Challenges of red tides in water desalination and solutions
بررسی ها و تحقیقات در سال های اخیر نشان می دهد که red tide ها در سراسر کره زمین در حال افزایش هستند. این روند با شتاب افزایشی می تواند در نتیجه فعالیت های انسان (ورود ترکیبات فسفر دار و نیتروژن دار به آبهای ساحلی) و یا بالا رفتن دما باشد. غلظت مواد مغذی به واسطه شکلهای مختلف آلودگی و تغییرات مشخص که به فضای سبز وارد شده، به عنوان یکی از مهم ترین دلایل شیوع این جلبک ها عنوان شده است. ورود پساب های صـنعتی و خانگی و حجم مواد مغذی در آب زیـاد شده و کلروفیل جمعیتهای جلبکی و فیتوپلانکتون ها افزایش می یابد. حرکت زیر دریایی ها حرکت خاص آب دریاها، چسبیدن جلبکها و سایر عوامل ایجـاد ایـن پدیده به کشتی ها و ورود آنها به آب های دیگر، وقوع طوفان گونو و غیـره از علـل بـروز و تشدید این پدیده باشند.
کلروفیل a از مهمترین رنگدانه های گیاهی است که در همه گیاهان از جمله فیتوپلانکتون ها وجود دارد. افزایش غیر طبیعی غلظت کلروفیل a در سطح آب، حاکی از تولید مثل زیاد فیتوپلانکتون ها بوده و خطر ایجاد شکوفایی مضر جلبکی (red tide) را اعلام می کند.
مثلا در آب و هوای معتدل جنوب کالیفرنیا گاه به گاه مورد حمله red tide ها یا موج قرمز قرار می گیرد. گرچه این بحران قرمز هر ساله اتفاق نمی افتد، اما تاثیرات مخرب آن ممکن است خسارات قابل توجهی بر کارایی سیستمهای RO بگذارد .به عنوان مثال یکی از مخرب ترین تاثیراتی که در سال های اخیر جزر و مد این جلبک های قرمز داشت، به دلیل اختلاف دمای بالای آب حین جزر و مد red tideها داشت. دمای آب خوراک در سیستم های RO 20 درجه سانتی گراد در نوسان بود . رشد و تکثیر red tideها باعث شده آب در واحدهای آب شیرین کن به رنگ قهوه ای مایل به سبز تیره تغییر یابد.
چه عوملی باعث تثبیت red tide ها می شوند؟
زباله‌ای که کنار دریا ریخته شده با باد و باران به راحتی وارد دریا می شود و بعد از تجزیه، نیتروژن آزاد و مورد استفاده جلبکها قرار می گیرد، زلزله هم ممکن است باعث شود، موادی که در کف دریا ته نشین شده از کف به سطح بیاید، مواد مغذی که به دریا وارد می شود 2 منبع دارد یکی خشکی و دیگری بستر دریا که با تلاطم این مواد به سطح می آیند. یعنی با جریاناتی که از اعماق به سطح می آیند که اصطلاحا فراجوشی گفته می شود. به عنوان مثال در دریای عمان یک فراجوشی تابستانه معمولا وجود دارد ولی اگر زلزله شود ، مواد مغذی بیشتری به سطح می آید.
روش های مقابله با پدیده رشد و تکثیر red tide ها
در رابطه با روش های حذف یا کاهش red tide ها باید به این نکته توجه نمود که اکوسیستم و شرایط زیست محیطی درهرناحیه ازجهان نقش تعیین کننده ای در انتخاب روش برای از بین بردن این نوع جلبک ها دارد. به نتیجه رسیدن و یا نرسیدن یک روش در یک اقلیم، امکان دارد نتیجه معکوسی در اقلیم دیگر داشته باشد. محدویتهای فیزیکی برای رشد این جلبک دمای بین 21 تا 25 درجه سلسیوس و شوری بین 15 تا psu 50 می باشد که جلبک در سواحل کره با این شرایط رشد می کرد. اما در خلیج فارس و دریای عمان با تغییر شرایط محیطی ما شاهد رشد جلبک در دمای 29 درجه سلسیوس نیز بودیم.
