روشهای هوادهی

الف) فرستادن آب به هوا

ب) دمیدن هوا به آب

    هوادهنده های آب در هوا طوری ساخته شده اند که قطرات کوچک آب را در هوا می پاشند در صورتی که هوادهنده های هوا در آب، حبابهای هوا را به داخل آب می فرستند. هر دو روش طوری طراحی شده اند تا حداکثر تماس آب و هوا را به وجود آورند. برای جلوگیری از تجمع گازهایی که ممکن است سمی یا خفه کننده باشند، باید عمل تهویه به دقت انجام پذیرد.

انواع هوادهی

الف) هوادهی پاششی (Spray Aeration)

در این روش آب از لوله های سوراخدار عبور داده می شود. آب خروجی از سوراخها به صورت پاششی به مخزنی که در پایین لوله ها تعبیه شده است، می ریزد و عمل هوادهی انجام می شود. در این روش قطر نازلها حدود 2/5 تا4 سانتی متر است تا مانع گرفتگی آنها شود.

ب) هوادهی آبشاری (Cascade Aeration)

در این روش هوادهی از پله هایی به بلندی 1/2-3 متر با تعدا بین 4 تا 6 پله استفاده می شود. آب در حین ریزش آبشاری از روی پله ها در سطح وسیعی با هوا تماس داشته و عمل اصلاح کیفیت آب که مورد نظر است، انجام خواهد شد. تعداد پله ها زمان برخورد بین آب و هوا را تعیین می کند.

انواع هوادهی

ج) هوادهی چند سینی یا با ریزش آب

 (Waterfall or Multiple Tray Aeration )

برجهای سینی دار طبیعتاً مشابه برجهای آبشاری هستند، به این معنی که آب بالا برده می شود و به ارتفاع پایین تر ریزش می کند. برجهای سینی دار سوراخدار محتوی سنگ، سرامیک یا بسترهای متخلخل دیگر هستند. برجهای سینی دار، بیشتر برای اکسیداسیون آهن و منگنز مورد استفاده قرار می گیرند.

د) هوادهی با تزریق هوا (Diffused Air Aeration)

در این روش حباب هوا به داخل مخزن آب تزریق می شود.

ذ) هوادهی فواره ای     (Jet Aeration)

در این روش فواره ها که شامل لوله مشبک معلق بر فراز مخزن گیرنده می باشند موجب عمل هوادهی آب می شوند.

7. انعقاد و لخته سازی
 (Coagulation & Flocculation)

?یکی از ناخالصی های مهمی که در آبهای سطحی وجود دارد و باید نسبت به حذف آن اقدام نمود، مواد کلوئیدی است. این مواد باید به طریقه مناسب حذف شوند تا آب زلال و با کدورت پایین مطابق استانداردها تحویل مصرف کننده گردد. روش متداول حذف کدورت، رسوب دهی شیمیایی کلوئیدی با استفاده از مواد منعقد کننده است.

مقطع حوضهای ته نشینی اکسیلا تور

انعقاد

به دیگر سخن ذرات لخته شونده در سوسپانسیونهای رقیق که خواص سطحی شان به گونه ای است که به محض تماس با سایر ذرات به آنها می چسبند و یا در هم ادغام شده تشکیل ذرات بزرگتر را می دهند و در نتیجه اندازه، شکل و احتمالاً وزن مخصوص شان پس از برخورد تغییر می یابد را نمی توان مانند ذرات مجزا ته نشین کرد، لذا مواد منعقد کننده را به مقادیر لازم و کافی به آب اضافه می کنند تا ذرات کوچک، سبک و غیر قابل ته نشین ، به ذرات بزرگتر و سنگین تر تبدیل شده و به آسانی ته نشین شوند.

