پاورپوینت مبانی کار تصفیه خانه های آب

مبانی کار تصفیه خانه های آب
تصفیه خانه های آب نقشی کلیدی در تامین آب بهداشتی قابل نوشیدن برای مردم بازی می کنند. در این تصفیه خانه ها فرایندهای شیمیایی و فیزیکی پیچیده ای بر روی آب خام انجام می گیرد تا قابل نوشیدن گردند.

میزان شدت روشنایی مورد نیاز در قسمتهای مختلف یک ایستگاه پمپاژ:
 
Offices : 50-100 ft.cd

control Areas: 30-75 ft.cd

Equipment Area: 15-50 ft.cd

Outdoor Areas: 1-5 ft.cd

215 لوکس برای داخل ایستگاه پمپاژ

انتخاب فرایندهای تصفیه بر پایه کیفیت آب خام
Sources of Drinking Water
Groundwater
shallow wells
deep wells
Surface water
rivers
lakes
reservoirs

aeration
softening
filtrration
chlorination
distribution system
آب زیر زمینی دارای سختی

Sedimentation
Mix
filtrration
chlorination
Sedimentation
flocculation
adsorption
distribution system
آب های سطحی کدر دارای مواد آلی

Canadian cities – Where drinking water comes from
Filtration
Source Water
Coagulation
Flocculation
Sedimentation
Disinfection
Storage
Distribution

نگرانی های اساسی در مورد آب آشامیدنی عبارتند از:

وجود باکتری های بیماری زا(پاتوژن ها) در آب
کمبود یا زیاد بودن غلضت بعضی از یون ها که در سلامتی انسان نقش دارند.
ذرات معلق آب
بو و مزه ی آب

Screening
Hydrosieve الک آبی

Mechanical Aeration

Aeration
Diffused Aeration
Coarse Bubble
Fine Bubble

رزینهای تبادل یونی
.

Adsorption
PAC
GAC

انتخاب فرایندهای تصفیه بر پایه کیفیت آب خام

مواد معلق
1-      ذرات معلق زنده ی بیماری زا مانند عوامل حصبه، وبا و تخم انگل ها

2-      ذرات معلق زنده ی غیر بیماری زا مانند برخی جلبک ها و تک سلولی ها

3-      ذرات معلق غیر زنده مانند ذرات رسی و کلوییدها

ناخالصی های محلول

1- آنیون های عمومی مانند کربنات ها، سولفات ها، کلرورها و نیترات ها
2- کاتیون های عمومی مانند کلسیم، منیزیم، آهن، سدیم، منگنز و …
3- گازها مانند دی اکسیدکربن، سولفید هیدروژن و متان
4-عناصر سمی، ترکیبات مصنوعی، مواد آلی و فلزات سنگین مانند آرسنیک، سرب و جیوه
5- عناصر رادیواکتیو

فرایندهای مختلف فیزیکی و شیمیایی تصفیه خانه
1-      آب گیری در ایستگاه پمپاژ آبگیر
2-      تقسیم جریان آب در حوضچه ی شیرآلات ورودی (Inlet chamber) 
3-      (Pre sedimentation)- مواد معلق در آب از 1000 میلی گرم در لیتر
4-       NH3+(Pre chlorination)
5-      (Flush mixing) & (Coagulation)
6-      (Flocculation)
7-      (Sedimentation)
8-      (Filtration)
9-      (Post chlorination)
10-   (Recovery)
11-   تغلیظ و آبگیری لجن (Sludge thickening & dewatering)

(Flush mixing)
اختلاط سریع عموما" اولین فرایند تصفیه است

هدف از عمل اختلاط، علاوه بر اختلاط سریع موتد منعقد کننده با آب، توزیع یکنواخت مواد در آب به منظور ناپایدار کردن کلوییدها می باشد.
عدم اختلاط کامل، باعث افزایش کدورت آب خروجی و ازدیاد مصرف ماده دلمه ساز می شود

Rapid Mixing

مهمترین عوامل موثر در انعقاد عبارتند از:
نوع ماده منعقدکننده
میزان تزریق
PH
غلظت محلول
تغییرات سرعت
مدت به هم زنی
درجه حرارت آب
میزان و اندازه مواد معلق.

