گندزدایی و تصفیه آب

گند زدایی آب

قرن ها است که گند زدایی آب آشامیدنی انجام می شود.طی قرن گذشته کلرزنی به عنوان روش قابل قبول گند زدایی آب در آمده و این فرایند مهمترین کشف در زمینه تصفیه آب به شمار میرود.گندزدایی آب آشامیدنی یک مرحله تصفیه اختصاصی برای تخریب یا حذف ارگانیزم هاي بیماری زا است پس نباید با استریل کردن که تخریب یا حذف همه ارگانیزم هاي زنده است اشتباه شود.هدف رسیدن به مقدار صفر Ecoli  در هر 100میلی لیتر آب برروی تمام منابع آبی است.

گندزدائی

شرایط لازم برای ورود آب به مرحله اصلی گندزدائی:

یک گندزدای خوب فقط هنگامی موثر واقع می شود که برای آبی با کیفیت خوب مصرف شود.

میزان مواد نامحلول باید در آب تا حد امکان کم و ترجیحا از 1میلی گرم در لیتر  بیشتر نباشد.

کدورت آب نیز  1واحدNTU  باشد و حد مطلوب آن  0/3واحد است

 TOC آب (کل مواد آلی کربنی ) در لحظه ورود به مرحله پیش کلر زنی کمتر از 2 میلی گرم در لیتر باشد . تا تشکیل تری هالومتان ها کمتر از حد ماکزیمم باشد.

شرایط لازم برای پذیرش یک گندزدا

گندزدائی که برای آب انتخاب می شود باید دارای دو اثر متفاوت باشد:

1)     اثر ضد باکتریائی : که به قدرت میکروب کشی عامل گندزدا بستگی دارد.

2)     اثر ابقائی : اثر ابقائی که به قابلیت گندزدا از لحاظ باقیماندن در سیستم توزیع بستگی داشته و تضمین کننده کیفیت باکتریولوژیکی آب در نقطه مصرف می باشد.

و اینکه بعد از سالم سازی آب باقیمانده آن طعم وبوی نا مطلوب بوجود نیاورد.فرآورده جانبی خطرناک بوجود نیاورد و کیفیت شیمیائی آب را تنزل ندهد.تولید،حمل ونقل و ذخیره سازی آن خطرناک نبوده و مقرون به صرفه باشد.

پارامترهای  اصلی در انتخاب فرایند گند زدایی عبارتند از:

وجود موجودات زنده در منبع آب شرب

عملی بودن استفاده از روش گند زدایی

 غیر فعال سازی  99/9معادلlog3  کیست ژیارديا، یا غیر فعال سازی  99/99 معادل log4  ویروسی

رابطه(cxt) گندزدایی

تشکیل محصولات جانبی گندزدا و میزان آن ها در کمترین حد ممکن

کیفیت آب فرایندی

مشکلات ناشی از گندزدایی ها (وارد نکردن سمیت و طعم و بو و رنگ در آب گند زدایی شده)

هزينه هر یک از گند زدا ها

تحلیل عوامل مؤثر بر عمل ضد عفونی کننده ها

برخی از عواملی که کارایی گندزدایی را تحت تأثیر قرار می دهند عبارتند از :

نوع و غلظت میکرو ارگانیزم

نوع و غلظت گند زدا

زمان تماس گند زدا

کیفیت شیمیایی و دمايي آب

PH  و کدورت آب

مکانیزم های ضد عفونی کننده ها

چهار نوع مکانیزی که برای تشریح نحوه عمل ضد عفونی کننده ها پیشنهاد شده است عبارتند از:

        i.            آسیب دیدن دیواره سلولی:آسیب یا تخریب دیوار سلولی منجر به متلاشی شدن و مرگ سلولی می شود برخی از عواملی مانند پني سيلین از سنتز وترمیم دیواره سلولی باکتری ها جلوگیری می‌کند.

     ii.            تغییرتراوايی سلولی:بعضی عواملی مانند ترکیبات فنلي و شوینده ها ، تراوايی غشائی سیتوپلاسم را تغییر می دهند و باعث می شوند عوامل مغذي مانند فسفر وازت از سلول خارج شوند.

   iii.            تغییرات ماهیت كلوئيدي پرتوپلاسم:گرما و تابش و عوامل اسیدی و قلیایی خاصیت کلوئیدی پرتوپلاسم را تغییر می دهند و تأثیرمرگ باری بر سلول دارند، مانند گرما که پروتئین ها را لخته و اسید و قلیاها که پروتئین را تجزیه می‌کنند.

   iv.            ممانعت از فعالیت های آنزیمی:عوامل اكساينده چون کلر می تواند آرایش آنزیم ها را تغییر دهد و آن ها را غير فعال سازد.

روش های ضد عفونی شامل استفاده از روش های زیر است:

عوامل فيزيكي

عوامل شیمیایی

روش هاي مکانیکی

تابش

عوامل فیزیکی:

روش دمایی

روش اشعه UV

گرما دادن آب تا نقطه جوش اکثر باکتری های بیماری زا را که تشکیل هاگ نمی دهند از بین می برد.

جوشاندن آب به مدت  3تا 10دقیقه اغلب باکتری ها و ویروس ها را از بین می برند.

جوشاندن آب به مدت 20 دقیقه موجب از بین رفتن کلیه موجودات زنده در آب می شود.

کارایی راندمان عمل گند زدایی آب بعد از 3 دقیقه جوشاندن به  100درصد می رسد

گندزدایی به روش شیمیایی

کلر و ترکیبات آن ، برم، ید، ازن ، هیدروژن پراکسید پرمنگنات و پتاسیم که در کل عوامل اکسید کننده نامیده می‌شوند.همچنین از آب بسیار اسیدی یا قلیایی نیز می توان برای از بین بردن باکتری ها ی بیماری زا استفاده کرد.زیرا آب باPH  بیش از 11یاPH  کمتر از 3 براي اكثر باکتری ها نسبتاً سمي می شود.عوامل شیمیایی بسیاری وجود دارد که در این جا مطرح نمی‌شوند.

عمل گند زدایی مکانیکی

شامل روش های انعقاد- لخته سازی- ته نشینی و غشاها است که روش های بالا تا 90درصد میکروب های آب را کاهش می دهند.

