كارشناس ارشد مهندسي محيط زيست- آب و فاضلاب تجهيزات تصفيه آب فردي Personal Water Treatment equipment عليرضا نتاج كارشناس ارشد مهندسي محيط زيست- آب و فاضلاب

مقدمه آب يكي از اساسي ترين نياز انسان و در اين حال يكي از مهمترين راههاي انتقال و شيوع بيماريهاي كشنده اي مانند وبا، حصبه و ... است . از طرفي مقدار آب سالمي كه يك انسان ميتواند با خود حمل كند بسيار محدود بوده و بسته به شرايط، يك فرد ميتواندحداكثر به اندازه نياز چند روز است و به علت آلودگي منابع آب ، نميتوان به آساني به منابع آب سطحي و حتي زير زميني اعتماد كرد؛ اين موضوع نياز به يك روش جهت تصفيه آب در شرايطي مانند بحران، جنگ و ... را مشخص ميكند كه علاوه بر سادگي، كم هزينه بودن بتواند حداقل معيارهاي بهداشتي را در تامين آب شرب مهيا نمايد

ميكروارگانسيم هاي بيماري زا باكتري ها – سالمونلا تيفي (حصبه)، ويبروكلرا(وبا)، اشرشياكلي (اسهال )، شيگلا(اسهال خوني ) و... ويروسها – ويروس هپاتيت A ، ويروس پوليو (فلج اطفال) و .... تك ياخته ها – آميبها (آنتاموبا هيستوليتيكا عامل اسهال خوني )، ژيارديا لامبريا (گاستروآنتريت)و.. انگلها – انواع كرمهاي نماتود، سستود، ترماتود و .. جلبكهاي سمي – مانند سيانو باكتري ها كه توليد ماده سمي در آب ميكنند

ويروس هاي موجود در آب ويروس هپاتيت A فلج اطفال

باكتري هاي موجود در آب شيگلا اسهال خوني كليفرم گوارشي ويبروكلرا وبا اشرشياكلي اسهال كليفرم گوارشي سالمونلا حصبه سالمونلا حصبه

تك ياخته هاي موجود در آب ژيارديا اسهال آميب اسهال خوني

انگل هاي موجود در آب

تصفيه آب پلي از كيفيت موجود آب به كيفيت مورد نياز و يا مطلوب هدف از تصفيه آب كاهش پارامتر هاي نا مطلوب در آب تا حد مجاز يا مطلوب Standards

روش هاي تصفيه آب روش هاي فيزيكي روش هاي شيميائي روش هاي ميكروبيولوژي استفاده از فيلتر ها(فرايند هاي غشائي)، ته نشيني ، امواج ، پرتو ها و .. روش هاي شيميائي اضافه كردن مواد شيميائي به اب به منظور سختي زدائي، ته نشيني، گندزدائي و ... روش هاي ميكروبيولوژي استفاده از ميكرو ارگانيسم ها در تصفيه آب و فاضلاب روش هاي مختلط استفاده همزمان از روش هاي فوق (در اغلب موارد تركيبي از روش هاي فوق بمنظور تصفيه آب بكار گرفته ميشود)

انتخاب روش تصفيه آب

قبل از هرگونه اقدامي در مورد تصفيه آب ميبايست جواب اين سوالات را پيدا كنيم؟ 1- كيفيت و كميت آب مورد نياز ما چيست؟ 2- منابع آب موجود چه وضعيتي دارد؟ 3- چه راههايي وجود دارد تا آب موجود تبديل به آب مورد نياز ما شود؟ 4- با توجه به منابع و امكانات موجود چه اقداماتي كاربردي و مقرون به صرفه است ؟

اهداف ما از تصفيه آب 1- حذف آلودگي ميكروبي 2- زلال سازي آب تصفيه آبهايي كه داراي آلودگي ميكروبي باشد و مصرف آب باعث بيماري شود 2- زلال سازي آب تصفيه آبهايي كه مواد معلق آب بالا باشد و ايجاد كدورت نمايد 3- حذف مواد سمي و شيميايي تصفيه آبهايي كه داراي موادي مانند THM و فلزات سنگين و .. كه ميتواند براي سلامت انسان مضر باشد 4- حذف مواد محلول (TDS) تصفيه آبهاي لب شور و شور و بالابردن كيفيت آبهاي با TDS بالا 5- حذف رنگ / آهن و منگنز/ فلزات سنگين و ...

