مراحل تصفیه آب در تصفیه خانه/تصفیه آب چیست؟

تصفیه آب چیست؟

تصفیه آب چیست؟ مراحل تصفیه خانه آب؟ انسان برای انجام فعالیت های خود به آب شیرین نیاز دارد. آب شیرین یعنی آبی که میزان نمک های آن بسیار کم باشد. آب دریاها و اقیانوس ها شور می باشد و استفاده کردن از آن ها مستلزم سرمایه گذاری جهت احداث آب شیرین کن با صرف انرژی و هزینه زیاد می باشد. تصفیه آب برای مصارف مختلفی همچون آشامیدن، تامین آب صنعتی، تفریحات آبی یا بسیاری از کاربردهای دیگر می باشد. در واقع عملیات تصفیه، آلاینده ها و اجزای نامطلوب را حذف می کند و یا غلظت آن ها را کاهش می دهد به طوری که آب برای استفاده مورد نظر، مطلوب شود.

شاید بتوان گفت که تصفیه آب شرب، به دلیل وابستگی شدید حیات و سلامت انسان به آب سالم، نسبت به تصفیه آب برای مصارف دیگر اهمیت بیشتری دارد. منظور از تصفیه آب آشامیدنی، حذف آلاینده ها برای به دست آوردن آبی است که برای مصرف انسان هیچگونه خطری ایجاد نکند. زیرا منابع آب آشامیدنی عموماً در معرض آلودگی قرار دارند.

موادی که در طول فرایند تصفیه آب حذف می شوند شامل جامدات آلی و معدنی و جامدات معلق، عوامل بیماری زا و جلبک ها هستند.

در این نوشته به سوال: تصفیه آب چیست؟ پاسخ می دهیم. زیرا تصفیه آب علاوه بر اهمیت در رابطه با شرب، در زمینه های دیگر نیز حائز اهمیت است.

فرایندهای تصفیه

انواع فرایندهای تصفیه آب که به منظور بهبود کیفیت آب، حذف میکروارگانیسم ها و کاهش مقدار ترکیبات سمی به کار می روند به چند دسته کلی طبقه بندی می شوند:

هوادهی، فرایندهای انعقاد و ته نشینی و فیلتراسیون، نرم کردن آب، تبادل یونی، فرایندهای غشایی و گندزدایی (اکسیداسیون شیمیایی)، جذب سطحی و…

کاربردهای آب تصفیه شده

1. آبیاری پارک ها، کشتزارها، باغ ها
2. استفاده مجدد صنعتی
3. تزریق به آب های زیرزمینی
4. افزایش باتلاق ها و مرداب ها به منظور مرطوب نگه داشتن سطح زمین و حفظ مناظر طبیعی

مراحل تصفیه آب

معمولاً آب طبیعی چه برای مصارف آشامیدنی و چه برای مصارف صنعتی، نیاز به تصفیه دارد. مهمترین دلیلی که می توان جهت عمل تصفیه آب بیان نمود عبارت است از میکروب زدائی که در حقیقت دلیل اکثر بیماری هاست. اصولاً برای مطبوع و خوش طعم کردن آب و برطرف نمودن بوی نامطبوع، رنگ و همچنین تیرگی و غبارزدایی نیز عمل تصفیه آب ضروری است. بنابراین لازم است برای نیل به این هدف با توجه به اصول فیزیک، مکانیک و شیمی که در مجموع به نام تصفیه یا پالایش آب موسوم است یک سری عملیات فیزیکی و شیمیایی بر روی آب مصرفی انجام داد. روش هایی به نام تصفیه مقدماتی نیز برای کاهش ناخالصی ها و یا تغییر مشخصات نامطلوب آب قبل از رسیدن به تصفیه خانه وجود دارد که بدین وسیله از فشار بر مراحل اصلی تصفیه آب کاسته می شود. امروزه متداول ترین مراحل در تصفیه آب عبارت هستند از:

آبگیرها (intakes)

