بخشی از مقاله
خلاصه
همه ساله شاهد مرگ و میر تعداد زیادی از مردم جهان به دلیل دسترسی نداشتن به آب سالم قابل شرب هستیم و گند زدایی آب به یکی از دغدغه های جامعه جهانی تبدیل شده است . در این مقاله تحقیقاتی بر روی 6 روش بر پایه کلر که از پرکاربردترین و موثرترین روش های گندزدایی به شمار میروند انجام دادیم و به معرفی، بررسی مزایا و معایب آنها پرداختیم. همچنین توسط اکسل نرم افزاری محاسباتی تهیه شد که هزینه گندزدایی ها در مراحل مختلف تا 5 سال اول را به تفصیل به ما خواهد داد. هدف رسیدن به بهترین روش بر اساس موقعیت و شرایط طرح و برآورد هزینه های احداث و بهره برداری سایت کلر زنی میباشد .
1. مقدمه
مطالعات همه گیر شناسی بیانگر این مسئله است که مصرف آب آلوده چه بصورت مستقیم و چه از طریق استفاده از آن برای مقاصد بهداشت فردی یا تفریح می تواند سلامت انسان را به خطر بیاندازد.[1] طبق آمار سازمان جهانی بهداشت مرگ ومیر بر اثر آب و هوای آلوده سالانه 12,6 میلیون نفر است.[2]به دلیل اهمیت موضوع در سال 1974 میلادی در آمریکا و1345 شمسی در ایران نخستین استانداردهای آب آشامیدنی تدوین گردید.
طبق استاندارد ملی ایران 1053و 1011 آب مصرفی و یا آشامیدنی آبی است که عوامل فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی و رادیو نو کلوئیدی آن در حدی باشد که مصرف و یا آشامیدن آن عارضه سوئی برای انسان در کوتاه مدت یا دراز مدت ایجاد نکند.[3] [1] هدف ما رسیدن به بهترین روش از میان روش های موجود با در نظر گرفتن تمام معیارهایی که در پیش رو میباشد است. در ابتدا میبایست دید کلی نسبت به کلر و روش های مختلف مورد بحث، مزایا و معایب ، هزینه های بهره برداری ، خرید ، نگه داری از سیستم ، مواد اولیه و هزینه تمام شده گندزدایی هر مترمکعب آب داشته باشیم.
2. کلر
علامت اختصاری کلر، Cl بوده، عدد اتمی آن 17 و جرم اتمی آن 35/453 میباشد.[4] در سال 1774 توسط کارل ویلهلم شیله - به سوئدی: Carl 9 - - Wilhelm Scheele دسامبر 21 - 1742 مه - 1786 کشف گردید[.5]کلر تقریباً همیشه به صورت یک مولکول با دو اتم کلر پیوند داده با هم و به شکل Cl2 با وزن مولکولی 70/906 وجود دارد. کلر یکی از موادی است که بیشترین طرفداران را در گندزدایی واکسیداسیون در فرآیند تصفیه آب به خود اختصاص داده است و گندزدایی بر پایه کلر امروزه به عنوان مناسب ترین و متداولترین روش گندزدایی آب آشامیدنی در دنیا مورد استفاده قرار می گیرد و در تحقق سلامت میکروبی آب کاملا مورد تایید سازمان جهانی بهداشت WHO نیز می باشد برخی از محاسن استفاده از کلر عبارت است از :
- تقریباً بر ضد همهی باکتریهای بیماریزا تأثیر بالایی دارد.
با ایجاد کلر باقیمانده1از آلودگی مجدد آب جلوگیری کرده و تولید بیوفیلمها در شبکهی توزیع یا خط انتقال را میکاهد.که این کار تقریبا از گندزداهایی رایج دیگر که پایه کلر ندارند ساخته نیست مانند ازن زنی که ماندگاری بسیار پایینی دارد وUV که به هیچ عنوان ماندگاری در آب ندارد. برخی از واکنش هایی که باعث ایجاد کلر باقی مانده در آب میشود در فرآیندهای - 1 - الی - 3 - آمده است.
بهره برداری، پایش و کنترل آن آسان است و در بیشتر روش هایش نیاز به تکنسین ماهر ندارد .
- با قدرت اکسید کنندگی بالا، برای مقاصد پیشاکسایش مناسب است.
- کاربری بسیار قابل اطمینانی دارد.
- مقرون به صرفهترین روش گندزدایی است. اما کلر زنی معایبی نیز دارد که محدودیت هایی را برایمان ایجاد میکند
- در طی فرآیند گندزدایی محصولات جانبی - DBPs - 2 مانند تریهالومتانها - THM - 3 و هالو استیک اسیدها - HAA - 4 را تولید می-کندکه اگر از محدوده استانداردهای تایین شده خارج شود به شدت برای سلامتی مصرف کننده مضر میباشد.
