در کل تصفيه آب به فرآيندي گفته مي شود که طي آن مواد شيمياي،آلايند هاي بيولوژيکي،فلزات سنگين،گاز هاي معلق از آن حذف مي شود. فرآيند تصفيه آب به شکل هاي مختلفي صورت مي گيرد.
تقطير،زلال سازي،ميکروفيلتراسيون،اولترافيلتراسيون،اسمز معکوس،روش تصفيه غشايي،فيلتر تند ماسه اي تصفيه آب با روش اسمز معکوسآب در کل ناخالصي هي زيادي با خود دارد. امروزه تکنولوژي جديدي به نام اسمز معکوس جايگاه خود را در جهان بدست آورده است. مناسب ترين و کاملترين روش جهت تصفيه آب مي باشد.

 

اين روش در اکثر کارخانه هاي بسته بندي آب و نوشابه و در صنايعي که آب زلال مي خواهند بدست بياورند استفاده مي شود.سيستم اسمز معکوس راه خود را به منازل باز کرده است.وبه عنوان يک سيستم تصفيه آب محبوب خانگي در آمده است.اين سيستم دقيقاً به روش اسمزي گياهان طراحي شده است. فرآيندي است که طي آن مولکول هاي آب از يک غشاء به ضخامتي که قطر يک هزارم ميکرون به وسيله فشار آب عبور داده مي شود.
اين غشاء صرفاً به مولکول هاي ميکروسکوپي آب اجازه ي عبور داده و تمام آلايند هاي موجود در آب را تصفيه مي کند.
اين سيستم تنها روشي مي باشد که آلايندهاي آب اعم از ويروس،باکتري ها،آرسنيک،فلور،جيوه،نيترات،نيتريت،فلزات سنگين،تمام فلزات راديواکتيو و بسياري موارد ديگر را تصفيه و جداسازي کند.

اسمز معکوس (به انگلیسی: Reverse osmosis) فرایندی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا استفاده می‌شود. اگر یک غشای نیمه‌تراوا بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گیرد آب به گونهٔ طبیعی و تحت خاصیت اسمزی از غلظت پایین‌تر به غلظت بالاتر جریان می‌یابد. این پدیده تا هنگامی که پتانسیل‌های شیمیایی دو طرف برابر گردند ادامه خواهد یافت. در حالت تعادل اختلاف فشار بین دو طرف غشا برابر اختلاف فشار اسمزی است. اگر فشاری برابر با اختلاف فشار اسمزی به محلول غلیظ‌تر اعمال گردد جریان آب قطع خواهد شد. در صورتیکه فشار اعمال شده بیشتر از فشار اسمزی باشد، جهت جریان طبیعی آب، معکوس خواهد گردید.

در این روش آب با فشار از میان غشایی گذرانده می‌شود که نیترات و سایر مواد معدنی را فیلتر می‌کند. نیم تا دو سوم آب پشت این غشا باقی می‌ماند که به عنوان آب پسمانده دور ریخته می‌شود. سیستم‌های اسمز معکوس با کارایی بالا از فشارهای در حد یک میلیون پاسکالاستفاده می‌کنند.

همچنین بهترین روش نمک زدائی از آبهای لب شور استفاده از فرایند اسمز معکوس می‌باشد، زیرا سیستم پیچیده‌ای نداشته و راهبری آن قابل کنترلتر از دیگر روشها می‌باشد و با توجه به توسعه روشهای پیشرفته تولید غشاهای پلیمری، به‌کارگیری این روش، توجیه بیشتری دارد.

صنایع امروز برای تصفیه آب مورد استفاده در بخشهای تولید بخار و فرایند خود از سیستم اسمز معکوس استفاده فراوانی می‌برند. اساس کار این دستگاه‌ها بر عبور ملکولهای غیر یونی مثل آب از یک غشاء با روزنه‌های بسیار ریز بنا شده است. این غشاءها به صورتی ساخته شده‌اند که ملکولهای خنثی را براحتی از خود عبور می‌دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم، که دارای املاح مختلف است به آب تقریباً خالص تبدیل می‌گردد. در سیستم اسمز معکوس، جریان ورودی یا خوراک (Feed) به دو جریان آب تصفیه شده (Permeate) و پساب غلیظ (Concentrated) یا (Brine) تبدیل می‌شود.

اساس کار اسمز معکوس

فرض کنید دو ظرف، یکی حاوی آب نمک (۱) ودیگری حاوی آب خالص (۲) توسط یک لوله به یکدیگر متصل بوده وهر دو دارای ارتفاع مساوی از آب و در یک سطح قرار داشته باشند. جهت برقراری تعادل در غلظت یونهای سدیم و کلراید از ظرف آب نمک، یونهای نمک به صورت نفوذ مولکولی به ظرف آب خالص انتقال یافته تا تعادل غلظت بین هر دو ظرف برقرار گردد. اما اگر بین این دو ظرف و در مسیر جریان آب یک غشاء قرار گیرد که فقط اجازه دهد مولکولهای آب از آن عبور کنند، یونهای نمک اجازه عبور نخواهند داشت؛ لذا برای برقراری تعادل در غلظت، آب خالص از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) انتقال می‌یابد و این عمل تا آنجا ادامه می‌یابد که افزایش ارتفاع حاصله در ظرف آب نمک، فشار مضاعف ایجاد کرده و اجازه انتقال آب از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) را ندهد. این فشار را فشار اسمزی می‌گویند و طبق قانون Vant Hoff تابعی است از غلظت نمک در هر دو طرف غشاء.

