Environmental Health Engineering |
غلظت فلزات سنگين شيرابه زباله شهري و روش كاهش آنها
خطر آلودگی هوا در محیط های بسته
بر خلاف تصورات رایج بیشتر مردم خطرات ناشی از آلاینده ها در مکانهای بسته بیشتر از محیط های باز می باشد مقاله ای که ملاحظه می فرمائید حاصل تحقیقات و مطالعات آژانس حفاظت از محیط زیست آمریکا (ی.پی.ای.)* و هیئت مشاوره ء علمی آن در سالهای اخیر در زمینه ء تآثیر آلودگی هوا بر انسان می باشد و بیانگر این حقیقت است که میزان آلودگی هوا در مکانهای سرپوشیده می تواند 2-5 برابر یا حتی تا 100 برابر بیشتر ازمیزان مشابه در محیط خارج می باشد.
اهمیت این موضوع خطر آلودگی هوا در فضای بسته را به یکی از پنج عامل اصلی تهدید سلامت بشر مبدل ساخته است . عوامل افزایش آلودگی هوا را در چند دههء اخیر می توان با تراکم و نزدیکی بیش از حد ساختمانها، عدم تهویهء مناسب هوا به منظور جلوگیری از اصراف انرژی ، استفاده از مواد مصنوعی و شیمیائی در ساختمان ، مبلمان و وسایل شخصی همینطور استفاده از حشره کش ها، مواد شوینده، تمیز کننده و ضد عفونی کننده دانست. جلوگیری از گسترش مضرات ناشی از آلودگی هوا در منازل ، مدارس ، مهد کودکها و محل بازی کودکان بدون کمک تمامی افراد جامعه و همکاری بخش خصوصی و سازمانهای دولتی ذیربط امکان پذیر نمی باشد.
43% کودکان از سنین دو ماهگی تا یازده سالگی در خانه ای که در آن حد اقل یک فرد سیگاری است زندگی می کنند و ناخواسته آلاینده های زیادی را استنشاق می کنند دود ناشی از سوختن سیگار مخلوطی از 4000 نوع مادهء شیمیایی زیان آوربوده که مونو اکسید کربن، نیکوتین، فرمالدئید ، هیدروژن و سیانید هیدروژن از آن جمله هستند . این مواد از عوامل ایجاد سرطان و بیماری های دستگاه تنفسی انسان می باشند.
علائم برونشیت ، ذات الریه، عفونت دستگاه تنفسی، گوش درد (عفونت گوش) و آسم در کودکانی که در معرض دود قرار دارند بیشتر از دیگر کودکان دیده می شود. تعدد عفونت مستقیمآ به مقدار دود موجود در منزل بستگی دارد. کودکانی که هردو ی والدین آنها سیگاری هستند بیشتر از کودکانی که یکی از والدین آنها سیگاری هستند به عفونت های ریوی مبتلا می شوند.
کمترین علائم عفونت های ریوی در کودکانی مشاهده میشود که والدین آنها سیگاری نیستند. سیگار کشیدن مادران در دورهء حاملگی خطر سندرم مرگ ناگهانی کودک را افزایش می دهد. (ی.پی .ای) تخمین می زند که بین 150.000 تا 300.000 مورد عفونت ریه ، مثل برونشیت و ذات الریه ، که سالیانه در بین کودکان تا 18 ماه رخ می دهد به میزان دود سیگارموجود در محیط آنها بستگی دارد. از میان آنها 7.500 الی 15.000 نفر راهی بیمارستانها می شوند. قرار گرفتن در معرض دود سیگار می تواند شرایط بد 200.000 تا 1.000.000 کودک آسمی را تشدید کند. محققان ی. پی . ای به این نتیجه دست یافته اند که دود سیگار مایع گوش میانی را افزایش می دهد، و یکی از عوامل ایجاد بیماری مضمن گوش میانی که در اکثر موارد به جراحی در بیمارستان ختم می شود دود سیگار است.
