تحقیق در مورد تكنولوژي استفاده از ازن در گندزدايي آب فاضلاب 120 ص

فهرست مطالب

فصل اول: تكنولوژي استفاده از ازن در گندزايي فاضلاب

فصل دوم: استفاه از ازن درنيروگاه

فصل سوم: آب معدني

فصل چهارم: بررسي اثر فيلترهاي مستغرق همراه با ازن در تصفية بيولوژيكي فاضلاب خانگي

فصل پنجم: حذف سيانيد درآبكاري

منابع

فصل اول:

تكنولوژي استفاده از ازن در گندزايي فاضلاب

مقدمه :

گندزدايي  به عنوان مهمترين مرحله  از  مكانيسم غير فعال سازي  يا  انهدام  ميكروبهاي  بيماريزا ( پاتوژنها) محسوب ميشود كه به منظور جلوگيري از انتشار بيماريهاي ناشي از آلودگي آبها در محيط زيست و ساكنين حريم رودخانه ها بكار ميرود . نكته مهم اين است كه فاضلاب بايستي قبل از  گندزدايي  تصفيه شود تا اينكه  عمل گندزدايي بطور موثر انجام پذير باشد . جدول شماره يك ليست برخي ميكروارگانيسم هايي كه معمولا در فاضلاب خانگي يافت مي شود و بيماريهاي ناشي از آن را نشان ميدهد .

زماني كه مولكولهاي اكسيژن بوسيله يك منبع انرژي به اتم هاي اكسيژن تجزيه مي شوند و متعاقب آن اين اتم هاي  اكسيژن  با مولكول اكسيژن برخورد مي كنند گاز ناپايدارازن (O3  (توليد ميشود كه براي گندزدايي فاضلاب بكار ميرود ، در بيشتر تصفيه خانه هاي فاضلاب  ازن از طريق عبور گاز حاوي اكسيژن از ميان جريان متناوب با ولتاژ بالا ( 6 تا 20 كيلوولت ) بين دو الكترود كه توسط دي الكتريك  و فاصله تخليه از هم جدا ميشوند توليد مي شود . ازن در محل تهيه مي شود زيرا بسيار ناپايدار است و در چند لحظه پس از توليد به عنصر اكسيژن تجزيه مي شود .

ازن ويروس كش و  اكسيد كننده قوي است . مكانيسمي كه ازن براي گندزدايي بكار مي برد شامل موارد زيراست :

-         اكسيداسيون يا انهدام  مستقيم ديواره سلولي بطوريكه اجزائ سازنده سلول به بيرون تراوش مي کند.

-         واكنش سلول با راديكالهاي آزاد شده از تجزيه ازن .

-         آسيب رساندن به هسته يا اسيد نوكلوئيك سلول .

-         شكستن پيوندهاي كربن- نيتروژن (انجام واكنشDepolymerization)

:منبع جدول شماره 1  Adapted from crites and tchobanglous.1998

زمانيكه ازن در آب تجزيه مي شود راديكالهاي آزاد هيدروژن پر اكسي (HO°2) و هيدروكسيل (OH°) تشكيل ميشود كه خاصيت اكسيد كنندگي بسيار بالايي داشته  و نقش مهمي در فرآيند گندزدايي ايفا مي كنند . عموما چنين تصور مي شود كه باكتريها بعلت اكسيداسيون پروتوپلاسم و در نتيجه تجزيه ديواره سلولي منهدم مي شوند ( زوال و فساد سلول )  .

ميزان گندزدايي  به نوع ميكروارگانيسم ، زمان تماس و غلظت ازن بستگي دارد . در شكل شماره يك نمودار فرآيند ازن زني را نشان داده شده است .

 يك سيستم گندزداي ازن شامل اجزاء زير است :

-         آماده سازي گاز ورودي سيستم (گاز تغذيه)

-         ژنراتور ازن

-         تماس دهنده ازن

-         سيستم از بين برنده ازن اضافي

هوا يا اكسيژن خالص بعنوان منبع گاز تغذيه ( گاز ورودي ) استفاده مي شود و اين گاز در شدت جريان معيني از ژنراتور ازن عبور ميكند ، انرژي مورد نياز براي توليد ازن بوسيله تخليه الكتريكي در يك گاز( اكسيژن )توليد مي شود  .