جهت تصفیه آب های سطحی معمولاً در ابتدا، آب را از طریق واحدی به نام آبگیر از منبع، برداشت نموده و آن را به تصفیه خانه انتقال می دهند. در واقع، آبگیرها واحدهای دریافت آب و انتقال آن به تصفیه خانه می باشند. آبگیر معمولاً یک واحد ساختمانی با یک ساختمان بتنی است که از نظر فنی باید بسیار مقاوم باشد چون در معرض خطرات زیادی قرار دارد و باید بتواند در تمام شرایط به بهترین حالت، آب را انتقال دهد. آب فراهم شده از طریق آبگیر در مقایسه با منبع اصلی صاف تر است و کیفیت بهتری دارد. محل آبگیر باید در بالادست جریان های آبی شهری باشد و هیچ گاه نباید در محل هایی با جریان گردابی سیلابی قرار گیرد. در محل آبگیر معمولاً با استفاده از توری هایی عمل آشغالگیری انجام می شود و در مجموع تصفیه ساده فیزیکی انجام می پذیرد.

آشغال گیری (screening)

تصفیه خانه آب دارای واحدهای مختلفی جهت جداسازی جامدات معلق از آب است. انتخاب یک واحد خاص یا ترکیبی از فرایندهای مختلف برای حذف جامدات معلق به ویژگی های جامدات، غلظت آنها و درجه تصفیه آب مورد نیاز بستگی دارد. به عنوان مثال، جامدات بزرگ و سنگین می توانند با شبکه آشغالگیرهای میله ای یا توری های ریز جداسازی شوند. جامدات معلق ریزتر و کلوئیدی با ته نشینی به کمک مواد شیمیایی و صاف کردن حذف می شوند.

اهداف مهم آشغالگیرها

• حفاظت از واحدهای بعدی در مقابل اشیای بزرگ که می توانند سبب انسداد و صدماتی در برخی تجهیزات شوند.
• افزایش راندمان فرایندهای بعدی با حذف و جداسازی اجسام بزرگ توسط آشغالگیرها

تصفیه شیمیایی مقدماتی

در این مرحله، از مواد شیمیایی برای کنترل رشد گیاهان آبزی استفاده می شود. مشکلاتی که گیاهان آبزی در تصفیه خانه ها به وجود می آورند نتیجه رشد بیش از حد چند گیاه در مواقع معینی از سال است. بعضی از انواع گیاهان آبزی (جلبک ها – گیاهان آبزی ریشه دار) ایجاد بو و مزه خاصی در آب می نمایند. همچنین آنها می توانند در فرایندهای تصفیه اختلال ایجاد کنند.

ته نشینی مقدماتی (presedimentation)

ته نشینی موجب جداسازی فیزیکی مواد جامد از آب می شود. در عمل ته نشینی، کلیه موادی که دانسیته آنها بیشتر از آب است به طریق ثقلی جداسازی می شوند. به عبارت دیگر در این مرحله، ذرات مجزا ته نشین می شوند. ذرات مجزا به ذراتی مانند سنگ ریزه، شن، ماسه و سایر مواد ریگ دار آب خام گفته می شود که اندازه، شکل و وزن مخصوص آنها با زمان تغییر نمی کند. زمان ماند (مدت زمان توقف آب در استخر)، در این استخرها بین ۱ تا ۴ ساعت متغیر است.

هوادهی

هوادهی یک روش مکانیکی جهت حل کردن هوا در آب به شمار می رود. این مهم با افزایش سطح تماس بین آب و هوا به دست می آید. هوادهی معمولاً برای تصفیه آب های زیر زمینی به کار می رود، زیرا آب های سطحی برای مدت زمان کافی با اتمسفر در تماس بوده و از این رو عملیات انتقال گاز به صورت طبیعی انجام می پذیرد. معمولاً در تصفیه خانه های فاضلاب مواردی نظیر رادون، مواد آلی فرار، دی اکسید کربن، هیدروژن سولفوره و متان و… وجود دارند. گاز زدایی با افزودن اکسیژن به آب برای تبدیل مواد نامطلوب به شکلی مناسب تر (اکسیداسیون) استفاده می شود.