آلاینده های داخلی
عوامل آلرژی
عوامل آلرژی بخصوص درموارد بیولوژیکی مثل کرمهای موجود در حبوبات، انگل های خانگی ،سوسکها ، شورهء حیوانات خانگی ، هاگهای گیاهی، کپک ، تخم میکروبها و قارچها، باکتریها و ویروسها عوامل شناخته شده ای هستند که آسم را تشدید می کنند. آلرژی معمولا آسم، ذات الریه و سر ماخوردگی را تشدید می کند .آلرژی می تواند باعث التهاب در چشم ، بینی و گلو شده ، ایجاد تنگی نفس ، گیجی و تب بکند.
ترکیبات ارگانیک بخار شونده (وی . او. سی.)
ترکیبات ارگانیک بخارشونده، مواد شیمیایی هستند که از اشیاء به صورت بخار آزاد می شوند، مثل مواد شوینده، چسب ها ، رنگ ها ، مایعات خشک شویی و مواد نگاه دارندهء چوب .( وی. او.سی .) می تواند از طریق این محصولات در هوا منتشر شده و در داخل محیط بسته باقی بماند بخصوص در آپارتمانها.( ی.پی. ای.) در یکی از تحقیقات خود در مورد 6 گروه متفاوت در مناطق مختلف آمریکا به این نتیجه رسید که میزان( وی.او.سی.) در محیط های بسته (داخل) ده برابر بیرون (محیط های خارجی) می باشد. از علائم قرار داشتن در معرض ( وی . او. سی .) احساس تحریک شدگی و سوزش در چشم ، بینی و ریه ، کهیر، سردرد، تهوع و آسم می باشد. قرار گرفتن در معرض برخی از( وی. او. سی. ها) مانند بنزن وکلراید وینیل می تواند باعث سرطان شود.
فرمالدئید
فرمالدئید از( وی.او.سی .) های رایج می باشد، گازی است بدون رنگ با بوی شدید که در چوبهای فشرده (صفحات از پیش ساخته شده، صفحات فیبری و لایه های چوبی) ، رنگ های نقاشی، روکشهای پارچه ای، وسایل آرایش، مصنوعات ، مصالح ساختمانی و مواد جدا کننده (عایق) وجود دارد. فرمالدئید می تواند از محصولات فوق ویا از سوزاندن چوب، نفت، گاز طبیعی، اتومبیل ها وسیگار نیز در هوا منتشر شود. تحقیقات نشان میدهند که فرمالدئید در حیوانات آزمایشگاهی ایجاد سرطان می نماید و (ی.پی.ای.) معتقد است که می تواند عامل سرطان در انسانها نیز باشد. فرمالدئید بر روی اشخاص اثرات متفاوتی دارد می تواند ایجاد سوزش در چشم ها ، سینوس بینی ، سوزش و التهاب گلو، ریه و عامل شروع آسم باشد. کودکان و بزرگسالان واکنش های آشکاری ( مانند کهیر زندن) را درمقابل قرارگرفتن در معرض این گاز از خود نشان می دهند .
اکسید های نیتروژن
اکثر مردم فکر می کنند که اکسید های نیتروژن به عنوان آلاینده های هوای خارج هستند و از موتور ماشین ها و یا سوخت نیروگاه ها در هوا منتشر می شوند در حالیکه آنها در محیط های داخلی نیز یا فت می شوند. نشط گاز ، پیلوت های روشن کنند ه ء گاز، گاز یا گازوئیل جهت روشن کردن شوفاژ و دیگر وسائل گرما زا ، فعالیت های جوشکاری و همچنین دود سیگار اکسیدهای نیتروژن را در هوای داخل تشکیل می دهند. از آنجایی که این گازها از جمله محرک های قوی برای دستگاه تنفسی هستند می توانند آسم و دیگر بیماری های تنفسی را تشدید نمایند.