عوامل تابش: استفاده از انرژی پر قدرت که درتصفيه آب رايج نيست.

عوامل اکسید کننده در گندزایی آب

توانایی عوامل اکسید کننده با پتانسیل هاي متفاوت در کشتن یا غیر فعال کردن پاتوژن ها فرق می کنند

مراحل چند گانه برای حذف پاتوژن ها
گندزدائی اولیه

 هدف نابودی یا غیر فعال سازی موجودات بیماریزای موجود در منبع آب می باشد.کلر آزاد ، دی اکسید کلر و ازن بعنوان مناسب ترین عوامل گند زدائی اولیه معرفی می شوند.

معیارC*T برای گندزدائی آب

مقادیرC*T تحت تاثیر عواملی نظیر دما وph  میباشد.برای غالب میکروارگانیسم ها با افزایش دما سرعت نابود سازی بیشتر می شود.

در مورد تغییراتph  باید گفت با افزایشph  نابودی میکروب ها کاهش می یابد.

گندزدائی موثر

گندزدائی موثر مستلزم رعایت زمان تماس و مصرف میزان مناسب از عامل گندزدا می باشد.برای نابود سازی در صد معینی از هر ارگانیسم خاص C*T باید برای هر گندزدا در حد معین تنظیم شود.برای هر یک گندزدای واحد مقدارC*T لازم برای ارگانیسم های مختلف متفاوت است. برای نابود سازی درصد معینی از یک ارگانیسم خاص نیز مقدارC*T برای گندزداهای مختلف تفاوت خواهد داشت.در این رابطه گندزدائی، موفق تر و قدرتمند تر خواهد بود ، که باC*T کمتر، عمل گندزدائی را بهتر به انجام رساند. مثلا ازن بسیار سریع تر از کلر و دی اکسید کلر E.coli را از بین می برد.یا اینکه جهت نایود سازی  99/9درصد از پلی ویروس ها میزان C*

 T برای کلر باید بیشتر از رقم مربوط به E.coli باشد.

گند زدائی ثانویه آب
مهمترین اهداف گندزدائی ثانویه آب عبارتند از ممانعت از رشد میکروب ها در سیستم های توزیع و ایجاد حفاظت در برابر بروز آلودگی های مربوط به اتصالات ناجور می باشد.مسئله رشد مجدد میکروبی مربوط به این واقعیت است که تعدادی از باکتری ها و میکروب ها می توانند در سیستم های توزیع آب ایجاد کلنی به نمایند.برخی از این میکروب ها می توانند در شرایط مساعد به عوامل بیماریزای فرصت طلب تبدیل شوند.مهمترین باکتر ی های این گروه عبارتند از لژیونلا ، سودوموناس ، مایکوباکتریوم ، آئرومونا س ، باسیلوس سوبتلیس ،فلاووباکتریوم است. قارچ ها با میزان 1تا 2 میلی گرم در لیتر کلر کاملا در آب بر طرف می شوند و گاهی وقت ها تا 3 میلی گرم در لیتر کلر نیاز است.لژیونلا مهمترین باکتری از نظر رشد مجدد در شبکه آب می باشد.تجمع باکتری لژیونلا در سیستم توزیع ولوله کشی به ویژه در قسمت هائی که رسوبات جمع شده اند دیده می شود.

روش های گندزدائی ثانویه آب

گندزدائی ثانویه آب بطور سنتی به منظور ایجاد یک باقیمانده از گندزدا وبا هدف جلوگیری از بروز پدیده رشد بیولوژیکی انجام می شود.گندزدای مورد مصرف کلر ، کلر آمین ، گاهی دی اکسید کلر می باشد.در سیستم توزیع یخش هائی که دارای نقاط کور یا سرعت کم آب باشند ، ،موجب اتلاف گندزدا شده و قابلیت رشد مجدد میکروب ها را بالا می برند.ناصافی بوجود آمده از خوردگی لوله ها از جمله شرایطی است که با انجام شستشو بر طرف نمی شود.ناصافی ها به منزله محل حفاظت میکروب ها در مقابل گندزدا می شود.کلونی های لژیونلا بعد از تشکیل در برابر کلر مقاومت نشان میدهد ،برای کنترل معمولا به 4تا 6 mg/ L کلر نیاز دارند.تصفیه حرارتی و شوک کلر از روشهای مبارزه با لژیونلا در خطوط لوله آب است.انجام هیپوکلریناسیون اضافی که مشتمل بر نصب وراه اندازی کلریناتور در محل ساختمان است ،روش دیگری برای ایجاد حفاظت است . این عمل برای محل های کار و منازل و ساختمان های بزرگ وکارخانه ها لازم محسوب می شود.گزارش شده که درزگیرها و واشر های لاستیکی موجب ایجاد حفاظت برای لژیونلا ها در برابر کلر و حرارت هستند.

 گندزادیی با کلر

کلر ماده شیمیایی است که غالباً در گند زدایی آب آشامیدنی استفاه می شود.اولین مورد کاربرد کلر در تصفیه آب آشامیدنی با مصرف کنترل طعم و بو بوده است.در حال حاضر کلر به عنوان ماده، گندزدای اصلی درتصفيه آب آشامیدنی استفاده می شود.سایر کاربردهای کلر شامل کنترل طعم و بو کنترل جلبک ها حذف آهن و منگنز حذف سولفید هیدروژن و حذف رنگ است.کلر به اشکالCL2 ترکیبات جامد هيپو كلريت سدیم و پتاسیم و دی اکسید کلر گازی در صنعت آب موجود است.

شیمی کلر

خواص زیاد کلر اين ماده را به عنوان يك گند زدای ايده آل مطرح مي كند.

کلردر آب بسیار محلول است لذا کاربرد آن آسان است.

کلر به آسانی اندازه گیری و کنترل می شود.

کلر بشكل باقیمانده پایدار در آب با قي مي ماند.

در مقایسه با سایر گند زدایی ها كلر ارزان تر است.

وقتی کلر در آب حل شود تبدیل به اسید هیپو کلروHOCL  و یون هیپو کلر وOCL  می شود.

 HOCL اکسید کننده بسیار قوی تری نسبت بهOCL  است.

