رفتن به محتوا

IranWT

We provide Technology

فهرست

  • خانه
  • تجهیزات و خدمات
  • پروژه های انجام شده
  • مقالات
  • ارتباط با ما

Water Treatment

مصرف برق دستگاههای تصفیه آب صنعتی

تجهیزات برقی٬ تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند ro٬ Water Treatment٬ WTP٬ تصفیه آب صنعتی٬ مصرف برق
مصرف برق دستگاههای تصفیه آب صنعتی

مصرف انرژی آب شیرین کن

مصرف برق یا انرژی الکتریکی در دستگاه های تصفیه آب صنعتی یا واحدهای آب شیرین کن به عنوان یکی از عوامل موثر در هزینه های بهره برداری حایز اهمیت است. مصرف انرژی ویژه واحدهای آب شیرین کن از ۸ کیلووات ساعت به ۳ کیلووات ساعت به ازای هر مترمکعب در سه دهه اخیر کاهش یافته است.

میزان مصرف برق در دستگاه تصفیه صنعتی به عنوان یک عامل کلیدی بر هزینه های تولید آب شیرین تاثیرگذار است. به همین جهت، امروزه بازیابی و استفاده مجدد از انرژی در صنعت آب شیرین کن بسیار مورد توجه است. اما دستیابی به حداقل میزان مصرف انرژی برای بازیابی آب به دلایل پلاریزاسیون غلظت، رسوب غشاء های اسمز معکوس و مقاومت هیدرولیک نفوذ، امکان پذیر نیست. با توجه به محدودیت های موجود بازیابی انرژی به همراه بازچرخانی آب، عامل بهبود مصرف انرژی و هزینه های ناشی در انواع دستگاه های تصفیه صنعتی است.

مصرف انرژی فرایند شیرین سازی آبهای شور

به طور کلی دستیابی به آب شیرین بدون صرف هزینه، تقریبا غیر ممکن خواهد بود. حتی اگر آب شیرین در زیر سطح زمین قابل دسترس باشد نیاز به پمپاژ و صرف انرژی جهت بهره مندی از آن هستیم. به عنوان مثال برای برداشت آب از منابع زیر زمینی و پمپاژ آن در حدود ۱۰۰ الی ۲۰۰ فوت به ازای هر متر مکعب، ۰٫۲۴ کیلووات ساعت انرژی مورد نیاز است. اخیراً به دلیل رشد بیش از حد جمعیت و افزایش فناوری های صنعتی برای جبران میزان عرضه و تقاضا در مصرف آب، فرایندهای آب شیرین کن برای شیرین سازی آبهای شور توسعه پیدا کرده اند. آب شیرین کن ها به دسته ای از فناوری تصفیه آب اطلاق می شود که جهت دستیابی به آب شیرین، از آب های سطحی و زیرزمینی با میزان بالا ذرات جامد حل شده مورد استفاده قرار می گیرد. در اوایل سال ۱۹۵۰ سیستم های آب شیرین کن غالبا با بهره گیری از فناوری های حرارتی مانند فرایند های تقطیر چند مرحله ای MED، MSF و MVC با صرف میزان قابل توجه ای از انرژی حرارتی مورد استفاده قرار گرفتند. با ظهور فناوری اسمز معکوس و پیشرفت چشمگیر آن در زمینه عملکرد غشایی و مصرف انرژی، این فناوری رقیب سرسخت فرایندهای حرارتی نمک زدایی شد.

فرایند های غشایی دارای چندین مزیت در بخش نمک زدایی آبهای شور هستند. مصرف انرژی کمتر، کاهش هزینه های عملیاتی، سرمایه گذاری اولیه پایینتر، بهره برداری و نگهداری آسان تر، تشکیل شدن از واحد های فشرده تر و همچنین قابلیت افزایش ظرفیت در این واحد ها در مدت زمان کوتاه، کاهش مدت زمان راه اندازی و تحویل پروژه، جدا شدن نیروگاه ها و سیستم های آب شیرین کن، انجام فرایند در دمای محیط و کاهش تاثیرات زیستت محیطی از جمله مواردی است که امروزه باعث علاقه مندی جهت استفاده از فرایند های غشایی در واحدهای نمک زدایی شده است.

انرژی لازم جهت نمک زدایی با استفاده از غشاء

دو محفظه را که به وسیله یک غشاء از هم جدا شده باشند را در نظر بگیرید. با این فرض که غشاء فقط توانایی نفوذ آب را داشته باشد و همچنین دو سمت غشاء حاوی آب دریا و آب شیرین با دمای ۲۵ درجه سانتی گراد باشد؛ طبیعی است که آب شیرین به دلیل پتانسیل غلظت به وجود آمده از طریق غشاء نفوذپذیر به سمت آب دریا نفوذ کند و باعث رقیق شدن آن شود. در صورتیکه با بهره گیری از عامل فشار خارجی به سیستم باعث ایجاد پدیده معکوس و یا تعادل در آن شویم، به مقدار فشار مورد نیاز جهت حفظ تعادل داخل سیستم فشار اسمزی می گویند.