 ژنراتور هاي ازن بر اساس موارد زير رده بندي مي شود:

-         مكانيسم كنترل ( كنترل ولتاژ يا فركانس)

-         مكانيسم خنك سازي ( با آب ‌، هوا يا آب و روغن )

-         نحوه قرارگيري صفحات دي الكتريك ( افقي يا عمودي )

-         كارخانه سازنده

اگر چه ژنراتورهاي ساخته شده توسط كارخانه هاي مختلف خصوصيات منحصر به فرد خود را دارند اما همگي آنها داراي برخي ساختارهاي مشترك هستند .

روش تخليه الكتريكي متداول ترين  منبع انرژي  مورد استفاده در توليد ازن است . هواي كا ملا خشك يا اكسيژن خالص به يك سيستم كنترل شده با ولتاژ بسيار بالا در يك فركانس بالا يا پايين نفوذ مي كند . نقطه شبنم گاز ورودي بايد  C ُ60 -  يا پايين تر  باشد .بخار گاز توليد شده از هوا شامل 5/0 تا 3 درصد وزنی, ازن خواهند بود  در حاليكه اكسيژن خالص حدود دو تا چهار برابر آن را ايجاد مي كند .

ازن پس از توليد ، به واحد تماس دهنده ، محلي كه  فاضلاب براي ضد عفوني شدن قرار دارد وارد مي شود هدف اصلي از واحد تماس دهنده اين است كه ازن را از ميان حبابهاي گاز  به درون توده مايع در حاليكه زمان كافي براي گندزدايي ايجاد شده عبور دهد ، انواع رايج  تماس دهنده هاي ازن مورد استفاده عبارتند از : پمپ فشار مثبت ، پمپ فشار منفي ( ونتوري)و آبياري مكانيكي و برج فشرده .

  چون  ازن سريعا تحليل مي رود( ازبين مي رود )  لذا بايد بطور يكنواخت در نزديكي دهانه محفظه تماس( در نزديكترين محل جريان) با فاضلاب تماس پيدا كند .      

گازهاي خروجي از  محفظه تماس جهت جلوگيري از رها شدن ازن باقي مانده در اتمسفر بايستي تصفيه شود بنابراين ضروريست براي بالا بردن بازده تصفيه, مطلوب ترين دوز مورد نياز ازن تعيين و بكار گرفته شود. وقتي اكسيژن خالص به عنوان گاز تغذيه استفاده  ميشود گازهاي خروجي از محفظه  تماس دوباره مي تواند  به چرخه ازن  وارد شده يا براي استفاده مجدد در تانك هوادهي وارد شود باقيمانده ازن كه مورد استفاده قرار نمي گيرد به واحد انهدام ازن فرستاده مي شود .

  پارامترهاي کليدي , كنترل ، فرآيند، دوز تركيب و زمان تماس ميباشد. هدف نهايي يك سيستم گند زداي ازن حل شدن حداكثر ميزان ازن در فاضلاب است ‏چرا كه ميزان گندزدايي به مقدار ازن تماس يافته با فاضلاب بستگي دارد . مقدار ازن حل شده در فاضلاب در زمان ثابت به فشار گاز ازن و شدت جريان گاز تغذيه بستگي دارد .

 ضروري است كه كليه  سيستم هاي گند زدائي ازن براي اطمينان از شرايط مجاز مربوط به سايت مورد نظر ابتدا بصورت پايلوت بررسي شده و قبل از نصب كاليبره گردند .

كاربرد :

گند زدائي با ازن معمولاً در تصفيه خانه هاي متوسط تا بزرگ حداقل بعد از تصفيه ثانويه مورد استفاده قرار ميگيرد . علاوه بر گند زدائي ، استفاده معمول ديگر از ازن در تصفيه فاضلاب براي  كنترل بو ميباشد . با وجود اينكه گند زدائي با ازن در اروپا بطور گسترده مورد استفاده قرار گرفته اما در ايالات متحده بصورت محدود مورد استفاده قرار گرفته است . ازن در مقايسه با كلر يا اشعه uv  توانايي انجام حد بالايي از  گندزدايي  را دارد اگر چه هزينه هاي سرمايه اي مانند تعمير و نگهداري در مقايسه با ساير گزينه ها قابل قياس نيست ، بنابراين ازن  بطور محدود و در موارد خاص ، جايي كه ساير گزينه ها مؤثر نيستند مورد استفاده قرار ميگيرد .

