استفاده از دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس در کشاورزی

متاسفانه شوری آب چاه ها باعث غیرقابل کشت بودن زمینهای کشاورزی در بسیاری از نقاط شده است و این موضوع ، کشاورزان را با مشکلات متعددی روبرو کرده است. با استفاده از دستگاه آب شیرین کن کشاورزی اسمز معکوس تهیه آب جهت گلخانه و کشاورزی در مناطقی که دسترسی به آبهای شیرین نیست ، میسر می شود .با کمک دستگاه آب شیرین کن کشاورزی اسمز معکوس شوری آب تا درصد بسیار زیادی پایین می آید و آب ، مناسب با کشت و زرع خواهد شد و بنابراین راندمان کشاورزی در این روش به صورت کاملا محسوس بالا می رود . لازم به ذکراست به علت افزایش راندمان تولید در محصولات کشاورزی با استفاده ازدستگاه آب شیرین کن کشاورزی ، در همان سال اول ، کلیه هزینه های مربوط به راه اندازی و استفاده از دستگاه جبران خواهد شد.

روش کار و نوع مصارف دستگاه های آب شیرین کن صنعتی آب شیرین کن صنعتی

تنها روش شیرین سازی آب های شور،لب شور و آب دریا روش اسمز معکوس می باشد که در این روش از غشا نیمه تراوا استفاده می شود روش کار اسمز معکوس به این صورت می باشد که املاح محلول و معلق را به روش فیزیکی از مولکول های آب جدا سازی می کند و املاح را توسط آب تغلیظ شده به بیرون ازغشا هدایت می کند که اصطلاحا پساب سیستم نامیده می شود و آب حاصل شده از ممبران آب شیرین و قابل استفاده برای مصارف کشاورزی،دامپروری، آب آشامیدنی و صنعت می باشد.مصرف کنندگان این روش در صنعت کشاورزی جهت مصارف گلخانه ای و زمین های زراعتی جهت تبدیل آب های شور به آب شیرین به منظور افزایش حاصل خیزی زمین وبالا بردن کیفیت و پرباری محصولاتشان و همچنین جلوگیری از شوره گذاری زمین زراعتی استفاده می کنند.لازم به ذکر است که سیستم آب شیرین کن آب مورد نظر را به حداقل سختی رسانده و با سیستمی که بر روی دستگاه تجهیز شده است می توان به راحتی سختی آب را بالا و یا پایین آورد که در این راستا از سیستم تی دی اس متر آنلاین استفاده شده است که کیفیت آب محصول را به صورت لحظه ای می توان بررسی کرد.

پارامترهای اصلی در تصفیه آب صنعتی
خص هایی که با آنها می توان املاح محلول در آب را اندازه گیری کرد شامل هدایت الکتریکی آب (EC) ، pH ، قلیائیت ماده (P)، قلیائیت کل (M)، سختی کل (TH) و کل املاح محلول جامد TDS می باشد. در آب های طبیعی هر چه مقدار یون ها بیشتر باشد، EC آن بیشتر است و بالعکس. pH آب خالص در دمای 25 درجه سانتیگراد برابر 7 است و با افزایش دما افزایش می یابد. pH آب های طبیعی عموماً در محدوده 8-6 است. کنترل pH در بسیاری از فرایندهای تصفیه ضرورت دارد. pH آب را با دستگاه pH متر اندازه گیری می کنند. pH آب را با استفاده از کاغذهای pH و یا شتاب گرها می توان اندازه گیری کرد که دقت آن کمتر است. TDS نشان دهنده کل غلظت املاح محلول در آب است که بر حسب میلی گرم در لیتر گزارش می شود. TDS شاخص خوبی برای تعیین کیفیت کلی آب است. سختی آب (H) میزان املاح محلول کلسیم و منیزیم در آب است. سختی آب یا موقت (ناشی از بی کربنات های کلسیم و منیزیم) است یا دائم ( ناشی از سولفات، کلرید و نیترات و … کلسیم و منیزیم ). واحد بین المللی بیان سختی آب ppm معادل کربنات کلسیم یا میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم است. قلیائیت آب برابر مجموع یون های کربنات، بی کربنات و هیدروکسید آب است. هر چه قلیائیت آب بیشتر باشد ظرفیت بافری آب بیشتر است. قلیائیت آب یا ساده (P) (به علت وجود OH- یا CO₃-) و یا کل (M) (مربوط به OH- ، Co3و HCO3-)