حذف آلودگي ميكروبي جدا كردن ميكرو ارگانيسم ها از آب - ته نشيني -فرايند هاي غشائي ( فيلتراسيون ) از بين بردن ميكرو ارگانيسم ها - روش فيزيكي : استفاده از امواج UV 253 nm،استفاده از دما و استفاده از نور خورشيد - روش شيميائي : استفاده از تركيبات كلر / ازن /برم / يد و ... - روش بيولوژيكي : استفاده از ساير ميكروارگانيسم ها براي از بين بردن ميكروارگانيسم ها (روتيفر ها) CL UV O3 S.D فيلتر ها مقايسه

حذف مواد سمي و شيميائي استفاده از جاذب ها استفاده از كربن فعال كه بصورت كاملاً موثري مواد سمي آلي و برخي مواد شيميائي را از آب جذب ميكند. اكسيداسيون مواد سمي و شيميائي استفاده از اكسيژن و ازن و كلر و ساير اكسيد كننده ها در اكسيداسيون سيانيد ها/ مواد سمي آلي و ... استفاده از رزين هاي تبادل يون حذف كاتيون ها مانند فلزات سنگين توسط رزينهاي سديمي يا هيدروژني استفاده از نانوتكنولوژي فيلتر هايي با منافذ بسيار ريز مانند ممبران هاي RO در حذف فلزات سنگين و .... رسوب شيميائي تبديل كروم 6 ظرفيتي به كروم 3 ظرفيتي با متابي سولفيت سديم و رسوب آب ...

حذف مواد محلول (TDS) - استفاده از مواد شيميائي - استفاده از رزين هاي تبادل يون - استفاده از روش تقطير - استفاده از روش الكترودياليز - استفاده از روش اسمز معكوس توضيحات توضيحات توضيحات توضيحات توضيحات

فرايند هاي غشائي در تصفيه آب در اين فرايند آب ضمن عبور از يك لايه تراوا آلاينده هاي خود را از دست داده و تصفيه ميشود نمونه هاي مشخص براي اين فرايند ها انواع فيلتر ها هستند كه بنا بر كاربرد از جنس هاي مختلف ساخته ميشوند

معمولاً اين فيلتر ها درون پوسته هاي مخصوص قرارگرفته و در مسير جريان آب نصب ميشوند

فرايند هاي غشائي در تصفيه آب نوع فرايند غشائي علامت اختصاري اندازه روزنه ها ميكرو متر نانومتر آنگستروم ميكرو فيلتراسيون MF 0.02 - 10 20 - 10000 200 - 100000 الترافيلتراسيون UF 0.003 – 0.2 3 - 200 30 - 2000 نانو فيلتراسيون NF 0.001 – 0.008 1 - 8 10 - 80 اسمز معكوس RO 0.0001 - 0.001 0.1 - 1 1 - 10 ميكرو متر = يك ميليو نيوم متر آنگستروم = يك ده ميليارديوم متر نانو متر = يك ميليارديوم متر

ويروس Nano filtration

تركيبات كلر پودر سفيد كننده ياكلريد سديم (20 تا 30 درصد كلر) آب ژاول (5 تا 15 درصد كلر) هيپو كلريد كلسيم (50 تا 75 درصد كلر) گاز كلر (تا 200 درصد كلر) اين مواد وقتي وارد آب ميشوند به 3 شكل ظاهر ميشوند كلر مصرفي (جهت اكسيد كردن مواد موجود در آب) كار تركيبي باقي مانده (با تركيبات نيتروژن تركيب شده و بصورت تركيبي در آب باقي ميماند ) كلر آزاد باقي مانده (بصورت آزاد در آب وجود دارد و پايداري آن نصبت به كلر تركيبي كمتر است ولي قدرت گندزدائي آن به مراتب بيشتر است) كلر اضافه شده به آب كلر مصرفي كلر تركيبي كلر آزاد

ميزان كلر آزاد مورد نياز OCL . HOCL PH آب 6.5 7 8 ميزان كلر آزاد مورد نياز OCL . HOCL 0.2 - 0.4 0.6 0.8 PH آب 6.5 7 8 ميزان كلر تركيبي مورد نياز NH2CL-NHCL2-NCL3 0.8 1 1.5

