پایان نامه تصفیه آب

فصل اول

مقدمه و تاریخچه

مقدمه

گسترش روز افزون جوامع بشری و پیشرفت در زمینه‌های صنعتی، هرچند که امتیازات  ویژه ای بهمراه داشته است ولیکن مشکلات عدیده ای را نیز برای اجتماعات به ارمغان آورده است. یکی از این مشکلات ، فاضلاب حاصل از اماکن مسکونی و فعالیت واحدهای صنعتی می‌باشد. از آنجا که دفع غیر صحیح فاضلابهای خانگی و صنعتی اثرات نامطلوبی بر روی محیط زیست دارد، تصفیه هرچه کاملتر فاضلابها اهمیت بیشتری می‌یابد. فاضلابهای خانگی و از آن مهمتر فاضلابهای صنعتی بعلت داشتن مواد آلی و معدنی ، در صورت دفع در محیط باعث آلوده شدن آبهای سطحی و زیرزمینی گشته و در نتیجه استفاده مجدد از آب برای بهترین کاربرد آن با مشکل مواجه می‌گردد. همچنین استفاده از آب برای مصارف مختلف و نیاز شدید به آب در هر منطقه از ایران ، ما را برآن می‌دارد که از به هدر رفتن آب به هر شکل جلوگیری کرده و با تصفیه فاضلابهای خانگی و صنعتی که از حجم زیادی نیز برخوردار هستند در جهت تأمین آب مورد نیاز قدم برداریم.

حجم فاضلاب یک واحد صنعتی بستگی به عواملی همچون نوع محصول ، نحوه تولید ، ابزار و وسایل و ... بستگی دارد. از واحدهای صنعتی که دارای فاضلاب با حجم نسبتا" بالا و آلودگی بسیار شدید می‌باشند، واحدهای کشتاری گاو و گوشفند می‌باشند.در حال حاضر در اکثر شهرهای ایران کشتارگاهی جهت ذبح گاو و گوسفند وجود دارد. فاضلاب این کشتارگاه ها بیشتر به چاهها ، رودخانه‌ها ، قنوات متروکه بدون کوچکترین عملیات تصفیه دفع می‌گردند و در بهترین حالت، فاضلاب پس از عبور از یک حوضچه ته نشینی ساده به محیط دفع می‌شود. علاوه بر اینکه آلودگی معدنی و آلی از این طریق بوجود می‌آید، انتشار بیماریهای مشترک بین انسان و دام نیز از طریق دفع فاضلاب کشتارگاهها بعلت عدم رعایت مسائل بهداشتی وجود دارد.

تاکنون روشهای بیولوژیکی گوناگونی چه هوازی و غیر هوازی در رابطه با تصفیه فاضلابها بکار گرفته شده است. هر یک از این روشها از امتیازات و بعضا" معایبی برخوردار هستند. مثلا" روش هوازی ( لجن فعال ، فیلترهای چکنده و ... ) در تصفیه فاضلاب های خانگی و صنعتی دارای کارائی بالا در کاهش مواد آلی و معدنی موجود بوده و این خود یک مزیت عالی است. لیکن همین روش هوازی نیاز به وسایل هوادهی و مکانیکی در مراحل مختلف تصفیه دارد و ضمنا" با لجن زیادی که تولید می‌گردد مشکل هضم لجن آغاز کار است . در روش غیر هوازی تصفیه فاضلاب، هرچند که BOD پساب خروجی از واحد تصفیه کننده بیشتر از BOD پساب خروجی در روش هوازی است، ولی امتیازاتی از قبیل عدم نیاز به وسایل هوادهی ، لجن تولیدی بسیار کمتر ، تولید گاز متان قابل استفاده و ... برای روش غیر هوازی متصور می‌باشد. (1)

تاریخچه تصفیه آب به روش صنعتی

بر اساس اطلاعات موجود و به نوشته M.N.Baker  در کتاب " در جستجوی آب خالص و بهداشتی" قدمت این مقوله به دو هزار سال قبل از میلاد مسیح میرسد. اما آنچه از نقطه نظر تاریخی مدون شده به 400 سال پس از میلاد مسیح تعلق دارد که در آن برای بهداشتی کردن آب ، جوشانیدن آن بر روی آتش و یا فروکردن میله سرخ آهنی در درون آب را توصیه نموده است. گرم کردن آب بوسیله آفتاب و یا صاف نمودنش ، با عبور دادن آن از میان لایه‌های شنی نیز آمده است.

