بررسی انواع دستگاه های تصفیه آب صنعتی
سالانه در جهان هزینه های بسیار زیادی جهت نگهداری سیستم های گرمایشی و سرمایشی مانند دیگ بخار، کولینگ تاور، چیلر و خط تولید که آب از فاکتورهای مهم آن می باشد، صرف می گردد. این هزینه ها شامل رفع رسوب و خوردگی ایجاد شده در سیستم تاسیسات می باشد. یکی از متداول ترین سوالی که ذهن بسیاری از افراد را مشغول کرده این است که چرا آبی که در صنایع مختلف استفاده می شود نیاز به تصفیه دارد؟
شرکت رسوب آب، طراح و سازنده انواع دستگاه های تصفیه آب صنعتی، درنظر دارد علت اهمیت تصفیه آب در صنایع و روش های نوین تصفیه آب را توضیح دهد و به بررسی مباحث زیر بپردازد:
- کاربرد آب در صنایع مختلف
- پارامترهای شاخص آب جهت سنجش کیفیت
- آلاینده های موجود در آب
- مشکلات ناشی از عدم تصفیه یا تصفیۀ ناقص آب های صنعتی
- اهداف اصلی تصفیه آب در صنعت
- مرحله های تصفیه آب و پساب
- اصلی ترین راه های جداسازی مواد محلول درآب
و در ادامه توضیح مختصری در رابطه با روش های جداسازی مواد محلول در آب پرداخته می شود که شامل موارد زیر می باشد:
- روش آهک زنی
- دستگاه سختی گیر
- دستگاه اسمز معکوس
- دستگاه الکترودیالیز
- دستگاه اولترافیلتراسیون
در صنایع مختلف، آب چه کاربردی دارد؟
مصارف آب در صنایع مختلف بشرح زیر می باشد:
- برج های خنک کننده و سایر فرآیندهای سردسازی محصولات میانی یا اصلی در واحدهای مختلف صنعتی
- تولید بخار و سیستم های توربینی تولید برق با نیروی محرکه بخار
- مصرف در فرآیند واحدهای صنعتی
- مصارف آتش نشانی، آشامیدنی، غذائی و بهداشتی
چه پارامترهایی، جهت سنجش کیفیت آب باید اندازه گیری شود؟
اصلی ترین پارامترهای آب(فیزیکی و شیمیایی)که جهت سنجش کیفیت یک نمونه آب صنعتی مورد اندازه گیری قرار می گیرد، بشرح زیر است:
- درجه حرارت
- هدایت الکتریکی
- رنگ و مزه
- کدورت(Turbidity)
- کل مواد محلول D.S
- PH یا قدرت اسیدیته
چه آلاینده هایی در آب وجود دارد؟
آلاینده های موجود در آب شامل سه گروه عمده می باشند:
- مواد معلق
- مواد محلول
- آلودگی های آلی و بیولوژیکی
هنگامی که سخن از تصفیه کامل آب است، باید هر سه نوع آلاینده از آب حذف شوند.
در ادامه به بیان مشکلات ناشی از عدم تصفیه یا تصفیۀ ناقص آب های مورد استفاده در صنایع مختلف اشاره می شود و به دنبال آن به اهداف تصفیه آب در صنعت و روش های انجام آن پرداخته می شود.
درصورت عدم تصفیه یا تصفیۀ ناقص آب های صنعتی، چه مشکلی پیش خواهد آمد؟
- توقف و یا کاهش تولید
- کاهش کیفیت محصول تولیدی
- کاهش بازده یا سود سالیانه تولید
- کاهش انتقال حرارت
- کاهش نرخ جریان عبور آب
- آسیب دیدگی تجهیزات واحد تصفیۀ آب
- افزایش خوردگی
چرا باید تصفیه آب در صنایع را جدی بگیریم؟
- کنترل خوردگی و از بین رفتن مواد در اثر اکسید شدن
- کنترل رسوب گذاری و جلوگیری از فوق اشباع شدن نمکها در آب
- کنترل رشد مواد بیولوژیکی و باکتری های هوازی و بی هوازی
مرحله مقدماتی تصفیه آب و پساب:
مقدماتی ترین مرحله تصفیه آبها یا پسابها، حذف عواملی است که باعث کدورت آب می شوند. این کار با جداسازی مواد معلق صورت می گیرد. معیار سنجش میزان کدورت آبTurbidityیا کدورت سنجی می باشد.
مرحله دوم تصفیه آب و پساب:
مرحله دوم تصفیۀ آبها یا پسابها، گندزدائی آبها می باشد، تا عوامل بیولوژیکی، آلی و بیماری زای آب را حذف نمایند، که در این مرحله از سیستم های گندزدایی مانند سیستم UV و یا سیستم کلرزنی استفاده می شود.
مرحله سوم تصفیه آب و پساب:
مرحله سوم که معمولاً از روش های تولید آب خالص و فوق خالص در صنعت تلقی می شود، جداسازی مواد محلول یا یون های موجود در آب می باشد. منابع مواد محلول در آب عمدتاً از نمک های خاک، گازهای اتمسفر و مواد حاصل از رشد و نمو فعالیت های بیولوژیکی است. عموماً روش های پیشرفته در تصفیۀ آب یا پساب، موظف به جداسازی مواد محلول از منبع آب مورد تصفیه می باشد.