مواد غیر قابل ته نشینی آب به دو دلیل در برابر ته نشینی مقاومت می نمایند:

      الف) اندازه ذرات

      ب) نیروی طبیعی میان ذرات

انعقاد

ذراتی مانند گل و لای، میکروبها، ذرات مسبب رنگ و ویروسها به صورت کلوئیدی در آب وجود دارند. کلوئیدها در مدت زمان معقول و مناسبی ته نشین نمی گردند. مواد کلوئیدی را نمی توان با چشم غیر مسلح دید ولی مجموع اثرات آنها اغلب به صورت رنگ یا کدورت در آب ظاهر می شوند. ذرات کلوئیدی بقدر کافی کوچک هستند تا از مراحل بعدی تصفیه عبور نمایند، مگر اینکه بوسیل? روش انعقاد و لخته سازی از آب جدا شوند.

(Zeta Potential  )  معمولاً ذرات کلوئیدی دارای بار الکتریکی منفی بوده و یکدیگر را دفع می نمایند. در تصفی? آب به این نیروی الکتریکی دافع پتانسیل زتا می گویند. این نیروی طبیعی کافی برای جدا نگه داشتن ذرات کلوئیدی از یکدیگر است و آنها را به صورت معلق در آب نگه می دارد.

انعقاد

نیروی واندر والز.(Vander Waals)  میان تمام ذرات موجود در طبیعت وجود داشته و دو ذره را به طرف یکدیگر می کشاند این نیروی جاذب عکس پتانسیل زتا عمل می کند و تا زمانی که پتانسیل زتا از نیروی واندر والز بزرگتر است ذرات به صورت معلق در آب باقی خواهند ماند.

فرآیند انعقاد و لخته سازی، نیروی میان ذرات غیر قابل ته نشینی را خنثی می کند و یا کاهش می دهد تا نیروی واندر والز ذرات را به طرف یکدیگر بکشد و تشکیل گروه های کوچک ذرات را بدهد. این گروه های کوچک ذرات در اثر تکان دادن ملایم عمل انعقاد و لخته سازی ذرات به یکدیگر چسبیده و گروه های بزرگتر ذرات ژلاتینی شکل و نسبتاً سنگین را تشکیل می دهند که به آسانی ته نشین می شوند.

انعقاد

به طور کلی می توان گفت مکانیسم تجمع ذرات کلوئیدی شامل مراحل زیر است:

                 ü_ تقلیل نیروی دافعه و ناپایدار سازی

                 ü_ حرکت ذرات ناپایدار و برخورد آنها با هم

در واحدهای تصفی? آب عمل انعقاد شیمیایی معمولا ًدر اثر افزایش نمکهای فلزی سه ظرفیتی نظیر سولفات آلومینیوم یا کلرید فریک انجام می پذیرد. مکانیسم دقیقی که در اثر آن انعقاد انجام می گیرد کاملا ً قابل شناسایی نیست، اما چنین تصور می شود که مکانیسم های اتفاقی به شرح ذیل عبارتند از:

1- فشردگی لایه یونی

2- جذب سطحی و خنثی شدن بار

3- انعقاد جاروبی

4- پل زنی بین ذره ای

علاوه بر نیروهای جذب سطحی ،بار الکتریکی نیز ممکن است به فرآیند انعقاد کمک کنند. مواد منعقد کننده بار الکتریکی مثبت دارند که بار منفی ذرات معلق در آب را خنثی کرده و رسوب می دهند.

منعقد کننده های کمکی موادی شیمیایی هستند که همراه با منعقد کننده اصلی برای تشکیل ذرات محکم تر، با دوام تر، قابل ته نشین تر، جلوگیری از کاهش حرارت(عمل انعقاد را کند می نماید) و کاهش مقدار ماد? منعقد کننده مصرفی به آب اضافه می گردد. یکی دیگر از دلایل مهم مصرف منعقد کننده های کمکی، کاهش مقدار سولفات آلومینیوم است که نهایتا ً مقدار لجن تولیدی را کاهش می دهد. چون خشک کردن و دفع لجن سولفات آلومینیوم خیلی مشکل است، از اینرو مصرف کمک منعقد کننده های کمکی مشکلات حمل و نقل ودفع لجن را به طور قابل توجهی کاهش می دهند.

