آنزیم فسفر اضافی می‌تواند باعث تولید اضافی اتو فسفرهایی مانند جلبک و سیانوباکتری‌ها شده، منجر به انباشتگی خوراکه آب در یک مسیر مغذی غیر ارگانیک شود. غنی‌سازی مواد مغذی در برکه‌ها و مخازن، منجر به رشد گیاهان شناور میکروسکوپی، جلبک‌ها و شکل‌گیری زیرلایه‌های متراکمی از گیاهان شناور شود که با فتوسنتز می‌توانند اکسیژن تولید کنند. وقتی که آنها می‌میرند و در کف ته نشین می‌شوند، به هنگام تجزیه اکسیژن را مصرف می‌کنند. باکتری‌هایی که در این فرایند رشد می کنند، اکسیژن را مصرف می‌کنند. با تخلیه اکسیژن، ماهی‌ها می‌میرند و باکتری‌های غیرهوازی متان، سولفید هیدروژن و آمونیاک تولید می‌کنند که باعث تخریب اکوسیستم می‌شود. پیشگیری برای کاهش انباشتگی خوراکه آب ( غنی شدن محیط‌های آبی از ترکیبات محلول که به رشد بیش‌ از حد برخی از موجودات زنده منجر می‌شود) ناشی از تری سدیم فسفات ، امروزه مواد جایگزینی برای سازنده‌های عاری از فسفر مانند سازنده غیر ارگانیک زئولیت A و خاکستر سودا و سازنده‌های ارگانیکی مانند پلی کربوکسیلات، سیترات و خانواده‌های آن وجود دارد. برای اطمینان از مصرف آب تصفیه شده پیشنهاد می شود از دستگاه تصفیه آب دقیق استفاده نمایید. شرکت بهاب ارائه دهنده انواع دستگاه تصفیه آب خانگی ، دستگاه تصفیه آب نیمه صنعتی ، دستگاه تصفیه آب صنعتی و همچنین انواع پیش تصفیه و رسوب گیر آب می باشد. این مدل های مختلف در صورتی که فیلترهای تصفیه آب اورجینال و دارای تاییدیه داشته باشند، به راحتی شن و ماسه، گل و لای، ذرات معلق موجود در آب، کلر و ترکیبات کلر و سایر آلاینده های شیمیایی را حذف می کنند و آب تصفیه شده را در اختیار شما قرار می دهند. در صورت هرگونه سوال و یا سفارش تلفنی می توانید از طریق شماره تلگرام تصفیه آب 09129418377 و یا ایمیل info@wfiltration.com با کارشناسان تصفیه آب بهاب در ارتباط باشید. **ن
مشاهده 22 شهریور 1395 4027 بازدید

فیلتر تصفیه آب با تکنولوژی جدید برای حذف روغن از آب

مهندسین مواد، نوع جدیدی از فیلتر غشاء را تولید کرده اند که روغن را از آب جدا می کند و در صورت تکمیل فرایند تولید، می توان آن را در پاکسازی محیط زیست، تصفیه آب و کاربردهای دیگر صنعتی استفاده کرد. در واقع این فیلتر تصفیه آب با تکنولوژی جدیدش می تواند کاربردهای متنوع صنعتی و زیست محیطی داشته باشد. یک ماده روغنی که دانه هگزادکین hexadecane نامیده می شود، بر روی این غشاء جدید که توسط مهندسین مواد در پوردو Purdue ساخته شده است، قرار دارد و می تواند روغن را از آب جدا کند. در صورت تکمیل فرایند تولید و انبوه سازی، این فیلتر تصفیه آب جدید می تواند در انواع دستگاه تصفیه آب نصب شده و برای پاکسازی محیط زیست، تصفیه آب و کاربردهای صنعتی استفاده شود. محققین این مواد را به فیلترهای شیشه ای که معمولا در تحقیقات آزمایشگاهی استفاده می شوند، چسباندند و فیلتر تصفیه آب اصلاح شده، از طریق جذب آب در زمان دفع روغن کار میکند. این ها ویژگی های منحصر بفرد این فیلتر تصفیه آب هستند. عمر تکنولوژی جدید، طولانی تر از فیلترهای معمولی است که در زمان جداسازی روغن از آب استفاده می شوند، و از طریق جذب آب و دفع همزمان روغن کار می کند. اینها ویژگی هایی هستند که متقابلا