کربن فعال

علت استفاده از کربن فعال توانایی این ماده در جذب مواد آلی مختلف است.کربن فعال برای مصارف تصفیه از مواد خام اولی? مختلفی مانند ذغال قیردار، ذغال سنگ نارس(تورب)، ذغال چوب نما یا قهوه ای، پسمانده های نفتی، چوب و پوست نارگیل.

امروزه از زائدات کف مخازن نفت و همچنین از خاکستر فرار زباله سوزها که با فرآیندهای شیمیایی به صورت گلوله در می آیند، برای تهیه کربن فعال استفاده می شود.

1- کربن فعال پودری  Powdered Activated Carbon(PAC)

2- کربن فعال دانه ای Granular Activated Carbon(GAC)

انواع کربن فعال

امروزه کاربرد کربن فعال بخصوص بشکل کربن فعال دانه ای در صنعت تصفیه آب بسیار فراوان است که به شرح ذیل عبارتند از: حذف طعم و بو، کلرزدایی، حذف مواد شیمیایی آلی مصنوعی، حذف ترکیبات آلی فرار، حذف رادن، حذف مواد معدنی، حذف محصولات جانبی گند زدایی.

برای کاربرد کربن فعال به صورت دانه ای در تصفیه آب باید یک ستون طراحی گردد و درون آن کربن فعال جای داده شود تا جریان آب از بستر فراهم شده عبور نماید ولیکن در کربن فعال پودری آن را به محیط عمل اضافه می نمایند.

کربن فعال دانه ای استفاده کاملتری از ظرفیت جذب را اجازه داده و در نتیجه هزینه های تصفیه را کاهش می دهد. و ستونهای فراهم شده از کربن فعال دانه ای علاوه بر عمل جذب، عمل فیلتراسیون را نیز تا حدودی انجام می دهد.

11. فلوئورزنی و فلوئورزدایی (Fluoridation & Defluoridation)

تحقیقات نشان می دهد که غلظت مطلوب یون فلوراید در آب آشامیدنی در محدود? 07 تا 1/5 میلی گرم است. افزایش آن باعث بیماری فلوئوروزیس و کمبود آن باعث پوسیدگی دندان خواهد شد. لذا باید میزان فلوئور آب در محدود? مناسب حفظ شود. میزان فلوئور مناسب در دمای متوسط سالیانه 15 درجه سانتی گراد در حدود 1 میلی گرو در لیتر توصیه می شود. این مقدار برای فصول تابستان و زمستان به ترتیب 0/8 و 1/2 میلی گرم در لیتر پیشنهاد می شود. این تغییر به میزان مصرف در فصول گرم و سرد و تغییرات انحلال فلوئور در آب بستگی دارد.

فلوئور به حالت آزاد یافت نمی شود و همواره در ترکیب با سایر عناصر وجود دارد. تمام ترکیبات آن وقتی به آب اضافه می شوند، برای تولید یون هیدروژن تجزیه می گردند. بعضی از موارد مورد مصرف به شرح ذیل عبارتند از:

1- سیلیکوفلوراید (میزان فلوئور موجود 45%)

2- سدیم فلوراید (میزان فلوئور موجود 61%)

3- اسید هیدروسیلیسیک (میزان فلوئور موجود 71%)

هم چنین برای فلوئورزدایی می توان از روشهای مختلفی مانند ترسیب شیمیایی و تبادل یون استفاده نمود. در روش ترسیب شیمیایی می توان فلوئور اضافی را از طریق لخته سازی به کمک آلوم کاهش داد و یا با استفاده از عملیات سبک کردن با آهک نیز می توان فلوراید مازاد را به صورت رسوب کلسیم فلوراید جدا نمود.

در روش تبادل یون برای حذف فلوئور می توان از تری کلسیم فسفات شامل ذغال استخوان و آرد استخوان، آلومینای فعال و رزینهای تبادل یون استفاده کرد.

