تالیف: دکتر محمد چالکش امیری

خلاصه برداری: احسان حسنانی

کتاب اصول تصفیه آب تألیف دکتر محمد چالکش امیری مدت زیادیست به عنوان یک کتاب درسی در بسیاری از رشته ها از جمله مهندسی شیمی تدریس می شود. چاپ یازدهم این کتاب در پاییز ۱۳۹۴ با تیراژ ۲۰۰۰ جلد توسط ارکان دانش منتشر شد. در این کتاب یک ضمیمه اضافه شده که در آن روش جدیدی را برای کنترل عملکرد کلاریفایر سختی گیر که از ابداعات دکتر امیری است، اضافه شد. این کتاب همچنین مورد توجه بسیاری از دوستان شاغل در بخش تصفیه آب صنایع مختلف قرار گرفته است. مخاطبان اصلی این کتاب مهندسین با سابقه صنعت تصفیه آب می باشند.
نگاه کلی به آب، تعاریف، کاهش سختی آب با آهک و سودا، روش های حذف آهن و منگنز، زلالسازی، فیلترها، سیلیس، حذف گازها، رزین های تعویض یونی، اسمز معکوس، الکترودیالیز، مقایسه روش های پیشرفته تصفیه آب، مکانیسم رسوب گذاری و خوردگی در آب، کنترل کیفیت آب بویلر، تصفیه فاضلاب و پساب، کلرزنی و ضدعفونی کننده ها، فصل های مختلف این کتاب هستند.

آب یک نگاه کلی

هیدروژن در حضور اکسیژن می سوزد و آب تولید می شود. آب سرمایه ملی است و علت جنگ های آینده به احتمال زیاد آب خواهد بود.
با وجود اینکه ۸۰درصد سطح زمین پوشیده از آب است، اما همه نگران کمبود آن هستند. دلیلش آن است که ۹۷ درصد این آب ها شور، ۲ درصد آب ها یخ های قطبی و فقط ۱ درصد از منابع آب جهان، شیرین و قابل استفاده هستند.
ظرفیت حرارتی بالای آب باعث شده که از این ماده در صنعت به عنوان واسطه انتقال حرارت استفاده شود.
آب های زیرزمینی، آب های سطحی و آب های شور منابع مختلف آب در زمین هستند.
آب های زیرزمینی مواد معلق کم و مواد آلی بسیار کمی دارند. آب چاه های خیلی عمیق، معمولا عاری از میکروب است اما آب چاه های کم عمق معمولاً آلوده به میکروب است.
آب های سطحی زلال نیستند. آلودگی هایی مثل دترجنت ها، نفت و فلزات سنگین و همچنین میکروارگانیسم ها، این آب ها را آلوده کرده اند. در آب شور مقدار املاح بسیار زیاد و معمولاً بیشتر از ۱۰۰۰ ppm می باشد. آب یکی از مشهورترین حلال ها است. مواد قطبی و بسیاری از نمک ها در آب حل می شوند. در جدول زیر حلالیت بعضی از مواد معدنی در آب دیده می شود. •  مواد معلق، گازها و ناخالصی های یونی از مهمترین ناخالصی های آب هستند.
•  تلخی آب به خاطر وجود نمک های منیزیم است.
•  اگر آب مزه گس می دهد، احتمال زیاد میزان آهن و آلومینیوم محلول در آب زیاد است.
•  مزه گندیدگی آب ناشی از املاح آلی است.

چرا آب باید تصفیه شود؟

هم برای مصارف آشامیدنی و هم برای مصارف صنعتی، آب معمولاً احتیاج به تصفیه دارد. تصفیه آب برای مصارف آشامیدنی، آسانتر و ارزانتر از تصفیه آب برای مصارف صنعتی است.
در آب آشامیدنی، باکتری های پاتوژن، یون فلوئور، ذرات معلق، بو و مزه آب باید حذف شود.
در صنعت آب به عنوان ماده اولیه و همچنین به عنوان حلال و ماده واسطه انتقال حرارت استفاده می شود. در صورتی که آب مورد نیاز برای مصارف صنعتی تصفیه نشود، مشکلاتی از قبیل تولید رسوب، ایجاد خوردگی، اتلاف مواد شیمیایی، ایجاد لک، آلودگی بیولوژیکی ایجاد شده و بخار تولیدی کیفیت پایینی خواهد داشت.
مطلوبترین آب برای هر صنعت، آب بدون یون است. اما تولید آب بدون یون، هزینه بر است.
از طرفی، اگر این هزینه انجام نشود، خسارات بیشتری به صنعت خواهد رسید. مثلاً اگر یک واحد پتروشیمی با آب تصفیه نشده دستگاه هایش را به کار اندازد، ایجاد رسوب، خوردگی و سوراخ شدن دستگاه ها منجر به تعطیلی آن می شود.
در تصفیه خانه ها، ناخالصی های آب زدوده می شوند.
روش های مختلف زدودن ناخالصی های آب مثل آهک زنی، رزین های تعویض یونی و فیلتراسیون در کتاب تصفیه آب دکتر امیری شرح داده شده است.