فناوری های غشایی از انرژی های الکتریکی و مکانیکی استفاده می کنند که در اکثر کاربرد ها با بهره گیری از سوخت های فسیلی صورت می گیرد؛ و در آینده با عدم اطمینان در تأمین منابع انرژی مورد نیاز، کاهش و حفظ انرژی های مرسوم در فرایند های تصفیه به عنوان عامل اصلی بهینه سازی فرایندها به شمار می رود؛ جدا از عامل بیان شده کاهش مقدار هزینه مصرف انرژی تا ۷۵% از هزینه کل بهره برداری در سیستم های اسمز معکوس از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. مصرف انرژی در سیستم های نمک زدایی غشایی با روش های مختلف کاهش می یابد و به نظر می رسد که مصرف انرژی در فرایند های غشایی تا نزدیک شدن به حداقل انرژی تئوری به راحتی کاهش می یابد؛ اگر چه کماکان دستیابی به این امر تا کنون به دلایل زیر در صنعت حاصل نشده است:

  1. برای تولید یک حجم ثابت از آب شیرین با کمترین میزان مصرف انرژی نیاز به مقادیر زیادی از آب دریا خواهیم داشت و برای وقوع این امر وجود فرایند های پیش تصفیه قبل از ورود به سیستم اسمز معکوس ضروری است؛ فرایند پیش تصفیه دارای مراحل مختلفی شامل تزریق مواد شیمیایی و عملیات های فیلتراسیون می باشد. در مقایسه با مقدار ظرفیت تولیدی و هزینه های فرایند اسمز معکوس، انرژی مصرفی و هزینه های فرایند پیش تصفیه برای چنین حجم وسیعی از آب دریا بسیار زیاد است.
  2. محدودیت نسبت بازیابی (Recovery) در فرایند اسمز معکوس از جمله عوامل تاثیر گذار بر روی هزینه شیرین سازی آب شور در فرایند اسمز معکوس است. با افزایش نسبت بازیابی می توان افزایش نیاز به انرژی و هزینه های پیش تصفیه آب دریا را بهبود بخشید. افرایش نسبت بازیابی باعث کاهش هزینه های فرایند پیش تصفیه می شود. اما در ادامه باعث افزایش هزینه مرتبط با غشاء های فرایند اسمز معکوس شده و همچنین کاهش نسبت بازیابی باعث کاهش هزینه انرژی در غشاء فرایند می شود. بنابراین برای دستیابی به نقطه بهینه بهره برداری از فرایند اسمز معکوس باید طراحی های صورت گرفته شده بر اساس ایده ال ترین حالت از دو عامل بیان شده صورت گیرد.

کیفیت آب تولیدی نیز در تعیین شرایط بهینه طراحی موثر است و مستقیما بر روی هزینه های کلی سیستم نمک زدایی تاثیر گذار است. لذا باید قبل از انجام طراحی سیستم های نمک زدایی به آن توجه کرد.

مصرف انرژی ویژه آب شیرین کن ها

مصرف انرژی ویژه(SEC) در فرایندهای مختلف به عنوان انرژی مصرف شده به ازای تولید واحد محصول گفنه می شود. انرژی ویژه واحدهای آب شیرین کن به انرژی مصرف شده برای تولید آب شیرین بر حسب KJ/Kg گفنه می شود. کمترین میزان انرژی تئوری لازم جهت تولید آب شیرین از مقدار بسیار زیاد آب دریا و حذف ذرات، به میزان ۰٫۷۱ کیلووات ساعت بر متر مکعب ( میزان شوری ۳٫۴۳% و دمای ۲۵ درجه سانتی گراد) می باشد و همچنین حداقل میزان انرژی ویژه تئوری لازم جهت تولید آب شیرین با افزایش میزان بازیابی آب به ۲۵%، ۵۰% و ۷۵%  به ترتیب در حدود ۰٫۸۱، ۰٫۹۷ و ۱٫۲۹ کیلووات ساعت بر متر مکعب که در شکل زیر هم اشاره شده، افزایش پیدا می کند. ایجاد انرژی لازم جهت غلبه بر فشار اسمزی آب دریا به وسیله پمپ های فشار قوی تامین می شود و با به کار گیری از این تجهیز انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی تبدیل می شود و باعث روانه سازی جریان ورودی به سیستم اسمز معکوس و تولید آب شیرین می شود؛ و به طور معمول ۵۰ الی ۷۵ درصد از انرژی مصرفی در سیستم های آب شیرین کن آب دریا، صرف راه اندازی پمپ فشار قوی موجود در ورودی این سیستم می شود که در حدود ۳۵% از هزینه کلی راه اندازی سیستم نمک زدایی را در بر می گیرد.

مقدار هزینه انرژی مصرفی به ازای حجم آب تصفیه تولیدی در فرایند اسمز معکوس از اهمیت بالایی بر خوردار است و مستقیما مرتبط با مقدار فشار مورد نیاز جهت غلبه بر فشار اسمزی، وابسته به نوع آب برداشتی بوده و برای آب دریا در حدود ۸۰-۱۰۰ بار و آب لب شور در محدوده (bar 15-40) است. دو امکان برای کاهش میزان انرژی مصرفی در فرایند اسمز معکوس وجود دارد. مسیر اول مربوط به توسعه و رشد غشاهای اسمز معکوس و تولید غشاء با مصرف انرژی پایین است. راه دوم نیز ترکیب سیستم های نمک زدایی با دستگاه های بازیاب انرژی که با توجه به این دو عامل می توان در راستای بهینه سازی انرژی اقدامات مورد نیاز را صورت گرفته شود.