منحصر بفرد می باشند. جفری یانگ بلودJeffrey Youngblood، استادیار مهندسی مواد در دانشگاه پوردو میگوید: "ما ترکیبی از آب آغشته به روغن را گرفتیم و از این فیلتر تصفیه آب عبور دادیم، ۹۸ درصد جداسازی انجام شد. این مساله بسیار خوب است، زیرا اگر شما فیلتر شیشه ای را با مواد ما اصلاح نمیکردید لزوما روغن از آن عبور میکرد. اما در صورتی که آن را با مواد ما اصلاح کنید تقریبا هیچ روغنی از فیلتر تصفیه آب عبور نمی کند." یافته های این تحقیق در مقاله ای در ماه اکتبر در مجله کلوییدی و علوم مرتبط بصورت آنلاین و به تفضیل منتشر شد. مقاله ای که توسط یانگ بلودو Youngblood دانشجوی دکترای مهندسی مواد و شاگرد جان هاوارت John A. Howarter نوشته شد نیز در نسخه آینده مجله منتشر خواهد شد. یافته ها نشان می دهند چگونه یک ماده روغنی بنام دانه هگزداین در زمان عبور آب بر روی غشاء می ماند. غشاء تصفیه آب شامل لایه ای از مواد بنام پلی اتیلن گلیکول polyethylene glycol است و هر مولکول از موادی شبیه تفلون - Teflon-like - یا "گروه عاملی" با فلورین fluorine ساخته شده است. مولکول های آب با پلی اتیلن گلیکول جذب شده اند، در عین حال از لایه تفلون مانندی عبور می کنند، که بعنوان یک مانع برای مولکول های روغن عمل می کنند. محققان ماده را با محلول های حاوی روغن معلق در آب، شبیه به غلظت موجود در روغن و دیگر شرایط پاکسازی محیط زیست مورد آزمایش قرار دادند. یانگ بلود میگوید: "برای تصفیه آب و پاکسازی نشتی روغن (بعنوان مثال) می توانید آب آلوده را از طریق شاخه ای از این فیلترها عبور داده و نفت را حذف کنید." همچنین امکان استفاده این فیلترهای تصفیه آب در کاربردهای دیگر پاکسازی از قبیل، از بین بردن روغن از پساب و فاضلاب کشتی، یا برای تمیز کردن انواع فاضلاب آلوده به روغن وجود دارد. این تکنولوژی ممکن است در انواع دستگاه تصفیه آب که با روش اسمز معکوس کار می کنند هم استفاده شود. یک دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس در حال حاضر برای حذف روغن به یک "پیش فیلتر" نیاز دارد. برای جلوگیری از رسیدن روغن به غشای اسمز معکوس، که باعث خرابی غشا توسط روغن می شود، به فیلتر "انعقاد روغن" نیاز است. با این حال این فیلترهای انعقاد روغن معمولی، باید بطور منظم تعویض شوند. به دلیل اینکه آب در سیستم جریان دارد، روغن به فیلتر میچسبد و در نهایت آن را بدون اثر و بدون تغییرات منتقل می کند. این تکنولوژی جدید تصفیه آب نیازی به تعویض زود به زود ندارد، زیرا روغن به مواد فیلتر نمی چسبد، در عوض قطرات روغن می توانند از طریق روش های معمولی در صنعت بنام تصفیه سازی جریان متقاطع تصفیه شوند. یانگ بلود میگوید: "زمانیکه روغن در آب پراکنده است و با سطح فیلتر تصفیه آب برخورد می کند، ذرات روغن منعقد شده و به شکل قطرات بزرگ در می آیند. در صورتی که یک آب ترکیبی (روغن و آب) در فیلتر ریخته شود، لایه خامه مانندی از روغن در بالای مواد شکل می گیرد. هنگامی که مایع بر سطح مواد می نشیند، دانه هایی را شکل می دهد که انحنای مشخصی دارند و از طریق "زاویه تماس" مواد تشخیص داده می شوند. هر چقدر زاویه تماس بیشتر باشد مواد بیشتری به شکل دانه در می آیند. کاهش زاویه تماس، مانع از دانه ای شکل شدن