آنالیز آب

غلظت ناخالصی آب را با واحدهای غلظت یون مثل ppm و ppb اعلام می کنند.
بیان این غلظت می تواند بر حسب جرم یون و یا بر حسب اکی والان از یون باشد.

از آنجا که بیان غلظت ها بر حسب واحد اکی والان معمولاً عدد کوچک و اغلب اعشاری است، غلظت اکی والان را در عدد ۵۰ ضرب می کنند و غلظت را بر حسب معادل کربنات کلسیمی و به عبارت دیگر معادل کربناتی (as CaCo₃) بیان می کنند.
یادآور می شود که جرم هر اکی والان کربنات کلسیم، ۵۰ می باشد.
بیان غلظت یون ها بر حسب معادل کربنات کلسیم موجب می شود که همواره مجموع کاتیون های آب مساوی مجموع آنیون های آب باشد. در شکل زیر، شکل استاندارد گزارش آنالیز آب را می بینید. باید توجه داشته باشیم که دانستن همه ناخالصی های آب اغلب مورد نیاز نیست. به همین علت فقط دانستن چند ناخالصی به عنوان شاخص کافی است.

مهمترین شاخص های آب عبارتند از:

منظور از TDS کل غلظت املاح آب است. عدد TDS را معمولا روی آب معدنی ها درج می کنند.
TDS مطلوب آب آشامیدنی ۵۰۰ و کمتر از آن و مطلوب TDS آب صنعتی معمولاً کمتر از ۱۰۰ است.

EC یا هدایت الکتریکی آب

هدایت الکتریکی آب، قدرت یونی محلول را برای انتقال جریان الکتریکی معرفی می کند. واحد EC معمولا مو بر سانتی متر می باشد.
TDS = 0.5 EC
رابطه فوق برای محلول های رقیق صادق است.

انواع سختی آب

سختی کل (مجموع یون های کلسیم و منیزیم)، سختی کلسیمی، سختی منیزیمی، سختی موقت (بی کربناتی) و سختی دائم (سختی غیر کربناتی) از انواع سختی آب هستند که بنا به ضرورت یکی از این روش ها برای بیان سختی آب انتخاب می شود.
سختی بی کربناتی آن قسمت از سختی آّب است که به صورت املاح بی کربنات بوده و در اثر حرارت از بین می رود.
سختی دائم یا غیرکربناتی آن قسمت از سختی آب است که به صورت نمک های غیرکربناتی مثل سولفات، کلراید یا نیترات می باشد. سختی غیرکربناتی در اثر حرارت حذف نمی شود.
رایج ترین روش اندازه گیری سختی کل، تیتراسیون با محلول EDTA در حضور معرف Eriochrome Black T می باشد.

قلیاییت آب

دو نوع قلیاییت آب داریم:

کدورت آب

مواد ریز کلوئیدی موجب کدورت آب می شوند.
تعریف کدورت (Turbidity) :
خاصیت فیزیکی که موجب متفرق یا جذب شدن نور تابیده به یک نمونه می شود.
برای بیان کدورت از واحدهای NTU و JTU استفاده می شود.

ناخالصی های آلی آب

برای بیان ناخالصی های آلی آب از روش های BOD و COD استفاده می شود.
•  BOD اکسیژن خواهی بیولوژیکی آب است.
•  COD اکسیژن خواهی شیمیایی آب است.
هر چه BOD بالاتر باشد، آب با سهولت بیشتری متعفن می شود.

