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
کاربرد تبخیر کننده های مختلف Evaporators در صنعت
فرآیند تبخیر عبارتست از تبخیر حذف بخش اعظمی آب از محلول مورد و تبخیر کننده دستگاهی است که با مکانیزهای مختلف این فرآیند را انجام میدهد. بسته به نوع محلولی که در تبخیر کننده تحت تبخیر قرار میگیرد، انواع مختلفی از این دستگاه طراحی شده و به بهره برداری رسیده اند. مهم ترین بخش تبخیر کننده اواپراتور تبخیر کننده نام دارد و در واقع یک مبدل حرارتی است که محلول مورد نظر را به دمای جوش رسانده است. انواع اواپراتور را می توان با توجه به طول و موقعیت (افقی یا عمودی) لوله های اواپراتور دسته بندی کرد.
کاربردهای مهم تبخیر کننده ها در صنعت
• بازیافت آب های کم کیفیت در صنعت نفت و پتروشیمی و تبدیل آنها به سیال فرآیندی استاندارد و یا آب مقطر جهت استفاده در شستشو و یا مصارف دیگر
• تهیه آب شیرین از آب دریا
کاربرد تبخیر کننده-های مختلف evaporators در صنعت
تبخیر کننده های صنعتی از چه جنسی باید ساخته شوند؟
بهترین گزینه در ساخت تبخیر کننده ها استفاده از انواع فولاد است، با توجه به اینکه برخی از محلول ها، فلزات آهنی را مورد حمله قرار می دهند، هنگام انتخاب تبخیر کننده های آهنی به نوع محلول های مورد استفاده باید توجه کافی نمود. مهم ترین ویژگی هایی از سیال که در انتخاب جنس آن باید مد نظر قرارگرفته شوند عبارتند از: حرارت ویژه، غلظت، نقطه انجماد، سمی بودن، خطرات انفجار، رادیو اکتیویته و فرآیند استریل.
فاکتورهای مهم در انتخاب تبخیر کننده کدامند؟
خصوصیات محلول
هزینه و توان ساخت
هزینه های عملیاتی
زمان اقامت
انواع تبخیر کننده ها و کاربردهاي آنها
کاربرد تبخیر کننده های مختلف evaporators در صنعت
تبخیرکننده های چند مرحله ای
یکی از راه های بهبود راندمان تبخیرکننده ها و صرفه جویی در مصرف بخار، چند مرحله ای کردن تبخیر کننده هاست.
در این تبخیر کننده ها، بخار حاصل از تبخیر خوراک در مرحله اول، وارد پوسته تبخیر کننده بعدی می شود و خوراک تغلیظ شده در مرحله اول، بعنوان خوراک در مرحله دوم استفاده می شود. چون بخار و مایع جداشده در جدا کننده مرحله اول، همدما می باشند لازم است فشار مرحله دوم از مرحله اول کمتر باشد، تا نقطه جوش خوراک پایین تر آمده و بخار مرحله اول بتواند این مایع را بجوش آورد.
تبخیرکننده فیلم ریزان
خوراک از قسمت بالای تبخیرکننده وارد میشود و توسط یک سیستم توزیع کننده بین لوله ها تقسیم شده و به صورت فیلم بین دیواره ی داخلی لوله ها ریخته میشود در این تبخیر کننده ها معمولا قطر لوله بین ۵۰-۳۰ میلیمتر و طول لوله ها بین ۱۰-۶متر میباشد، مسئله ی فشار هیدواستاتیک به علت ورود خوراک از بالای دستگاه مشاهده نمیشود و هم چنین افت دمای کمتری وجود دارد.
تبخیر کننده کتري درباز
ساده ترین نوع تبخیر کننده است و بصورت یک کتري درباز است که مایع در آن می جوشد. گرماي لازم با استفاده از یک ژاکت یا کویل غوطه ور در کتري تامین می شود. در برخی حالتها نیز گرمایش بصورت مستقیم صورت می گیرد. این تبخیر کننده ها بسیار ارزان قیمت هستند و کار با آنها ساده می باشند اما راندان حرارتی آنها پایین است و در بعضی مواقع نیاز به همزدن دارند.
کاربرد تبخیر کننده های مختلف evaporators در صنعت
تبخیر کننده با گردش طبیعی و لوله افقی
در لوله هاي این تبخیر کننده همیشه بخار وجود دارد و عمل جوشش در خارج لوله ها انجام می شود و فرآیند میعان در داخل لوله ها صورت می گیرد. ضریب کلی انتقال حرارت از دیگر انواع تبخیر کننده ها کمتر است.
– این نوع تبخیر کننده براي سیالات رسوب زا پیشنهاد شده و براي سیالات ویسکوز مناسب نیست.
– از این تبخیر کننده در صنعت قند و کاغذسازی استفاده می شود.
– ارزان ترین تبخیر کننده به ازای واحد تولید ظرفیت بخار است.
– ضریب کلی انتقال حرارت در این تبخیر کننده ها بیش از تبخیر کننده هاي با گردش طبیعی با لوله هاي افقی است. این تبخیر کننده به نام تبخیر کننده لوله کوتاه نیز موسوم است. طول لوله ها از 4 تا 6 فوت و قطر لوله ها بین 2 تا 4 اینج است.
– نکته : جنس بدنه این نوع تبخیر کننده از نوع استیل یا کربن استیل است و جهت تغلیظ محلولهایی که به درجه حرارت حساس هستند، مانند صنایع غذایی و دارویی مناسب نیست.