در اواخر دهه ۱۹۷۰ میزان مصرف انرژی ویژه(SEC) فرایند شیرین سازی آب دریا با استفاده از سیستم اسمز معکوس در حدود ۲۰ کیلووات ساعت گزارش شده است. اما با پیشرفت مداوم در تولید غشاهای اسمز معکوس، افزایش راندمان پمپ فشار قوی سیستم RO و بازیابی انرژی در فرایند، مصرف انرژی ویژه در اواسط دهه ۱۹۸۰ به حدود ۸ کیلووات ساعت به ازای هر مترمکعب آب شیرین کاهش پیدا کرده است. اگرچه پیشرفت های چشمگیری در زمینه بهینه سازی فرایند نمک زدایی به وجود آمده است اما کماکان میزان مصرف انرژی در این سیستم، ۴۰ تا ۷۵ درصد از کل هزینه بهره برداری سیستم های آب شیرین کن دریایی را شامل می شود. با معرفی فناوری های جدید بازیابی انرژی، میزان راندمان سیستم ها در حدود ۹۳ الی ۹۷ درصد افزایش پیدا کرده و همچنین طبق نمودار زیر باعث کاهش SEC به حدود ۳ کیلووات ساعت بر متر مکعب شده است.

مصرف خاص انرژی

انرژی مصرفی فرایند اسمز معکوس

میزان مصرف انرژی در اجزای اصلی فرایند اسمز معکوس طبق شکل زیر نمایش داده شده است که شامل: ۱- برداشت آب ۲- سیستم پیش تصفیه ۳- پمپ های فشار قوی (مجهز به سیستم بازیاب انرژی و یا بدون این عامل) ۴- غشاء (ممبران) اسمز معکوس ۵- تصفیه ثانویه و ۶- ذخیره جریان تولیدی می باشد. میزان کیفیت آب ورودی و همچنین نوع سیستم پیش تصفیه به کار گرفته شده قبل از ورود به سیستم اسمز معکوس نقش اساسی در انتخاب و چگونگی قرار گیری غشاء های آن ایفا می کند؛ در بعضی از موارد انتقال آب دریا از محل برداشت تا سیستم تصفیه مورد نظر دارای مسافت بالا است که همین عامل باعث صرف انرژی و هزینه قابل توجهی جهت انتقال می باشد. به طور خلاصه انرژی مورد نیاز در فرایند اسمز معکوس به صورت معادله زیر بیان می شود:

ET = Ein + Ept + Ehp + EA – EERD

ET معرف کل انرژی مورد نیاز در سیستم، Ein برابر با مقدار انرژی مورد نیاز برای انتقال جریان به سیستم از منابع برداشت آب، Ept معرف مقدار انرژی لازم جهت انجام فرایند های پیش تصفیه و تصفیه ثانویه (میکروفیلتراسیون و پمپاژ)، Ehp نشانگر میزان انرژی مورد نیاز پمپ فشار قوی، EA معرف میزان انرژی مورد نیاز سایر لوازم جانبی دستگاه (تزریق شیمیایی، سیستم CIP و پمپاژ محصول تولیدی) و EERD میزان انرژی بازیابی شده با استفاده از سیستم های بازیاب انرژی معرفی می شود. شکل زیر نشان دهنده الگوی مصرف انرژی در فرایند  اسمز معکوس و همچنین هزینه های به کار رفته در سیستم های آب شیرین کن است.

انرژی مصرفی فرایند اسمز معکوس

جدول زیر نیز میزان انرژی مصرفی یک واحد آب شیرین کن را به تفکیک مصرف کننده های مختلف برای تولید ۱ متر معکب بر ساعت و ریکاوری ۴۵ درصد نشان می دهد. جدول زیر نمایش دهنده مصرف انرژی در بخش های پیش تصفیه، تزریق مواد شیمیایی، پمپ فشار قوی، تصفیه ثانویه و سیستم شستشو آب شیرین کن می باشد و محاسبات موجود در جدول بدون بهره گیری از از سیستم بازیاب انرژی صورت گرفته شده است.

انرژی مصرفی تجهیزات آب شیرین کن

چگونگی تصفیه و حذف نیترات و روشهای آن

فرآیند BAC٬ Biological Active Carbon Filter٬ N٬ ro٬ Waste Water Treatment٬ Water Treatment٬ WTP٬ WWTP٬ آزمایش٬ اسمز معکوس٬ اکتیو کربن فعال بیولوژیکی٬ الکترودیالیز٬ حذف نیترات٬ روشهای حذف٬ مبادله یونی٬ نیترات زدایی با احیای کاتالیتیکی٬ نیترات زدایی بیولوژیک٬ نیترات زدایی شیمیایی
چگونگی تصفیه و حذف نیترات و روشهای آن

اشكال معمول نيتروژن در فاضلاب، نيتروژن آلي، آمونياك، نيتريت و نيترات هستند. تجزيه تركيبات آلي درون فاضلاب نيز منجر به افزايش غلظت آمونياك ميگردد. در شرايط بي هوازي، رشد باكتريهاي نيتريت ساز، منجر به مصرف آمونياك و توليد يون نيتريت و پس از آن نيترات خواهد شد. نيتروژن موجود در فاضلابها ناشي از فضولات انساني، شيرابه زباله و فاضلابهاي صنعتي خصوصا فاضلاب صنايع غذايي است.