قدرت میکروب کشی کلر وابسته به PH است و افزایش PH قدرت میکروب کشی كلر را کاهش می دهد.

در PH حدود  9کلر آزاد باقیمانده به دلیل بالا بودن غلضت یون هیپو کلرو CL‍O، قدرت گند زدایی کمی دارد.

استفاده از گاز کلر سبب می شود که PH آب کاهش دهد.

کلر باقيمانده

هنگامي­که کلر وارد آب مي شود به سرعت با ترکيبات موجود در آب وارد واکنش مي شود. کلر با ترکيبات آلي موجود در آب واکنش داده و تري­هالومتان­ها را توليد مي کند. همچنين با مواد احياء کننده مانند سولفيد هيدروژن، يون هاي آهن، يون­هاي منگنزو نيتريت وارد واکنش مي شود.

به عنوان مثال، در واکنش کلر با سولفيد هيدروژن دو واکنش متفاوت زير رخ مي­دهد.

Hydrogen Sulfide + Chlorine + Oxygen Ion → Elemental Sulfur + Water + Chloride Ions H2S + Cl2 + O2- → S + H2O + 2Cl-

Hydrogen Sulfide + Chlorine + Water → Sulfuric Acid + Hydrochloric Acid H2S + 4Cl2 + 4 H2O → H2SO4 + 8 HCl

از هیپو کلريت سديم يا كلسيم باعث افزایشPH آب می شود.

بعد از اين واکنش ها

وقتي کلر در آب حل مي شود طبق معادله زير هيدروليز شده و تشکيل اسيد هيپو کلرو ميدهد

Chlorine + Water → Hypochlorous Acid + Hydrochloric Acid Cl2 + H2O → HOCl + HCl

HOCl يک اسيد ضعيف است که به صورت زير واپاشي شده وبه يون هيپوکلريت تبديل مي شود.

Hypochlorous Acid ↔ Hydrogen Ion + Hypochlorite Ion HOCl ↔ H+ + OCl-

لذا مجموعHOCL وOCL را کلر آزاد باقي مانده مي نامند.

غلظت هاي نسبيHOCL وOCL باpH ، دما ، و غلظت کلر موجود در محلول تغيير مي کند.

HOCL اکسيد کننده بسيار قوي تر نسبت بهOCL است. HOCL درpH= 6 وOCL درpH= 7/5

ترکيب غالب است . لذا قدرت گندزدايي کلر با افزايشpH کاهش مي يابد.

درpH  حدود  9کلر آزادبا قيمانده به دليل بالا بودن غلظت يون هيپو کلريت قدرت گندزدايي کمي دارد.

کلر آزاد به شکل نمک هاي هيپو کلريت نيز به آب اضافه مي شود . واکنش هاي واپاشي هيپو کلريت هاي کلسيم وسديم به شکل زير است

Calcium hypochlorite  + Water → Hypochlorous Acid + Calcium Hydroxide

Ca(OCl)2 + 2 H2O → 2 HOCl + Ca(OH)

2Sodium hypochlorite + Water → Hypochlorous Acid + Sodium Hydroxide

NaOCl + H2O → HOCl + NaOH

همان گونه که از اين واکنش ها بر مي آيد گاز کلرpHآب راکاهش مي دهد.

در صورتي که هيپو کلريت هاpHآب را بالا مي برند.

لذا در يک مقدار مساوي کلر اضافه شده به آب داراي ظرفيت بافري کم ، کارايي گندزدايي گاز کلر بالاتر از هيپو کلريت ها است

کلر ترکيبي باقيمانده

کلر بلا فاصله با آمونياک واکنش داده و تشکيل کلرآمين که کلر ترکيبي باقيمانده ناميده مي شود ميدهد

طبق معادلات زير کلر در اين شکل گندزداي ضعيفي است و باقيمانده پايدار در شبکه توزيع ايجاد مي کند.

Ammonia + Hypochlorous Acid → Monochloramine + Water NH3 + HOCl → NH2Cl + H2O

منوکلروآمين سپس با اسيد هيپوکلرو واکنش داده و دي کلرو آمين تشکيل مي گردد.

Monochloramine + Hypochlorous Acid → Dichloramine + Water

NH2Cl + HOCl → NHCl2 + H2O

در نهايت دی کلروآمين با اسيد هيپوکلرو واکنش داده و تري کلرو آمين توليد مي شود.

Dichloramine + Hypochlorous Acid → Trichloramine + Water NHCl2 + HOCl → NCl3 + H2O

درصورت حضور آمونياک در آب کلر با آمونياک ترکيب شده و ترکيبات موسوم به کلروآمين ها توليد مي کند که مي تواند به سه صورت مو نو کلروآمين و دي کلروآمين ويا تري کلروآمين باشد در صنعت به کلر آزاد و اسيد هيپوکلريت و يون هيپو کلرو مجموعا کلر آزاد موجود مي گويند . در حالي که کلر به صورت کلرو آمين ها را کلر ترکيبي موجود مي نامند

اينکه کداميک از کلروآمين ها توليد مي شود بستگي به نسبت کلر و نيتروژن آمونياکي، مقدار کلر مصرفي، دما، pH و قليائيت دارد.

نيتروژن تري کلرايد عامل اصلي ايجاد سوزش و تحريک چشم در آبهاي کلرزده استخر هاي شنا است

