مبانی کار تصفیه‌خانه‌های آب

1. مبانی کار تصفیه‌خانه‌های آب تصفیه‌خانه‌های آب نقشی کلیدی در تامین آب بهداشتی قابل نوشیدن برای مردم بازی می‌کنند. در این تصفیه‌خانه‌ها فرایندهای شیمیایی و فیزیکی پیچیده‌ای بر روی آب خام انجام می‌گیرد تا قابل نوشیدن گردند.

2. ميزان شدت روشنايي مورد نياز در قسمتهاي مختلف يك ايستگاه پمپاژ: Offices : 50-100 ft.cd control Areas: 30-75 ft.cd Equipment Area: 15-50 ft.cd Outdoor Areas: 1-5 ft.cd 215 لوكس براي داخل ايستگاه پمپاژ

3. انتخاب فرایندهای تصفیه بر پایه کیفیت آب خام Sources of Drinking Water • Groundwater • shallow wells • deep wells • Surface water • rivers • lakes • reservoirs

4. آب زير زميني داراي سختي aeration softening filtrration chlorination distribution system

5. آب هاي سطحي كدر داراي مواد آلي Sedimentation Sedimentation Mix filtrration flocculation adsorption chlorination distribution system

6. Canadian cities – Where drinking water comes from Source Water Coagulation Flocculation Sedimentation Filtration Storage Disinfection Distribution

7. نگرانی‌های اساسی در مورد آب آشامیدنی عبارتند از: وجود باکتری‌های بیماری‌زا(پاتوژن‌ها) در آب کمبود یا زیاد بودن غلضت بعضی از یون‌ها که در سلامتی انسان نقش دارند. ذرات معلق آب بو و مزه‌ی آب

9. Hydrosieve الك آبي Screening

10. Mechanical Aeration

11. Aeration Diffused Aeration Coarse Bubble Fine Bubble

16. رزينهاي تبادل يوني .

17. Adsorption PAC GAC

18. انتخاب فرایندهای تصفیه بر پایه کیفیت آب خام

19. مواد معلق 1-      ذرات معلق زنده‌ی بیماری‌زا مانند عوامل حصبه، وبا و تخم انگل‌ها 2-      ذرات معلق زنده‌ی غیر بیماری‌زا مانند برخی جلبک‌ها و تک‌سلولی‌ها 3-      ذرات معلق غیر زنده مانند ذرات رسی و کلوییدها

20. ناخالصی‌های محلول 1- آنیون‌های عمومی مانند کربنات‌ها، سولفات‌ها، کلرورها و نیترات‌ها 2- کاتیون‌های عمومی مانند کلسیم، منیزیم، آهن، سدیم، منگنز و ... 3- گازها مانند دی‌اکسیدکربن، سولفید هیدروژن و متان 4-عناصر سمی، ترکیبات مصنوعی، مواد آلی و فلزات سنگین مانند آرسنیک، سرب و جیوه 5- عناصر رادیواکتیو

21. فرایندهای مختلف فیزیکی و شیمیاییتصفیه‌خانه 1-      آب‌گیری در ایستگاه پمپاژ آبگیر 2-      تقسیم جریان آب در حوضچه‌ی شیرآلات ورودی (Inlet chamber) 3-      (Pre sedimentation)-مواد معلق در آب از 1000 میلی‌گرم در لیتر 4-       NH3+(Pre chlorination) 5-      (Flush mixing) &(Coagulation) 6-      (Flocculation) 7-      (Sedimentation) 8-      (Filtration) 9-      (Post chlorination) 10-   (Recovery) 11-   تغلیظ و آبگیری لجن (Sludge thickening & dewatering)

22. (Flush mixing) اختلاط سریع عموما" اولین فرایند تصفیه است هدف از عمل اختلاط، علاوه بر اختلاط سریع موتد منعقد كننده با آب، توزیع یکنواخت مواد در آب به منظور ناپایدار کردن کلوییدها می‌باشد. عدم اختلاط کامل، باعث افزایش کدورت آب خروجی و ازدیاد مصرف ماده دلمه‌ساز می‌شود

23. Rapid Mixing

24. مهمترین عوامل موثر در انعقاد عبارتند از: • ‌نوع ماده منعقدکننده • میزان تزریق • PH • غلظت محلول • تغییرات سرعت • مدت به‌هم‌زنی • درجه حرارت آب • میزان و اندازه مواد معلق.