استفاده از خاک رس
یکی متداول ترین راه کارها برای مقابله با این پدیده، استفاده ازخاک رس است . نتایح مطالعات انجام شده بیان می دارد که، افزودن خـاک رس روی جلـبک هـا، مـوجب کـاهش قابل توجه آنهـا شده و سرعت تکثیر را کاهش می دهد.
red tide ارتمیا کاهش red tide عمران سازان مهاب
شناورسازی هوای محلول
پیش تصفیه آب با استفاده از شناورساز هوا (DAF) می تواند روشی مفید برای از بین بردن red tideها باشد. شفاف کننده های DAF از اواسط دهه 1960 به مخازن آب شیرین مملو از جلبک های قرمز مانند red tideها و سیستم های تصفیه آب اعمال می شود. در طی فرآیند DAF ، میلیون ها حباب ریز جلبک های موجود در آب را شناور می کنند. این سیستم جلبک ها را به یک ریز لخته کوچک تبدیل می کند و یک ماده منعقد کننده پایه فریک مانند کلرید فریک یا سولفات فریک اضافه می کند. این میکرو لخته های کوچک سپس با میلیون ها حباب میکرو هوا مخلوط می شوند.این حباب ها باعث ایجاد شناوری در جریان مملو از جلبک ها می شوند که به سطح حوضه DAF شناور می شوند. یک سیستم اسکراب مکانیکی به طور متناوب مواد شناور را از سطح حوضه خرد می کند. سپس آب پساب از طریق مجموعه ای از جانبی جمع شده سوراخ دار از پایین گرفته می شود.
کاهش اسیدیته آب در آب شیرین کن های ساحلی
یک مطالعه موردی در یک واحد آب شیرین کن در کویت نشان داد که با تغییرات جزئی در اسیدیته آب هنگام شکوفایی red tide ها ، pH منعقد شده با اسید سولفوریک کاهش یافت. این تغییرات به این واحد اجازه داد تا ظرفیت خود را در طول دوره شکوفایی حفظ کند ، و از تأمین بی وقفه آب آشامیدنی به ساکنان اطمینان حاصل کند.
red tide ارتمیا کاهش red tide عمران سازان مهاب
ارتمیا و رابطه ی آن با کاهش red tide ها
آرتميا يك موجود فيلتر كننده غيرانتخابي بوده و در زيستگاههاي طبيعي از جلبكهاي تك سلولي ذرات ريز گياهان و باكتريهاي موجود در آب تغذيه مي نمايد. بطور كلي آرتميا مي تواند از هر ذره اي كه اندازه آن در محدوده 1 الي 50 ميكرون باشد، تغذيه كند. نكته مهم در مورد تغذيه آرتميا اينست كه مواد غذايي بايد بصورت ذرات جامد باشند. به عبارت ديگر در آب حل نشوند.
طبق نظر كانن روند تغذيه اين سخت پوستان از طريق فيلتر كردن بوده و به سه بخش اصلي تقسيم مي شود :
الف- ايجاد جريانهاي تغذيه اي
ب- جمع آوري غذا از اين جريانها
ج- انتقال غذاي جمع شده به دهان
حتي تحقيقات جديد انجام گرفته توسط زيست شناسان دانشگاه ورشو نشان داده است كه اين جانور اجزاء جدا شده بدن خودش را كه در آب رها شده و جلبكها و باكتريهاي موجود در روي آن مورد مصرف قرار مي گيرد.
اعضاي سينه اي آرتميا شياري را در وسط سينه بنام ناودان تغذيه بوجود مي آورند. واحدهاي فيلتر كننده در حاشيه داراي رشته هايي بطول 3 ميكرون مي باشند و فاصله اندك بين اين رشته ها يك سيستم فيلتري مناسب بوجود مي آورد. آرتميا در هنگام شنا كردن با حركت پاهاي سينه اي خود سبب توليد جرياني مي شود كه اين جريان آب، موادغذايي را به طور عمده از سطح شكمي به داخل ناودان غذايي مي مكد. ذرات غذايي در خلال عبور از رشته ها به آنها مي چسبند. رشته هاي جلويي ذرات غذايي را – حداكثر با اندازه 50 ميكرون- بصورت شانه كردن از رشته هاي عقبي مي گيرند و بدين ترتيب بطرف دهان منتقل مي شود.