واکنش هاي فوق در شرايطي ممکن است منجر به تولید ترکيباتي شود که فاقد کلر هستند

2Cl2 + 2NH3 N2 + 6HCl

4Cl2 + NH3 + 3H2O 8Cl- + NO3 -+ 9H+

نقطه شکست کلرزني

وقتي کلر به آب زده شود، در وهله اول صرف اکسيد کردن انواع مختلف ترکيبات موجود در آب مي گردد . تا زماني که نياز اوليه به کلر بر طرف نشود هيچ کلر قابل اندازه گيري موجود نيست.سپس کلر با آمونياک واکنش داده و کلر ترکيبي باقيمانده توليد شود.با افزودن مقادير بيشتر کلر غلظت کلر ترکيبي باقيمانده به حداکثر مقدار ، افزايش مي يابد وافزودن بيش از حد کلر باعث کاهش کلر ترکيبي مي شود . اين وضعيت را نقطه شکست کلرزني مي نامند . در اين نقطه کلرآمين ها به اکسيد نيتروژن يا ساير گاز ها اکسيد مي شوند.مقدارکلر تزريقي در فاصله 1تا 2صرف اکسيداسيون موادي چونFe ياSH2 مي شود.در فاصله نقطه 2تا 3کلر تزريقي با آمونياک ترکيب مي شود و انواع کلر آمين ها را توليد مي کند.در فاصله 3تا 4کلر تزريقي صرف اکسيداسيون کلر آمين ها مي شود به طوري که با توليد ترکيبات بدون خاصيت باکتري کشي چونN2 ياN2O تري اکسيد ازت و اسيد کلرئيدريک مي شود . و عملا ارزش ضد عفوني کنندگي خود را از دست مي دهد.در فاصله نقطه 4به بعد کلر تزريقي به آب تماما خاصيت ضد عفوني کنندگي داد . و در اثر هيدروليز به اسيد هيپو کلريت و يا يون هيپو کلريت تبديل مي شود . نقطه 4را نقطه شکست مي گويند ودر عمل سعي مي شود غلظت کلر بعد از نقطه شکست بين 0/5تا 1 PPm باشد.

دوزاژ کلر

دوزاژکلر به مقدار کلر اضافه شده به آب براي توليد يک مقدار باقيمانده مشخص در انتهاي يک زمان تماس معين است.دوزاژ منهاي نياز اوليه کلر ايجاد شده به وسيله ترکيبات و مواد آلي موجود در آب باقيمانده کلر را مشخص مي کند.

دوزاژکلر با کيفيت آب خام ، دما ، و ساير شرايط آب و هوايي تغيير مي کند . معمولا دوزاژکلر در گستره 0/2تا  4ميلي گرم در ليتر قرار دارد.معمولا کلر ترکيبي باقيمانده بايد بين 0/6تا 1ميلي گرم در نقاط دور شبکه توزيع باشد.بسته بهpH و دما و ساير مشخصات آب ، ممکن است مقادير بيشتر کلر باقيمانده نيز لازم باشد.کلر باقيمانده براي زمان تماس مشخص، بايد گندزدايي موثر در تصفيه خانه و حفاظت در برابر رشد مجدد ارگانيزم هاي نا مطلوب را تامين کند.

ج
گاز کلر

گاز کلر برای مصارف تجارتی از الکترولیز نمک طعام تهیه می شود.

درون سیلندر فولادی فشرده با درجه خلوص 99/9تهیه می‌شود.

در درجه حرارت اتاق سبز متمایل به زرد است.

2 تا 5/2برابر از هوا سنگین تر است.

در کپسول های 60 – 300تا 800کیلوگرمی تهیه می‌شود.

هنگام کار ایمنی کامل باید رعایت شود.

حمل و نقل آن باید با احتیاط کامل صورت گیرد.

تأثیر گاز کلر بهتر از بقیه اشکال کلر می باشد. زیرا نا‌خالصی آن خیلی کم است.

طراحی سیستم کلرزنی

یک سیستم کلر زنی برای گندزدائی آب متشکل از شش بخش جداگانه است

-1تامین کلر

 2- ذخیره و جا بحائی

 3- اقدامات ایمنی

4 - تزریق کلر

 5- انتشار اختلاط وتماس

 6- سیستم کنترل

تامین کلر:کلر معمولا به صورت گاز متراکم مایع تحت فشار تامین میشود و در ظروف ویا سیلندر کوچک ویا بزرگ تهیه می شود

ذخیره وجا بجائی: یک سیستم ذخیره وجا بجائی باید بر اساس ملاحظات ایمنی طراحی شوند زیرا کلر بسیار سمی و خطرناک است.

اقدامات ایمنی: ملاحظات مهم ایمنی در طراحی سیستم کلر زن شامل حدود مواجه کارکنان بهره برداری، تهویه اطفاء حریق، تحویل وتخلیه بار، ذخیره و انتقال است.

تزریق: سیستم تزریق کلر اساسا متشکل از اجزای زیر است

برداشت کلر تبخیر کننده کلید خودکار رگولاتور انژکتور

اختلاط وتماس: اختلاط سریع محلول کلر با آب و به دنبال آن ایجاد زمان تماس برای گندزدائی موثر ضروری است.

سیستم کنترل :سیستم کلرزنی باید به گونه ای طراحی شود تا در انتهای زمان تماس مشخص، مقداری کلر باقیمانده در آب وجود داشته باشد کلسیم هیپو کلریت(CLO)2CA

مخلوط خشک و نسبتاً پایداری از کلر است با نسبت کلر 50% و کلسیم 28% و اکسیژن 22%

به صورت دانه توده یا قرص می باشد که معمولاً با خلوص 60% تا 70% تولید می شود.

تهیه کلسیم هیپو کلریت احتیاج به زمان بیشتری نسبت به گازکلر دارد.

گرانول های پر کلرین باید در ظرف پلاستیکی با آب مخلوط شده و بعد مصرف می شود.

سديم هیپو کلریتCLONA

یا سفید کننده خانگی در غلظت بالا بعنوان ضد عفونی کننده به کار می رود.

سفید کننده خانگی 5تا 5/5درصد کلر فعال دارد.

سفیدکننده صنعتی 8تا 10درصد کلر فعال دارد.

آب ژاول بر خلاف پر کلرین رسوب ایجاد نمی کند.

آب ژاول یا سدیم هيپو کلریت بسیار نا پایدار است.

گرما- رطوبت نور و خورشید سبب از بین رفتن سدیم هيپو کلریت می شود.

عمر مفید سدیم هيپو کلریت 60تا 90روز است.

سدیم هیپو کلریت گران تر از کلسیم هیپو کلریت است.

سیستم های هیپو کلریت
  در این روش کلر آزاد به شکل مایع از یک منبع جامد تامین می شود این روش نسبت به کلر گازی کم خطر تر بوده است در طراحی و بهره برداری از سیستم های تزریق هیپو کلریت توجه به موارد زیر ضروری است.

1- خوردگی= هیپوکلریت ها می توانندموجبات خوردگی را فراهم آورند.

2- افت کیفیت= هیپوکلریت ها در اثر گذشت زمان تجزیه شده واز قدرت محلول کم می شود.