شاخص بهداشتی بودن آب

از باکتری کلیفورم روده ای به عنوان شاخص بهداشتی بودن آب استفاده می شود.
اشرشیاکلیفورم باکتری مقیم روده انسان است که بیماری زا نیست. اما وجود آن در آب حکایت از باقی ماندن چیزی از روده انسان در آب دارد!
تشخیص این باکتری بسیار ساده است. چون این باکتری بیماری زا نیست، کار کردن با آن خطر ندارد.
در شرایط استاندارد در یک لیتر نمونه فاضلاب تصفیه شده، باید 200 تا 300 MPN از این باکتری وجود داشته باشد.
نکته مهم: در آب شرب MPN باید صفر باشد.

آهک زنی و سودازنی

اصطلاحاً به مجموع کاتیون های کلسیم و منیزیم سختی آب می گویند.
در آب های طبیعی، معمولاً غلظت کلسیم دو برابر منیزیم است.
سختی بی کربناتی یا موقت آب را با آهک می توان حذف نمود زیرا آهک با سختی بی کربناتی ترکیب شده و با تولید کربنات کلسیم و هیدروکسید منیزیم ایجاد رسوب می کند و رسوب های حاصل را می توان با فیلتراسیون کاملاً صاف و زلال کرد.
برای حذف سختی های غیر کربناتی نمی توان از آهک استفاده نمود. به همین علت از سودا یا کربنات سدیم برای کاهش سختی دائم آب استفاده می شود.
گاهی به جای آهک و سودا از سود سوز آور برای کاهش سختی آب استفاده می شود.
از نکات منفی روش آهک زنی نیاز به سرمایه اولیه بالا برای ساخت کلاریفایر است.

حذف آهن و منگنز از آب

مقدار مجاز آهن و منگنز در آب آشامیدنی به ترتیب 0.3 و 0.03 میلی گرم بر میلی لیتر است.
آهن و منگنز توسط بعضی میکروارگانیسم ها به عنوان غذا مصرف می شوند.
معمولاً در آب های عمقی، آهن و منگنز زیاد است.
لکه های حاصل از رسوب آهن زردرنگ یا قهوه ای هستند. و لکه های منگنز، سیاه متمایل به ارغوانی می باشند.
حذف منگنز از آب مشکل تر از حذف آهن است. اما روش حذف هر دو یکی است. به همین دلیل با هم مورد بحث قرار گرفته.

روش های مهم حذف آهن و منگنز عبارتند از:

انعقادسازی و لخته گذاری

کاهش مواد معلق آب را زلال سازی می نامند.
مواد معلق آب اگر درشت باشند به راحتی ته نشین می شوند. این ذرات اگر ریز و کلوئیدی باشند، با روش های انعقادسازی و لخته گذاری حذف می گردند. با این روش ها می توان ذرات کدورت را به صورت توده هایی درشت درآورده و با روش های فیزیکی مثل ته نشینی، فیلتراسیون و شناورسازی با سرعت معقولی حذف نمود.
برای انعقادسازی، دافعه الکتریکی بین ذرات با استفاده از مواد منعقدکننده حذف شده یا کاهش داده می شود.
لخته سازی در اثر برخورد این ذره های منعقد شده و جمع شدن آن ها در کنار یکدیگر و تشکیل لخته اتفاق می افتد.
برای ایجاد پل بین لخته ها از پلی الکترولیت های پلیمری استفاده می شود که به آن ها کمک منعقدکننده می گویند.
مشخصات منعقدکننده های مهم که مهمترین آن ها سولفات آلومینیوم (آلوم) و کلراید آهن (کلرور فریک) و سولفات آهن است، در جدول زیر نمایش داده شده است. معمولاً ترکیب منعقدکننده ها بهتر از هر یک از منعقدکننده ها به تنهایی اثر می کند. به همین علت در صنعت معمولاً از آلوم و کلرور فریک به صورت آمیخته استفاده می شود.
کلراید آهن ممکن است باعث کف کردن آب شود. استفاده از دی اتیل فتالات یا دی بوتیل فتالات می تواند کف حاصله را از بین ببرد.
عملکرد انعقاد در هر ماده تابع متغیرهای زیر است: برای انعقادسازی موفقیت آمیز ماده منعقدکننده در زمان تزریق به آب باید فوراً پخش شود. pH محیط باید در محدوده ای باشد که رسوب ایجاد شده کمترین حلالیت را داشته باشد.
شکل زیر اثر pH روی حلالیت لخته های آلوم را نشان می دهد.
برای ارزیابی انعقادسازی از روش جارتست استفاده می شود. این دستگاه شامل چندین همزن کاملاً یکسان است که با یک موتور می چرخند. در همه ظرف ها حجم یکسانی از نمونه آب ریخته شده اما غلظت ماده منعقد کننده در هر ظرف متفاوت است.