به طور نمونه مشخصات یک همزن اختلاط سریع به صورت زیر می باشد:
-زمان توقف : 30 ثانیه
– گرادیان سرعت : 400 دور بر ثانیه
– قدرت جذب شده روی محور : 9/1 کیلووات
– ابعاد ۱/۲ * ۱/۲ * ۱/۲ متر
-نوع به هم زن : محوری

مبانی طراحی واحد اختلاط سریع
سرعت اختلاط به زمان تماس و شیب سرعت بستگی دارد:
 
G= (P/ (μ.V)) ½ = ((hL γ)/ (t. μ)) 1/2
 
G: شیب سرعت (S-1)
P: توان به کار رفته (وات)
V: حجم ناحیه ی اختلاط (m3)
hL: افت هد در اختلاط (m)
t: زماند ماند (s)
: μ ویسکوزیته آب (N S /m2)
 
یک اختلاط موثر، زمان ماند t باید بین 10 تا 30 ثانیه باشد.
–   شیب سرعت G : محدوده ی بین 100 تا 1000 بر ثانیه می باشد (700 تا )
برای ایجاد یک اختلاط کامل، حاصل ضرب دو پارامتر فوق باید بین 30000 تا 60000 باشد.

واحد زلال ساز یا کلاریفایر (Clarifier):
انجام قسمت لخته سازی و ته نشینی
عمل لخته سازی تشکیل شده در واحد اختلاط زلال ساز، بر اثر به هم زنی با پره های افقی یا قایم، به هم نزدیک شده و لخته های بزرگ قابل ته نشینی ایجاد می کند

Coagulation and flocculation
حدود 90 تا 98 درصد لخته های تشکیل شده باید در این واحد ته نشین گردند.

کلاریفایر با جریان افقی

در این روش، آبی که تا حدی منعقد شده است از درون بستر لجن عبور می کند. به دلیل خاصیت چسبندگی لجن، لخته های آب، جذب بستر شده و آب زلال به طرف بالا جریان می یابد
لجن که در اثر جذب مواد معلق، سنگین شده و ته نشین می شود
زلال سازی با بستر لجن (Sludge blanket)

ابعاد آن را در یکی از تصفیه خانه ها به شرح زیر ارایه می کنیم:
–          تعداد : دو واحد
–          ابعاد : 19*21 متر
–          عمق مفید 4.1 متر
–          زمان ماند : 1.5 ساعت
–          بار سطحی ته نشینی : 76/2 متر در ساعت
–          تعداد پمپ خلاء : 2 واحد
–          ظرفیت هر یک : 1080 مترمکعب در ساعت
–          قدرت موتور : 11 کیلووات
–          میزان مواد معلق : 750 میلی گرم در لیتر
–          میزان مواد جامد لجن : 38007 کیلوگرم در روز
–          تعداد پمپ انتقال لجن : 1+1
–          حجم لجن تولیدی : 1863 متر مکعب در ساعت
–          ظرفیت پمپ : 150 مترمکعب در ساعت
–          هد پمپ : 5/11 متر

زلال سازی با بستر لجن دارای مزایا و معایبی به شرح زیر می باشد:
مزایا:
–  زلال سازی آب به نحو موثری با داشتن سطح و حجم نسبتا" کم انجام می پذیرد.
–   با تغییرات محدود در جریان و کیفیت آب خام، قابلیت تطابق دارد.
–  اجرای ساختمانی آن به علت مستطیلی بودن شکل آن آسان تر است.
–  بهره برداری از این سیستم آسان می باشد.
معایب:
–  در برابر تغییرات درجه حرارت و مواد معلق بالا حساس است.
–  در مقایسه با حوض های ته نشینی متعارف، در این زلال سازها، هزینه ی تعمیرات بالاتر بوده و به بهره بردار ماهرتری نیاز دارد.
–  جهت تشکیل بستر لجن به 2 تا 3 روز زمان نیاز است.
– در صورت از بین رفتن بستر، تشکیل مجدد بستر، مصرف مقادیر زیادی مواد شیمیایی لازم است.
– تمیز کردن زلال سازهای ضربانی به لحاظ لوله های کف حوضچه آسان نمی باشد

 
برخی از مهم ترین مزایای پولساتور به شرح زیر است:
–          زمان ته نشینی کوتاه است بنابراین حجم این واحد کم می باشد.
–          حجم لجن اضافی کم می باشد.
–          زمین کمتری نیاز دارد.
–          قدرت جداسازی مواد معلق آن از آب زیاد است.
–          سرمایه گذاری اولیه در این زلال ساز کمتر است.
–          تجهیزات مکانیکی کمتری نسبت به ساختمانی دارد.
برخی از مهم ترین معایب پولساتور نیز به شرح زیر هستند:
–          انبساط لایه ی لجن نمی تواند از حد معینی تجاوز کند که در غیر این صورت باعث پراکندگی لجن می گردد.
–          بهره برداری از آن نیاز به دقت و تجربه ی فراوان دارد.
– بهره برداری این گونه زلال سازها نیاز به تشکیل پتوی لجن دارد. ایجاد این پتو نیازمند 7 تا 20 روز است