چه اقدامات پیش گیرانه یا امکان سنجی هایی را میتوان برای کنترل red tide ها انجام داد؟
تعریف و تدوین طرح پایش بلوم جلبکی در مناطق ساحلی و دریایی
مطالعه تولـید مـثل و ژنتـیک گـونه پلانکتون شکوفا شده و بررسی عوامل زیستی و غیر زیستی مؤثر در کنترل تولیدمثل و چرخه زیستی آن؛
بررسی اکولوژیکی نقاط کلیدی که تحت تأثیر شکوفایی قرار می گیرند؛
پیش بینی زمان، محل و بزرگی شکوفایی زیان آور فیتوپلانکتونی
شناسایی عوامل تأثیرگذار در پیدایش شکوفایی red tide ها؛
شناسایی به موقع شکوفایی مضر از طریق تهیه تصاویر ماهواره ای و تحقیق به منظور پـیش بینـی سـرعت حرکت وجهت شکوفایی مضر؛
بررسی مواد آزاد شده توسط جلبک و تأثیر آنها در اکوسیـستم؛
تحقیق در زمینه راه های کنترل تراکم شکوفایی؛
آموزش، اطلاع رسانی و افزایش مشارکت اجتماعی در مبارزه با ورود مواد مغذی به آب است.
تاثیرات red tide ها بر کیفیت و کمیت و تجهیزات مورد استفاده در تصفیه آب های ساحلی
وجود red tide ها باعث از کار افتادن 5 کارخانه آب شیرین کنی در امارات شده بودند.
red tide ارتمیا کاهش red tide عمران سازان مهاب
تاثیرات مخرب red tide
زیان های اقتصادی در ماهیگیری، صنعت آبزی پروری،
تاسیسات آب شیرین کن ها مانند آب شیرین کن های بدون پساب جامد،
آسیب های زیست محیطی و تلفات سایر آبزیان، پرندگان دریایی ، مرجانها
تهدید سلامت انسان و سندروم های انسانی ناشی از جلبک های سمی
red tide ارتمیا کاهش red tide عمران سازان مهاب
جمع بندی : مهم ترین راه های کاهش red tide ها عبارتند از :
1.مکش آب های الوده به red tide و برگرداندن انها به دریا پس از فیلتراسیون با کیفیت بالا
2.مکش آب های الوده به red tide و ریختن در تانکر های بزرگ و پاکسازی با ماده شیمیایی و در پایان ریختن آنها در بخش های گود و دور از دسترس
3.همچنین با استفاده از دمای سطحی آب و میزان کلروفیل a میتوان وقوع آن را هشدار داد
4. استفاده از خاک رس با دارا بودن شرایط خاص از جمله فاقد مواد محرک و تقویت کننده بودن به عنوان یک روش فیزیکی میتواند در کنترل این پدیده موثر باشد و براساس تحقیقات انجام شده در کشور بر نوعی خاک رس در استان هرمزگان و استفاده ان در برخی نقاط دریا مشاهده شد 40 تا 50 درصد این روش موثر است پاشیدن خاک رس در سطح محدود مناطق درگیر نیز در کوتاه مدت میتواند از توسعه بیشتر ان در منطقه جلوگیری کند
5.وقوع طوفان های متعدد در آبهای جنوبی کشور و تلاطم دریا و همچنین نشستن گرد و غبار بر روی دریا و کاهش مواد مغذی وسعت وسطح شکوفایی جلبکی را کاهش میدهد
6. از جمله دستاوردهای کشور هایی مانند ژاپن در رابطه با این موضوع کنترل و کاهش نیترات و فسفات ورودی به آب دریا و همچنین عدم ورود فاضلاب شهری به آب دریاست
7.در برنامه مبارزه بیولوژیکی با پدیده red tide میتوان به صورت پایلوت در استخرهای بتنی پرورش میگو و غذای زنده به نام ارتمیا ازمایش شده است این نوع غذا تراکم جلبک ها را کاهش داده به همین دلیل در استخر های میگو قابل رهاسازی است و استفاده از مبارزه فیزیکی تا 60 درصد تراکم جلبک ها را کاهش میدهد
8. به پراکندگی تجمع این جلبک های قرمز در زیرسطح آب باید توجه نمود زیرا این رهیافت در مهندسی جانشانی لوله های ورودی (و تخلیه) در سیستم های آب شیرین کن دریایی بسیار موثر می باشد. در شکل زیر شبیه سازی توزیع و تراکم red tide ها مشاهده می شود.
