بخشی از مقاله
مديريت استفاده و بهره برداري آب حاصل از چگالش رطوبت هوا در کولر گازي هاي شهر بندرعباس
چکيده
مقدمه : جو زمين حاوي مقادير ميلياردها مترمکعب آب شيرين است که مي تواند به عنوان يک منبع تأمين آب به ويژه در مناطق شرجي ساحلي مورد توجه قرار گيرد، ليکن نکته مهم در اين زمينه ، نحوه استحصال و برداشت اقتصادي اين آب است . آب استحصالي از کولرگازي ها، آبي است که بدون صرف هيچگونه هزينه و به عنوان محصول جانبي و اغلب مزاحم توليد مي گردد. هدف از اين مطالعه ، بررسي کميت و کيفيت شيميايي آب استحصالي از کولرهاي گازي شهر بندرعباس است .
روش کار: اين مطالعه توصيفي - تحليلي در فاصله زماني ابتداي خرداد تا ابتداي ديماه ١٣٨٩ انجام شد. تعداد ٦٦ نمونه به صورت تصادفي خوشه اي (شهر بر حسب تراکم جمعيت و دوري و نزديکي به ساحل به ٤ خوشه تقسيم شده است ) برداشت شد. آزمايش هاي کيفي شيميايي (سختي کل ، قليائيت ، کل املاح محلول، هدايت الکتريکي ، کدورت و pH) و سنجش کميت بر روي آنها انجام گرفت . براي تجزيه و تحليل دادهها از آزمونهاي t و آناليز واريانس استفاده شد.
نتايج : آب استحصالي داراي pH اسيدي نزديک به خنثي بوده و املاح، قليائيت و سختي کمي دارد. ميانگين توليد آب در کولرهاي دو تکه از انواع پنجرهاي بيشتر است ولي به طور ميانگين آب استحصالي از هر کولر حدود ٣٦ ليتر در روز بود.
نتيجه گيري: با لحاظ نمودن برخي فرضيات، حدود ٤٦٨٠ تا ٩٣٦٠ متر مکعب در روز آب از اين کولرها قابل استحصال است که تقريبا براي اکثر موارد شهري و نيز اغلب کاربردهاي صنعتي مناسب است .
مقدمه :
اگرچه آب يکي از فراوان ترين منابع طبيعي است که در اختيار بشر قرار گرفته است . اما تنها ٣ درصد از کل آبهاي جهان شيرين است و از اين مقدار نيز کمتر از ١ درصد کل آبها در دسترس انسان قرار دارد و بقيه به صورت بخار آب در جو، رطوبت خاک و غيره از دسترس خارج هستند (١). لذا امروزه مشکل تأمين آب يکي از دغدغه هاي جدي بسياري از جوامع به خصوص در مناطق خشک و نيمه خشک به حساب مي آيد (٢).
مجله پزشکي هرمزگان ، سال هجدهم ، شماره اول ، فروردين و ارديبهشت ٣٩٣ جو زمين حاوي ١٢٩٠٠ کيلومتر مکعب آب شيرين است که از اين مقدار ٩٨ درصد به صورت بخار و ٢ درصد به صورت ابر وجود دارد. ولي آنچه در اين زمينه داراي اهميت است ، نحوه استحصال اين آب است ولي در واقع برداشت اقتصادي اين آب نکته مهم مي باشد (٣). استحصال آب از اتمسفر Atmosphric AWVP) Water Vapor Processing) يک فن آوري در حال توسعه است که بر مبناي چگالش و سپس جمع آوري رطوبت موجود در جو عمل مي کند (٤).
در کره زمين نقاط زيادي وجود دارند که به دليل شرايط خاص اقليمي (توپوگرافي و پارامترهاي هواشناسي )، مي توان با استفاده از متراکم سازي رطوبت موجود در هوا، از آنها آب استحصال نمود (٥). يک روش براي ميعان آب اتمسفري ، به کارگيري دستگاههاي چگالش گر مي باشد که البته تأمين آب با استفاده از اين روش نياز به هزينه زيادي دارد (٦).