به طور کلی، اهداف هوادهی در تصفیه آب عبارت هستند از:

• کنترل میزان هیدروژن سولفوره
• حذف عوامل فرار مولد بو و طعم و CO2
• بهبود طعم آب ناشی از رشد انگل ها
• حذف ناخالصی هایی نظیر آهن و منگنز از طریق اکسیداسیون
•  افزایش اکسیژن محلول

از طریق فرایند اکسیداسیون، بعضی از گازها و فلزات محلول را می توان از آب خارج نمود:

• هیدروژن سولفوره
•  دی اکسید کربن
•  متان
•  آهن و منگنز
•  مزه و بو

روش های مختلف هوادهی

هوادهی با به حرکت درآوردن آب

• هوادهی بشقابی یا سینی
• هوادهی نازلی یا فواره ای
• هوادهی بیله ای
• هوادهی سطحی

هوادهی بشقابی (سینی)

در این روش هوادهی، از تعدادی سینی استفاده می گردد که در کف آن ها روزنه هایی وجود دارد و درون آن ها ممکن است از کلک، سرامیک و یا پلاستیک پر شده باشد تا هنگام عبور آب از آن ها تماس بیشتری با هوا پیدا کند.

هوادهی پاششی

در این روش که از تعدادی لوله سوراخ دار تشکیل شده است آب با فشار وارد لوله می شود و از طریق نازل ها به هوا پخش می گردد. این روش نیاز به سطح و حجم زیاد دارد و ممکن است از لحاظ اقتصادی به صرفه نباشد.

هوادهی آبشاری پله ای

در این روش هوادهی، از پله هایی که از مصالح بنایی مخصوصاً بتن که با ارتفاع ۱ تا ۳ متر هستند استفاده می شود. روی پله، بندهایی وجود دارند که با جریان یافتن آب روی پله ها در سطح وسیعی با هوا تماس می یابند و مرتباً لایه سطحی آب شکسته شده و تماس با هوا بیشتر می شود.

هوادهی سطحی

مشخصات این ها همانند هواده های سطحی تصفیه فاضلاب است و بر روی مخازنی که بر حسب زمان ماند هوادهی، طراحی می گردند، نصب می شوند. این روش از هوادهی، این روزها معمولاٌ بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

هوادهی با تزریق هوا

در این روش هوادهی، از یک مخزن بتنی که در نزدیکی کف آن لوله های سوراخ دار و یا صفحات سوراخ دار است، استفاده می شود. هوا پس از عبور از سوراخ ها به صورت حباب های ریز به طرف سطح آب حرکت می نمایند. چون در این روش، سرعت صعود حباب های هوا کمتر از سرعت سقوط قطره های آب در هوادهی آبشاری است، لذا سودمندی آن بیشتر است. حباب های هوا در حین بالا آمدن باعث به هم زدن آب می شوند و تبادل از این طریق انجام می گیرد.

هوادهی دیفیوزری یا عمقی

در این روش، دمیدن هوا به درون فاضلاب با کمک بلویر (دمنده) یا کمپرسور و توسط لوله های تحت فشار انجام می گیرد. تجهیزات مورد استفاده در این روش از هوارسانی به فاضلاب، شامل سیستم توزیع هوا، انتقال هوا، دمنده های هوا، حباب های هوا که توسط دیفیوزرهای حباب ریز (دیسکی یا لوله ای) با غشاء ممبرانی ایجاد می شوند می باشد.

انعقاد و لخته سازی

انعقاد و لخته سازی معمولا اولین مرحله تصفیه آب می باشد. مواد شیمیایی دارای بار مثبت به آب افزوده می شوند. بار مثبت این مواد شیمیایی باعث خنثی شدن بار منفی ذرات کلوئیدی موجود در آب می شود. هنگامی که این اتفاق می افتد، ذرات به یکدیگر متصل می شوند و لخته های بزرگ تر را تشکیل می دهند که به آن فلوک می گویند.

