تصفیه آب از دیدگاه مهندس شیمی  

تصفیه آب از دیدگاه مهندس شیمی

نویسنده:

ehsan hosnani
گردآوری، ترجمه و نگارش: احسان حُسنانی
کارشناس ارشد مهندسی شیمی ، دانش آموخته دانشگاه صنعتی اصفهان




چکیده: تقریبا در همه صنایع فرایندی که مهندسین شیمی در آن مشغول کار هستند واحدی به نام یوتیلیتی وجود دارد که یکی از وظایف آن تصفیه آب و تامین آب صنعتی است. آب صنعتی برای تولید بخار و همچنین به کارگیری در مبدل های حرارتی استفاده می شود.
تصفیه آب
در واحد های تولیدی صنعتی مثل کارخانه های آرایشی بهداشتی و مجتمع های پتروشیمی واحدی به نام واحد تولید آب صنعتی وجود دارد.
هدف اصلی این واحد تولید آب بدون یون (D.M) برای بویلرهای تولید بخار است. این واحد همچنین مشتمل بر بخشهای تولید آب آشامیدنی، آب سرویس و آب سیستم آتش نشانی است.

تئوری فرایند:

ورودی این واحد معمولاً آب آشامیدنی شهری است. این آب آلودگی هایی دارد که نمی تواند به عنوان خوراک بویلرها استفاده شود که اهم آن عبارتند از:
1- مواد معلق: گل و لای، مواد کلوئیدی، میکروارگانیسم ها
2- املاح: به دو گروه کاتیونی و آنیونی تقسیم می شوند.
3- گازهای محلول: مثل اکسیژن، دی اکسید کربن
4- مواد آلی
روش مناسب جداسازی این ناخالصی ها با توجه به کیفیت آب مورد نظر و امکانات اقتصادی و تکنیکی دارد.

روش های جداسازی جامدات معلق:

1- ته نشینی (Settling): حذف گل و لای و ذرات درشت
2- زلال سازی (Clorifing): اضافه کردن منعقد کننده ها (Coagulant ها)
3- فیلتراسیون (filtering): فیلترهای شنی و کربنی

حذف املاح:

املاح که عبارتند از کاتیونها و آنیونهای محلول در آب. برخی املاح حتی از طریق چند بار تقطیر هم از آب جدا نمی شوند ولی «فرآیند تبادل یونی» روشی است که به وسیله آن می توان آبی بدون یون و کاملاً خالص تهیه کرد.
در این فرایند از رزین های تبادل یونی استفاده می شود:
الف – رزین های کاتیونی: H موجود در «عامل فعال کننده» جای خود را با کاتیونهایی مثل Na+ و Ca2+ عوض می کند.
ب – رزین های آنیونی: CH موجود در «عامل فعال کننده» جای خود را با آنیونهایی مثل Cl- و SO42- عوض می کند.

Ca2+ + 2RH → R2Ca + 2H+
رزین های کاتیونی

(SO4)2- + 2AS(OH) → AS2SO4 + 2OH-
رزین های آنیونی

دستگاه های تبادل یونی:

ستونی است که بدنه آن شبیه فیلترهای فشاری است که در داخل آن ذرات رزین قرار می گیرد. جریان آب پس از گذشتن از این بستر یون زدائی می شود.
دستگاه های تبادل یونی می توانند آنیونی، کاتیونی و یا مختلط (mixed) باشد. در حالت مختلط رزین های آنیونی و کاتیونی به صورت مختلط و در کنار هم داخل یک بستر قرار می گیرد.
پس از مدتی بستر رزین اشباع شده و به منظور فعال سازی مجدد بستر باید آن را احیاء کرد.
*احیای رزین ها در چند مرحله صورت می گیرد، برای احیای رزین های (کاتیونی/آنیونی) باید مراحل زیر طی شود:
1- خیزش بستر (Bed lift): توسط جریان آب D.M از پایین به بالا بستر بلند خواهد شد.
2- پیش تزریق (pre-injection): حدود یک دقیقه آب D.M باید جریان داشته باشد.
3- تزریق (injection): سود یا اسید مصرفی تزریق شده و بستر را احیا می کند.
4- جابجایی (Displacement): سود و اسید تزریق شده به تدریج شسته می شود.
5- نشست بستر (Settle): در این مرحله بستر رزین به موقعیت اولیه خود برمی گردد.

احیای رزین های مختلط هم به همین ترتیب است با این تفاوت که:
در این حالت یک مرحله جداسازی (Separation) رزین ها داریم به این صورت که جریان آب D.M که از پایین وارد می شود رزین ها را بر اساس اختلاف دانسیته از هم جدا می شوند. همچنین برای دوباره مخلوط کردن رزین ها جریان هوا را از پایین می دمند و بستر را مخلوط (Air mix) می کنند.

جداسازی گازها:

هدف جداسازی گازهایی مثل CO2، O2، H2O و غیره است، اساس این کار فرایندهای عریان سازی با هوا (Air Stripping) و همچنین اعمال خلأ است.

