, , , , ,

انواع ممبران‌ها از نظر جنس ( ممبران‌های پلیمری و غیر پلیمری ) و مدل

ممبران‌های پلیمری

انواع ممبران‌ها از نظر جنس ( ممبران‌های پلیمری و غیر پلیمری ) و مدل

ممبران‌ها از نظر جنس به دو دسته‌ی ممبران‌های پلیمری و غیر پلیمری تقسیم می‌شوند. از نظر مدل به ممبران‌های لوله‌ای شکل، مارپیچی، ممبران‌های الیاف توخالی و ممبران‌های تخت تقسیم می‌شوند.

ممبران‌ها نقشی کلیدی در تکنولوژی شیمیایی ایفا می‌کنند. ویژگی مهم ممبران‌ها، توانایی آنها در کنترل نرخ نفوذ گونه‌های شیمیایی یا اجزاء گازی یا مایع درون مخلوط هنگام عبور از ممبران است.

انواع ممبران

ممبران‌‌ها از چند لحاظ دسته بندی می‌شوند.

در این مقاله به بررسی دو دسته از آنها می‌پردازیم.

دسته اول انواع ممبران از نظر جنس است.

از نظر جنس شامل دو دسته ممبران‌های پلیمری و غیر پلیمری است.

دسته دوم انواع ممبران از لحاظ مدل است.

از نظر مدل شامل ممبران‌های لوله‌ای شکل، مارپیچی، الیاف توخالی و ممبران‌های تخت می‌باشد.

انواع ممبران از لحاظ جنس

ممبران‌ها از نظر جنس به ممبران‌های آلی و غیر آلی تقسیم می‌شوند.

ممبران‌های پلیمری ( آلی)

انواع ممبران‌های‌ پلیمری

ممبران‌های پلیمری یا آلی بر مبنای بر اساس ساختار فیزیکی خود به دسته تقسیم می‌شوند. این سه دسته به این شرح است:

الف) هموژن یا متقارن

ب) غیر هموژن یا نامتقارن

ج) کامپوزیتی.

معایب ممبران‌های پلیمری

برخی از معایب اصلی ممبران‌های پلیمری عبارتند از :

محدوده باریک دمای مجاز،

مقاومت مجاز،

حکام مکانیکی کم،

رخداد تجزیه زیستی،

PH اندک در برابر حمله شیمیایی

محدوده باریک عمر مفید.

ممبران‌های غیر آلی

ممبران‌های غیر آلی از موادی مانند سرامیک‌ها، فلزات، گرافیت یا ترکیب آنها ساخته می‌شوند. منظور از ممبران‌های غیر آلی انواع سرامیکی است و تمرکز تنها روی این دسته خواهد بود.

هدف از ساخت ممبران‌های سرامیکی کاهش یا حذف بعضی محدودیت‌های انواع پلیمری ممبران است. این ممبران‌ها در شرایط سخت به طور وسیع مورد استفاده قرار می‌گیرند. جایی که ممبران‌های آلی عملکرد مطلوبی نداشته باشند و یا قادر به انجام فرآیند نباشند می‌توان از این ممبران استفاده نمود.

متداولترین مواد سرامیکی مصرفی برای ساخت این ممبران‌ها هستند. از پایه‌های معمول می‌توان از آلومینا و کاربید سیلسیوم و … نام برد.

این پایه‌ها نه تنها حداکثر نفوذپذیری ممبران را تامین می‌سازند، بلکه پایداری مکانیکی ممبران را نیز نشان می‌دهند. ممبران‌های سرامیکی استحکام مکانیکی بالا و نیز مقاومت به سایش بالاتری از خود نشان می‌دهند. همچنین در اثر فشرده شدن ساختار تحت فشارهای اعمالی و گذشت زمان تجزیه نخواهند شد. به همین دلیل دوام و ایمنی ممبران‌های سرامیکی، از انواع پلیمری بیشتر است.

این ممبران‌ها از لحاظ حرارتی پایدارتر هستند. علاوه بر این توانایی کار در دمای بالا را دارند؛ به طوری که بسیاری از ممبران‌های سرامیکی در دمای 10000C نیز قابل مصرف هستند. مقاومت ممبران‌های سرامیکی در مقابل عوامل شیمیایی و تشعشع به طور قابل ملاحظه‌از بالاتر از انواع پلیمری است. همچنین این ممبران‌ها در برابر عوامل زیستی خنثی هستند.

معایب فیلتر سرامیکی

از معایب عمده و اساسی این ممبران‌ها  می‌توان به وزن زیاد آنها و هزینه ساخت بالاتر آنها در مقایسه با ممبران‌های پلیمری اشاره نمود.

انواع ممبران از لحاظ مدل

ممبران‌های لوله‌ای

طراحی این ممبران‌ها بسیار ساده است. به گونه‌ای که ممبران مورد نظر یا در درون یک لوله متخلخل قرار می‌گیرد و یا بر روی سطح داخلی لوله پوشش داده می‌شود و محلول به درون لوله پمپ می‌گردد. لوله مصرفی باید فشارهای مورد نیاز درحین کار را تحمل نماید. مایع تغذیه از یک طرفه لوله وارد شده و همزمان با جریان رو به جلوی آن در درون لوله، بخشی از آن به صورت عرضی نفوذ خواهد نمود. قسمت نفوذ کرده که همان محصول مورد نظر است در پوسته بیرونی لوله جمع‌آوری می‌گردد.

از مزایایی اصلی ممبران‌های لوله‌ای شکل امکان حرکت سریع مایع ورودی بر روی سطح ممبران است.

به گونه‌ای که می‌تواند سرعتی بالغ بر 10 متر بر ثانیه داشته باشد.

این سرعت باعث کاهش احتمال انسداد سطح ممیران خواهد شد.

از کاربردهای اسااسی این ممبران‎ها تصفیه محلول‌های با درصد بالای ذرات جامد معلق است.

زیرا این ممبران‌ها برای ذرات جامد معلق از تلورانس بالایی برخوردار هستند.

ممبران‌های مارپیچی

در این ممبران‌ها یک ورقه مسطح که می‌تواند چندین لایه داشته باشد به دور یک هسته مرکزی پیچیده می‌شود.

این ممبران‌ها در درون لوله‌هایی نصب می‌شوند.

به گونه‌ای که محلول ورودی از یک انتها وارد شده، به صورت عرضی در درون ممبران نفوذ کرده و در ادامه به سمت لوله مرکزی هدایت و جمع آوری خواهد شد.

مزایای ممبران‌های مارپیچ

از مزایای این ممبران‌ها، سطح مخصوص بالای ممبران در عین حجم کم آن است.

در این ممبران‌ها مسیرهای باریک جریان موجود در لایه بافته شده نسبت به جریان‌های گل آلود حساس بوده و امکان انسداد آنها وجود دارد به همین دلیل همواره در به کارگیری این ممبران‌ها از فرآیندهای پیش تصفیه به منظور حذف ذرات جامد معلق استفاده می‌شود.

کاربردهایی چون شیرین‌سازی آب دریا و آب شور از مواردی هستند که در آنها از ممیران‌های اسمز معکوس به شکل مارپیچی استفاده می‌گردد.

ممبران‌های الیاف تو خالی

در این ممبران‌ها از الیافی توخالی و خالی و همانند موی سر استفاده می‌گردد به طوری که قطر خارجی آنها کمتر از 200 میکرون است. الیاف مذکور دارای یک پوسته نازک و متراکم بوده که از نفوذ آلودگی‌ها جلوگیری کرده و تنها به محصول اجازه عبور می‌دهند. در زیر این پوسته فعال، یک لایه ضخیم و متراکم به کار می‌رود که نقش آن حمایت 6 لایه فعال است. این الیاف به یکدیگر بسته می‌شوند و به صورت یک دسته U شکل یا مستقیم در می‌آیند. جریان ورودی به درون الیاف وارد می‌شود و به دنبال بخش نفوذ کرده، (محصول) در بیرون الیاف و بخش تغلیظ شده (باطله)، در انتهای دیگر الیاف جمع‌آوری می‌گردد.

ممبران‌های فیبر توخالی دانستیه فشردگی بسیار بالایی دارند و نیاز به فضای اندکی برای کار خواهند داشت.

شیرین‌سازی آب دریا، تهیه آب قابل شرب و همچنین تصفیه فاضلاب‌ها از جمله مواردی هستند که در آن از ممبران‌های به شکل الیاف تو خالی به شکل گسترده استفاده می‌شود.

ممبران‌های تخت

این مدل ساده‌ترین شکل ممبران است. اولین ممبران نیمه نفوذپذیری که تولید شد از لحاظ هندسی تخت بود.