امروزه از فرآيند اسمز معكوس (RO) به عنوان يك فرآيند جداسازي در بسياري از صنايع توليد آب شيرين ،‌تصفيه پسابها ، صنايع غذايي و داروسازي و … استفاده مي شود. استفاده از اين روش با توليد غشاهاي جديد كه مي توانستند در محدوده وسيعي از pH و دماهاي مختلف عمل كنند و نسبت به بسياري از مواد شيميايي و بيولوژيكي موجود در آب مقاومت داشته باشند توسعه چشمگيري يافته است. روش RO نسبت به بسياري از فرآيندهاي جداسازي ديگر ، همانند تقطير ، استخراج ، تعويض يوني و جذب داراي مزاياي فراواني مي باشد. در اين روش به هيچ گونه تغييرات فازي شديد انرژي و يا استفاده از محلولهاي گرانقيمت جاذب نيازي نيست. طراحي و عملكرد اين روش در مقايسه با بسياري از روشهاي قديمي جداسازي راحت تر مي باشد.در صنايع توليدي آب شيرين ، روش RO در مقايسه با روشهاي ديگر داراي مزاياي زير مي باشند:
1. مصرف پايين انرژي (نسبت به روشهاي تقطيري)
2.هزينه نگهداري پايين
3.حجم و سايز كوچك سيستم
4.راهبري آسان
5.نصب و راه اندازي در كوتاهترين زمان
6. مصرف پايين مواد شيميايي در مقايسه با روش تعويض يوني
در سيستمهاي RO نسبت به سيستمهاي گرمايي مصرف انرژي پايين مي باشد و بسياري از مشكلات همانند خوردگي كه در سيستمهاي گرمايي به دليل عملكرد در دماهاي بالا وجود دارد ، در اين سيستم ديده نمي شود. از نقطه نظر آلودگي نيز روش اسمز معكوس به روش تبادل يوني ارجحيت دارد ، زيرا هيچگونه ناخالصي به جزآنجه قبلاً در آب وجود داشته است ، به محيط زيست اضافه نمي كند. برخلاف سيستمهاي تقطيري و تعويضيوني به دليل آنكه قسمت اصلي تصفيه ي آب در سيستمهاي RO توسط غشاها انجام مي شود ، در صورتيكه اشكالي در سيستم به دليل خرابي يكي از آنها اتفاق افتاد ،‌نيازي به متوقف كردن كامل سيستم نيست ،غشاء خراب را مي توان به سادگي از سيستم خارج و تعويض يا تغيير داد. در مقايسه با سيستمهاي تعويض يوني ، هزينه يك سيستم RO ، نسبت به تغييرات ناخالصيهاي آب وابستگي كمي دارد ، بنابراين در صورت تغيير خلوص آب ورودي تغييرات زيادي در هزينه هاي تمام شده آب نهايي داده نمي شود.

اجزای یک سیستم آب شیرین کن دریایی Seawater Desalination system جهت تصفیه آب دریا می تواند بر اساس مشخصات زیر طراحی گردد:
1-با توجه به کاهش درصد بازیابی آب تولید در این مکانیسم در محدوده 15-40% می بایستی نسبت طراحی آب ورودی منطبق با نرم افزار در نظر گرفته شود بر این منظور می بایستی پمپ های ورودی فیلتر های شنی بر اساس راندمان مورد نظر طراحی محاسبه و مورد استفاده قرار گیرد، فیلتر های شنی و کربنی می بایستی از آلیاژ های ضد خوردگی یا از رنگ های اپوکسی با پوشش های دریایی پلی یورتان کتینگ شوند بطور معمول سیستم های اولترا فیلتر UF و فیلتر های دیسکی نیز بعنوان پیش تصفیه جهت کاهش کدورت آب SDI نیز مورد استفاده قرار می گیرند جنس فرایند UF از نوع FRP-PE و جنس فیلتر های دیسکی از نوع PE می باشند.