تبخیر کننده با مبدل لوله افقی
در این دستگاهها ، از steam به عنوان منبع حرارتی استفاده میشود. خوراک ورودی یا محلول تغلیظ یافته نهایی یا تیک لیکویید در بیرون لوله‌های مبدل جریان می باید و steamدر داخل لوله‌ها در جریان است. بخارات محصول یا همان Vapor ، به بخش بالای تبخیر کننده وارد شده و از دستگاه خارج می‌شوند. در صورتیکه تبخیر کننده‌ها تک مرحله‌ای باشند، Vapor استفاده ای نخواهد داشت، ولی اگر تبخیر کننده چند مرحله‌ای باشد، Vapor مرحله اول ، Steam مرحله بعد خواهد بود. بخاری هم که سرد شده و گرمایی‌اش را از دست داده، به صورت ونت خارج میگردد. محلول داخل لوله‌ها باید حالت جوشیدن پیدا کند، برای اینکه باید شرایط دمایی و فشاری مناسب فراهم گردد. یکی از چالش ها در تبخیر کننده ها با مبدل عمودی، تولیدکف است. یکی از تحقیقات امروزی در این تبخیر کننده ها کاهش امکان تولید کف می باشد.
تبخیرکننده های لوله بلند با جریان صعودی
در تبخیر کننده ها با جریان صعودی در اثر جوشیدن، بخار آب و مایع به طرف بالا حرکت می کنند و مایع جدا شده در اثر نیروی ثقل به انتهای لوله ها باز می گردد. خوراک ورودی رقیق و مایعات گرفته شده در جدا کننده، وارد سیستم می شود. در فاصله کوتاهی از زمان، خوراک ورودی، از لوله بالا می روند و از بخار که در بیرون لوله ها است حرارت دریافت می دارد. این نوع تبخیر کننده ها، مخصوصا برای غلیظ کردن مایعاتی که تمایل به کف کردن دارند مؤثر است. هنگامی که مخلوط مایع و بخار آب با سرعت خیلی بالا، به تیغه ها برخورد می کنند، کف ها شکسته می شوند.
کاربرد تبخیر کننده های مختلف evaporators در صنعت
تبخیرکننده های با گردش اجباری (Forced circulation evaporators)
در این تبخیر کننده ها مایع را با سرعت ورودی7 فوت بر ثانیه به لوله ها پمپ می کند. مایع، حرارت فوق العاده زیادی می بیند، (superheat) و به یک مخلوط بخار آب ارسال می شود و درست قبل از ورود به بدنه تبخیرکننده، به خط خروجی مبدل حرارتی، افشانده می شود. مخلوط بخار آب و مایع به یک صفحه منعکس کننده در فضای بخار آب، برخورد می کند. مایع به ورودی پمپ برمی گردد و با خوراک ورودی مخلوط می شود، و بخار آب هم بالای بدنه تبخیر کننده را به سمت چگالنده یا مرحله بعدی، ترک می کند. بخشی از مایع هم که جداکننده را ترک می کند به طور دائم بیرون کشیده می شود. به علت سرعت بالا در تبخیر کننده های با گردش وادار شده، زمان قرارگیری مایعات درون لوله در برابر حرارت پایین است، به طوری که مایعات حساس به حرارت به خوبی در آنها تغلیظ می شوند. هم چنین در تبخیر مایعات نمکی یا آنهایی که تمایل به ایجاد کف دارند، مؤثر است.
تبخیرکننده های همزن دار Agitated-film) evaporators)
در شرایطی از تبخیر کننده ها های همزن دار استفاده می شود که جریان مایع ورودی به تبخیر کننده ناآرام بوده و نرخ انتقال حرارت بالا است. از برتری های این دستگاه می توان به نرخ بالای انتقال حرارت به مایعات لزج اشاره نمود. محصول ممکن است مایع لزجی با ویسکوزیته 1000 پواز در دمای تبخیر، باشد. هم چنان که ضریب کلی انتقال حرارت با افزایش لزج بودن در دیگر تبخیر کننده ها افت می کند، اما در این نوع، افت، کم است. برای مواد بسیار لزج، ضریب انتقال حرارت تا حد قابل ملاحظه ای در تبخیرکننده های گردشی اجباری، بزرگتر است و در واحدهای گردش طبیعی، خیلی بیشتر.
از مزایای مهم این تبخیر کننده همزن دار میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
بالا بودن ضریب انتقال حرارت حتی در اختلاف دماهای پایین.
پایین بودن زمان ماند و به همین علت برای مواد حساس به دما کاملا مناسب است.
پایین بودن افت فشار
پایین بودن میزان رسوب گیری زیرا عمل تبخیر روی سطح فیلم اتفاق می افتد.
معایب این تبخیر کننده عبارتند از:
ارتفاع این تبخیر کننده ها زیاد است.
برای مواد رسوب زا مناسب نیستند.
کاربرد تبخیر کننده های مختلف evaporators در صنعت
تبخیر با مبدل لوله عمودی
در این تبخیر کننده ها، خلاف انواع مبدل با لوله افقی ، Steam در خارج لوله‌ها در جریان است و Feed در داخل لوله‌هاست. در حین حرکت خوراک ورودی و Steam ، با هم تماس داشته و محلول باقیمانده پس از تبخیر به تیک لیکور می‌رود و از آنجا خارج میشود.