انتخاب غشاء

در سیستم اسمز معکوس غشاء مهمترین و حساسترین قسمت دستگاه می‌باشد. زیرا فشار عملیاتی مورد نیاز ارتباط مستقیم با ضخامت غشاء و قطر سوراخهای آن دارد. همچنین غشاء به علت تماس مداوم با مواد شیمیایی افزوده شده به آب، بایستی مقاوم بوده و با مواد بازدارنده و ضد رسوب گذار و زیست کشها (Biocides) واکنش ندهد.

عوامل مؤثر در مقایسه غشاءها عبارتند از:

1. قطر سوراخ‌ها
2. ضخامت
3. مقاومت در مقابل مواد شیمیایی
4. قیمت
5. افت فشار
6. شرکت سازنده

سعی می‌شود آب قبل از ورود به دستگاه اسمز معکوس، حتماً تصفیه مقدماتی گردد؛ ولی با این حال لازم است پیش از انتخاب غشاء عملیت پایلوتی صورت پذیرد. به علت کیفیت بسیار عالی آب خروجی از سیستم اسمز معکوس امروزه بیشتر صنایع از این روش، بجای بکارگیری سیتمهای تعویض یونی استفاده می‌کنند. زیرا مبادله کننده‌های یونی به علت مصرف زیاد مواد شیمیایی و رزین، دارای هزینه راهبری و نگهداری زیادی می‌باشند.

 

فهرست مطالب:

فصل اول:

مقدمه

منابع آب در طبیعت

ویژگی های آبهای سطحی

ناخالصی های آب

شیمی آب

مصارف عمده آب

آبهای آشامیدنی و مصارف خانگی

مشکلات ناشی از ناخالصی های آب

و...

فصل دوم: 

تعاریف مربوط به اصول تصفیه آب

محاسن بیان غلظت ها بر حسب معادل کربناتی

مثال

شاخص های مهم آب

شاخص های املاح محلول در آب

هدایت الکتریکی آب

PH آب

کل مواد جامد محلول

روش اندازه گیری TDS آب

سختی آب

روش تعیین سختی کل

قلیائیت آب

اندازه گیری مقدار قلیائیت

و...

فصل سوم:

روشهای کاهش یا حذف املاح محلول در آب

سختی آب چیست؟

کاهش سختی موقت

کاهش سختی دائم

ارزیابی فرآیند آهک و سودزنی

مقدار سود مورد نیاز

بهبود راندمان آهک زنی

مثال

استفاده از سود سوزآور جهت کاهش سختی آب

مزایای استفاده از سود

آهن و منگنز در آب

روشهای حذف آهن و منگنز در آب

و...

فصل چهارم:

مقدمه

اساس جداسازی ذرات معلق

ته نشینی یا شناور سازی ذرات معلق

مثال

فیلتراسیون

انواع فیلترها بر حسب نوع عامل فیلتراسیون

شستشوی فیلترهای عمقی

ویژگی های فیلترهای فشاری

ویژگی های بسترهای مختلط فیلترها

محاسبه اندازه ذرات یک بستر مختلط

پارامترهای تعیین کننده اندازه ذرات بستر فیلترها

و...

فصل پنجم:

روشهای حذف گازها از آب و فاضلاب

قانون هنری

روشهای حذف گازها

روشهای فیزیکی حذف گازها

دی گازاتور و اصول کار آن

کاربرد دی گازاتور و بهبود راندمان آن

هوازدایی سرد

هوازدایی گرم

روشهای شیمیایی حذف گازها

حذف کلر

حذف آمونیاک

و...

فصل ششم:

تصفیه فاضلاب و پساب

مقدمه

فاضلاب شهری

ویژگی های شاخص های فاضلاب شهری

شاخص های استاندارد فاضلاب تصفیه شده

تفاوت فاضلاب شهری و پساب صنعتی

مراحل و واحدهای تصفیه فاضلاب شهری

تصفیه ثانویه

روشهای مختلف تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

شرایط لازم جهت عملکرد مناسب سیستم لاگون

روش فیلترهای چکنده

و...

فصل هفتم:

رسوب گذاری و خورندگی آب

علل تشکیل رسوب

عوامل موثر روی کیفیت و کمیت رسوب

پیش بینی تشکیل رسوب به روش لانجلیر

مثال

اندیس رایزنار

عوامل مزاحم در پیش بینی اندیس ها

اصلاح مجدد رابطه لانجلیر

خورندگی آب و عوامل موثر بر آن

و...

فصل هشتم:

اسمز معکوس

مقدمه

اساس کار اسمز معکوس

تکنولوژی اسمز معکوس

مقایسه اسمز معکوس با فیلتراسیون معمولی

اصطلاحات مهم در اسمز معکوس

مثال

دبی محصول در اسمز معکوس

و...

فصل نهم:

رزین های تعویض یونی

تاریخچه رزین های تعویض یونی

انواع رزین های تعویض یونی

رزین های کاتیونی

رزین های آنیونی قوی

رزین های کاتیونی ضعیف

رزین های آنیونی ضعیف

و...

فصل دهم:

الکترودیالیز و تقطیر

مقدمه

ساختمان دستگاه الکترولیز

نحوه کار دستگاه الکترودیالیز

پارامترهای مهم در الکترودیالیز

دانسیته جریان و توان مصرفی در الکترودیالیز

کاربردها و محدودیت الکترودیالیز

تصفیه آب به روش تقطیر

مصرف انرژی در تقطیر

و..

فصل یازدهم:

مقدمه

مشکلات ناشی از مطلوب بون آب بویلر

تصفیه داخلی آب بویلر

کنترل PH آب بویلر

کنترل قلیائیت آب بویلر

کنترل اکسیژن

و...