مواد می شود. یانگ بلود گفت: "این مواد در حالی که باعث به حداقل رسیدن زاویه تماس آب می شوند، زاویه تماس روغن را به حداکثر می رسانند، و علیرغم برگرداندن قطره های روغن، آب را در سراسر فیلتر جاری می سازند." یکی از مزیت های کلیدی این دستاورد جدید در صنعت تصفیه آب نسبت به برخی از روش های معمول، این است که بدون استفاده از فیلترهای "منفذی نانو" روغن را از آب جدا می کند. فیلترهای حاوی منافذ بسیار کوچک، ملزم به جریان داشتن آب تحت فشار بالا می باشند، که انرژی زیادی مصرف می کنند. یانگ بلود میگوید: "یکی از بزرگترین مشکلات این است که برای عبور مواد از منافذ بسیار کوچک به فشار زیادی نیاز است، هر چقدر که اندازه منافذ کم شود، فشار باید بالا برود. بنابراین ایده ال شما استفاده از میکروفیلتراسیون بجای نانو فیلتراسیون است." مواد جدید شامل منافذ بین ۱۰ و ۱۷۴ میکرون یا یک میلیونیم متر است. به دلیل اینکه منافذ نسبتا درشت هستند، آب آلوده به روغن، نیازی به تحت فشار قرار گرفتن توسط پمپ را ندارد. طبق گفته یانگ بلود: "میکرو فیلتراسیون معمولا برای حذف ذرات خوب کار می کنند، نه حذف مواد دیگر. به عبارت دیگر روغن را از آب پاک نمی کند بلکه منافذ بسیار درشتی هستند که روغن از آن عبور می کند." وی گفت: "منافذ جدید، حتی اگر منافذ درشت باشند، در حد کفایت روغن را از آب جدا می کند." گفته می شود غشا آمفیفیلیک amphiphilic شده است، بدان معنا که از مولکول های دو سر و یک سر ساخته شده اند، که مولکول های یک سر آب را جذب میکند در حالی که انتهای دیگر روغن و گریس را جذب می کند. در کارهای آینده ممکن است کشف شود که آیا این فیلترهای تصفیه آب در محلول هایی حاوی روغن بیشتر و آب کمتر کار می کند. از آنجایی که در ابتدا پس از عملیات حفاری تجاری مشخص شد نفت خام شامل مقداری آب است، چنین فیلتری ممکن است جز برنامه های کاربردی در صنعت نفت داشته باشد. پژوهش های آینده نیز درگیر یافتن موادی برای فیلترهای شیشه ای است که برای غشاهای تجاری عملی نیست. یانگ بلود گفت: "شاید شما از فایبرگلاس (پشم شیشه) استفاده کنید، ولیکن ما به دنبال تکنیک های دیگری نیز هستیم، مانند نایلون جدیدی که خواص بهتری را دارد." این تکنولوژی جدید تصفیه آب ثبت شده است. تکنولوژی های مشابهی شاید در ساخت شیشه تمیز کن های خودکار عینک ها استفاده میشد، که اجازه ماندن قطرات آب را در سطح شیشه نمیداد. در کار قبلی توسط همان محققین وضعیت تمیزی خودکار و ضد بخار بودن در آزمایشات با استفاده از سطح شیشه پوشیده از مواد تشریح شد. شیشه های عینک و عینکهایی که اسکی بازان استفاده می کنند، در کنار شیشه جلوی خودرو دو پتانسیل کاربردی واضح است. **ن
مشاهده 20 شهریور 1395 2627 بازدید

کاربرد ازن و بیوفیلتراسیون در تصفیه آب