3- ناخالصیی های موجود در محلول= تجزیه هیپوکلریت ها با حضور ناخالصی های معین نظیر ذرات آهن مس نیکل تسریع می شود.

4 – زمان نگه داری= توصیه می شود که حداکثر مدت نگه داری محلول هیپو کلریت سدیم 60تا 90روز باشد چرا که بعد از آن تجزیه می شود.

5 – تابش مستقیم آفتاب= عمر مفید محلول هیپو کلریت که در یک دوره طولانی مدت در معرض نور خورشید واشعهUV ناشی از آن قرار می گیرند کاهش چشمگیری می یابد.
5 – تابش مستقیم آفتاب= عمر مفید محلول هیپو کلریت که در یک دوره طولانی مدت در معرض نور خورشید واشعهUV ناشی از آن قرار می گیرند کاهش چشمگیری می یابد.

6- غلظت محلول= هیپو کلریت سدیم را میتوان در غلظت های مختلف تهیه کرد معمولا در غلظت های 12تا 16درصد و هیپو کلریت کلسیم را در غلظت های 1تا 3درصد می سازند.

7 – PH = پایداری محلول هیپو کلریت وقتی که کمتر از 11برسدکاهش می یابد بنابراین حفظ محدودهPH جهت پایداری بسیار لازم است.

8- دما= با افزایش دما سرعت تجزیه محلول های هیپو کلریت افزایش وپایداری آن کاهش می یابد.

9 – احتراق فوری= احتمال احتراق در عملیات ذخیره سازی محلول هیپو کلریت مسئله ای اجتناب ناپذیر است.

10 – واکنش های شیمیایی خطرناک= در صورتیکه محلول هیپوکلریت قلیائئت لازم را داشته باشد کلر آزاد به صورت هیپو کلریت (یون ) که ماده ای نسبتا بی خطر است تبدیل می شود . ودرPH کمتر از 7کلر آزاد به اسید هیپو کلرو تبدیل می شود که قادر است مولکول کلر را تولید نماید وبدین ترتیب کلر بصورت گاز خارج شده وخطراتی را به همراه دارد.

موارد کاربرد کلر

1 – کلرزن سادهplain chlorination

زمانی که آب به تصفیه خاصی احتیاج ندارد . مانند آب چشمه ، چاه

2 – پیش کلر زنیpre chlorination

یا کلر زنی مقدماتی برای آبهایی که کیفیت بیولوژیکی متغیر دارند بکار می رود.

اهداف این کار: از بین بردن در صدی از میکروارگانیسم ها – کاهش مصرف مواد منعقد کننده – کاهش طعم وبوی آب - کاهش بار آلودگی ناشی از باکتری ها و جلبک ها

3 – کلر زنی نهاییpost chlorination

در این روش آب را بعد از عملیات تصفیه گندردایی می کنند.

4 – کلر زنی مجددdouble chlorination

آب را قبل از ورود به صافی وبعد از خروج از صافی کلر زنی می کنند.

5 – سوپر کلر زنیsuper chlorination
 

بیش از اندازه ومورد نیاز به

آب، کلر تزریق می شود . بطوری که بعد از کلرزنی در آب تا حدود 5ppm

کلر باقیمانده داریم.

6- شوک کلریناسیونshock chlorination

به منظور حفظ یک باقیمانده زیاد وبا دوام از کلر با هدف کنترل رشد ونمو بیولوژیکی در تاسیسات و جلو گیری از ایجاد آلودگی روی سطح فیلتر ها دزاژ نسبتا بالایی از کلر به آب تزریق می شود .حدود 20تا 50میلی گرم در لیتر

7- دوزاژ کلر – مقدار کلر اضافه شده به آب برای تولید یک مقدار باقیمانده در انتهای یک زمان تماس معین است . دوزاژکلر با کیفیت آب خام – دما وسایر شرایط آب وهوایی تغییر می کند . ومعمولا دوزاژ

کلر در گستره 0/2تا 2میلی گرم در لیتر قرار دارد

معمولا کلر ترکیبی باقیمانده باید 0/5تا 1میلی گرم در لیتر در نقاط دور شبکه توزیع باشد

پمپ کلرزن می تواند مجهز به اجزاء زیر باشد : 1 - همزن با شفت و پروانه ضد اسید 2- مخازن ضد اسید 200تا 500لیتری - اسکلت با پوشش مناسب 4 - تابلو برق مکانیکی یا ساده شرایط اتاقک دستگاه کلرزن : 1. دستگاه را از باران وتابش مستقیم خورشید ، سرما و گرما محافظت نماید . 2. دارای تهویه مناسب ، روشنایی کافی ، کفشور (حهت شستشوی دستگاه ) و برق (برحسب نوع دستگاه برق تک و یا سه فاز) باشد . 3. نزدیک مکان تزریق کلر و در صورت ممکن بر روی لوله آب ساخته شود . طریقه استفاده از دستگاه : 1. مخزن همزن را تا بیست سانتی متری دهانه ، از آب پر نمایید . 2. به مقدار لازم پودر کلر را در داخل آن بریزید . 3. همزن را روشن کرده اجازه دهید 2الی 10دقیقه محلول همزده شود سپس همزن را خاموش نمایید . 4. حداقل ده دقیقه اجازه دهید تا آهک تشکیل شده رسوب نماید . 5. در دستگاههای تک مخزنه محلول آماده تزریق می باشد . 6. در دستگاههای دو مخزنه با باز کردن شیر واسط ، محلول در مخزن تزریق پر شده و قابل استفاده می باشد.

Electro Chlorination (تهيه کلر در محل) چيست؟
بطور خلاصه تکنولوژی ساده و عملی تبديل نمک يا آب شور به هيپوکلريت سديم درجه يک در نقطه مصرف راElectro Chlorination گويند.

شرکت تحقيقات پيشرفته

دی اکسید کلر ‍CLO2

سال ها است که دی اکسید کلر برای سفید کردن آرد- کاغذ- پارچه استفاده می شود.

به کار بردن این ماده در تصفیه آب اساساً به کنترل طعم و بو محدود می شود.