به طور تقريبي، ميزان چهل درصد از نيتروژن فاضلات خام در قالب آمونياك و الباقي ماهيتي آلي دارد. متوسط غلظت نيتروژن در فاضلاب خام انساني در حدود ۳۵ ميليگرم بر ليتر است. حدود پانزده درصد از نيتروژن درون فاضلاب خام، با ته نشيني اوليه در قالب لجن اوليه از فاضلاب حذف ميگردد. با توجه به محتواي كربن و فسفر درون فاضلاب نیز حدود ده درصد از ميزان غلظت نيتروژن طي فرايند بيولوژيكي قابل حذف مي باشد.

ميزان باقيمانده نيتروژن كه بالغ بر ۲۵ ميلي گرم در ليتر است ميبايست طي فرايند نيتريفيكاسيون، از حالت آمونياكي به حالت نيتريت و متعاقب آن نيترات تبديل گردد.

حضور نيترات نيز در درون فاضلاب و متعاقب آن وارد شدن به آبهاي زيرزميني و منابع آّب شرب خطرات بهداشتي زيادي به دنبال دارد. در فرايند دنيتيريفيكاسيون با حضور باكتريهاي هتروتروفيك در يك راكتور قالبي بي هوازي داراي همزن در كف مخزن، نيترات موجود درون فاضلاب به گاز نيتروژن تبديل شده و دفع ميگردد. فرايند توليد گاز نيتروژن به صورت كنترل نشده درون كلاريفايرهاي ثانويه منجر به پديده معروف توده اي شدن و شناور شدن مجدد لجن ته نشين می شود كه يكي از مشكلات رايج در تصفيه خانه هاي فاضلاب به دلیل بهره برداري ضعيف و غير اصولي است و منجر به افزايش كدورت در خروجي است.

Benefits of Calcium Nitrate Dosing for Wastewater Facilities ...

مخاطرات نیتریت ونیترات در آبهای آشامیدنی وعوارض آن

سیار ی از مردم دررابطه با وجود نیترات در آب های آشامیدنی سؤالاتی را مطرح میکنند،نتایج پایش کیفی آبهای زیرزمینی پنسیلوانیا حاکی از غلظت کم نیترات درآبها میباشد، اما درمناطق کشاورزی غلظت نیتروژن –نیترات بیشتر از حد مجاز اعلام شده توسط EPA ،۱۰ ميلي گرم درليترمیباشد ( حد مجاز نيترات بر حسب نيتروژن- نيترات ۱۰ ميلي گرم درليتر و برحسب يون نيترات ۵۰ ميلي گرم در ليتر ميباشد.). بعلاوه محل های دفع فاضلاب ، دفع مواد زائد جامد ، سپتیک ،دفن زباله ،‌میتواند از علل غلظت بالای نیتروژن – نیترات در آبهای آشامیدنی باشد.نیتروژن یکی از اجزاء اصلی پروتئین مورد نیاز موجودات زنده است ، در محیط زیست به فرم های مختلف درآب وجود دارد و فرم آن نیز در چرخه ازت تغییر می کند، به هر حال افزایش غلظت نیترات و نیتریت در آب های آشامیدنی خطراتی را از نظر سلامتی بالاخص برای کودکان و زنان بار دار دارد.

منابع نیترات در آبهای آشامیدنی :

نیتروژن بعنوان یک ماده مغذی ( کود) به مقدار زیاد در چمنزار وباغات و محصولات کشاورزی کاربرددارد علاوه بر کود، نیتروژن ،در خاک به فرم آلی از تجزیه گیاهان و حیوانات بوجود می آید . فرمهای مختلف نیتروژن درخاک توسط باکتریها به نیترات (یون NO۳)تبدیل میشود. مطلوب این است که نیتروژن به فرم نیترات جذب گیاهان شود.به هر حال نیترات ، به راحتی با عبور آب از لایه های خاک به زمين نفوذ پیدا کرده و در اثر بارش ياآبیاری های شدید ، به ریشه گیاهان و نهایتاً به آبهای زیر زمینی می رسد. نیترات در آبهای زیر زمینی يا از منابع نقطه ای مانند دفع فاضلاب ، دامداریها و یا منابع غیر نقطه ای مانند مصرف کود کشاورزی در پارک ها ، زمین های گلف ،‌چمن زارها و باغات نشا ت ميگيردو یا طبیعی اتفاق ميافتد. حفر چاه آب در محل مناسب و بهسازی آن میتواند در کاهش بار آلودگی به نیترات مؤثر باشد.