25. به‌طور نمونه مشخصات یک همزن اختلاط سریع به صورت زیر می‌باشد: -زمان توقف : 30 ثانیه - گرادیان سرعت : 400 دور بر ثانیه - قدرت جذب شده روی محور : 9/1 کیلووات - ابعاد ۱/۲ * ۱/۲ * ۱/۲ متر -نوع به هم زن : محوری

26. مبانی طراحی واحد اختلاط سریع سرعت اختلاط به زمان تماس و شیب سرعت بستگی دارد: G= (P/ (μ.V)) ½ = ((hL γ)/ (t. μ)) 1/2 G: شیب سرعت (S-1) P: توان به‌کار رفته (وات) V: حجم ناحیه‌ی اختلاط (m3) hL: افت هد در اختلاط (m) t: زماند ماند (s) : μ ویسکوزیته آب (N S /m2) یک اختلاط موثر، زمان ماند t باید بین 10 تا 30 ثانیه باشد. -   شیب سرعت G : محدوده‌ی بین 100 تا 1000 بر ثانیه می‌باشد (700 تا ) برای ایجاد یک اختلاط کامل، حاصل‌ضرب دو پارامتر فوق باید بین 30000 تا 60000 باشد.

27. واحد زلال‌ساز یا کلاریفایر (Clarifier): انجام قسمت لخته‌سازی و ته‌نشینی عمل لخته سازي تشکیل شده در واحد اختلاط زلال‌ساز، بر اثر به‌هم‌زنی با پره‌های افقی یا قایم، به هم نزدیک شده و لخته‌های بزرگ قابل ته‌نشینی ایجاد می‌کند

28. Coagulation and flocculation حدود 90 تا 98 درصد لخته‌های تشکیل شده باید در این واحد ته‌نشین گردند.

29. كلاريفاير با جريان افقي

32. زلال‌سازی با بستر لجن (Sludge blanket) در این روش، آبی که تا حدی منعقد شده است از درون بستر لجن عبور می‌کند. به دلیل خاصیت چسبندگی لجن، لخته‌های آب، جذب بستر شده و آب زلال به طرف بالا جریان می‌یابد لجن که در اثر جذب مواد معلق، سنگین شده و ته‌نشین مي شود

33. ابعاد آن را در یکی از تصفیه‌خانه‌ها به شرح زیر ارایه می‌کنیم: -تعداد : دو واحد -ابعاد : 19*21 متر -عمق مفید 4.1 متر -زمان ماند : 1.5 ساعت -بار سطحی ته‌نشینی : 76/2 متر در ساعت -تعداد پمپ خلاء : 2 واحد -ظرفیت هر یک : 1080 مترمکعب در ساعت -قدرت موتور : 11 کیلووات -میزان مواد معلق : 750 میلی‌گرم در لیتر -میزان مواد جامد لجن : 38007 کیلوگرم در روز -تعداد پمپ انتقال لجن : 1+1 -حجم لجن تولیدی : 1863 متر مکعب در ساعت -ظرفیت پمپ : 150 مترمکعب در ساعت -هد پمپ : 5/11 متر

34. زلال‌سازی با بستر لجن دارای مزایا و معایبی به شرح زیر می‌باشد: مزایا: -زلال‌سازی آب به نحو موثری با داشتن سطح و حجم نسبتا" کم انجام می‌پذیرد. -با تغییرات محدود در جریان و کیفیت آب خام، قابلیت تطابق دارد. -اجرای ساختمانی آن به علت مستطیلی بودن شکل آن آسان‌تر است. -بهره‌برداری از این سیستم آسان می‌باشد. معایب: -در برابر تغییرات درجه حرارت و مواد معلق بالا حساس است. -در مقایسه با حوض‌های ته‌نشینی متعارف، در این زلال‌سازها، هزینه‌ی تعمیرات بالاتر بوده و به بهره‌بردار ماهرتری نیاز دارد. -جهت تشکیل بستر لجن به 2 تا 3 روز زمان نیاز است. -در صورت از بین رفتن بستر، تشکیل مجدد بستر، مصرف مقادیر زیادی مواد شیمیایی لازم است. - تمیز کردن زلال‌سازهای ضربانی به لحاظ لوله‌های کف حوضچه آسان نمی‌باشد

35. برخی از مهم‌ترین مزایای پولساتور به شرح زیر است: -زمان ته‌نشینی کوتاه است بنابراین حجم این واحد کم می‌باشد. -حجم لجن اضافی کم می‌باشد. -زمین کمتری نیاز دارد. -قدرت جداسازی مواد معلق آن از آب زیاد است. -سرمایه‌گذاری اولیه در این زلال‌ساز کمتر است. -تجهیزات مکانیکی کمتری نسبت به ساختمانی دارد. برخی از مهم‌ترین معایب پولساتور نیز به شرح زیر هستند: -انبساط لایه‌ی لجن نمی‌تواند از حد معینی تجاوز کند که در غیر این صورت باعث پراکندگی لجن می‌گردد. -بهره‌برداری از آن نیاز به دقت و تجربه‌ی فراوان دارد. - بهره‌برداری این گونه زلال‌سازها نیاز به تشکیل پتوی لجن دارد. ایجاد این پتو نیازمند 7 تا 20 روز است