مزایا و کاربرد دی اکسید کلر عبارتند:

باکتری کش و ویروس کش قوی

عدم واکنش با نیتروژن آمونیاکی

عدم واکنش با ترکیبات آ لی و تشکیلTHMs

تخریب و تجزیه 30تا 40درصد پیش سازی هایs THM

عدم تحت تأثیر قرار گرفتن به کارایی گند زدایی درPH بین 6تا 10

معایب

هزینه بالای ماده شیمیایی (تقریباً 5برابر کلر)

باید در محل تولید شود.

امکان خطرات بهداشتی ناشی از فرآوردهای جانبی تولید.

ایجاد طعم فلزی در آب تصفیه شده در دوزاژ بالا

خواص دی اکسید

دی اکسید کلر یک گاز متمایل به سبز با بوی شدید نا مطبوع بوده که از بوی کلر قوی تر است.

در صورت استنشاق دی اکسید کلر برای انسان سمی است.

بوی آن در غلظتPMM 0/1 قابل تشخیص است.

یک گاز نا پایدار بوده و در غلظت های بالای 10درصد حجمي در هوا باعث انفجار می شود.

دی اکسید کلر به دلیل نا پایدار بودن همیشه در محل تولید و بلا فاصله مصرف می شود.

گند زدایی قوی تر از کلر است با وجود این که پتانسیل کمتری از کلر دارد.

اگر کلر آزاد اضافی وجود داشته باشد اسید هیپو کلرو و ترکیبات برم دار را تولید می کند.

یدI2

ید در حالت آزاد به شکل جامد و به رنگ آبی متمایل به سياه وجود دارد.

در حالت آزاد حلاليت کم در اب دارد. بنابراین یدور پتاسیم که در آب خیلی محلول است به جای ید مصرف می شود.

ید آزاد به محض ازاد شدن با آب ترکیب شده و ايجاد اسید هيپوآیو دوس را می نماید .كه یک اسید ضعیف ویک ضد عفونی کننده خوب است.

به طور کلی ید در مقابل جلبك ها بي اثر است.

استفاده از ید برای گند زدایی آب برای خانم های حامله ، افراد دچار بیماری های تیروئیدي توصیه نمی شود. مگر این که از یک سیستم تصفیه نهانی حذف مؤثر ید، مثل کربن کرانوله استفاده شود.

معمولاً میزان ید در آب باید بالای 1میلی گرم در لیتر است.

عمل گند زدایی آب با ،ید، پس از نیم ساعت کامل می شود.

يد از كلر گران تر است.

ید

اولین استفادهاز ید در تصفیه آب به جنگ جهانی اول مربوط می شود

زمانی که آنرا به عنوان استریل کننده فوری آب برای سربازان پیشنهاد دادند.

درسال 1922استفاده از 5میلی لیتر از محلول 7در صد تنتور ید را برای تصفیه حدود 40لیتر آب پیشنهاد دادند.

بعد ها استفاده از 2قطره از محلول تنتورید را به هر لیتر آب ودر یک زمان تماس 15دقیقه پیشنهاد دادند.

در فاصله جنگ حهانی دوم دانشگاه هاوارد قرص های گلوبالین جهت گندزدائی منابع کوچک ابداع کرد هر قرص 8 mg ید را به هر لیتر اضافه می کند

استفاده از ید بعنوان یک گندزدابرای تصفیه آب مدت مدیدی است که مورد تایید قرار گرفته است . اما نمی توند جاگزین کلر شود.

عمده مصرف استفاده از اشکال قرص یا تنتورید برای تصفیه فوری منبع کوچک نظیر قمقمه سربازان شایع است.

ید می تواند اثرات فیزویولوژیکی، نامطلوبی را در غلظت 1تا 2میلی گرم در لیتربر سلامتی ایجاد نماید . براساس رهنمود سرویس بهداشت عمومی امریکا مصرف 5قطره محلول تنتورید 2درصد در مدت زمان 30دقیقه برای تصفیه آب پاک و 10قطره برای گندزدایی آب کدر توصیه می شود
ید می تواند اثرات فیزویولوژیکی، نامطلوبی را در غلظت 1تا 2میلی گرم در لیتربر سلامتی ایجاد نماید . براساس رهنمود سرویس بهداشت عمومی امریکا مصرف 5قطره محلول تنتورید 2درصد در مدت زمان 30دقیقه برای تصفیه آب پاک و 10قطره برای گندزدایی آب کدر توصیه می شود

5 قطره محلول 2درصد در یک لیتر و 2قطره محلول 7درصد در گرم درلیتربعد از 30دقیقه توسط سازمان حهانی بهداشت در شرایط اضطراری پیشنهاد شده است.

اثرات ضد میکروبی ید
اثرات ضد میکروبی ید

.I2 وHIO اسید هیپویدو وید دو عامل مهم گندزدائی در میان گونه های مختلف ترکیبات ید می باشند.

مقادیر نسبیI2 واسید هیپو یدو بهPH وقدرت محلول و دما بستگی دارد.

I2 3 تا 6برابر بیش ازHIO می توند اسپور ها را نابود سازد.

I2 در نابودی کیست آنتامبا هیستولیتیکا 2تا 3برابر بیش ازHIO موثر است

اما اثر ضد ویروسی اسید هیپو یدو بیش ازI2 است.

HIO 3 تا 4برابر بیش ازI2 می تواند باکتریE.coliٍٍ را نابود سازد.

برم

برم در درجه حرارت اتاق به صورت مایع قرمز رنگ یا قرمز قهوه ای بوده و سه بار از آب سنگین تر است.

آماده سازی آن فوق العاده خطرناک است و سطح پوست را می سوزاند.

مزایا:

کمتر از کلر چشم را تحریک می کند.

اکسید کننده- ضد عفونی کننده- جلبک کش قوی بوده است و محلول است.

معایب

قابلیت انفجار دارد.

- PH آب را کاهش می دهد.

بوی تندی دارد.

آب را می تواند به رنگ سبز در بیاورد.

برم از کلر 10برابر گران تر است.

پرمنکنات پتاسیم

در پرمنگنات پتاسیم یک اکسید کننده قوی است. و به طور گسترده برای کنترل طعم و بو و حذف منگنز استفاده می شود.