بعضی از کمک منعقد کننده های کمکی اصلی به شرح ذیل عبارتند از:

      الف) سیلیس فعال

      ب) عوامل وزنی و جاذب

      ج) پلی الکترولیت

PH بر کارائی یک منعقد کننده تاثیر گذار است. عوامل مختلف فیزیکی و شیمیایی مانند شرایط مخلوط کردن،قلیائیت، کدورت و درجه حرارت، اما بسیاری از عوامل ناشناخته وجود دارند که بر فرآیند انعقاد و لخته سازی موثر هستد، از این رو نوع و مقدار ماد? منعقد کننده برای هر آب خام بوسیل? آزمایش جار (jar test) تعیین می گردد.

بعد از تعیین نوع و مقدار ماده منعقد کننده بایستی آنرا به آب افزود، این فرآیند شامل واحدهای مختلف به ترتیب زیر است:

مراحل انعقاد شامل:

       الف) اختلاط سریع (Rapid mixing)

       ب) انعقاد (Coagulation)

       ج) لخته سازی (Flocculation)

       د) ته نشینی (Sedimentation)

هدف از اختلاط سریع پخش فوری مواد منعقد کننده و کمک منعقد کنند? مصرفی در کل آب ورودی به این مرحله است. میزان دُز مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده که توسط آزمایش جار مشخص گردیده به  آب تزریق می گردد و باید بطور یکنواخت با آب مخلوط شود. به همین دلیل هم زدن آب باید شدید باشد و تزریق ماد? شیمیایی باید در متلاطم ترین منطقه صورت پذیرد. عمل اختلاط باید سریع انجام شود، زیرا هیدرولیز ماده منعقد کننده غالبا ً فوری رخ می دهد (زمان متداول برای اختلاط 30 ثانیه پیشنهاد می شود) و ناپایدار شدن کلوئیدها نیز در زمان بسیار کمی حاصل می شود.

بعد از فرآیند اختلاط سریع، عمل انعقاد و لخته سازی بایستی صورت پذیرد، چرا که انعقاد و لخته سازی مهمترین فرآیند حذف کلوئیدها هستند. بطور کلی اهداف انعقاد، جداسازی مواد مولد کدورت، رنگ، باکتریها و سایر عوامل بیماریزا، جلبکها و موجودات مزاحم، فسفاتها،عوامل مولد طعم و بو، حذف آهن و منگنز و نهایتا ً حذف قسمتی از مواد آلی می باشد. آبی که این فرآیند را گذرانده هم از نظر ظاهری قابل قبول و هم می تواند مراحل بعدی تصفیه را بهتر طی کرده و گندزدایی شود.

یک سیستم کلوئیدی شامل ذرات جامد به صورت کاملا ً مجزا از هم در یک ماده پراکنده است. این ذرات را فاز پراکنده شده می نامند.

ذرات کلوئیدی با نیروی ثقل قابل ته نشین نیستند و با ماده ای که در آن پراکنده اند سطح مشترکی را تشکیل می دهند که نقش مهمی در رفتار سیستم های کلوئیدی دارد. ذرات کلوئیدی قطری حدود یک تا هزار میکرون دارند و پایدار هستند. پایداری کلوئیدها به خواص الکتریکی، اندازه، ماهیت شیمیایی کلوئید و خصوصیات شیمیایی بستر انتشار ارتباط دارد. بعد از عمل انعقاد ذرات، عملیات لخته سازی یا فلوکاسیون بایستی انجام پذیرد. لخته سازی فرآیند به هم زدن آرام و مداوم آب منعقد شده است تا لخته ها (فلوکها) تشکیل گردند. هدف از کاربرد این واحد اصلاح آب برای تشکیل فلوک و سهولت جداسازی آنها به کمک ته نشینی و صاف سازی می باشد.