36. زلال‌ساز با تماس لجن (Solid Contact Clarifier) در انواع زلال‌سازهای با روش برخورد لجن، عمل اختلاط، انعقاد و ته‌نشینی در زلال‌ساز انجام می‌گیرد معایب: -طراحی و اجرای ساختمان زلال‌ساز پیچیده است. -بهره‌برداری از آن‌ها نسبتا" مشکل بوده و نیاز به تخصص خاص دارد. -با تغییرات مداوم شرایط آب خام در هنگام بهره‌برداری، این نوع زلال‌سازها نیاز به مراقبت خاص دارند. مزایا: -تجربه‌ی بهره‌برداری از آن در ایران وجود دارد. -در مقابل تغییرات دبی، مواد معلق و درجه حرارت، قابلیت انعطاف نسبتا" خوبی دارد. -جمع‌آوری و تخلیه‌ی لجن در زلال‌سازهای با لجن‌روب ساده‌تر است.

37. فلوکلاریفایرها یا کلاریفلوکولاتور (Clarifloculator) جمع‌آوری لجن در این واحدها توسط پل‌های گردنده‌ی مجهز به لجن‌روب صورت می گیرد. مقدار شدت سرعت در واحد انعقاد دایره‌ای، باید بین 20 تا 60 در ثانیه باشد. زمان ماند بین 20 تا 60 دقیقه و حاصل‌ضرب دو پارامتر فوق بین 10000 تا 150000 باشد. میزان بار سطحی برای واحد ته‌نشینی برابر با 60 مترمکعب بر مترمربع در روز و زمان ماند حدود 2 ساعت و بار سرریز حدود 170 مترمکعب بر متر در روز می‌باشد.

39. فيلتراسيون مکانیزم‌هایی را که در حذف مواد جامد نقش دارند به صورت زیر بیان می‌کنیم: -          غربال کردن -          ته‌نشینی -          فشردگی -          ممانعت یا حائل شدن

40. Rapid Sand Filter Filtration

41. Slow بر اساسشدت فيلتراسيون Rapid High Rate Gravity بر اساسنيروي فيلتر كننده Pressure طبقه بندي فيلترها Up flow بر اساس جهت جريان Down flow Single-Media بر اساسنوع محيط بستر صافي Dual-Media Mixed-Media Continue

42. عوامل زیر در عملکرد فیلترها دخالت مستقیم دارد: -          درجه حرارت آب -          غلظت مواد معلق -          کیفیت چسبندگی ذرات -          اندازه و نوع ذرات معلق موجود -          ارتفاع بستر -          اندازه‌ی ذرات بستر و تخلخل آن -          نازل‌ها -          ارتفاع آب و غیره

43. واحد سالم‌سازی آب(کلر زنی) 1- نبودن راندمان 100% هيچ كدام از فرايند ها به تنهايي يا به صورت مركب 2- ايجاد خطر مجدد درشبكه انتقال • کلرزنی اولیه برای کاهش میکرو ‌ارگانیسم‌ها و تبدیل آمونیاک و نیتریت آب خام به نیترات انجام می‌گیرد • ولی کلرزنی ثانویه برای از بین بردن کامل آلودگی های باقی‌مانده و سالم نگهداشتن آب صاف انجام می‌گیرد.

44. ساختمان كلر زني • اتاق کلریناتور • انبار ذخیره‌ی کپسول‌ها • معمولا" اتاق کلرزنی به جرثقیل سقفی 6 حرکته برقی 2 تنی جهت جابجایی کپسول‌ها مجهز می‌شود • وسایل ایمنی برای مواقع نشت کلر: مواردی مانند دوش اضطراری، حوضچه‌ی آهک و وسایل تهویه • اتاق فرمان و كنترل • حوضچه‌ی خنثي‌سازي

45. تنفس گازكلر به مقدار زياد باعث مسموميت بسيار شديد شده و گاهي مرگ آور است. حد مجاز آستانه (TLV) آن در هواي استنشاقي، معادل 3 ميلي‌گرم در مترمكعب

46. Chlorination Mechanics Sodium hypochlorite injection system

47. Chlorination Mechanics Gaschlorination

48. Chlorination Mechanics Chemical feed pump (diaphragm pump) Pictures courtesy of LMI/Milton Roy

49. Chlorination Mechanics Sodium hypochlorite injection system

50. Thank you for your attention