یکی از ناخالصی های مهمی که در آب های سطحی وجود دارد و باید نسبت به حذف آن اقدام نمود، مواد کلوئیدی است. این مواد باید به طریقه مناسب حذف شوند تا آب زلال و با کدورت پایین مطابق استانداردها تحویل مصرف کننده گردد. روش متداول حذف کدورت، رسوب دهی شیمیایی کلوئیدی با استفاده از مواد منعقد کننده است. به بیان دیگر، ذرات لخته شونده در سوسپانسیون های رقیق که خواص سطحی شان به گونه ای است که به محض تماس با سایر ذرات به آنها می چسبند و یا در هم ادغام شده و تشکیل ذرات بزرگ تر را می دهند و در نتیجه اندازه، شکل و احتمالاً وزن مخصوص شان پس از برخورد تغییر می یابد را نمی توان مانند ذرات مجزا ته نشین کرد، لذا مواد منعقد کننده را به مقادیر لازم و کافی به آب اضافه می کنند تا ذرات کوچک، سبک و غیر قابل ته نشین، به ذرات بزرگ تر و سنگین تر تبدیل شده و به آسانی ته نشین شوند.

ذراتی مانند گل و لای، میکروب ها، ذرات مسبب رنگ و ویروس ها به صورت کلوئیدی در آب وجود دارند. کلوئیدها در مدت زمان معقول و مناسب ته نشین نمی گردند. مواد کلوئیدی را نمی توان با چشم غیر مسلح دید ولی مجموع اثرات آنها اغلب به صورت رنگ یا کدورت در آب ظاهر می شوند. ذرات کلوئیدی به قدر کافی کوچک هستند تا از مراحل بعدی تصفیه عبور نمایند مگر اینکه به وسیله روش انعقاد و لخته سازی از آب جدا شوند. فرایند انعقاد و لخته سازی، نیروی میان ذرات غیر قابل ته نشینی را خنثی می کند و یا کاهش می دهد تا ذرات به طرف یکدیگر کشیده شوند و تشکیل گروه های کوچک ذرات را بدهند. این گروه های کوچک ذرات در اثر تکان دادن ملایم عمل انعقاد و لخته سازی ذرات، به یکدیگر چسبیده و گروه های بزرگ تر ذرات ژلاتینی شکل و نسبتا سنگین را تشکیل می دهند که به آسانی ته نشین می شوند. منعقد کننده های کمکی مواد شیمیایی هستند که همراه با منعقد کننده اصلی برای تشکیل ذرات محکم تر، با دوام تر، قابل ته نشین تر، جلوگیری از کاهش حرارت (عمل انعقاد را کند می نماید) و کاهش مقدار ماده منعقد کننده مصرفی به آب اضافه می گردد. یکی دیگر از دلایل مهم مصرف منعقد کننده های کمکی، کاهش مقدار سولفات آلومینیوم است که نهایتا مقدار لجن تولیدی را کاهش می دهد. چون خشک کردن و دفع لجن سولفات آلومینیوم خیلی مشکل است. از این رو مصرف کمک منعقد کننده های کمکی مشکلات حمل و نقل و دفع لجن را به طور قابل توجهی کاهش می دهند.

برخی از منعقد کننده های کمکی اصلی به شرح ذیل عبارتند از:

• سیلیس فعال
• عوامل وزنی و جاذب
• پلی الکترولیت

pH بر کارایی یک منعقد شده تاثیر گذار است. عوامل مختلف فیزیکی و شیمیایی مانند شرایط مخلوط کردن، قلیائیت، کدورت و درجه حرارت، اما بسیاری از عوامل ناشناخته وجود دارند که بر فرایند انعقاد و لخته سازی موثر هستند، از این رو تنوع و مقدار ماده منعقد کننده برای هر آب خام به وسیله آزمایش جار (jar test) تعیین می گردد.

بعد از تعیین نوع و مقدار ماده منعقد کننده بایستی آن را به آب افزود. این فرایند شامل واحدهای مختلف به ترتیب زیر است:

