آب ماده‌ای فراوان در کره زمین است. به شکلهای مختلفی همچون دریا، باران، رودخانه و ... دیده می‌شود. آب در چرخه خود، مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود اما از بین نمی‌رود. هر گونه حیات محتاج آب می‌باشد، انسانها از آب آشامیدنی استفاده می‌کنند یعنی آبی که کیفیت آن مناسب سوخت و ساز بدن باشد.

مجموعه عملیاتی که به منظور آماده کردن آب برای مصارف مورد نظر اجرا می گردد، «تصفیه آب» و مجموعه تأسیسات و تجهیزاتی که عملیات تصفیه آب را در بر می گیرد «تصفیه‌خانه» نامیده می‌شود بنابراین برای تهیه آبی مناسب برای شرب و مصارف عمومی شهری یک رشته عملیات در تصفیه‌خانه آب به اجرا گذارده می‌شود تا آب دریافتی از منابع آب را با کیفیتی قابل قبول در چهارچوب استاندارد «آب آشامیدنی» تحویل نماید.

آب آشامیدنی استاندارد به طور کلی آبی است که بیرنگ، بی‌بو و با طعم مطبوع و گوارا که مصرف آن حتی در دراز مدت هم به لحاظ عاری بودن از مواد مضر، ضرری برای سلامتی مصرف کننده نداشته و خسارتی به تجهیزات انتقال، توزیع و مصرف وارد نیاورد.

عملیاتی که در تصفیه‌خانه آب آشامیدنی در رابطه با تصحیح کیفیت آب اجرا می‌شود بستگی به کیفیت آب منابعی دارد که برای تأمین آب آشامیدنی در نظر گرفته می‌شود و طرح تأسیسات تصفیه‌خانه نیز با در نظر گرفتن اینکه آب تصفیه شده برای چه مصرفی در نظر گرفته خواهد شد پیش‌بینی می‌شود.

منابع آب که به منظور تأمین آب آشامیدنی و مصرف عمومی به کار گرفته می‌شوند، شامل؛

· منابع آبهای سطحی؛ دریاها و دریاچه‌ها، آبگیرها و برکه‌ها، رودخانه‌ها و جویبارها

· منابع آبها زیرزمینی؛ چاه‌ها، قنوات و چشمه‌ها، است.

که در بعضی از تأسیسات تصفیه آب از یک یا چند منبع مختلف آب دریافت و تصفیه می‌شود. به هر حال اقداماتی که در زمینه تصفیه آب منظور خواهد شد، آب دریافتی را به آب آشامیدنی تبدیل خواهد کرد و به همین جهت مطالعه کیفیت فیزیکی، شیمیایی و میکروبیولوژیکی منابع مورد نظر تأمین آب آشامیدنی برای ایجاد یک سیستم تصفیه و توزیع آب سالم ضرورت پیدا می‌کند.

تاریخچه آب تهران

برخلاف اغلب شهرهای بزرگ دنیا, تهران در کنار رودخانه بنا نشده است، به همین دلیل بخشی از آب مورد نیاز این شهر با ید از نقاط دور دست و رودخانه‌های اطراف تأمین و منتقل گردد. تا سال ۱۳۰۶، آب شهر توسط ۲۶ رشته قنات با مجموع آبدهی حدود ۷۰۰ لیتر در ثانیه تأمین می‌گردید. در این سال عملیات احداث کانال انتقال آب رودخانه کرج به تهران آغاز شد. این کانال که ۵۳ کیلومتر طول داشت و آب را از روستای بیلقان کرج به جمشیدآباد تهران منتقل می‌نمود طی چهار سال احداث گردید و با توجه به اینکه بیست کیلومتر از این کانال سرپوشیده و بقیه رو باز بود لذا احتمال آلودگی و تلفات آب وجود داشت.

از طریق این کانال مقدار ۵۳ سنگ به عنوان حق آبه و مقداری هم به عنوان سهمیه(نه هشتاد و چهارم) به آب تهران افزوده شد و به این ترتیب جمعاً قریب به یکصد سنگ (حدود ۱۶۰۰ لیتر در ثانیه) آب توسط جوی‌ها در شهر توزیع و به آب انبارهای منازل انتقال می‌یافت .در سال ۱۳۲۹ طرح اولیه لوله‌کشی تهران برای جمعیتی معادل نهصد هزار نفر به مرحله اجرا درآمد و دو خط لوله فولادی به قطر ۴۰ اینچ و با ظرفیت ۲۴۲۰۰۰ متر مکعب در شبانه روز برای انتقال آب از آبگیر بیلقان به اولین تصفیه‌خانه تهران(جلالیه) در نظر گرفته شد. بهره‌برداری از خط اول خطوط لوله فولادی و تصفیه‌خانه جلالیه در سال ۱۳۳۴ آغاز گردید. همچنین در سال ۱۳۳۳ به منظور مهار بارش‌های آسمانی، مطالعات ساخت سد امیر کبیر در ۴۰ کیلومتری شمال غربی تهران (از آبگیر خرسنگ کوه)، در حوالی کیلومتر ۲۳ جاده کرج به چالوس نزدیک به روستای واریان آغاز گردید.

ساختن این سد در سال ۱۳۳۷ شروع و در اوایل سال ۱۳۴۲ پایان یافت و بهره‌برداری از آن آغاز شد. به منظور پاسخگوئی به نیاز فزاینده تهران به آب شرب، تصفیه‌خانه شماره دو(کن) و دو خط لوله بتنی به قطر mm۲۰۰۰ جهت انتقال آب از آبگیر بیلقان به محل تصفیه‌خانه مزبور احداث گردید و از سال ۱۳۴۲ مورد بهره‌برداری قرار گرفت. رشد جمعیت و سیل مهاجرت به تهران همچنان ادامه داشت و نیازهای جدیدی را ایجاد می‌نمود، لذا متصدیان امر بر آن شدند که برای افزایش ظرفیت تأمین آب و توسعه تأسیسات چاره‌اندیشی و اقدام نمایند. در این راستا استفاده از منابع آب زیرزمینی مورد توجه قرار گرفت تا در کنار آب قنوات و سد کرج، بخشی از نیاز آبی تهران، بویژه در ماه‌های اوج مصرف(خرداد، تیر، مرداد، شهریور) را جبران نمایند. از سال ۱۳۴۲ حفر چاه‌های عمیق آغاز شد و روز به روز بر تعداد این چاه‌ها افزوده گردید. در سال۱۳۴۰ مطالعه و ساخت سد لتیان در ۳۲ کیلومتری شمال شرق تهران به منظور مهار آب رودخانه جاجرود آغاز گردید. در طرح توجیهی ساخت این سد، تأمین بخشی از آب تهران و آب کشاورزی دشت ورامین مورد توجه قرار داشت. سد لتیان در سال ۱۳۴۶ به بهره‌برداری رسید و استفاده از آب آن که به وسیله تونل تلو(به طول ۹ کیلومتر و به قطر 7/2 متر) به حومه شرقی تهران می‌رسد، آغاز گردید. از همان زمان، ساخت سومین تصفیه‌خانه تهران در منطقه حکیمیه تهران پارس مطرح شد. این تصفیه‌خانه در سال ۱۳۴۷ در مدار بهره‌برداری قرار گرفت. عملیات توسعه تصفیه‌خانه سوم و احداث تصفیه خانه شماره چهار در سال ۱۳۶۳ به اتمام رسید و مورد بهره‌برداری قرار گرفتند. به دنبال افزایش نیازهای آبی تهران، مطالعات و ساخت یک سد خاکی روی رودخانه لار در شمال شرقی تهران در بلندیهای کوه کلان در دامنه قله دماوند در ناحیه‌ای به نام پلور در کیلومتر ۶۵ جاده هراز(تهران- آمل) در سال ۱۳۵۳ آغاز گردید. ساخت این سد در سال ۱۳۶۰ پایان یافت و بهره‌برداری از آن در سال ۱۳۶۳ آغاز شد.

یکی از اهداف ساخت سد لار تأمین بخشی از آب شرب تهران بود ولی به دلیل مشکل فرار آب، بهره‌برداری از سد مذکور به میزان ظرفیت اسمی آن میسر نگردید. آب ذخیره شده در مخزن این سد به وسیله تونل کلان (به طول۲۰ کیلومتر و قطر ۳ متر) تا سه کیلومتری دریاچه سد لتیان انتقال یافته و پس از برق‌گیری در دو نیروگاه کلان و لوارک جهت تغذیه سد لتیان از طریق رودخانه به این دریاچه می‌ریزد.
رشد بی‌رویه تهران وضعیتی را بوجود آورده که منابع آب موجود یعنی سدهای کرج، لتیان و لار و چاههایی که قرار بود فقط در ماه های اوج مصرف مورد استفاده قرار گیرند، دیگر کفاف مصرف شهروندان تهرانی را ننمایند و به ناچار برداشت از منابع زیرزمینی رو به افزایش نهاد. سقف مجاز برداشت از منابع زیر زمینی ۲۵۰ میلیون مترمکعب در سال تعیین شده است.

· برداشت طراحی شده و سیستماتیک از منابع آب زیرزمینی تهران(شامل چند سفره کوچک در شمال شهر مانند نیاوران، دره مقصود آبیک و محمودیه و یک سفره بزرگ که از تپه های عباس‌آباد شروع شده و تا جنوب تهران ادامه دارد ) از سال ۱۳۴۲ آغاز گردیـده و نسبت آب تأمــین شده از منابع زیرزمــینی به کل آب تأمــین شده از 5/13 درصد در سال ۱۳۴۲ به ۴۹ درصد در سالهای اخیر رسیده است.

· برداشت از سد کرج با ظرفیت ۲۰۵ میلیون مترمکعب، در سال ۱۳۴۲آغاز و در این سال مقدار۵۶ میلیون مترمکعب از آب مورد نیاز تهران از سد امیرکبیر تامین و حداکثر برداشت از سد مزبور به مقدار ۳۳۹ میلیون مترمکعب در سال ۱۳۷۳ بوده و در سال ۱۳۸۱ معادل ۳۳۰ میلیون مترمکعب از آب مورد نیاز شهر تهران از این سد تأمین شده است.

· در آغاز بهره‌برداری از سد لتیان در سال ۱۳۴۷ مقدار 3/13 میلیون مترمکعب از آب مورد نیاز تهران از این سد تأمین شد و این مقدار تا سال ۱۳۶۳ به ۱۶۵ میلیون مترمکعب در سال افزایش یافت. با به بهره‌برداری رسیدن سد لار در سال ۱۳۶۳هر ساله مقداری از آب سد لار به دریاچه سد لتیان منتقل می‌شود.

منابع تأمین آب

ü سد کرج؛ در حال حاضر منابع تأمین آب تهران عبارت از سدهای کرج، لار، لتیان و ۱۱۷۲ حلقه چاه عمیق است.

ü آبگیر بیلقان؛ به دلیل طغیانهای موسمی و جریانهای شدید رودخانه کرج به ویژه در فصل بهار و گل‌آلود شدن آب، تاسیسات اولیه تصفیه آب در محل آبگیر بیلقان تأسیس گردیده است تا با رسوب دادن گل و لای آب و همچنین حذف مقادیر زیادی شن و ماسه و سنگریزه معلق و برخی اشیاء شناور, آب نسبتاً صافی به تصفیه‌خانه‌های ۱ و ۲ انتقال می‌یابد.

سد کرج آبگیر بیلقان

خصوصیات خطوط انتقال آب تهران از منابع تهیه آب به تصفیه‌خانه‌ها در جدول زیر آمده است؛

خطوط انتقال آب خام
کانال	۸کیلومتر	ابعاد 64/1×۲/۱
تونل	۲۸کیلومتر	قطر ۲۷۰۰ میلیمتر
لوله‌های فولادی	۷۳کیلومتر	قطر ۱۰۰۰ میلیمتر
لوله‌های بتنی	۶۷کیلومتر	قطر ۲۰۰۰ میلیمتر

تاریخچه تصفیه آب

اشاره به روشهای تصفیه آب در اسناد پزشکی زمانهای قدیم، بیانگر آن است که بین پاکیزه‌گی آب و سلامتی

بشر ارتباطی مستقیمی وجود دارد. سقراط که پدر علم پزشکی شمرده می‌شود می‌گوید: «هر کس که می‌خواهد به نحوی شایسته در پزشکی به بررسی و تحقیق بپردازد باید آ ب مورد مصرف ساکنین یک ناحیه را مورد توجه قرار دهد زیرا آب در سلامت انسانها بسیار نقش دارد».

منابع تاریخی و تصاویر بدست آمده نشان می‌دهد که از دو هزار سال پیش از میلاد تصفیه آب برای آشامیدن مرسوم بوده است. در متون سانسکریت( زبان باستانی هندیها) و یونان باستان که متعلق به2000سال قبل از میلاد مسیح می‌باشد، روشهای تصفیه آب توضیح داده شده است. مردم در آن زمان می‌دانستند که حرارت دادن به آب باعث خالص شدن آن می‌شود. همینطور از فیلترهای شنی و گرانولی برای تصفیه آب استفاده می‌کردند. تصاویر موجود در دیوارهای مقبره رامسس دوم نشان می‌دهد که 1500 سال قبل از میلاد، مصریان از روش شیمیایی که با افزودن مواد شیمیایی مختلف به آب، باعث بزرگتر شدن ذرات(coagulation) معلق شده و منجربه ته‌نشینی می‌شود برای تصفیه آب استفاده می‌کردند. آنها با افزودن سولفات آلومینیوم به آب مقدار زیادی از املاح را به طریق ته نشینی جدا می‌کردند. همینطور مصریان با استفاده از سیفونهای فتیله‌ای که آب را از ظرفی به ظرف دیگر منتقل می‌نمود، ناخالصی‌های معلق در آب را می‌گرفتند. این عملیات نیز در نقاشیهای مصریان که متعلق به 13 قرن قبل از میلاد مسیح می‌باشد، نشان داده شده است.

رومیان با ساختن حوضچه‌های شنی در مسیر کانالهایی که آب شهر را تأمین می‌کردند ذرات معلق همراه آب را جدا می‌کردند. در شهر ونیز که بر روی جزیره‌ای بدون منبع آ ب شیرین قرار گرفته است آب حاصل از بارندگی از طریق حیاطها و بامها به آب انبارهای شهر هدایت می‌شد و در مسیر حرکت خود از فیلترهای شنی نیز عبور می‌کرد. اولین نوع از این آب انبارها، در حدود 5 قرن پس از میلاد مسیح برای تهیه آب جهت مصارف خصوصی و عمومی ساخته شد. جابربن‌حیان شیمیدان ایرانی از روش تقطیر که در اصل نمونه آزمایشگاهی یکی از روشهای عمومی تصفیه آب می‌باشد، برای مصارف آزمایشگاهی خود استفاده می‌کرد. شرایط جغرافیایی ایران و در دسترس بودن آب شیرین و سالم شاید یکی از علتهای عدم استفاده گسترده ایرانیان از روشهایی تصفیه آب بوده است. زیرا توجه به آب سالم و آلوده نکردن آن که مستلزم شناخت انواع بیماریهایی ناشی از آلودگی‌های آب است، از آموزه‌های آشو زرتشت پیامبر باستانی است. بقایای سیستم فاضلاب متمرکز شهری در زمان هخامنشیان که در کاوشهای سالهای اخیر پیدا شده نشانگر تسلط ایرانیان باستان به آب بوده و چه بسا در بعضی نقاط نیز از روشهای قدیمی تصفیه آب استفاده می‌کردند. شهر بیزلی در اسکاتلند به عنوان اولین شهری است که کل آب مصرفی آن در اوایل قرن 19 مورد تصفیه قرار

گرفت. سیستم تصفیه آب متشکل از عملیات ته نشین سازی بود که متعاقب آن فیلتراسیون نیز انجام می‌شد. تصفیه آب به تدریج در اروپا گسترش یافت به طوریکه با پایان قرن 19 بیشتر منابع عمده آب شهری فیلتر می‌شدند( این فیلترها از نوع ماسه ای کند بودند).

توسعه تصفیه آب در آمریکا پس از اروپا صورت گرفت. اولین تلاش برای فیلتراسیون در شهر ریچموند ایالت ویرجینیا در سال 1932 انجام گرفت ولی پروژه منجر به شکست گردید و چندین سال طول کشید تا تلاش مجددی برای انجام آن صورت پذیرد. پس از پایان جنگهای داخلی، تلاشهای دیگری برای الگوبرداری از روش فیلتراسیون اروپایی انجام شد اما تعداد کمی از آنها با موفقیت همراه بود زیرا بطور مسلم ماهیت ذرات جامد معلق در رودخانه‌های اروپا با آمریکا تفاوت داشت و فرآیند کند فیلتراسیون ماسه‌ای نمی‌توانست به خوبی مؤثر باشد و لذا فیلترهای شنی تند(تحت فشار) که به صورت هیدرولیکی تمیز می‌شد در اواخر قرن19 ساخته شد که منجر به کارایی بیشتر فرآیند تصفیه آب گردید.

پی بردن به خواص فیلتراسیون در ربع آخر قرن 19سبب ساخت و توسعه واحدهای مختلف فیلتراسیون در سراسر اروپا و آمریکا گردید بطوریکه در انتهای قرن، فیلتراسیون به عنوان عامل اصلی جلوگیری از بیماری‌هایی با منشاء آبی به حساب می‌آمد.

پذیرش تئوری میکربی در مورد انتقال بیماریها، منجر به انجام عملیات گندزدایی بر روی منبع آب مصرفی جامعه گردید. در ابتدا گندزدایی به صورت موقت با استفاده از پودرهای رنگبر و هیپوکلریتها در موارد خاص انجام می‌گرفت. اولین واحدی که به طور دائم آب را کلرینه می‌کرد در سال 1902 در بلژیک راه‌اندازی شد. تولید کلر مایع اولین بار در سال 1909 برای گندزدایی آب آغاز گردید و در فیلادلفیا به سال 1913برای اولین بار جهت ضد عفونی آب، استفاده از سایر مواد مصرفی برای گندزدایی از جمله اُزن توسعه پیدا کرد ولی مصرف آن فراگیر نشد. گندزدایی و استفاده وسیع از کلر در منابع آب مصرفی، باعث کاهش بسیار زیاد مرگ و میر ناشی از بیماریهایی با منشأ آبی گردید. سایر فرآیندهای تصفیه آب با سرعت و گستردگی کمتری توسعه یافتند. منعقدسازی همراه با فیلتر شنی سریع(تحت فشار) به عنوان فرآیند مکمل ته‌نشینی در ایالات متحده توسعه یافت. نرم کردن آبهای سخت در قرن نوزدهم دراروپا انجام می‌گرفت اما تا آغاز قرن بیستم برای مصارف عمومی آب گسترش پیدا نکرد همچنین ظرفیت ذغال برای جداسازی مواد آلی محلول در آزمایشهای مربوط به فیلتراسیون در اوایل قرن19 مورد توجه قرار گرفت اما برای مصرف عمومی آب استفاده نشد. اصلاح این ماده تبدیل آن به کربن فعال همراه با استفاده آن در واحدهای تصفیه آب در سالهای اخیر صورت گرفت. روش در قرن بیستم شیرین سازی آب با ظرفیت بالا گسترش پیدا کرد و با ساخت غشاهای نیمه‌تراوا و پیدایش اسمز معکوس در آمریکا، ظرف چند سال این صنعت فراگیر شد بطوریکه در حال حاضر کشورهای حوزه خلیج فارس بیش از 30 درصد ظرفیت تولید آب شیرین جهان را دارا می‌باشند.

تصفیه‌خانه‌های آب تهران

در حال حاضر تصفیه‌خانه‌های در دست بهره‌برداری در شهرهای استان تهران ۵ واحد می‌باشد.

1. تصفیه‌خانه شماره یک(جلالیه)

تصفیه‌خانه جلالیه از قدیمی‌ترین(53 سال) تصفیه‌خانه‌های ایران واقع در ضلع جنوب شرقی تقاطع خیابان دکتر فاطمی است. مطالعات و عملیات اجرای آن اواخر سال 1320 شروع و نیمه دوم سال 1334 هجری شمسی به بهره‌برداری رسید. منبع تأمین آب این تصفیه‌خانه رودخانه کرج از ایستگاه آبگیر بیلقان است. آب خام بعد از حذف شن و ماسه و شاخه و برگ و اجسام بزرگ و انجام کلرزنی مقدماتی در آبگیر توسط دو خط لوله فولادی به قطر 1000 میلی متر و به طول 40 کیلومتر به صورت ثقلی به تصفیه خانه انتقال می‌یابد.