در این مقاله بررسی خواهیم کرد که چگونه ازن و فیلتراسیون زیستی (بیوفیلتراسیون) می‌تواند به استفاده مجدد از آب آشامیدنی کمک کند. فرایندهایی پیشرفته تصفیه آب که نیاز به دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس RO را کم یا حذف می‌کنند، در حال کسب محبوبیت هستند و حتی در پروژه‌هایی با مقیاس پایلوت و تجربی نیز تایید شده‌اند. متخصصان حوزه آب و تامین آب آشامیدنی به کشمکش میان افزایش جمعیت، خشکسالی، کم شدن آب‌های زیرزمینی و منابع آب سطحی کمک می‌کنند. اوایل هیچ راه حلی برای مشکل منابع آب پایدار، دور از ذهن نبود. خوشبختانه، فناوری فعلی توانایی برطرف کردن نگرانی‌های مربوط به تیترهای خبرساز رسانه‌ها که به مساله تصفیه آب فاضلاب پرداخته بودند، را دارد. مانند این تیتر روزنامه «از توالت به شیر آب» که به بررسی استفاده و بازیافت فاضلاب برای مصرف شرب پرداخته بود! در سرتاسر جهان معمولا آب آشامیدنی از آب های زیرزمینی یا منابع آب سطحی بدست می‌آید. در چندین ایالت آمریکا، از جمله تکزاس، آریزونا، نیومکزیکو و کالیفرنیا، به دلیل رشد جمعیت و خشکسالی‌های طولانی هر دو منبع آبی اشاره شده، تحت فشار بی‌اندازه هستند. کارشناسان همه جا را برای یافتن منابع جدید آب قابل شرب جستجو کرده اند تا به تولید منابع آب پایدار کمک شود. اما یک راه حل جدید که به تازگی ارائه شده است، تصفیه فاضلاب و استفاده دوباره از آن به عنوان آب آشامیدنی است! روش تصفیه آب سنتی برای تولید آب قابل شرب، از غشاهای اسمز معکوس (RO) برای تصفیه آب استفاده می‌کند. این روش اگرچه موثر است اما مشکل اینجاست که سیستم‌های تصفیه آب مبتنی بر اسمز معکوس صنعتی به انرژی بالایی نیاز دارند. علاوه بر آن، مواد دفعی و ناخالصی ها را تجمیع کرده و بخشی از آب را که بسیار شور و غیر قابل استفاده است، تولید می‌کنند که باید دور ریخته شود. این بخش به عنوان فاضلاب دفعی شناخته می شود. البته میتوان با کمک تکنیک های فنی تصفیه بیشتری را ایجاد کرد تا فاضلاب کم شود اما این روش ها هزینه بر و محدود هستند. به همین دلیل فرایندهای تصفیه آب پیشرفته که نیاز به اسمز معکوس را کم یا حذف می‌کنند در حال بدست آوردن محبوبیت هستند و در پروژه‌های مقیاس پایلوت یا تجربی نیز تایید گرفته‌اند. تصویر بالا بخش داخلی محوطه تصفیه آب AOP را نشان می دهد. این کارخانه تصفیه آب به صورت پرتابل و قابل حمل است و توسط Xylem’s MiProTM ارائه شده است. دو پروژه فیلتراسیون زیستی بهبود یافته با ازن در کالیفرنیا، دو پروژه جذاب راه را برای نشان دادن کارایی فیلتراسیون زیستی بهبودیافته با ازن، به عنوان یک فرایند تصفیه آب اصلی در تاسیسات، برای استفاده دوباره از آب شرب هموار می‌کنند. آب خالص سن دیه گو (PWSD) - Pure Water San Diego - برنامه فازبندی و چندساله برای استفاده از فناوری اثبات شده تصفیه آب ، برای تولید منبع آب کیفیت بالای امن و ماندگار برای سن دیه گو است. بنیاد تحقیقات استفاده دوباره از آب (WRRF) - WateReuse Research Foundation - با همکاری منطقه آب دره سن گابریل بالا Upper San Gabriel Valley بررسی انجام داد تا روش‌های مختلف تصفیه آب با استفاده از فیلتراسیون زیستی بهبود یافته با ازن را ارزیابی کند. در حال حاضر، 80 درصد منبع آب منطقه سن دیه گو از جای دیگری وارد می‌شود. منابع محلی و حفظ شده 20 درصد باقیمانده کل منبع را تشکیل می‌دهند. وابستگی این منطقه به واردات آب باعث شده منبع آب سن دیه گو تحت تاثیر کمبودها و آماده افزایش بها باشد. برای مثال در سال 2008 آب تامین شده از بی دلتا Bay-Delta محدود شد‌، تا از ماهیانی که به خطر افتاده بودند محافظت شود. علاوه بر این، شرایط خشکسالی در کالیفرنیای جنوبی تاثیر بیشتر بر