این ممبران‌ها از دو صفحه در انتها، ممبران صفحه‌ای شکل وصاف و صفحات جدا کننده که با ترتیب خاصی قرار گرفته‌اند تشکیل می‌گردند.

لازم به ذکر است که صفحات جداکننده نقش هدایت جریان تغذیه را بر روی سطح ممبران به عهده دارند. ساخت، نصب و عملکرد این ممبران‌ها ساده است.

معایب ممبران تخت

معایب ممبران تخت، نسبت سطح به حجم اندک و در نتیجه نیاز به فضای زیاد هنگام کار، مشکلات مونتاژ کردن ممبران به هنگام تمیز کردن آن است. به همین دلیل فرآیند تمیز کردن آن پر زحمت و زمان بر است.

 

, , , , ,

انواع ممبران‌ها از نظر ترکیب شیمیایی و اندازه حفره

ممبران‌ها

انواع ممبران‌ها از نظر ترکیب شیمیایی و اندازه حفره

ممبران‌ها نقشی کلیدی در تکنولوژی شیمیایی دارند. ویژگی مهم آنها توانایی کنترل نرخ نفوذ گونه‌های شیمیایی یا اجزاء گازی درون مخلوط هنگام عبور از ممبران است.

فرآیند تصفیه آب

به منظور شناخت و بررسی روش‌های تصفیه آب، ابتدا لازم است آلودگی‌های موجود در آن را بشناسیم. به دلیل متنوع بودن انواع این آلودگی‌ها در این مقاله تنها به ذکر مهمترین آلودگی‌ها اکتفا می‌کنیم و از توضیح صرف نظر می‌کنیم. این آلودگی‌ها عبارتند از :

مواد بیماری‌زای میکروبی،

آلودگی‌های آلی فرار،

آلودگی‌های آلی مصنوعی،

عوامل سختی،

تری هالومتان‌ها،

رادیو اکتیو، سولفور، کلریدها، سرب و مس،

فلوراید، نیترات، آرسنیک، پنبه نسوز، گل آلودگی و رنگ.

انواع ممبران

ممبران‌ ها از چند لحاظ دسته بندی می‌شوند. در این مقاله به بررسی دو دسته از آنها می‌پردازیم.

دسته اول انواع ممبران از نظر ترکیب شیمیایی و ساختار فیزیکی است.

دسته دوم انواع ممبران از نظر اندازه حفره است.

انواع ممبران‌ از نظر ترکیب شیمیایی و ساختار فیزیکی

ممبران‌ها به طور کلی به دو دسته ایزوتروپ و غیر ایزوتروپ تقسیم می‌شوند.

ممبران‌های ایزوتروپ

ممبران‌های ایزوتروپ از لحاظ ترکیب شیمیایی و فیزیکی در طول سطح مقطع خود یکسان هستند.

ممبران‌های غیر ایزوتروپ

ممبران‌های غیر ایزوتروپ در طول سطح مقطع خود یک نواخت نیستند.  این ممبران ها شامل لایه‌هایی هستند که از نظر ساختار یا ترکیب شیمیایی با هم متفاوت هستند.

انواع ممبران از نظر اندازه حفره

اسمز معکوس

سیستم اسمز معکوس در مقابل اسمز مستقیم به کار می‌رود. در اسمز مستقیم، هنگامی که دو محلول با غلظت‌های مختلف توسط یک ممبران نیمه تراوا از یکدیگر جدا گردند به گونه‌ای که امکان عبور حلال از ممبران وجود داشته باد در حالیکه اجزاء حل شده قادر به عبور از آن نباشد یک انتقال خود به خود یعنی نفوذ حلال رخ خواهد داد. حلال که معمولاً آب است از سمتی که غلظت کمتری دارد به سمتی که دارای غلظت بیشتر است حرکت خواهد کرد.

فرآیند اسمزی می‌تواند معکوس شود. اعمال فشار به یک محلول غلیظ‌تر باعث نفوذ حلال، از ممبران نیمه تراوا و قرار گیری آن در محلول‌های با غلظت کمتر خواهد شد.

اصطلاح اسمز معکوس به شکل جداسازی یون‌های حل شده و مولکول‌های کوچک که باعث آلودگی آب می‌شوند اختصاص دارد. در اسمز معکوس فشاری بیش از فشار اسمزی به محلول ورودی و غلیظ‌تر اعمال می‌شود. این فشار باعث می‌شود شاهد جریان حلال از قسمت غلیظ‌تر به قسمت رقیق‌تر باشیم.

اندازه اندک حفره‌ها در این نوع از ممبران منجر به گسترش ممبران‌هایی شده است که در فشارهای کمتری کار می‌کنند. به کارگیری ممبران‌های با فشار کمتر به معنی ذخیره انرژی الکتریکی و کاهش هزینه است.

اسمز معکوس در صنعت به منظور تهیه آب قابل شرب از آبهای شور و نمکی به کار می‌رود. به طور کلی سیستم اسمز معکوس با سایر فرآیندهای جداسازی که برای حذف تمامی آلودگی‌های آب به کار می‌روند  رقابت می‌کند.

حذف آلودگی توسط ممبران اسمز معکوس

توانایی حذف آلودگی‌های آب توسط ممبران اسمز معکوس بسیار وسیع است و شامل موارد زیر است.

حذف مینرال‌ها و فلزات حل شده

حذف یون‌های منفرد حل شده و عوامل مسبب سختی

حذف ویروس‌ها، باکتری‌ها و پیروژن ها تا سقف 99% .

حذف نمک‎ها، مواد قندی، پروتئین‌ها، فلزات سنگین و فلزات رادیو اکتیو

حذف پنبه نسوز، انواع مزه‌ها، رنگ، ترکیبات شیمیایی ایجاد کننده بو، ذرات، جامدات حل شده و گل و لای.

نانوغیلتراسیون

نانوفیلتراسیون نیز یک فرآیند جداسازی به کمک ممبران است. در این فرایند از ممبران‌های نازک و متخلل با اندازه حفره در محدوده یک‌هزارم تا پنج‌هزارم میکرون بهره می‌برد. فشار اعمالی بر جریان محلول در این تکنیک، در محدوده 0.3 تا 4 MPa است.

به دلیل بزرگتر شدن اندازه حفره‌ها در ممبران‌های نانوفیلتراسیون، این ممبران‌ها توانایی کارکردن در فشار پایین‌تری نسبت به ممران‌های اسمز معکوس داشته که این به معنی هزینه کمتر عملیات و نگهداری این ممبران ها است.

اولترافیلتراسیون

ممبران اولترافیلتراسیون، به طور قابل ملاحظه‌ای متخلخل‌تر از دو نوع دیگر است. محدوده اندازه این ممبرین‌ها بین 0.005 تا 0.1 میکرون است. وجود تخلخل‌های با اندازه بزرگتر در این ممبرین‌ها فلاکس جریان و در عین حال فشار ورودی کمتری را سبب می‌شود.

در این روش کلوئید‌ها و سایر ذرات موجود در محلول ورودی به منظور جلوگیری از انسداد ممبرین اسمز معکوس است که در ادامه مسیر نسب شده است.

, , , , ,

تصفیه آب‌های لب شور Brackish water

تصفیه آب‌های لب شور

تصفیه آب‌های لب شور Brackish water

آب‌های لب شور آب‌هایی هستند که از آب دریا شیرین‌تر و از آب شیرین نمک بیشتری دارند. این آب‌ها معمولا در اثر مخلوط شدن آب دریا با آب چاه یا رودخانه به وجود می‌آیند.

آب لب شور چیست؟

آب لب شور Brackish water به آبی گفته می‌شود که از آب شیرین نمک بیشتری داشته باشد و همچنین از آب شور نمک کمتری داشته باشد . این آب‌ها معمولا در اثر مخلوط شدن آب دریا با آب چاه یا رودخانه پدید می‌آید یا بعضی دریاچه‌ها و تالاب‌ها به صورت ذاتی دارای آب لب شور هستند .

میزان شوری آب خلیج فارس در مکان‌ها و زمانهای مختلف متغیر است اما معمولا در بازه 38 تا 40 ppt می‌باشد و همچنین در تنگه هرمز دارای شوری  37.5 ppt  است.

در هنگام طراحی و ساخت دستگاه‌های تصفیه RO با توجه به میزان شوری ، دستگاه را طراحی می‌کنند. فیلتر RO ( ممبران) که کار اصلی شیرین کردن ( نمک‌زدایی ) را برعهده دارد برای آب‌های مختلف متفاوت است. فیلتر مصرفی با توجه به آب ورودی انتخاب می‌شود. این دستگاه‌ها قادر هستند آب‌های شور دریایی را با شوری 40ppt  به آب شیرین و حتی آب مقطر و خالص تبدیل نمایند.