Xylem Analytics | determine Nitrate, Nitrite and NOX with WTW

نشانه های نیترات :

نیترات بدون رنگ ،‌بدون بو و بدون طعم بوده و در آبهای آشامیدنی بدون آزمایش قابل تشخیص نميباشد لذاپیشنهاد می گردد، آب مصرفی گروه سنی کودکان ، زنان باردار،‌مادران شیرده و سالمندان آزمايش ونيترات آن محاسبه گردد.گروه ها ي مذكور جز ء گروه هاي در معرض خطرآلودگی آب به نیترات و نیتریت هستند.نیترات بطور طبیعی در حدغلظت کمتر از حد مجاز ، در آبهای آشامیدنی و آبهای زیرزمینی وجود دارد . آزمایش اولیه ، برای تعیین میزان نیترات منابع آب ضروری است ، بنا براین اگر تا کنون نیترات منابع آبی آزمايش نگردیده ، لازم است آزمایش اوليه انجام گیرد . هر نوع فعالیتی در نزدیک چاه هاي آب میتواند سبب آلودگي شود.در صورت وجود منابع نقطه ای آلوده کننده مانند محل زندگی دام ها، محل دفع فاضلاب درمجاورت چاه هاي خانگی ، لازم است حداقل سالی یک بار آزمایش نیترات انجام و با پایش کیفی آن تغییرات غلظت نیترات بررسی گرددودر صورتیکه چاه درمعرض منابع غیر نقطه ای مانند کاربرد کودهای کشاورزی قرار گرفته باشد ، پایش کیفی برای بررسی تغییرات غلظت نیترات کمتر مورد نیاز میباشد ، حداقل هر دو یا سه سال يكبار،‌بمنظور بررسی ضریب افزایش غلظت نیترات باید آزمایش شوند ( نیتریت،نیترات،آمونیاک،TKN) و اگر کودیا فضولات حیوانی در اطراف منابع آب پراکنده شده باشد باید هر چه سریعتر نسبت به جمع آوری و دفع آن اقـدام و آب چاه ( منبع آب) آزمایش گردد. متاسفانه ، نیترات ناشی از پراکندگی کود یا فضولات حیوانی دراطراف منابع آب ،ممکن است نتواند به سرعت در لایه های خاک حرکت و به آب نفوذ پیدا کند ، بنا بر این بمنظور بررسی اثرات آلوده کننده ها ، آزمایش سالیانه نیترات جهت پایش کیفی آن توصيه ميگردد.

Wastewater Is Key to Reducing Nitrogen Pollution - Scientific American

اثرات زیان بار بر سلامتی :