مشاوره	آلکساندر گیپ انگلستان
طراح و پیمانکار	شرکت دگرمون فرانسه
سال بهره برداری	1334
ظرفیت اسمی	7/2 متر مکعب در ثانیه
حداکثر ظرفیت بهره برداری	3 متر مکعب در ثانیه
نوع زلال سازها	اکسیلاتور ترکیبی
نوع صافی	آکازورN
ماده منعقد کننده	کلرورفریک
ماده تنظیم کننده pH	شیر آهک
ماده ضدعفونی کننده	کلر خالص

تصفیه‌خانه جلالیه

2. تصفیه‌خانه آب شماره دو(کن)

بزرگ‌ترین تصفیه‌خانه ایران، در غرب تهران(شهر زیبا) قرار دارد. این تصفیه‌خانه شامل دو بخش است که در سال‌های 1342 و 1349 مورد بهره‌برداری قرار گرفته‌اند.
منبع تأمین آب این تصفیه‌خانه رودخانه کرج است که پس از حذف ذرات معلق درشت و پیش کلرزنی در آبگیر بیلقان از طریق دو لوله بتنی به قطر دو هزار میلی متر و طول 30 کیلومتر وارد تصفیه‌خانه می‌شود.
مشاور این طرح شرکت الکساندر گیپ انگلستان و طراح و پیمانکار آن شرکت دگرمون فرانسه بوده است.

تصفیه خانه کن

3. تصفیه‌خانه‌های شماره سه و چهار(حکیمیه)

تصفیه‌خانه‌های شماره سه و چهار شهر تهران در شمال شرقی تهران در ارتفاع 1515 متری از سطح دریا در شهرک حکیمیه واقع شده است. بهره‌برداری از تصفیه‌خانه شماره سه در سال 1346 و تصفیه‌خانه شماره چهار در سال 1363 آغاز شده است که آب خام ورودی از طریق تونل تلو به طول حدود 10 کیلومتر و قطر 2700 میلی متر وارد تصفیه‌خانه می‌شود. این آب پس از انجام فرآیندهای مختلف تصفیه(فیزیکی- میکروبی) آب مناطق شرق و بخش‌هایی از شمال، مرکز و جنوب شهر تهران را تصفیه می‌کند.

تصفیه‌خانه شماره سه

4. تصفیه‌خانه شماره پنج (مینی سیتی)
تصفیه‌خانه شماره پنج(مینی سیتی) در شمال شرق تهران قرار دارد. در سال 1383 به بهره‌برداری رسید و منبع تأمین‌کننده آب این تصفیه‌خانه از سد لار است که به شمال شرق تهران انتقال می‌یابد.

خلاصه وضعیت تصفیه‌خانه‌های تهران در جدول زیر آمده است؛

نام تصفیه‌خانه	تاریخ بهره‌برداری	نوع زلال‌سازی	ظرفیت اسمی
تصفیه‌خانه شماره ۱	۱۳۳۴	اکسیلاتور	7/2 متر مکعب در ثانیه
تصفیه‌خانه شماره 2	دو مرحله(1342و1349)	پولساتور	۸ متر مکعب در ثانیه
تصفیه‌خانه شماره3	1346	پولساتور	۴ متر مکعب در ثانیه
تصفیه‌خانه شماره 4	1363	پولساتور	۴ متر مکعب در ثانیه
تصفیه‌خانه شماره5	1383	پولساتور	۱متر مکعب در ثانیه

فرآیند تصفیه آب

همواره باید تلاش در این راستا باشد که تا حد امکان از خالص‌ترین منابع آب برای شرب استفاده شود، حتی اگر این امر به قیمت انتقال آب از مسیرهای طولانی و رساندن آن به مصرف کننده با تصفیه اندک و یا بدون تصفیه تمام شود. فرآیندهایی که برای تصفیه آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می‌گیرد بستگی به کیفیت منبع آب انتخاب شده دارند، بیشتر آبهای زیرزمینی صاف و عاری از عوامل بیماریزا و همچنین فاقد مقادیر قابل توجهی از مواد آلی هستند این قبیل آبها را می‌توان با استفاده از حداقل مقدار کلر برای جلوگیری از آلودگی شبکه‌های توزیع در سیستمهای آب آشامیدنی مورد مصرف قرار داد.

آبهای سطحی غالبا دارای تنوع بیشتری از آلاینده‌ها نسبت به آبهای زیرزمینی هستند و به همین دلیل فرآیندهای تصفیه ممکن است برای این قبیل آبها پیچیده‌تر باشد. بیشتر آبهای سطحی دارای کدورتی بیش از مقدار تعیین شده توسط استانداردهای آب آشامیدنی می‌باشد.

فرآیندهای تصفیه آب شامل مراحل زیر می‌باشد:

1. انتخاب فرآیندهای تصفیه بر پایه کیفیت آب خام

قبل از طراحی تأسیسات آب‌گیری، انتقال و تصفیه‌ آب برای آشامیدن و مصارف دیگر، باید از کیفیت و کمیت آب منبع تأمین‌کننده در طول عمر مفید یک طرح مطمئن بود و این بخش از مطالعات است که در برنامه‌های توسعه‌ منابع آب در سطح کلان و منطقه‌ای مورد توجه قرار می‌گیرد. بنابراین باید کیفیت آب مورد نیاز تمام مصارف را دانست و تغییرات احتمالی کیفیت آب‌های موجود را نیز پیش‌بینی نمود زیرا هر گام در راه توسعه‌، روی کمیت و کیفیت منابع آب مؤثر است که در واقع جنبه‌های منفی و یا تخریبی آن بیشتر است. مهم‌ترین هدف در تصفیه‌ آب برای مصرف آشامیدنی، از بین بردن عوامل زنده‌ بیماریزا در صورت وجود آن در آب خام است به‌ طوری ‌که مصرف آن برای انسان بی‌خطر گردد. به‌علاوه آب از نظر رنگ، بو و کدورت در حدی باشد که مورد قبول مصرف‌کننده قرارگیرد و در نهایت این ‌که هزینه‌های انجام کار دارای توجیه اقتصادی باشد و قیمت تمام شده‌ آب از توجیه اقتصادی قوی برخوردار باشد. اغلب آب‌ها دارای ناخالصی‌هایی هستند و هدف از تصفیه‌ آب، رساندن این ناخالصی‌ها به حد مجاز تعیین‌ شده استانداردهای آب آشامیدنی است. معمولاً آب طبیعی هم برای مصارف آشامیدنی و بهداشتی و هم برای مصارف صنعتی، نیازمند تصفیه است. تصفیه آب برای مصارف آشامیدنی و بهداشتی، آسان‌تر و ارزان‌تر از تصفیه آب برای مصارف صنعتی است.

نگرانی‌های اساسی در مورد آب آشامیدنی عبارتند از:

* وجود باکتری‌های بیماریزا(پاتوژن‌ها) در آب

* کمبود یا زیاد بودن غلضت بعضی از یون‌ها که در سلامتی انسان نقش دارند.

* ذرات معلق آب

* بو و مزه‌ی آب

به منظور بهبود کیفیت آب خام ورودی به تأسیسات تصفیه‌خانه‌های آب، اجرای یک یا چند عملیات از جمله آشغالگیری، پیش ته‌نشینی، کلرزنی تحت عنوان فرآیند پیش تصفیه در داخل و یا خارج از تصفیه‌خانه پیش‌بینی می‌گردد. همانطور که آب خام تصفیه‌خانه‌های شماره یک و دو تهران قبل از ورود به تصفیه‌خانه در محل آبگیر بیلقان این مراحل را طی می‌کند.

الف) آشغالگیری

در آبگیری از آبهای سطحی شاخ و برگ و الیاف و با مواد دیگر شناور به وسیله شبکه‌های آشغالگیر از آب جدا می‌شوند. این شبکه‌ها مواد شناوری را که همراه آب است، در خود نگه می‌دارد و مانع ورود آنها به تصفیه‌خانه می‌شوند. آشغالگیر ممکن است قبل از ورود آب یا در محل ورودی آب به تصفیه‌خانه نصب شده باشد که در هر حال می‌بایست روزانه حداقل یکبار تمیز گردد.

به منظور حذف قطعات درشت، سبک و شناور بر روی آب که معمولا در آبهای سطحی وجود دارد کاربرد توریهای آشغالگیر در مسیر هدایت آب، در آبگیرها و کانالهایی که آب خام را به تأسیسات تصفیه‌خانه می‌رساند، ضروری است. آبهای سطحی نظیر رودخانه‌ها، همواره شاخه و برگ درختان، قطعات پلاستیکی و ... را همراه خود حمل می‌کنند که ورود آنها به تأسیسات، علاوه بر اینکه راندمان پالایش را کاهش می‌دهد( از طریق کاهش سطح برخورد مواد شیمیایی با مولکول‌های آب و افزایش مصرف مواد شیمیایی) ممکن است با اخلال در کار تجهیزاتی مانند شیرها و پمپ‌ها در عملیات تصفیه وقفه ایجاد نماید. بنابراین اولین مرحله تصفیه فیزیکی آب خام عملیات آشغالگیری می‌باشد.

جنس شبکه‌های آشغالگیر معمولا از موادی است که در آب به راحتی زنگ نزده و در مقابل فشار آب به حد کافی مقاوم می‌باشد. معمولا جنس آشغالگیرها از آلومینیوم، فولاد ضد زنگ و یا فولاد معمولی که با پوششهای مطلوب ایزوله شده باشد، انتخاب می‌شود. گاه در اثر افزایش میزان مواد شناور امکان حذف آنها با یک توری آشغالگیر وجود نداشته و در اینصورت از دو مرحله آشغالگیری توسط دو توری با فاصله چند متری استفاده می‌گردد. بدیهی است که ابعاد چشمه توری‌ها مساوی نبوده و توری اول دارای چشمه‌های بزرگتری می‌باشد.

حرکت آشغالگیرها یا دستی بوده و یا به کمک موتورهای الکتریکی انجام می‌شود. تعداد آشغالگیرها در هر مرحله معمولا دو توری می‌باشد که در حین تمیز کردن یکی از توری‌ها، دیگری در مدار بهره‌برداری قرار دارد. تمیز کردن توری‌ها با دست و به کمک برسهای سیمی انجام می‌گیرد. فاصله زمانی نظافت آشغالگیرها بستگی به میزان مواد زائدی دارد که همراه جریان آب وارد تصفیه‌خانه می‌شود و تجربه در انتخاب این فاصله زمانی بسیار مؤثر است. در صورتیکه توری آشغالگیر به موقع تمیز نشود در حقیقت مانعی بر سر راه عبور آب ایجاد شده، توری در اثر فشار جریان آب تاب برداشته، سطح آب پشت توری بالا آمده و مشکل ایجاد می‌کند.

در تصفیه‌خانه جلالیه این واحد از دو توری آشغالگیر به ابعادm 9/0 × m 3 و با چشمه‌هایی به ابعاد

mm 45 × mm 45 تشکیل شده است.

آشغالگیر ورودی آب خام تصفیه‌خانه جلالیه

ب)پیش ته‌نشینی[1]

در مواقعی ‌که مواد معلق در آب از 1000 میلی‌گرم در لیتر بیشتر شوند، برای کاهش کدورت در زلال‌سازها از واحد پیش‌ته‌نشینی استفاده می‌شود. به عبارت دیگر زلال‌سازها برای زلال‌سازی آب خام با کدورت مشخصی طراحی می‌شوند. چنانچه کدورت آب خام به بیش از حد طراحی سیستم‌های زلال‌ساز برسد، نیاز به پیش‌ته‌نشینی است که این پیش‌ته‌نشینی می‌تواند به‌صورت ساده‌ فیزیکی و یا با کمک مواد شیمیایی و فرآیندهای زلال‌سازی باشد. برای حذف مواد معلق بزرگ‌تر از 200 میکرون، ته‌نشینی ساده و برای مواد معلق کوچکتر و با وزن مخصوص پایین، معمولاً نیاز به ته‌نشینی به کمک مواد شیمیایی منعقدکننده است.

حوض‌های پیش‌ته‌نشینی بر دو نوع می‌باشند:

- بدون لجن‌روب مکانیکی

- با لجن‌روب مکانیکی

برای جمع‌آوری لجن، شیب کف حوض‌های نوع اول را بسیار زیاد در نظر می‌گیرند(45 تا 60 درجه) و در نتیجه، عمق این نوع ‌ته‌نشینی نسبت به نوع پیش‌ته‌نشینی با لجن‌روب مکانیکی بیشتر است. در جایی که ظرفیت تصفیه‌خانه بالا باشد و یا میزان مواد معلق زیاد باشد، نوع پیش‌ته‌نشینی با لجن‌روب مکانیکی را توصیه می‌کنند.

پیش‌ته‌نشینی با لجن‌روب نیز از نظر شکل هندسی دارای دو گونه می‌باشد:

الف) مستطیلی

ب) دایره‌ای

الف) حوضچه‌های مستطیلی:

این نوع حوض‌چه‌ها عموماً با نسبت طول به عرض 2:1 تا 3:1 ساخته می‌شوند. برخی طراحان بزرگ نظیر Monk نسبت 6:1 تا 7:1 را جهت از عمل میان‌بر زدن، پیشنهاد می‌کنند. در صورت طراحی مناسب ورودی و خروجی، این حوضچه‌ها، رژیم جریان ایده‌الی را ایجاد خواهند کرد. علاوه بر مزیت فوق، هزینه‌ی ساختمانی نسبتاً کم این حوضچه، به خصوص در واحدهای دوتایی به دلیل استفاده از دیوار مشترک در مقایسه با حوضچه‌های دایره‌ای، انتخاب این حوضچه را پررنگ‌تر می‌نماید. حوض‌های پیش‌ته‌نشینی مجهز به دریچه‌ی آب، شیرتخلیه(و شیر شستشو) می‌باشند. حوض‌های پیش‌ته‌نشینی با مقطع مستطیلی دارای شیب در جهت عکس حرکت آب می‌باشند.

ب) حوضچه‌های دایره‌ای:

این حوضچه‌ها در انواع تزریق مرکزی و تزریق محیطی وجود دارند. حوضچه‌های تزریق مرکزی دارای عمل میان‌بر کمتری می‌باشند گرچه حوضچه‌های ته‌نشینی تزریق مرکزی معمول‌تر می‌باشند. حوضچه‌های مستطیلی نسبت به دایره‌ای در عمل ته‌نشینی ، جریان ایده‌آل‌تری ایجاد می‌نمایند ولی امکانات لجن‌روبی در حوضچه‌های دایره‌ای بیشتر می‌باشد.

بهره‌برداری

در موقع شروع بهره‌برداری از یک حوض پیش‌ته‌نشینی، آب را به تدریج در حوض وارد می‌کنند تا حوض به آرامی پر شود. در این حالت دریچه‌ی خروج آب از حوض پیش‌ته‌نشینی کاملاً باز می‌شود. برای شستشوی حوض پیش‌ته‌نشینی، ابتدا شیر ورود به حوض را بسته و شیر تخلیه را باز می‌کنند. زمانی ‌که سطح آب پایین رفت و گل‌ولای و ماسه ظاهر شد، شیر آب شستشو را باز می‌کنند که آب را از مثلاً حوض مجاور که در حال بهره‌برداری است دریافت ‌کند. جریان آب، گل و لای و ماسه ته‌نشسته را در امتداد شیب کف حوض به طرف مجرای خروجی براند و از شیر تخلیه خارج شود. در نوعی که مجهز به لجن‌روب مکانیکی است این لجن‌روب به‌طور دایم در حوضچه در حال حرکت است و لجن‌ها را به سمت عمیق حوضچه هدایت می‌کند. وقتی که حجم لجن‌ها افزایش پیدا کرد، شیرهای خروجی لجن باز شده و لجن‌ها با فشار استاتیکی آب به بیرون هدایت می‌شوند.

ج) کلرزنی آب خام(کلرزنی اولیه[2])

2. انتخاب فرآیندهای تصفیه بر پایه کیفیت آب

ناخالصی‌های آب را به دو دسته عمده می‌توان تقسیم کرد:

الف- ناخالصی‌های معلق: این ناخالصی‌ها شامل موارد زیر است :

1- ذرات معلق زنده بیماریزا مانند عوامل حصبه، وبا و تخم انگل‌ها

2- ذرات معلق زنده غیر بیمار‌یزا مانند برخی جلبک‌ها و تک‌سلولی‌ها

3- ذرات معلق غیر زنده مانند ذرات رسی و کلوئیدها

برای زدایش و یا کاهش ناخالصی‌های فوق، تصفیه متعارف شامل فرآیندهای اختلاط سریع، انعقاد، ذره‌سازی، ته‌نشینی، فیلتراسیون و گندزدایی به ‌کار می‌رود.

ب- ناخالصی‌های محلول: این ناخالصی‌ها به‌طور یکنواخت در آب پراکنده بوده و ممکن است به ‌صورت اتم، مولکول و یا یون باشند که به اشکال زیر وجود دارند :

1- آنیون‌های عمومی مانند کربنات‌ها، سولفات‌ها، کلرورها و نیترات‌هاکه روش حذف یا کاهش آنها تصفیه متعارف، تبادل یونی، فرآیندهای غشایی، تصفیه شیمیایی و... می‌باشد.

2- کاتیون‌های عمومی مانند کلسیم، منیزیم، آهن، سدیم، منگنز و ... که روش‌های کاهش و یا زدایش آنها از آب، نیازمند روش‌های تصفیه متعارف، تبادل یونی، فرآیندهای غشایی، هوادهی و ... می‌باشد.

3- گازها مانند دی‌ اکسیدکربن، سولفید هیدروژن و متان که هوادهی و یا تصفیه شیمیایی برای کاهش این آلاینده‌ها به ‌کار می‌رود.

4- عناصر سمی، ترکیبات مصنوعی، مواد آلی و فلزات سنگین مانند آرسنیک، سرب و جیوه که با فرآیندهای تصفیه متعارف، تبادل یونی، فرآیندهای غشایی و جذب سطحی می‌توان اقدام به کاهش آنها کرد.

5- عناصر رادیواکتیو که فرآیندهای تصفیه متعارف، تبادل یونی، فرآیندهای غشایی و جذب سطحی برای کاهش آنها به کار می‌رود.

3. فرآیندهای مختلف یک تصفیه‌خانه

با توجه به بررسی‌هایی که در مورد کیفیت منبع آب انجام می‌گیرد، آب نیازمند تصفیه خواهد بود که مطابق این کیفیت، یگآنهایی که باید در تصفیه‌خانه به ‌کار روند و همچنین فرآیندهای مختلف فیزیکی و شیمیایی که باید انجام گیرند، تعیین می‌گردند.

به‌طور کلی در یک تصفیه‌خانه آب، ممکن است فرآیندهای زیر صورت‌پذیرد:

1- آب‌گیری در ایستگاه پمپاژ آبگیر

2- تقسیم جریان آب در حوضچه‌ی شیرآلات ورودی(Inlet chamber)

3- اندازه‌گیری دبی آب ورودی به تصفیه‌خانه

4- هوادهی

5- آهک زنی(تنظیم pH آب و حذف سختی)

6- اختلاط سریع (Flush mixing)

7- زلال‌سازی یا کلاریفایر (Clarifier)

8- انعقاد(Coagulation)

9- لخته‌سازی (Flocculation)

10- ته‌نشینی (Sedimentation)

11- صاف‌سازی آب جهت جداسازی آخرین ذرات مواد معلق ته‌نشین شده (Filteration)

12- سالم‌سازی آب (کلرزنی نهایی) (Post chlorination)

13- بازیافت آب شستشوی صافی‌ها جهت کاهش تلفات آب (Recovery)

14- تغلیظ و آبگیری لجن (Sludge thickening & dewatering)

شرح مراحل تصفیه و تأسیسات آب

1. ایستگاه پمپاژ آب‌گیری و حوضچه‌ی شیرآلات ورودی

با توجه به اینکه آب برداشتی از رودخانه، دریاچه و یا چاه می‌باشد، از یک ایستگاه پمپاژ برای آب‌گیری و انتقال آن به سایر یگآنهای تصفیه‌خانه استفاده می‌شود. با توجه به دبی آب مورد نیاز و همچنین هد مورد نیاز، تعداد پمپ‌ها و ظرفیت آنها تعیین می‌شود. آب ورودی به تصفیه‌خانه، توسط شیرهای کنترلی تنظیم و بین مدول‌ها تقسیم می‌گردد. آب پس از خروج از حوضچه‌ی شیرآلات، وارد واحد پیش‌ته‌نشینی می‌گردد.

2. شیر کنترل آب خام

میزان آب خام ورودی به تصفیه‌خانه، معمولا از محلی که آب ارسالی به تصفیه‌خانه وارد خط لوله و یا کانال اختصاصی آن می‌شود، انجام گرفته و به کمک «تله مترینگ» و یا گزارشهای تلفنی به اطلاع مسئولین تصفیه‌خانه می‌رسد.