نحوه تشخیص آب‌های لب شور از آب دریا

هیچ معیار دقیق جهانی برای تشخیص آب‌های لب شور از آب دریا وجود ندارد.

در واقع معیاری برای تعیین این که چه میزان نمک باید در آب وجود داشته باشد تا آب لب شور داشته باشیم وجود ندارد.

میزان شوری به شما نشان می‌دهد چه اندازه نمک در یک حجم مشخص مایع قرار دارد و معمولاً با واحد ppt یا ppm  بیان می‌شود.

ppt بیانگر آن است که به ازای هر هزار اونس آب، یک اونس نمک وجود دارد. در آب شیرین 80 درصد آب و 20 درصد شکر وجود دارد. این معیار معادل 200ppt  از شکر است.

بر اساس این معیار، ppt آب لب شور بین 0.5 تا 2 است.

به بیان دیگر شوری آن بین 0.5 تا 2 ppt از نمک محلول در خود دارد.

آب شیرین چیزی کمتر از 0.5ppt از نمک محلول دارد. این مقیاس برای آب دریا بیش از 2ppt است.

ردیف نوع آب میزان شوری
1 آب شیرین PPT 0.5 >
2 آب لب شور PPT 0.5 – 2
3 آب دریا PPT 2<

تصفیه آب لب شور

ممبرین‌های اسمز معکوس به طور گسترده در نمک زدایی از آب لب شور استفاده می شود.

ممبرین های آب لب شور CSM برای غلظت نمک (TDS) زیر ppm 10000 استفاده می شود.

از کاربردهای مختلف این ممبرین ها می توان به آب شرب، صنعتی، دارویی، تصفیه پساب و تغلیظ سازی در صنایع غذایی و دارویی اشاره کرد.

عموماً آب‌های سطحی ناشی از آب شدن سطحی برف‌ها و جاری شدن از کوه‌های در محدوده آب‌های لب شور و شیرین قرار می‌گیرند. این نو آب‌ها را می‌توان از سیستم‌های انعقاد و لخته‌سازی و تصفیه فیزیکی آب به روش اسمز معکوس جهت حذف نمک‌های محلول  آن استفاده نمود. بخشی از آب های سطحی جذب سفره‌های زیر زمینی شده و به صورت آب انبارهای بزرگ تحت انحلال با املاح در زمین می‌تواند باعث بالا رفتن شوری آن گردد. اگر این املاح تا زیر 5000 میلی‌گرم بر لیتر باشند می‌توانند در طبقه آب‌های لب شور قرار گرفته و سیستم آن با صرف هزینه کمتری تصفیه و شیرین‌سازی گردد. در صورتی که آین آب‌های سطحی با سطح بالایی از نمک‌های محلول در سفره‌های زیرزمینی انحلال پیدا نماید و شوری آب بیش از 5000 میلی‌گرم در لینر گردد باید از روش سیستم اسمز معکوس دریایی جهت شیرین‌سازی استفاده نمود.

, , , , ,

منابع و کیفیت، خصوصیات آلاینده آب‌های زیرزمینی

منابع و کیفیت، خصوصیات آلاینده آب‌های زیرزمینی

منابع آب‌های زیرزمینی

آب‌های زیرزمینی همیشه یکی از مهم‌ترین منابع آبی و منابع اصلی تأمین آب برای مصارف شهری و صنایع مختلف و مصارف کشاورزی هستند. امروزه دسترسی به منابع آب مطمئن و با کیفیت مطلوب یکی از مهمترین چالش­های دولت­ها و ملت­ها است. گرچه حدود ۷۰% سطح زمین از آب پوشیده شده است اما تنها درصد کمی از آب­های موجود برای تأمین آب اجتماعات قابل استفاده می­باشند. برای مشخص شدن اهمیت آب‌های زیرزمینی کافی است تا کل منابع آب شیرین کره زمین که زندگی تمامی موجودات به آن­ها وابسته است، مورد ارزیابی قرار گیرد.

با گسترش سکونت در مناطقی که آب سطحی وجود ندارد یا مقدار آن کم است.

استفاده از منابع آب زیرزمینی به عنوان جایگزینی مطمئن، مورد توجه است.

به طوری که در برخی مناطق آب‌های زیرزمینی به عنوان تنها منبع تأمین آب محسوب می­شوند.

عمده و تنها منبع مطمئن و دائمی تأمین آب در مناطق خشک و نیمه خشک و کویری به خصوص در صورت وقوع خشکسالی‌ها، منابع آب زیرزمینی است.

با وجود اهمیت منابع آب زیرزمینی برای تأمین آب و نقش کلیدی آن­ها در پایداری برخی اکوسیستم­های آبی، بسیاری از دولت­ها در زمینه سرمایه‌گذاری برای پایش و حفاظت آن و تدوین قوانین مناسب کوتاهی می­کنند. آب زیرزمینی، یک ذخیره مهم آب برای کاربردهای مختلف به شمار می­رود. متأسفانه برای دهه­ها و شاید قرن­ها به دلیل دفع نامناسب زایدات جامد و مایع در محیط زیست بخشی از آب‌های زیرزمینی آلوده شده‌اند. با توجه به اینکه منابع آب زیرزمینی در اعماق قرار گرفته­ اند، خطر آلودگی آن­ها نسبت به آب­های سطحی کمتر است. اما در صورت آلودگی، تصفیه آن‏ها پرهزینه خواهد بود.

کیفیت، خصوصیات و منابع آلاینده آب‌های زیرزمینی

آب در طبیعت به طور مداوم طی چرخه­ای تحت عنوان چرخه­ی هیدرولوژی در گردش است. آب خالص بی‏رنگ، بی­طعم و بی­بو و حلال بسیار خوبی است که می­تواند بسیاری از مواد معدنی را در خود حل نماید. به همین دلیل، چیزی به عنوان آب خالص در طبیعت وجود ندارد، بلکه آب همیشه حاوی ناخالصی­های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است. کیفیت فیزیکی آب مربوط به خصوصیاتی از آب شامل رنگ، کدورت، طعم، مزه و درجه حرارت آب می­شود که با حواس بینائی، چشائی، لامسه و بویائی قابل تشخیص هستند. در هر شرایطی رغبت مصرف­کننده برای مصرف آبی با این خصوصیات، به تناسب افزایش مقادیر رنگ، بو، کدورت، طعم و مزه و….کاهش می­یابد.

چون مصرف­کننده با حواس خود براحتی آن­ها را تشخیص می­دهد.

عوامل فیزیکی کاهش کیفیت آب زیرزمینی

از جمله عواملی که موجب کاهش کیفیت آب‌های زیرزمینی از لحاظ فیزیکی یا ظاهری می­گردند وجود یون­های آهن، منگنز و نمک­های معدنی است. کیفیت شیمیائی آب مربوط به حضور یون­های عامل سختی و بویژه مجموعه کاتیون­ها و آنیون­های قابل حل در آب و کل مواد جامد محلول در آب(TDS)  و سموم و ترکیبات آلی و عناصر سمی و کمیاب می­شود که برای هر کدام از آن­ها در آب شرب مقادیر مشخص و استاندارد مطلوب و حداکثر مجاز تعیین شده است. یکی از مهم‌ترین و فراوان‌ترین آن­ها یون­های عامل سختی آب است. از جمله کاتیون­ها و آنیون­های مرتبط با سختی به ترتیب اهمیت کاتیون­های منیزیم، کلسیم، استرانسیم، آهن، آلومینیوم، منگنز، مس و آنیون­های کربنات، بیکربنات، کلرور، سولفات و سیلیکات و نیترات است که محلول در آب هستند و کل موادجامدمحلول آب را هم(TDS) تشکیل می دهند.

استفاد از نمک در زمستان برای ذوب برف‏ها و یخ عامل موثری در افزایش TDSآب‏های زیر زمینی است و تغییر TDS کیفیت شیمیائی آب مثل سختی و خورندگی را به شدت تحت تاثیر قرار می‌دهد.

عوامل شیمیایی

از جمله ترکیبات شیمیائی که وجود آن­ها در آب سلامتی انسان را تهدید می­کند سموم و ترکیبات آلی است که ممکن است از طریق زه ‏آب‏های زمین­های سمپاشی شده، ورود فاضلاب­های خانگی و صنعتی به منابع آب وارد شوند. ترکیب شیمیایی طبیعی آب زیرزمینی به شیمی آب باران، تبخیر و تعرق پیش از تغذیه، و واکنش­های مختلف آب زیرزمینی با مواد معدنی، سیالات و گازهای درون زمین، با یا بدون باکتری­ها، ماتریس آب‌خوان و ترکیب ویژه شیمیایی و معدنی آن بستگی دارد. هم چنین مدت زمان تماس آب با سنگ نیز به دلیل پایین بودن سرعت بسیاری از واکنش­ها، اهمیت دارد. طبیعت شیمیایی اولیه آب می­تواند تحت تاثیر فعالیت­های انسانی، به ویژه از طریق ورود آلاینده­ها که ممکن است با ماتریس آب‌خوان واکنش دهند، در هر دو ناحیه اشباع و غیر اشباع، به شدت تغییر کند.