فیلتراسیون

فیلتراسیون یکی از روش های حذف ذرات معلق از آب و فاضلاب است. میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس از انواع فرآیندی غشائی می باشند.
صاف کردن یا فیلتراسیون یک روش فیزیکی برای حذف ذرات معلق از آب است. علاوه بر گل و لای، حتی باکتری ها هم می توانند با روش فیلتراسیون از آب جدا شوند.
فیلترها یا صافی ها را می توان به دو دسته سطحی و عمقی تقسیم بندی کرد. فیلترهای سطحی معمولاً به انواع غشاء اشاره دارند که در فصل دیگری تحت عنوان اسمز معکوس مورد بحث قرار گرفته است. اگر غلظت مواد معلق کمتر از 0.1 درصد باشد، از فیلترهای عمقی اما اگر غلظت مواد معلق زیاد باشد، از فیلترهای سطحی استفاده می شود. شتاب ثقلی، خلاء، فشار و نیروی گریز از مرکز می تواند >عامل فیلتراسیون باشد و اساس کار فیلتراسیون بر اساس یکی از این عوامل می باشد.
اگر عامل فیلتراسیون نیروی گریز از مرکز باشد، آن روش را فیلترهای فشاری، ثقلی و فیلتر خلأ از انواع فیلتراسیون می باشند که اسامی آن ها به عامل فیلتراسیون اشاره دارد.

حذف سیلیس از آب

حذف سیلیکا معمولاً از آب تغذیه دیگ های بخار اهمیت دارد زیرا اگر آب توربین ها سیلیس داشته باشد، هزینه زیادی را برای تمیز کردن پره های توربین تحمیل نموده و راندمان نیروگاه را کاهش می دهد.
برای تعیین غلظت سیلیکا معمولاً روش رنگ سنجی یا کالری متری استفاده می شود.
حلالیت سیلیکا در آب با دما زیاد می شود. به همین علت در نیروگاه ها که از بخار آب با فشار زیاد استفاده می کنند، نیاز به تصفیه آب برای کاهش سیلیکا بسیار زیاد هستند..
جذب سطحی، اسمز معکوس و رزین های آنیونی، روش های مختلف حذف سیلیکا از آب هستند.

حذف گازها از آب

دی اکسید کربن، کلر، اکسیژن، آمونیاک و سولفور هیدروژن از مهم ترین آلاینده های گازی موجود در آب هستند.
حلالیت گازها در آب را می توان با رابطه تعادلی هنری محاسبه نمود.
حلالیت گازها در دماهای مختلف را می توان از معادله کلوزیوس – کلاپیرون محاسبه نمود. آنتالپی انحلال یکی از پارامترهای این معادله است.
گازها را می توان هم به روش شیمیایی و هم به روش فیزیکی از آب حذف نمود.
دی گازاتورها و انواع هوازداهای گرم و سرد از روش های فیزیکی حذف گازها هستند.
دی گازاتور یک برج آکنده است که در آن آب ورودی از بالا توسط لوله توزیع یا افشانک روی بستری از ذرات آکنده پاشیده شده و هوا یا بخار از زیر وارد برج می شود. آب ورودی پس از عبور از بستر و تماس با هوا یا بخار از پایین برج به صورت گاز زدایی شده خارج می شود. از انواع برج های سینی دار و آکنده می توان به عنوان دی گازاتور استفاده کرد. حلقه راشینگ، حلقه لسینگ، حلقه دو دیواره، زین برل، زین اینتالکس، تولریت و حلقه پال، شکل های مختلف آکنه هستند که پس از مطالعات و تجربیات آزمایشگاهی زیاد انتخاب شده اند.
برای حذف گازهایی مثل هیدروژن سولفوره، کلر و آمونیاک از روش های شیمیایی استفاده می شود.