خطر اولیه نيترات در آبهای آشامیدنی زمانی اتفاق میافتد که در دستگاه گوارش فرم نیترات به نیتریت تبدیل شود .نیتریت باعث اكسيد شدن آهن موجود در هموگلوبين گلبولهاي قرمز شده ونهايتا نمي تواند اكسيژن را با خود حمل كند،به اين حالت متهموگلوبینميا گویند (بعضی آن را بعنوان سندرم کودکان آبی شناخته اند) در صورت عدم حضور اكسيژن ، سلولهای بدن ممکن است بميرند ويا‌ پوست کبود شود. در افراد بالای یکسال ،توانایی سریع تبدیل متهموگلوبین به هموگلوبین وجود دارد و علی رغم سطح بالای نیترات و نیتریت ، مقدار متهموگلوبین در سلولهای قرمز خون کمتر باقی می ماند، به هر حال در کودکان زیر شش ماه ، سیستم آنزیمی آنها به دلیل عدم تكامل ، توانایی کاهش متهموگلوبین به هموگلوبین را ندارند و متهموگلوبینميا اتفاق میافتد. همچنین در افراد سالمند که به دلایلی سیستم آنزیمی آنها صدمه دیده ممکن است ، همين اتفاق بیافتد.درسال ۱۹۶۲ ، انجمن بهداشت عمومی امریکا: حد مجاز نیترات درآب آشامیدنی را بر حسب نيتروژن ۱۰ ميلي گرم در ليتر( بر حسب نيترات ۵۰ ميلي گرم در ليتر)توصیه نمود .این استاندارد بمنظور حفظ سلامت کودکان، براساس دانسته هاي قابل دسترس تعيین شد ، عامل بالقوه خطرناک دیگر برای سایر افراد بستگی به واکنش های فردی و دریافت نیتریت و نیترات از همه منابع دارد. در طی دوره سال های ۱۹۹۲-۱۹۷۰ ایالات متحده ، دربررسي زمین شناسی ، میزان نیتروژن – نیترات ۹% از چاههای خصوصی را بیشتر از حد مجاز ۱۰ ميلي گرم درليتر بر حسب نيتروژن اعلام نمود. از آن زمان به بعد سازمان حفاظت محیط زیست (EPA) حداکثر سطح مجاز نیترات در آب آشامیدنی را بر حسب نيتروژن نيترات ۱۰ ميليگرم درليتر( برحسب يون نيترات ۵۰ ميلي گرم درليتر)و سطح مجاز نيتروژن- نیتریت ۱ ميلي گرم درليتر( بر حسب يون نيتريت ۳ ميلي گرم در ليتر) پذیرفت .در بررسي های بعدی برای تغییر استانداردها ، دلایلی برای تغییر آن وجود نداشت ، به هر حال تعیین سطح دقیق غلظت نیتروژن در آب برای اعلام سالم یا ناسالم بودن آن مشکل است. مسئله اي كه باید مورد توجه قرار گیرداين است كه نیتروژن ممکن است از غذا و یا سایر منابع دیگر نيز دریافت گردد .علي رغم اينكه حداکثر سطح مجاز ( MCL)) نیتروژن _ نیترات در آب آشامیدنی ۱۰ ميليگرم درليتر( برحسب نيترات ۵۰ ميلي گرم درليتر)تعیین شده ، موارد ی از تماس كودكان با آبهاي آشاميدني بالاتر از حد مجاز وجود داشته كه متهموگلوبینميا در بين آنان مشاهده نشده است .راهنمای قطعی برای اینکه در يك محدوده خاص متهموگلوبینما رخ دهد ،تعیین نشده است. بنا بر این بهتر است در صورتیکه نیترات آب بیشتر از حدمجاز باشد ، برای تهیه غذا و شیر کودکان از سایر منابع آبی دیگر استفاده نمود، همچنین ، گزارشاتي مبنی بر نقص هایي در هنگام زایمان به دلیل مصرف آب آشاميدني آلوده به نيترات وجود دارد .بنابر این توصیه میگردد ، مادران باردار از آب آشامیدنی که نیترات آن بالاتر از حد مجاز است مصرف ننمایند. همچنین توصیه میگردد مادران شیر ده نیز به دلیل انتقال نیترات از راه شیر به بچه ، از آبهای دارای نیترات بالاتر از حد مجاز مصرف ننمایند.در افراد بزرگسال که در معرض محدوده بالاتر از میزان تعیین شده ،قرار گرفته اند اثرات سوء بر سلامت آنان کمتر مشاهده شده است و بدون اینکه اثرات سمی داشته باشند میتوانند آبهای آشامیدنی با غلظت بالاتر رامصرف نمایند .اما چون ممکن است درمدت زمان طولانی مصرف آبهای دارای نیترات بالا ، اثرات مزمن بر جای بگذارد ،توصیه می شود که کمتر مصرف شود .اگر به استناد نتایج آزمایشات ، سطح نیترات آب بالاتر از حدمجاز اعلام شدو فقط بزرگسالان يا بچه های بزرگتراز آن آب مصرف می کنند لازم است با پزشک محل مشورت وتوصیه های درمانی را مد نظر قرارداد.خطر بروز سرطان درآبها و یا غذاهایی که نیترات ونیتریت داشته اند ،گزارش شده است ،احتمالاً نیترات در بدن با آمین ها یا آمیدها واکنش نشان داده ونیتروز آمین تشکیل می شود که عامل شناخته شده سرطان میباشد. قبل از تشکیل نیتروز آمین ،نیترات باید به نیتریت تبدیل شود.اهمیت خطربروز سرطان به دلیل وجود نیترات در آبهای آشامینی شناخته شده نیست .آلودگی باکتریولوژیکی در آب ممکن است بطور خاصی به قابلیت حضور نیترات در آب کمک کند منابع آبهای آشامیدنی که نیترات آن بر حسب نيتروژن بالاتر از ۱۰ ميليگرم درليتر( برحسب نيترات ۵۰ ميلي گرم درليتر) می باشد ،باید از نظر آلودگی باکتریولوژیکی نیز آزمایش شوند .وجود هم نیترات و هم آلودگی باکتریولوژیکی ،در چاههای غير بهسازي، ممکن است به دلیل نفوذ آبهای سطحی، مواد زائد جامد، فاضلاب يا منابع دیگر باشد

Product Focus: New nitrification technology helps WWTP reduce ...

آزمایشات :

آزمایش آب برای تعیین میزان نیترات ، توسط يكي از مراکز پايش کیفی ادارات محیط زیست ، آزمایشگاههای مراكزبهداشت شهر یا استان يا آزمایشگاههای خصوصي ضروری است .آزمایشگاهی باید انتخاب گردد که کیت مناسب راجهت تعیین میزان نیترات داشته باشد ،اين کیت شامل بطری استریل نمونه برداری، فرم ثبت اطلاعات ،دستورالعمل نمونه برداری و جعبه ارسال نمونه می باشد. دستورالعمل نمونه برداری ، بمنظور نحوه نمونه گیری نيزباید تهیه شود.نمونه برداری بر اساس دستورالعمل مربوطه و با دقت کامل بنحویکه نمونه بدست آمده نماینده کل نمونه باشد، باید انجام گیردو سپس نمونه با مشخصات کامل، فوراً به آزمایشگاه ارسال گردد. از ارسال نمونه در آخر هفته یا تعطیلات اجتناب کنید ،اگر چه کیت های صحرایی برای اندازه گیری میزان غلظت نیترات دردسترس است اما دقت آنها به اندازه روش های آزمایشگاهی نیست چرا كه حضورمواد شیمیایی و یا تغییر درجه حرارت ممکن است در زمان استفاده از کیت ،بر روی نتایج آن تاثیر بگذارد .تستهای آزمایشگاهی ،نتایج دقیق و قابل اعتمادی راارائه میدهند.

A colorimetric method for use within portable test kits for ...