مونو اکسید کربن
مونو اکسید کربن یک گاز بی رنگ و بو می باشد که د ر اثر سوخت ناکامل انرژی ( سوخت فسیلی) منتشر می شود. این گاز در هوای داخل در اثر دود سیگار ، بسته بودن محیط و نزدیک بودن به گاراژ یا خیابان متراکم می شود. مونو اکسید کربن از طریق ریه وارد خون شده ، با هموگلوبین ترکیب می شود و اجازه نمی دهد که اکسیژن کافی به سلولها برسد. از علائم مونو اکسید کربن می توان آنفلوانزا، خستگی، سردرد، گیجی ، حالت تهوع ، ناراحتی روحی و تپش بالای قلب را نام برد. مسومیت بالای مو نو اکسید کربن می تواند به مرگ فوری منتهی شود. مسمومیت آن با میزان پائین برای خانمهای حامله می تواند عوارض جبران ناپذیری به جا گذارد.
رادون
رادون گاز شناخته شده ای است که برای انسان سرطان زاست، رادون گازرادیو اکتیو است که بدون بو ، رنگ و مزه می باشد. از زوال طبیعی اورانیوم بوجود می آید و از درون خاک حرکت میکند و وارد محیط های داخلی و ساختمانها می شود. رادون پس از تخریب تبدیل به ذرات رادیو اکتیو شده واز طریق استنشاق وارد ریه می شود. زمانی که این ذرات تخریب می شوند به صورت ذرات کوچکتری در ریه پخش می شوند و می توانند به بافت ریه آسیب رسانده و در طول حیات سرطان ریه ایجاد نمایند. بعد از سیگار کشیدن رادون دومین عامل مرگ از طریق سرطان ریه می باشد. خطر ابتلا به سرطان ریه به سه عامل بستگی دارد : مقدار رادون ، مدت زمانی که شخص در معرض آن قرار دارد و سیگاری بودن یا نبودن. خطر مرگ از سرطان ریه از طریق رادون برای سیگاری ها خیلی بیشتر از کسانی است که سیگار نمی کشند.
سرب
قرار گرفتن در معرض گرد و غبار آلوده به سرب آسانترین راه برای مسمومیت سرب می باشد. سرب شدیدآ مسموم کننده است و قرار گرفتن در معرض آن بسیا ر خطرناک می باشد بخصوص برای بچه های کوچکتر از شش سال. بیشترین خطر وجود سرب در منازل در رنگ ها ، غبار آلوده به سرب و خاک مسموم می باشد. دیگر مشکلات خطر سرب در منازل لوله کشی های قدیمی ، وسائل و اسباب بازی های رنگ شده، مبلمان قدیمی که قبل از سال 1978 ساخته شده باشند که ممکن است با رنگهایی که سرب در آنها موجود است ساخته شده باشند. از دیگرمصنوعاتی که می تواند سرب در هوا منتشر کند می توان سرامیک ، ظروف سفالین و کریستال های سربی رانام برد که می توانند غذا و مایعات موجود در خود را نیز مسمو م کنند. سرب با تداخل با برخی از عملکردهای بنیانی بدن ایجاد مسمومیت می کند. قرار داشتن در معرض کم سرب می تواند روی کودکان اثرات سوء بگذارد. مقدار کم سرب می تواند بر سیستم اعصاب و کلیه آسیب برساند و همچنین باعث پائین آمدن سطح یادگیری ، بی توجهی ، عدم تمرکز و پائین آمدن سطح هوش میگردد. میزان بالای سرب اثرات ویران کننده ای در کودکان دارد که از جمله ء آنها حملات ناگهانی ، بی هوشی و در برخی مواقع مرگ می باشد.