در اولین مرحله ورود آب خام به تصفیه‌خانه، نصب شیر بر روی کانال و یا لوله ورودی امری ضروری است تا بتوان در مواقع مورد نیاز نسبت به قطع فوری آب و یا کاهش میزان آن اقدام نمود. شیر و یا شیرهایی که معمولا بر روی کانال ورودی نصب می‌گردد از نوع شیرهای دروازه‌ای و یا پروانه‌ای می‌باشد که به صورت دستی و یا با کمک موتور الکتریکی باز و بسته می‌شود. این شیرها به طور معمول یا باز هستند و یا بسته، مگر در مواقعی که به دلیلی نیاز باشد که آب ورودی کاهش یابد، که در این صورت آنها را تا حد لازم می‌بندند. نگهداری این شیرها ساده بوده و کافی است که در فاصله زمانی معین مانور شده و واشرهای لاستیکی آنها مورد بازدید و در صورت لزوم تعویض گردد. شیرهای ورودی را معمولا می‌توان هم از محل نصب و هم از تابلوی اصلی تصفیه‌خانه باز و بسته کرد.

آب خام ورودی به تصفیه‌خانه جلالیه توسط دو خط لوله فولادی از دیوار شمالی وارد تصفیه‌خانه می‌شود و هر لوله به یک دستگاه شیر پروانه‌ای 900 میلی‌متری با مکانیزم الکتریکی و دستی مجهز می‌باشد. شیرها و سکوی فرمان مجموعا در یک اتاق بتنی در ابتدای کانال آب خام قرار دارند.

3. اندازه‌گیری دبی آب ورودی به تصفیه‌خانه

شدت جریان(دبی) آب ورودی به تصفیه‌خانه را می‌توان به طرق مختلف اندازه گرفت. اندازه‌گیری مقدار آب ورودی بسیار حائز اهمیت است و اگر چه مقدار آب ارسالی معمولاً در نقطه‌ای که آب وارد کانال یا لوله اختصاصی تصفیه‌خانه می‌شود، اندازه‌گیری می‌گردد اما لازم است که در بدو ورود به تصفیه‌خانه نیز کنترل شود. اندازه‌گیری شدت جریان در تعیین مقدار مواد شیمیایی تزریقی به آب( مواد منعقد کننده، کمک منعقد کننده، مواد تنظیم کنندهpH ، کلر و...) و تعیین آمارهای لازم نقش اساسی دارد.

برای اینکه آب تصفیه شده پیوسته دارای کیفیت بالایی بوده و دارای آشامیدن مناسب باشد، اندازه‌گیری جریان آب باید دقیق باشد و در اکثر موارد یک دستگاه تعیین میزان جریان آب که تا 20%± مقدار اصلی آب را نشان می‌دهد کافی و مناسب است. چنانچه مقدار آب صحیح اندازه‌گیری نشود بر هزینه‌های تصفیه آب افزوده می‌گردد. برای مثال در مرحله گندزدایی اگر دستگاه اندازه‌گیری جریان آب، میزان آنرا 10% بیشتر نشان دهد بنابراین کلر، 10% بیش از مقدار لازم به آب اضافه می‌شود که بر هزینه‌های گندزدایی افزوده می‌گردد.

اندازه‌گیری جریان آب را می‌توان در لوله‌ها و یل کانال‌های روباز انجام داد. چهار نوع دستگاه اندازه‌گیری برای سنجش مقدار آب لوله‌ها مناسب می‌باشد:

1. دستگاه اندازه‌گیری اختلاف فشار

2. دستگاه اندازه‌گیری سرعت جریان آب

3. دستگاه اندازه‌گیری جریان مغناطیسی

4. دستگاه اندازه‌گیری جریان ماوراء صوت

در تصفیه‌خانه جلالیه اندازه‌گیری دبی آب ورودی توسط دبی‌سنج الکتریکی بر اساس اندازه‌گیری ارتفاع آب در کانال بر حسب مترمکعب در ثانیه یا متر مکعب در ساعت محاسبه می‌شود.

دستگاه سنجش دبی

4. هوادهی

روشی است که بوسیله آن آب در تماس با هوای تحت فشار جو(یا کمتر و یا بیشتر از فشار جو) به منظورهای زیر قرار می‌گیرد و کیفیت آب از لحاظ بو، طعم و خورندگی اصلاح می‌گردد.

· کاهش H₂S و سایر گازها و مواد فرار و قابل اکسیداسیون که ایجاد طعم و بو رنگ و یا خورندگی در آب می‌کنند و به راحتی با هوادهی از آب جدا می‌شوند.

· کاهش گازهایی نظیر؛ دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن که باعث افزایش خاصیت خورندگی آب می‌شوند. باید گفت گرچه اکسیژن نیز باعث افزایش خاصیت خورندگی آب می‌شود، اما با هوادهی معمولی غلظت آن در آب کاهش پیدا نمی‌کند و در مواردی افزایش می‌یابد.

· کاهش گازهایی که در افزایش مصرف مواد شیمیایی برای تصفیه یا تعدیل املاح آب دخالت می‌نمایند. مانند؛ CO₂ در گرفتن سختی آب با آهک و H₂S در کلرینه کردن آب

در صورتیکه آب به قدر کافی اکسیژن محلول نداشته باشد با هوادهی میزان آن افزایش می‌یابد و در نتیجه:

الف) طعم و بوی آب اصلاح می‌شود.

ب) اکسیژن از فعالیت بی‌هوازی میکروارگانیسم‌ها جلوگیری می‌کند و در نتیجه تولید گازهایی مانند؛ CO₂ و H₂Sو آمونیاک کاهش پیدا می‌کند، pH آب تعدیل می‌شود و از خورندگی جلوگیری می‌شود.

ج) آهن و منگنز و آمونیاک و برخی از مواد آلی آب اکسیده می‌شوند.

از اهداف فوق‌الذکر که برای هوادهی گفته شد، کاهش گاز کربنیک، آهن و منگنز از مهمترین و متداولترین آنهاست. از جمله عوامل مؤثر در هوادهی مدت هوادهی و تناسب سطح تماس به حجم آب حامل گاز(A/V) است که بدین ترتیب در زمان هوادهی موقعی که آب به قطره‌های ریز تبدیل می‌شود هر چه قطره کوچکتر باشد، سطح تماس بیشتر و راندمان هوادهی افزایش می‌یابد.

محل هوادهی آب خام تصفیه‌خانه جلالیه

5. آهک زنی(تنظیم pH آب و حذف سختی)

یکی دیگر از موادی که در همان ابتدا به آب خام افزوده می‌شود، شیر آهک فوق اشباع، به عنوان ماده تنظیم کننده pH می‌باشد. محلول شیر آهک قبلاً در مخازن انحلال، تهیه و آماده شده، غلظت آن اندازه‌گیری و سپس با توجه به مقدار مورد نیاز به آب خام تزریق می‌گردد. افزودن شیرآهک به آب علاوه بر تنظیم pHدر یک محدوده مناسب، باعث می‌گردد فرآیند کواگولاسیون، فلوکولاسیون و سدیمنتاسیون به نحو مطلوبتری انجام گردد. به عنوان یک ماده کمک منعقد کننده و کاهش دهنده سختی ناپایدار آب نیز در فرآیند تصفیه فیزیکی _ شیمیایی آب مؤثر است.

تأسیسات آهک زنی تصفیه‌خانه جلالیه

6. اختلاط سریع

هدف از عمل اختلاط، علاوه بر اختلاط سریع داروهای شیمیایی(کلرور فریک) با آب، توزیع یکنواخت دارو در آب به منظور ناپایدار کردن کلوئیدها می‌باشد. این عمل در واحد اختلاط سریع با افزودن مواد منعقدکننده به آب خام و به هم‌زنی آن صورت می‌گیرد. اختلاط سریع عموماً اولین فرآیند تصفیه است. این مرحله برای اختلاط سریع و کامل منعقدکننده ضروری است و عدم اختلاط کامل، باعث افزایش کدورت آب خروجی و ازدیاد مصرف ماده دلمه‌ساز می‌شود. مهم‌ترین عوامل مؤثر در انعقاد عبارتند از: نوع ماده منعقدکننده، میزان تزریق، غلظت محلول، تغییرات pH سرعت و مدت به‌هم‌زنی، درجه حرارت آب، میزان و اندازه مواد معلق. تأثیر عوامل متعدد بر پدیده‌ انعقاد و پیچیدگی مکانیسم‌های عمل سبب شده است که مبانی تئوریک منسجم و مورد قبول همگانی برای طراحی این واحد وجود نداشته باشد. شناخته شده‌ترین مبنای تئوریک برای برای طراحی بهم‌زنی، بر اساس مطالعات کمپ و گرادیان سرعت می‌باشد. زمان ماند در حوضچه‌ی اختلاط سریع (طبق نشریه 121 وزارت نیرو) کمتر از 30 ثانیه، مقادیر پیشنهادی توسط سازندگان اروپایی حدود 60 ثانیه و برخی تحقیقات جدید، زمان ماند در حد کسری از ثانیه را توصیه می‌کنند. در بعضی موارد حوض اختلاط به نحوی طراحی می‌شود که در صورت لزوم زمان ماند بیشتری تأمین گردد. در این حوضها از صفحات یا تیغه‌های بازدارنده سرعت، جهت کاهش جریآنهای گردابی که در اطراف میله پروانه بهم‌زن پیش می‌آید، استفاده می‌شود.

در اختلاط توسط همزن مکانیکی، سرعت همزن‌های مکانیکی با تغییرات دبی آب، درجه حرارت، کیفیت و کدورت آب قابل تغییر است و درنتیجه سیستم در مقابل تغییرات دبی مقاوم است.

به طور کلی هدف از اختلاط، ایجاد یک محلول هموژن از مواد شیمیایی و آب در کمترین زمان ممکن است. این امر با استفاده از لوازم بهم زنی تند در استخرهای اختلاط(flash mixing) صورت می‌گیرد که با توجه به عوامل دیگر مانند زمان اختلاط، حجم حوض اختلاط و ویسکوزیته آب انتخاب و مورد استفاده قرار می‌گیرند. معمولی‌ترین این لوازم عبارتند از؛ پمپها، ونتوریها، افشانکهای هوایی و پروانه‌ای گردان(تیغه‌های پارویی شکل و توربین‌ها و...). در میان انواع بهم‌زنها، نوع تیغه‌ای، توربینی و پروانه‌ای گردان از مهمترین و معمولی‌ترین لوازم مخلوط نمودن به صورت سریع می‌باشند. یک بهم‌زن ترکیبی است که از یک میله قائم گردنده(محور _ شافت) که بوسیله موتور الکتریکی به دوران درآمده و در انتهای محور، مجموعه‌ای از تیغه‌ها قرار گرفته است.

سرعت اختلاط به زمان تماس و شیب سرعت بستگی دارد:

G= (P/ (µ.V)) ½ = ((hL µ)/ (t. µ)) 1/2

G: شیب سرعت (S-1)

P: توان به‌کار رفته (وات)

V: حجم ناحیه‌ی اختلاط (m3)

hL: افت هد در اختلاط (m)

t: زماند ماند (s)

:µ ویسکوزیته آب (N S /m2)

* برای ایجاد یک اختلاط مؤثر، زمان ماند t در واحد اختلاط باید بین 10 تا 30 ثانیه باشد.

* شیب سرعت G : محدوده‌ی شیب سرعت مناسب در واحد اختلاط بین 100 تا 1000 بر ثانیه می‌باشد که بهترین محدوده‌ی آن بین 700 تا 1000 است.

* حاصل‌ضرب t × G : به دلیل وابستگی گرادیان سرعت به زمان ماند، هر چه زمان ماند کمتر باشد، گرادیان سرعت بیشتر می‌شود و برعکس. برای ایجاد یک اختلاط کامل، حاصل‌ضرب دو پارامتر فوق باید بین 30000 تا 60000 باشد.

به دلیل طراحی قدیمی، تصفیه‌خانه جلالیه فاقد استخر ته‌نشینی اولیه و واحد اختلاط سریع می‌باشد به همین دلیل تزریق ماده کوآگولانت(کلرورفریک) در مواردی که کدورت آب خام زیاد باشد در دو نقطه، کانال آب خام ورودی استخرهای زلال‌ساز(اکسیلاتور) صورت می‌گیرد. اما در شرایطی که کدورت کمتر از 50 میلی‌گرم در لیتر باشد، این ماده در ابتدای استخر زلال‌ساز تزریق می‌گردد. نکته قابل توجه این است که به دلیل فقدان این واحد در تصفیه‌خانه جلالیه، میزان مصرف مواد منعقد کننده در مقایسه با دیگر تصفیه‌خانه‌های موجود افزایش می‌یابد.

7. واحد زلال‌ساز

آب پس از گذر از حوضچه اختلاط سریع ، وارد واحد زلال‌ساز می‌شود. این واحد از دو قسمت لخته‌سازی و ته‌نشینی تشکیل شده است. در قسمت لخته‌سازی با کمک تجهیزات مکانیکی مانند یک میکسر و یا ایجاد شرایط خاص، لخته‌ها شکل گرفته و در قسمت ته‌نشینی فرو می‌نشیند.

در گذشته دو روند دلمه‌سازی (Coagulation) و لخته‌سازی (Flocculation) یک روند تلقی می‌شدند ولی امروزه پس از شناخت مکانیسم آنها، هر یک مفهوم جداگانه‌ای پیدا نموده است. در حال حاضر نیز به سبب آنکه در غالب طرح‌ها، دو روند لخته‌سازی ته‌نشینی (Sedimentation) در یک واحد ساختمانی انجام می‌گیرد به مجموعه دو روند، زلال‌سازی (Clarification) گویند. در عمل، دلمه‌های تشکیل شده در واحد اختلاط زلال‌ساز، بر اثر به‌هم‌زنی با پره‌های افقی یا قائم، به هم نزدیک شده و لخته‌های بزرگ قابل ته‌نشینی ایجاد می‌کند. رسوب دادن لخته‌های تشکیل شده در قسمت ته‌نشینی واحد زلال‌ساز انجام می‌گیرد. ته‌نشینی به عوامل متعددی مانند بار وارده، کیفیت آب، درجه حرارت آب، اندازه‌ی لخته‌ها و چگونگی جریان آب بستگی دارد. حدود 90 تا 98 درصد لخته‌های تشکیل شده باید در این واحد ته‌نشین گردند. انواع مختلفی از زلال‌سازها با موفقیت در نقاط مختلف ایران و جهان ساخته شده و مورد بهره‌برداری قرار گرفته‌اند که می‌توان آنها را به دو دسته کلی زیر تقسیم‌بندی نمود:

1. زلال‌ساز با بستر لجن[3]:

در این روش، آبی که تا حدی منعقد شده است از درون بستر لجن عبور می‌کند. به دلیل خاصیت چسبندگی لجن، لخته‌های آب، جذب بستر شده و آب زلال به طرف بالا جریان می‌یابد و به این ترتیب زمان ته‌نشینی کاهش می‌یابد. جابجایی لجن به تبعیت از سرعت تنظیم شده‌ جریان آب، مانع متراکم شدن لجن‌های ته‌نشینی در کف حوض می‌گردد و تخلیه‌ی قسمتی از لجن که در اثر جذب مواد معلق، سنگین شده و ته‌نشین شده است به راحتی مقدور است.

دو نوع از این زلال‌سازها در جهان شناخته شده است که به شرح زیر می‌باشند:

1. زلال‌سازهای ضربانی ( بدون لجن‌روب و به طریقه‌ مکانیکی) (Pulsator clarifier)

2. زلال‌سازهای ته صاف (با لجن‌روب و به طریقه‌ هیدرولیکی) (clarifier Flat bottomed)

زلال‌سازی با بستر لجن دارای مزایا و معایبی به شرح زیر می‌باشد:

Ø مزایا:

· زلال‌سازی آب به نحو مؤثری با داشتن سطح و حجم نسبتاً کم انجام می‌پذیرد.

· با تغییرات محدود در جریان و کیفیت آب خام، قابلیت تطابق دارد.

· اجرای ساختمانی آن به علت مستطیلی بودن شکل آن آسان‌تر است.

· بهره‌برداری از این سیستم آسان می‌باشد.

Ø معایب:

· در برابر تغییرات درجه حرارت و مواد معلق بالا حساس است.

· در مقایسه با حوض‌های ته‌نشینی متعارف، در این زلال‌سازها، هزینه‌ی تعمیرات بالاتر بوده و به بهره‌بردار 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 زلال‌سازهای ضربانی به لحاظ لوله‌های کف حوضچه آسان نمی‌باشد.

2. زلال سازهای پولساتور و ته صاف (pulsator & flat bottomed clarifier):

در زلال‌سازهای ضربانی که نمونه‌های آن در تهران، کرمانشاه و بندرعباس مورد استفاده قرار گرفته است، آب مخلوط شده با مواد منعقدکننده از زیر بستر لجن و از طریق لوله‌های مشبکی وارد حوض می‌شود که در سرتاسر حوض تعبیه شده‌اند. بر روی روزنه‌ها نیز پالونک‌هایی جهت کنترل سرعت آب قرار می‌گیرند. جهت کنترل میزان لجن نیز، هاپرهایی در قسمت بستر وجود دارد که در صورت زیاد شدن حجم لجن، لجن به داخل هاپر سرریز می‌کند و خارج می‌شود. آب زلال‌شده نیز در قسمت سطحی این واحد توسط کانال‌های مشبک جمع‌آوری می‌گردد. پمپ خلاء موجود در این نوع زلال‌سازها نیز با عمل خلاء و رفع خلاء خود سبب نوسانات بستر لجن گشته و سبب سهولت در امر حرکت آب از بین بستر خواهد شد. در زلال‌سازهای ته‌صاف، ورود آب مخلوط‌شده با مواد منعقدکننده از طریق کانال‌هایی انجام می‌شود که در سطح حوض قرار دارند و لوله‌هایی که در این کانال‌ها از بالا به پایین تا عمق بستر لجن امتداد می‌یابند. حرکت آب از پایین به بالا، حرکت لازم برای انعقاد آب در بستر لجن را تأمین خواهد نمود. در این نوع زلال‌سازها، لجن اضافی که سبب افزایش عمق بستر لجن بیش از حد مجاز می‌گردد در محفظه‌های خاص جمع‌آوری شده و تخلیه می‌گردد. جهت تخلیه‌ی لجن کف حوض نیز این کف را شیب‌دار ساخته و توسط لجن‌روب، لجن را در انتهای شیب در محفظه‌های مخصوص، جمع‌آوری و تخلیه می‌کنند و آب زلال‌شده نیز در قسمت سطحی این واحد توسط کانال‌های مشبک، جمع‌آوری می‌گردد. زلال‌سازهای ته‌صاف تاکنون در ایران مورد استفاده قرار نگرفته‌اند. برای این‌که با یک نمونه زلال‌ساز ضربانی آشنا گردیم، ابعاد آن را در یکی از تصفیه‌خانه‌ها به شرح زیر ارائه می‌کنیم:

o تعداد: دو واحد

o ابعاد: 19× 21 متر

o عمق مفید 1/4متر

o زمان ماند: 5/1ساعت

o بار سطحی ته‌نشینی: 76/2 متر در ساعت

o تعداد پمپ خلاء: 2 واحد

o ظرفیت هر یک: 1080 مترمکعب در ساعت

o قدرت موتور: 11 کیلووات

o میزان مواد معلق: 750 میلی‌گرم در لیتر

o میزان مواد جامد لجن: 38007 کیلوگرم در روز

o تعداد پمپ انتقال لجن : 1+1

o حجم لجن تولیدی: 1863 مترمکعب در ساعت

o ظرفیت پمپ: 150 مترمکعب در ساعت

o هد پمپ: 5/11 متر

مزایا و معایب زلال‌ساز پولساتور

Ø مزایا:

· زمان ته‌نشینی کوتاه است بنابراین حجم این واحد کم می‌باشد.

· حجم لجن اضافی کم می‌باشد.

· زمین کمتری نیاز دارد.

· قدرت جداسازی مواد معلق آن از آب زیاد است.

· سرمایه‌گذاری اولیه در این زلال‌ساز کمتر است.

· تجهیزات مکانیکی کمتری نسبت به ساختمانی دارد.

Ø معایب:

· انبساط لایه‌ی لجن نمی‌تواند از حد معینی تجاوز کند که در غیر این صورت باعث پراکندگی لجن می‌گردد.

· بهره‌برداری از آن نیاز به دقت و تجربه‌ی فراوان دارد.