یکی از دسته بندی ها برای تبخیر کننده ها بر اساس چگونگی حرارت دهی انجام می شود و عبارتند از :
الف ( استفاده از سطوح حرارتی لوله اي
ب) استفاده از کویل، ژاکت حرارتی، دیواره دو جداره و پره جهت تبخیر مایع
ج) استفاده از تماس مستقیم جهت تبخیر مایع
د) استفاده از تشعشع خورشیدي جهت تبخیر مایع
بازیابی و استفاده مجدد از پساب
رشد پیوسته جمعیت،آلودگی آبهای سطحی و زیر زمینی،توزیع غیریکنواخت منابع آبی و خشکسالی های دوره ای،سازمان ها و متخصصین آب و فاضلاب را مجبور کرده که به دنبال منابع جدیدی جهت تأمین آب باشند. تکنولوژی استفاده از پساب تصفیه شده فاضلاب با کیفیت بالا به عنوان یک منبع آب قابل اعتماد، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. امروزه با پیشرفت تکنولوژی و ابداع روش های تصفیه پیشرفته فاضلاب می توان بخش عمده ای از فاضلاب های تولید شده در صنایع و نیز فاضلاب های بهداشتی را مورد تصفیه قرار داده و پساب تصفیه شده را به سیکل استفاده مجدد بازگرداند.
تصفیه آب برای حذف باکتری‌ها و انگل‌های مضرر موجود در آب لازم و ضروری است. بعضی از این باکتری‌ها باعث بروز بیماری‌های میشود که ممکن است هفته‌ها به طول انجامد. این باکتری‌ها و انگل‌ها حتی می‌توانند برای ماه‌ها در محیط باقی بمانند. این پاتوژن‌ها به طور مؤثر توسط عبور آب از طریق فیلتر‌های میکرو و نانو فیلتر‌ها موجود در دستگاه تصفیه آب حذف میشود. همچنین با توجه به قرار گیری کشور ما در منطقه کم آب جهان و محدودیت دسترسی به منابع آبی در بخش وسیع از کشور، استفاده از فاضلاب تصفیه شده در مصارف گوناگون می تواند گزینه بسیار مناسب و مقرون به صرفه جهت تامین آب مورد نیاز صنایع مختلف باشد که در عین حال منجر به حفظ منابع آبی موجود و جلوگیری ار اتلاف آب و آلودگی محیط زیست نیز می شود.
سیستم تصفیه فاضلاب بازیابی و استفاده مجدد از پساب
در همین راستا شرکت عمران سازان مهاب با تکیه بر دانش فنی متخصصین خود و با بکارگیری جدیدترین تکنولوژی ها اقدام به طراحی، ساخت و اجرای انواع سیستم های تصفیه پیشرفته فاضلاب با هدف بازیابی و استفاده مجدد از پساب و در عین حال کاهش هزینه های مربوط به تامین منابع آبی مورد نیاز صنایع می نماید. روش تصفیه فاضلاب و نوع سیستم انتخابی جهت بازگردانی و استفاده مجدد از پساب تابع نوع پساب تولید شده اولیه، کیفیت پساب اولیه، نوع کاربرد پساب بعد از تصفیه و کیفیت مورد نیاز پساب جهت بازگردانی و استفاده مجدد می باشد. لذا با توجه به گستردگی روش های تصفیه نوین و نیز کیفیت های بسیار متفاوت فاضلاب به ویژه در مورد فاضلاب های صنعتی، انتخاب روش تصفیه فاضلاب نیازمند بررسی و مطالعه جامع از وضعیت موجود و تعیین ویژگی های پساب اولیه می باشد.
موارد استفاده از پساب تصفیه شده
آبیاری کشاورزی
آبیاری مناظر طبیعی
فعالیت های صنعتی بخصوص در بخش فرایند و خنک سازی
شارژ منابع آب زیر زمینی
مصارف تفریحی و زیست محیطی
مصارف غیر شرب شهری
بازیابی استفاده مجدد از پساب Water Treatment Reuse
توجه به رشد روز افزون پساب های صنعتی فناوری های پیشرفته ای نیاز است تا ترکیبات خطرناک موجود در فاضلاب ها را حذف نماید. تکنولوژی های نوین تصفیه نظیرانواع سیستم های فیلتراسیون غشایی، فیلتراسیون با متغیر خودکار (AVF) ، روش اکسیداسیون پیشرفته (AOP) ، اشعه ماورا بنفش پیشنهاد و آزمایش شده اند. نتایج نشان داده که استفاده از این روش ها در حذف آلاینده های حاصل از فاضلاب موثر بوده است.