تفسيرنتایج آزمایشگاهی :

غلظت نیترات بر حسب میلی گرم در لیتر یا قسمت در میلیون (ppm) گزارش می گردد . بعضی از آزمایشگاهها نیترات رابر حسب نیتروژن –نیترات ( N-NO۳) بیان می کنند ،که منظور مقدار نیتروژن در نیترات می باشد و بعضی از آزمایشگاهها کل نیترات را (NO۳) گزارش می دهند. .برای اطمینان ،گزارشات را بر اساس میزان نيتروژن- نيترات یا يون نيترات کنترل کنید و آن را در سیستم گزارش دهی مقایسه کنید ، بر حسب نيتروژن –نيترات ۱۰ ميلي گرم درليتر وبر حسب يون نيترات ۵۰ ميلي گرم در ليتر تعيين شده است.سازمان حفاظت محیط زیست آزمایش منظم را برای تعیین نیترات و نیتریت در سیستم آبرسانی عمومی ضروری دانسته و نتایج بایستی در دسترس متوليان امر قرار گیرد .اگر نتایج تست، حاكي از افزایش غلظت نیترات بالاتر از حدمجاز استاندارد باشد، ،به معنی اعلام خطر بوده و تصفیه باید انجام گیرد .اغلب برای تصفیه، آب رابا منبع آب دیگر که میزان نیترات آن کمتر از حد مجاز است مخلوط نموده ( اختلاط) تا به حد متوسط و یا حد استاندارد EPA برسد.

 

روش های حذف نیترات

نیترات یک یون پایدار و محلول در آب است و پتانسیل کمتری برای جذب و یا ترکیب با گونه های دیگر را دارد.
این خصوصیات باعث می شود حذف نیترات از آب به روش سختی زدایی و با کمک آهک و یا فیلتر کردن، با مشکل مواجه شود.
روش هایی که مرسوم هستند، عبارتند از:

  • اسمز معکوس
  • مبادله یونی
  • نیترات زدایی بیولوژیک
  • نیترات زدایی با احیای کاتالیتیکی
  • نیترات زدایی شیمیایی 
  • الکترودیالیز
  • اکتیو کربن فعال بیولوژیکی  – Biological Active Carbon Filter – BACF

 

با توجه به متداول بودن روشهای ذکر شده ما تنها به معرفی روشهای زیر اکتفا می کنیم

اکتیو کربن فعال بیولوژیکی – Biological Active Carbon Filter – BACF

روش نوین دیگری نیز وجود دارد که از باکتری های اتوتروفیک استفاده می شود. این باکتری ها مانند نیترات زداینده های تیوباسیلیوس و نیترات زداینده های تیومیکروسپرا، توانایی احیای نیترات با گاز نیتروژن را دارند. در این شیوه، انرژی لازم برای میگروارگانیسم های زداینده تامین می گردد.
نیترات زداینده های اتوتروفیک به ترکیبات کربنی معدنی به عنوان منبع کربن نیاز دارند. بر خلاف آن ها برای نیترات زدایی هتروفیک هیچ منبع کربنی ای، نیاز نیست. نیترات زدایی اتوتروفیک نیز به 2 دسته برپایه سولفور و هیدروژن تقسیم می شود.
عمده ترین مزیت این روش استفاده از لجن به جای باکتری بی هوازی است که یک روش آسان، سریع و ارزان برای حذف نیترات، از آب های زیرزمینی است.

HUBER Active Carbon Filter CONTIFLOW® GAK - HUBER SE

Biological Activated Carbon Treatment Process for Advanced Water ...

مبادله یونی

مبادله یون، بهترین انتخاب برای حذف نیترات از آب های زیرزمینی که حاوی مقادیر اندکی از ترکیبات آلی محلول هستند، در مقیاس کوچک یا متوسط است. مقادیر بالای ترکیبات آلی محلول در آب باعث پُرشدن ظرفیت مبادله می شود. این مشکل در اسمز معکوس نیز وجود دارد. همچنین اسمز معکوس نیازمند مصرف انرژی بالایی برای غلبه بر جریان طبیعی است و بنابراین هزینه فرآیند در مقایسه با دیگر پروژه ها بیشتر است.

اساس روش تبادل یونی، جایگزین کردن آنیون‌های کلرید با اجزای غیر مطلوب آب مثل آلاینده‌ها، ذرات جامد حل شده و … است. فرایند حذف نیترات به روش تبادل یونی شبیه به روش کاهش سختی آب است و تفاوت اصلی آن در نوع رزین پلیمری مورد استفاده است.

در این روش کلرید جایگزین نیترات آب می‌شود. برای احیاء مجدد رزین کافی است آن را چندین بار با آب نمک (حاوی NaCl) شست و شو دهند تا کلرید دوباره احیاء شود.

پارامترهای مختلفی همچون غلظت نیترات اولیه، میزان TDS، نوع رزین و غلظت سایر یون‌ها مثل سولفات بر روی بازده این روش موثر هستند.

بعنوان مثال بازده روش زمانی که غلظت نیترات ۲۵ میلی گرم بر لیتر بوده و میزان TDS 400 میلی گرم بر لیتر باشد، حدود ۸/۹۹% است. در حالیکه اگر غلظت نیترات بین ۱۸ تا ۲۵ میلی گرم بر لیتر بوده و مقدار TDS در حدود ۵۳۰ میلی گرم بر لیتر و غلظت سولفات ۴۳ میلی گرم بر لیتر باشد، بازده بین ۴۵ تا ۶۶% خواهد بود.