عمده ترین مواد محلول در آب موارد زیر هستند:
- قلیائیت
- سختی (کلسیم و منیزیم)
- سدیم
- پتاسیم
- کلراید
- سولفات
- فلوراید
- فسفات
در شرایط نرمال معمولاً مواد دیگری به صورت محلول در آب دیده نمی شوند. البته برخی از نواحی خاص نظیر محل های دفن مواد رایواکتیو، آب های آنها حاوی یونهای رادیواکتیو و در پاره ای از منابع که آب زیرزمینی نزدیک به سیستم های فاضلاب هستند، باکتری ها و میکروارگانیسم های دیگری نیز به چشم می خورند.
اصلی ترین راه های جداسازی مواد محلول (یونها) درآب:
- آهک زنی
- بسترهای تبادل یونی کاتیونی و آنیونی
- اسمز معکوس
- الکترودیالیز
- اولترافیلتراسیون
به ردیف های 3 ، 4 ، 5 اصطلاحاً روش های غشایی می گویند.
الف)روش آهک زنی سرد وگرم:
جهت نرم سازی آب و حذف کلسیم و منیزیم که از عوامل سختی کل می باشند از آهک استفاده می شود که در این واکنش آهک Cao با بی کربنات کلسیم و منیزیم، رسوب کربنات کلسیم و منیزم تشکیل می دهد. از این روش می توان سختی های کربناتی را حذف نمود و سختی غیرکربناتی توسط کربنات سدیم حذف می شوند که می توان نتیجه گرفت سختی های کربناتی با آهک و سختی های بی کربناتی با کربنات سدیم حذف می گردند.
ب) بسترهای تبادل یونی آنیون گیر و کاتیون گیر (رزین ها):
دستگاه سختی گیر تبادل یون فرآیندی است که در آن یونهای متصل به گروه های عامل باردار سطح یک جسم یا یونهای با بار مشابه در یک محلول که جسم جامد در آن قرار گرفته ، مبادله می گردند. این مبادله قابل برگشت است و برای انجام آن لازم است که یک فاز جامد و یک فاز مایع در تماس با هم قرار گیرند. در دستگاه سختی گیر رزینی نیز یونهای کلسیم و منیزیم موجود در آب با یونهای دیگر یعنی کاتیون غیرمولد سختی که معمولاً سدیم است ، تعویض می شوند .
ج)دستگاه اسمز معکوس:
اسمز معکوس فرآیندی فیزیکی است که می توان از محلولی به کمک یک غشاء نیمه تراوا، حلال تقریباً خالص تهیه کرد. به عنوان مثال به کمک این روش می توان از آب شور آب آشامیدنی تهیه نمود. دستگاه اسمز معکوس می تواند 99% مواد معدنی حل شده و 97% مواد آلی و کلوئیدی آب را حذف کند.
تکنولوژی اسمز معکوس در دهه های اخیر با به بازار آمدن انواع جدیدی از غشاها، به طور قابل توجهی گسترش یافته است.
آیا دستگاه اسمز معکوس و دستگاه فیلتراسیون متفاوت هستند؟
در مورد دستگاه فیلتراسیون و دستگاه اسمز معکوس گاهی اوقات یک تصور اشتباه وجود داشته و این دو فرآیند را شبیه یکدیگر تصور می نمایند. در حالیکه این دو فرآیند ماهیت کاملاً متفاوتی دارند.
فیلتراسیون دارای غشایی با منافذ بسیار ریز است که آب به صورت توده جریان از آن عبور می نماید. در حالیکه اسمز معکوس دارای غشایی است که حتی زیر میکروسکوپ هم هیچ منفذی را در آن نمی توان دید. یک غشاء پیوسته یکنواخت دارد که آب از طریق نفوذ مولکولی، تک تک مولکولها از آن عبور می نماید.
د)دستگاه اولترافیلتراسیون:
اولترافیلتراسیون نیز به معنی گرفتن ذرات بسیار ریز در حد میکرون(جامد معلق در آب)می باشد. معمولاً فیلترهای اولترافیلتراسیون دارای منافذ بسیار ریزی می باشد که آب از آنها عبور نموده و مواد معلق بسیار ریز به تله می افتند.
ه)دستگاه الکترودیالیز:
یکی دیگر از روش های غشایی که در جهت توسعه و فراگیر شدن پیش می رود، الکترودیالیز است. هم اکنون در کشور ما تصفیه خانۀ عظیم پتروشیمی اراک و تصفیه خانۀ مجتمع پالایشگاهی گاز کنگان به این روش آب و پساب را تصفیه می نمایند. غشاهای بکار رفته در الکترودیالیز باردار بوده و علاوه بر باردار بودن نسبت به یون مخالف بار خود، نیمه تراوا هستند. بدین معنا که یون همنام خود را دفع نموده و یون مخالف را از خود عبور می دهند. در این روش همواره بخشی از آب دورریز می شود.
معایب دستگاه الکترودیالیز
بزرگترین عیب روش الکترودیالیز و الکترودیالیز معکوس مصرف برق بسیار زیاد می باشد. زیرا کل سیستم با جریان برق مستقیم کار می کند.
مزایای دستگاه الکترودیالیز
- کارایی بالا در فشار نه چندان زیاد.
- امکان دسترسی به آب با خلوص بسیار بالا.
- دسترسی به غشاها و امکان تمیزکاری مرتب