درصورتی که با نصب دستگاه تصفیه آب صنعتی مناسب، پیش از ورود آب به این سیستم‌ها، میتوان در هزینه‌های تعمیر و نگهداری صرفه‌جویی کرد. اصلی‌ترین دستگاه های تصفیه صنعتی آب عبارتند از:دستگاه اسمز معکوس، دستگاه سختی‌گیر، دستگاه اولترافیلتراسیون، دستگاه الکترودیالیز. در یک دسته بندی کاربردی دیگر دستگاه های تصفیه صنعتی به دو دسته کشاورزی و دریایی تقسیم بندی می شوند. دستگاه تصفیه آب صنعتی در صنایع حساس به آلودگی و شوری مانند داروسازی و سرم سازی، آشامیدنی، تصفیه آب کشاورزی، دارویی، لبنی، غذایی و معادن به کار برده می شود و هدف اصلی آن کاهش شوری، املاح، آلودگی و سایر عوامل آلاینده از آب می باشد. با توجه به نوع فرآیند و روش های تصفیه آب صنعتی، هر یک از دستگاه ها ویژگی ها و مزایای مشخصی دارند. این روش ها عبارتند از
- تصفیه صنعتی آب به روش سیستم تبادل یونی
- تصفیه صنعتی آب به روش سیستم اولترافیلتراسیون
- تصفیه صنعتی آب به روش سیستم میکروفیلتراسیون
- تصفیه صنعتی آب به روش سیستم نانو فیلتراسیون
- تصفیه آب به روش EDI
- تصفیه صنعتی آب به روش Electro dialysis Reverse
- تصفیه آب به روش سیستم اسمز معکوس ( RO )
- تصفیه آب صنعتی بر پایه روش حرارتی
بسته به نیاز صنایع از انواع دستگاه آب شیرین کن صنعتی استفاده می شود. در این سیستم ها هر گونه باکتری ها و آلاینده ها حذف می شود. به همین دلیل یکی از مهمترین مزیت های دستگاه RO کاهش هزینه های مصرف آب و انرژی می باشد. مهم ترین مزایا عبارتند از:
- اقتصادی بودن سیستم نسبت به روش های دیگر
- مصرف انرژی کمتر در مقایسه با روش های دیگر تصفیه آب
- امکان کار مداوم بدون نیاز به توقف های ادواری
- سهولت کار با دستگاه و کاهش هزینه های تعمیرات و نگهداری
- عدم عبور باکتری، ویروس ها و مواد تب زا از ممبران ها
- امکان بازگرداندن آب غلیظ به محیط زیست
طراحی فرآیندهای آب شیرین کن با توجه به پارامتر های مانند دبی آب مورد نیاز ، کیفیت آب ورودی و خروجی و …. صورت میگیرد. معمولا، این بخش توسط مهندسین متخصص با استفاده از نرم افزار ROSA یا WAVE انجام میشود. نرم افزار Reverse Osmosis System Analysis که به اختصار ROSA نامیده میشود یک نرم افزار شبیه سازی برای طراحی آب شیرین کن با فرایند اسمز معکوس می باشد .
بازیابی استفاده مجدد از پساب Water Treatment Reuse
کاربردهای دستگاه تصفیه صنعتی
- تصفیه آب قبل از ورود به منابع کویل دار، دیگ‌های بخار، کولینگ تاور ها و تمامی تجهیزات حرارتی و برودتی.
- تصفیه آب شور دریا در مقیاس بسیار بزرگ برای مقاصدی نظیر تامین آب شرب، شست‌وشو در حمام ها و آشپزخانه بمنظور پخت
- تصفیه آب مورد استفاده در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی بمنظور جلوگیری از ورود آب سخت و شور به سیستم ها و ضررهای ناشی از تاثیرات آب شور در تاسیسات نفتی.
- تصفیه نهایی آب پساب خروجی از پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی و در حقیقت استفاده مجدد از پساب های صنعتی.
- تصفیه آب کشاورزی برای آبیاری درختان، تامین آب شیرین جهت پرورش آبزیان و تامین آب شیرین برای تولید محصولات غذایی و دارویی.
- تصفیه آبهای خروجی از چاه ها در کارواش‌ها و صنایع وابسته. استفاده مجدد آب بعد از دستگاه تصفیه فاضلاب کارواش.
- تصفیه آب در حد تولید آب مقطر برای انجام دیالیز در مراکز درمانی. در حقیقت تامین آب ورودی به دیونایزر از طریق دستگاه تصفیه آب صنعتی می تواند انجام گیرد.
- استفاده از پکیج اسمز معکوس در صنایع تولید آب معدنی ، کارخانه های تولید آب میوه ، ساندیس
لطفاً جهت کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با کارشناسان این شرکت تماس حاصل فرمایید.
حداقل تخلیه مایع Minimum liquid discharge
منابع آب شیرین در سراسر جهان به دلیل افزایش جمعیت، استفاده در صنعت و تغییر الگوی آب و هوا، به طور فزاینده ای تحت فشار قرار می گیرند. این تنش ها نیاز به استفاده حداکثر از هر قطره آب موجود را ایجاد می کند. سیستم های تصفیه آب ذاتاً جریان پسماندی تولید می کنند. این جریان زباله اغلب می تواند 30-20٪ از کل آب ورودی در سیستم تصفیه را تشکیل دهد، که از نظر انسانی و اقتصادی از دست دادن قابل توجهی از یک منبع با ارزش است. به حداقل رساندن این جریان زباله بخشی کلیدی از راه حل بحران آب برای صنعت و مردم است. اینجاست که مفهوم تخلیه حداقل مایع (MLD) به کار می رود. تکنیک های MLD اغلب برای کاهش هزینه های کلی برنامه های تخلیه مایع صفر (ZLD) عمل می کنند. در صورت عدم نیاز به تخلیه مایع صفر، MLD می تواند یک مزیت اقتصادی قابل توجه و صرفه جویی در مصرف آب را فراهم کند.