مقايسه روش هاي گندزدائي آب نوع روش معايب محاسن كلر ايجاد بو (در صورت دوز بالا) ايجاد THM سمي بودن كلر خطرناك بودن گاز كلر خورنده بودن كلر قدرت ميكروب كشي بالا ايجاد باقي مانده در آب هزينه كم قدرت اكسياسيون مواد آلي از بين بردن بو ازن ايجاد برات ها در آب برق مصرفي زياد عدم تاثير بر آلودگي هاي ثانويه عدم ايجاد محصولات جانبي خطر ناك بالابردن اكسيژن محلول آب اشعه UV تاثير كمتر از كلر بي تاثيري در صورت وجود كدورت عدم ايجاد محصول جانبي ايمن بودن فرايند هاي غشائي از بين نبردن ميكروبها تاثير كم بر ميكروارگانيسم هاي ريز نياز به تعويض قابليت ساخت نمونه هاي كوچك و قابل حمل بي خطر بودن جدول مقايسه

اسمز معكوس اين روش يك روش غشائي تصفيه آب است و اساس آن عبور آب داراي املاح از يك غشاي نيمه تراوا است كه امروزه كاربرد فرارواني پيدا كرده است كه با توجه به مشكل كمبود آب ، ميتواند يك روش مناسب براي تامين آب شرب از آب دريا است. محاسن با اين روش ميتوان تا 95% از مواد محلول در آب را حذف كرد از نظر تئوري 100% ميكروارگانيسم ها در اين فرايند از آب جدا ميشوند مواد شيميائي مضر آب در اين روش حذف ميشوند تا آب داراي 50.000 ميليگرم در ليتر ناخالصي را ميتوان با اين روش تصفيه نمود معايب نياز با پيش تصفيه دارد افت فشار سيستم بسيار بالاست و نياز به تامين فشار و صرف انرژي است تكنولوژي ساخت ممبرانها در اختيار شركت هاي خاص است

مانومتر ممبران RO پمپ فيلتر هاي پيش تصفيه

water                                                                                               

% Removed Material / Element 92% Potassium 97% Barium Radium 94% Bicarbonate Selenium Cadmium 96% Silicate Calcium 85% Silver Chromate Sodium Copper Strontium Detergents Sulphate 90% Fluoride PCBs Lead Insecticides Magnesium Herbicides Nickel 80% Nitrates

الكترودياليز اساس كار در سيستم هاي تصفيه آب به روش الكترودياليز ايجاد يونيهاي مثبت و منفي در آب و جداسازي اين يونها از آب است در اين روش با ايجاد ميدان مغناطيسي مثبت و منفي در دو سمت ، يونهاي مثبت و منفي به قطبهاي مخالف نزديك شده و حد وسط مخزن حاوي آب بدون يون باقي ميماند محاسن ميتوان آب با خصوصيات يوني مختلف توليد كرد نياز با پيش تصفيه ندارد نياز به تعويض فيلتر ندارد معايب مصرف انرژي زياد بي تاثير بودن بر مواد آلي و به ويژه ميكروارگانيسم ها + آنيون - کاتيون                                           

مقايسه سيستم هاي الکترودياليز و اسمز معکوس   دو شيوه غشايي تصفيه آب , يعني اسمز معکوس و الکترودياليز ,براي حاکميت بر بازار بسيار گسترده اي که بصورت دائم , بدليل افزايش محدوديت هاي منابع آب تشديد ميشود, با همديگر رقابت دارند. گرچه اسمز معکوس تاريخچه کهن تري داشت , ليکن از نظر زماني , الکترودياليز سريعتر از اسمز معکوس توسعه پيدا کرد , و امروزه هردو، پايه هاي تئوري پر سر و صداي خود را دارند. در دهه 60 ميلادي اين فقط الکترودياليز بود که در صنعت استفاده مي شد و از واحدهاي (صنعتي) اسمز معکوس خبري نبود تا اينکه تکنولوژي توسعه ساختارهاي آلي وضعيت را دگرگون کرد . و از نتايج آن ساخت غشاهاي استات و پلي آميد در پي غشاءهاي پربازده فين فايبر بود و اسمز معکوس شروع به تسلط در ميان عمليات غشائي کرد. براي دو دهه تجربه عملياتي، سيستم هاي اسمز معکوس نقاط قوت خود را نمايان ساخت , اما رضايتمندي ابتدايي بمرور کنار گذاشته شد و بزودي زمان آن رسيد که با يک طرز برخورد واقع بينانه با هر دو روش , شيوه اي که بهينه باشد , انتخاب گردد. سه عامل مهم در بررسي هاي مربوط به انتخاب دستگاههاي تصفيه آب به روش غشايي مورد بررسي قرار ميگيرند تا با استفاده از آنها بتوان انتخاب مناسب را انجام داد. اين عوامل عبارتند از الف ) پيش تصفيه آب ب ) دوره تعويض غشاءها ج ) مصرف انرژي (برق)

Solar disinfection