• اختلاط سریع
• انعقاد
• لخته سازی

هدف از اختلاط سریع، پخش فوری مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده مصرفی در کل آب ورودی به این مرحله است. میزان در مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده که توسط آزمایش بار مشخص گردیده به آب تزریق می گردد و باید به طور یکنواخت با آب مخلوط شود. به همین دلیل هم زدن آب باید شدید باشد و تزریق ماده شیمیایی باید در متلاطم ترین منطقه صورت پذیرد. عمل اختلاط باید سریع انجام شود زیرا هیدرولیز ماده منعقد کننده غالبا فوری رخ می دهد (زمان متداول برای اختلاط ۳۰ ثانیه پیشنهاد می شود) و ناپایدار شدن کلوئیدها نیز در زمان بسیار کمی حاصل می شود. بعد از فرایند اختلاط سریع، عمل انعقاد و لخته سازی بایستی صورت پذیرد. چرا که انعقاد و لخته سازی مهمترین فرایند حذف کلوئیدها هستند. به طور کلی اهداف انعقاد، جداسازی مواد مولد کدورت، رنگ، باکتری ها و سایر عوامل بیماری زا، جلبک ها و موجودات مزاحم، فسفات ها، عوامل مولد طعم و بو، حذف آهن و منگنز و نهایتا حذف قسمتی از مواد آلی می باشد. آبی که این فرایند را گذرانده هم از نظر ظاهری قابل قبول است و هم می تواند مراحل بعدی تصفیه را بهتر گذرانده و گندزدایی شود. ذرات کلوئیدی با نیروی ثقل قابل ته نشین نیستند و با ماده ای که در آن پراکنده اند سطح مشترکی را تشکیل می دهند که نقش مهمی در رفتار سیستم های کلوئیدی دارد. ذرات کلوئیدی قطری حدود یک تا هزار میکرون دارند و پایدار هستند. پایداری کلوئیدها به خواص الکتریکی، اندازه، ماهیت شیمیایی کلوئید و خصوصیات شیمیایی بستر انتشار ارتباط دارد. بعد از عمل انعقاد ذرات، عملیات لخته سازی با فلوکاسیون بایستی انجام پذیرد. لخته سازی فرایند به هم زدن آرام و مداوم آب منعقد شده است تا لخته ها (فلوک ها) تشکیل گردید. هدف از کاربرد این واحد اصلاح آب برای تشکیل فلوک و سهولت جداسازی آنها به کمک ته نشینی و صاف سازی می باشد. راندمان واحد لخته سازی به شدت وابسته به تعداد برخوردهای ذرات ریز منعقد شده در واحد زمان است.

اکسیلاتور

اکسیلاتور در لغت به معنای شتاب دهنده است. در اکسیلاتور قسمت اختلاط و انعقاد به وسیله ناحیه ته نشینی احاطه گردیده است. ولی نواحی سه گانه از بالا و پایین حوض به هم مربوط هستند. قسمتی از لجن های ته نشینی در اثر چرخش آب که ناشی از حرکت هم زن است به ناحیه ی اختلاط و انعقاد راه یافته و در فعل و انفعالات مربوط به فلوکولاسیون شرکت می نماید. بار سطحی این حوض ها برای تصفیه معمولی عموما از ۲ متر در ساعت تجاوز نمی کند. غلظت لجن در گردش حوض به حدود ۵ گرم در لیتر می رسد. قطر قسمت اختلاط ثانویه ۱۵ تا ۲۰ درصد قطر اصلی حوض و سطح آن ۴ تا ۵ درصد سطح کل آن می باشد.

روش کار اکسیلاتور

این استخر تشکیل شده از یک استوانه بتن آرمه که به وسیله دو جداره مایل به دو قسمت تقسیم می شود. آب خام وارد قسمت داخلی می شود و با مواد شیمیایی مخلوط می شود. برای کمک به آمیخته شدن آب خام با مواد شیمیایی پره هایی در مرکز استخر به وسیله یک موتور، حرکت دورانی سریعی انجام می دهند. سرعت حرکت دورانی پره ها توسط موتور تنظیم می شود و باید به گونه ای باشد که ذرات منعقد شده را خرد نکند بلکه آنها را به سمت بالا هدایت کند.

آبی که مواد کلوئیدی آن تبدیل به فلوک شده پس از ورود به قسمت بیرونی که سطحی بزرگتر دارد، از سرعتش هم کاسته می شود و ذرات منعقد شده روی جدار شیب دار کف سقوط کرده و ته نشین می شود. در قسمت کف قسمتی از لجن ته نشین شده توسط سیفون یا پمپ از سیستم خارج شده و بخشی هم وارد قسمت داخلی سیستم می شود که به انعقاد مواد خارجی در آب خام کمک می کند. آبی که ذرات آن در قسمت خارجی ته نشین شده است وارد دکانته های جمع آوری آب صاف شده و برای مرحله های بعدی تصفیه به قسمت های دیگر تصفیه خانه می رود. مدت زمان ماند در این استخرها را یک تا دو ساعت بر می گزینند. گودی استخرها را حدود ۳ تا ۵ متر در نظر می گیرند.