زلال ساز با تماس لجن (Solid Contact Clarifier)
در انواع زلال سازهای با روش برخورد لجن، عمل اختلاط، انعقاد و ته نشینی در زلال ساز انجام می گیرد
معایب:
–          طراحی و اجرای ساختمان زلال ساز پیچیده است.
–          بهره برداری از آن ها نسبتا" مشکل بوده و نیاز به تخصص خاص دارد.
–          با تغییرات مداوم شرایط آب خام در هنگام بهره برداری، این نوع زلال سازها نیاز به مراقبت خاص دارند.
مزایا:
–          تجربه ی بهره برداری از آن در ایران وجود دارد.
–          در مقابل تغییرات دبی، مواد معلق و درجه حرارت، قابلیت انعطاف نسبتا" خوبی دارد.
–          جمع آوری و تخلیه ی لجن در زلال سازهای با لجن روب ساده تر است.

فلوکلاریفایرها یا کلاریفلوکولاتور (Clarifloculator)
جمع آوری لجن در این واحدها توسط پل های گردنده ی مجهز به لجن روب صورت می گیرد. مقدار شدت سرعت در واحد انعقاد دایره ای، باید بین 20 تا 60 در ثانیه باشد. زمان ماند بین 20 تا 60 دقیقه و حاصل ضرب دو پارامتر فوق بین 10000 تا 150000 باشد. میزان بار سطحی برای واحد ته نشینی برابر با 60 مترمکعب بر مترمربع در روز و زمان ماند حدود 2 ساعت و بار سرریز حدود 170 مترمکعب بر متر در روز می باشد.
 

فیلتراسیون
مکانیزم هایی را که در حذف مواد جامد نقش دارند به صورت زیر بیان می کنیم:
–          غربال کردن
–          ته نشینی
–          فشردگی
–          ممانعت یا حائل شدن

Filtration
Rapid Sand Filter

بر اساس شدت فیلتراسیون
بر اساس نیروی فیلتر کننده
بر اساس
جهت جریان
بر اساس نوع محیط بستر صافی
Slow
Rapid
High Rate
Up flow
Down flow
Single-Media
Pressure
Gravity
Dual-Media
Mixed-Media
Continue
طبقه بندی فیلترها

عوامل زیر در عملکرد فیلترها دخالت مستقیم دارد:
–          درجه حرارت آب
–          غلظت مواد معلق
–          کیفیت چسبندگی ذرات
–          اندازه و نوع ذرات معلق موجود
–          ارتفاع بستر
–          اندازه ی ذرات بستر و تخلخل آن
–          نازل ها
–          ارتفاع آب و غیره

واحد سالم سازی آب(کلر زنی)
1- نبودن راندمان 100% هیچ کدام از فرایند ها به تنهایی یا به صورت مرکب
2- ایجاد خطر مجدد درشبکه انتقال
کلرزنی اولیه برای کاهش میکرو ارگانیسم ها و تبدیل آمونیاک و نیتریت آب خام به نیترات انجام می گیرد
ولی کلرزنی ثانویه برای از بین بردن کامل آلودگی های باقی مانده و سالم نگهداشتن آب صاف انجام می گیرد.

ساختمان کلر زنی
اتاق کلریناتور
انبار ذخیره ی کپسول ها
معمولا" اتاق کلرزنی به جرثقیل سقفی 6 حرکته برقی 2 تنی جهت جابجایی کپسول ها مجهز می شود
وسایل ایمنی برای مواقع نشت کلر: مواردی مانند دوش اضطراری، حوضچه ی آهک و وسایل تهویه
اتاق فرمان و کنترل
حوضچه ی خنثی سازی

حد مجاز آستانه (TLV) آن در هوای استنشاقی، معادل 3 میلی گرم در مترمکعب
تنفس گازکلر به مقدار زیاد باعث مسمومیت بسیار شدید شده و گاهی مرگ آور است.

Chlorination Mechanics
Sodium hypochlorite injection system

Chlorination Mechanics
Gas chlorination

Chlorination Mechanics
Chemical feed pump (diaphragm pump)
Pictures courtesy of LMI/Milton Roy

Chlorination Mechanics
Sodium hypochlorite injection system

پایان