- با اکسایش برمید به برم، موجب تولید محصولات جانبی آلی برمیزه شده میشود.
- بر ضد برخی تک یاخته ها مانند کریپتوسپریدیوم 5مؤثر نیست.
- ریسک بالای انبارداری و بهره برداری در برخی روش ها.
علیرغم موارد بالا که ریسک سرطان زایی در مصرف کننده ها را بالا میبرد، ریسک مرگ ومیر در اثر موارد بیماری زا 100 تا 1000 برابر بیشتر از آن است .[6] به همین دلیل و مزایای متعدد دیگر روش های بر پایه کلر در تحقق سلامت میکروبی آب، سازمان جهانی بهداشت و همچنین سازمان ملی استاندارد ایران با تدوین دستورالعمل های مختلف به صراحت اعلام کرده اندکه کلر زنی با رعایت این استانداردها بلامانع میباشد.
3. روش های رایج موجود - بر پایه کلر -
-1 مولتی اکسیدانت تولید در محل
-2 هیپوکلریت سدیم تولید در محل
-3 گاز کلر
-4 هیپوکلریناتور - پرکلرین -
-5 هیدروکلریناتور - پرکلرین -
-6 آب ژاول
1؛3 تولید در محل - مولتی اکسیدانت -
گندزدایی آب به روش الکترولیز آب و نمک و تولید مولتی اکسیدانت به عنوان یک تکنولوژی نوین، ایمن و کارآمد در دنیا مطرح است. در این تکنولوژی آب تصفیه شده که کدورت و سختی آن گرفته شده است با نمک خالص %99 و بدون ید ترکیب شده از یک سل الکترولیز کننده عبور میکنند و پس از انجام پروسه و جداسازی آنولیت از کاتولیت محلول موثر مولتی اکسیدانت و یا میکس اکسیدانت تولید میشود که ویژگی یک محلول گندزدایی ایده آل را دارد.
محلول مولتی اکسیدانت از الکترولیز محلول نمک طعام - کلرید سدیم - یا آب شور دریا که هر دو با کمترین هزینه در دسترس میباشد ، تولید شده و مخلوطی از ترکیبات گندزداها است. سهم اصلی این مواد گندزدا را ترکیبات کلر آزاد ClO- - ، HClO و Cl2 محلول - تشکیل داده و مقادیر بالایی از ترکیبات دیگر مانند دیاکسید کلرمحلول، ازن محلول، آب اکسیژنه و اکسیژن محلول در آن وجود دارد. از محاسن این شیوه میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:
- مواد اولیه بسیار ارزان و در دسترس
- کاهش قابل توجه تولید محصولات جانبی و مرغوبیت بسیار بالای آب تصفیه شده
- قابلیت بالای گندزدایی و اثر ماندگاری در شبکه
- کاهش چشم گیر خطرات و امنیت بسیار بالا در بهره برداری ، نگهداری و انبارداری
- امکان پایش و کنترل بسیار دقیق
برخی از معایب این روش
- هزینه اولیه بالا ی خرید تجهیزات
- لزوم وجود بهره بردار آموزش دیده و دشواری تعمیرات
- وابستگی زیاد به بازارهای خارج از کشور
2- 3 تولید در محل - هیپوکلریت کلسیم -
آب تصفیه شده با کدورت پایین پس از عمل فیلتراسیون به واحد سختی گیری غشایی NF یا RO انتقال می یابد و پس از کاهش سختی،با نمک بدون ید مخلوط شده محلول نمک تولید میگردد. محلول نمک تولیدی وارد سلول الکترولیز نمک شده و در آنجا محلول هیپوکلریت سدیم و گاز هیدروژن تولید می گردد. در مخزن آرامش پیش از تزریق گاز هیدروژن در بالای مخزن جداسازی شده و به کمک دمنده های هوا رقیق سازی شده یا به غلظت پایین تر از اشتعال رسانده می شود و سپس به هوا تخلیه می گردد - شکل . - 1 از محاسن این شیوه میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:
- مواد اولیه بسیار ارزان و در دسترس
- کاهش چشم گیر خطرات و امنیت بسیار بالا در بهره برداری ، نگهداری و انبارداری
- امکان پایش و کنترل بسیار دقیق
از معایب این روش نیز می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- هزینه اولیه بالا ی خرید تجهیزات
- لزوم وجود بهره بردار آموزش دیده و دشواری تعمیرات