2-به منظور تصفیه اب دریا ( اسمز معکوس دریایی ) SWRO با توجه به بالا بودن قلیائیت آب و همچنین آلایندگی آب دریایی قیل از ورود آب در چرخه تصفیه آب به روش اسمز معکوس می بایستی سیستم کلرزنی و تزریق اسید انجام و سپس با استفاده از فیلتر های کربنی و تزریق متابی سولفیت سدیم از ورود کلر آزاد باقی مانده جلوگیری بعمل آید
3-سیستم های میکرونی جهت عدم عبور ذرات تاسقف 5 میکرون با جنس پوسته پلی اتیلنی پیشنهاد می گردد
4-با توجه به میزان مانده نمک های محلول در آب و طراحی براساس نرم افزار ها و فشار مورد نیاز مخصوص تصفیه آب دریا و در نظر گرفتن پارامتر هایی چون فلاکس آب تولید بر اساس LMH و میزان آب خروجی در خواستی پمپ فشار قوی در نظر گرفته می شود این پمپ می تواند در جنس های آلیاژ های استیل 316-304-916-2205 در نظر گرفته شود که این امر بر اساس میزان شوری آب در نظر گرفته می شود پمپ های فشار قوی با کارکرد سانتریوفیوژ و یا طبقاتی از نوع Duplex 2205 مورد استفاده قرار می گیرند
5-ممبران سیستم اسمز معکوس جهت تصفیه آب دریا از جنس پلی آمید TFC و با قابلیت حذف نمک های محلول تا 99.5% بر اساس مدل های کم انرژی و انرژی بالا طراحی و مورد استفاده قرار می گیرند این ممبران ها به ممبران Seawater معروف می باشند. ممبران های پلی آمید از جنس TFC مخصوص تصفیه آب دریا ( آب شور) با توانایی حذف نمک های محلول در آب با انرژی های متغیر زباد و کم در مدل های دریایی سایز قطری 4 اینچ و 8 اینچ مورد استفاده قرار می گیرند.
SW30-400 ULE400i filmtec —–SW30SHF-400 CSMSw30HRLE400——-sw30SHN-400 CSM
6-جهت کنترل فرایند و همچنین کنترل میزان کلر باقی مانده و نیز تنظیم TDS خروجی و ورودی معروف به آنالایزر اسمز معکوس می توان به کمک تجهیزات اندازه گیری همچون TDS Meter-Ec meter – Ph meter –Orp Meter با قابلیت 0-20 میلی آمپر جهت اتصالات به سیستم PLC و انجام تنظیمات لازمه استفاده نمود
7-جهت کنترل کمیت آب از فلومتر های مغناطیسی یا ونتوری و یا سیستم های فلومتر روتاری در تنظیمات دستی یا اتوماتیک فرایند استفاده می گردد
8-واحد CIP جهت شستشوی ممبران ها بعنوان واحدی مستقل و اساسی مورد استفاده قرار می گیرد این واحد وظیفه دارد جهت شستشو های دوره ه ای اسید و باز ، ممبران ها را بازیابی نماید و در مواردی آب کشی روزانه ممبران ها با آب شیرین را انجام نماید.
9-کلیه فرایند سیستم اسمز معکوس در روش تصفیه آب دریا بر اساس در خواست مشتریان ارجمند می تواند در درون کانتینر جهت سهولت در حمل و ارسال و نگهداری فرایند مورد استفاده قرار گیرد

تعریف فاضلاب
پساب، چرک‌آب یا فاضلاب به بازمانده‌ها و دورریزی‌های عمدتاً مایع محلی، شهری یا صنعتی گفته می‌شود. شیوه گردآوری و دورریزی آن در هر منطقه، بسته به آگاهی محلی نسبت به ” محیط زیست” فرق می‌کند. سیستم‌های فاضلاب برای جمع‌آوری آب‌های سطحی یا فاضلاب‌های صنعتی در مجتمع‌های بزرگ صنعتی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است، چون نفوذ سیالات به عمق خاک می‌تواند ضربه جبران‌ناپذیری را به پایه‌ها و تاسسیات زیر زمینی وارد نماید. فاضلاب شهری معمولاً فاضلاب ترکیبی یا فاضلاب بهداشتی را حمل کرده و آن را در یک تصفیه خانه، تصفیه می‌کند. فاضلاب تصفیه شده از طریق نهرهای فاضلاب تخلیه می‌شود. فاضلاب تولید شده در مناطقی که به سیستم‌های فاضلاب متمرکز دسترسی ندارند بر سیستم‌های