پولساتور

پولساتور از دو ردیف لوله تعبیه شده است که ردیف اول در سرتاسر کف برای دریافت آب خام، به صورت مشبک قرار داده شده و ردیف دوم هم به صورت مشبک در سطح پولساتور برای جمع آوری آب صاف شده در نظر گرفته شده است. بهترین وسیله عبور آب در حوض در فواصل معین به لوله های استفاده از برج خلا که دقیقا در مرکز پولساتور قرار گرفته می باشد. زمان پر شدن برج ۳۰ تا ۴۰ ثانیه و زمان انتقال آب آن به پولساتور ۱۰ تا ۱۵ ثانیه خواهد بود.

بستر لجن در این حوض ها، کمی پایین تر از نیمه عمق آن ها تشکیل شده و لجن های اضافی که به مرور در اثر ناخالصی های آب به وجود آمده در محفظه های خاصی به عنوان تغلیظ کننده لجن، جمع آوری و تخلیه می شوند. غلظت لجن تخلیه شده از پولساتور از ۳ تا ۶ درصد تجاوز نمی کند.

روش کار حوض های ته نشینی پولساتور

کار این استخرها به صورت تناوبی انجام می گیرد. آب خام از راه لوله وارد برج میانی می شود. سپس با کمک پمپ، ایجاد خلا شده و سبب بالا رفتن سطح آب در برج می شود تا سطح آن بالا بیاید. در این موقع، دریچه باز شده و خلا پیشین از میان می رود و آب با فشار از راه لوله های سوراخ دار وارد کف استخر می شود و از میان بستر لجن ایجاد شده می گذرد و به سمت بالا جریان یافته و از راه لوله های سوراخ دار به بیرون هدایت می شود. این کار، سطح آب را در برج پایین آورده و به بلندی می رسد. در این موقع درچه ها بسته شده و عمل مکش هوا توسط پمپ دوباره موثر گشته و آب در برج بالا می رود و عمل تناوب تکرار می شود.

مزایای حوض های پولساتور

• مقاومت خوب در برابر شوک های وارده به خاطر وجود بستر لجن که همانند یک بافر عمل می کند.
• پذیرش بار سطحی به نسبت زیاد
• میزان زمین مورد نیاز محدودتر به دلیل پذیرش بار سطحی زیاد
• مصرف انرژی الکتریکی در حد متعارف و قابل قبول
• عدم نیاز به لجن روب
• نیاز به مواد شیمیایی محدود به دلیل بهره گیری از بستر لجن
• بهره برداری ساده

معایب حوض های پولساتور

• محدودیت در حذف مواد معلق آب بیش از ۱۰۰۰ میلی گرم بر لیتر (SiO2)
• سازه به نسبت پیچیده
• سرویس و لایروبی وقت گیر و پر هزینه نسبت به حوض های زلال ساز با مقطع دایره ای

کاهش سختی آب

کاهش سختی آب یا نرم کردن آب، فرایندی است که در تصفیه آب متداول است. از اثرات وجود سختی در آب می توان به اثر مطلوب بر بیماری های قلبی – عروقی، تشکیل جرم و رسوب در لوله ها و هیترهای آب داغ، اثر نامطلوب بر کیفیت منسوجات، مصرف بالای صابون و… اشاره کرد. سختی گیری را می توان در تصفیه خانه آب انجام داد و یا اینکه مصرف کننده می تواند در محل مصرف انجام دهد. انتخاب یکی از این دو روش بستگی به عوامل اقتصادی و تمایل مردم به آب نرم دارد. به طور کلی نرم کردن آب با سختی مناسب (۵۰ تا ۱۵۰ میلی گرم کربنات کلسیم در لیتر) بهتر است به مصرف کننده واگذار شود، در صورتی که آب سخت باید در تصفیه خانه نرم شود. فرایندهای نرم کننده متداول، شامل ته نشینی شیمیایی و تبادل کننده یونی می باشد. هر کدام از روش های فوق ممکن است در تصفیه خانه با تجهیزات اختصاصی به کار برده شود. نرم کننده های خانگی منحصراً واحدهای مبادله کننده یونی هستند.