بهره‌برداری این گونه زلال‌سازها نیاز به تشکیل پتوی لجن دارد. ایجاد این پتو نیازمند 7 تا 20 روز است بنابراین در صورت‌یکه کدورت تنها در مواقع خاصی از سال بالا می‌رود به دلیل عدم تشکیل پتوی لجن در اغلب مواقع سال، به محض بالا رفتن کدورت آب، این واحدها عملکرد خوبی نخواهند داشت. همچنان که برخی از تصفیه‌خانه‌های موجود کشور که با این سیستم ساخته شده‌اند همواره با مشکل مواجه هستند. یکی از راه‌حل‌های موقت در حل این مشکل، ایجاد کدورت مصنوعی در سیستم به کمک کائولن و یا خاک رس می‌باشد.

· بهره‌برداری و نگهداری این نوع ‌زلال‌سازها، همکاری دائمی بخش آزمایشگاه و واحد شیمیایی محلول‌ساز و نمونه‌برداری‌های مداوم از لجن‌آب را می‌طلبد و از این جهت بهره‌برداری آن دارای مشکلات عدیده‌ای است.

· در صورت وجود گازهای فرار در آب، خصوصاً آبی که مرحله‌ هوادهی را طی نکرده باشد و آزادشدن این گازها از آب، ممکن است باعث پراکندگی پتوی لجن گردد.

2. زلال‌ساز با تماس لجن[4] :

در انواع زلال‌سازهای با روش برخورد لجن، عمل اختلاط، انعقاد و ته‌نشینی در زلال‌ساز انجام می‌گیرد. در زلال‌سازهای با تماس لجن، آب ورودی بعد از اختلاط با مواد شیمیایی به منظور سرعت بخشیدن به تشکیل لخته‌ها، در تماس با لجن‌هایی که قبلاً از تصفیه آب به‌دست آمده‌اند و در زلال‌ساز موجودند، قرار می‌گیرد. این نوع زلال‌سازها به نام‌های مختلفی وجود دارند که به شرح زیر هستند:

o بدون لجن‌روب و با چرخش لجن

o با لجن‌روب و با تماس لجن

Ø معایب:

1. طراحی و اجرای ساختمان زلال‌ساز پیچیده است.

2. بهره‌برداری از آنها نسبتاً مشکل بوده و نیاز به تخصص خاص دارد.

3. با تغییرات مداوم شرایط آب خام در هنگام بهره‌برداری، این نوع زلال‌سازها نیاز به مراقبت خاص دارند.

Ø مزایا:

· تجربه‌ بهره‌برداری از آن در ایران وجود دارد.

· در مقابل تغییرات دبی، مواد معلق و درجه حرارت، قابلیت انعطاف نسبتاً خوبی دارد.

· جمع‌آوری و تخلیه‌ی لجن در زلال‌سازهای با لجن‌روب ساده‌تر است.

در نوع بدون لجن‌روب که به نام‌های تجاری اکسیلاتور (Accelator) و اکسانتریفلاک ( Accentrifloc) موسوم هستند، قسمتی از لجن‌های ته‌نشین‌شده در اثر چرخش آب که ناشی از حرکت هم‌زن است به ناحیه‌ی اختلاط و انعقاد راه‌ یافته و در فعل و انفعال مربوط به لخته‌سازی شرکت می‌کند. نوع با لجن‌روب این زلال‌سازها با نام‌های گوناگون و در تنوع و اشکال مختلف ساخته شده است که متداول‌ترین آنها سانتریفلاک (Centrifloc) و کلاریفلوکولاتور (Clarifloculator) است. در قسمت مرکزی این واحد عمل انعقاد صورت می‌گیرد و سپس آب از قسمت پایین از زیر دیواره‌ جداکننده وارد قسمت ته‌نشینی می‌گردد. آب زلال‌شده در قسمت بالا از طریق سرریزهای شعاعی، جمع‌آوری شده و به کانال اصلی جمع‌آوری آب زلال در وسط منتقل شده و از آنجا خارج می‌شود. کف این نوع زلال‌سازها دارای شیب ملایمی به طرف تخلیه‌ مرکزی می‌باشد و یک لجن‌روب با حرکت چرخشی دایره‌ای، توسط تیغه‌های مورب، لجن را به داخل محفظه‌ لجن هدایت می‌کند. در تصفیه‌خانه جلالیه از این نوع زلال‌سازها استفاده شده است. این بخش برای زلال‌سازی آب خامی که قبلاً مواد کلوئیدی آن منعقد گردیده است طراحی شده و عمل لخته‌سازی و ته‌نشینی مواد در این حوضها صورت می‌گیرد که مشخصات آنها به شرح زیر می‌باشد؛

تعداد اکسیلاتور	6
گنجایش	1600 متر مکعب
قطر قاعده بزرگ مخروط ناقص بزرگ	5/23 متر
قطر قاعده کوچک مخروط ناقص بزرگ	6/14 متر
قطر قاعده بزرگ مخروط ناقص کوچک	2/15 متر
قطر قاعده کوچک مخروط ناقص کوچک	9/7 متر
ارتفاع کل	34/6 متر
زمان ماند در حداکثر ظرفیت	یک ساعت

اکسیلاتور تصفیه‌خانه جلالیه

3. فلوکلاریفایرها یا کلاریفلوکولاتور (Clarifloculator)

در این نوع حوضچه‌ها، واحدهای انعقاد و ته‌نشینی به هم مرتبط می‌باشند. فلوکلاریفایر به صورت واحدهای انعقاد و پیش‌ته‌نشینی دایره‌ای هم‌مرکز ساخته می‌شوند. این حوضچه‌ها دارای واحد اختلاط نمی‌باشند و باید اختلاط مواد شیمیایی با آب در حوضچه‌های جداگانه‌ای انجام گرفته و آب مخلوط با مواد شیمیایی بایستی از واحد اختلاط سریع به واحد انعقاد و سپس واحد ته‌نشینی هدایت شود. در این نوع کلاریفایرها، آب توسط لوله‌ای که به مرکز فلوکلاریفایر مرتبط است وارد قسمت هودی شکل وسط شده و سپس به‌صورت جریان بالارونده، وارد قسمت انعقاد می گردد. سپس آب از طریق سرریزهای واحد انعقاد به بخش ته‌نشینی منتقل می‌گردد و در این بخش نیز جریان به صورت رو به بالا می‌باشد. در این بخش، لخته‌ها ته‌نشین و متراکم شده و آب زلال‌شده از طریق سرریزهای محیطی به لاندرهای جمع‌آوری ریخته و به سمت واحد فیلتراسیون هدایت می‌شود. جمع‌آوری لجن در این واحدها توسط پل‌های گردنده‌ی مجهز به لجن‌روب صورت می گیرد. مقدار شدت سرعت در واحد انعقاد دایره‌ای، باید بین 20 تا 60 در ثانیه باشد. زمان ماند بین 20 تا 60 دقیقه و حاصل‌ضرب دو پارامتر فوق بین 10000 تا 150000 باشد. میزان بار سطحی برای واحد ته‌نشینی برابر با 60 مترمکعب بر مترمربع در روز و زمان ماند حدود 2 ساعت و بار سرریز حدود 170 مترمکعب بر متر در روز می‌باشد .

8. فرآیند انعقاد(کوآگولاسیون)

انعقاد در لغت به معنی در کنار هم جمع کردن و نگه‌داشتن می‌باشد که در صنعت تصفیه آب از مهمترین فرآیندهای عملیاتی است. با توجه به اینکه آب حاوی ترکیبات بسیار زیادی است که ابعاد آنها دامنه وسیعی از

nm 01/0 × cm1 را دربرمی‌گیرد و ذرات بسیار ریز کلوئیدی به سختی قابلیت جداسازی فیزیکی داشته و املاح در آب به دلیل اندازه بسیار کوچک خود فاقد این قابلیت می‌باشند، لذا آنها را باید از طریق فرآیند شیمیایی جدا کرد. بدین منظور مواد شیمیایی تحت عنوان منعقد کننده به آب افزوده می‌شوند تا ذرات ریز از طریق نیروی الکتروستاتیکی و واندروالسی کنار خود جمع نموده و با تشکیل یک ذره بزرگتر به نام لخته یا فلاک[5] امکان ته‌نشینی در استخرها با قابلیت جذب در صافی‌ها را پیدا نمایند. نوع مواد منعقدکننده با توجه به نوع مواد کلوئیدی و ذرات معلق موجود در آب انتخاب می‌‌گردد تا بتوان به بالاترین راندمان و کمترین هزینه دست یافت. در حقیقت انعقاد‌‌سازی و لخته‌گذاری مناسب باعث حذف ذرات بسیار ریز کدورت و رنگ در زمان معقول می‌گردد، که این زمان به لحاظ فنی بیش از چند ساعت قابل قبول نمی‌باشد.

مکانیسم انعقاد‌سازی

برای آنکه بتوان ذرات ریز کلوئیدی، با ابعاد متوسط nm 5 تا nm 200 را به ذرات درشت‌تری جهت ته‌نشینی مطلوب تبدیل کرد، دو شرط لازم است؛

1. تحرک ذرات: برخورد بین ذرات، وقتی امکان‌پذیر است که نسبت به همدیگر حرکت داشته باشند.

2. ناپایداری ذرات: شرط لازم برای آنکه ذرات در اثر برخورد به هم بچسبند.

تئوری تحرک ذرات در مکانیک ذرات و سیالات بحث می‌شود، در حالیکه ناپایدار کردن ذرات مبحثی از شیمی پدیده‌های سطحی و مواد کلوئیدی می‌باشد.

سرعت تجمع ذرات بستگی به میزان برخورد بین ذرات دارد. برخورد بین ذرات می‌تواند به دلایل مختلفی انجام شود:

1. برخورد ناشی از جنبش گرمایی موسوم به نفوذ براوونی که این نوع برخورد برای ذرات کوچکتر از یک میکرون مهم است.

2. برخورد اختلاطی که ناشی از هم‌زدن مکانیکی است.

3. برخورد ناشی از ته‌نشینی دیفرانسیلی که ذرات درشت‌تر به علت سرعت ته‌نشینی بیشتر در حین ته‌نشینی ممکن است با ذرات ریزتر(سرعت کمتری دارند) برخورد کنند.

انواع منعقدکننده‌ها
1. منعقدکننده‌های آلومینیوم‌دار
سولفات آلومینیم (AL₂(SO₄)₃, n H2O): که نام تجاری‌اش آلوم یا زاج سفید می‌باشد. با اضافه کردن به آب یا بی‌کربنات‌ کلسیم و آب واکنش داده و هیدروکسید آلومینیم ایجاد می‌کند که هیدروکسید آلومینیوم مرکزی برای تجمع موادکلوئیدی بدون بار شده و لخته‌های درشت‌تر ایجاد می‌کند. در صورت ناکافی بودن قلیائیت محیط برای ایجاد هیدروکسدآلومینیم، از آب‌آهک و کربنات‌سدیم استفاده می‌شود. چونH⁺ مانع تشکیل هیدروکسیدآلومینیوم می‌شود. عیب مهم استفاده از زاج ایجاد سختی کلسیم وCO₂ (عامل خورندگی) می‌باشد.
آلومینات سدیم (Na₃ALO₃): این ترکیب هم در اثر واکنش با بی‌کربنات ‌کلسیم ایجاد هیدروکسید آلومینیوم می‌کند. به علت خاصیت قلیایی، احتیاج به مصرف باز اضافی ندارد.
2. منعقدکننده های آهن‌دار
سولفات فرو(FeSO₄, 7H₂O): با ایجاد هیدروکسید آهن III باعث انعقاد ذرات کلوئیدی می‌شود که همراه آهک هیدراته استفاده می‌شود.
سولفات فریک: می‌تواند همراه یا بدون آهک هیدراته مصرف شود و از لحاظ اقتصادی با صرفه‌تر از زاج است. مزیت‌اش نسبت به زاج در میدان وسیعی از pHعملی ‌کند. زمان لازم برای تشکیل لخته‌ها کمتر است و لخته‌ها درشت‌تر و وزین‌تر هستند. با استفاده از سولفات فریک درpH حدود 9، منگنز موجود در آب حذف می‌شود. با از بین رفتن طعم و بوهای خاص آب می‌شود.
کلرورفریک ( FeCL₃, 6H₂O): از پر‌مصرف‌ترین منعقدکننده‌‌ها است و به صورت پودر، مایع یا متبلور به فروش می‌رسد. در اثر واکنش با بی‌کربناتکلسیم یا هیدروکسیدکلسیم ایجاد هیدروکسیدآهن III می‌کند که مرکزی برای تجمع مواد کلوئیدی به شمار می‌رود.

مواد منعقدکننده مورد نیاز در تصفیه‌خانه

مواد شیمیایی مورد استفاده برای انعقاد، نقش اساسی در تصفیه آب به عهده داشته و به دلیل نیاز دائمی، مصرف آنها بر هزینه مستمر تصفیه آب، تاثیر قابل توجهی خواهد داشت. لذا تعیین نوع و مقدار مناسب این ماده، اهمیت زیادی دارد. جهت تعیین نوع و مقدار ماده منعقدکننده مناسب برای انعقاد مواد معلق از آزمون جار تست استفاده می‌شود. معروف‌ترین مواد شیمیایی که برای انعقاد مواد معلق آب آشامیدنی مصرف می‌شوند سولفات آلومینیوم(زاج) و کلروفریک می‌باشند. از آهک هم برای تنظیم pH استفاده می‌شود. با توجه به ترکیب شیمیایی آب و جنس مواد معلق آن، در صورت نیاز، مواد دیگری نیز برای کمک به بهبود شرایط لخته‌سازی و ته‌نشینی به آب افزوده می‌شود که از عمده‌ترین آنها پلی‌الکترولیت را می‌توان نام برد.

مقایسه کلروفریک و سولفات آلومینیوم(آلوم)

حلالیت کلروفریک در محدوده pH آب‌های سطحی(7 تا 8) حدود 104 مرتبه کمتر از سولفات آلومینیوم است. فعالیت منعقدسازی کلروفریک در محدوده pH وسیعتری نسبت به سولفات آلومینیوم است. بر حسب تجربه موجود نسبت به آب‌های سطحی کشور، دیده شده است که معمولاً زمان تشکیل اولین لخته در شرایط استفاده از کلروفریک، کمتر از شرایط استفاده از سولفات آلومینیوم است به همین ترتیب، اندازه لخته‌ها، درشت‌تر و سرعت ته‌نشینی لخته‌ها نیز بیشتر از آلوم است. حذف کدورت و ذرات معلق با استفاده از کلروفریک، معمولاً مناسب‌تر از سولفات آلومینیوم است. میزان ماده منعقدکننده مصرفی در صورت استفاده از کلروفریک کمتر از آلوم است. تأثیر بهتر کلروفریک علاوه بر زدایش کدورت و ذرات معلق، در کاهش عوامل میکروارگانیسمی و پاتوژن‌ها هم عامل مؤثری است. همچنین شرایط مناسبی را نیز برای ضدعفونی آب ایجاد می‌کند زیرا ذرات معلق، وسیله بسیار مؤثری برای ایجاد مصونیت در میکروارگانیسم‌ها در مقابل تأثیرات مواد ضدعفونی‌کننده می‌باشد. مصرف کلروفریک نسبت به آلوم در سال‌های اخیر، بیشتر شده است و دلیل آن با توجه به مزایای کلروفریک و گرایش به استفاده از آن به‌جای سولفات آلومینیوم در تصفیه‌خانه‌های آب می‌باشد.

مخزن ذخیره کلرورفریک تصفیه‌خانه جلالیه

9. فرآیند لخته‌سازی

لخته‌سازی تجمع ذرات ناپایدار شده به لخته‌های ریز[6] و سپس به لخته‌های توده‌ای[7] می‌باشد. این لخته‌های بزرگ می‌توانند ته‌نشین شوند. حضور یک ماده لخته‌ساز می‌تواند تشکیل این لخته‌ها و ته‌نشینی آنها را بهبود بخشد.

از لحاظ مبانی لخته‌سازی ذرات جامد، یک فرآیند متوالی دو مرحله‌ای است که در مرحله اول نیروهای داخل ذره‌ای که باعث پایداری ذرات می‌شوند با افزودن مواد شیمیایی مناسب کاسته یا حذف می‌شوند و در مرحله بعد، برخوردهای بین‌ذره‌ای به دلیل انتقال توسط حرکت مولکولی یا هم‌زدن مکانیکی روی می‌دهند. اگر این برخوردها موفقیت‌آمیز باشند لخته‌سازی و ته‌نشینی روی خواهد داد.

10. فرآیند ته‌نشینی

مرحله آخر زلال‌سازی به ته‌نشینی موسوم است که در حذف کدورت و تیرگی از آب اهمیت بسزایی دارد. ته‌نشینی به معنای عام آن به فرآیندی اطلاق می‌شود که مخلوطی از جامد معلق و مایع آن طی فرآیند ته‌نشینی به مایع زلال و سوسپانسیونی با غلظت زیاد مواد جامد تبدیل می‌گردد.

مواد معلق در آب بر حسب میزان غلظت و خواص خود به چهار صورت متفاوت ته‌نشین می‌گردند که این طبقه‌بندی به قرار زیر است:

کلاس 1) در این کلاس ذرات معلق تمایلی به چسبندگی به یکدیگر نداشته و در صورت اصابت به یکدیگر در هنگام نشست هیچگونه اتصالی بین آنها انجام نمی‌شود.

کلاس 2) این کلاس مربوط به ذرات جامد معلقی است که در هنگام نشست به یکدیگر می‌چسبند و همواره بزرگتر و سنگین‌تر می‌شوند.

کلاس 3) ته‌نشینی وزنی: چنانچه ذرات معلق دارای غلظت زیاد و همچنین نیروی چسبندگی به هم باشند، در این صورت هر ذره نسبت به ذره دیگر دارای موقعیت ثابتی است و هنگام نشست، مواد معلق به صورت لایه‌ای از هم جدا می‌شوند.

کلاس 4) ته‌نشینی فشرده: در این حالت ذرات معلق به سبب غلظت زیاد به اندازه‌ای به هم نزدیکند که در واقع ذرات در تماس مستقیم با یکدیگر قرار دارند.

11. صاف‌سازی یا فیلتراسیون

فرآیندهای انعقاد، ذره‌سازی و ته‌نشینی، اغلب مواد کلوئیدی را حذف می‌کنند که باعث ایجاد کدورت می‌شوند. حذف بیشتر و مؤثرتر این ذرات با استفاده از صافی یا فیلتر امکان‌پذیر است.

فیلترکردن یکی از قدیمی‌ترین روش‌های تصفیه آب است. در حقیقت فیلتراسیون، مکانیزم تصفیه آب طبیعی است. جریان آب از میان ماسه‌های متخلخل و ترکیبات سنگی درون زمین، عبور کرده و پاک و تمیز می‌شود. مراحل فیلتراسیون در تصفیه آب شامل گذر آب از میان بستر دانه‌ای مانند ماسه، آنتراسیت و ... می‌باشد. هنگامی که آب از میان بستر می‌گذرد، ذرات معلق در فضای خالی حفره‌های بستر گیر افتاده و از آب جدا

می‌گردند. تئوری‌های عمومی مکانیزم‌هایی را که در حذف مواد جامد نقش دارند به صورت زیر بیان می‌کنیم:

ü غربال کردن

ü ته‌نشینی

ü فشردگی

ü ممانعت یا حائل شدن

در روند تصفیه فیزیکی آب، فیلتر آخرین مرحله است و مواد معلق که از واحدهای ته‌نشینی خارج می‌شوند در این مرحله از آب جدا می گردند. عوامل زیر در عملکرد فیلترها دخالت مستقیم دارد:

1. درجه حرارت آب

2. غلظت مواد معلق

3. کیفیت چسبندگی ذرات

4. اندازه و نوع ذرات معلق موجود

5. ارتفاع بستر

6. اندازه‌ی ذرات بستر و تخلخل آن

7. نازل‌ها

8. ارتفاع آب و...

انواع صافی‌های مورد استفاده در صاف‌سازی آب آشامیدنی به شرح زیر است:

1. صافی‌های شنی تحت فشار(Pressure filter)

2. صافی‌های شنی ثقلی کند(Slow Sand Filter)

3. صافی‌های شنی ثقلی تند(Rapid Sand Filter)

4. صافی‌های ویژه(میکروفیلترها، اولتروفیلترها، فیلترهای سرامیکی، فیلترهای دیاتومه‌ای)

در طراحی صافی‌های یک تصفیه‌خانه، همواره تعداد یک یا دو واحد صافی زیاده بر آنچه که ظرفیت تصفیه‌خانه ایجاب می‌‌نماید در نظر می‌گیرند تا در مواردی که یک واحد صافی در حال شستشو است، یا به عللی از سرویس خارج است، صاف‌سازی با مشکل روبه‌رو نگردد و ظرفیت تصفیه‌خانه کاهش نیابد.

