چگونه روش مناسبی برای حذف آلاینده‌های غیرآلی انتخاب کنیم؟
پارامترهای موثر در انتخاب فناوری مناسب برای حذف آلاینده‌های غیرآلی
آلاینده‌های غیرآلی موجود در آب می‌توانند باعث بروز بیماری‌های مختلفی شوند. همواره حذف این آلاینده‌ها جزء چالش‌های بشر بوده است. برای حذف بهینه نیاز داریم تا یک روش مناسب و متناسب با شرایط را انتخاب کنیم؛ روشی که بتواند آلاینده مورد هدف را حذف کرده یا تا حد ممکن کاهش دهد.
چگونه روش مناسبی برای حذف آلاینده‌های غیرآلی انتخاب کنیم؟
در این مقاله سعی داریم تا پارامترهای موثر در انتخاب روش مناسب را مورد بررسی قرار دهیم. انتخاب روش مناسب را می‌توان به چند گام اصلی تقسیم کرد:
- تعریف و تایید معیارهای طراحی؛
- بررسی فناوری‌های موجود برای تصفیه؛
- طراحی دیاگرام یا فرایند تصفیه؛
- برآورد هزینه سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری برای فناوری‌های انتخاب شده؛
- انجام تست‌های آزمایشگاهی و پایلوت.
در ادامه به بررسی هر یک از این مراحل خواهیم پرداخت.
معیارهای طراحی
معیارهای طراحی یک سیستم تصفیه آب را می‌توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد:
۱٫ نرخ جریان یا Flow rate
برای طراحی مناسب لازمست که هر دو نرخ حداکثر و متوسط جریان را شناسایی کنیم. حداکثر نرخ جریان، که ظرفیت طراحی نامیده می‌شود، برای اندازه‌گیری ابعاد تجهیزات استفاده می‌شود. میانگین نرخ جریان برای ارزیابی هزینه‌های عملیاتی، پس از دانستن هزینه‌های اقلامی مانند مواد شیمیایی و برق مورد استفاده، استفاده می‌شود.
۲٫ غلظت ورودی یا Influent concentrations
برای یک منبع آب، غلظت ورودی باید قبلا مشخص شده باشد و اگر مشخص نیست، باید آنالیز کامل آب انجام شود. برای تاسیسات جدید، غلظت ورودی باید بر اساس مدل‌سازی و یا بر اساس تاسیسات مشابه تخمین زده شود. خروجی معمولا امکانات مشابهی دارد یا دارای رقبایی با امکانات مشابه است که سوابق عمومی آن ممکن است در دسترس باشد. بنابراین یک مشاور متخصص، پارامترهای مورد نظر را می‌داند یا حداقل منابع خوبی برای این اطلاعات باید داشته باشد.
۳٫ غلظت فاضلاب Effluent concentration
اگرچه غلظت فاضلاب هدف نیست، اما برای کیفیت آب خروجی معیارهایی از قبل تعیین شده است. با این حال، معمولا زمان‌بندی یک فرآیند تصفیه باید طراحی شود در حالیکه محدودیت‌هایی تعیین می‌شود، بنابراین مهندس طراح باید بهترین شرایط را بدست آورد. به همین دلیل باید براساس پارامترهای مورد نظر در آب خروجی، کلیت فرایند طراحی شود.
انتخاب یک فرآیند تصفیه ممکن است فرایندی تکراری باشد که بر اساس اطلاعات در دسترس از غلظت‌های ورودی و خروجی صورت می‌گیرد.
فناوری‌ها
در چندین مقاله بعدی سعی خواهیم کرد انواع فناوری‌های مورد استفاده در تصفیه و حذف آلاینده‌های غیرآلی را بررسی کنیم. برای حذف آلاینده‌های غیرآلی می‌توان از انواع فرآیندهای شیمیایی، بیولوژیکی و فیزیکی استفاده کرد. کلید کار آنالیز درست از آب ورودی (غلظت ورودی در طراحی) است. پارامتر مهم غلظت فلزات حل شده و TDS فلزات است. در این بین غلظت فلزات حل شده عامل مهم‌تری هستند، چون عامل اصلی تعیین کننده در اینکه کدام روش فیزیکی یا شیمیایی یا بیولوژیکی برای تصفیه موثر است.