پر منگنات پتاسیم یک گند زدا ضعیف است. بنابراین براي گندزدايي به زمان و غلظت بسيار زياد احتياج دارد.

برای گند زدایی با باقیمانده 2ميلي گرم در ليتر به زمان 24ساعت نياز دارد.

به دلیل گفته شده کاربرد پرمنگنات پتاسیم در تصفیه آب بسیار محدود است

پرمنگنات پتاسیم نمک کریستالی بنفش رنگ است.

این ماده از واکنش کلر با منگنات پتاسیم تولید می شود.

وقتی پرمنگنات پتاسیم به اب اضافه می شود حضورش با ایجاد ته رنگ بنفش به کمک چشم قابل تشخیص است.

مزایای پرمنگنات پتاسیم به عنوان یک گند زدا

به علت ایجاد رنگ بنفش تشخیص آن آسان است.

جا به جایی و حمل آن به صورت جامد آسان است.

خطر تزریق بیش از حد با تزریق ماده جامد و دیدن رنگ بنفش در محلول کاهش می‌یابد.

معایب

تزریق ان باعث رنگی کردن اطراف می شود.

کاربرد تزریق ماده جامد بیش از محلول آن است.

زمان تماس مورد نیاز طولانی است

پرمنگنات پتاسیم
 

پرمنگنات پتاسیم یک عامل شیمیائی واکسید کننده پر مصرف در صنعت آب می باشد.

می توان از این ماده بعنوان جایگزینی برای کلر یا دیگر گندزدا ها در نقاطی از تصفیه خانه که اکسیداسیون شیمیائی هدف اصلی اولیه بوده است ،استفاده نمود.

پرمنگنات پتاسیم اول بار در سال 1862بعنوان یک عامل گندزدا معرفی گردید.

از همان ابتدا کارائی این ماده در کنترل اپیدمی های وبا مشخص گردید.

معرفی پرمنگنات نه تنها در بیمارستان ها و مراکز مشابه بلکه در منازل یک گندزدای رایج بوده است.

در صنعت تصفیه آب مصرف پرمنگنات پتاسیم به عنوان یک اکسید کننده قوی وبا هدف کنترل طعم وبو ورنگ زدائی و کنترل رشد بیولوژیکی وکاهش میزان آهن ومنگنز رو به افزایش است.

نقش ثانویه پرمنگنات پتاسیم در تصفیه خانه آب

،کنترلTHMs از طریق اکسیداسیون مواد پیش ساز و کاستن از میزان نیاز به گندزداهای دیگر است.

--------------------------------------------------------------------------

خواص فیزیکی
 

پرمنگنات پتاسیم به شکل بلور های ارغوانی تیره ،تقریبا سیاه رنگ است که در معرض نور یک درخشندگی متالیک از خود نشان میدهد.

حلالیت پرمنگنات پتاسیم شدیدا به میزان دما وابستگی دارد . بعلاوه میزان انحلال به اندازه ذرات، شدت اختلاط و غلظت سایر املاح موجود در آب بستگی دارد.

پرمنگنات پتاسیم خالص جاذب الرطوبه نمی باشد. اما وقتی با درجه خلوص صنعتی و مشابه عرضه می شود در شرایط مرطوب ،بلور های آن به هم می چسبند

خواص شیمیائی
 

پرمنگنات پتاسیم در حالت مایع شدیدا فعال است و تقریبا تمامی واکنش های شیمیائی آن گرمازا است . کلا پرمنگنات پتاسیم در شرایط اسیدی یا قلیائی تبدیل به بی اکسید منگنز می شود.

در دامنهPH 4 تا 9، پرمنگنات پتاسیم تعداد زیادی از مواد آلی و معدنی را اکسید می کند .البته اکسیداسیون در شرائط قلیائی بهتر صورت می گیرد.

غالب آلایندهائی نظیر فنل ها وجلبک ها که موجد طعم وبو هستند به سهولت بوسیله پرمنگنات تجزیه می شوند . آهن ومنگنز آب نیز اکسید شده ورسوب میکند . حتی می توان با بالا بردنPH سرعت اکسیداسیون را بیشتر نمود و انعقاد دی اکسید منگنز را بهبود بخشید.

اثرات ضد حیاتی
 

اثرات ضد حیاتی پرمنگنات پتاسیم عمدا بعلت تجزیه شدن اکسایشی پرمنگنات بر کثیری از میکروارگانیسم ها ،باکتری ا ،قارچ ها ،ویروس ها وجلبک ها موثر است.

شدت اثر بستگی داردبه غلظت پرمنگنات ،زمان تماس ، دما ، PH ،حضور سایر مواد قابل اکسید شدن وحساسیت اختصاصی هر میکروارگانیسم نسبت به پرمنگنات پتاسیم ،عموما پرمنگنات در شرلیط اسیدی قدرت ضد حیاتی بیشتری دارد تا در شرایط قلیائی ،و قدرت اکسیداسیون این ماده در شرایط قلیائی معمولا بیشتر از شرایط اسیدی است.

قدرت باکتری ساید پرمنگنات درPH های اسیدی بهتر است

غلظت پرمنگنات پتاسیم لازم برای گندزدائی کلی فرم ها حدود 4میلی گرم در لیتر اعلام شده است . عوامل اکسید کننده معمولا در ردیف موثرترین عوامل غیر فعال ساز ویروس ها محسوب می شود.

مصارف غیر گندزدائی پرمنگنات پتاسیم در تصفیه آب
این مصارف شامل حذف آهن ،کنترل طعم وبو در منابع آبهای سطحی وکنترل جلبک ها در مخازن آب خام و صافی های تصفیه خانه است

چون زمان ماند لازم برای کنترل طعم وبو از چند دقیقه تا چند ساعت ممکن است طول بکشد معمولا پرمنگنات را در محل آبگیر اضافه می کنند. تا زمان مورد نیاز برای اکسیداسیون تامین شود.

دوزاژمورد نیاز 1تا 5میلی گرم در لیتر است.

به منظور حذف آهن و منگنز زمان ماند ودوزاژکوتاهتر است.

رابطه زمان و غلظت ماده گند زدایی باقیماندهC*T

دو عامل بسیار مهم گند زدایی عبارتند از غلظت ماده گند زدای باقیمانده و زمال تماس است.