رزین های تعویض یونی

رزین ها، ترکیبات الکترولیتی جامد هستند. بنیان رزین ها یک شبکه پلیمری است. هرچند که رزین های طبیعی یا زئولیت ها مثل سیلیکات های آلومینیوم معدنی هستند.
یک رزین تعویض یونی در درجه اول خودش باید دارای یون باشد. همچنین باید دارای سطح تماس زیادی باشد و فضای کافی برای ورود و خروج یون ها در آن تعبیه شده باشد.
رزین های کاتیونی اسیدی را با RH نمایش می دهند. رزین های تعویض یونی مورد استفاده در تصفیه آب به دو نوع آنیونی و کاتیونی تقسیم بندی می شوند. رزین های آنیونی خود دارای انواع قوی نوع 1، قوی نوع 2 و ضعیف بوده و رزین های کاتیونی به دو دسته قوی و ضعیف تقسیم بندی می شوند.
البته از رزین های تعویض یونی در داروسازی و بیوتکنولوژی نیز برای جداسازی استفاده می شود.
احیای رزین ها شامل چهار مرحله شست و شوی معکوس، تزریق ماده شیمیایی احیاء کننده، شست و شوی آهسته با آب و شست و شوی سریع با آب می باشد.
حذف سیلیس، حذف آهن و منگنز، با رزین های تعویض یونی انجام پذیر است.

اسمز معکوس

اولین دستگاه اسمز معکوس برای تهیه آب شیرین در سال 1965 در کالیفرنیا شروع به کار کرد و بسیار هیجان انگیز بود. تکنولوژی اسمز معکوس، نام زادگاه خود یعنی دانشگاه کالیفرنیا را جاودانه کرد.
اساس کار اسمز معکوس به این ترتیب است که اگر یک غشاء نیمه تراوا بین دو محلول با غلظت های مختلف قرار گیرد، جهت طبیعی حرکت حلال به گونه ایست که محلول غلیظ تر، رقیق تر می شود. به عبارت دیگر حلال از پتانسیل شیمیایی بیشتر به پتانسیل شیمیایی کمتر حرکت می کند.
با اعمال فشار می توان مولکول های آب را وادار به حرکت از محفظه آب شور به آب خالص نمود. این همان مفهوم اسمز معکوس است.
تقریباً همه سیستم های اسمز معکوس نوعی فیلتر کارتریج در بالادست خود دارند.
برای تهیه آب شیرین از آب دریا یک روش دیگر هم وجود دارد و آن، تقطیر است. اما در تقطیر چون تغییر فاز داریم، انرژی بسیار زیادی مورد نیاز است و از نظر اقتصادی توجیه ندارد.
برای تهیه آب شیرین از آب شور فرآیندهای اسمز معکوس و الکترودیالیز اقتصادی و کاربردی هستند.
برای شست و شوی غشاها، استفاده همزمان مواد اکسیدان با سود سوزآور انجام می شود.

الکترودیالیز

الکترودیالیز روش نسبتاً جدیدیست و کمتر از ۲۵ سال عمر دارد. در الکترودیالیز از غشاهایی استفاده می شود که طبیعتی مثل رزین های تعویض یونی دارند. با این تفاوت که رزین های تعویض یونی به صورت دانه ای هستند اما غشاهای الکترودیالیز به صورت صفحه ای بوده و مقاومت مکانیکی خوبی دارند.
اگر گروه یونی غشاء دارای بار منفی باشد، آن را غشاء کاتیونی و اگر دارای بار مثبت باشد، آن را غشاء آنیونی می گویند.
اصول الکترودیالیز به این صورت است که آند و کاتد به منبع برق مستقیم وصل می شود و اختلاف ولتاژ این دو، کاتیون ها را به طرف کاتد و آنیون ها را به سمت آند حرکت می دهد.
مهمترین کاربرد الکترودیالیز، شیرین کردن آب های نیمه شور است. با الکترودیالیز می توان آب شور را تا ۲۰ درصد وزنی تغلیظ کرد. به علاوه، می توان نمک طعام نیز تولید نمود.

رسوب گذاری و خوردگی آب

یکی از مشکلات مهم صنعت، رسوب های ناشی از آب است. رسوب گذاری به دلایل مختلفی می تواند ایجاد شود. فوق اشباع بودن محلول، عامل درجه اول در رسوب گذاری است. یک محلول در اثر عواملی مثل تغییرات دما، pH، تبخیر و تغلیظ می تواند فوق اشباع شود.