در بررسی کیفیت آب، بررسی کیفیت باکتریولوژیک از اهمیت خاصی برخوردار است.

این اهمیت تا حدی است که وقتی سخن از بهداشت آب می­شود بیشتر بیماری‏هائی که از طریق میکرارگانیزم­های مختلف توسط آب قابل انتقال و انتشار هستند تداعی می­شود. پیامدهای ناشی از آلودگی میکروبی سبب می­شود که کنترل آب از نظر بیولوژیکی همواره از اهمیت بالایی برخوردار باشد.

آلودگی میکروبی آب‌های زیرزمینی عمدتاً از طریق دفع نادرست فاضلاب­های خانگی اتفاق می­افتد.

مقایسه آب‌های زیرزمینی با آب‌های سطحی

در مقایسه با آب­های سطحی در مورد آب‌های زیرزمینی می­توان به مواردی از این قبیل اشاره نمود:

دسترسی به آب های زیرزمینی در مناطق مختلف و اقلیم­های متفاوت،

حجم نسبتاً زیاد آب ذخیره شده در آب‌خوان­ها،

عدم تبخیر از سطح آب زیرزمینی،

عدم نیاز به سرمایه‌گذاری کلان جهت استخراج و انتقال آب زیرزمینی،

مناسب بودن آب‌های زیرزمینی برای شرب به جهت کیفیت خوب و آلودگی کم آن.

هنگامی که آب زیرزمینی آلوده می­شود در بسیاری از مواقع ده­ ها سال یا بیش­تر طول می­کشد تا آلودگی رفع شده و آب کیفیت مطلوب خود را بازیابد. دلیل این موضوع زمان ماند بسیار طولانی آب به دلیل حرکت آهسته آن از میان زمین و سرعت پایین فرایندهای طبیعی تجزیه آلاینده‏ هاست. آلودگی ممکن است از راه‏های مختلف به آب‌های زیرزمینی راه پیدا کند.

از این منظر می‌­توان آلاینده‌ها را به سه دسته تقسیم­ بندی نمود.

اول دست‌ه­ای از آلاینده­‌ها که بر سطح زمین رها و از طریق نفوذ و حرکت در بخش غیر اشباع به سطح آب‌های زیرزمینی راه پیدا خواهند کرد. برای مثال می‌­توان از رها نمودن زه ­آب­‌های اسیدی بر سطح زمین نام برد. دسته دیگر ممکن است در بالای سطح آب‌های زیرزمینی رها و از این طریق به سطح آب‌های زیرزمینی راه پیدا کنند. برای مثال می­توان به چاه­ های فاضلاب که در زیرزمین حفر شده­اند اشاره نمود. دسته سوم شامل آلاینده­های می­شوند که در زیر سطح آب‌های زیرزمینی قرار گرفته‏ اند. برای مثال می­توان به معادنی که سطح آن­ها در زیر سطح آب‌های زیرزمینی قرار گرفته است، اشاره نمود. زه­ آب­های اسیدی و بدنبال آن فلزات سنگین از این طریق می توانند به آب‌های زیرزمینی راه پیدا کنند. در این ارتباط می­توان به راه­یابی آلاینده­ ها به چاه ­های بهره­برداری نیز اشاره نمود.

علل اصلی و عمده آلودگی آب‌های زیرزمینی

عمده منابع و فعالیت­های که موجب آلودگی آب‌های زیرزمینی می­شوند شامل:

۱-­ آلاینده­ های طبیعی:

مواد معدنی، عناصر کمیاب، عناصر رادیواکتیو، ترکیبات آلی، موجودات ذره­ بینی

۲-­ کشاورزی و جنگل­داری:

ذخیره و استفاده از کودها و سموم کشاورزی، پسماندهای حیوانی، آب برگشتی کشاورزی، باقیمانده محصولات، جنگل­کاری و جنگل­زدایی.

۳- شهرسازی و شهرنشینی:

دفن زباله­ های جامد خانگی و شهری، دفن فاضلاب­های خانگی، دفن فاضلاب­ها و جریانات جمع ­آوری شده، مناطق انباشت وسایل اسقاطی و سایر منابع شهری.

۴- فعالیت­های صنعتی و معدن­کاری:

زهکشی و تخلیه آب معادن و فاضلاب­های معدنی، پسماندهای معدنی، پسماند­های جامد و مایع مربوط به صنایع، چاه­های دفع و تزریق، نشت و پخش مواد.

۵- سوء مدیریت آب:

طراحی نامناسب شعاع تاثیر چاه­ ها، بالا آمدن شورآب­ها و نفوذ آب دریاها،

ساخت نامناسب چاه،

چاه­ها و حوضچه­ های متروک،

توسعه غیرکنترل شده اراضی،

شیوه ‌های کشاورزی و منابع متفرقه.

 

, , , , ,

پکیج‌های تصفیه فاضلاب

پکیج‌های تصفیه فاضلاب

پکیج‌های تصفیه فاضلاب در واقع تصفیه خانه‌ای کامل و در مقیاس کوچک‌تر هستند. پکج‌های تصفیه برای ظرفیت‌های پساب خروجی پایین ساخته می‌شوند. این پکیج‌ها از جنس کربن استیل با پوشش ضدخوردگی و در صورت نیاز از جنس پلی‌اتیلن یا فایبرگلاس هستند. پکیج‌های مذکور در ظرفیت‌های گوناگون به شکلی ساخته می‌شوند که قابلیت جا به جایی و نصب در محل را دارا باشند. همچنین این پکیج‌ها بسته به نوع آلودگی فاضلاب ورودی با روش مناسب برای تصفیه پساب خروجی طراحی شده و توانایی ارائه خروجی بر اساس استانداردهای محیط زیست را دارا هستند.

استاندارد خروجی فاضلاب

استاندارد اعلام شده برای خروجی فاضلاب توسط سازمان حفاظت از محیط زیست به استناد ماده آیین‌نامه جلوگیری از آلودگی آب مورخ 5/9/73 .

ردیف مواد آلوده کننده تخلیه به آبهای سطحی mg/l تحلیه به چاه کاذب mg/1 مصارف کشاورزی و آبیاری mg/1
1 اکسیژن خواهی بیوشیمیایی ( 5 روزه) BOD5 30

لحظه‌ای 50

30

لحظه‌ای 50

100
2 اکسیژن خواهی شیمیایی COD 60

لحظه‌ای 100

60

لحظه‌ای 100

200
3 اکسیژن محلول DO 2 2
4 مجموع مواد جامد محلول TDS تبصره 1 تبصره 2
5 مجموع مواد جامد معلق TSS 40

لحظه‌ای 60

100
6 مواد قابل ته نشینی SS 0
7 پتانسیل هیدروژن PH 8.5 – 6.5 9 – 5 8.5 – 6.5
8 کدورت TU 50 50
9 رنگ 75 75 75
10 کلیفرم گوارشی ( تعداد در 100 میلی‌لیتر) MPN 400 400 400
11 کلیفرم ( تعداد در 100 میلی‌لیتر) MPN 1000 1000 1000
تبصره 1: تخلیه یا غلظت بیش از میزان مشخص شده در جدول ها در صورتی مجاز خواهد بود که پساب خروجی ، غلظت کلراید سولفات و مواد محلول منبع پذیرنده را در شعاع ٢٠٠ متری بیش از ده درصد افزایش ندهد.
تبصره 2: تخلیه با غلظت بیش از میزان مشخص شده در جدول در صورتی مجاز خواهد بود که افزایش کلراید ، سولفات و مواد محلول پساب خروجی به آب مصرفی بیش از ده در صد نباشد .

کاربردهای پکیج‌های تصفیه فاضلاب

موارد استفاده از پکیج‌های تصفیه فاضلاب شامل موارد زیر است:

  • صنایع کاشی و سرامیک
  • کارخانجات لبنیات
  • صنایع نساجی
  • صنایع کاغذ و مقواسازی
  • واحدهای تولید شوینده و لوازم آرایشی بهداشتی
  • شرکت‌های داروسازی و تولید دارو
  • کارخانجات چرم و مصنوعات
  • کشتارگاه و مرغداری‌ها
  • بیمارستان‌ها و مراکز درمانی
  • شهرک‌های توریستی و تفریحی
  • هتل‌ها
  • صنایع غذایی
  • صنایع رنگرزی
  • کارواش‌ها و قالیشویی

 

 

 

, , , , ,

انواع و اولویت بندی منابع آب

منابع آب

انواع و اولویت بندی منابع آب

منابع آب خام به سه دسته کلی تقسیم می‌شود که شامل موارد زیر است:

منابع اتمسفری Atmospheric Water Resources

منابع سطحی Surface Water Resources

منابع زیر زمینی Ground Water Resources

هر دستگاه تأمین آب شرب برای اجتماعات مختلف معمولاً سه هدف اصلی را مد نظر دارد که شامل موارد زیر است:

  1. تأمین آب گوارا و سالم برای مصرف­ کنندگان (کیفیت مطلوب)،
  2. فراهم نمودن آب با کمیت مناسب و به مقدار کافی
  3. تأمین آب با سهولت دسترسی به آب.