موجودی منابع آب گذاشت. جمعیت منطقه در سال 2030 به 3.9 میلیون نفر خواهد رسید که در نتیجه تقاضا افزایش خواهد یافت و فشار بیشتری بر این منابع محدود آب ایجاد می‌کند. برنامه PWSD سرمایه‌گذاری موثری برای نیازهای آبی بعدی شهر است و منبع مطمئنی از آب آشامیدنی ارائه خواهد کرد، که بصورت محلی کنترل شده و میتواند در مقابل خشکسالی موثر باشد. تاسیسات تصفیه آب که روزانه بتواند تا حدود 2260 میلیون لیتر آب تصفیه شده تولید کند، برنامه ریزی شده که تا سال 2021 عملیاتی شود. هدف بلند مدت تولید 6250 میلیون لیتر آب روزانه، معادل یک سوم منابع آب آشامیدنی آتی در سن دیه گو است که برای سال 2035 برنامه‌ریزی شده است. بعلاوه، محدوده آب شهری دره سن دیه گوی بالا (USGVMWD) بخشی از تیمی شامل پروژ 02-11 WRRF است که سلسله تصفیه‌های جایگزین برای استفاده دوباره از آب شرب از جمله فیلتراسیون فعال زیستی بهبود یافته با ازن را ارزیابی می‌کند. PWSD بعدا واحدهای آزمایش را برای ارزیابی‌های بلندمدت خرید، تا ثابت کند این فرایند تصفیه آب یکپارچه می تواند به اهداف خود که تولید آب با کیفیت بالا است، برسد. در حالی که کارایی عملیاتی فرایندهای تصفیه آب در منطقه پایین دست را نیز بهبود می‌بخشد. (USGVMWD) قبلا آزمایش پایلوتی از سیستم انجام داده به عنوان بخشی از پروژه تحقیقاتی WRRF تا نشان دهد که یک سلسله تصفیه آب جایگزین برای روش غشای سنتی RO می‌تواند بطور موفقیت‌آمیزی، آب بازیافتی را طبق استانداردهای آب شرب تصفیه کند. سیستم فیلتراسیون زیستی بهبود یافته با ازن لئوپولد اوزلیای زیلم Xylem’s Leopold Oxelia ، تصفیه بوسیله اکسیداسیون ازن و فیلتراسیون فعال زیستی را در یک روش ترکیب می‌کند. اکسیداسیون ازن، کربن فعال را می‌شکند تا آن را از نظر زیستی ضعیف کند. سپس به صورت طبیعی میکروب‌ها را به یک فیلتر بستر وصل کرده و تصفیه زیستی بدون هوازی، کربن فعال نسبتا اکسید شده را برای نابودی کامل کربن فعال (TOC)، ردیابی آلودگی‌ها و اکسیداسیون محصولات فرعی ارائه می‌کند. سیستم کنترل متمرکز، توالی شستشوی برعکس (بکواش) و فعالیت زیستی را بلافاصله بهینه می‌کند. کنترل فرایند پیشرفته فرصتی برای کمینه ساختن مصرف انرژی مرتبط با تولید ازن فراهم می‌کند در حالیکه کیفیت آب خروجی را حفظ می‌کند. پروژه PWSD کارخانه احیای آب در شمال شهر سن دیه گو، دارای یک سیستم کربن فعال ازن / زیستی است که روزانه قابلیت تولید 113 میلیون لیتر (O3/BAC) دارد که پیش تصفیه فیلتراسیون غشا (MF)، ازن معکوس و فرایند اکسیداسیون پیشرفته فرابفنش (UV-AOP) را فراهم می‌کند و روزانه 75 میلیون گالن آب تولید می‌کند. سپس نمونه آب تولید شده برای کاهش کل مواد جامد حل شده TDS ، با آب بازیافت شده غیرقابل شرب شهر ترکیب می‌شود. آب برای آزمایش نمونه‌برداری شده و به عموم مردم نیز اجازه آزمایش داده شده است. این سلسله تصفیه O3/BAC/MF/RO/UV-AOP در حال حاضر در پروژه‌ای در نظر گرفته شده که آب تصفیه شده برای مخازن میرامار Miramar Reservoir را فراهم خواهد کرد. تصمیم در مورد اینکه شهر علاقه خاصی به استفاده از مخزن میرامار دارد (که نیازمند O3/BAC است) یا مخزن سن ویسنته (که O3/BAC نخواهد داشت) در سال 2016 رخ خواهد داد. ملاحظات شامل