این رابطه به شکل زیر بیان می شود.

عدد ثابت= C*T

کهC غلظت گند زدایی باقی ماندهT , mg/l زمان تماس بر حسب دقیقه است.

نکته خیلی مهم این است که اثر ماده گند زدای کم غلظت با زمان تماس طولانی تقریباً مساوی با غلظت ماده گند زدای غلیظ با زمان تماس کوتاه مي باشد..

اثرات حاد کلر

کلر مایع به شدت در هر قسمتی از بدن اثر گذار بوده

وجود کلر به میزان بیشتر ازppm 5 در هوا ، بینی و چشم ها را می سوزاند.

آستانه بو و بدون خطر

مرحله ضعیف همراه با سوزش مجاری تنفسی تا یک ساعت

مرحله متوسط همراه با سوزش شدید تر مجاری تنفس

همراه با درد سریع سینه- استفراغ و سرفه

مسمومیت شدید

مرگ بعد از 3دقیقه
ppm 0.4 تا 0.2

ppm 3-1

ppm 15-5

ppm 30

ppm 40 تا60

ppm 430
فرآوردهای جانبی کلر و ترکیبات کلر

پس از افزودن کلروترکیبات آن به آب موادی در اب یافت شدند که به آن ها تری ها لومتان ها می گویند:

این محصولات شامل

تری ها لومتان ها

هالواستو نیتریل ها

هالو استیک ها

هالو كتون ها

آلدئیدها

کلروفئل

تری ها لومتان ها را می توان به عنوان شاخصی برای حضور سایر فرآورده های کلی کلر زنی به آب به کار برد.

تری ها لومتان چیست؟ ترکیبا تی هالوژن دار با یک اتم منفرد با فرمولCH3x که در بین فرمولX ممکن است فلوئور- کلر- برم- ید با ترکیبی از آن ها باشد.

چهار نوع از آن ها اهمیت زیادی دارند. شامل برومو فرم. دی برو مو‌کلرومتان- بر و مودی کلرو متان و کلرو فرم است.

کلر و فرم متداول ترین آن ها می باشد.

در طی ضد عفونی کردن آب با کلر و ترکیبات آن مواد بالا تشکیل می‌شود.

چه فاکتورهایی در تشکیل تری هالومتال ها مؤثر است.

PH هر چه آب قلیایی تر باشد هالومتان های بیشتری تشکیل می‌شود.

کلر هر چه میزان کلر در آب بیشتر باشد هالومتان های بیشتری تشکیل می شود.

رنگ هر چه میزان رنگ در آب بیشتر باشد هالومتان های بیشتری تشکیل می شود.

کدورت هر چه میزان کدورت در آب بیشتر باشد هالومتان های بیشتری تشکیل می شود.

مواد آلی- هر چه میزان مواد آلی در آب بیشتر باشد هالومتان های بیشتری تشکیل می شود.

نرخ تشکیل و غلظت تری هالومتان ها به شش عامل بستگی دارد.

مقدار مواد آلی اولیه

مقدار کلر آراد باقی مانده

دمای آب

PH آب

غلظت برم در آب

زمان تماس کلر

مقدار مواد آلی اولیه

در صورتی که مواد اولیه در آب وجود نداشته باشد هیچ گونه تري هالومتانی تشکیل نمی شود.

مقدار کلر آزاد باقیمانده به طور مستقیم در تشکیل تری هالومتان تاثير دارد.

دمای آب

دمای آب به طور مستقیم در تشکیل تری هالومتان تأثیر دارد. دمای زیاد سرعت تشکیل تری هالومتان را افزایش می دهند و برعکس

pH =pH زیاد و قلیایی واکنش و مقدار تری هالومتان را افزایش می دهد.

زمان تماس: میزان تری هالومتان تابع مدت زمان تماس کلر است زمان تماس طولانی سبب ایجاد تری هالومتان با غلظت زیاد می شود.

غلظت برم: سرعت واکنش بین برم و مولکول های اولیه سریع تر از کلر و مواد اولیه است و تری هالومتان بیشتری تولید می شود.

استفاده از ازن و کربن فعال دانه ای یک روش مؤثر برای کنترل میزان تری هالومتان ها است.

اثرات بهداشتی

کلروفرم روی سیستم اعصاب مرکزی اثر گذاشته و اختلاتی را ایجاد می کند.

کلروفرم روی کبد تا ثیر سوء دارد.

بین سرطان مثانه و کلر و فرم ارتباط موجود است.

در آب خام تری هالومتان موجود نمی باشد.

سازمان حفاظت محيط زیست امریکا، ترکیبات تری‌هالومتان را به عنوان مواد سرطان را معرفی کرده است.

سازمان جهانی بهداشت نیز تری هالومتان را به عنوان مواد سرطان زا معرفی کرده است.

EPA میزان تر ي هالومتان را 80میکرو گرم در لیتر و اتحاد به اروپا میزان آن را 100میکرو گرم در لیتر و استاندارد ایران میزان آن را 300میکرو گرم در لیتراعلام نموده‌اند.

مقادير ضد عفوني كننده (كلر )براي سطوح توصيه شده

سطوح بتني هيپو كلريت ميلي گرم در ليترPPM

سطوح بتني " “ 1000- 5000

بيو فيلم " “ 500 - 800

نوار نقاله " “ 300- 500

كنترل بو ""100- 200

سطوح متخلخل ""200

استيل زنگ نزن " “ 200

سطوح تفلون ""100- 200

سطوح اپوكسي " “ 100- 200

سطوح كاشي " “ 100- 200

كلرينه كردن آب به منظور سالم سازي آن براي كاربرد در سيستم هايCIP

در اين مورد كلر باقيمانده نبايد كمتر از 4تا 7ميلي گرم در ليتر باشد.

براي اين منظور كلر باقيمانده آزاد پس از ختم عمل كلريناسيون بايد حدود 10تا 20 PPM باشد

روش هاي اندازه گيري كلر:

1- روش اورتوتوليدين

2- روشDPD (دي متيل 1و4فنيلين دي آمونيم) ديسك رنگي كمپراتور – كيت رنگ سنجي دستي

3- روش الكترودي

4- روش فتومتري

5- روش تيتراسيون

منبع : http://www.dsawater.ir