بر اساس اهداف فوق باید ضمن فراهم نمودن آب کافی و سالم و در دسترس، نسبت به انطباق ویژگی‌­های فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی و رادیولوژیکی با استانداردهای ملی از طریق انتخاب صحیح منابع آب و تصفیه مناسب آن اقدام گردد.

به طور کلی، کیفیت آب خام باید در حد استاندارد آب متناسب با نوع مصرف باشد. عواملی همچون کمیت، کیفیت، قابلیت اعتماد، سالم بودن منبع، حقوق آبی و اثرات زیست محیطی همراه با هزینه­‌های سرمایه­‌گذاری و بهره‌برداری طرح در تصمیم­گیری دخیل هستند.

اولویت‌های تصفیه آب

دستگاه‌های تأمین آب منابعی را ترجیح می­دهند که کمترین نیاز به تصفیه را داشته و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشند. بر همین اساس منبعی که آب آن به طریق ثقلی قابل انتقال باشد و نیاز به هیچ­گونه تصفیه­‌ای نداشته باشد در اولویت اول قرار دارد. غالباً با انجام فرآیند ضدعفونی (کلرزنی) دارای کیفیت مطلوب برای شرب می­‌شوند. آب برخی از چشمه­‌ها و قنات­ها در این گروه قرار دارند.

منبع آبی که برای رسیدن به مصرف­کننده نیاز به پمپاژ دارد و به هیچ‌گونه تصفیه­‌ای به جز کلرزنی نیاز ندارد در اولویت دوم قرار دارد. آب برخی از چاه­‌ها در این گروه قرار می‌‌گیرند.

اولویت سوم منبع آبی است که به طریقۀ ثقلی قابل انتقال به اجتماع باشد. این گروه نیاز به تصفیه ساده دارد. روش‌­هایی مانند ته­ نشینی ساده، صاف­سازی، و کلرزنی.

منبع آبی که نیازمند پمپاژ و تصفیه ساده ­باشد در اولویت چهارم قرار دارد.

منبع آبی که به طور ثقلی قابل انتقال و به تصفیه پیشرفته نیاز دارد در اولویت پنجم قرار دارد.

در نهایت منبع آبی که علاوه بر پمپاژ، نیازمند تصفیه پیشرفته و واحدهای متعدد باشد در اولویت ششم قرار دارد.

منابع اتمسفری Atmospheric water resources

یکی از اساسی‌ترین و در‌ دسترس‌ترین روش‌های ذخیره‌ی آب اتمسفری، استفاده از میکرو‌شبکه‌ها است. این میکرو‌شبکه‌ها، آب‌هایی را که در مجموعه‌ای از مخازن تخلیه شده‌اند جمع‌آوری می‌کنند. این آب شیرین می‌تواند ذخیره شود و یا جهت تأمین آب مورد نیاز خانه‌ها و مزارع به مصرف برسد.

منابع آب‌های سطحی

آب‌های سطحی شامل آب باران ، پساب ، رودخانه دائمی و مانند آنها است. آب‌های سطحی (رودخانه‌ها، دریاها، اقیانوس‌ها) دارای ویژگی‌های خاصی هستند.

خصوصیات آب‌های زیرزمینی

الف) زلال نیستند.

ب) PH آن حدود ۸-۷  است.

ج) مواد آلی موجود در آن در نقاط مختلف متفاوت است و ممکن نفت، روغن و فلزات سنگین باشد.

د) معمولا آلوده به میکروارگانیزم‌هاست.

ه) مقدار آمونیاک، فنل و نیترات آن ممکن است زیاد باشد.

ح)حاوی شوینده‌ها ،مواد آلی و فلزات سنگین هستند.

آب خالص در طبیعت به دلیل ویژگی حلالیت بالای آن، وجود ندارد و دارای ناخالصی‌های گوناگون است.

فعالیت انسان‌ها می‌تواند منجر به افزایش میزان ترکیبات موجود در آب سطحی شوند.

منابع آب‌های زیرزمینی

آب‌های زیرزمینی به آب‌هایی گفته می‌شود که در لایه‌های آب‌دار و اشباع زیر زمین تجمع پیدا کرده‌ است. آب­های زیرزمینی در همیشه یکی از مهم‌ترین منابع آبی و منابع اصلی تأمین آب برای مصارف شهری و صنایع و مصارف کشاورزی می‌باشند. گرچه حدود %70 سطح زمین از آب پوشیده شده است اما تنها درصد کمی از آب­های موجود برای تأمین آب اجتماعات قابل استفاده می­باشند.

برای مشخص شدن اهمیت آب­های زیرزمینی کافی است تا کل منابع آب شیرین کره زمین که زندگی تمامی موجودات به آن­ها وابسته می­‌باشد، مورد ارزیابی قرار گیرد. از مجموع کل منابع آب موجود در دنیا فقط %3 آن آب شیرین است که %75 این آب در یخچال‏های طبیعی وجود دارد و برای استفاده در دسترس نیستند، بنابراین کل ذخیره آب شیرین قابل دسترس در دنیا حدود ۰/۵ درصد است. . آب­های زیرزمینی 7/98 درصد از کل آب­های شیرین قابل دسترس جهان را به خود اختصاص می­دهند. این موضوع علاوه بر اینکه بر محدود بودن منابع آب قابل دسترس کره­ی زمین تأکید دارد، اهمیت آب­های زیرزمینی را در تأمین آب شیرین مشخص می­کند.

آب زیرزمینی، یک ذخیره مهم آب برای کاربردهای مختلف به شمار می­رود.

متأسفانه برای دهه ­ها و شاید قرن­ها به دلیل دفع نامناسب زایدات جامد و مایع در محیط زیست بخشی از آب­های زیرزمینی آلوده شده­ اند. با توجه به اینکه منابع آب زیرزمینی در اعماق قرار گرفته­ اند، خطر آلودگی آب‌های زیرزمینی نسبت به آب­های سطحی کمتر است.

در صورت آلودگی آب‌های زیرزمینی تصفیه آن‏ها پرهزینه خواهد بود.

خصوصیات آب‌های زیرزمینی

الف) مواد معلق در آن کم است.

ب) ممکن است دارای ذرات شن سطحی باشند.

ج) معمولا” مواد آلی کمی دارد.

د) ممکن است حاوی آهن و منگنز محلول باشد که وقتی در معرض اتمسفر قرار گیرد در اثر اکسیداسیون توسط هوا، ذرات زرد یا قهوه ای در آن ظاهر شود.

ه) دی اکسید کربن ممکن است در آن زیاد باشد و PH آن معمولا در حدود ۷/۹-۶/۹ می باشد.

و) آب چاههای خیلی عمیق معمولا عاری از میکروبها و دیگر میکروارگانیزمها می باشد ولی آب چاه های کم عمق معمولا آلوده به میکروارگانیزم هاست.

ز) به خاطر انحلال جزئی مواد معدنی معمولا دارای املاح زیاد می باشند (حدود ppm ۵۰۰) که بیشترین جزء ان بی کربنات کلسیم است.

ح) معمولا دارای سختی موقت می یاشند.

ط ) معمولاً زلالند.

 

, , , , ,

انواع سیستم اسمز معکوس Reverse Osmosis Systems

سیستم اسمز معکوس

انواع سیستم‌ اسمز معکوس Reverse Osmosis Systems

سیستم‌ اسمز معکوس

سیستم اسمز معکوس فرآیندی فیزیکی است که این قابلیت را دارد که از محلولی (حلال + ناخالصی) به کمک یک غشا نیمه تراوا، حلال تقریباً خالص تهیه کند. سیستم‌ اسمز معکوس (RO) در اواخر سال ۱۹۵۰ و تحت حمایت دولت ایالات متحده، به عنوان روشی برای نمک‌زدایی از آب دریا مورد استفاده قرار گرفت.