زلال ساز سوپر پولساتور
در زلال ساز پولساتور ته نشینی و لخته سازی با هم به صورت یکجا انجام می شود. این زلال ساز در دسته حوضچه های ته نشینی مرکب با پتوی لجن (sludge blanket) دسته بندی می شود. بین زلال سازها، سوپرپولساتور کارایی بیشتری نسبت به پولساتور و اکسیلاتور به دلیل وجود صفحات لاملا از خود نشان می دهد.
در این روش، آبی که از واحد انعقاد و لخته سازی گذر کرده از درون بستر لجن عبور می‌کند. به دلیل خاصیت چسبندگی لجن، لخته‌های آب، جذب بستر شده و آب زلال به طرف بالا جریان می‌یابد و زمان ته‌نشینی کاهش می‌یابد. جابجایی لجن، مانع متراکم شدن لجن‌های ته‌نشینی در کف حوض میگردد و تخلیه‌ی قسمتی از لجن که در اثر جذب مواد معلق، سنگین شده و ته‌نشین شده است به راحتی مقدور است. در زلال‌سازهای پولساتور آب مخلوط شده با مواد منعقدکننده از زیر بستر لجن و از طریق لوله‌های مشبکی وارد حوض می‌شود که در سرتاسر حوض تعبیه شده‌اند. بر روی روزنه‌ها نیز بفل هایی جهت کنترل سرعت آب قرار می‌گیرند. جهت کنترل میزان لجن نیز، قیف های در قسمت بستر وجود دارد که در صورت زیاد شدن حجم لجن، لجن به داخل قیف سرریز می‌کند و خارج می‌شود. آب زلال شده نیز در قسمت سطحی این واحد توسط کانال‌های مشبک جمع‌آوری میگردد. پمپ خلاء موجود در این نوع زلال‌سازها نیز با عمل خلاء و رفع خلاء خود سبب نوسانات بستر لجن گشته و سبب سهولت در امر حرکت آب از بین بستر خواهد شد.
زلال‌سازهای ته‌صاف پولساتور
در این زلال سازها ورود آب مخلوط‌شده با مواد منعقدکننده از طریق کانال‌هایی انجام می‌شود که در سطح حوض قرار دارند و لوله‌هایی که در این کانال‌ها از بالا به پایین تا عمق بستر لجن امتداد می‌یابند. حرکت آب از پایین به بالا، حرکت لازم برای انعقاد آب در بستر لجن را تامین خواهد نمود. در این نوع زلال‌سازها، لجن اضافی که سبب افزایش عمق بستر میگردد در محفظه‌های خاص جمع‌آوری شده و تخلیه میگردد. جهت تخلیه‌ی لجن کف حوض نیز این کف را شیب‌دار ساخته و توسط لجن‌روب، لجن را در انتهای شیب در محفظه‌های مخصوص، جمع‌آوری و تخلیه میکنند و آب زلال‌شده نیز در قسمت سطحی این واحد توسط کانال‌های مشبک، جمع‌آوری میگردد.
برخی از مهمترین مزایا و معایب پولساتور
– زمان ته‌نشینی کوتاه
– حجم لجن اضافی کم می‌باشد.
– فضای کاری کمتری نیاز دارد.
– قدرت جداسازی مواد معلق آن از آب زیاد است.
– کم بودن سرمایه‌گذاری اولیه، خودکار بودن فرآیند و عدم نیاز به اوپراتور
– تجهیزات مکانیکی کمتری نسبت به مخزن ته نشینی دارد.
– هیچ قسمت متحرک در زیر آب وجود ندارد و تمام اجزای زیر آب با مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته میگردد.
معایب پولساتور
– 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 ابر لجن دارد. ایجاد این ابر نیازمند 7 تا 20 روز است بنابراین در صورت‌که کدورت تنها در مواقع خاصی از سال بالا می‌رود به دلیل عدم تشکیل پتوی لجن در اغلب مواقع سال، به محض بالا رفتن کدورت آب، این واحدها عملکرد خوبی نخواهند داشت. همچنان که برخی از تصفیه‌خانه‌های موجود کشور که با این سیستم ساخته شده‌اند همواره با مشکل مواجه هستند.