12. تثبیت شیمیایی (Chemical Stabilization)

آبهای بی ثبات ایجاد مشکلات بهداشتی، اقتصادی و زیبایی مینمایند. آبهای شرب خورنده موجب حل شوندگی فلزات تشکیل دهند? لوله ها می شوند. مثلا ً خورندگی  می شود که میکروارگانیسم ها را در برابر کلر باقی مانده حفظ مینماید. لوله های آهنی سیستم توزیع آب باعث تشکیل رسوبات آهنی بنام توبرکول(Tubercul)

آب قرمز رنگ نتیج? انحلال آهن لوله های آبرسانی بوسیل? آبهای خورنده است. آهن محلول به عنوان منبع غذایی یک گروه از میکروارگانیسم ها بنام باکتری های آهن بکار می رود که مشکلات بو و مز? آب را به وجود می آورد. خورندگی لوله های مسی منجر به تولید آب با مز? فلزی می شود که در دستشویی ها، وان حمام و ماشین لباسشویی ایجاد لکه های آبی- سبزمی نماید. بنابراین آب باید تثبیت گردد.

تثبیت

هدف از تثبیت آب کنترل خورندگی و تشکیل رسوب و پوسته آبهای شرب قبل از ورود به شبکه توزیع آب است. به عبارت دیگر آب شرب باید از پایداری برخوردار باشد. در صنعت تصفی? آب، پایداری به این معناست که در رابطه با کربنات کلسیم محلول یک شرایط تعادلی به وجود می آید، یعنی در یک سیستم پایدار آب، نه کلسیم در سیستم توزیع رسوب کند ونه کربنات کلسیم از سیستم توزیع آب به محلول وارد شود.

13. گندزدایی (Disinfection)

تاریخ گواهی می دهد که گندزدایی آب آشامیدنی از قبل معمول بوده است. پارسیان آب آشامیدنی را قبل از مصرف در ظروف مسی و نقره ای برای مدتی انبار نموده و سپس مصرف می کردند. عمل صاف کردن آب به جهت بهبود کیفیت آن توسط مصریان و در زمانهای بسیار قدیم صورت می گرفته است. همچنین عمل جوشاندن آب به منظور گندزدایی و کاهش بیماریهای منطقله قدمت زیادی دارد.

استفاده از مواد شیمیایی مختلف جهت گندزدایی برای تصفیه و تهیه آب بهداشتی سابقه ای 125 ساله داشته و ابتدا از مواد شیمیایی در مواق اضطراری برای گندزدایی استفاده می شده است. اولین عمل کلر زنی مداوم در سال 1904 برای گندزدایی آب شهر لندن پیشنهاد گردید و چون این پیشنهاد بعد از وقوع اپیدمی حصبه بود، به مورد اجرا گذاشته شد و برای گندزدایی از هیپوکلریت سدیم استفاده گردید. فرآیندی که به منظور از بین بردن ارگانیسم های بیماری زای موجود در آب و یا غیر فعال نمودن آنها به کار برده می شود، گندزدایی آب نامیده می شود.

دستگاه کلریناتور

فرآیند گندزدایی ممکن است به روشهای مختلف به شرح ذیل انجام پذیرد:

1- گندزدایی حرارتی

احتمالا ً حرارت اولین روش گندزدایی آبهای شرب بوده است و هنوز هم در مواقع فوری روش مناسبی برای گندزدایی مقادیر کم آب است. آب را به مدت 5 تا 20 دقیقه می جوشانند. مدت جوشاندن آب به ارتفاع بستگی دارد و در ارتفاعات بالاتر مدت زمان بیشتری برای جوشاندن لازم است زیرا که درج? حرارت جوش پایین تر می باشد. از این روش در اردوگاهها، یا مواقعی که اشکالی در سیستم توزیع آب شهر پیش می آید، در منازل استفاده می شود.