روش اسمز معکوس (RO) نوعی فرآیند جداسازی است که در آن با اعمال فشار بر روی یک حلال (آب) و عبور دادن آن از میان غشا، مواد حل شده (آلاینده) در یک طرف باقی می‌مانند و حلال خالص (آب) به طرف دیگر غشا راه پیدا می‌کند. به عبارت دیگر، در این فرآیند حلال تحت فشار از منطقه‌ای که در آن غلظت ماده حل شونده بیشتر است به سمت منطقه دیگر با غلظت کمتر و با اعمال فشاری بیشتر از فشار اسمزی، از درون یک غشا جاری می‌شود. این فرآیند، معکوس فرآیند اسمز معمولی است. در فرآیند اسمز مستقیم، جریان حلال از منطقه با غلظت املاح کمتر به سمت منطقه‌ای با غلظت بالاتر و از داخل غشا و بدون اعمال فشار خارجی صورت می‌پذیرد. در اینجا غشا مورد استفاده نیمه تراوا است. یعنی اینکه اجازه رد شدن به حلال (آب) را می‌دهد اما مانع عبور املاح و آلاینده‌ها می‌شود.

سیستم اسمز معکوسخانگی  (Residential Reverse Osmosis Systems)

سیستم‌های اسمز معکوس خانگی عملیات فیلتراسیون را در چند مرحله انجام می‌دهند.

پیش تصفیه

اولین مرحله، پیش تصفیه است که برای محافظت از ممبرین طراحی می‌شود.

در این مرحله مقدار مواد معلق کم می‌شود.  مواد معلق موجود در آب باعث انسداد غشاهای ممبران  می‌شوند. در این مرحله کلر نیز حذف می‌شود. علت حذف کلر آسیبی است که کلر می‌تواند به لایه‌های نازک مواد سازنده ممبرین وارد کند.

غشای نیمه تراوا

مرحله بعدی یک غشای نیمه تراوا است.

غشای نیمه تراوا برای حذف طیف گسترده‌ای از آلاینده‌های مرتبط با ظاهر و سلامتی آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مخزن ذخیره

پس از مرحله پیش تصفیه و عبور آب از غشای نیمه تراوا یک مخزن ذخیره برای نگهداری آب تصفیه شده قرار دارد.

فیلتر کربن

درنهایت هم یک عدد فیلتر کربن برای حذف هر نوع بو و طعم نامطلوب بکار برده می‌شود.

یک سیستم اسمز معکوس خانگی و معمولی با فشار آب بین ۴۰ تا ۱۰۰ psig کار می‌کند و بین ۱۰ تا ۷۵ گالن در روز آب تولید می‌کند.

چنین سیستم‌هایی دارای یک لوله برای ورود آب سرد، تخلیه، و یک شیر آب مستقل هستند.

سیستم اسمز معکوس تجاری (Commercial Reverse Osmosis Systems)

سیستم‌های اسمز معکوس تجاری معمولاً در فشار آب بین ۱۰۰ تا ۲۲۵ psig مورد استفاده قرار می‌گیرند.

عملکرد آنها به نوع ممبرین و کیفیت آبی که باید تصفیه شود، بستگی دارد.

سیستم‌های تجاری بر حسب کاربردشان می‌توانند حجم زیادی از آب را با خلوص زیاد تصفیه کنند(بین ۱۵۰ تا ۵۰،۰۰۰ گالن). فرآیند فیلتراسیون با استفاده از سیستم‌های تجاری همان فرآیند استفاده شده در سیستم‌های اسمز معکوس خانگی است. با این حال، سیستم‌های تجاری پیچیده‌تر و گران قیمت‌تر هستند.

علت گران بودن این سیستم‌ها اجزایی همچون پمپ، جریان سنج، نمایشگر، لوازم الکتریکی و غیره است که به آنها افزوده شده است.

ممبرین‌های اسمز معکوس تجاری به شکل مارپیچی (spiral wound) عرضه می شوند.

فشار عملیاتی این ممبرین‌ها بین ۱۰۰ تا ۲۲۵ psi است.

بنابراین، برای تامین چنین فشاری باید از پمپ فشار استفاده نمود.

این ممبرین‌ها به گونه‌ای طراحی می‌شوند که برای مواردی همچون تصفیه آب لوله‌کشی، آب لب‌شور و آب دریا قابل استفاده باشند. ممبرین‌های “نانو” و یا سختی‌گیر آب نیز موجود هستند. در هنگام انتخاب یک ممبرین تجاری جدید و تعویض آن باید مواردی کلیدی همچون اندازه ممبرین، نوار و یا پوشش فایبر گلاس، نوع کاربرد، ظرفیت و فشار عملیاتی را در نظر گرفت.

, , , , ,

اسمز معکوس دابل Double RO

اسمز معکوس دابل

اسمز معکوس دابل    Double RO

اسمز معکوس دابل  Double RO مناسب برای شیرین‌سازی آب‌های با TDS بالا و همچنین دستیابی به آب فوق خالص در صنایع حساس است.

سیستم اسمز معکوس ، سیستمی است که طی آن آب با عبور از ممبران اسمز معکوس با دقت 0001/0 میکرون تصفیه شده و بیش از 90 درصد آلودگی‌ها و همچنین املاح محلول خود را از دست می‌دهد.

در اکثر موارد برای تولید آب آشامیدنی و یا آب مورد نیاز در صنعت از سیستم تصفیه آب صنعتی با یک مرحله اسمز معکوس استفاده می‌شود. اما در مواردی که TDS آب ورودی بسیار بالا باشد و یا هدف از تصفیه آب، رسیدن به کیفیت آب فوق خالص باشد باید از دو مرحله سیستم اسمز معکوس اشاره نمود که به اصطلاح اسمز معکوس دابل  Double RO  نامیده می‌شود.

شرح کار سیستم اسمز معکوس دابل

در صنایع و مصارفی‌که‌نیاز‌به آب‌با کیفیت بسیار بالا باشد ، استفاده از یک مرحله اسمز معکوس کافی نیست.

حتما باید از سیستم اسمز معکوس دابل استفاده نمود.

در سیستم  Double RO از دو مرحله اسمز معکوس به صورت جداگانه استفاده می شود.

در نوع آرایش سیستم که به آرایش دو پاس نیز معروف است.

ابتدا آب وارد سیستم اسمز معکوس پاس اول شده و در نتیجه TDS آن تا حد زیادی کاهش می‌باشد.

سپس آب تصفیه شده پاس اول وارد سیستم اسمز معکوس پاس دوم می‌شود.

پس از تصفیه توسط ممبران‌های موجود در پاس دوم، به کیفیت آب فوق خالص می رسد.

البته از این سیستم در مواردی که نیاز به تصفیه آب‌های با شوری (TDS) بسیار بالا باشد نیز استفاده می‌شود.

کاربرد سیستم اسمز معکوس دابل

  • به جهت شیرین‌سازی آب دریاها با TDS بسیار بالا به گونه‌ای که یک مرحله اسمز معکوس پاسخگو نمی‌باشد.
  • برای تولید آب فوق خالص در صنایع حساس مانند صنایع پزشکی، آزمایشگاهی، صنایع الکترونیک، تولید آب رادیاتور و همچنین استفاده از آب برای دیگ‌های بخار و سایر سیستم‌های سیرکولیشن و خنک کننده.
, , , , ,

معایب سختی‌گیرهای مغناطیسی

سختی‌گیرهای مغناطیسی

معایب سختی‌گیرهای مغناطیسی

سختی‌گیرهای مغناطیسی

سختی‌گیرهای مغناطیسی بدون استفاده از مواد شیمیایی و با استفـاده از ایجاد تغییرات در امـلاح محلول در آب بواسطه میدان‌های مغناطیسی و الكترومغناطیسی تمایل رسوب گذاری آب را كاهش می‌دهند. در این راستا عبارت‌هایی نظیر سختی‌گیر، رسوب‌گیر، رسوب‌زدا، ضد رسوب و … در این دسته‌بندی قرار می‌گیرند.

انواع سختی‌گیرهای مغناطیسی

سختی‌گیر مغناطیسی

سختی‌گیر الكترومغناطیسی

سختی‌گیر الكترونیكی.

معایب سختی‌گیر مغناطیسی

1.عملكرد سختی‌گیر‌های مغناطیسی موضعی است.

اثرگذاری سختی‌گیر‌های مغناطیسی كاملا مقطعی و موضعی است.

با فاصله گرفتن از بلوک‌های مغناطیسی حداکثر تا 10 سانتیمتر ضعیف‌تر می‌شود و در طول مدار لوله‌كشی موثر نیست.

سازندگان این تجهیزات ادعا می‌کنند كه برد دستگاه به چند صد متر هم می‌رسد، كه ادعای بی‌اساسی است.