آفت زداها
تحقیقات اخیرنشان میدهد که در 75 % منازل آمریکا حد اقل از یک نوع آفت زدا استفاده می شود . محصولاتی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند حشره کش ها و مواد ضد عفونی کننده هستند. تحقیقات دیگری نشان داده است که 80 % مردم در داخل منازل از طریق آفت زدا ها دچار مسمومیت شده اند . تعداد بالایی آفت زدا در هوای یک خانه می تواند و جود داشته باشد که منابع آنها در خانه ها یا خاک و گرد و غبارآلوده که د ر هوا حرکت می کنند و از بیرون به داخل می آیند هستند ،یا آفت زداهای موجود در انباری منازل، کف خانه و وسائل موجود در منازل که پس از جذب آفت زدا ها طی نظافت سپس آنها را آزاد می کنند. آفت زداهایی که برای کنترل حشرات، موریانه ها ، جانوران جونده (بید) ، کپکها ، میکروب ها ( مواد ضد عفونی کننده ) بکار برده می شود. این آفت زداها معمولا به صورت اسپری، مایع ، چسب ، پودر ، کریستال و ... فروخته می شوند. در سال 1990 سازمان مرکزی کنترل مسمومیت آمریکا اعلام داشت که 79.000 کودک در اثر آفت زداهای خانگی مسموم شده اند. قرار گرفتن در معرض آفت زداهای سیکلودین عمومآ به دلیل استفادهء نادرست از آنهاست و علائم متفاوتی را نشان می دهد که از جمله ء آنها می توان سردرد، گیجی، درد عضلانی ، ضعف ، حس خارش و حالت تهوع را نام بر د.( ی. پی. ای .) بر این باور است که سیکلودین ممکن است در دراز مدت به کبد و سیستم مرکزی اعصاب آسیب برساند و همچنین خطر سرطان را بالا ببرد
QUALITY AND QUANTITY SURVEY OF HOSPITAL WASTEWATERS IN HORMOZGAN PROVINCE
كاربرد ازن در تصفيه آب آشاميدني
يكي از اساسي ترين اهداف تصفيه آب گند زدائي يا ضد عفوني نمودن آب جهت مناسب نمودن براي شرب مي باشد. تاكنون براي گند زد ائي آب روشهاي مختلفي ارائه گرديده است كه مهمترين آنها كلرزني ، ازن زني و استفاده از دي اكسيد كلر ، برم ، يد ونيز اشعهUV مي باشد.عمومي ترين روش گند زدائي در جهان كلر زني مي باشد كه از دلايل عمده استفاده از آن مي توان موثر بودن در غلظت پائين ، ارزان و در دسترس بودن ونيز داشتن باقيمانده در آب پس از عمل گند زدائي را نام برد. با توجه به تشكيل تركيبات آلي كلرينه و ساير تركيبات تري هالومتان در اثر گند زدايي با كلر كه عوارض نامطلوبي را براي مصرف كنندگان به همراه دارد استفاده از گند زدا هاي جديد روز به روز ابعاد وسيع تري مي يابد.ازن از جمله تركيباتي است كه با توجه به خواص ويژه خود ، نزديك به يك قرن است كه بعنوان گند زدا در آب آشاميدني توسط كشورهاي اروپايي مورد استفاده قرار گرفته است . اولين كار برد ازن در سال 1893 در كشور هلند و براي تصفيه خانه اي كه از آب رودخانه راين تغذيه مي نمود صورت پذيرفت . امروزه بيش از يك هزار تصفيه خانه آب از ازن بعنوان بخشي از تصفيه شيميائي استفاده مي كنند كه اغلب آنها در كشورهاي غربي بويژه فرانسه ، سوئيس و كانادا قرا دارند بزرگترين تاسيسات گند زدائي با ازن در مناطق پاريس و مونترال بكار گرفته شده است .