2- گند زدایی پرتو افکنی

از پرتو های مختلف مانند اشعه ایکس، گاما، ماوراء صوت و ماوراء بنفش جهت گندزدایی آب استفاده می شود.

روشهای گندزدایی

3- گندزدایی شیمیایی

معمولترین نوع گندزدایی آب استفاده از روش شیمیایی است. مواد شیمیایی که برای گندزدایی آب مورد استفاده قرار می گیرند باید دارای شرایط ذیل باشند:

       ?            _ قادر به کشتن انواع میکرو ارگانیسم های بیماری زا باشند.

       ?            _ ارزان قیمت و مقرون به صرفه باشد.

       ?            _ کاربرد و جابجایی آنها آسان باشد.

       ?            _ به آب خاصیت سمی ندهند.

       ?            _ قادر به باقی ماندن در آب باشند تا آلودگی ثانویه احتمالی را از بین ببرد.

       ?            گندزداهای معمول

بعضی از مواد شیمیایی مورد مصرف در تصفی? آب عبارتند از:

1- ید          2- برم          3- ازن         4- یون نقره

5-پرمنگنات         6- کلر و ترکیبات آن

عوام موثر در گند زدایی:

1- شرایط آب

2- ph آب

3- درجه حرارت آب

4- غلظت و مدت زمان تماس

14. مخازن توزیع آب (Distribution tank)

در سیستم های آبرسانی برای اجتماعات مختلف با استفاده از مخازن توزیع برای مقاصدی چون ذخیره سازی آب، متعادل سازی جریان یکنواخت تغذیه(ورودی) و جریان نایکنواخت مصرف(خروجی) و نیز تامین و متعادل سازی فشار، طراحی و احداث میشود.

مخازن از نظر موقعیت نسبت به سطح زمین به دو دسته تقسیم بندی می شوند:

الف) مخازن زمینی: که بر روی زمین به صورت مدفون و غیر مدفون ساخته می شود.

ب) مخازن هوایی: زوی پایه ها نصب می شود.

مخازن توزیع از نظر موقعیت نسبت به سطح منطقه مصرف کنندگان به طور کلی به دو دسته تقسیم بندی می شوند:

انواع مخزن

الف) مخزن سطحی (Surface   reservior): در این نوع مخزن اختلاف ارتفاع چندانی با سطح منطقه مصرف کنندکان وجود ندارد و معمولا ً در سطح زمین احداث م‍ی شود.

ب) مخزن مرتفع : (Elevated reservoir) این نوع مخزن بالاتر از سطح منطقه مصرف کنندگان قرار می گیرد. در مخازن مرتفع، اختلاف ارتفاع لازم بین مخزن و سطح منطقه مصرف کنندگان توسط پایه های بتنی یا فلزی (به صورت مخزن پایه دار یا هوایی) و یا تپه ماهورهای داخل و اطراف شهر (به صورت مخزن زمینی) تامین می شود.

مخازن ذخیره و توزیع آب از لحاظ هندسی معمولا ً به دو نوع استوانه ای و مکعب مستطیل تقسیم می شوند.

مخازن آب برای اهداف زیر طراحی و اجرا می شوند:

         1-به منظور ذخیره سازی آب

الف) ذخیره سازی آب آتش نشانی Fire storage

ب ) ذخیره متعادل سازی Balancing storage

ج) ذخیره اضطراری Emergency storage

       2- به منظور تامین فشار

الف) متعادل سازی فشار در سیستم توزیع

ب) افزایش فشار در نقاط دوردست

ج) متعادل سازی هد روی پمپ

مقدارآب مورد نیاز شهرها، شهرستانها و روستاها در مرحل? اول به تعداد ساکنان آنها، تعداد کارخانجات، مؤسسات عمومی و فضاهای سبز آن منطقه بستگی دارد و در مرحل? دوم به عواملی نظیر آب و هوا، آداب و رسوم و وجود چاه یا منابع دیگر آب بستگی دارد.