زیرا اگر آب در حال سكون باشد، سختی‌گیر مغناطیسی هیچ اثری بر روی آب نگذاشته و تجهیزات قبل و بعد از آن در مقابل تشكیل رسوب قابل محافظت نیستند. همچنین سختی‌گیرهای مغناطیسی قادر نیستند مدار لوله‌كشی و تاسیسات بالادستی (قبل از دستگاه) را محافظت نمایند و تنها آب فرآوری شده باید تحت تاثیر میدان مغناطیسی و در مدت زمان موثر، قرار گرفته و آب این اثرات را با سرعت سیال در مسیر منتقل نماید.

  1. برای پوشش كل مدار لوله كشی به بیش از یك دستگاه سختی گیر مغناطیسی نیاز است.

 به دلیل موضعی بودن عملكرد سختی‌گیرهای مغناطیسی، درصورت طولانی بودن مدار لوله‌کشی یک یا چند دستگاه جواب‌گو نیست. برای محاسبه تعداد دستگاه‌های مورد نیاز جهت پوشش کل مدار لوله‌کشی باید به پیچیدگی مدار، تعداد اتصالات، زانوها و تعداد و فشار پمپ‌های سیرکولاسیون یا بوستر پمپ‌ها توجه نمود.

از سوی دیگر تحقیقات علمی نشان داده است كه اساساً رسوبات تشكیل شده توسط دستگاه‌های سختی گیر مغناطیسی ، در بهترین شرایط آزمایشگاهی حداكثر 3 الی 3/5 دقیقه است. این “توپ برفی” تشكیل شده اساسا غیر پایدار است. به عنوان مثال سختی‌گیرهای مغناطیسی را نمی‌توان در مكش پمپ نصب نمود زیرا توربولان جریان باعث شكسته شدن و از هم گسیختن توپ‌های برفی می‌گردد. با مراجعه به دستورالعمل‌های نصب اینگونه تجهیزات، مشاهده می‌گردد كه نمی‌توان آن ها را در خروجی پمپ نیز نصب نمود.

  1. باعث خوردگی شدید در محل نصب و تجهیزات بعد از آن می‌گردد.

نصب بلوک‌های مغناطیسی باعث ایجاد شار مغناطیسی از قطب های N به S می‌گردد.

عبور جریان آب حامل آنیون‌ها (یون‌های منفی نظیر كربنات و سولفات‌ها …) و كاتیون‌ها (یون‌های مثبت كلسیم، منیزیم و سدیم و …) از زیر میدان‌های مغناطیسی، باعث قطع شدن شارهای میدان مغناطیسی توسط یون‌های مثبت و منفی شده و این امر باعث ایجاد الكترون ولت در منطقه مورد نظر می‌گردد. در این حالت، فلز 2 ظرفیتی(لوله یا آند)، سطح فلز 3 ظرفیتی(لایه محافظتی – مگنتیك یا كاتد) و سیال(الكترولیت) وجود داشته كه عبور جریان سیال و یون‌های درون آن، باعث ایجاد جریان الكتریكی ضعیف بر مبنای الكترون ولت و نهایتاً تشكیل پیل الكتروشیمیایی می‌گردند، عملاً موجب خوردگی فلز گردیده و نهایتاً از حجم لوله كاسته می‌شود.

  1. خاصیت مغناطیسی باعث جذب ذرات فلزی و نهایتا مسدود شدن مسیر جریان سیال می‌شود.

با نصب بلوک‌های مغناطیسی، ذرات فلزی معلق در آب، جذب این میدان‌های قوی مغناطیسی می‌شود. به مرور با افزایش این حجم ذرات موجب كاهش سطح مقطع در مدار لوله‌كشی می‌گردد که می‌بایست چند وقت یک بار مدار لوله‌كشی متوقف و آب آن تخلیه و به صورت فیزیكی تمیز گردد.

  1. عملكرد دستگاه به سرعت بهینه آب عبوری بستگی دارد.

 برای انتقال اثرات جذب شده از میدان مغناطیسی ناحیه‌ای از لوله كه سختی‌گیر مغناطیسی روی آن نصب شده است به نواحی دیگر مدار، لازم است كه سیال حتما جریان داشته و حتماً در سرعت بهینه خود جاری شود. منحنی ذیل نتایج آزمایش تاثیرپذیری عملکرد سختی‌گیرهای مغناطیسی را نسبت به سرعت آب داخل لوله نشان می‌دهد در شرایطی که بهترین عملکرد در سرعت 2/3 متر بر ثانیه اتفاق می‌افتد میزان کاهش رسوب 80 درصد بوده و این بدان معناست که تنها روند رسوبگذاری کند گردیده و حذف نمی‌گردد. عموما طراحان تاسیسات مکانیکی سرعت 1 الی 1/5 متر بر ثانیه را در طراحی‌های خود لحاظ می‌نمایند که در این شرایط با رجوع به منحنی فوق تنها 30 الی 40 درصد میزان رسوبگذاری کاهش می‌یابد.

  1. در نزدیكی میدان مغناطیسی و خصوصا الكتروموتورها اثر سختی‌گیر مغناطیسی کاهش می‌یابد.

 بدیهی است که میدان‌های مغناطیسی ناشی از الكتروموتور‌‌ها و ژنراتور‌ها و سایر دستگاه‌های با كاركرد مشابه، در عملكرد میدان‌های مغناطیسی اختلال ایجاد می‌كنند. این درحالیست كه الکتروموتورها قلب محرک تاسیسات بوده و راهبری مدارهای تاسیساتی بدون این تجهیزات غیرممکن است. به عنوان مثال، با فرض اینکه در زمان نصب سختی گیر مغناطیسی بر روی لوله فاصله مجاز نصب از موتورهای الکتریکی نیز رعایت گردد باز هم نمی‌توان توپ‌های برفی ایجاد شده درون سیال را از میدان مغناطیسی الکتروموتورها محافظت نمود، زیرا به هر حال سیال در نقاط مختلف در حرکت است و از درون پمپ یا حتی شیرهای برقی یا موتوری نیز عبور خواهد نمود.

بنابراین اثر ایجاد شده توسط سختی‌گیر مغناطیسی، در نقطه دیگر از مدار از بین رفته و یا تضعیف می‌گردد.

  1. سختی گیر های مغناطیسی به عنوان مكمل سختی گیر های رزینی در نظر گرفته می‌شوند.

اغلب سازندگان سختی‌گیرهای مغناطیسی استفاده از این تجهیزات را برای آبهای سخت توصیه نمی‌نمایند.

به عبارت دیگر زمانی که سختی آب از حد مشخصی بالاتر است عنوان می‌نمایند که سختی‌گیرها به تنهایی عملكرد چندان مطلوبی نداشته و می‌بایست به همراه سختی‌گیرهای رزینی به كار می‌روند. هر چند سختی‌گیرهای رزینی عملکرد خود را صنایع گوناگون به اثبات رسانده‌اند اما دلیل تمایل به استفاده از سختی‌گیرهای اصلاح گر فیزیکی عدم نیاز به مراقبت و سرویس و نگهداری، خرید سنگ نمک و آماده سازی آب نمک و عملیات بک واش و احیا و در مجموع کاهش هزینه های پرسنل نگهداری است.

  1. پایداری كریستال‌های معلق تشكیل شده در آب كوتاه بوده و برابر 3/5 دقیقه است.

كریستال‌های معلق تشكیل شده توسط سختی‌گیرهای مغناطیسی، به دلیل منسجم و منظم نبودن، پایداری چندانی نداشته و پس از گذشت مدت زمانی كوتاه، حداکثر برابر با 3/5 دقیقه، متلاشی شده و از بین می‌روند. نمک‌های محلول در آب (TDS, Total Dissolved Solid) شامل کلیه آنیون‌ها و کاتیون‌ها هستند. ترکیباتی نظیر سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، آهن و منگنز کاتیون‌ها را تشکیل می‌دهند و ترکیباتی نظیر کلراید، سولفات، کربنات، بی کربنات، نیترات، نیتریت، سیلیکات آنیون‌ها را تشکیل می‌دهند. اما نکته بسیار مهم این است که تمامی این املاح تمایلی به تشکیل رسوب ندارند.

به عنوان مثال در برخورد کلسیم‌به‌یون‌کلر و ایجاد نمک کلرید کلسیم، این‌نمک‌بسیار حلال‌بوده و تمایلی‌به‌راسب‌بودن‌ندارد.

بغیر از کربنات منیزیم و کلسیم، باقی ترکیبات تمایل به تشکیل حالت پایدار کریستالی را دارند.

در نتیجه پس از عبور کریستال‌های ایجاد شده از حوزه قوی میدان مغناطیسی ترکیبات یونی ناپایدار و حلال واکنش نشان داده و از مجموعه رسوبات کریستالی خارج و خود مجدد در آب حل می‌شوند.

این واکنش موجب از هم پاشیدن کریستال‌های ایجاد شده ناشی از سختی‌گیرهای مغناطیسی می‌گردد .