– بهره‌برداری و نگهداری این نوع‌زلال‌سازها، همکاری دائمی بخش آزمایشگاه و واحد شیمیایی محلول‌ساز و نمونه‌برداری‌های مداوم از لجن‌آب را می‌طلبد و از این جهت بهره‌برداری آن دارای مشکلات عدیده‌ای است.
– در صورت وجود گازهای فرار در آب، خصوصا آبی که مرحله‌ی هوادهی را طی نکرده باشد و آزادشدن این گازها از آب، ممکن است باعث پراکندگی پتوی لجن گردد.
زلال ساز سوپر پولساتور زلال‌سازهای ته‌صاف پولساتور مزایا معایب
قابلیت های زلال ساز پولساتور
این سیستم زلال ساز قادر به از بین بردن رنگ ، کدورت و مواد آلی است. این سیستم دقیقاً کارکردهای افزودنی های شیمیایی منعقد کننده، لخته ساز و جداکننده ی مواد جامد را که برای زلال سازی مطمئن و سازگار مورد نیاز است ، انجام می دهد. یک پتو لجن همگن برای لخته سازی بهینه در زلال ساز ایجاد می کند. عمل انبساط و انقباض لجن و نوسانات مورد نیاز برای عبور آب از بستر لجن توسط پمپ خلا ایجاد می شود.
مزایای سیستم SPC
*کاهش کدورت
* قابلیت حذف مواد جامد با میزان بالا
* حذف TOC تا 60٪
* مصرف پایین انرژی
* قطعات متحرک مستغرق وجود ندارد
* لخته سازی / زلال سازی یکپارچه در یک واحد
کاربرد
* زلال سازی آب های سطحی
* پیش تصفیه های غشایی
* صنایعی که نیاز به حذف بالای مواد معلق دارند
پمپ تزریق دوزینگ پمپ
پمپ تزریق پمپی کوچک و از نوع جابجایی مثبت (Positive Displacement) است که برای تزریق مقادیر دقیق مایعات از جمله مواد شیمیایی به داخل خط جریان آب، بخار و یا گاز استفاده می شود.
پمپ تزریق با روش های مختلفی کار می کند. اما اساس کار همه پمپ های تزریق این است که مقدار مشخصی از ماده مد نظر تزریق را مکش کرده و بعد از نگهداری در یک محفظه کوچک، آن را داخل خط لوله و یا مخزن مد نظر تزریق می نماید. جنس دوزینگ پمپ ها بسته به نوع ماده ای که تزریق میکنند میتواند از پلی پروپیلن (PP) ، پی وی سی (PVC)، PVDF و استیل ضد زنگ (SS) باشد. نیروی محرکه دوزینگ پمپ به صورت برقی (الکتروموتور)، سلونوئیدی (الکترومغناطیسی)، هیدرولیکی و یا پنوماتیکی می باشد.
از پمپ های تزریق علاوه بر صنایع تصفیه آب و صنایع غذایی، در واحد های صنعتی ، کشاورزی، تولیدی، آزمایشگاه های پزشکی، عملیات استخراج و … استفاده می شود.در صنعت تصفیه آب با تزریق اسید یا قلیا به وسیله پمپ تزریق می توان PH آب را در یک مخزن نگهداری آب تنظیم کرد.همچنین میتوان با تزریق کلر باعث حذف باکتری ها شد.
طرز کار دوزینگ پمپ dosing pump بدین صورت می باشد که مقدار دقیق مواد را به درون محفظه خود می کشد و مواد را توسط لوله ای به درون مخزن تزریق می کند . این موتور توسط یک موتور الکتریکی یا یک محرک هوا تغذیه می شود و دارای یک کنترلر است که پمپ را روشن و خاموش می کند و سرعت جریان را کنترل می کند. برخی از مدل ها شامل سیستم های کنترل پیچیده تری هستند.
شرکت عمران سازان مهاب در زمینه تامین انواع دوزینگ پمپ سابقه طولانی داشته و امکان تامین دوزینگ پمپ از برند های Alldose, Altech, Prominent, Emec, Jesco, Dosatromic را دارد.