در کتاب مقدس تورات نیز درارتباط با چگونگی تصفیه آب آلوده در آن زمان تصویری از روش مبادله یونی ارائه شده ، عملا" از روشهای طبیعی مبادله یونی در آن موقع سخن به میان آمده است. این تصویر توسط داشگاه فیلادلفیا واقع در ایالت پنسیلوانیای آمریکا انتشار یافته وقدمتش را به مارس یا آوریل سال 1335 قبل از میلاد مسیح نسبت داده اند.

البته، روش صنعتی تصفیه آب در قرن نوزدهم و در زمان انقلاب صنعتی رشد و تکامل یافت و پایه‌های اصلی آن عملا" نضج گرفت.این صنعت، همزمان با بهره گیری از دیگ‌های بخار جهت تولید بخار ، به کار گرفته شد و شکل صنعتی به خود گرفت. عمدهء فعالیتهای اولیه به منظور تصفیه آبها برای رفع مشکلات دیگ‌های بخار بوده است.

Nodell آغاز این روش را به نخستین روزهای پیدایش ماشین وات و تمیزکردن دیگ بخار و پرکردن مجدد آن نسبت داده است. در همان زمان بر حسب اتفاق دریافتند که استفاده از سیب زمینی در دیگهای بخار کار جمع آوری لجن را راحت کرده و از چسبیدن رسوبات به جداره‌های دیگ جلوگیری می‌کند.

در سال 1857 اطلاعیه‌هایی در باره کنترل مقدار رسوبات با مواد آلی تانن دار، و نیز در سال 1962 استفاده از فسفات دی سدیک جهت جلوگیریاز ایجاد رسوب در دیگ بخار به ثبت رسیده است و از آن زمان همه روزه روش‌ها و مواد گوناگونی برای تصفیه‌های مختلف به ثبت میرسد.

از حدود یکصد سال پیش که رابطه بین اثر باکتریها و میکروبهای بیماریزا در واگیری و شیوع بیماریها آشکار گشت ، انسان به فکر پاکسازی آبهای آلوده افتاد.به عبارت دیگر تصفیه آبو فابضلاب در روند امروزی خود بیشتر در اثر پیشرفت علم زیست شناسی ، پزشکی و شیمی بوجود آمده است. به ویژه پس از جنگ جهانی دوم ، در نتیجه توسعه شهرها و صنایع، خطر آلودگی محیط زیست و در نتیجه نیاز به تصفیه فاضلاب با شدت بی سابقه ای افزایش یافت  و همزمان با آن روشهای بسیاری برای تصفیه فاضلاب پیشنهاد و به کار گرفته شد. بویژه استفاده از فاضلاب برای آبیاری در کشاورزی به علت خاصیت کودی آن از یکصد سال پیش تا کنون در کشورهای اروپائی متداول بوده است.

در ایران نیز همانگونه که از گذشته به یاد داریم ، بیشتر فاضلابها بویژه فاضلاب توالت‌ها، لجن ته استخرها و ... به مصرف کشاورزی می‌رسید. ولی امروزه بواسطه آلودگی‌های ناشی از بوی بد، و تولید حشرات مثل پشه و ... در دیگر اکثر مناطق و حتی روستاها فاضلاب ناشی از توالتها و ... به مخازن زیرزمینی (چاهها) سرازیر شده و در اثر آمیخته شدن با پسآب حاصل از شستشوی ظروف و حمام‌های خانگی از ارزش این لجن‌ها برای استفاده در مصارف کشاورزی تا حد زیادی کاسته شده است.

علاوه بر پسآب‌های متداول ذکر شده با پیشرفت تکنولوژی هسته ای ، امروزه، پسآب حاصل از راکتورهای هسته ای که حاوی فلزات رادیواکتیو هستند و از آب اطراف راکتورها حاصل می‌شود، مشکلی اساسی بوده و بواسطه ماهیت ویژه چنین پسآب‌هایی، باید تسریع در تصفیه و حذف این مواد رادیواکتیو به عمل آید. یکی از روشهای متداول در تصفیه فلزات رادیواکتیو استفاده از مبادله کننده‌های یونی معدنی میباشد.