مصرف آب

برای بدست آوردن حداکثر مصرف روزان? آب بایستی آب مصرفی قسمت های زیر را محاسبه نمود:

1- مصرف خانگی

2- مصرف عمومی

3- مصارف صنعتی و تجاری

4- فضای سبز

5- تلفات آب

تلفات آب

تقریبا ً 15% حجم آب تامین شده برای آبرسانی شهری را مصارف ناخواسته و به حساب نیامده تشکیل می دهد و شامل آن بخش از آب در خطوط انتقال و شبکه های توزیع است که به صورت ناخواسته از لوله ها، اتصالات، شیرآلات و مخازن به خارج نشت پیدا می کند و یا توسط انشعابات غیر مجاز برداشت می شود. نشت آب تابعی از قطر و جنس لوله، کیفیت آب بندی پیوندی ها، اتصالات و شیرآلات، دما، فشار آب، مدیریت بهره برداری و عمر سیستم است.

متاسفانه مقدار اتلاف آب شرب ازسیستم آبرسانی شهرهای ایران تا 33% گزارش شده است، اخیرا ً با مرمت و بهره برداری بهتر رو به بهبود است. تخمین زده می شود که با اجرای خوب و بهره برداری صحیح و دقیق سیستم های آبرسانی شهری این مقدار می تواند تا 20 لیتر به ازای هر نفر در روز تقلیل یابد.

تاریخچه آب تهران

 تا سال 1306 آب شهر تهران توسط 26 رشته قنات با مجموع آبدهی حدود 700 لیتر در ثانیه تامین می گردید. دراین سال عملیات احداث کانال انتقال آب رودخانه کرج به تهرا ن آغاز شد. این کانال 53 کیلومتر طول داشت و آب را از روستای بیلقان کرج به جمشید آباد تهران منتقل می نمود. طی 4 سال احداث گردید. 20 کیلومتر از این کانال سرپوشیده و بقیه روباز بود. لذا احتمال آلودگی و تلف آب وجود داشت . از طریق این کانال مقدار 53 سنگ به عنوان حق آبه و مقداری هم بعنوان سهمیه 9.84 به تهران افزوده شد . و به این ترتیب جمعا ً قریب 110 سنگ (حدود 1600 لیتر درثانیه) آب توسط جویها به آب انبارهای منازل انتقال می یافت. .

درسال 1330 طرح اولیه لوله کشی تهران برای جمعیت معادل 900،000 نفر به مرحله اجرا درآمد. و دو خط آبرسانی لوله فولادی به ظرفیت 242000 مترمکعب در شبانه روز برای انتقال از آبگیر بیلقان به اولین تصفیه خانه تهران (جلالیه) درنظرگرفته شد. بهره برداری از این خطوط لوله فولادی و تصفیه خانه جلالیه درسال 1334 آغاز گردید.

همچنین درسال 1333 به منظور مهار بارش های آسمانی مطالعات ساخت سد امیرکبیر در 40 کیلومتری شمال غربی تهران ( از آبگیر فرسنگ کوه) در کنار جاده کرج – چالوس درحوالی کیلومتر 23 نزدیک به روستای واریان آغاز گردید. عمـلیات ساختـمانی این سد درسال 1337 شـروع و درسال 1342 پایان یافت و بهره برداری از آن آغاز شد.

منابع

امیر بیگی،حسن،اصول تصفیه و بهداشت آب،انتشارات اندیشه رفیع،1382

امیر بیگی،حسن،اصول بهداشت محیط ،چاپ دوم،انتشارات اندیشه رفیع،1382

منزوی،محمد تقی،آبرسانی شهری،چاپ دهم،انتشارات دانشگاه تهران،1378

شریعت پناهی،محمد،مبانی بهداشت محیط ،انتشارات دانشگاه تهران،1379