محاسن و معايب :

محاسن :

-        ازن براي انهدام ويروسها و باكتريها بسيار موثر تر از كلر است.

-        زمان تماس مورد نياز براي  فرايند ازوناسيون كوتاه است ( تقريبا 10 تا 30 دقيقه )

-        هیچ ماده باقيمانده خطرناكي كه نياز به حذف شدن آنها باشد وجود ندارد چرا كه ازن بعد از ازوناسيون سريعا  تجزيه مي گردد.

-        بعد از ازوناسيون رشد مجددي از ميكروارگانيسمها وجود ندارد بجز آنهايي كه توسط ذرات در جريان فاضلاب محافظت مي شوند .

-        ازن در محل  توليد شده  و  بنابراين مشكلات ايمني كمتري در ارتباط با بارگيري و تخليه آن وجود دارد.

-        ازوناسيون غلظت اكسيژن حل شده (DO) در فاضلاب را بطور موثر بالا مي برد .و اين امر سبب حذف نياز به هوادهي مجدد و نيز بالا رفتن سطح DO در جريان ورودي مي شود .

معايب:

-        مصرف ازن با دوز كمتر ممكن است بطور موثر قادر به غير فعال سازي بعضي از ويروسها؛  هاگها و كيستها نباشد .

-        تكنولوژي استفاده از ازوناسيون نسبت به كلر يا گند زدايي با UV بسيار پيچيده است و نيازمند تجهيزات و سيستمهاي تماس موثر مي باشد .

-        ازن بسيار واكنش پذير و خورنده بوده بنابراين سيستم ازوناسيون  نيازمند موادي مانند فولاد زنگ نزن مي باشد كه در برابر خورندگي مقاوم هستند .

-        ازوناسیون فاضلابهايي كه داراي مقادير بالايي از جامدات معلق (SS) ،BOD و COD هستند مقرون به صرفه نمي باشد .

-        ازن بسيار تحريك كننده و احتمالا سمي بوده بنابراين گازهاي خروجي از كنتاكتور بايستي براي حفظ سلامت اپراتور نابود شود.

-        هزينه تصفيه از نظر سرمايه و انرژي مورد نيازنسبتا بالا ميباشد

قابليت اجرا :

تصفيه خانه هاي فاضلاب  بلمونت(Belmont)  و ساوس پورت (Douthport)  در شهر ايندياناپوليس(Indianapolis ( ايالت انديانا

در سال 1985 در شهر ايندياناپوليس ايالت ايندياناي آمريكا دو تصفيه خانه فاضلاب مدرن به نامهاي بلمونت و ساوس پورت  با ظرفيت تصفيه 125 گالن در روز ( mgd 125 ) با استفاده از سيستم گندزدايي ازن  مورد بهره برداري قرار گرفت . ظرفيت نسبي ژانراتورهايي كه از گاز اكسيژن  تغذيه مي كردند  6380 پوند در روز بود.

 گند زدائي بصورت پايلوت با شرايط خاص در هر دو تصفيه خانه از اول آوريل تا 31 دسامبر 1985 انجام گرفت  خصوصيات اجرايي تجهيزات در طول دوره پايلوت ارزيابي شده و در نتيجه فعاليت گندزدايي در طول فصل بعدي بهبود يافت .هزينه  سرمايه اي هر دو سيستم ازن در حدود 80% كل هزينه هاي تصفيه خانه بوده و همچنين  هزينه اجراي برنامه هاي تعمير و نگهداري سيستم هاي ازن به ترتيب  حدود 9/1 و 7/3 درصد هزينه هاي تعمير و نگهداري كل تصفيه خانه هاي بلمونت و ساوس پورت بوده است .

در سال 1989 برنامه  منظم تعمير و نگهداري شروع شد . اطلاعات ثبت شده اثرات مهم فرايند اجرايي مربوط به تغييرات در جريان فاضلاب ، ميزان تاثير بر حسب غلظت كليفرم مدفوعي و نيازبه  ازن را نشان  مي داد  .

اطلاعات مربوط به نياز ازن قبلاً نامشخص بود . مطالعات مختلفي براي  بررسي امكان كنترل بهتر فرايند گند زدايي با  ازن آغاز شد ه بود.  اين مطالعات شامل نصب جديد