ته نشینی شیمیایی جهت کاهش سختی آب

میزان حلالیت انواع مختلف سختی موجود در آب، متفاوت است. اشکالی که کمترین میزان حلالیت را دارند، کربنات کلسیم و هیدروکسید منیزیم می باشند. ته نشینی شیمیایی به وسیله تبدیل سختی کلسیم به کربنات کلسیم و سختی منیزیم به هیدروکسید منیزیم انجام می شود. این عمل را می توان به وسیله آهک، فرایند کربنات سدیم و یا فرایند سود سوزآور انجام داد. فرایندهای مختلفی جهت کاهش سختی به طریقه شیمیایی وجود دارند که انتخاب هر کدام به عوامل مختلفی از قبیل نوع سختی، درجه سختی، سهولت بهره برداری، درجه کاهش تولید لجن حاصل از کاربرد آهک و صرفه جویی مطلوب در هزینه مواد شیمیایی بستگی دارد. فرایندهای مختلفی که جهت کاهش سختی مورد استفاده قرار می گیرند به شرح ذیل عبارتند از:

• سختی گیری جزئی با آهک
• سختی گیری با آهک مازاد
• سختی گیری با آهک  – کربنات سدیم

ته نشینی

ته نشینی یک فرایند فیزیکی است. این فرایند برای حذف ذرات معلق در آب و یا حذف ذرات کلوئیدی منعقد شده و لخته شده و یا حذف رسوبات به کار می رود. ته نشینی بر اساس مقدار ذرات و تمایل آن ها به تاثیرگذاری روی یکدیگر و جذب همدیگر می تواند به ۴ روش زیر انجام شود:

1. ته نشینی ذرات مجزا
2. ته نشینی لخته ها
3. ته نشینی ناحیه ای
4. ته نشینی ذرات متراکم

فیلتراسیون یا صاف سازی (Filtration)

صاف سازی یا فیلتراسیون با هدف جداسازی جامدات معلق به کار می رود. این مواد معلق شامل: فلوک تشکیل شده در طی فرایندهای انعقاد، لخته سازی و ته نشینی، میکروارگانیسم ها و رسوباتی نظیر کربنات کلسیم می باشد. فیلتر منحصراً مربوط به آب های سطحی است و در آب های زیر زمینی برای حذف لخته های ناشی از سبک سازی آب یا حذف آهن و منگنز کاربرد دارد.

صافی ها را بر اساس معیارهای متفاوتی تقسیم بندی می نمایند.

بر اساس نحوه عمل جداسازی جامدات معلق:

• فیلترهای عمقی:

در این نوع صافی ها، عمل جداسازی ذرات در اعماق بستر انجام می گیرد مانند فیلترهای ثقلی یا فیلترهای فشاری. زمانی که مقدار مواد معلق در آب زیاد باشد استفاده از فیلترهای سطحی بر عمقی ارجح است.

• فیلترهای سطحی:

عمل جدا شدن ذرات معلق از مایع فقط در عمق بسیار کم که همان سطح فیلتر می باشد، انجام می شود مثل کاغذ صافی.

از فیلترهای عمقی در تصفیه آب استفاده می شود. آب حاوی ذرات معلق از بستر یک ماده که می تواند شن و یا ذغال آنتراسیت باشد، عبور می نماید. در اثر عبور آب از خلل و فرج بین این ذرات، مواد معلق به دام افتاده و آب تقریباً عاری از مواد معلق به دست می آید. جمع شدن ذرات معلق در خلل و فرج صافی، باعث افزایش افت فشار (اختلاف سطح آب روی سطح صافی و آب خروجی از صافی) می گردد. اگر این افت فشار از حد معینی تجاوز نماید، باید صافی را شستشو داد. در شروع کار، فیلترها باید به آهستگی با آبی که از پایین به بالا جریان می یابد، پر شوند تا آنکه ذرات بستر در آب غوطه ور شوند. این کار برای خارج کردن هوای محبوس بین ذرات بستر لازم می باشد تا از انسداد مسیر آب توسط هوا جلوگیری شود.