فاضلاب در محل (صفحه وجود ندارد)سیستم‌های فاضلاب در محل تکیه می‌کنند. این فاضلاب‌ها به‌طور معمول یک گندانبار زه‌کشی تخلیه فاضلاب (صفحه وجود ندارد) زه‌کشی تخلیهٔ فاضلاب و یک بخش اختیاری تصفیه در محل دارند. پساب یا گندآب زیر مجموعه‌ای از فاضلاب است که از “مدفوع” و “ادرار” تشکیل شده‌است اما اغلب به معنی هر نوع فاضلابی استفاده می‌شود. فاضلاب، شامل محصولات خانگی، شهری یا زباله‌های مایع صنعتی و بیمارستانی است که معمولاً از طریق یک “لوله” یا فاضلاب (بهداشتی یا ترکیبی) و گاهی اوقات در یک مخزن فاضلاب دفع می‌شود خوردگی، زنگ زدگی و آلودگی خاک از مهمترین دلایل جمع‌آوری آب و فاضلابهای صنعتی است. لوله و اتصالات پلی اتیلن با خواص ضدخوردگی و مقاومت در برابر انواع مواد شیمیائی راه حل مناسبی برای جمع‌آوری و انتقال سیالات فاضلابی است. سیستم فاضلاب یک زیر ساخت شامل لوله‌ها، غربال و کانال‌ها و… می‌باشد، که برای انتقال فاضلاب از منشأ خود به نقطه‌ای برای تصفیه یا دفع نهایی استفاده می‌شود. به غیر از گندانبار که تصفیه را در محل انجام می‌دهند، انواع دیگری از تصفیه فاضلاب نیز وجود دارد “مجرای فاضلاب” ، سامانه جا به جایی زیرزمینی پساب و فاضلاب برای دفع بهداشتی و ایمن یا تصفیه است.

تعریف تصفیه فاضلاب
فرآیند زدودن آلاینده‌ها از پساب، به‌ویژه فاضلاب خانگی است که شامل فرآیندهای شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی برای زدودن این آلاینده‌ها و تأمین فاضلاب تصفیه شده که برای محیط زیست بی‌خطر است، می‌باشد. معمولاً یکی از محصولات تصفیه فاضلاب، زباله نیمه‌جامد است که لجن فاضلاب نامیده می‌شود که نیازمند تصفیه جداگانه پیش از دفن یا استفاده است. در صنايع توليدي آب شيرين ، روش RO در مقايسه با روشهاي ديگر داراي مزاياي زير مي باشند:
با توجه به کمبود منابع آب و نیاز روز افزون تمامی جوامع بشری و صنعتی به تامین آب، لازم است تا همه، بعد از استحصال و مصرف آن ،پساب خروجی خود را در راستای بازگشت آب به چرخه طبیعت مدیریت نموده و با استفاده از سیستم های تصفیه فاضلاب اقدام به پاکسازی پساب خروجی مطابق با استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست نمایند.
روش های تصفیه فاضلاب
انتخاب روش های مناسب تصفیه به درجه تصفیه مورد نیاز و شرایط اقلیمی و اهداف تصفیه بستگی دارد.
برکه های تثبیت فاضلاب
برکه های بی هوازی
برکه های اختیاری
برکه های هوازی
تصفیه فاضلاب بهداشتی و انسانی
تصفیه فاضلاب ؛ فاضلاب شهری که فاضلاب بهداشتی انسان زیر مجموعه ای از آن می باشد، از سه منبع فاضلاب خانگی، فاضلاب اماکن عمومی و مراکز تجاری و رواناب های سطحی نشات می گیرد. امروزه به دلیل مشکلاتی از قبیل بحران آب و آلودگی های زیست محیطی، تغییرات داده شده یا پیشنهادی در مقررات دولتی همچنان تاثیر مهمی در مهندسی فاضلاب دارد. با افزایش اطلاعات در مورد مواد سمی و تاثیر آن ها بر سلامت موجودات زنده و محیط زیست، مقررات جدید حاکی از توجه فزاینده به کنترل آن ها است. در مهندسی فاضلاب می بایست آثار کلی راه حل های پیشنهادی مسائل فاضلاب بر محیط زیست بررسی شود. همچنین این نکته را باید دانست که فاضلاب بهداشتی انسانی از نظر کیفیت و گاها از نظر کمیت با فاضلاب شهری برابر نیست. زیرا همانطور که در بالا ذکر شد، فاضلاب شهری علاوه بر فاضلاب خانگی شامل فاضلاب اماکن عمومی و مراکز تجاری و رواناب نیز می باشد.