Related image

 

حذف بیولوژیکی

حذف بیولوژیکی نیترات به صورت بسیار گسترده در اروپا به کار گرفته شده است. سرعت حذف نیترات در این روش بسیار بالا است و استفاده گسترده ای دارد.
این روش در مقایسه با مبادله کننده های یونی، قابلیت حفظ کیفیت آب را دارد. روش پیشنهادی بر اساس استفاده از لجن به جای کشت نیترات زدا، یک روش بسیار ارزان، مفید و سریع و همچنین غیرآلوده کننده بوده و می تواند برای حذف نیترات از آب های آشامیدنی به کار گرفته شود.

فرايند بيولوژيكي به تنهايي قادر به حذف كامل نيتروژن از پساب نبوده و جهت جداسازي صد در صد اين عنصر، لازم است پساب تصفيه شده پس از پيش تصفيه مناسب، توسط واحد اسمز معكوس و يا در صورت لزوم فرايندهاي تبادل يون مورد تصفيه نهايي قرار گيرد.

اساس روش‌های بیولوژیکی تبدیل نیترات به نیتروژن در شرایط عدم حضور اکسیژن است. در عدم حضور اکسیژن، نیترات بعنوان ترمینال دریافت الکترون توسط باکتری عمل کرده و باعث تشکیل نیتروژن می‌شود.

سرعت کاهش نیترات بسته به نوع و غلظت کربن موجود در سیستم (نسبت C/N) است. بازده حذف نیترات گزارش شده برای روش‌های بیولوژیکی برای نیترات اولیه ۵۰۰ و ۴۶۰ میلی گرم بر لیتر، به ترتیب ۸۶ و ۸۹% است.

Related image

 

اسمز معکوس

روش اسمز معکوس یکی از روش‌های اصلی کاهش مقدار نیترات در آب آشامیدنی شناخته می‌شود. این روش می‌تواند برای حذف انواع آلاینده‌ها به صورت همزمان، استفاده شود. اساس کار اسمز معکوس عبور انتخابی مواد است، به گونه‌ای که در این روش منافذ غشاء اسمز معکوس به گونه‌ای انتخاب می‌شود که فقط اجازه عبور آب را می‌دهد.

میزان بازده روش اسمز معکوس وابسته به مقدار اولیه آلاینده‌های محلول در آب است. مقدار بازده بهینه در حذف نیترات در این روش حدود ۹۳% است. علاوه بر مقدار نیترات اولیه، نوع غشاء مورد استفاده نیز می‌تواند در بازده حذف نیترات موثر باشد. بعنوان مثال افزایش مقدار نیترات اولیه از ۲۵ به ۲۰۰ میلی گرم بر لیتر باعث کاهش بازده حذف از ۵/۹۳ به ۵/۸۲ می‌شود.

Seawater Desalination System, जल उपचार प्रणाली ...

 

الکترودیالیز

اساس حذف نیترات و سایر آلاینده‌های آب در روش الکترودیالیز استفاده از جریان الکتریکی است. در این سیستم از دو غشاء نیمه تراوا کاتدی و آنیونی به همراه دو الکترود استفاده می‌شود. از این روش می‌توان برای کاهش یا حذف آلاینده‌های غیرآلی آب آشامیدنی مثل رادیوم، پرکلرات، بورومید، فلوراید، آهن، منگنز و نیترات استفاده کرد.

بازده این روش بین ۵۰ تا ۹۹% درصد متغیر است که وابسته به مقدار اولیه آلاینده دارد. بعنوان مثال بازده کاهش مقدار نیترات از ۴۲ میلی گرم بر لیتر به کمتر از ۱۰ میلی گرم بر لیتر با استفاده از فرایند الکترودیالیز در حدود ۷۶% است.

حذف نیترات به روش شیمیایی

از مواد شیمیایی مختلفی برای حذف نیترات از آب استفاده می‌شود. در بین این مواد، ترکیبات شیمیایی مثل آهن صفر ظرفیتی، نانو آلومینا و منیزم بیشتر از همه رایج هستند.

اساس روش‌های شیمیایی، انجام واکنش شیمیایی بین عامل شیمیایی و نیترات موجود در آب است. در نتیجه این واکنش، نیترات مضر (NO3) تبدیل به عوامل بی خطری مثل N2، هیدروکسید و NH3 می‌شود.

مقدار بازده روش‌های شیمیایی وابسته به عوامل مختلفی همچون نوع و اندازه ذرات ماده شیمیایی اولیه، pH، مورفولوژی و ساختار مواد نانومتری و زمان واکنش است.

بعنوان مثال میزان بازده حذف نیترات بوسیله آهن صفر ظرفیتی با مقدار نیترات اولیه ۵۰ میلی گرم بر لیتر، زمان تماس ۶۰ دقیقه، با غلظت مواد نانومتری ۱۵ گرم بر لیتر در pH آب ۴، در حدود ۹۵% است.

 

خلاصه عملکرد روش‌های رایج حذف نیترات

 

حق نشر © 2023 IranWT. کلیه حقوق محفوظ است.
پوسته: شتاب کاری از ThemeGrill. طراحی شده توسط وردپرس.
error: Content is protected !!