تصفیه آب آشامیدنی

آب خام دارای آلودگی های مختلفی به شکل معلق و محلول می باشد به منظور دستیابی به کیفیت استاندار لازم است آب در واحدهای مختلفی تصفیه شود و ناخالصی های آن حذف گردد و تصفیه آب آشامیدنی ضروری است. معمولا واحدهای مختلف تصفیه با توجه به موقعیت شان در تصفیه خانه و درجه تصفیه به ترتیب در سه دسته قرار می گیرد.

1. واحدهای پیش تصفیه آب آشامیدنی ( تصفیه مقدماتی )
2. واحدهای تصفیه متعارف
3. واحدهای تصفیه پیشرفته ( فرآیندهای خاص تصفیه )

واحدهای پیش تصفیه آب آشامیدنی

معمولا از تصفیه مقدماتی یا پیش تصفیه آب آشامیدنی برای منابع آبی که حاوی مقادیر زیادی اجزای درشت نظیر چوب، برگ درختان، اجسام شناور و … باشند، استفاده می شود. عدم حذف اجزا یاد شده باعث مشکلاتی از قبیل انسداد تجهیزات، آسیب به پمپ ها و لوله ها و افزایش بار وارد بر تصفیه خانه می شود. مهمترین واحدهای پیش تصفیه آشغالگیری، ته نشینی و گندزدایی مقدماتی می باشند.

آشغالگیری

از آشغالگیرها برای حذف آشغال های شناور بزرگ مثل چوب، برگ، پارچه، ماهی، دو کفه ای ها، جلبک و لاور حشرات استفاده می شود. معمولا آشغالگیرها به دو شکل میله ای و با منافذ بسیار ریز ( توری ها ) وجود دارند.

آشغالگیرهای میله ای

آشغالگیرهای ثابت یا متحرکی هستند که معمولا فاصله میله های آن 2/5-7/5 سانتی متر است. این نوع آشغالگیر اولین واحد تصفیه هستند که برای حذف اشیا بزرگ استفاده می شوند، آشغال ها یا به صورت دستی و یا به صورت مکانیکی جدا شده و دفع می شوند.

آشغالگیرهای با منافذ بسیار ریز ( توری ها )

آشغالگیرهای با روزنه های ریزی هستند که پس از آشغالگیرهای میله ای قرار گرفته و برای کاهش جامدات معلق حشرات و مجودات مزاحم مثل پلانگتون در آب استفاده می شوند. هرگاه کیفیت آب منبع خوب بوده ( مخازن آب با کیفیت خوب ) و آشغال های درشت در آن وجود نداشته باشد از این نوع آشغالگیر به تنهایی استفاده می شود.

ته نشینی مقدماتی

آب برخی از رودخانه ها دارای کدورت و کلی فرم می باشد که تعبیه سیستم ته نشینی مقدماتی قبل از ورود به بقیه مراحل تصفیه را ایجاب می کند. ته نشینی مقدماتی برای ته نشینی ذرات ایجادکننده کدورت مثل ماسه، شن و مواد آلی مورد استفاده قرار می گیرد. در این مرحله، اغلب از ته نشینی ساده ( بدون استفاده از مواد منعقد کننده ) استفاده می شود که بعد از مدت زمان کوتاهی ذرات معلق در کف حوضچه ته نشینی رسوب خواهد کرد. تخلیه لجن باید به میزان کافی از حوض ته نشینی مقدماتی انجام گیرد.

برای کدورت های بالا لجن بیشتر و برای کدورت های پایین تر، لجن کمتری تخلیه می شود. در این واحد کدورت به میزان 85 درصد و یا بیشتر حذف می شود و این کار باعث خواهد شد تا در واحدهای بعدی تصفیه خانه، تصفیه آب راحت تر انجام شود.

گندزدایی مقدماتی

گندزدایی مقدماتی اولین فرآیند گندزدایی است. آبی که از حوض ته نشینی مقدماتی عبور می کند با تنظیم مقدار مناسب از ماده گندزدا، گندزدایی می شود. بهترین گزینه استفاده از کلر و ازن است. آبی که مرحله پیش تصفیه را گذرانده، به منظور انجام تصفیه بیشتر به واحدهای اصلی تصفیه خانه انتقال می یابد. در صورتی که منبع تامین آب به شکل دریاچه طبیعی، مخازن مصنوعی، نهر آب های دست نخورده و یا رودخانه های گل آلود باشد، انجام مرحله پیش تصفیه، اولین مرحله اساسی به منظور تصفیه آب به شکل آسان، موثر و اقتصادی محسوب می شود.