1. صافی‌های شنی تحت فشار

قسمت‌های تشکیل‌ دهنده یک فیلتر شامل بستر ماسه‌ای، تجهیزات جمع‌آوری آب صاف شده، تجهیزات شستشوی فیلتر و جمع‌آوری پساب شستشو می‌باشد. این فیلترها از یک استوانه‌ی فلزی تشکیل شده که در دو انتها به عدسی ختم می‌شود و به ابعاد مناسب با آب‌دهی ساخته می‌شود و ممکن است ایستاده و یا خوابیده (روی محور افقی) با پایه‌ای بلندتر از کف زمین ساخته شود. جریان آب ورودی به فیلتر ممکن است به تبعیت از اختلاف سطح منبع آب و محل استقرار فیلتر تأمین شود و یا با استفاده از فشار مناسبی که از طریق خطوط لوله‌ انتقال آب و یا پمپ تأمین گردد. آب ورودی به فیلتر از لایه‌ صاف‌کننده و در جهت بالا به پایین جاری خواهد شد و لایه صاف‌کننده ممکن است با دانه‌بندی یکنواخت و یا چند لایه با دانه‌بندی‌های متفاوت طراحی شود. فیلترهای تحت فشار دارای دریچه مناسب برای داخل کردن شن و ماسه و بازدید و یا خارج‌ کردن شن و ماسه در مواقع لزوم هستند. این فیلترها دارای شیر آب ورودی، شیر خروج آب صاف، شیر ورود آب شستشو، شیر تخلیه و خروج آب شستشو هستند. در بالاترین نقطه‌ی صافی، یک شیر تخلیه‌ی هوا وجود دارد که ممکن است به‌طور خودکار عمل نماید. علاوه بر وسایل بالا، صافی ممکن است دارای فشارسنج و کنتور آب و دستگاه سنجش افت فشار باشد. مهم‌ترین تفاوت بین فیلترهای ثقلی و تحت فشار عبارت است از فشار مورد نیاز برای راندن آب به میان لایه‌های فیلتر و گذر از آن و همچنین نوع محفظه‌ استفاده شده برای فیلترها.

فیلترهای ثقلی، عموماً بینbar 2/0 تا 3/0، فشار نیاز دارند و در یک تانک با سطح آزاد فولادی یا بتنی قرار دارند. فیلترهای تحت فشار عموماً در شرایطی کاربرد دارند که آب ورودی دارای فشار بیشتر از bar 3/0 است و قرار نیست که فشار پس از فیلتر صفر گردد. با تغییر فشار آب روی لایه ماسه، سرعت جریان آب را در صافی به m/hr 15 - 8 می‌رسانند. گاه می‌توان این سرعت را تا حدود m/hr50 نیز تغییر داد.

افزایش سرعت جریان آب، گذر حجمی از صافی را افزایش داده به نحوی که این صافی‌ها قادر هستند حدود hr/m²/m³ 80-20 آب را از خود عبور دهد.

به دلیل قیمت بالای ساختمان محفظه تحت فشار، فیلترهای تحت فشار به‌صورت تیپ، تنها در تصفیه‌خانه‌های کوچک آب و عموماً در کارخانه‌ها کاربرد دارند در حالی ‌که فیلترهای ثقلی کاربردهای گسترده‌تری دارند. به هرحال استفاده از فیلترهای تحت فشار برای تصفیه آب‌های سطحی و برای اجتماعات شهری دارای نقطه ‌ضعف‌هایی است که نمی‌توان آنها را نادیده گرفت و بسیاری از مراجع، کاربرد آنها را مورد تأیید قرار نمی‌دهند. به‌طور کلی فیلترهای تحت فشار نسبت به فیلترهای ثقلی دارای معایب زیر هستند:

§ از این نوع صافی‌ها غالباً در مواردی‌ که آب ورودی به فیلتر تحت فشار باشد استفاده می‌شود.

§ بازده این نوع فیلترها نسبت به نوع ثقلی، کمتر است.

§ در عملیات شستشوی فیلتر، معمولاً بخشی از مصالح ریزدانه‌ ماسه با آب شستشو از فیلتر خارج می‌گردد بنابراین به‌طور مرتب جایگزینی ضروری است.

§ عملیات صاف‌کردن و شستشوی فیلتر را نمی‌توان به‌طور مستقیم نگاه کرد و از کیفیت و سودمندی کار آگاه شد.

نحوه‌ شستشوی فیلترهای تحت فشار

پس از مدت زمانی که از بهره‌برداری این فیلترها بگذرد، فیلترها نیاز به شستشو دارند. این زمان بستگی به کیفیت و میزان آب تصفیه شده دارد. در این حالت لایه ماسه‌ فیلتر، گرفته شده و خوب عمل نمی‌کند. در این حالت که معمولاً بر اساس تجربه و یا افت فشار داخل فیلتر مشخص می‌گردد، فیلتر نیاز به شستشو دارد که با جریان دادن هوا و سپس آب در عکس جهت فیلتر کردن، به ترتیب زیر انجام می‌گیرد:

1. شیر آب خام ورودی به فیلتر بسته می‌شود.

2. شیر خروج آب صاف نیز بسته می‌شود.

3. شیر تخلیه‌ هوا باز می‌شود و هوا به میان ذرات ماسه دمیده (air blowing) می‌شود تا ماسه‌ها چسبندگی خود را از دست بدهند.

4. شیر خروجی آب شستشو (back-wash water) باز می‌شود.

5. شیر ورودی آب شستشو باز می‌شود و عملیات شستشوی ماسه‌ها با آب تمیز شروع

می‌گردد.

پس از مدت زمان معینی که عملیات شستشو انجام گردید شیرهای ورودی هوا و ورودی و خروجی آب شستشو بسته می‌شوند و شیر خروجی آب تصفیه و سپس شیر ورودی آب خام نیز باز می‌شوند و عملیات تصفیه آب دوباره آغاز می‌شود.

2. فیلترهای شنی ثقلی کند

فیلتر ثقلی کند، فیلتری است که مقدار جریان آب در آن به اندازه‌ای کم باشد که امکان تشکیل لایه بیولوژیکی در سطح ماسه را فراهم نماید. این لایه بیولوژیکی موجب جذب و جداسازی مواد معلق در آب خواهد شد. استفاده از این فیلترها در شرایطی که مقدار متوسط سالانه مواد معلق، کمتر از 10 میلی‌گرم در لیتر باشد و یا حداکثر کدورت، 50 واحد باشد، مطلوب است. در صورت استفاده از این فیلترها، نیازی به انعقاد شیمیایی و ته‌نشینی قبلی نمی‌باشد. این فیلترها فاقد سیستم شستشوی معکوس بوده و به جای آن از تعویض دوره‌ای لایه‌ای از ماسه استفاده می‌شود. این نوع فیلترها با توجه به سادگی بهره‌برداری آن، برای تصفیه‌خانه‌های کوچک مناسب می‌باشد. به شرطی که زمین کافی موجود باشد و اگر ظرفیت تصفیه‌خانه بالا باشد از این نوع فیلتر استفاده نمی‌شود.

در این صافی‌ها برای اینکه آب در حین عبور از صافی، ماسه‌های زیر را با خود نبرد، زیر ماسه فعال، یک نگهدارنده پیش‌بینی می‌کنند که قطر دانه‌های آن mm 5/6-3 می‌باشد. ضخامت این لایه نباید از

mm500-300 بیشتر باشد. البته در صافی‌هایی که امروزه ساخته‌ می‌شود به جای نگهدارنده شن، بیشتر از نازل‌هایی استفاده می‌کنند که ماسه‌های ریز از آن عبور نمی‌کند، با این وجود لایه‌ای از شن نیز برای تسهیل عبور از این نازل‌ها، نیاز است.

مزایای صافی شنی کند

ü آسان بودن ساخت و بهره برداری

ü ارزان تر بودن نسبت به صافی تند

ü کیفیت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب تصفیه شده، بسیار خوب است و کارایی آن در حذف میکروب‌ها 9/99 تا 99/99 درصد می‌باشد و E.Coli را 99 تا 9/99 درصد کاهش می‌دهد. در صافی شنی کند پیش‌تصفیه صورت نمی‌پذیرد و از مواد منعقدکننده استفاده نمی‌شود. به همین دلیل آب مورد استفاده بایستی کدورتی کمتر از 10 واحد JTU داشته باشد.

3. فیلتر شنی ثقلی تند

فیلترهای ثقلی شنی تند، متداول‌ترین روش فیلتر کردن آب می‌باشند. در این فیلترها، آب زلال که هنوز مقداری کدورت دارد(حداکثر 10 واحد JTU) از فیلترهای شنی عبور داده می‌شود و کدورت آن به کمتر از یک واحد جکسون کاهش می‌یابد. مصالح فیلتر، ماسه از جنس سنگ سیلیس با درجه‌ی خلوص 98 درصد می‌باشد. فیلترها جوری در نظرگرفته می‌شوند که هر دو بستر فیلتر بتواند از نظر بهره‌برداری و شستشوی معکوس توأماً مورد استفاده قرار گیرد. کف فیلترها را از معمولاً از بتون یا مواد پلاستیکی و غیره می‌سازند و در هر مترمربع آن، 60 تا 90 عدد نازل پلاستیکی(Hope)جهت خروج آب صاف، قرار داده می‌شود. نازل‌ها ممکن است به‌صورت کوتاه یا دنباله بلند به‌کار برده شوند که انتهای آنها داخل آب صاف شده‌ زیر فیلتر قرار دارد. پس از مدتی که فیلتر کار می‌کند، فاصله‌ بین ماسه‌های بستر فیلتر به تدریج توسط مواد معلق منعقد شده، گرفته می‌شود و سبب افزایش افت فشار و کاهش عبور آب از لابه‌لای ذرات می‌گردد. پس از مدتی در بستر فیلتر، کاملاً گرفتگی ایجاد می‌شود که در این مقطع باید بستر فیلتر، شستشو داده شود. شستشوی فیلتر حداکثر 20 دقیقه طول خواهد کشید که توسط شستشوی معکوس و با استفاده از تزریق هوا و آب، با فشار مواد معلق و منعقد شده در لابه‌لای بستر فیلتر از آن جدا می‌شود و فیلتر دوباره آماده‌ی بهره‌برداری می‌شود. در زیر فیلترها که محل جمع‌ آوری آب صاف‌شده است، لوله‌های انتقال آب و هوای شستشوی معکوس قرار می‌گیرند.

در این نوع صافی‌ها سرعت جریان آب در ماسه زیاد است در نتیجه تصفیه زیستی در آنها کم انجام می‌شود. محدوده تغییر قطر ماسه در این صافی‌ها معمولاً در فاصله mm 55/0-45/0 است اما در شرایط معمولی و با توجه به کیفیت آب خام می‌توان این محدوده را به mm 35/1-7/0 تغییر دلد. ضخامت لایه ماسه نیز در حدود

mm 900-600 می‌باشد، که مناسبترین حالت در دامنه

mm 850-800 قرار دارد. بار سطحی نیز در این نوع صافی‌ها در فاصله hr/m²/m³ 9-6 تغییر می‌کند.سرعت جریان آب در صافی حدود m/hr 5-3/0 می‌باشد. شستشوی صافی‌های تند در دو یا سه مرحله انجام می‌گیرد و در این مرحله از هوای فشرده و آب به صورت معکوس جهت شستشو کمک گرفته می‌شود.

مزایای صافی‌های شنی تند

مزایای صافی های شنی تند نسبت به صافی های شنی کند عبارت است از:

1. بسترهای شنی تند سطح کمتری را اشغال می‌کنند.

2. پالایش‌های سریع انجام می‌شود و حدود 50 -40 برابر سریع تر از صافی های شنی کند است.

3. شستن صافی آسان است.

4. عملیات آن انعطاف پذیر است.

صافی‌های ویژه

1-4 ) میکروفیلترها

کار صافی‌های بسیار ریز عبارت است از شیوه‌ای در پدیده زلال‌سازی آب که بوسیله عبور اجباری آب از لایه‌های گوناگون مواد با مواد مخصوصی، ذرات بسیار ریز آلی و غیر آلی موجود در آب را حذف و جدا کرده و به خارج از محیط انتقال می‌یابد. این صافی‌ها متشکل از رشته‌های فولادی ضد زنگ و بسیار کم قطر است که به طور منظم به هم بافته شده است. این گونه صافی‌ها توسط یک لایه نازک یا قاب مخصوص در محل خود نگهداری می‌شود و می‌توان برای تمیز کردن آن، قاب مذکور را از جای خود خارج و پس از پاک کردن خلل و فرج آن، زلال‌ساز را در محل خود قرار داد.اینگونه صافی‌ها در برابر جریان آب مقاومت هیدرولیکی کمی دارند در نتیجه می‌توان دبی نسبتاً زیادی را از آنها عبور داد و بدیهی است که پس از مدتی، سطح صافی از مواد بسیار ریز جذب شده، انباشته می‌گردد. بنابراین شستشو و پاک کردن آن به طور مرتب و در فواصل زمانی مشخص با آب صاف ضرورت دارد.

2-4) صافی‌های دیاتومه‌ای

زلال‌سازی خاک دیاتومیت نخستین بار به منظور پالایش و تصفیه آب در زمان جنگ جهانی دوم به کار گرفته شد. اکنون این صافی‌ها در کلیه سیستم‌های فنی و صنعتی جهت پالایش آب در سیستم تصفیه استخر شنا، تأمین آب شرب شهرکهای کوچک، واحدهای صنعتی و مسکونی محدود مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر این زلال‌سازها به طور صحیح طراحی شوند، علاوه بر حذف باکتریها، برخی دیگر از میکروارگانیسم‌ها را که توسط عمل کلرزنی از بین نمی‌روند توسط خاک دیاتومیت جذب و در نتیجه آب را پالایش نمود.

صاف‌سازی در تصفیه‌خانه جلالیه

صافی‌های تصفیه‌خانه جلالیه از نوع آکازورN می‌باشند که در گروه صافی‌های تند ثقلی قرار می‌گیرد و 40 عدد می‌باشد.

صافی‌های تصفیه‌خانه جلالیه

وضعیت صافی‌های موجود در تصفیه‌خانه جلالیه در جدول یر آمده است.

نوع صافی‌ها	ماسه‌ای تند
تعداد	40 واحد
ابعاد	8/4 × 10 متر مربع
ظرفیت	240 تا 270 متر مکعب در ساعت

ورود آب به صافی توسط دو دریچه از دیوار جانبی انجام می‌شود. آب پس از عبور از لایه ماسه به ضخامت

cm 85 و لایه شن به ضخامت حدود cm 10 توسط نازل‌هایی که در صفحات جدا کننده قسمت فوقانی از قسمت تحتانی تعبیه شده، کاملاً زلال گردیده و وارد کانال جمع‌آوری آب صاف می‌گردد.

کنترل دبی صافی توسط سیفون‌هایی که در سالن پایینی سالن صافی‌ها قرار دارند، صورت می‌گیرد. نحوه عملکرد این سیستم به گونه‌ای است که به کمک یک فلومتر، هوای ورودی به سیفون را می‌توان طوری تنظیم نمود که در اثر افت فشار صافی ناشی از گرفتگی فضای خالی بین دانه‌های ماسه، دبی خروجی صافی ثابت بماند. زمانی که افت فشار صافی به 5/1 متر می‌رسد، صافی باید شسته شود.

شستشوی صافی‌ها به روش back wash انجام می‌شود. به این ترتیب که از قسمت تحتانی صافی به کمک هوا و آب معکوس، خلل و فرج بین دانه‌های ماسه که توسط فلاک‌ها و ذرات معلق گرفته شده، باز می‌شود و ذرات مذکور از صافی خارج می‌گردد. به این ترتیب که ابتدا به کمک هوا بستر ماسه منبسط شده و سپس با افزودن آب، برات چسبیده با دانه‌های ماسه از ماسه جدا گردیده و در نهایت با قطع هوا و افزایش آب و گل‌ و لای از سطح جارو شده و صافی آماده بهره‌برداری مجدد می‌گردد.

زمان شستشوی صافی بستگی به شرایط آن، بین 20- 15 دقیقه تغییر می‌نماید. هر صافی دارای میز فرمانی است که کنترل کلیه مراحل شستشو توسط اپراتور را امکان‌پذیر می‌نماید.

آب شستشوی صافی‌ها به منظور بازیافت(برگشت به ابتدای فرآیند پالایش) در حوضچه back wash جمع‌آوری شده و توسط ایستگاه پمپاژ به ابتدای کانال آب خام برگشت داده می‌شود.

‌

حوضچه جمع‌آوری آب حاصل از شستشوی صافی میز فرمان صافی در تصفیه‌خانه جلالیه

آب خروجی از صافی‌ها در مخزنی به گنجایش 3000 مترمکعب که در زیر محوطه سرریز و ساختمان صافی‌ها قرار دارد، جمع‌آوری و از آنجا به طریق پمپاژ به مخزن یک یا خطوط انتقال بتنی و به طریق ثقلی به مخازن سه(امیر آباد)، چهار(بهجت‌آباد)، پنج(بهار)، شش(عشرت‌آباد) انتقال می‌یابد.

تأسیسات تلمبه‌خانه(ایستگاه پمپاژ) تصفیه‌خانه جلالیه

12. سالم‌سازی آب (کلرزنی نهایی)

آلاینده‌هایی که ممکن است در منابع آب موجود باشند شامل مواد معدنی و آلی، گازهای محلول و باکتری‌های بیماریزا می‌باشند که بایستی با توجه به نتایج آزمایش آب خام منبع مورد استفاده، عمل تصفیه فیزیکی و شیمیایی مناسب برای آن پیش‌بینی شود. اگر چه در تصفیه فیزیکی(ته‌نشینی و صاف کردن) ذرات معلق و تعدادی از باکتری‌ها و موجودات زنده از آب جدا می‌شوند و لیکن برای اطمینان از سالم بودن آب برای آشامیدن و مصارف بهداشتی و تفریحی و ورزشی، گندزدایی آن یک ضرورت است. مقصود از گندزدایی آب آشامیدنی، از بین بردن عوامل بیماریزا(پاتوژن) و جلوگیری از شیوع بیماری‌های قابل انتقال بوسیله آب است. در حال حاضر استفاده از کلر برای گندزدایی به دلیل ارزان بودن و قدرت میکروب‌کشی و اثر ابقایی نسبتاً خوب آن، متداول‌ترین روش در دنیا و از جمله کشور ما می‌باشد. کلر را می‌توان به صورت گاز کلر و یا به صورت ترکیب هیپوکلریت کلسیمو یا هیپوکلریت سدیم در گندزدایی آب بکار برد و در تصفیه آب آشامیدنی شهرها و مصارف صنایع بزرگ، کلرزنی غالباً به صورت گاز کلر انجام می‌شود.

کلرزنی (chlorination) به طور معمول آخرین مرحله تصفیه آب است. کلرزنی مکمل پالایش است زیرا علاوه بر از بین بردن عوامل میکروبی بیماریزا از آلودگی ثانویه میکروبی نیز جلوگیری می‌کند. هیچ‌ یک از واحدهای تصفیه آب به تنهایی یا به‌صورت مرکب، در یک تصفیه‌خانه آب نوشیدنی، قادر نخواهد بود 100% باکتری‌های بیماریزای آب را بگیرد. در ضمن چون خطر آلودگی مجدد در شبکه توزیع وجود دارد، افزودن یک ماده گندزدا به آب ضرورت دارد. برای سالم‌سازی و کنترل مواد آلی و جانوران ذره‌بینی آب از گاز کلر استفاده می‌شود. اما کلر در مقدار متداول آن بر ‌هاگ میکروب‌ها، تخم و کیست انگل‌ها و بعضی ویروس‌ها تأثیری ندارد. کلر علاوه بر اثر گندزدایی که دارد به علت داشتن ویژگی اکسیدکنندگی آن عناصری نظیر آهن، منگنز، هیدروژن سولفید و سیانور را اکسیده می‌کند. بعضی از عوامل مولد بو و طعم نامطبوع را از بین می‌برد.

