جزوه اصول تصفیه آب و پسابهای صنعتی و...
آب های زیرزمینی مانند چاه ها و چشمه ها
آبهای سطحی مانند رودخانه ها و نهرها
آبهای شور دریاها و اقیانوس ها
خصوصیات آب زیرزمینی
1- مواد معلق ، معمولاً مواد آلی موجود در آن کم است.
2- Fe2 + و Mn2 + کم و دی اکسید کربن نسبتاً زیاد است
3- مواد محلول و مقاومت نسبتاً زیاد آنها
چاه های کم عمق ممکن است به میکروب آلوده شوند.
خصوصیات آب سطحی
1- مشخص است.
2- معمولاً به میکروارگانیسم ها آلوده می شوند.
3. سطح آمونیاک و نیترات ممکن است زیاد باشد.
4- اگر از مناطق صنعتی عبور کند به مواد شیمیایی آلوده می شود.
5- مواد حل شده در آن نسبتاً کم است.
6- وPH حدود 7-8 است.
خواص آب شور
1- مقدار نمکهای محلول زیاد است ، از 1000 تا 40000 قسمت در میلیون
2- مصرف زیاد یون های کلر و سدیم ، بیش از 500 قسمت در میلیون
ناخالصی های آب
در طبیعت آب خالص وجود ندارد.
هنگامی که آب در مکانی مستقر می شود یا در منطقه ای جریان می یابد ، مواد جامد و گازهای محلول در آب حل شده و مواد ریز محلول در آن معلق می شوند. و بنابراین:
جزوه اصول تصفیه آب و پسابهای صنعتی
ناخالصی های آب به سه دسته کلی وجود دارد:
یونها (کاتیونها و آنیونها)
گازهایی که در آب محلول هستند (اکسیژن ، دی اکسید کربن و غیره)
کلوئیدی و سوسپانسیون (رس ، باکتری و غیره)
ناخالصی های یونی
یونهای مثبت
کاتیونها تقریباً در همه آبهای طبیعی یافت می شوند:
منیزیم منیزیم ++ ، خوردن موجودات زنده را دشوار می کند.
سدیم Na + ، غلظت بالای آن باعث شوری ، مضر برای گیاهان و ماهی ها می شود.
کلسیم Ca ++ ، که باعث سختی می شود ، غذای موجودات زنده است.
پتاسیم K + کمتر از سدیم است.
آهن + Fe2 ، مقدار آن به pH و اکسیژن آب ، حدود 0.2 - 0.5 قسمت در میلیون بستگی دارد
در آبهای سطحی و حدود 1 تا 10 میلی گرم در لیتر در آبهای عمیق
منگنز ++ منگنز ، غلظت آن در حدود 0.1 - 1 میلی گرم در لیتر است.
مقدار زیاد آن باعث بوی نامطبوع و رشد میکروارگانیسم ها می شود.
آنیون
آنیونهای موجود در آبهای طبیعی:
بی کربنات و کربنات: منشا آن انحلال کربنات کلسیم و دی اکسید کربن در آب است. آنها خاصیت ذخیره آب را می دهند.
کلرید کلرید: غلظت زیاد آن باعث شوری شده و به بسیاری از گیاهان آسیب می رساند. همچنین باعث تجزیه فلزات می شود.
ماده So42-Sulfate: منبع آن انحلال نمک های سولفات و تا حدودی فعالیت باکتری ها است که باعث می شود مقدار زیادی از آنها باعث اسهال و فرمول های خورنده گیاهان شود.
سیلیس: سیلیس را می توان به دو صورت یونی و کلوئیدی در آب یافت. که به PH بستگی دارد. در آبهای طبیعی ، حدود 1-130 ppm برای نیروگاه ها مشکل ساز است.
ماده NO3- نیترات: در آب طبیعی حدود 1 ppm است. در آبهای زیرزمینی در حضور باکتریها می تواند به ppm 50 برسد.
ناخالصی های گازی مهمترین ناخالصی های گازی آب:
اکسیژن (O2): منبع آن اکسیژن موجود در هوا است (مطابق قانون هنر) و اکسیژن آب را خوش طعم و خورنده می کند.
دی اکسید کربن (CO2): منشأ آن تجزیه بی کربنات است که به دلیل pH کم و دی اکسید کربن ایجاد می شود
آمونیاک (NH3): منشا باکتری ها و ترکیبات آلی نیتروژن دار است.
سولفید هیدروژن (H2S): منبع آن تجزیه ترکیبات گوگرد توسط باکتری ها و در نتیجه بو و بوی بد است.
شیمی آب
فرمول مولکولی آب H2O با توجه به ایزوتوپ H (H ، 2H ، 3H1) و 16O ، 17O ، 18O (O):
18 نوع ایزوتوپ آب وجود دارد.
اما 99.7? از مولکول های آب H2O16 هستند. 2/0? H2O18
و 0.04 H H2O17 و HDO فقط 0.03
به دلیل وجود پیوندهای هیدروژن در آب ؛ خواص دیل در آب نسبت به مواد مشابه با وزن مولکولی بیشتر است.
نقطه جوش و نقطه ذوب ، ظرفیت گرما
تراکم ، گرانروی ، کشش سطح ، ثابت دی الکتریک
مولکول آب قطبی است و بسیاری از مواد یونی را حل می کند.