رسوب زدایی

برای حذف رسوب ها معمولاً از اسیدکلریدریک ۱۵ درصد استفاده می شود. در هنگام استفاده از اسید کلریدریک ۱۵ % باید توجه داشته باشیم که این اسید در زمان زیاد برای فلز بسیار خطرناک است. به همین علت از ممانعت کننده های شیمیایی باید در کنار آن استفاده نمود. برای ایمنی بیشتر می توان رسوب زدایی را با اسید کلریدریک ۳ تا ۸ درصد انجام داد.

خوردگی

خورندگی آهن در اثر حل شدن تدریجی آهن در اسید اتفاق می افتد. غلظت اکسیژن محلول در آب، pH آب، درجه حرارت، سرعت آب و یون کلر از عوامل مؤثر در خوردگی فلز هستند. علاوه بر خوردگی در اثر اسید کلریدریک، نوع دیگری خوردگی به نام خوردگی بیولوژیکی نیز وجود دارد که توسط برخی باکتری ها در شرایط خاص ایجاد می شود.

کنترل کیفیت آب بویلر

بویلر همان دیگ بخار است که برای تولید بخار در نیروگاه ها و واحدهای صنعتی استفاده می شود. رسوب گرفتگی، خوردگی و مشکل حمل قطرات آب توسط بخار سه مشکل عمده ای هستند که به خاطر کیفیت آب بویلر به وجود می آیند. به همین علت آب بویلر به روش های خارجی و داخلی باید تصفیه شود. pH، قلیاییت، غلظت سود و اکسیژن محلول در آب بویلر باید به خوبی کنترل شوند.
هیدرازین مایعی سمی و سرطانزاست که برای حذف اکسیژن در تصفیه آب بویلر استفاده می شود. ماده جایگزینی به نام کربو دی هیدرازین توسط شرکت مگاکم برای حذف اکسیژن به بازار آمده که برای یک بویلر ۱۶ تنی حدود ۶۰۰ تا ۸۵۰ میلی لیتر از این محصول در روز توصیه می شود.
برای کنترل تغلیظ معمولاً قسمتی از آب موجود در داخل بویلر تخلیه و حذف می شود که به این آب بلودان می گویند. معمولاً از هدایت الکتریکی به عنوان پارامتر کنترل کننده بلودان استفاده می شود.

تصفیه فاضلاب و پساب

باکتری ها و میکروارگانیسم های دیگر در تصفیه آب صنعتی و تصفیه فاضلاب مهم هستند.
• گاهی باید این میکروارگانیسم ها حذف شوند.
• گاهی از این میکروارگانیسم ها برای کاهش مواد آلی استفاده می شود.
باکتری ها از مواد آلی به عنوان غذا استفاده نموده و کربن مواد آلی را به انرژی تبدیل می کنند.
در گذشته فاضلاب خانه ها را به رودخانه، دریا و بیابان می ریختند. باکتری های موجود در آب دریا شروع به تجزیه مواد آلی نموده و عمل تصفیه فاضلاب به صورت طبیعی انجام می شد. اما با افزایش جمعیت و زیاد شدن فاضلاب، ادامه این روند باعث می شود که موجودات و گیاهان آبزی که در اکوسیستم رودخانه به صورت همزیستی به سر می برند به علت فقدان اکسیژن، حیاتشان را از دست بدهند. در چنین سیستمی باکتری های بی هوازی به باکتری های هوازی غلبه کرده و مواد آلی را به ترکیبات سمی تبدیل می کنند.

مراحل انجام تصفیه فاضلاب شهری به این صورت است:

فاضلاب ورودی از آشغال گیر عبور نموده و پس از پمپاژ به کانال شن گیر و چربی گیر، وارد حوضچه ته نشینی اولیه می شود. فاز بالایی این حوضچه پس از تصفیه بیولوژیکی وارد حوضچه ته نشینی ثانویه شده و پس از کلرزنی به فاضلاب تصفیه شده تبدیل می گردد. فاز زیرین حوضچه ته نشینی اولیه و ثانویه به تانک جمع آوری لجن هدایت شده و به واحد تصفیه لجن ارسال می شود.
تصفیه ثانویه شامل تصفیه بیولوژیکی و کاهش آلودگی بیولوژیک فاضلاب BOD می باشد. به همین علت تصفیه ثانویه را تصفیه بیولوژیکی نیز می نامند.