راندمان واحد لخته سازی به شدت وابسته به تعداد برخوردهای ذرات ریز منعقد شده در واحد زمان است.

8. کاهش سختی آب(Softening of water)

کاهش سختی آب یا نرم کردن، فرآیندی است که در تصفی? آب متداول است. سختی گیری را می توان در تصفیه خانه آب انجام داد و یا اینکه مصرف کننده می تواند در محل مصرف انجام دهد. انتخاب یکی از این دو روش بستگی به عوامل اقتصادی و تمایل مردم به آب نرم دارد. به طور کلی نرم کردن آب با سختی مناسب (50 تا 150 میلی گرم کربنات کلسیم در لیتر) بهتر است به مصرف کننده واگذار شود، در صورتی که آب سخت باید در تصفیه خانه نرم شود. فرآیندهای نرم کننده متداول، شامل ته نشینی شیمیایی و تبادل کننده یونی می باشد.هر کدام از روش های فوق ممکن است در تصفیه خانه با تجهیزات اختصاصی به کار برده شود. نرم کننده های خانگی منحصرا ً واحدهای مبادله کنند? یونی هستند.

1- ته نشینی شیمیایی  Chemical Precipitation  

میزان حلالیت انواع مختلف سختی موجود در آب، متفاوت است. اشکالی که کمترین میزان حلالیت را دارند، کربنات کلسیم و هیدروکسید منیزیم می باشند. ته نشینی شیمیایی، بوسیل? تبدیل سختی کلسیم به کربنات کلسیم و سختی منیزیم به هیدروکسید منیزیم انجام می شود. این عمل را می توان به وسیل? آهک، فرآیند کربنات سدیم و یا فرآیند سود سوزآور انجام داد معمولا ً در هنگامی که آب دارای شرایط ذیل باشد از روشهای فوق جهت کاهش سختی استفاده می کنیم:

     1- آب خام حتما ً نیاز به فیلتراسیون داشته باشد.

      2- بیشتر سختی آب از نوع سختی موقت باشد.

      3- میزان سختی آن زیاد باشد.

حجم آب خام مورد نیاز و نیزاستفاده از فرایندهای مختلف جهت کاهش سختی به طریق? شیمیایی وجود دارد که انتخاب هر کدام به عوامل مختلفی از قبیل نوع سختی، درج? سختی، سهولت بهره برداری، درج? کاهش تولید لجن حاصل از کاربرد آهک و صرفه جویی مطلوب در هزین? مواد شیمیایی بستگی دارد. فرآیندهای مختلفی که جهت کاهش سختی مورد استفاده قرار می گیرند به شرح ذیل عبارتند از:

فرایندهای سختی گیری:

الف) سختی گیری جزیی با آهک (Partial Lime Softening)

ب) سختی گیری با آهک مازاد (Excess Lime Softening)

ج) سختی گیری با آهک - کربنات سدیم (Softening  Lime-Soda Ash)

2- تبادل کننده های یونی Ion Exchanger

رزین های تعویض یونی ذرات جامدی هستند که می توانند یون های نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با ابر الکتریکی مشابه جایگزین کنند.

ظرفیت و راندمان سختی گیری به عوامل زیر بستگی دارد:

1- نوع ماده تبادل کننده

2- کیفیت آب مورد تصفیه

3- نوع سطح جاذب جامد

4- مقدار مواد احیاء کننده

5- زمان احیاء

وجود بعضی مواد مضر در آب ورودی به بسترهای رزین (موجب آلودگی آلی رزین شده و رنگ رزین های آلوده به مواد آلی معمولا ً سیاه می شود در حالی که رزین های سالم شفاف هستند) می توان کارایی رزین را کاهش دهد،

لذا شایسته است که این مواد مضر قبل از ورود به بستر رزین حذف شوند، مهمترین این آلاینده ها عبارتند از :

1- کلر آزاد

2- مواد معلق و رنگ

3- آلاینده های آلی

4- نمک های محلول در آب