تزریق محلول گاز کلر، قبل و بعد از روند تصفیه فیزیکی آب انجام خواهد شد. کلرزنی اولیه برای کاهش میکرو‌ارگانیسم‌ها و تبدیل آمونیاک و نیتریت آب خام به نیترات انجام می‌گیرد ولی کلرزنی ثانویه برای از بین بردن کامل آلودگی‌های باقی‌مانده و سالم نگهداشتن آب صاف انجام می‌گیرد. تجهیزات و تأسیسات کلرزنی اولیه و ثانویه در یک واحد قرار می گیرند که این واحد از دو قسمت اتاق کلریناتور و انبار ذخیره کپسول‌ها تشکیل می‌شود. معمولاً اتاق کلرزنی به جرثقیل سقفی 6 حرکته برقی 2 تنی جهت جابجایی کپسول‌ها مجهز می‌شود. وسایل ایمنی برای مواقع نشت کلر در نظر گرفته می‌شود که شامل نشت‌یاب با اعلام وضعیت انتشار گاز کلر و وسایل اضطراری مبارزه با نشت گاز کلر می‌باشند. برای مقابله با نشت گاز کلر از کپسول‌ها و همچنین مسیر لوله‌های انتقال گاز، مواردی مانند دوش اضطراری، حوضچه آهک و وسایل تهویه در نظر می‌گیرند. مطابق استاندارد، آب خروجی تصفیه خانه (که کدورتی کمتر از یک واحد NTU دارد) باید دارای مقداری کلر باقیمانده آزاد (بین ppm 8/0- 2/0) برای ضد عفونی کردن منابع و خط لوله‌های انتقال آب تا منازل شهروندان باشد. میزان کلر باقیمانده آزاد در خروجی وسط دستگاه کلرسنج به صورت لحظه‌ای اندازه‌گیری می‌شود.

واحد کلر زنی

کلرزنی در دو مرحله صورت می‌گیرد:

1) کلرزنی اولیه(مقدماتی): هدف از کلرزنی آب خام، سالم‌سازی آب ورودی به تأسیسات به منظور اکسیداسیون و حذف نسبی آلاینده‌های آلی مولد بو و طعم نامطلوب، حذف نسبی آلاینده‌های معدنی مولد رنگ مانند؛ آهن، منگنز، فلزات سنگین و ته‌نشینی آنها در مرحله زلال‌سازی و جلوگیری از رشد بعدی میکروارگانیسم‌ها و گیاهان آبی در تأسیسات تصفیه‌خانه است. کلرزنی آب خام باید در حدی انجام شود که در آب خروجی از فیلترها مقدار کلر آزاد باقیمانده در حدود 3/0- 2/0 میلی‌گرم در لیتر در زیر صافی‌ها باشد.

2) کلرزنی ثانویه(نهایی): این مرحله با هدف گندزدایی آب و ایجاد کلر باقیمانده در آب تصفیه شده می‌پذیرد. باید در حدی باشد که مقدار کلر آزاد باقیمانده خروجی تصفیه‌خانه طبق دستورالعمل معاونت نظارت بر بهره‌برداری و تأیید مدیریت امور نگهداری و بهره‌برداری تصفیه‌خانه‌ها، باشد.

پنج فاکتور در گندزدایی آب با کلر مؤثر می‌باشد؛

1. غلظت کلر و زمان تماس: از بین رفتن میکروارگانیسم‌ها مستقیماً متناسب با غلظت کلر و زمان تماس است یعنی اگر غلظت کلر در آب کاهش یافت، زمان تماس باید افزایش یابد یا برعکس، تا در امکان نابودی میکروارگانیسم‌های آی تغییری حاصل نگرد.

2. درجه حرارت: کارآیی گندزدایی کلر به درجه حرارت نیز بستگی دارد. در حرارتهای کمتر میکروب‌ها آهسته‌تر کشته می‌شوند.

3. انحلال در آب: انحلال کلر در آب به درجه حرارت بستگی دارد، بطوریکه در فشار معمولی

o در 20 درجه سانتیگراد، 3/7 گرم کلر در یک لیتر آب حل می‌شود.

o در 10 درجه سانتیگراد، 10 گرم کلر در یک لیتر آب حل می‌شود.

o در 5 درجه سانتیگراد، 4/67 گرم کلر در یک لیتر آب حل می‌شود.

o در صفر درجه سانتیگراد، 6/4 گرم کلر در یک لیتر آب حل می‌شود.

4. pH: چون نسبت اسید هیپوکلرو به یون هیپوکلریت بستگی به pH دارد، بنابراین pH بر عمل گندزدایی کلر اثر می‌گذارد. اسید هیپوکلرو در pH پایین کمی تجزیه می‌شود که بیشتر کلر باقیمانده به صورت HOCl است در صورتیکه در pH بالاتر بطور کامل تجزیه می‌گردد که OCl^- بیشتر کلر باقیمانده آب می‌باشد.

5. مواد موجود در آب: اثر گندزدایی کلر فقط بعد از تماس ارگانیسم‌ها با کلر، مؤثر است. کدورت، ذرات ریز و سایر ناخالصی‌های معلق در آب مانع تماس کافی ارگانیسم‌ها با کلر شده و آنها را در برابر اثر کشندگی کلر حفظ می‌نمایند. بنابراین برای کلرزنی مؤثر آب، کدورت باید تا حداکثر ممکن بوسیله مراحل مختلف تصفیه مانند انعقاد، تجمع ذرات و صاف کردن کاهش یابد.

ویژگی‌های شیمیایی کلر

ü کلر در درجه حرارت معمولی با اکثر فلزات میل ترکیبی دارد.

ü برای نگهداری کلر، از ظروف فولادی، چدنی، مسی، برنز، نیکل و سرب می‌توان استفاده کرد.

ü معمولاً به علت ویژگی‌های خاص کلر، در دستگاههای کلرزنی(کلریناتورها) لوله‌ها از جنس فلزات مخصوص مانند؛ نقره، پلاتین با روکش طلا هستند در حالیکه برای خط انتقال و تزریق کلر به آب از لوله‌های پی‌وی‌سی و پلاستیکی استفاده می‌شود.

مبانی کلرزنی

برای حصول اطمینان از درستی کلرزنی قواعد زیر بایستی رعایت شود:

1. آب مورد گندزدایی، صاف و بدون کدورت باشد.

2. کلر مورد نیاز آب مشخص گردد، نقطه شکست کلر و کلر باقی مانده آزاد حائز اهمیت است.

3. در هر حال زمان تماس حدود یک ساعت برای از بین بردن زیستوارکهای حساس در مقابل کلر منظور گردد.

4. حداقل کلر باقیمانده پس از یک ساعت 5/0 میلی گرم در لیتر پیشنهاد می‌شود. این مقدار در همه‌گیری‌های بیماری‌های روده تا 1 میلی گرم در لیتر نیز توصیه شده است.

5. مقدار کلر مورد نیاز هر نوع آب برابر خواهد بود با مقدار کلری که به آب اضافه می‌شود تا پس از یک ساعت مقدار 5/0 میلی گرم در لیتر کلر باقی مانده داشته باشد.

روش کلرزنی

با توجه به حجم آب مورد گندزدایی و وسعت پروژه، روش کلرزنی تعیین می‌گردد. کلر ممکن است به یکی از اشکال زیر در دسترس باشد:

الف) گاز کلر Cl2

ب) کلرامین NH2 Cl و NHCl2

ج) پرکلرین High Test Hypochlorit) H.T.H)

د) دی اکسید کلر Clo2

چگونگی اثر گندزدایی کلر

کلر افزوده شده به آب، منجر به تشکیل اسید کلریدریک و اسید هیپوکلرو می‌شود. اسید هیپوکلرو مؤثرترین ترکیب کلردار برای گندزدایی آب می‌باشد. هرچه قدر PH آب پایین باشد اثر گندزدایی آن بیشتر می‌شود، زیرا در PH نزدیک 7 اسیدهیپوکلرو بیشتر تولید می‌گردد و در PH حدود 5/8 اثر گندزدایی کلر، ضعیف خواهند شد. خوشبختانه بیشتر آب‌ها دارای 5/7-6=PH هستند.

سیستم‌های کلرزنی

1. سیستم کلرزنی مایع: برای این سیستم می‌توان دو حالت در نظر گرفت.

حالت اول: که به آب، مایع کلردار تزریق می‌شود. هیپوکلریت سدیم(NaClO) و هیپوکلریت کلسیم(₂Ca(ClO)) از نوع کلر مایع هستند. برای تزریق این مواد به آب از هیپوکلریناتورها استفاده می‌شود. این دستگاه عموماً یک دوزینگ پمپ است(پمپ دیافراگمی یا پیستونی).

حالت دوم: گاز کلر تحت فشار بالا و دمای پایین به مایع تبدیل شده و در کپسول‌های مخصوص نگهداری می‌شود و با کمک تبخیرکننده‌ها به گاز تبدیل شده و برای تزریق به آب استفاده می‌گردد. استفاده از این حالت هنگام نیاز شدید و بسیار زیاد تصفیه‌خانه، نسبت به سیستم‌های دیگر ارجحیت دارد.

2. سیستم کلرزنی گازی: با استفاده از فاز گازی کپسول‌ها با کمک کلریناتورها، گاز کلر(بوسیله انژکتور) با آب مخلوط شده و به آن تزریق می‌گردد.یک سیستم کلرزنی ساده به صورت گازی عموماً از سه جزء کلریناتور، انژکتور و کپسول‌های(سیلندرهای) کلرزنی تشکیل می‌گردد. استفاده از تبخیرکننده - به دلیل هزینه‌های بالای آن - عموماً در شرایطی که مقدار کلر مصرفی زیاد باشد(مثل تصفیه‌خانه‌های بزرگ) استفاده می‌گردد که جزء سیستمهای مایع محسوب می‌گردند.

سیستم‌های کلرزنی تصفیه‌خانه جلالیه

تجهیزات کلرزنی

1. سیلندر گاز کلر: به منظور حمل و نقل گاز کلر، کلر تحت فشار(بین 8-7 اتمسفر) و در دمای کم به صورت مایع در سیلندرهای مخصوص نگهداری می‌شود. عمدتاً در کپسول‌ها 85٪ مایع کلر و 15٪ گاز موجود است. بدنه سیلندرها از جنس فولاد با ضخامت حدود 10 میلیمتر می‌باشد. از لحاظ ایمنی باید قدرت تحمل فشار تا 40 اتمسفر را داشته باشد. هر لیتر از ظرفیت آن حدود یک کیلوگرم کلر مایع گنجایش دارد. سیلندرهای با ظرفیت کم به طور عمودی به دیوار نصب خواهند شد و کپسولهای بزرگتر، 500 کیلوگرمی، 1000 کیلوگرمی یا یک تنی به صورت افقی و با شیب ملایم به سمت ته سیلندر، قرار می‌گیرد.

2. تبخیرکننده[8]: زمانیکه نیاز به تزریق کلر با حجم زیاد باشد، قسمت گازی کپسول جوابگوی نیاز نمی‌باشد، چرا که در صورت برداشت بیش از حد 5 کیلوگرم در ساعت، کلر گازی به دلیل کاهش فشار و در نتیجه کاهش قابل توجه دما، احتمال یخ‌زدن کپسول به شدت افزایش می‌یابد، بنابراین استفاده از آن مشکل خواهد بود. بنابراین باید به روشی بخش مایع کلر را در سیلندر به گاز تبدیل نمود که این عمل از طریق تبخیرکننده‌ها صورت می‌گیرد.

3. صافی گاز کلر[9]: این صافی بعد از تبخیرکننده‌ قرار می‌گیرد و ناخالصی‌های گاز کلر، ناشی از سیلندر و ضایعات آن را جذب نموده تا به کلریناتور و تجهیزات جانبی آن آسیبی وارد نشود.

4. شیر فشارشکن[10]: به منظور جلوگیری از بالا رفتن فشار در سیستم از یک طرف و تأمین اطمینان و از طرف دیگر برای جلوگیری از تبدیل مجدد گاز کلر به مایع، پس از تبخیرکننده و قبل از کلریناتور از شیر فشارشکن استفاده می‌شود.

5. کلریناتور(دستی و اتوماتیک): کلریناتور به طور کلی از سه بخش رگلاتور، روتامتر و فلومتر تشکیل شده است.

رگلاتور از طریق خروجی(Vent)، فشار سیستم را تنظیم می‌نماید، از طرفی به خاطر شکستن خلاء حالت شیر فشارشکن را دارد.

روتامتر(Rotameter) تنظیم میزان تزریق کلر را انجام می‌دهد، شیر کنترل جزء بخش روتامتر است.

فلومتر میزان تزریق را نشان می‌دهد، این میزان تزریق تحت فشار معینی به رگلاتور تنظیم آن را بر عهده دارد، اصولی و صحیح می‌باشد.

کلریناتور در واقع وظیفه اصلی تزریق کلر به آب ورودی را انجام می‌دهد، جریان کلر را کنترل و اندازه‌گیری و با کمک انژکتور به آب وارد می‌نماید.

6. انژکتور[11]: در واقع کلر را از کلریناتور دریافت و با آب مخلوط می‌نماید. وظیفه انژکتور مکش گاز(یا مایع) و تزریق(یا اختلاط) کلر به آب می‌باشد. انژکتور ترکیبی است که علاوه بر مکش وظیفه اختلاط کلر با آب را نیز دارد. مکش ایجاد شده باعث جریان یافتن گاز کلر از کلریناتور و ورود آن به انژکتور می‌شود. از همان مسیر خلاء ایجاد شده و از داخل شیشه فلومتر، گاز کلر به طرف انژکتور حرکت کرده و به طرف محل تزریق حرکت می‌کند(مانند تزریق به لوله آب خام ورودی یا آب تصفیه شده قبل از ورود به مخزن).

فضاهای تشکیل دهنده واحد کلرزنی گازی

واحد کلرزنی بخشی از سیستم تصفیه آب آشامیدنی و بهداشت است( برای گندزدایی شیمیایی آب) که شامل قسمت‌های زیر می‌باشد:

1- اتاق استقرار سیلندرهای آماده مصرف

2- اتاق کلرزنی

3- انبار نگهداری سیلندرهای گاز کلر

4- اتاق فرمان و کنترل

5- حوضچه خنثی‌سازی

اتاق استقرار سیلندرهای آماده مصرف

به اتاقی مسقف و ایمن اتلاق می‌گردد که بر حسب مصرف آب مورد نیاز، یک یا چند سیلندر یک تنی یا با حجم کمتر بر روی حداقل دو واحد سکوی ویژه مستقر شده باشند.

اتاق کلرزنی

به فضای مسقف و ایمن در واحد کلرزنی اتلاق می‌گردد که عمل تزریق گاز کلر به منظور گندزدایی و سالم‌سازی آب آشامیدنی به‌وسیله دستگاه‌های کلرزنی خودکار و سیستم‌های کنترل و ایمنی مربوطه در این اتاق انجام می‌شود.

انبار نگهداری سیلندرهای گاز کلر

به فضای مسقف و ایمن در واحد کلرزنی اتلاق می‌شود که سیلندرهای گاز کلر اعم از خالی یا پر طبق ایمنی در آن نگهداری می‌گردد.

اتاق فرمان و کنترل

فضای مسقف و ایمن در واحد کلرزنی است که از طریق پنجره‌های شیشه‌ای بسته، مشرف به اتاق استقرار سیلندرها و اتاق کلرزنی بوده و شخص یا اشخاص اداره کننده ، در آن مستقر می‌باشند.

حوضچه خنثی‌سازی

حوضچه‌ای است که نزدیک اتاق کلرزنی و انبار سیلندرهای گاز کلر ساخته می‌شود و همواره دارای آب آهک و یا ترجیحاً سود، در حد اشباع می‌باشد تا در مواقع بروز نشت گاز، با غوطه‌ور کردن سیلندر در آن، موجب خنثی‌کردن نشتی گاز کلر از سیلندر گردیده و از آلوده شدن کار و محیط زیست به گاز کلر جلوگیری به‌عمل آید.

ü ساختمان واحد کلرزنی بایستی مستقل از دیگر واحدها و ترجیحاً هم سطح زمین باشد.

ü حداقل ابعاد اتاق استقرار سیلندرهای آماده مصرف 5×3×3 (طول، عرض، ارتفاع) متر باشد تا فضای کافی برای اپراتور جهت انجام تعمیرات یا تعویض سیلندر موجود باشد.

ü پی ستون‌های استقرار سیلندرهای گاز، داری استحکام کافی باشد.

ü مجهز به یک لایه عایق حرارتی با ضخامت حداقل 5/2 سانتیمتر گردد.

ü سقف اتاق استقرار سیلندرهای آماده مصرف و اتاق کلرزنی به‌صورت شیب‌دار اجرا شود تا آب باران و برف در آب‌رو، به راحتی تخلیه گردد، هدف از این امر آن است که هیچ‌گونه رطوبتی بر روی کپسول های گاز کلر اثر گذار نباشد.

ü در سقف اتاق استقرار سیلندرهای گاز آماده مصرف، شبکه افشانک آب(روش سقفی) مناسب تعبیه شود تا در مواقع اضطراری(نشت گاز)، به منظور شستشوی گاز عمل نماید.

ü مصالح ساختمانی مورد استفاده برای پوشش دیوارها، کف و سقف اتاق استقرار سیلندرهای آماده مصرف، کلرزنی و انبار سیلندرهای گاز می‌بایست در برابر خوردگی و آتش مقاوم باشد.

ü در ورودی برای حمل سیلندر به داخل و خارج انبار می‌تواند از نوع کشویی یا ریلی باشد ولی در خروج عادی و اضطراری کارکنان باید از نوع لولایی و به طرف بیرون باز شود.

ü سیستم جمع‌آوری و دفع فاضلاب واحد کلرزنی برای مواقع اضطراری پیش‌بینی شود.

ü پیش‌بینی حوضچه خنثی‌سازی خارج از اتاق کلرزنی با ابعاد حداقل 3*5/1*3 متر (طول، عرض، عمق) شود که همواره باید دارای آب آهک و یا ترجیحاً سود در حد اشباع باشد(برای غوطه ور کردن یک سیلندر یک تنی) همچنین شیر تخلیه در پایین‌ترین نقطه حوضچه، تعبیه گردد.

ü محل انبار سیلندرهای کلر باید دور از محل رفت و آمد وسایل نقلیه عمومی باشد.

ü محل نگهداری و استقرار سیلندرهای کلر بایستی دور از منابع تولید حرارت و تابش مستقیم نور خورشید باشد.

ü سیلندرهای گاز، دور از لولـه‌های بخار آب، رادیاتور، اجاق گاز و یا بویلرها نگهداری شوند.

ü اتاق استقرار سیلندرهای آماده مصرف و انبار، باید مجهز به جرثقیل سقفی از نوع هیدرولیکی یا الکتریکی چهار حالته باشد و تیری که جرثقیل بر روی آن نصب می‌گردد به گونه‌ای باشد که سیلندرهای اتاق استقرار سیلندرهای آماده مصرف و انبار را پوشش ‌دهد. ضمناً اتصال بازوهای جرثقیل به کمربند سیلندرها باید به طور خودکار طراحی شود.

ü دسته کنترل جرثقیل در خارج از اتاق استقرار سیلندرهای آماده مصرف و انبار و در کنار حوضچه خنثی سازی و درون محفظه مناسب قرار گیرد (طول کابل دسته کنترل به‌گونه‌ای انتخاب شود که اپراتور قادر به کار کردن با آن از فاصله دور باشد).

ü حوضچه خنثی سازی، ترجیحاً در مقابل اتاق استقرار سیلندرهای آماده مصرف و انبار سیلندرها، طراحی و ساخته شود.

ü کانال‌های تخلیه هوا، مجهز به فن مکنده در ارتفاع 20 سانتیمتری از کف اتاق استقرار سیلندرهای آماده مصرف و اتاق کلرزنی تعبیه شود و هوای خروجی می‌بایست به حوضچه خنثی‌سازی هدایت و بعد از آن به هوای آزاد تخلیه گردد.

ü فن دمنده هوای آزاد باید نزدیک به سقف اتاق استقرار سیلندرهای آماده مصرف و اتاق کلرزنی نصب گردد.

ü سیستم لولـه‌کشی، ساده و دارای حداقل اتصالات و عایق در مقابل حرارت زیاد باشد و هرگز از لوله کشی طویل استفاده نشود.

ü تابلوی برق و کلید قطع و وصل(تهویه و روشنایی) اتاق استقرار سیلندرهای آماده مصرف در خارج از آن نصب گردد. همچنین تجهیزات ایمنی مناسب برای تابلوهای برق شامل سیم ارت، کفپوش عایق، فیوز، کنتور فاز و ... منظور گردد.

از آنجایی که کلر، گازی جذب شونده، محرک و خفه‌کننده برای انسان است، حد مجاز آستانه آن در هوای استنشاقی، معادل 3 میلی‌گرم در متر مکعب تعیین شده است. تنفس گاز کلر به مقدار زیاد باعث مسمومیت بسیار شدید شده و گاهی مرگ‌آور است. به‌طور کلی ایمنی و بهداشت عمومی و محیط کار در تصفیه‌خانه‌ها ارتباط مستقیمی به چگونگی طراحی ساختمان و رعایت ضوابط ایمنی کار با گاز کلر دارد. لذا به منظور پیشگیری از بروز احتمالی حوادث و خطرات جانی و مالی ناشی از نشت گاز در محیط کار و محیط زیست، آتش سوزی و انفجار و تأمین سلامت کارکنان و ساکنان اطراف، تدوین اصول طراحی ایمنی و بهداشت ساختمان واحد کلرزن در تصفیه آب آشامیدنی یک ضرورت است.