کاهش ضایعات :
از طریق تصفیه فاضلاب، مقدار زباله ای که معمولا به محیط زیست منتقل می شود، کاهش می یابد و بنابراین بهبود سلامت محیط را در پی دارد . با این کار، دولت به نوبه خود خطرات بهداشتی مرتبط با آلودگی محیط زیست را کاهش می دهد و از دست دادن آب ناشی از آلودگی آب را جلوگیری می کند . همچنین تصفیه فاضلاب انسانی یا تصفیه فاضلاب بهداشتی باعث کاهش هزینه های صرف شده توسط یک کشور در پروژه های احیاء زیست محیطی مورد نیاز برای مبارزه با آلودگی می شود
تواید انرژی
لجن جمع آوری شده در طول فرایند تصفیه فاضلاب به خودی خود درمان می شود، زیرا دارای مقدار زیادی مواد تخریب پذیر است . این باکتری های بی هوازی در هضم های ویژه به طور کامل محصور شده به دمای 35 درجه سانتیگراد، منطقه ای است که این میکروارگانیسم های بی هوازی بدون اکسیژن رشد می کنند . گاز تولید شده در طول این فرآیند بی هوازی حاوی مقدار زیادی متان است که برداشت می شود و سپس برای تولید برق تولید می شود . این انرژی را می توان برای تأمین نیروگاه های تصفیه فاضلاب استفاده کرد تا آنها را پایدار سازند و اگر انرژی بیش از حد تولید می شود، می توان آن را به یک شبکه ملی انتقال داد . این کمک می کند تا کاهش وابستگی به منابع غیر قابل تجدید انرژی به عنوان سوخت های فسیلی، کاهش رد پای کربن کشور و هزینه های کشوری در تولید انرژی را کم میکند
نتیجه گیری درباره پکیج تصفیه فاضلاب
به طور خلاصه، ترکیبی از این مزایا و تولید آب، تصفیه فاضلاب را یک راه حل کوتاه مدت و بلندمدت پایدار برای بحران آب در جهان می داند که تنها با افزایش جمعیت جهان افزایش می یابد . برآورد شده است که جمعیت جهان به 9 میلیارد نفر افزایش یافته است و این باعث افزایش میزان آب مصرفی می شود تصفیه فاضلاب و برگردان مجدد آن به چرخه مصرف باعث تولید مقدار زیادی آب قابل استفاده تازه می شود، و به همین دلیل در کمبود آب کمک می کند
روش های رایج تصفیه فاضلاب
تقسیم بندی های متفاوتی برای روش های تصفیه فاضلاب وجود دارد. یکی از تقسیم بندی ها بر اساس ماهیت روش تصفیه صورت می گیرد و طبق آن روش های تصفیه مطابق زیر تقسیم بندی می شوند:
۱- روش های فیزیکی
۲- روش های شیمیایی
۳- روش های بیولوژیکی
روش های فیزیکی شامل گرفتن اجسام، دانه گیری، فیلتراسیون، بعضی روش های گندزدایی مانند استفاده از UV و ته نشینی می باشد.
روش شیمیایی شامل ترسیب شیمیایی، انعقاد و لخته‌سازی، تبادل یون، تنظیم pH و گندزدایی با کلر می باشد. روش های شیمیایی نسبت به روش های فیزیکی پیچیده تر بوده و همچنین از لحاظ هزینه خرید و نگهداری مواد شیمیایی و مشکلات احتمالی در بهره برداری نیز چندان مناسب نیستند. همچنین اضافه کردن مواد شیمیایی به فاضلاب موجب تولید لجن شیمیایی می شود که تصفیه آن نیز هزینه ها ی قابل توجهی را تحمیل می نماید. به همین دلایل سعی می شود حتی الامکان از این روش برای حذف آلاینده ها استفاده نشود.
روش های بیولوژیکی شامل روش هایی می شود که در آن انجام یک فرآیند بیولوژیکی منجر به عملیات تصفیه می گردد. در واقع در روش بیولوژیکی، باکتری ها عملیات تصفیه را انجام می دهند. روش های بیولوژیکی از جهت استفاده و یا عدم استفاده از اکسیژن، به دو بخش هوازی و بی هوازی تقسیم می گردند.
روش هایی مانند لجن فعال متعارف (CAS)، لجن فعال با هوا دهی (EAAS)، لجن فعال با رشد چسبیده ثابت (IFAS)، بیوراکتور غشایی (MBR)، راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک (MBBR)، اتصال بیولوژیکی گردان (RBC)، صافی های چکنده (TF) جزو روش های هوازی بوده و روش‌هایی همچون راکتور بافل دار بی هوازی (ABR) و بستر لجن بی هوازی با جریان رو به بالا (UASB) نیز از جمله روش های بی هوازی تصفیه فاضلاب می باشند.