علم اقتصاد، قابلیت ساخت، انعطاف‌پذیری عملیاتی هم در تاسیسات تصفیه و توانایی ذخیره‌سازی و حرکت در سایر منابع آب، همچنین اجازه و پذیرش عمومی است. پروژه USGVMWD پروژه USGVMWD در حال حاضر منابع آب خود را از منطقه آب متروپولیتن کالیفرنیای جنوبی (MWD) وارد می‌کند. MWD آب را از کالیفرنیای شمالی از طریق قنات‌های کالیفرنیا و از رودخانه کلرادو تامین می‌کند. برای پشتیبانی از تولید آب های زیرزمینی از حوزه اصلی سن گابریل، USGVMWD آب وارداتی را با متوسط نرخ 32000 فوت جریب در هر سال، طی دو دهه گذشته ارائه می‌کند. از آنجایی که این منابع آب وارد شده در آینده کمتر قابل اطمینان خواهند بود، USGVMWD به دنبال راهکارهای جایگزین برای تکمیل آب شرب از منابع تجدیدپذیر است. استفاده دوباره غیر مستقیم آب شرب از طریق شارژ آب زیرزمینی از طریق آبگیرهای گسترده در سطح، به عنوان مناسب‌ترین و نویدبخش‌ترین گزینه شناسایی شده است. علاوه براین، USGVMWD احتمالا شکلی از تصفیه فاضلاب پیشرفته را برای بهبود کیفیت روش فرعی ثالث مورد نظر برای پخش استفاده خواهد کرد. به دلیل هزینه‌های چشمگیر تصفیه آب کاملا پیشرفته مانند MF, RO, UV-AOP و پروکسید هیدروژن (UV/H2O2)، USGVMWD به دنبال ارزیابی رشته تصفیه‌های جایگزین از جمله ازن و کربن فعال زیستی (BAC) است که می‌تواند تصفیه کافی برای استفاده دوباره از آب از طریق گسترش سطحی را فراهم کند. برای پشتیبانی از این ارزیابی، USGVMWD و شرکت فناوری‌های تراسل Trussell Technologies روی پروتکلی همکاری کردند که تامین بودجه آن از طریق بنیاد تامین آب کالیفرنیای جنوبی Metropolitan Water District of Southern California Foundation Actions انجام می شود، که به اختصار (MWD FAF) نامیده می‌شود. شرکت فناوری‌های تراسل یک بررسی پایلوت را اجرا کرد که حذف TOC بوسیله تصفیه‌ی ازن، BAC و تصفیه حوضچه های ته نشینی (SAT) را بررسی می‌کند. هدف این تحقیق کمینه سازی غلظت TOC در تولید آب است. البته با این هدف که بتواند فرایند تصفیه آب را آسانتر کرده و کیفیت و مطلوبیت آب خروجی را نیز بیشتر کند و همچنین با مقررات شارژ آب های زیرزمینی کالیفرنیا سازگار باشد. این مقررات غلظت TOC فاضلاب را در آب های زیرزمینی تا 0.5 میلی گرم در لیتر محدود می‌کند. اثرات متغیرهایی همچون نوع فیلتر زیستی (کربن فعال دانه‌ای در مقابل زغال انتراسیت)، نسبت ازن به TOC (O3:TOC) ، زمان تماس فیلتر زیستی با بستر خالی (EBCT) و زمان مقاومت هیدرولیک SAT (HRT) برای تعیین شرایط عملیاتی بهینه برای کمینه‌سازی حذف TOC بررسی شد. با نسبت O3:TOC 1.0، یک EBCT 39 دقیقه‌ای در یک فیلتر BAC و یک HRT 56 روز برای SAT، غلظت ثانویه TOC نهر از 6.3 میلی گرم در لیتر به 1.4 میلی گرم در لیتر کاهش یافت، کاهش 78 درصدی به کمینه‌سازی ترکیب آب موردنیاز برای تطابق با ملزومات TOC شارژ دوباره آب زیرزمینی کالیفرنیا کمک کرد. اثر روی پارامترهای دیگر کیفیت آب از جمله N-نیتروسدیم اتیلامین N-nitrosodimethylamine ، آلودگی‌ها و کل باکتری‌های کلیفرم نیز مستند شد. بررسی پایلوت جداگانه‌ای توسط فناوری‌های راسل با پشتیبانی USGVMWD و کنسرسیوم شرکای پروژه به عنوان بخشی از یک بررسی WRRF انجام شد که کارایی چندین مرحله