در ايران نيز ميزان رطوبت در نواحي ساحلي در تابستان بسيار بالا بوده و به گونه اي که ميانگين سالانه رطوبت نسبي در ايستگاه هواشناسي بندرعباس طي سالهاي ٢٠٠٨-١٩٨٢ م، ٦٧.٨ درصد بوده که بيشترين ميزان آن مربوط به ماههاي مارس و اگوست (اسفند و مرداد) با ٧١.١ درصد و کمترين آن در ماه نوامبر (آبان ماه ) با ٦٥.٢ درصد است (٧). در بندرعباس و ديگر شهرهاي ساحلي جنوب ايران ، به دليل گرما و رطوبت زياد در يک دوره طولاني از سال ، از کولرهاي گازي به عنوان دستگاههاي خنک کننده استفاده مي گردد. در کولر گازي ، همانند يخچال ، از تبديل گاز به مايع بوسيله افزايش فشار و در نتيجه توليد سرما، براي رسيدن به هدف موردنظر (خنک نمودن محيط ) استفاده مي کنند. در کولر گازي بوسيله هواي دميده شده بر روي کندانسور (رادياتور) گرماي لازم گرفته مي شود و بدين ترتيب بخارات آب موجود در هوا به مايع تبديل مي شوند.
کولرهاي گازي معمولا در دو مدل کولرهاي يک تکه يا پنجرهاي و کولرهاي دو تکه (اسپليت ) ساخته مي شود. اغلب کولرهاي پنجره اي در يک سيني مستقر مي شوند که در انتهاي آن يک خروجي جهت تخليه آب کندانس شده وجود دارد و کولرهاي دو اتمککه انن زودلايرديآبلوبله کعنشي وان هيت کتخملحيصآوبلچجگاانلبش ي بشادسهتفادسه نز کولرگازي ها، به عنوان يک ايده براي تأمين بخشي از آب مورد نياز اين مناطق ، مورد توجه قرار گرفته است . به دليل رطوبت زياد هوا، خود دستگاههاي خنک کننده آب زيادي توليد مي کند و لذا براي تهيه اين آب هيچ هزينه اي لازم نيست ، از اين رو استفاده از اين آب مي تواند بسيار به صرفه باشد (٨).
در خصوص استفاده از رطوبت اتمسفري به عنوان يک منبع قابل اطمينان آب مطالعات متعددي صورت گرفته است . در مطالعه مروري بيزنس و همکاران ، استحصال آب از رطوبت اتمسفر در مناطق خشک مورد بررسي قرار گرفت . در اين مطالعه اظهار داشته اند که امکان استحصال ميليونها ليتر آب از رطوبت اتمسفر وجود دارد (٩). مطالعات گسترده ديگري در زمينه استحصال آب رطوبت موجود در اتمسفر انجام شده است و در همه مطالعات آب موجود در اتمسفر به عنوان يک منبع قابل اطمينان معرفي شده است (١٣-١٠، ٢). در يک مطالعه که منجر به ثبت اختراع گرديد، آقاي بار فن آوري جديدي را براي استحصال آب از رطوبت اتمسفري ابداع نمود که بر اساس اين روش آب در سه مرحله جمع آوري مي گرديد (١٤). مطالعاتي نيز در زمينه استحصال آب از رطوبت اتمسفري با استفاده از صفحات جمع آوري فلزي در نقاط مختلف دنيا انجام شده است :
سوئد و تانزانيا (١٥)، تونس و فرانسه (١٦،١٧) و بحرين (١٨) از اين موارد هستند.
هدف از انجام اين مطالعه ، دستيابي به اطلاعات کمي و کيفي آب استحصالي از کولر گازي هاي شهر بندرعباس به منظور تدوين برنامه هاي مديريتي جهت استفاده بهينه از اين منبع دائمي آب مبتني بر اختصاصات کمي و کيفي مي باشد.
روش کار:
اين مطالعه توصيفي - تحليلي با هدف بررسي کميت و کيفيت شيميايي آب استحصالي از کولرهاي گازي شهر بندرعباس انجام شد. براي محاسبه حجم نمونه ، فرض گرديد ميزان توليد آب هر کولر ٣٠ تا ٥٥ ليتر در روز باشد. از اين رو با لحاظ نمودن انحراف معيار معادل شش سيگما، سيگما ٤.١٦ تعيين گرديد. با اعمال خطاي سنجش يک ليتر و با استفاده از فرمول محاسبه گرديد. مقدار حجم نمونه با استفاده از اين فرمول و موارد ذکر شده در بالا، ٦٦ نمونه بدست آمد. در اين بررسي کولرهاي گازي به دو دسته پنجره اي و اسپليت تقسيم بندي گرديد. به دليل اينکه تعداد کولرهاي پنجره اي مورد استفاده بيشتر از تعداد کولرهاي دو تکه بود ٥٠ نمونه از کولر پنجره اي و ١٦ نمونه از کولر دو تکه برداشت شد. نحوه برداشت نمونه ها به صورت تصادفي خوشه اي است . در اين تقسيم بندي شهر بندرعباس به چهار خوشه زير تقسيم گرديد:
خوشه ١- مناطق ساحلي با تراکم جمعيت بالا و ترافيک وسايل نقليه زياد. خوشه ٢- مناطق ساحلي با تراکم جمعيت پايين و ترافيک وسايل نقليه کم . خوشه ٣- مناطق دور از ساحل با تراکم جمعيت بالا و ترافيک وسايل نقليه زياد و خوشه ٤- شامل مناطق دور از ساحل با تراکم جمعيت پايين و ترافيک وسايل نقليه کم (شکل شماره ١).