واحدهای تصفیه متعارف

تصفیه متعارف، عمدتا شامل

• فرآیندهای اختلاط
• لخته سازی
• ته نشینی
• صاف سازی

می باشد. از این نوع تصفیه به منظور حذف بیشتر کدورت استفاده می شود و موفقیت این تصفیه اصولا به مرحله ته نشینی بستگی دارد که بیشتر ذرات معلق را قبل از ورود آب به صافی ها حذف می کند. بعد از مرحله ته نشینی، آبی که وارد صافی می شود معمولا دارای کدورت 10 تا 10 NTU است.

انعقاد و لخته سازی

ذرات معلق پس از مرحله ته نشینی مقدماتی عمدتا به شکل کلوئیدی هستند که براحتی ته نشین نمی شوند. فرآیندهای انعقاد و لخته سازی ذرات کلوئیدی را به توده هایی به اندازه کافی درشت تبدیل می کند که حذف آنها به روش های مختلف فیزیکی مثل ته نشینی، صاف سازی و یا شناورسازی با سرعت معقولی قابل انجام می شود. این ذرات پس از مرحله ته نشینی مقدماتی اغلب به شکل کلوئیدی هستند. ذرات کلوئیدی عامل کدورت، اندازه خیلی کوچکی ( 1-100 نانومتر ) دارند و بنابراین به شکل ثقلی ته نشین نخواهد شد. این ذرات به شکل معلق باقیمانده و باعث ایجاد کدورت می شوند. اغلب بار این ذرات منفی است.

این ذرات کلوئیدی را با استفاده از مواد منعقد کننده می توان حذف نمود. یک منعقدکننده، الکترولیتی است که با ایجاد کاتیون ها ( یون های با بار مثبت )، ذرات کلوئیدی با بار منفی عامل کدورت را ته نشین می کند. برای این منظور هر چه بار کاتیون منعقد کننده زیاد باشد، منعقد کننده موثرتر خواهد بود. بنابراین منعقدکننده هایی که معمولا استفاده می شوند شامل ترکیبات آلومینیوم و آهن هستند.

لخته سازی

هدف از لخته سازی بهم نزدیک کردن ذرات ریزی است که در حوضچه انعقاد ناپایدار شده اند، تا با ایجاد لخته وزن آنها افزایش یافته و بتوانند در حوض ته نشینی، ته نشین و حذف گردند. یا در واحد صاف سازی از آب جدا شوند.

ذرات لخته شده طی فرآیند لخته سازی به اندازه کافی سنگین شده و قابلیت ته نشین شدن بصورت ثقلی را کسب می کنند. آب لخته شده به طرف تانک ته نشینی اولیه جریان یافته و وارد مرحله ته نشینی می شود.

ته نشینی

ته نشینی واحدی عملیاتی است که در آن با استفاده از نیروی ثقل، مواد جامد معلق ( لخته ) جداسازی می شود. برای رسیدن به این هدف، آب لخته شده را تحت شرایط آرام و در حوضچه های بزرگی نگهداری می کنند که به آنها حوضچه ته نشینی یا زلال ساز گفته می شود.

یک ته نشینی موثر می تواند میزان کدورت را تا 99/9 درصد کاهش دهد. حوضچه های ته نشینی بایستی طوری طراحی شوند که شرایط مناسب از قبیل سرعت پایین و یکنواخت، زمان ماند مناسب، عدم ایجاد جریان کوتاه و عدم وجود تلاطم سطحی را به منظور ته نشینی موثر فراهم نمایند.

صاف سازی

صاف سازی فرآیندی است که طی آن مواد جامد معلق از مایع جدا می شود. در صاف سازی مایع از داخل یک محیط متخلخل عبور می کند تا مواد جامد معلق آن تا حد امکان جدا شود و هدف اصلی صاف سازی، جداسازی جامدات معلق است. این مواد شامل : لخته تشکیل شده در طی فرآیندهای انعقاد، لخته سازی و ته نشینی، میکروارگانیسم ها و رسوباتی نظیر کربنات کلسیم می باشد. صاف سازی یکی از واحدهای اصلی در تصفیه آب های سطحی به شمار می رود و در آب های زیرزمینی برای حذف لخته های ناشی از سبک سازی آب یا حذف آهن و منگنز کاربرد دارد. جنس مواد محیط متخلخل صافی معمولا از شن، آنتراسیت، گارنت، کربن فعال و … می باشد.