روش های تشخیص نشت گاز کلر در واحد کلرزنی

· تشخیص گاز کلر در هوا از طریق حس بویایی

· تشخیص به‌وسیله معرف‌های شیمیایی، عملی‌ترین روش استفاده از یک پارچه آغشته به آمونیاک و قرار دادن آن سر یک چوب که با آن محل نشت گاز کلر را در مسیر اولیه و اتصالات می‌توان پیدا کرد(آمونیاک در مقابل گاز کلر تولید دود سفید می کند).

· استفاده از کاغذ آغشته به یدور پتاسیم و نشاسته( درصورت وجود کلر رنگ کاغذ، آبی می شود).

· در صورت نشت گاز کلر، اپراتور مجاز خواهد بود که دوش آب را بر روی سیلندر باز نماید، تا بدلیل کاهش حرارت بدنه سیلندر، گاز کمتری از آن خارج شود.

· ایجاد سیستم خودکار نشت یاب در واحد کلرزنی و انبار و کنترل مداوم آن توسط اپراتور و انبار دار.

ساختمان واحد کلرزنی تصفیه‌خانه جلالیه دو سالن هم‌جوار در شمال‌غربی سالن کنترل و تلمبه‌خانه شستشوی صافی‌ها می‌باشد که در سالن اول سیلندرهای ذخیره گاز کلر(4 سیلندر) نصب گردیده‌اند و بر اساس نیاز می‌توان از فاز گاز یا مایع سیلندرهای ذخیره استفاده کرد. در سالن دوم دستگاههای اوپراتور و کلریناتور و انژکتور به شرح زیر نصب شده‌اند؛

· سه دستگاه کلریناتور تحت خلاء به ظرفیت kg/h 20 ساخت Portacel(آب تصفیه شده و آب خام).

· یک دستگاه تبخیرکننده کلر مایع ساخت کمپانی Fischer & Porter.

خطوط انتقال بعد از سیلندر از دو قسمت تشکیل شده است که یک خط، کلکتور فاز گاز بعد از سیلندر می‌باشد که صافی و فشار شکن در انتهای خط کلکتور نصب گردیده است. خط دوم کلکتور فاز مایع بعد از سیلندر می‌باشد و زمانیکه تزریق بیش از kg/h12 مورد نیاز باشد از فاز مایع استفاده می‌گردد و برای تبدیل آن به فاز گاز، تبخیرکننده به کار می‌رود که بعد از گذشتن از صافی و فشارشکن وارد دستگاه کلریناتور مورد نظر می‌گردد. البته دستگاه اخطار انتشار گاز کلر[12] هم در اتاق سیلندرها و هم در اتاق کلریناتور نصب گردیده است که دفتر بهره‌برداری در هنگام وقوع نشتی با خبر می‌گردند.

طرح شماتیک تصفیه‌خانه جلالیه

بخش دوم

شرایط لازم برای آزمایشگاه تصفیه‌خانه

برای تعیین کیفیت آب، آزمایشات شیمیایی و میکروبی آب انجام می‌شود و آنچه که قبل از انجام آزمایش مهم است نمونه‌گیری صحیح از نظر تعداد و تکرار نمونه‌گیری است، نمونه‌ها بایستی متناسب با اهداف تهیه و تأمین آب آشامیدنی سالم باشد.

برای انجام آزمایش‌های کیفی آب، هر تصفیه‌خانه باید دارای آزمایشگاهی با شرایط زیر باشد:

1. لوازم و تجهیزات برای انجام آزمایش‌های مورد نیاز بر اساس استانداردها.

2. کارکنان آموزش دیده و با تجربه برای ارائه خدمات آزمایشگاهی.

3. بهره‌گیری از دستور عمل‌ها و روش‌های مبین استاندارد آزمایش‌های آب.

آزمایشگاه تصفیه‌خانه آب می‌تواند به عنوان یک آزمایشگاه معتبر، محل مراجعه اشخاص حقیقی یا حقوقی باشد و در برابر ارائه خدمات، هزینه دریافت کند.

آزمایش‌های مورد نیاز

تعداد و نوع آزمایش‌های مورد نیاز در یک تصفیه‌خانه آب، بستگی به کیفیت آب خام، فرآیند تصفیه، و تعداد واحدهای تصفیه دارد. نوع آزمایش‌های مورد نیاز همراه با دلایل انجام آزمایش، برای کنترل راهبری تصفیه‌خانه و کنترل کیفیت آب تصفیه ‌شده در زیر تشریح شده است؛

استفاده از سیستم پیوسته[13] نیز برای اندازه‌گیری بسیاری از پارامترها پیشنهاد می‌شود.

آزمایش‌های فیزیکی - شیمیایی

1. دما

به‌طور کلی آب سرد برای آشامیدن مطلوبتر از آب گرم است. دمای بالای آب، باعث تسریع رشد میکروارگانیسم‌ها می‌شود و در ایجاد طعم، بو، رنگ و مسئله خورندگی مؤثر است. در استانداردها هیچ، مقدار رهنمودی برای دمای آب پیشنهاد نشده است، اما دمای آب باید مورد پذیرش مصرف‌کننده باشد. میزان دمای آب در فرآیند انعقاد نقش مهمی دارد.

2. رنگ

رنگ آب، به طور معمول بر اثر وجود ترکیبات آلی رنگدار(عموتاً اسیدهای هیومیک و فولویک)، تجزیه گیاهان، انحلال خاک در آب و همچنین مواد معدنی مانند آهن کلوئیدی، منگنز و دیگر فلزها است که به صورت ناخالصی‌های طبیعی ایجاد می‌شود. همچنین ممکن است رنگ آب در اثر تخلیه پساب‌های صنعتی به منابع آب، تغییر کند. رنگ آب به دو دسته حقیقی و ظاهری تقسیم می‌شود. رنگ حقیقی مربوط به انحلال مواد است و در مراحل صاف‌سازی از بین نمی‌رود، در حالیکه رنگ ظاهری که به دلیل وجود ذرات ریز معلق، جلبک‌ها و مانند آن است، با صاف‌سازی از بین می‌رود. اغلب مردم رنگ‌های بالاتر از 19 واحد رنگ حقیقی([14]TCU) را در یک لیوان تشخیص می‌دهند. معمولاً مردم رنگ‌های زیر این مقدار را می‌پذیرند. حد مطلوب رنگ در استاندارد ایران، کمتر یا مساوی یک واحد و حداکثر مجاز آن 20 واحد است.

3. بو

حجم اولیه نمونه آب

حجم آب مقطر مصرف شده + حجم اولیه نمونه آب

TON =

فعالیت بیش از حد جانداران آبزی و زیست‌شناختی، علت اصلی ایجاد بو در منابع آبهای سطحی است. همچنین بو به عنوان یکی از فرآورده‌های جانبی گندزدایی(کلرزنی) نیز مطرح می‌شود. بو ممکن است نشانه آلودگی و یا نقص عملیات تصفیه یا توزیع آب باشد. اگر مقدار بو افزایش زیادی یابد، باید علت آن به سرعت بررسی شود. بوی آب آشامیدنی نباید باعث اعتراض مصرف‌کننده شود، بلکه باید مورد قبول وی باشد. ساده‌ترین راه اندازه‌گیری بو، استفاده از عدد [15]TON یا عدد آستانه بو است که جزء روش‌های حسی به شمار می‌آید. در این روش، یک نمونه 200 میلی‌لیتری آب، با آب مقطر، در دمای 40 درجه سانتیگراد پیوسته رقیق شده تا دیگر بویی حس نشود، سپس عدد TON از رابطه زیر به دست می‌آید.

حجم اولیه نمونه آب

حجم آب مقطر مصرف شده + حجم اولیه نمونه آب

TON =

عدد TON در استاندارد ملی ایران، 2 واحد در 12 درجه سلسیوس و 3 واحد در 25 درجه سلسیوس است.

4. کدورت

کدورت آب در اثر وجود ذرات کلوئیدی است که اغلب با افزایش مواد معلق در منبع تأمین‌کننده آب بوجود می‌آید. این افزایش بر اثر عوامل جوی از جمله بارندگی و سیلاب است. مقادیر بالای کدورت، می‌تواند از تأثیر ماده گندزدا بر میکروارگانیسم‌ها بکاهد و باعث تشدید رشد باکتری‌ها در شبکه توزیع شود.

مقایسه کدورت آب ورودی و خروجی در فرآیند تصفیه می‌تواند بیان کننده بازدهی و میزان کارآیی سیستم باشد. آبی با کدورت کمتر از 5 واحد([16]NTU)، معمولاً مورد قبول مصرف کنندگان است. حد مطلوب کدورت در استاندارد ملی ایران، کمتر یا مساوی 1 واحد و حداکثر مجاز آن در استاندارد ایران و WHO 5 واحد ذکر شده است.

5. کل جامدات معلق([17]TSS)

کل جامدات معلق، به صورت مواد معلق موجود در آب و به طور کلی به صورت گل‌و‌لای هستند. مقایسه غلظت این جامدات که از آب ورودی و آب خروجی از صافی‌ها به دست می‌آید نشان‌دهنده میزان کارآیی واحدها در حذف و کاهش مواد معلق است. بیشتر ذرات معلق جامد را می توان به کمک فیلتراسیون از آب جدا کرد؛ بنابراین جزء معلق جامدات موجود در یک نمونه آب را می توان با فیلتر کردن آب ، خشک کردن جرم باقی مانده و فیلتر تا یک وزن ثابت در دمای و تعیین نمودن جرم باقی مانده بر روی فیلتر تخمین زد . نتایج این آزمایش جامدات معلق بر حسب جرم خشک در حجم (میلی گرم در لیتر) بیان می‌شود. مقدار جامدات حل شده که از فیلتر عبور می نماید نیز بر حسب میلی گرم در لیتر بیان می شود؛ این مقدار برابر است با تفاوت میان کل جامدات موجود در آب و جامدات معلق در یک نمونه آب. بنابراین، چگونگی عملکرد حوض‌های لخته‌ساز، ته‌نشینی و صافی‌های شنی را می‌توان با این آزمایش بررسی کرد.

6. pH

اگرچه pH در محدوده استاندارد به طور معمول اثر بهداشتی روی مصرف‌کنندگان ندارد، اما از دیدگاه بهره‌برداری، یکی از پارامترهای مهم کیفی آب به شمار می‌رود. به منظور دستیابی به اثربخشی تصفیه و گندزدایی مطلوب، توجه دقیق به میزان pH در همه مراحل تصفیه آب ضروری است برای گندزدایی مؤثر با کلر، لازم است تنظیم در محدوده pH < 8 باشد.

تنظیم pH آب در محدوده pH اشباع در شبکه توزیع برای حداقل خوردگی یا رسوبگذاری در سیستم الزامی است. مقادیر زیاد pH می‌تواند نتیجه تخلیه پساب‌های صنعتی به منابع آب باشد. در استاندارد ملی ایران، حد مطلوب pH، بین 7 تا 5/8 و برای حداکثر مجاز pH ، بین 5/6 تا 9 و در استاندارد WHO، pH کمتر یا مساوی 8 است.

7. اندازه‌گیری اکسیژن محلول(DO)

حلالیت اکسیژن در آب، تابع درجه حرارت و فشار جزئی این گاز است که با استفاده از دستگاه اکسیژن سنج از ورودی و خروجی تصفیه‌خانه یکبار در روز اندازه‌گیری می‌شود.

8. هدایت الکتریکی(EC[18])

هدایت الکتریکی، یکی از شاخص‌های کیفی آب آشامیدنی است که ساده و به سرعت قابل اندازه‌گیری است و بیان کننده قدرت یونی آب برای انتقال جریان الکتریسیته و یا برق است. هدایت الکتریکی بر حسب واحد میکروموس بر سانتی‌متر اندازه‌گیری می‌شود و نیبت به دما، غلظت و نوع یون‌های آب تغییر می‌کند.

اندازه‌گیری این پارامتر می‌تواند سریعاً وضعیت کلی نمکهای موجود در آب را مشخص کرده و درستی آزمایش کل جامدات محلول در آب را نیز تأیید نماید.

9. کل جامدات محلول(TDS[19])

کل جامدات محلول شامل نمکهای معدنی محلول در آب به صورت کاتیون‌ها(کلسیم، منیزیم، پتاسیم، سدیم، آهن و منگنز و ...) و آنیون‌ها(بی‌کربناتها، هیدروکسیدها، کلریدها، سولفاتها، نیتراتها، فسفاتها و ...) است. مقدار TDS درآب به دلیل اختلاف حلالیت مواد معدنی در مناطق جغرافیایی مختلف، بسیار متفاوت است. مقدار TDS در آب، تأثیر بسزایی در طعم آب آشامیدنی دارد. آبی با TDS کمتر از 600 میلی‌گرم بر لیتر، به طور معمول برای آشامیدن، خوب در نظر گرفته می‌شود. حداکثر TDS در استاندارد سازمان بهداشت جهانی، 1000 میلی‌گرم بر لیتر و در استاندارد ملی ایران برابر 1500 میلی‌گرم بر لیتر است.

10. قلیائیت کل([20]TA)

قلیائیت کل آب، مقدار یونهای موجود در آب است که بر اثر واکنش با یون هیدروژن خنثی می‌شود. به این ترتیب، قلیائیت میزان توانایی آب برای خنثی کردن اسیدها است. این ترکیبات از انحلال مواد معدنی خاک و اتمسفر به دست می‌آید. به طور معمول یونهای بی‌کربنات، کربنات و هیدروکسید قلیائیت آب را تشکیل می‌دهد.

قلیائیت زیاد، سبب ایجاد طعم تلخ آب می‌شود. اندازه‌گیری قلیائیت در تصفیه‌خانه‌هایی که از منعقدکننده‌ها استفاده می‌کنند، اهمیت زیادی دارد.

11. سختی کل([21]TH)

به طور کلی غلظت نمکهای کلسیم و منیزیم محلول، سختی کل آب را تشکیل می‌دهند که بر حسب کربنات کلسیم بیان می‌شود. بسته به مقدار pH و قلیائیت، سختی بیش از 200 میلی‌گرم بر لیتر در اثر حرارت، رسوب ایجاد می‌کند و مصرف صابون را افزایش می‌دهد. آبهای سبک با سختی کمتر از 100 میلی‌گرم بر لیتر، ظرفیت بافری کمی داشته و ممکن است برای لوله‌های آب خورندگی بیشتری داشته باشد. در هر جامعه با توجه به شرایط محلی، مقبولیت عمومی از نظر میزان سختی آب، به طور قابل ملاحظه‌ای تغییر می‌کند. استاندارد ایران رقم سختی کل در آب آشامیدنی را 500 میلی‌گرم بر لیتر تعیین کرده اما در استاندارد WHO رقمی ارائه نشده است.

12. سولفات(SO₄^-2)

سولفات به طور طبیعی در بسیاری از مواد معدنی وجود دارد و در آبهای زیرزمینی با غلظتهای زیاد مشاهده می‌شود. سولفات از آنیونهایی است که کمترین سمیت را دارد. وجود سولفات ممکن است طعم قابل تشخیصی را در مقادیر بیش از 250 میلی‌گرم بر لیتر ایجاد می‌کند. مقادیر بیش از 1200 میلی‌گرم بر لیتر سولفات همراه با منیزیم، سبب ناراحتیهای گوارشی و از دست رفتن آب بدن می‌شود. استاندارد WHO برای سولفات، 250 میلی‌گرم بر لیتر و در استاندارد ملی ایران، 400 میلی‌گرم بر لیتر است.

13. کلرید(Cl^-)

کلرید در آب آشامیدنی، از منابع طبیعی، فاضلابهای خانگی، روانابهای شامل نمکهای ذوب‌کننده یخ و ورود آبهای شور ناشی می‌شود. غلظتهای اضافی کلرید، بسته به قلیائیت آب، سرعت خورندگی فلزات را در شبکه توزیع افزایش می‌دهد در نتیجه، این امر منجر به افزایش غلظت فلزات در آب می‌شود.

غلظتهای بیش از 250 میلی‌گرم بر لیتر کلرید، می‌تواند سبب پیدایش طعم قابل تشخیص در آب می‌شود. استاندارد WHO برای کلرید، 250 میلی‌گرم بر لیتر و در استاندارد ملی ایران، 400 میلی‌گرم بر لیتر است.

14. سدیم(Na)

نمکهای سدیم، انحلال پذیری زیادی در آب دارند. اگرچه غلظت سدیم به طور طبیعی در آبهای سطحی کم است اما ممکن است در برخی از مناطق به مقدار زیاد در آب وجود داشته و سبب تغییر طعم آب شود. غلظتهای بالاتر از 200 میلی‌گرم بر لیتر، ممکن است طعم غیرقابل قبولی برای مصرف‌کننده ایجاد کند و غلظت آستانه طعم سدیم در آب، بستگی به آنیون مربوط و دمای آب دارد. حد مجاز استاندارد WHO و استاندارد ملی ایران برای سدیم، 200 میلی‌گرم بر لیتر است.

15. آمونیاک(NH₃)

آمونیاک شامل NH₃ غیریونیزه و NH₄⁺ یونیزه است. آمونیاک در محیط، از فرآیندهای کشاورزی و صنعتی منشأ می‌گیرد. وجود آمونیاک در آب، شاخصی برای آلودگی احتمالی باکتریایی، فاضلابی و مواد زائد حیوانی است. حد مجاز استاندارد WHO و استاندارد ملی ایران برای آمونیاک، 5/1 میلی‌گرم بر لیتر(بر حسب NH₃) است.

16. نیترات و نیتریت(NO₃ و NO₂)

نیترات و نیتریت یونهایی هستند که به عنوان بخشی از چرخه طبیعی نیتروژن وجود دارند. در بسیاری از آبهای زیرزمینی، افزایش مقدار نیترات به دلیل دفع نادرست فاضلاب به چاه‌های جذبی و توسعه فعالیتهای کشاورزی است. وجود این ترکیبات سبب ایجاد عارضه متهموگلوبینما در نوزادان شیرخوار می‌شود و نگرانی‌هایی در مورد افزایش خطر سرطان در بزرگسالان در اثر ترکیبات N – نیتروز وجود دارد. در استاندارد WHO و استاندارد ملی ایران، غلظت نیترات 50 میلی‌گرم بر لیتر(بر حسب NO₃) است. همچنین استاندارد WHO و استاندارد ملی لیران برای نیتریت، 3 میلی‌گرم بر لیتر(بر حسب NO₂) است. در هر حال، نباید میزان نیترات و نیتریت به تنهایی مورد قضاوت قرار گیرد، بلکه مجموع نسبت غلظت هر کدام، با توجه به مقادیر توصیه شده نباید از یک تجاوز کند.

17. کلر ازاد باقیمانده(Cl₂)

به منظور تصفیه و سالم‌سازی آب آشامیدنی، باید از یک ماده گندزدا مانند کلر استفاده کرد. این ماده باید به مقدار مناسب به آب تزریق شود و زمان تماس کافی برای تکمیل عمل گندزدایی وجود داشته باشد و همچنین باقیمانده ماده گندزدا و ترکیبات جانبی ایجاد شده، نباید اثر ناگوار بهداشتی داشته باشد. حدود آستانه طعم و بو کلر در آب مقطر، به ترتیب 5 و 2 میلی‌گرم بر لیتر بیشتر افراد طعم کلر یا فرآورده‌های فرعی آن را با غلظتهای زیر 5 میلی‌گرم بر لیتر تشخیص می‌دهند. در واقع، طعم کلر در غلظتهای بین 6/0 تا 1 میلی‌گرم بر لیتر، برای اغلب افراد قابل تشخیص است، اما اثر زیان‌بخشی ندارد.

18. آهن(Fe)

آهن یکی از فراوانترین عناصر پوسته زمین و عنصری ضروری در رژیم غذایی است. در تصفیه‌خانه‌هایی که از نمکهای آهن برای انعقاد، استفاده می‌شود ممکن است مقدار آهن در آب تصفیه شده افزایش یابد. خوردگی لوله‌های فولادی و چدنی در شبکه توزیع نیز باید مد نظر قرار گیرد. حد مجاز استاندارد آهن در WHO و استاندارد ملی ایران، 3٪ میلی‌گرم بر لیتر است.