حداقل تخلیه مایع به فرایندی گفته می شود که طی آن سیستم آب یا فاضلاب تصفیه شده را در خود بازیافت می کند تا میزان پساب نهایی تخلیه شده در محیط را محدود کند. مشابه تخلیه مایع صفر یا ZLD ، حداقل تخلیه مایع یا MLD از کریستالیزورهایی استفاده می کند که گرما تولید می کنند تا آب تصفیه شده در جو آزاد شود. حداقل تخلیه مایعات معمولاً بیشتر از تخلیه مایع صفر دیده می شود زیرا به اندازه ZLD پرهزینه نیست اما هنوز مطابق با مقررات زیست محیطی است.
حداقل تخلیه مایع (MLD) فرآیندهای تخلیه مایع نزدیک به صفر است که جریان های پساب بسیار غلیظ تولید می کند. به طور معمول MLD به عنوان فرآیندی تعریف می شود که حداقل 95٪ آب را بازیابی می کند. در بعضی موارد استفاده از محلول MLD و ذخیره یا دفع این زباله ها در مقایسه با محلول ZLD که می تواند ضایعات کمتری داشته باشد، می تواند مقرون به صرفه باشد.
حداقل تخلیه مایع Minimum liquid discharge
مزایای دستیابی به بازیابی آب 95-98٪ با استفاده از فناوری MLD
• کاهش در هزینه های تخلیه
• کاهش یا جلوگیری از جریمه های نظارتی
• افزایش تأمین آب در مناطق تحت فشار آب
• پایداری کلی گیاهان شهری و صنعتی
تعریف MLD و ZLD برای کسانی که آشنا نیستند
MLD به فرآیندهای تصفیه آب اشاره دارد که در آن 70-95٪ آب بازیابی می شود. به طور معمول ، از فناوری های مبتنی بر غشا مانند اسمز معکوس و نانو فیلتراسیون – با ترفندهای احتمالی اسمز رو به جلو – برای دستیابی به MLD استفاده می شود.
ZLD به فرآیندهای تصفیه آب اشاره دارد که در آن 95-100٪ آب بازیابی می شود. به طور معمول ، ZLD از طریق فناوری هایی مانندکریستالیزر حاصل می شود. پس از بازیابی 95٪ آب ، کنسانتره باقیمانده معمولاً دارای مقادیر BOD ، COD ، TDS و TSS بالا است و حذف 5٪ آخر در بسیاری از موارد هزینه ها را دو برابر می کند. فن آوری های اسمز جلو می توانند هزینه های OPEX و CAPEX را در هر دو فرایند MLD و ZLD کاهش دهند.
برای مدت زمان طولانی ZLD به عنوان روشی سازگار با محیط زیست برای کمک به صنعت در تأمین نیازهای روزافزون به تخلیه و بازیافت جریان فاضلاب آنها پیشنهاد شده است. با این حال فرایندهای ZLD دارای مشکلاتی به شرح ذیل هستند:
• از نظر فنی پیچیده است
• بسیار گران
• به دلیل مواد اضافی و انرژی مورد نیاز لزوما سازگار با محیط زیست نیستند
بنابراین در بیشتر موارد، برای بهبود اثر آب، رویکرد تخلیه مایع (MLD) برای حل مشکل تصفیه فاضلاب را با استفاده از فن آوری های مبتنی بر فیلتراسیون اتخاذ می شود که می تواند با کسری از هزینه های ZLD به بازیابی زیاد آب دست یافت.
حداقل تخلیه مایع Minimum liquid discharge
شکل 1 – بازیاب آب فرآیند کریستالیزاسیون RO-MD-MCV – در مقابل SEC های مربوطه. در نمودار همچنین مقادیر انرژی مورد نیاز در هر مرحله از فرآیند همراه با تقاضای انرژی در متر مکعب از مرحله MLD و ZLD وجود دارد. این فرآیند درست بعد از MD به یک مرحله MLD و پس از Crystalizer به یک ZLD می رسد.
همانطور که می بینیم، انرژی مورد نیاز برای بازیابی بیشتر پس از MD افزایش می یابد! در این مرحله هر کاربر باید تصمیم بگیرد که آیا قدم اضافی به جلو واقعا ارزشش را دارد. به خصوص که هزینه فرآیند ZLD به طور معمول 60-70٪ از کل CAPEX است.
چالش های دستیابی به MLD
افزایش بازیابی سیستم تصفیه آب به 95-98٪ کار بی اهمیتی نیست. اغلب اوقات ، یکی از چالش برانگیزترین آلاینده ها برای حذف آب از پسماند، جامدات محلول (TDS) است. حذف TDS معمولاً با مصرف انرژی زیاد انجام می شود و انرژی حرارتی بیشتری را برای حذف نمک بیشتر طلب می کند و می تواند چالش های عملکردی ناشی از جرم گیری و رسوب دهی را ایجاد کند. بعلاوه ، با افزایش بازیابی آب، انرژی بیشتری برای نگهداری نمکهای موجود در جریان پسماند از جریان محصول مورد نیاز است. وجود موادی مانند سولفات کلسیم ، کربنات کلسیم و سیلیس چالش های بازیابی بالا برای MLD را تشکیل می دهد. این آلاینده ها باعث کاهش کارایی فرآیندهای جداسازی مانند اسمز معکوس می شوند و می توانند بازیابی آب را محدود کنند.حداقل فرآیندهای تخلیه مایع (MLD) می تواند تا 95٪ آب بازیابی کند با نصف هزینه دستیابی به تخلیه کامل مایع صفر.