شکل شماره ١- تقسيم بندي شهر بندرعباس بر اساس مناطق چهارگانه نمونه برداري
بر اساس وسعت منطقه تحت پوشش خوشه هاي نامبرده به ترتيب از هر خوشه ١٤، ١٦، ١٧ و ١٩ نمونه برداشت گرديد. به منظور لحاظ کردن شرايط زماني در مطالعه ، برداشت نمونه ها در فاصله زماني ابتداي خرداد تا ابتداي ديماه ١٣٨٩ برداشت شد.
براي برداشت نمونه ها جهت انجام آزمايش هاي شيميايي ، از بطري هاي پلاستيکي با ظرفيت ١.٥ ليتر که قبلا با آب مقطر شسته شده بودند، استفاده گرديد. اين بطري ها در محل هاي مورد نظر مستقر شده و توسط شيلنگ هايي که قبلا با آب مقطر شستشو شده بود، به خروجي آب کندانس شده کولر متصل گرديد. پس از مدت زمان معين و پر شدن بطري ها به آزمايشگاه منتقل گرديد. جهت سنجش کميت نيز از ظروف پلاستيکي با ظرفيت ٢٠ ليتر استفاده شد و براي اين منظور هر روز ٢ بار ظروف بررسي و مقدار آن با استفاده از پيمانه مدرج سنجش گرديد.
آزمايش هاي کدورت ، قليائيت ، سختي کل ، جامدات محلول (TDS)،pH و هدايت الکتريکي (EC) بر روي نمونه ها انجام شدند. سنجش سختي با استفاده از روش تيتراسيون و به کارگيري از معرف هاي توليدي شرکت Merck با تاريخ مصرف تا انتهاي سال ٢٠١٢ و با روش استاندارد شماره c ٢٣٤٠ مرجع استاندارد متد ٢٠٠٥ انجام شد (١٩).
سنجش pH با استفاده از دستگاه pH مترElmetron مدل ٥٠١-CP و با استفاده از روش مندرج در کاتالوگ دستگاه انجام
شد. سنجش EC و TDSنمونه ها با استفاده از دستگاه TDS متر مدل Aqualytic CD٢٤ و سنجش کدورت با استفاده از کدورت سنج Hach مدل B٢١٣٠ انجام شد. سنجش قليائيت با استفاده از روش تيتراسيون و با به کارگيري معرف هاي توليدي
Merck و منطبق با روش استاندارد شماره B ٢٣٢٠مرجع استاندارد متد انجام گرديد (١٩).
نتايج اين مطالعه اغلب در قالب اشکال ارائه شده اند. نمايش نتايج نمونه هاي کيفي در مناطق ٤ گانه و به تفکيک نوع آزمايش انجام شده ارائه شده است . البته در برخي موارد که اعداد مربوط به نتايج به هم نزديک است . دو پارامتر در يک شکل ارائه شده است و اين به معناي هم جنس يا هم واحد بودن اين دو پارامتر نمي باشد.
نتايج مربوط به نمونه هاي کمي نيز در قالب دوره هاي زماني سه ماهه و به تفکيک هر منطقه در اشکال مستقل ارائه شده اند. به منظور انجام تجزيه و تحليل آماري از نرم افزار ١٦ SPSS و آزمونهاي آماري t و ANOVA استفاده شد. در آزمون اخير (٠٠٥>P) به عنوان حد تفاوت معني دار در نظر گرفته شد.
نتايج :
در اين مطالعه عموما دو دسته اطلاعات کمي و کيفي آب استحصالي از کولرها در شهر بندرعباس جمع آوري گرديد.
اطلاعات کيفي مربوط به سنجش پارامترهاي مندرج در بخش روش مطالعه در نمودارهاي شماره ٢ تا ٤ ارائه شده است .
نمودار شماره ٢- ميانگين هاي مقادير هدايت الکتريکي و کل املاح محلول در مناطق چهارگانه شهر بندرعباس
اطلاعات کمي مربوط به سنجش ميانگين مقدار آب استحصالي از هر کولر به تفکيک دوره هاي زماني سه ماهه در هر منطقه در جدول شماره ١ و نمودار شماره ٥ نشان داده شده است .