گندزدایی

قرن ها است که گندزدایی آب آشامیدنی انجام می شود. طی قرن گذشته کلر زنی به عنوان روش قابل قبول گندزدایی درآمده و این فرایند مهم ترین کشف در زمینه تصفیه آب به شمار می رود. گندزدایی آب آشامیدنی یک مرحله تصفیه اختصاصی برای تخریب یا حذف ارگانیزم های بیماری زا است. پس نباید با استریل کردن که تخریب یا حذف همه ارگانیزم های زنده است اشتباه شود.

وقتی که آب از مراحل مختلف تصفیه می گذرد، بسته به این که به چه مصرفی می رسد باید در حد لزوم گندزدایی شود. از گندزدایی به منظور حذف عوامل بیماری زا استفاده می شود. هدف، رسیدن به مقدار صفر Ecoli در هر ۱۰۰ میلی لیتر آب بر روی تمام منابع آبی است.

روش های گندزدایی:

• عوامل فیزیکی
• عوامل شیمیایی
•  روش های مکانیکی
•  تابش

عوامل فیزیکی شامل روش دمایی و روش اشعه UV یا ماورای بنفش است:

روش دمایی:

• گرما دادن به آب تا نقطه جوش، اکثر باکتری های بیماری زا را که تشکیل هاگ نمی دهند از بین می برد.
• جوشاندن آب به مدت ۳ تا ۱۰ دقیقه، اغلب باکتری ها و ویروس ها را از بین می برد.
• جوشاندن آب به مدت ۲۰ دقیقه موجب از بین رفتن کلیه موجودات زنده در آب می شود.
• کارایی عمل گندزدایی آب بعد از ۳ دقیقه جوشاندن به ۱۰۰ درصد می رسد.

روش اشعه ماورای بنفش:

اشعه ماورای بنفش، دارای طول موج ۲۵۰ تا ۲۷۰ نانومتر است. برای تولید انرژی UV با زدن یک قوس الکتریکی، لامپ حاوی بخار جیوه را باردار می کنند و انرژی تولید شده به وسیله این تحریک بخار جیوه درون لامپ منجر به نشر نور فرابنفش می شود. مدت زمان گندزدایی آب با این روش حدود ۳ ثانیه می باشد. عدم تولید محصولات جانبی مانند تری هالومتان ها، بالا بودن ضریب اطمینان سیستم و مصرف کم انرژی از مزایای این روش است. اما به علت عدم ایجاد اشعه باقی مانده در داخل آب، قادر به حذف آلودگی های احتمالی ثانویه آب نیستند.

عوامل شیمیایی:

کلر و ترکیبات آن، برم، ید، ازن، هیدروژن پراکسید پرمنگنات و پتاسیم که در کل عوامل اکسید کننده نامیده می شوند. همچنین از آب بسیار اسیدی یا قلیایی نیز می توان برای از بین بردن باکتری های بیماری زا استفاده کرد. زیرا آب با pH بیش از ۱۱ یا pH کمتر از ۳ برای اکثر باکتری ها نسبتاً سمی می شود.

عمل گندزدایی مکانیکی

شامل روش های انعقاد – لخته سازی – ته نشینی و غشاها است که تا ۹۰ درصد میکروب های آب را کاهش می دهند.

عوامل تابش: استفاده از انرژی پر قدرت که در تصفیه آب رایج نیست.

نکته ی مهم در رابطه با فرایندهای تصفیه آب این است که کیفیت آب ورودی و استاندارد خروجی عوامل تعیین کننده در انتخاب فرایندها و روش های تصفیه می باشند. لذا ممکن است با توجه به کیفیت منبع آب خام و استاندارد آب خروجی از تصفیه خانه، برخی از واحدها و فرایندها حذف شوند و یا واحد دیگری نیز به فرایند تصفیه اضافه شود.

مطالب مرتبط در زمینه تصفیه فاضلاب:

پکیج فاضلاب

تصفیه خانه فاضلاب

پکیج تصفیه فاضلاب

تصفیه فاضلاب