Water Technology Online اخیراً مقاله “رویکرد MLD فرصت قابل توجهی را ارائه می دهد” منتشر کرد که در آن نویسندگان استدلال می کنند که کاهش تخلیه لزوماً نباید تا 100٪ آب بازیابی و تخلیه کامل مایع انجام شود. جنرال موتورز 90 درصد را به عنوان عدد بهینه اقتصادی برای تبدیل فاضلاب خود تعیین کرده است.
دلیل جایگزینی MLD با ZLD
ZLD ممکن است زمانی مفید باشد که قوانین محدودی در آن وجود داشته باشد یا در مناطق حساس به آب جهان وجود داشته باشد ، زیرا هر قطره مهم است اما از نظر اقتصادی بسیار چالش برانگیز است. چند مرحله آخر که برای دستیابی به ZLD کامل لازم است تقریباً می تواند هزینه ها را دو برابر کند. یک نمونه موفق از بکارگیری فناوری MLD در کارخانه مونتاژ خودروهای جنرال موتور در سان لوئیس پوتوسی، مکزیک اتفاق افتاد. این نیروگاه در منطقه ای خشک و دور افتاده قرار دارد و هیچ جریان دریافت کننده یا فاضلاب شهری برای تخلیه فاضلاب در دسترس نیست. با استفاده از ترکیبی از فناوری RO ، یک فرآیند سختی گیری شیمیایی با سرعت بالا و سایر فناوری ها، این نیروگاه 90٪ از فاضلاب خود را بازیابی و مجدداً استفاده می کند، بقیه 10٪ پسماند مایع باقی مانده در استخراج و در استخرهای مجاور خورشیدی تخلیه می شود. سایر گزینه های فناوری مانند HPRO ، EDR ، FO و MD، ترکیبات و هیبریدهای آنها نیز می توانند باعث بهبودی بالا (70-80٪) شوند و به انرژی بسیار کمتری نسبت به تبخیر حرارتی نیاز دارند، که باعث کاهش اندازه و در نتیجه تبلور می شود ( در صورت نیاز به ZLD)
حداقل تخلیه مایع Minimum liquid discharge
کاهش هزینه ها و تأثیرات زیست محیطی با استفاده از MLD
قوی ترین استدلال در MLD کاهش CAPEX و OPEX در مقایسه با طراحی ZLD است. به همین سبب است که هزینه های فرآیندهای غشایی و فیلتراسیون در مقایسه با فناوری های حرارتی ZLD نسبتاً کم است. پیشرفت های جدید فن آوری می تواند اندازه کریستالیزرها یا سایر تجهیزات مورد استفاده را به حداقل برساند و حتی شاید کاربرد آنها را از بین ببرد. در عین حال این فناوری ها از ظرفیت بازیابی بالاتری برخوردار هستند. به خصوص از آنجا که بعضی از آنها می توانند از گرمای تلف شده استفاده کنند. لذا جهت صرفه جویی در هزینه و بهره وری در طراحی فرآیند MLD توجه به این موارد بسیار مهم می باشد.
ارزیابی نیاز به MLD
برای درک اینکه آیا در یک واحد تصفیه به MLD نیاز هست یا نه! اولین سوال این است که آیا استفاده مجدد از آب یا باز چرخانی پساب مورد نیاز است. اگر چنین باشد، روش MLD می تواند همان چیزی باشد که لازم است. اگر لازم است قوانین محلی در مورد تخلیه پساب رعایت شود، MLD می تواند بخشی از راه حل باشد که ممکن است شامل استخرهای ZLD / تبخیر / تزریق آب زیرزمینی باشد. مرحله بعدی شناسایی جریان های پساب از نظر دبی، آلاینده ها و غلظت های مربوطه است. به عنوان مثال میعانات به تصفیه بسیار کمی نیاز دارند در حالی که جریان های پساب با غلظت بالای ترکیبات آلی ، نمک ها ، فلزات و مواد معلق به احتمال زیاد به تصفیه گسترده نیاز دارند.
هیپوکلریت سدیم (NaOCl)
هیپوکلریت سدیم ترکیبی است که می تواند به طور موثر برای تصفیه آب استفاده شود. در مقیاس وسیع برای پاک کردن سطوح، سفید شدن، از بین بردن بو و ضد عفونی آب استفاده می شود. هیپوکلریت سدیم ناپایدار است. سپس هیپوکلریت سدیم گرم شده از هم می پاشد. این اتفاق زمانی می افتد که هیپوکلریت سدیم با اسیدها، نور خورشید، فلزات خاص وگازهای سمی و خورنده از جمله گاز کلر تماس پیدا کند. هیپوکلریت سدیم یک اکسید کننده قوی است و با ترکیبات و گیرنده های قابل اشتعال واکنش نشان می دهد. محلول هیپوکلریت سدیم یک پایه ضعیف است که قابل اشتعال است. این خصوصیات را باید هنگام حمل ، نگهداری و استفاده از هیپوکلریت سدیم در نظر داشت.
هیپوکلریت سدیم (NaOCl) – عمران سازان مهاب
با افزودن هیپوکلریت سدیم به آب، مقدار pH چه اتفاقی می افتد؟
به دلیل وجود سود سوز آور در هیپوکلریت سدیم، PH آب افزایش می یابد. وقتی هیپو کلریت سدیم در آب حل می شود، دو ماده تشکیل می شود که در اکسیداسیون وگندزدایی نقش دارند. اینها اسید هیپوکلروس (HOCl) و یون هیپوکلریت کمتر فعال هستند. PH آب میزان اسید هیپوکلروس را تعیین می کند.