تصفیه برای استفاده دوباره و مستقیم آب شرب از نهر فاضلاب را آزمایش کرد. این بررسی شامل چندین مرحله تصفیه‌هایی با تنوعی از فرایندهای واحد شامل ازن به تنهایی و ازن به دنبال BAC بود. این بررسی مزایای چشمگیری در کیفیت آب و گندزدایی نشان داد، که امکان تطابق با معیارهای سلامت عمومی برای مولفه‌های شیمیایی و میکروبیولوژیکی را فراهم می‌کند. نقش اولیه ازن در این رشته تصفیه‌ها، گندزدایی ویروس‌ها، کریپتوسپوردیوم Cryptosporidium و باکتری‌ها، همچنین اکسیداسیون آلاینده‌ها است. مثالی از مزایای کیفیت آب BAC حذف 60 تا 95 درصد N- نیتروسدی متیلامین N-nitrosodimethylamine در آب تغذیه کننده است. ترکیب ازن و BAC نیز مزایای عملیاتی چشمگیری را برای غشاهای زیرین کم فشار فراهم کرد. برای مثال، جریان غشای اولترافیلتراسیون به هنگام کار با پیش تصفیه ازن و BAC دو برابر شد. تمیز کردن غشا و تکرار جایگزینی را نیز می‌توان کاهش داد، زیرا پیش تصفیه ازن و BAC جاندارانی را حذف می‌کند که به عنوان فولانت های غشا عمل می‌کنند. پیشرفت‌هایی از این قبیل می‌تواند اثرات چشمگیری بر طراحی و عملیات تاسیسات تمام مقیاس داشته باشد. کنترل شکل‌گیری برومیت عامل مهمی در بررسی‌های MWD FAF و WRRF بود و آزمایشی که شامل اضافه کردن پروکسید هیدروژن پیش از افزودن ازن و پس از آن افزودن کلرین و آمونیاک پیش از افزودن ازن ، هر دو راهکارهای موفقی برای کاهش بودند. مزایا همانگونه که با این بررسی‌های پایلوت نشان داده شده، ازن و فیلتراسیون زیستی پتانسیل کمک چشمگیر به صنعت تصفیه آب و استفاده دوباره آب شرب را دارند. همچنین می توانند مصرف برق را کمینه کرده و قادرند تولید پساب شور را نیز مدیریت کنند. این مزایا فرصتی ایجاد می‌کنند که بتوان در حالت عادی یک دستگاه تصفیه‌ آب مبتنی بر ازن معکوس را برای اجرای استفاده دوباره از آب شرب در نظر بگیرند. *ن
مشاهده 10 شهریور 1395 2689 بازدید

تحقیق در مورد استفاده از تصفیه ترکیبی فاضلاب

استفاده از فاضلاب ترکیبی می تواند کالیفرنیا را از خشکسالی نجات دهد. بررسی یک تحقیق در آمریکا نشان داد که استفاده از فاضلاب ترکیبی می تواند کالیفرنیا را از خشکسالی نجات دهد. بازیافت فاضلاب همواره به عنوان راه حلی برای مشکلات آب کالیفرنیا شناخته شده است، به ویژه برای کاربرد کشاورزی و در شرایطی که خشکسالی تاریخی در کشور آمریکا همچنان ادامه دارد. گرچه هزینه تصفیه فاضلاب ، چالش جدیدی برای ایجاد استانداردهای بهداشتی دولتی و بازیافت و کاهش سطوح شوری آب است که به محصولات موجود خسارت وارد می کند. محققان دانشگاه کالیفرنیا ریورساید California, Riverside ، مدل اقتصادی را طراحی کردند که به عنوان فرایند تصفیه فاضلاب ترکیبی شناخته شده و از سطوح مختلف پساب تصفیه شده می باشد. این فرایند انعطاف پذیر بوده و میتواند به بهینه سازی تولید منابع آب کمک کند. این کار مقرون به صرفه بوده و منجر به توسعه و برتری کیفیت انواع تجهیزات آب می شود. این تحقیق در مقاله ای به این عنوان تشریح شده است "بازیافت فاضلاب برای مصارف کشاورزی: بهینه سازی و توسعه مدل با پشتیبانی از تصمیم گیری، برای استفاده مجدد از آب منطقه ای در جهت دستیابی به منابع آبیاری مقرون به صرفه RWRM " ، که توسط انجمن