فشار بخار آب زیاد نیست. (17.5 میلی متر جیوه در 0 درجه سانتیگراد 20 درجه سانتیگراد)
پس زباله زیاد نیست.
ظرفیت حرارت بالای آب (کالری / گرم 0C)
مناسب برای انتقال گرما.
دمای زیاد نهان آب جوش. Cal / C 540
انتقال ارزان برای انتقال نیرو
موارد اصلی استفاده از آب
کشاورزی؛ بیشترین مصرف آب در کشاورزی است. مقدار pH و سدیم آب کشاورزی باید کنترل شود. عاری از مواد سمی.
سیستم های سرمایشی و گرمایشی
واحدهای تولید کننده بخار
کیفیت آب مصرفی در صنعت به نوع صنعت و نوع مصرف بستگی دارد.
روش های کلی تصفیه آب برای مصارف صنعتی:
الف- ناخالصی ها را حذف یا کاهش دهید
مانند کاهش یا از بین بردن سفتی
ب- افزایش کمکی های آب
مانند تزریق ترکیبات خاص ضد خوردگی یا ضد رسوب
آب آشامیدنی و مصرف خانگی
ویژگی های اساسی این آب:
الف - هیچ ماده جامد معلق ، کلوئید و رنگ وجود ندارد
ب- بدون میکروب بیماریزا
ج - هیچ ماده سمی وجود ندارد
د- مقدار مواد آلی و اکسیدان ها نباید از حد مجاز بیشتر شود.
سازمان بهداشت جهانی (WHO) یکی از ارگان هایی است که برای آلودگی های آب آشامیدنی حد مجاز تعیین کرده است.
مشکلات ناشی از ناخالصی های آب
1- تولید رسوبات در وسایل گرمایشی دیگ بخار که منجر به موارد زیر می شود:
کاهش انتقال گرما
کاهش عمر مفید دستگاه ها
2- تولید بخار با کیفیت پایین
به عنوان مثال وجود سیلیس باعث رسوب آن روی پره های توربین می شود.
3- خوردگی دیگها و تاسیسات
در مخازن و لوله ها سوراخ کنید
4- از بین رفتن مواد شیمیایی مانند صابون
5- بر روی مواد غذایی و محصولات نساجی لکه بگذارید
ذرات معلق و کلوئیدی M Mn2 + اکسید ، Fe2 +
نیاز به تصفیه آب
آب طبیعی باید برای مصارف شرب و صنعتی تصفیه شود.
عواملی که تصفیه آب را ضروری می کنند:
وجود باکتری های بیماری زا در آب
کمبود یا بیش از حد برخی از یونها
وجود ذرات معلق
بو ، طعم و رنگ آب
نکته مهم: مطلوب ترین کیفیت آب برای هر صنعت این است که هزینه تصفیه آب کمتر از هزینه رفع مشکلات ناشی از وجود ناخالصی ها باشد.
جزوه اصول تصفیه آب و پسابهای صنعتی
برخی از موارد استفاده از آب در صنعت:
1- به عنوان ماده اولیه
2- به عنوان حلال مواد اولیه
3- به صورت مواد ذخیره انرژی
4- محافظ در برابر گرما و تابش (D2O)
5- آتش را خاموش کنید
6- در فرآیندهایی مانند تبخیر ، تبلور و ...
تعاریف و اصول کلی مربوط به آب و تصفیه آب
1-2- نحوه گزارش میزان آلودگی های آب:
به طور معمول تمام ناخالصی های آب به جز Co2 ، Mn2 + ، Fe2 + ، SiO2 و O2 از نظر ppm کربنات کلسیم گزارش می شوند:
روش محاسبه غلظت ناخالصی از نظر معادل ppm کربنات:
تعداد کل معادل های هزار = تعداد معادل میلی لیتر معادل کربنات
فرمول 50 x تعداد معادل کربن = ppm معادل کربنات (کربنات کلسیم)
کربنات ppm برابر است با یک میلی گرم کربنات کلسیم در هر لیتر نمونه آب.
مزایای بیان غلظت ها از نظر معادل کربنات
1. غلظت ها به تعداد نسبتاً زیادی تبدیل می شوند.
2-معادل ppm معادل آنیون کربنات = یک معادل PPM کاتیون کربنات
3- غلظت ها با هم جمع می شوند.
4- مقایسه و بررسی نتایج تجزیه و تحلیل آسان است.
5- اصل بی طرفی به راحتی قابل کنترل است.
نمونه ای از تبدیل غلظت از نظر خود ماده به غلظت کربنات معادل
مثال 1-2 اگر غلظت کلرید (Cl-) در یک نمونه آب 71 میلی گرم در لیتر باشد
غلظت آن از نظر معادل کربنات چقدر است؟
غلظت 16 = O 12 = C 40 = Ca 5/35 = Cl
حل:
5/35 = معادل کلرید گرم
تعداد معادلات کلرید در هر لیتر آب
هر معادل کربنات کلسیم معادل یک کلرید است
2 = تعداد گرم معادل کربنات
میلی گرم در لیتر == 100 میلی گرم کربنات کلسیم معادل در لیتر