19. منگنز(Mn)

منگنز در آبهای سطحی معمولاً به مقدار کم وجود دارد. وجود بیش از حد یون منگنز، رنگ آب را تغییر می‌دهد و آب برای آشامیدن نامناسب می‌شود. غلظت منگنز در آبهای فاقد اکسیژن محلول، ممکن است به چندین میلی‌گرم بر لیتر برسد، اما حضور اکسیژن محلول سبب رسوب نمکهای منگنز می‌شود. منگنز با مقادیر جزئی، عنصری ضروری برای بدن به شمار می‌رود اما با مقادیر زیاد و بلع طولانی مدت، اثرات زیان‌آوری به همراه دارد. حد مجاز استاندارد WHO و استاندارد ملی ایران برای منگنز، 5٪ میلی‌گرم بر لیتر است.

20. آلومینیوم(Al)

آلومینیوم عنصری فراوان با پراکندگی گسترده است. در سالهای اخیر، کاربرد گسترده نمکهای آلومینیوم، برای انعقاد در فرآیند تصفیه موجب وجود آن در آب آشامیدنی شده و این امر به دلیل عدم بهره‌برداری صحیح فرآیند است. حد مجاز استاندارد WHO و استاندارد ملی ایران برای آلومینیوم 2٪ میلی‌گرم بر لیتر است.

21. آزمایش جار[22]

تعیین نوع ماده منعقدکننده و مقدار مناسب آن، با توجه به کیفیت آب خام(یویژه کدورت و pH) با استفاده از دستگاه جار انجام می‌شود. تعیین مقدار بهینه ماده منعقدکننده، از مهمترین آزمایشها در تصفیه‌خانه بوده و در این راستا، تنظیم pH آب در محدوده pH اشباع برای جلوگیری از رسوب‌کنندگی یا خورندگی در شبکه آب آشامیدنی، بسیار مهم است. همچنین آزمایش جار بیان‌کننده وضعیت کمی و کیفی لجن حاصل از عملیات تصفیه است که خود در تنظیم فرآیند زلال‌سازی بسیار مفید خواهد بود. از پارامترهای مهم در این رابطه، می‌توان به ضریب چسبندگی لجن[23] ته‌نشین شده اشاره کرد.

آزمایش‌های میکروبیولوژیکی

شناخت کیفیت میکروبیولوژیک آب آشامیدنی، ارتباط مستقیم با سلامت انسان و جامعه دارد. شناسایی باکتری‌ها، میکروارگانیسم‌ها و موجودات آبزی که به طور عمده بیماریزا هستند از دیدگاه بهداشتی، اهمیت ویژه‌ای دارد و آب آشامیدنی باید عاری از هرگونه میکروارگانیسم بیماریزا باشد.

آزمایشهای میکروبیولوژیک در دو بخش باکتریایی و زیست شناختی به شرح زیر ارائه می‌شود؛

1. آزمایشهای باکتریایی

باکتریها موجودات بسیار ریزی هستند که برخی از گونه‌های آنها بیماریزا بوده و می‌توانند از راه آب آلوده منتقل و بیماری‌های مختلف باکتریایی را باعث شوند. با توجه به تنوع باکتری‌های بیماریزا در آب، کنترل آب آشامیدنی، از راه شناسایی و شمارش باکتری‌های شاخص(به طور عمده کل کلی‌فرم‌ها[24]، کلی‌فرم‌های گرماپای[25] و استرپتوکوک‌های مدفوعی[26]) انجام می‌شود. شمارش باکتری‌های هتروتروف نیز برای بررسی میزان کارآیی و عملکرد تصفیه‌خانه مهم است.

2. آزمایشهای زیست‌شناختی

ارزیابی کیفیت زیست‌شناختی آب بر اساس شناسایی و شمارش میکروارگانیسم‌های آبزی، نیزان فراوانی، ترکیب گونه‌ها، تولید مثل و شرایط فیزیکوشیمیایی موجودات ساکن در آب انجام می‌شود. اطلاعات حاصل از آزمایشهای به عمل آمده موجب شناخت عوامل ایجاد رنگ، کدورت، بو وطعم و انسداد صافی‌ها می‌شود که این امر در طراحی فرآیند تصفیه و انتخاب گندزدای مناسب در شبکه توزیع آب آشامیدنی و نیز کنترل میزان کارآیی تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب مؤثر است. پلانگتون‌ها میکروارگانیسم‌های شاخص زیست‌شناختی، هستند که به صورت موجودات آبزی و میکروسکوپی(اغلب کوچکتر از 2 میلیمتر)، در آب شناور هستند. پلانگتون‌ها شامل انواع گیاهی(فیتوپلانگتون‌ها) و جانوری (زئوپلانگتون) هستند که به همراه جریان آب در حرکت بوده و قادرند تنها به کمک حرکات قائم، عمق مناسب زیست خود را تنظیم کنند، اما قادر به حرکت از مکانی به مکان دیگر نیستند.

آزمایش فلزات سنگین

آزمایش فلزات سنگین نیاز به تجهیزات خاص و گران قیمت دارد، بنابراین پیشنهاد می‌شود آزمایشهای مذکور(به طور عمده مس، روی، سرب، کروم، کادمیم، جیوه، آرسنیک و ...) توسط آزمایشگاه مرجع یا مؤسسه‌های پژوهشی و دانشگاهی انجام شود.

آزمایش مواد کمیاب[27]

وجود بیش از حد مجاز برخی از عناصر کمیاب، آب را غیرقابل آشامیدن می‌سازد. وجود این ترکیبات در آب بیشتر ناشی از پساب‌های صنعتی به منابع پذیرنده آبهای سطحی است. مهمترین این عناصر، برومید، فلورید و سیانید است. اندازه‌گیری ترکیبات فنلی و شوینده‌ها پیشنهاد می‌شود. در راستای حفظ سلامت آب، آزمایش پارامترهای فوق در آب خروجی از تصفیه‌خانه هر ماه یکبار پیشنهاد می‌شود.

1. فلورید(F^-)

مقدار فلورید در آب خام به طور معمول کمتر از 5/1 میلی‌گرم بر لیتر است و بستگی به شرایط طبیعی و دمای محیط دارد. فلورید محلول پس از ورود به بدن، به سرعت جذب سیستم گوارش می‌شود. غلظتهای بالاتر از 5/1 میلی‌گرم بر لیتر افزایش خطر فلورازیس دندان را به دنبال دارد و غلظتهای بسیار بالاتر، به فلورازیس اسکلتی می‌انجامد. حد مجاز WHO برای فلورید، 5/1 میلی‌گرم بر لیتر است.

2. برومید(Br^-)

اکسایش یونهای برومید در مراحل ازن‌زنی و یا دیگر مواد اکسیده، در نهایت باعث تشکیل برومات در آب تصفیه شده می‌گردد. برومات موجب بروز تومورهای کلیوی در حیوانات آزمایشگاهی شده است، از اینرو مؤسسه بین‌المللی سرطان، برومات را به عنوان ماده‌ای با امکان سرطان‌زایی در انسان رده‌بندی کرده است. استاندارد WHO برای برومات، 25 میکروگرم بر لیتر است. اندازه‌گیری این پارامتر در آبهای ورودی و خروجی از تصفیه‌خانه، هر هفته یکبار پیشنهاد می‌شود. اما در صورت استفاده از اندازه‌گیری باید روزانه صورت گیرد.

3. مواد پاک‌کننده[28]

مواد پاک‌کننده در شوینده‌ها استفاده می‌شود که به صورت مصنوعی ساخته می‌شود و درنتیجه به طور طبیعی در آبها وجود ندارند. ورود آنها به آبهای سطحی از راه تخلیه فاضلابهای شهری و یا صنعتی است. این ترکیبات مشکلاتی مانند ایجاد کف، طعم و بو در آب به همراه دارد. WHO برای پاک‌کننده‌ها استانداردی ارائه نکرده، اما استاندارد ملی ایران([29]MBAS) برای آنها 2٪ میلی‌گرم بر لیتر است.

آزمایشهای مواد آلی

وجود سموم شیمیایی مانند حشره‌کشها، آفت‌کشها و نظایر آنها در منابع آب آشامیدنی، بیشتر نتیجه توسعه بی‌رویه فعالیتهای انسانی است. این سموم شامل آلدرین، آندرین، هپتاکلر، هپتاکلراپوکسید، لیندن، منوکسی‌کلر، کاربامات، کلردان، توگزافن، د.د.ت و ... هستند. آزمایشات این ترکیبات در آب خروجی از تصفیه‌خانه، هر 3 ماه یکبار پیشنهاد می‌شود. آزمایش COD، BOD، TOC نیز در این راستا قرار می‌گیرد.

آزمایشهای مواد پرتوزا

وجود بیش از حد مواد رادیواکتیو و پرتوزای خطرناک در آب، ممکن است در اثر وجود رگه‌های طبیعی این عناصر در زمین و یا دفع نادرست پسابهای بیمارستانی و مراکز پژوهشی یا نیروگاههای اتمی می‌باشد. برای اطمینان از عدم وجود آلودگی به پرتوهای آلفا و بتا، آب ورودی به تصفیه‌خانه باید حداقل یکبار در سال آزمایش شود. این آزمایش برای آبهای زیرزمینی اهمیت بیشتری دارد، هر چند پس از حوادث طبیعی، بویژه زمین‌لرزه باید تکرار شود.

لوازم مورد نیاز

لوازم و وسایل مورد نیاز برای انجام آزمایشهای مذکور با رعایت دستورالعمل‌های استاندارد به شرح زیر است؛

پارامتر مورد آزمایش	لوازم و وسایل
pH	دستگاه pH متر,وسایل شیشه‌ای آزمایشگاهی
دما	دماسنج 50 تا 10- درجه سانتیگراد(با دقت 5/0 تا 1 درجه) دماسنج 150 تا 10- درجه سانتیگراد(با دقت 5/0 تا 1 درجه) دماسنج 260 تا 10- درجه سانتیگراد(با دقت 5/0 تا 1 درجه)
اکسیژن محلول	دستگاه DO متر
رنگ	اسپکتروفتومتر,وسایل شیشه‌ای آزمایشگاهی
کدورت	دستگاه کدورت‌سنج وسایل شیشه‌ای آزمایشگاهی
بو	وسایل شیشه‌ای آزمایشگاهی
کل جامدات معلق	پمپ خلاء آزمایشگاهی خشک‌کن 103 درجه سانتیگراد دسیکاتور(رطوبت‌گیر) ترازوی آزمایشگاهی با دقت1/0 میلی‌گرم وسایل شیشه‌ای آزمایشگاهی و یا اسپکتروفتومتر
کل جامدات محلول	حمام بن‌ماری بوته چینی خشک‌کن 180 درجه سانتیگراد کاغذ صافی وسایل شیشه‌ای آزمایشگاهی و یا اسپکتروفتومتر
هدایت الکتریکی	دستگاه هدایت سنج وسایل شیشه‌ای آزمایشگاهی
قلیائیت	وسایل شیشه‌ای مختلف
سختی کل	وسایل شیشه‌ای مختلف
سولفات	همزن مغناطیسی با قابلیت تنظیم دور اسپکتروفتومتر و وسایل شیشه‌ای آزمایشگاهی
کلرید	وسایل شیشه‌ای مختلف
آمونیاک	اسپکتروفتومتر وسایل شیشه‌ای آزمایشگاهی
نیترات	اسپکتروفتومتر(مجهز به طیف UV) وسایل شیشه‌ای آزمایشگاهی
نیتریت	اسپکتروفتومتر وسایل شیشه‌ای مختلف
مواد پاک‌کننده	اسپکتروفتومتر وسایل شیشه‌ای مختلف،قیف دکانتور
فلورید	اسپکتروفتومتر وسایل شیشه‌ای مختلف
سدیم	فیلم فتومتر وسایل شیشه‌ای مختلف
کلر آزاد باقیمانده	کیت کلرسنج DPD اسپکتروفتومتر
ماده منعقدکننده	دستگاه آزمایش جار
شاخصهای باکتریایی	انکوباتور، اتوکلاو، خشک‌کن(اتوو)، بن‌ماری، pH سنج همزن مغناطیسی مجهز به گرم‌کن، چراغ الکلی، پلیت کانتر میکروسکوپ نوری، پیپتور، توزیع کننده محیط کشت پلیت متوسط، ترازو، لامپ UV، کاغذ صافی 45/0 میکرون وسایل شیشه‌ای مختلف، دستگاه فیلتراسیون، پمپ خلاء دستگاه آب مقطرگیری، هود میکروبی
شاخصهای زیست‌شناختی	میکروسکوپ نوری با عدسی چشمی 10 و شیئ 5/2، 10، 40، 100 صافی غشایی و پمپ خلاء، کاغذ صافی غشایی با منافذ 45/0، 8/0 و 3 میکرون، لام(Sedgwick rafter) و لامل، لوازم شیشه‌ای مختلف

احداث ایستگاه پایش کیفی پیوسته آب رودخانه کرج

مطالعات و عملیات احداث ایستگاه نمونه‌برداری پایش پیوسته(On Line) رودخانه کرج در منطقه سرودار بعد از سد کرج در کیلومتر 3/2 بالادست آبگیر بیلقان از سال 1381 آغاز و در ابتدای سال 1383 به بهره‌برداری رسید. این ایستگاه با هدف کنترل پیوسته فاکتورهای مهم و تعیین کننده آلودگی آب خام شامل: کدورت، هدایت الکتریکی، pH، دما، DO، BOD، COD و TOC آب خام طراحی شده است. با بهره‌برداری از این ایستگاه در صورت ایجاد تغییرات ناگهانی در کیفیت آب ورودی به آبگیر بیلقان، علائم هشدار به صورت لحظه‌ای از طریق خط تلفن به واحد بهره‌برداری آبگیر بیلقان و مرکز کنترل آب تهران(تله مترینگ) و آزمایشگاههای مرکزی شهر تهران ارسال می‌شود تا پیشگیری لازم برای مقابله با آلودگی پیش‌بینی شود.

استانداردسازی

استاندارد نمودن هر محصولی یعنی تطابق آن با نیازها و خواست‌های منطقی مصرف‌کنندگان، رواج دادن پذیرش عمومی محصولی برای عامه به گونه‌ای که در قالب هزینه اثربخشی بدون عوارض وعواقب ناخوشایند مورد مصرف یا استفاده مردم قرار گیرد. مثلاً در مورد آب آشامیدنی، استاندارد مواد آلوده‌کننده برای ارزیابی خطراتی است که ممکن است در نتیجه آب آلوده متوجه انسان گردد. اصولاً استانداردها از محلی به محل دیگر و از کشوری به کشور دیگر در حال تغییر است، لیکن کشورهایی که تاکنون استاندارد مدونی برای خود تهیه نکرده‌اند، استاندارد سازمان جهانی بهداشت را ملاک قرار می‌دهند. معمولاً دو نوع استاندارد برای مقاصد بالا متصور است: استاندارد اولیه که مقامات مسئول باید برای حفظ بهداشت عمومی و جلوگیری از آثار مواد آلوده کننده اقدامات جدی به عمل آورند، درحالیکه در استانداردهای ثانویه، باید تدابیر لازم برای ارتقاء بهداشت عمومی، به عمل آید.

منابع

& National Health & Medical Research council, National guidelines for waste management in the health industry, www.nhmrc.gov.au (2004).

& Crittenden,J., Trussell, R., whand, D., water treatment principles and design, john wiley and sons,Inc.,(2005).

& WHO Guidelines for water Quality,1996.

& AWWA, APHA, WEF, Standard Methods for Examination of Water and Wastewater,1998.

& قسیم، ترجمه غلامرضا موسوی، مهندسی آب، جلد اول، انتشارات حفیظ، چاپ اول، 1378.

& ه.س.پوی و ج.چبانوگلاس، ترجمه دکتر سیروس ابراهیمی و دکتر محمدعلی کی‌نژاد، مهندسی محیط زیست، جلد اول، تصفیه آب و فاضلاب، دانشگاه صنعتی سهند.

& امیرحسن بیگی، اصول بهداشت محیط، چاپ دوم، انتشارات اندیشه رفیع، 1382.

& محمد چالکش امیری، اصول تصفیه آب، انتشارات ارکان، 1378.

& استاندارد کیفیت آب آشامیدنی، دفتر استانداردهای مهندسی آب کشور، سال 1384.

[1] Pre-sedimentation module

[2] Pre chlorination

[3] Sludge blanket

[4] Solid Contact

[5] floc

[6] Micro Floc

[7] Bulk Floc

[8] Evaporator

[9] Gas filter

[10] Pressure Reducing-Shut off-Valve

[11] Injector

[12] Chlorine leak detector

[13] Online

[14] True Color Unit

[15] Threshold Odour Number

[16] Nephelometric Turbidity Unit

[17] Total Suspended Solid

[18] Electrical conductivity

[19] Total Dissolve Solid

[20] Total Alkalinity

[21] Total Hardness

[22] Jar Test

[23] Sludge Coefficient Cohesion

[24] Total Coli forms

[25] Thermo tolerant Coli forms

[26] Fecal Streptococci

[27] Micro Element

[28] Methylene Blue Active Substances

استاد سه‌شنبه 6 آبان‌ماه سال 1393 ساعت 23:00

نظرات 1 + ارسال نظر

س.ب.بهمرام

پنج‌شنبه 8 آبان‌ماه سال 1393 ساعت 19:45

امکان ثبت نظر جدید برای این مطلب وجود ندارد.

درباره من

پیوندها

دسته‌ها

ابر برجسب

برگه‌ها

جدیدترین یادداشت‌ها

نویسندگان

بایگانی

تقویم

جستجو

تاریخچه آب تهران

منابع تأمین آب

تاریخچه تصفیه آب

تصفیه‌خانه‌های آب تهران

2. تصفیه‌خانه آب شماره دو(کن)

3. تصفیه‌خانه‌های شماره سه و چهار(حکیمیه)

فرآیند تصفیه آب

1. انتخاب فرآیندهای تصفیه بر پایه کیفیت آب خام

الف) آشغالگیری

2. انتخاب فرآیندهای تصفیه بر پایه کیفیت آب

3. فرآیندهای مختلف یک تصفیه‌خانه

شرح مراحل تصفیه و تأسیسات آب

1. ایستگاه پمپاژ آب‌گیری و حوضچه‌ی شیرآلات ورودی

2. شیر کنترل آب خام

3. اندازه‌گیری دبی آب ورودی به تصفیه‌خانه

5. آهک زنی(تنظیم pH آب و حذف سختی)

6. اختلاط سریع

7. واحد زلال‌ساز

8. فرآیند انعقاد(کوآگولاسیون)

مکانیسم انعقاد‌سازی

مواد منعقدکننده مورد نیاز در تصفیه‌خانه

مقایسه کلروفریک و سولفات آلومینیوم(آلوم)

9. فرآیند لخته‌سازی

10. فرآیند ته‌نشینی

11. صاف‌سازی یا فیلتراسیون

1. صافی‌های شنی تحت فشار

نحوه‌ شستشوی فیلترهای تحت فشار

2. فیلترهای شنی ثقلی کند

مزایای صافی شنی کند

3. فیلتر شنی ثقلی تند

صافی‌های ویژه

صاف‌سازی در تصفیه‌خانه جلالیه

12. سالم‌سازی آب (کلرزنی نهایی)

واحد کلر زنی

ویژگی‌های شیمیایی کلر

روش کلرزنی

چگونگی اثر گندزدایی کلر

سیستم‌های کلرزنی

تجهیزات کلرزنی

فضاهای تشکیل دهنده واحد کلرزنی گازی

روش های تشخیص نشت گاز کلر در واحد کلرزنی

بخش دوم

شرایط لازم برای آزمایشگاه تصفیه‌خانه

آزمایش‌های مورد نیاز

آزمایش‌های فیزیکی - شیمیایی

7. اندازه‌گیری اکسیژن محلول(DO)

8. هدایت الکتریکی(EC[18])

9. کل جامدات محلول(TDS[19])

12. سولفات(SO4-2)

13. کلرید(Cl-)

14. سدیم(Na)

15. آمونیاک(NH3)

16. نیترات و نیتریت(NO3 و NO2)

17. کلر ازاد باقیمانده(Cl2)

18. آهن(Fe)

19. منگنز(Mn)

20. آلومینیوم(Al)

آزمایش‌های میکروبیولوژیکی

1. آزمایشهای باکتریایی

2. آزمایشهای زیست‌شناختی

آزمایش فلزات سنگین

1. فلورید(F-)

2. برومید(Br-)

3. مواد پاک‌کننده[28]

آزمایشهای مواد آلی

آزمایشهای مواد پرتوزا

لوازم مورد نیاز

احداث ایستگاه پایش کیفی پیوسته آب رودخانه­ کرج

12. سولفات(SO₄^-2)

13. کلرید(Cl^-)

15. آمونیاک(NH₃)

16. نیترات و نیتریت(NO₃ و NO₂)

17. کلر ازاد باقیمانده(Cl₂)

1. فلورید(F^-)

2. برومید(Br^-)

احداث ایستگاه پایش کیفی پیوسته آب رودخانه کرج