شیمی آمریکا در مقاله آنلاین مجله علوم محیطی و تکنولوژی منتشر شد. هدف این تحقیق دستیابی به روش های مقرون به صرفه تر در تصفیه آب برای مصارف کشاورزی است. "در حالی که بازیافت پساب فاضلاب مفهوم جدیدی نیست، نگرانی ها درباره افزایش تقاضای آب از طرف جمعیت رو به رشد با چالش های اقتصادی و زیست محیطی همراه بوده که باعث جذابتر شدن این قضیه شده است," این مطلب را Quynh K. Tran دانشجوی دکتری تخصصی شیمی و مهندسی محیط زیست و Kurt Schwabe استاد اقتصاد و سیاست های زیست محیطی و همچنین David Jassby استادیار مهندسی شیمی و زیست محیطی بیان کرده اند. مدل بازیافتی که تیم تحقیقاتی آن را گسترش داده است، بر این فرض است که فاضلاب جهت دریافت استانداردهای دولت برای از بین بردن عوامل بیماری زا مورد مطالعه قرار گرفته و بر تولید آب آبیاری با خواص شیمیایی مناسب برای استفاده در محصولات زراعی ویژه متمرکز شده است. به گفته پژوهشگران فاضلاب ترکیبی از فرایندهای اجرایی مختلف میتواند آب با مواد مغذی را تولید کند که برای محصولات خاص مفید بوده و باعث کاهش هزینه های کود و افزایش قیمت بازیافت فاضلاب شود. بطور معمول فاضلاب خام حاوی سطح بالایی از مواد مغذی به ویژه نیتروژن، فسفر و پتاسیم است که میتواند مورد استفاده گیاهان قرار بگیرد. با این حال برای دریافت مقررات کیفیت آب ایالتی و فدرال آمریکا، اکثر عملیات فاضلابی با انتشار فاضلاب خام در فرایندهای اولیه، ثانویه، ثالثیه و مراحل ضدعفونی پرداخته که منجر به حذف قابل توجهی از مواد مغذی شد. که تیم به توضیح آن پرداخته است. این تحقیقات هفت نوع تکنولوژی مختلف عملیات تصفیه فاضلاب و ۱۱ نوع عملیات تصفیه فاضلاب را که درحال حاضر در دنیا قابل استفاده هستند، به ترتیب مشخص می کند. چینش عملیات تصفیه آب ترکیبی، شامل سلسله ای از فرایندهایی است که هدف آن رسیدن به استانداردهای بالاتر می باشد. در این تحقیق از مرکبات و چمن برای تست و مدل استفاده می شود. دانشگاه ریورساید قیمت و ویژگی های کیفیت آب فاضلاب را تحت عنوان انواع کاربرد ترکیبی مقایسه کرده و تخمین زده است. به این دلیل که آنها قادر به تولید ترکیبات شیمیایی بهینه نبودند، برخی از ترکیبات درمانی تحت عنوان مواد خام را حذف کردند. آنها ترکیبات دیگر مخلوطی که بر اساس محتوای شیمیایی بود را تولید کردند، اما این کار برای تصفیه فاضلاب در حد کم و متوسط مقرون به صرفه نمی باشد. مدل نشان می دهد که " تصفیه فاضلاب میتواند در تولید آب مناسب جهت آبیاری طیف گسترده ای از محصولات استفاده شود و بتوان کیفیت محصول را بهینه سازی نمود که در حال حاضر با استفاده از فاضلاب تجربه شده است" ، یافته ی تران شواب Tran, Schwabe و جسبی Jassby . امروزه کنترل زیادی روی آب خروجی از فاضلاب تصفیه شده انجام می شود و شوری، فلزات سنگین و عوامل بیماری زا با مقررات موجود و شیوه های امن کشاورزی به حداقل رسیده اند. از این روش ترکیبی بعنوان یک روش آبیاری جایگزین, منابع آب شیرین برای مقابله با کمبود آب ناشی از خشکسالی استفاده شده است. در نوشتارهای بعدی، جزییات این تحقیق ارایه می شود. امروزه استفاده از انواع دستگاه تصفیه آب در مقیاس صنعتی برای تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد.\ **ن