کاربردهای هیپوکلریت سدیم چیست؟
از هیپوکلریت سدیم در مقیاس وسیع استفاده می شود. به عنوان مثال در کشاورزی، صنایع شیمیایی، صنایع رنگ و آهک، صنایع غذایی، صنایع شیشه، صنایع کاغذ، صنایع دارویی، صنایع مصنوعی و صنایع دفع زباله. در صنعت نساجی از هیپوکلریت سدیم برای سفید کردن منسوجات استفاده می شود. بعضی اوقات به فاضلاب صنعتی اضافه می شود. این کار برای کاهش بو انجام می شود. هیپوکلریت گاز هیدروژن گوگرد (SH) و آمونیاک را خنثی می کند. همچنین برای سم زدایی از حمام سیانور در صنایع فلزی استفاده می شود. می توان از هیپوکلریت برای جلوگیری از رشد جلبک و صدف در برج های خنک کننده استفاده کرد. در تصفیه آب، از هیپوکلریت برای ضدعفونی آب استفاده می شود.
ضد عفونی سدیم هیپوکلریت چگونه کار می کند؟
با افزودن هیپوکلریت به آب، اسید هیپوکلروس (HOCl) تشکیل می شود و اسید هیپوکلروس به اسید کلریدریک واکسیژن تقسیم می شود. اتم اکسیژن یک اکسید کننده بسیار قوی است. هیپوکلریت سدیم در برابر باکتری ها، ویروس ها و قارچ ها موثر است. هیپوکلریت سدیم به همان روش کلر ضد عفونی می کند.
چگونه هیپوکلریت سدیم در استخرها استفاده می شود
اسید هیپوکلروس در اثر واکنش هیدروکسید سدیم با گاز کلر تولید می شود. در آب، به اصطلاح “کلر فعال” تشکیل می شود. روشهای مختلفی برای استفاده از هیپوکلریت سدیم وجود دارد. برای الکترولیز نمک در محلول، محلول نمک در آب استفاده می شود. یونهای سدیم و کلرید تولید می شوند.
4NaCl- → 4Na + + 4Cl-
با هدایت محلول نمک به سلول الکترولیز، واکنشهای زیر در الکترودها اتفاق می افتد:
2Cl- → Cl2 + 2e- 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
2H2O → O2 + 4H + 4e-
متعاقباً، کلر و هیدروکسید واکنش داده و هیپوکلریت ایجاد می کنند:
OH- + Cl2 → HOCl + Cl-
مزیت سیستم الکترولیز نمک این است که نیازی به انتقال یا ذخیره هیپوکلریت سدیم نیست. وقتی هیپوکلریت سدیم به مدت طولانی ذخیره شود، غیرفعال می شود. یکی دیگر از مزایای فرآیند در محل این است که کلر pH را کاهش می دهد و برای کاهش pH نیازی به اسید دیگری نیست. گاز هیدروژنی که تولید می شود انفجاری است و در نتیجه برای جلوگیری از خروج آن، تهویه لازم است. این سیستم کند است و باید از یک بافر اسید هیپوکلروس اضافی استفاده شود. نگهداری و خرید سیستم الکترولیز بسیار گرانتر از هیپوکلریت سدیم است. هنگامی که از هیپوکلریت سدیم استفاده می شود ، استیک یا اسید سولفوریک به آب اضافه می شود. مصرف بیش از حد آن می تواند گازهای سمی ایجاد کند. اگر مقدار مصرف خیلی کم باشد، PH بالا می رود و می تواند چشم را تحریک کند. از آنجا که از هیپوکلریت سدیم هم برای اکسیداسیون آلودگی ها (ادرار ، عرق ، مواد آرایشی) و هم برای از بین بردن میکروارگانیسم های بیماریزا استفاده می شود ، غلظت مورد نیاز هیپوکلریت سدیم به غلظت این آلودگی ها بستگی دارد. به خصوص میزان آلودگی آلی غلظت مورد نیاز را تعیین می کند. اگر آب قبل از استفاده از هیپوکلریت سدیم فیلتر شود، به هیپوکلریت سدیم کمتری نیاز است.
اثرات هیپوکلریت سدیم بر سلامتی چیست؟
هیچ مقدار آستانه ای برای قرار گرفتن در معرض هیپوکلریت سدیم وجود ندارد. اثرات مختلف سلامتی پس از قرار گرفتن در معرض هیپوکلریت سدیم رخ می دهد. افراد با استنشاق آئروسل ها در معرض هیپوکلریت سدیم قرار می گیرند. این باعث سرفه و گلودرد می شود. بعد از بلع هیپوکلریت سدیم درد معده، احساس سوزش، سرفه، اسهال، گلودرد و استفراغ است. هیپوکلریت سدیم روی پوست یا چشم ها باعث قرمزی و درد می شود. پس از مواجهه طولانی مدت، پوست می تواند حساس شود. هیپوکلریت سدیم برای موجودات آب سمی است. هنگام تماس با نمکهای آمونیوم جهش زا و بسیار سمی است.