  1. نصب مدل فلنجی سختی گیر مغناطیسی نیاز به توقف سیستم و بریدن لوله دارد.

سختی‌گیرهای مغناطیسی دارای انواع مختلف بلوكی، لوله‌ای(رزوه‌ای و فلنجی) و كلمپی هستند.

مدل‌های فلنجی و رزوه ای آن برای نصب نیاز به برش لوله دارد.

برای بریدن لوله، سیستم باید متوقف و تمام یا بخشی از آب داخل سیستم تخلیه گردد.

شاید در سیستم‌های تاسیسات کوچک خانگی توقف یک یا چند ساعته مساله چندان مهمی نیست.

اما در تاسیسات معظم این امر به سادگی میسر نبوده و تمامی توقفات با برنامه ریزی از قبل انجام می‌گردد.

نصب مدل فلنجی نیاز به مهارت دارد، لوله‌های با اقطار بزرگ‌تر، به دلیل سنگین‌تر شدن سختی‌گیر مغناطیسی فلنجی، نیاز به نیروی متخصص جهت نصب دقیق در فضای تعبیه شده دارد.

  1. سختی‌گیرهای مغناطیسی رسوبات قبلی را حذف نمی‌كند.

سختی‌گیرهای مغناطیسی در بهترین شرایط میزان رسوب گذاری در بازه‌های زمانی کوتاه تا 40 درصد کاهش می‌دهند و نمی‌توانند رسوب زدایی نموده و رسوبات قبلی را حذف نمایند.

تنها زمان رسوبگذاری کمی به تعویق افتاده و با شیب کمتری انجام می‌گردد.

  1.  استاندارد ایمنی ندارند و برای سلامتی انسان مضر هستند.

در تاسیسات عظیم و مجهز و همچنین لوله‌های با اقطار بزرگ، از سختی‌گیرهای مغناطیسی با مغناطیس‌های قوی‌تری استفاده می‌شود، تا بتواند كل لوله‌ها و مدار را تحت پوشش قرار دهد. بنا به گفته برخی شركت‌های دارنده سختی گیر مغناطیسی، این مغناطیس‌های قوی گاها شدت‌های مغناطیسی شدیدی برابر با 1/2 تسلا یا 12000 گوس تولید می‌كنند كه طبق مطالب بالا فرای استانداردهای معمول بوده و صدمات ناشی از این میدان‌های مغناطیسی قوی بر روی اكو سیستم محیط زیست و تمامی جانداران موجود در آن، به خصوص پرسنلی كه نقش نظارت، بازرسی و یا نگهداری از این تجهیزات را دارند، گاها بسیار زیاد و غیر قابل جبران است. مقادیر حد تماس شغلی با شدت‌های شار مغناطیسی پایا در جدول 4 به مقادیری اشاره دارد كه به نظر می‌رسد چنانچه تقریباً كلیه شاغلین به طور مكرر در روزهای متوالی در مواجهه با آن قرار گیرند، اثر سوء بر سلامت آنان عارض نگردد.

, , , , ,

سختی‌گیرهای مغناطیسی

سختی‌گیرهای مغناطیسی

سختی‌گیرهای مغناطیسی

سختی‌گیرهای مغناطیسی بدون استفاده از مواد شیمیایی و با استفـاده از ایجاد تغییرات در امـلاح محلول در آب به‌واسطه میدان‌های مغناطیسی و الكترومغناطیسی تمایل رسوب گذاری آب را كاهش می‌دهند. در این راستا عبارت‌هایی نظیر سختی‌گیر، رسوب‌گیر، رسوب‌زدا، ضد رسوب و … در این دسته‌بندی قرار می‌گیرند. اصلاح‌گرهای غیرشیمیایی یا Non Chemical Device  از دیگر نام‌های این گروه از تجهیزات است.

انواع سختی‌گیرهای مغناطیسی

مغناطیسی (میدان مغناطیسی)

الكترومغناطیسی (میدان الکترو مغناطیسی)

الكترونیكی (میدان الكترومغناطیسی متغیر) تقسیم می‌شوند.

نحوه‌ی عملکرد سختی‌گیرهای مغناطیسی

  1. سختی‌گیرهای مغناطیسی

سختی‌گیرهای مغناطیسی از جمله اولین تجهیزات اصلاح فیزیكی آب به شمار می‌روند. پس از كشف این كه آبی كه از روی صخره‌های با خاصیت مغناطیسی عبور می‌كند رسوب نمی‌گذارد، این نوع سختی‌گیرها تولید شده‌اند. سابقه فعالیت این گروه از اصلاح‌گرهای فیزیكی به اواخر دهه 1940 و اوایل 1950 میلادی بر می‌گردد. فلزاتی نظیر آهن، كبالت و نیكل قادر هستند كه خاصیت فرومگنتیكی از خود بروز دهند. از این رو در ساخت بلوک‌های مغناطیسی به كار گرفته می‌شوند.

از انواع سختی‌گیرهای مغناطیسی میتوان : مغناطیسی بلوكی، مغناطیس لوله‌ای( رزوه‌ای و فلنجی)، مغناطیسی كلمپی و رینگ‌های شارژی را نام برد .

  1. سختی‌گیر الكترومغناطیسی

میدان مغناطیسی حاصل از سیم پیچ حامل جریان با N حلقه، از برهم نهی میدان ایجاد شده در هر حلقه با میدان حلقه‌های دیگر، تشكیل خواهد شد. منطق سازندگان این دستگاه‌ها در تاثیر میدان‌های مغناطیسی بر یون‌ها و جلوگیری از ایجاد رسوب مشابه تولیدكنندگان سختی‌گیرهای مغناطیسی است. با این تفاوت كه خطوط میدان مغناطیسی در سختی‌گیرهای الكترومغناطیسی تقریبا در راستای لوله قرار می‌گیرند. (به غیر از قسمت ابتدایی و انتهایی سیم پیچ). در واقع اختراع سختی‌گیرهای الكترومغناطیسی اولیه ابداع نوینی در زمینه رسوب‌گیری محسوب نمی‌شد و همچنان مشكلاتی نظیر نیاز به وجود جریان آب در داخل لوله وجود داشت. زیرا میدان مغناطیسی تنها به بار الكتریكی در حال حركت نیرو وارد می‌كند . مشكل دیگر برد محدود میدان مغناطیسی ایجاد شده است که تنها در قسمتی از لوله كه به دور آن سیم پیچیده شده است القا می‌گردد.

  1. سختی گیر الكترونیکی

سختی‌گیرهای الكترونیكی، در واقع نسل جدید سختی‌گیرهای الكترومغناطیسی هستند. ایده جدیدی كه در سختی‌گیرهای الكترونیكی به كار گرفته شده است كه آنها را از انواع قبلی متمایز می‌كند، استفاده از جریان AC به جای جریان DC در این نوع از سختی‌گیرها است. سختی‌گیرهای الكترونیکی شامل یک یا چند سیم پیچ و یک جعبه كنترل است. سیم پیچ‌ها به دور لوله پیچیده می‌شود و به جعبه کنترل اتصال دارد. با اتصال جعبه کنترل به برق، جریان AC از سیم پیچ عبور می‌کند. عبور جریان متغیر از سیم پیچ باعث القای میدان الکترومغناطیسی متغیر درون لوله می‌شود . اساس کار سختی‌گیرهای الكترونیكی، ایجاد میدان‌های مغناطیسی متغیر با آرایش دوایر متحد المرکز درون لوله است که یونهای مثبت و منفی معلق در آب را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

با توجه به این که جریان عبوری از سیم پیچ متغیر از نوع AC است، میدان مغناطیسی القا شده در لوله نیز متغیر خواهد بود. با توجه به خواص مغناطیسی فلزات آهنی و تاثیراتی که ممکن است بر میدان مغناطیسی القا شده در لوله بگذارند، برای عملکرد دستگاه جنس لوله‌های مورد استفاده باید از نوع پلاستیکی و یا فلزات غیرآهنی (مسی یا استینلس استیل) باشد. اگر فرکانس مورد استفاده در این دستگاه‌ها از 2000 هرتز بیشتر باشد با توجه به قانون لنز، اثر خودالقایی در سیم پیچ قابل توجه و اختلال آمیز در عملکرد دستگاه خواهد بود. در سختی‌گیرهای الكترونیكی ، امكان تغییر مداوم و خودكار سیگنال جریان AC  در برد الكترونیكی، امکان پذیر شده است.

در این راستا :

الف) تغییر شدت جریان

ب) تغییر شکل موج (سینوسی ،مربعی و اشكال دیگر)

ج) تغییر فرکانس

وجود دارد که از طریق یک یا چند سیم پیچ یا آنتن به آب القا می‌گردد.