تصفیه بیولوژیک به سه دسته تقسیم بندی می شود:

1- تصفیه هوازی (Aerobic): در حضور میکروارگانیسم هایی که از اکسیژن محلول در آب استفاده می کنند.
2- تصفیه بی هوازی (Anaerobic) : با استفاده از میکروارگانیسم هایی که اکسیژن خود را از سایر منابع مثل مواد شیمیایی اکسیژن دار تأمین می کنند.
3- تصفیه بیولوژیکی اختیاری (Facultative) : با استفاده از میکروارگانیسم هایی که در شرایط مختلف در هر دو حالت هوازی و بی هوازی کار می کنند.
تصفیه هوازی بوی نامطلوبی ندارد و می تواند در فضای باز انجام شود. تصفیه بی هوازی بوی نامطلوبی دارد و باید در تانکهای در بسته انجام شود. تصفیه لجن حاصل از روش بی هوازی هزینه زیادی می برد. به همین علت فاضلاب های شهری را معمولاً با این روش تصفیه نمی کنند.

معمولترین روش های تصفیه فاضلاب شهری عبارتند از:

1- سیستم لاگونی: تصفیه طبیعی فاضلاب در گودال های کم عمق مستطیلی به نام لاگون یا برکه
2- سیستم فیلتر چکنده: عبور آب از بستر شنی که از پایینش هوا دمیده می شود.
3- سیستم لجن فعال: استفاده از تانک هوادهی یا استخر هوادهی

لجن فعال چیست؟

پس از حدود 5 تا 7 ساعت هوادهی در استخرهوادهی شد، مایع محلول به صورت لجن شناوری در می آید که در استخر ته نشینی طی مدت 3 تا 5 ساعت ذرات معلق آن که عموماً مواد بیولوژیکی هستند، ته نشین می شوند. مواد ته نشین شده، حاوی مقادیر زیادی میکروارگانیسم هستند و به آن لجن فعال می گویند.
بخشی از لجن فعال به استخر هوادهی برگشت داده می شود و بقیه به واحد تصفیه لجن ارسال می شود.
چرا همه لجن فعال به استخر هوادهی برگشت داده نمی شود؟ لجن فعال حاوی میکروارگانیسم های گرسنه است. اگر همه لجن فعال تولید شده به استخر برگردانده شود، غذای کافی برای خوردن ندارند و همدیگر را می خورند. در سیستم لجن فعال، مقدار حجم لجن برگشتی باید بر مبنای اصول علمی محاسبه شود.

کلرزنی چیست؟

کلر در صنعت به صورت گاز کلر، مایع هیپوکلریت سدیم (آب ژاول) و جامد هیپوکلریت کلسیم (پرکلرین) مصرف می شود. اما در تصفیه آب منظور از کلر، گاز کلر است نه یون کلر. زیرا یون کلر هیچ نقشی در ضد عفونی آب ندارد.
کلر علاوه بر باکتری کشی با اکسید کردن یون هایی مثل فرو، نیترو و سیانیدو مواد آلی را تجزیه می کند. کلرزنی سابقه طولانی برای ضد عفونی کردن آب ها و فاضلاب ها دارد. در اروپا از سال 1905 و در آمریکا از سال 1908 کلرزنی انجام می شود. .
علاوه بر کلر، از ازن هم برای ضد عفونی کردن آب استفاده می شود.
در اثر تزریق گاز کلر به آب، اسید تولید می شود. اگر قلیاییت آب کم باشد، pH شدیدا افت می کند.

مشکلات کلرزنی

کلرزنی نیاز به تجهیزات داشته و جاگیر است.
نقل و انتقال گاز کلر خطرناک است.
گاز کلر بسیار سمی و خورنده است.
در صورت عدم رعایت نکات ایمنی، کلر ممکن است باعث انفجار و مسمومیت گردد.
روش های دیگری نیز برای ضدعفونی وجود دارند. پرمنگنات، ازن، دی اکسید کلر و پرتوهای فرابنفش از جمله این روش ها هستند. استفاده از آب اکسیژنه فعال پایدار شده در ذرات کلوئیدی نقره، روش نسبتاً جدیدیست که در سال ۲۰۰۱ با نام تجاری HUWA-SAN عرضه شد.

مطلب فوق را در شبکه های اجتماعی زیر با دوستانتان به اشتراک بگذارید