هیپوکلریت سدیم در استخرهای شنا
غلظت هیپوکلریت سدیم که در استخرها وجود دارد به طور کلی برای افراد مضر نیست. وقتی کلر در آب زیاد باشد، این باعث سوزاندن بافت های بدن می شود که به مجاری هوا، معده و روده، چشم و پوست آسیب می رساند. هنگامی که از هیپوکلریت سدیم در استخرها استفاده می شود، گاهی اوقات باعث قرمزی چشم می شود و بوی کلر می دهد. وقتی مقدار زیادی اوره (مخلوطی از ادرار و عرق) وجود دارد، اسید هیپوکلروس و اوره واکنش داده و کلرامین تشکیل می دهند. این کلرامین ها غشای مخاطی را تحریک می کنند و به اصطلاح “بوی کلر” ایجاد می کنند. در بیشتر استخرها با تصفیه آب و تهویه از بروز این مشکلات جلوگیری می شود. تحریک چشم بعد از مدتی از بین می رود.
هیپوکلریت سدیم به عنوان ضد عفونی کننده دارای مزایای زیر است:
در صورت تولید در سایت، به راحتی قابل ذخیره و حمل و نقل است.
مصرف آن ساده است.
حمل و نگهداری هیپوکلریت سدیم بی خطر است.
هیپوکلریت سدیم به اندازه گاز کلر برای ضد عفونی موثر است.
معایب استفاده از هیپوکلروریت سدیم
هیپوکلریت سدیم ماده ای خطرناک و خورنده است. هیپوکلریت سدیم نباید با هوا تماس داشته باشد، زیرا این امر باعث تجزیه آن می شود.
هیپوکلریت سدیم (NaOCl) – عمران سازان مهاب
آشنایی با کاربردهای سدیم متابیسولفیت
از این ماده بعضاً به عنوان دی سدیم (متابیسولفیت) یاد می شود. به عنوان ضد عفونی کننده، آنتی اکسیدان و ماده نگهدارنده استفاده می شود. سدیم متابیسولفیت برای از بین بردن مقدار کلر در تصفیه آب استفاده می شود. سدیم متابیسولفیت به عنوان حذف کننده اکسیژن محلول در آب عمل می کند. به عنوان نمونه در فرآیند گازدهی به ذغال سنگ که پساب قیر تولید می کند و می تواند مشکلات جدی زیست محیطی ایجاد کند. تحقیقاتی که برای تصفیه فاضلاب انجام شده است مستلزم صرف هزینه زیاد با طی مراحل طولانی است. به همین دلیل، یافتن روش دیگری که نسبتاً ارزان تر و ساده باشد، ضروری است. در پژوهشی با همین هدف مواد شیمیایی از قبیل هیپوکلریت کلسیم (CHC) ، پراکسید هیدروژن (H2O2) ، بی سولفیت سدیم (SBS) و متابیسولفیت سدیم (SMBS) جهت تصفیه پساب زغال سنگ مورد استفاده قرارگرفتند. نتایج نشان داد که استفاده از SMBS می تواند (TOC) را به طور مطلوب کاهش دهد. راندمان کاهش فنل کل، PAH کل ، بنزن و تولوئن به 100٪ می رسد. با این فرآیند ، مقادیر pH و رادیواکتیویته نیازهای تعیین شده توسط دولت جمهوری اندونزی را نیز برآورده می کنند.
کاربرد سدیم متابیسولفیت متابیسولفیت سدیم (پیروسولفیت)
افزودن مقدار مشخصی آب به قطران بیشترین تأثیر را در حل شدن ماده محلول در قطران نسبت به عامل تکان دادن و زمان دارد. SMBS در مقایسه با H2O2 ، CHC و SBS برای درمان قطران موثرتر است. و در صورت استفاده از این ماده برخی از پارامترهای اندازه گیری مانند TOC ، فنل کل و PAH به شدت کاهش می یابد. مقدار pH و خصوصیات رادیواکتیو مطابق با الزامات مندرج در قوانین جمهوری اندونزی است. تحقیقات بیشتر به منظور درمان سولفات انجام می شود. روشی که انجام آن آسان است با استفاده از روش بارش است. یونهای سولفات را می توان بصورت سولفات کلسیم با افزودن آهک رسوب داد.
متابیسولفیت سدیم (پیروسولفیت) که برای حذف کلر باقیمانده از آب استفاده می شود ، قادر به اتصال اکسیژن محلول در آب است. واکنش اتصال اکسیژن در دو مرحله انجام می شود:
1) هیدرولیز درون آب انجام می شود تا سدیم هیدروسولفیت تولید شود، سپس
2) هیدروسولفیت سدیم به هیدروسولفات اکسید می شود
آخرین فرآیند دارای سرعت نسبتاً کمی است و به عوامل مختلفی بستگی دارد (دما ، میزان اکسیژن اولیه ، در دسترس بودن کاتالیزور و غلظت پیروسولفیت). با توجه به اینکه غلظت اکسیژن در آب پرمیت واحد فیلتراسیون کمتر از میزان اشباع استُ یک، زمان لازم برای بدست آوردن این سطح مانع کوتاه تر خواهد بود. عاملی مانند جریان آب و تلاطم همچنین باعث افزایش سرعت واکنش اتصال به اکسیژن می شود، که تحت این شرایط غیرقابل دستیابی است.
منابع
W A Setiawan et al., Assesing efectiveness of sodium metabisulfite for treatment of coal tar wastewater, Earth and Environmental Science, 2018.
Oleksandr Goncharov, The use of different brands of sodium metabisulfite for water deoxygenation, technical report, 2011.