شرح فرایند واحد تصفیه آب:

1- بخش زلال سازی

شامل یک مخزن زلال ساز (clarifier) که جریان آب خام ورودی پس از ورود به این مخزن و اضافه شدن مواد شیمیایی از قبیل لخته سازها و مواد افزودنی دیگر (لخته سازی مانند سولفات آلومنیم و پلی الکترولیت که باعث افزایش فعالیت سولفات آلومینیم می شود) و همزدن آنها در آب مدتی موتور همزن را خاموش می کنند تا ذرات منعقد شده فرصت ته نشینی پیدا کرده و لجن ته نشین شده توسط پمپ از پایین به واحد بازیافت (پساب) ارسال می شود. آب زلال از بالای مخزن به طرف فیلترهای شنی (Sand filter) پمپ می شود.

2- مجموعه فیلترهای شنی

این قسمت 4 عدد فیلتر شنی موازی دارد. مخزنی جهت ذخیره هوا دارد که در مرحله شستشوی معکوس (Back wash) کاربرد دارد. نقش اصلی شستشو در مرحله Back wash را آب سرویس دارد ولی هوا به منظور به هم زدن ذرات شنی و جدا کردن مواد چسبیده به آن به کار می رود. Sand filter از چند لایه تشکیل شده که در هر لایه سنگ هایی با دانسیته و اندازه های مختلف قرار دارد. در واقع شن ها دانه بندی (Gravel) شده است. خروجی فیلتر شنی آب سرویس نام دارد.

3- مجموعه فیلترهای کربنی

این مجموعه جهت حذف مقادیر جزئی روغن و مواد آلی که احتمالاً ممکن است در آب فیلتر شده موجود باشد طراحی شده از 4 فیلتر موازی تشکیل شده که داخل فنداسیون آهنی قرار گرفته بستر از جنس کربن فعال است که روی یک کف کاذب (از جنس گلوله های پلاستیکی Inert) قرار گرفته است.

4- ستونهای تبادل یونی:

دو لایه از رزین های تبادل یونی قوی و ضعیف روی لایه های نگهدارنده هیدروآنتراسیت قرار گرفته و در قسمت فوقانی آن دانه های پلاستیکی Inert به صورت شناور قرار گرفته که از خروج رزینها جلوگیری می کند. در ستون تبادل یونی مختلف هر دو نوع رزین کاتیونی و آنیونی قوی هستند.

dramiri og
کتاب اصول تصفیه آب با تجدید نظر جامع نوشته دکتر محمد چالکش امیری
in house water treatment
قسمت های مختلف دستگاه تصفیه آب خانگی


• تصفیه آب

معادل انگلیسی اصطلاحات تخصصی این مطلب

1- میکروارگانیسم = Microorganism
fungus, eukaryotic organisms that includes unicellular microorganisms such as yeasts and molds, as well as multicellular fungi = قارچ، ارگانیسم یوکاریوتیکی که شامل میکروارگانیسم های تک سلولی مثل مخمر و کپک و همچنین قارچ های چند سلولی می شود. 
میکروارگانیسم
2- استیک = Stick
color stick = استیک های رنگ مو، رنگ موهای استیکی، رنگ مو های قلمی، رنگ موهای ماژیکی 

plaque = soft, sticky film that builds up on your teeth = پلاک دندان، لایه نرم و چسبناک که روی دندان انباشته می شود

lipsticks and lip glosses = رژ لب ها و برق لب ها 

Makeup Sticks = قلم های آرایشی

Hair Color Sticks = استیک رنگ مو
استیک، قلمی

Lipstick = رژ لب


تلفظ lipsticks and lip glosses ↓
3- رزین ها = Resins
4- آنیونی = Anionic آنیونی، دارای بار الکتریکی منفی
5- افزودنی = Additive ماده افزودنی، ماده ای که به محصول اضافه می شود. 
6- کاتیونی = Cationic
aluminum salts and cationic ingredients = نمک های آلومینیوم و ترکیبات کاتیونی 
کاتیونیک، کاتیونی

cationic peptide = پپتید کاتیونی
7- ناخالصی = Impurity ناخالصی، آلودگی
8- الکترولیت = Electrolite الکترولیت 
9- احیا = Recovery بازیابی، ترمیم، احیا
10- هم زدن = Mixing
adulteration, mixing other matter of an inferior with cosmetics = تقلب، اضافه کردن مواد بی کیفیت و گاهی خطرناک به محصولات آرایشی برای سود بیشتر
هم زدن، تکان دادن، اختلاط
11- کلوئیدی = Colloidal
colloidal suspension = سوسپانسیون کلوئیدی
کلوئیدی
12- بید = White Willow
White willow, Salix species = بید سفید، گونه های بید
13- تبادل یونی = Ion Exchanging
14- سرو = Cypress
Cypress, Vupressus sempervirens = سرو
15- فنداسیون = Foundation
cosmetic foundations = فونداسیون آرایشی، فنداسیون آرایشی، فن های آرایش، فن، فون، کرم پودر

powder foundation = فنداسیون های پودری آرایش

liquid foundation = کرم پودرهای مایع

Foundation Brush = برس فونداسیون 


تلفظ foundation ↓
16- بدنه = Body

تلفظ massage is a relaxing way to introduce essential oils to the body ↓
17- شیمی = Chemistry
organic chemistry = شیمی آلی 
شیمی 


تلفظ chemistry ↓


تلفظ organic chemistry ↓

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