استفاده از زوائد کشاورزی برای گرفتن یون فلزات سنگین از دهه قبل بویژه مورد توجه قرار گرفته است. Web and Leach  در 1971 کار خود را روی پشم تمییز و رنگ نشده برای جذب جیوه بر روی آن مورد بررسی قرار دادند و دریافتند که پشم طبیعی و هم پشت عمل شده، تصفیه کننده‌های مؤثرتری نسبت به رزینهای سنتزی Dowex 1*8,Dowex 1-A  آزمایش شده برای جیوه می‌باشند. این دو محقق سپسبه مطالعه روی زوائد کشاورزی پرداختند و دریافتند که جذب جیوه توسط این مواد از پشم و مشتقات آن بیشتر است.

در ایران نیز در سال 1367 تحقیقی روی میزان جذب یون مس، سرب و کرم شش ظرفیتی ، روی خاک اره صورت گرفته و نتایج خوبی در پی داشته است.(7)

 آب و پساب در صنعت

صنایع حجمهای بزرگی از آب را در عملیات کمکی و شستشو و ... و فرآیندهای ویژه خود مصرف می‌کنند. تناژ مصرف آب در کارخانه‌های مواد غذائی ساخت کاغذ و شیمیایی از همه بالاتر است و 93% آن به پساب تبدیل میشود. 50 milian gal/day بعضی کارخانه‌ها مصرف می‌کنند.60% آب مورد نیاز از پساب گرفته شده ، 40% تازه وارد میشود و بیش از 7% مصرف و تبخیر نمی شود.

پساب صنعتی  (Industrial Wastewater)

پسابهای صنعتی بر حسب منشأ و نوع صنعت به دو طبقه کلی تقسیم می‌شوند:

آنهایی که دارای آلودگی معدنی هستند. مثل صنایع معدنی

آنهایی که دارای آلودگی آلی هستند. مثل صنایع نفت و مواد غذایی

علاوه بر اینها هر صنعتی ناخالصی در پساب خود دارد و لذا روش‌های تصفیه متفاوت است.

تصفیه تا میزانی صورت می‌گیرد که آلاینده به حد مجاز خود برسد و باید معیاری برای اندازه گیری آنها وجود داشته باشد.

مقدار مجاز برای اسیدهای معدنی-------------------30 ppm

مقدار مجاز برای فنل‌ها---------------------------0.002ppm

مقدار مجاز برای مرکاپتانها-------------------------2.5ppm

مقدار مجاز برای H2s-----------------------------1-3ppm

مقدار مجاز برای نفتنیک اسید----------------------0.2ppm

مقدار مجاز برای SO2 ----------------------------0.1-0.5ppm

استفاده مجدد از پساب تصفیه شده جهت :

مصارف شهری ( آشامیدنی )

مصرف صنعتی ، خصوصا" برای ‍Cooling . ولی اگر برای Boiler مصرف شود باید بیشتر تصفیه شود.

مصارف شستشوی زمینی و خنک کردن

CL< 175 ppm

PH = 6.8-8.5

 < 25 ppmمواد معلق

BOD < 30 ppm

استفاده کشاورزی و فضای سبز

یونهای سدیم و منیزیوم و کلسیم و پتاسیم باعث ترک خوردگی زمین میشوند.

Na * 100 / ( Na + Mg + Ca + K ) <= 50-60 :مجاز برای کشاورزی

استاندارد آب کشاورزی : آب مطلوب برای زراعت برای بعضی از محصولات حساس به نمک مناسب نیست.اثر منفی بر بسیاری از محصولات وارد می‌کند. آب خیلی شور را می‌توان برای صیفی کاری استفاده کرد.

عواملی که باید در تصفیه پسابها در نظر گرفت :

مقدار پساب تولید شده در 24 ساعت با جریان حداکثر فاضلاب

نوع آلودگی که هر یک تصفیه مخصوص نیاز دارد.

میزان آلودگی که بیشتر منظور مواد آلی محلول در فاضلاب  (BOD  )است.

وضع جغرافیای محل

(جداول در فایل اصلی قابل مشاهده است)