دیاگرام یا فلوچارت فرایند
تهیه فلوچارت فرایند یا دیاگرام فرایند، گام سوم از انتخاب روش مناسب است. گاهی لازم است که این فلوچارت برای چندین روش تصفیه به صورت همزمان تهیه شود. یک یا دو صفحه فلوچارت همه چیزهایی است که در ابتدا مورد نیاز است. بعدا می‌توان آن‌ها را به نمودارهای فرآیند و تجهیزات گسترش داد. یک نمونه دیاگرام فرایند معمولی برای تصفیه بیولوژیکی در زیر نشان داده شده است.
یک نمونه دیاگرام فرایند تهیه شده برای تصفیه بیولوژیکی
هزینه‌ها
پس از انجام گام‌های قبلی نوبت به برآورد هزینه‌ها می‌رسد. قیمت‌گذاری‌ها برای تجهیزات بر اساس نمودار طراحی تهیه شده محاسبه می‌شود. قیمت‌گذاری می‌تواند بر اساس تاسیسات مشابه، نقل قول‌های فروشنده‌ها یا ترکیبی از آن‌ها باشد. افراد متخصص صنعتی ( کسانی که با امکانات مشابه کرده یا بعنوان مشاور فعال هستند) منبع اطلاعات عالی دیگری هستند.
هزینه‌های بهره‌برداری براساس جریان متوسط محاسبه می‌شود. تامین‌کنندگان تجهیزات می‌توانند اطلاعاتی نظیر توان موردنیاز و غلظت توصیه شده شیمیایی را بدست آورند، درحالیکه عرضه‌کنندگان مواد شیمیایی می‌توانند فقط قیمت محصولات خود را ارائه دهند.
آزمایش کردن
آزمایش اولیه یا پایلوت مرحله نهایی از انتخاب روش مناسب است. تست‌های اولیه و آزمایشی:
- تعیین می‌کند که آیا فناوری انتخاب شده قادر است محدودیت‌های خروجی را برآورده کند؛
- می‌تواند اطلاعات ارزشمندی برای هزینه‌ها و عملیات کامل، مانند زمان نگهداری مورد نیاز و غلظت مواد شیمیایی مورد استفاده را ارائه دهد؛
- ممکن است برای سازمان‌های نظارتی مورد نیاز باشد.
البته تست‌های اولیه ساده‌تر، سریع‌تر و ارزان‌تر از تست پایلوت است. چندین آزمایش پایه می‌تواند در یک روز انجام شود. در زیر یک آزمایش پایه برای حذف فلزات از آب معدن با استفاده از یک همزن چند منظوره نشان داده شده است.
انجام آزمایش JAR در چند مخزن به صورت همزمان
دو نوع آزمون پایه ممکن است: تست Jar یا تست ستونی. مثال نشان داده شده در بالا یک آزمون Jar است. آزمون‌های احتمالی Jar شامل موارد زیر هستند:
- رسوب شیمیایی
- انعقاد/ لخته‌شدن
- مبادله یون یا مواد جاذب (برای تعیین ظرفیت جذب از ایزوترم‌های جذب).
آزمون‌های ستون ممکن شامل:
- تصفیه بیولوژیک
- تبادل یون
- تست لیچ برای نیترات/ آمونیا (در تصفیه و آنالیز آب‌های معدنی)
یکی از تست‌های نظارتی تست سمیت فاضلاب (WET) است. برای انجام تست‌های WET نیاز به حجم زیادی آب است؛ بدین منظور تست ستونی در مقایسه با تست‌های اولیه می‌تواند دقیق‌تر باشد.
گام بعدی انجام تست پایلوت است که می‌تواند نشاندهنده قابلیت فرایند تصفیه آب و تعیین کننده هزینه‌های بهره‌برداری باشد. مدت زمان انجام یک تست پایلوت معمولا چندین هفته به طول می‌انجامد.
واتک اولین و بزرگترین مجموعه شناخته شده در حوزه تخصصی شتابدهی فناوری و ایده های حوزه آب می باشد که تا به حال چندین تیم توانستند به مرحله شتابدهی راه پیدا کنند و از امکانات و خدمات واتک بهره بگیرند. جهت ثبت طرح یا کسب اطلاعات بیشتر به سایت واتک مراجعه کنید.