خواص فيزيكي وشيميائي ازن
ازن يكي از اشكال آلوتروپي اكسيژن بوده و گازي آبي رنگ با بوي تند وناپايدار مي باشد . اين تركيب يك اكسيد كننده قوي بوده و بسيار قوي تر از اسيد هيپوكلرو ( ماده موثر گند زدايي كلر در آب ) مي باشد. حلاليت ازن در آب 12 مرتبه كمتر از حلاليت كلر بوده و محلول آبي آن نيز ناپايدار مي باشد.با توجه به ناپايداري گاز ازن ، بايد در محل مصرف و نيز زمان مصرف توليد شود و نمي توان آنرا مثل كلر ذخيره نمود. با توجه به حوادث زيادي كه در خصوص تركيدن سيستم هاي ذخيره و نگهداري كلر بوقوع پيوسته است اين محدوديت لزوماً جزء معايب استفاده از گاز ازن محسوب نمي شود.
خصوصيات بيوشيميائي ازن
نقش ازن در تصفيه آب و پساب بعنوان يك عامل اكسيد كننده و يك تركيب ميكروب كش حائز اهميت بوده و در محيط آبي خصوصيات مشابهي با كلر دارد . از اينرو اين دو ماده بعنوان رقيب يكديگر و در مواردي مكمل يكديگر مطرح مي باشند. ازن داراي دو خاصيت بسيار مهم در ارتباط با محيط اطراف خود مي باشد
قدرت گند زدائي بالا
خصوصيات ميكروب كشي ازن بيانگر پتانسيل بالاي اكسيد اسيون آن مي باشد. تحقيقات نشان مي دهد كه گند زدائي توسط ازن حاصل اثر مستقيم آن برباكتريها و تجزيه ديواره سلولي باكتريها مي باشد . كه از اين نظر با مكانيسم عمل كلر در فرايند گند زدائي متفاوت است. با توجه به قدرت بالاي گند زدائي ازن در مقايسه با كلر (25 برابر ) و ساير گندزداها ، زمان كمتري جهت تكميل فرايند گند زدائي نياز مي باشد. بررسي ها همچنين بيانگر توانائي بيشتر ازن در از بين بردن ويروسها در مقايسه با كلر مي باشد.
2 - ازن به عنوان يك اكسيد كننده قوي
ازن مصارف زيادي در تصفيه آب آشاميدني از قبيل كنترل طعم و بو كنترل رنگ و حذف آهن و منگنز علاوه بر گند زدائي دارد . قدرت اين اكسيد كننده در شفاف سازي منابع آب با كيفيت پائين مانند آبهاي بازيافتي مهم مي باشد. ازن مواد معدني زائد را بطور كامل اكسيد نموده و موجب ته نشيني و حذف آنها مي گردد. اهميت عمده ازن در قابليت شكستن تركيبات آلي همراه با آهن و منگنز مي باشد.ازن در برطرف نمودن تركيبات آلي مولد رنگ ، قوي و موثر نشان مي دهد بطوريكه بعنوان يك عامل جلا دهنده خوب براي فاضلاب و حذف كننده رنگ در آب شرب كا ربردهاي فراواني يافته است . ازن همچنين قادر است تركيبات فنوليك و ديگر تركيبات مولد طعم را در آب شرب از بين ببرد. تحقيقات نشان داده است كه ازن مي تواند آفت كشهاي مالاتيون و پاراتيون را كه تركيباتي سرطان زا و خطرناك هستند به اسيد فسفريك ( بي خطر) تبديل نمايد.اخيراً در خصوص استفاده از ازن به منظور كنترل و حذف كدورت و مواد آلي در مقررات EPA رهنمود هايي ارائه گرديده است .
محصولات جانبي حاصل از گند زدائي با ازن
در غياب يون برميد در آب ، محصولات جانبي حاصل از ازن زني شامل اسيد هايي با وزن ملكولي كم و غير هالوژن دار ، آلدهيدها، كتون ها و الكل ها مي باشند كه اين تركيبات اغلب توسط ميكرو ارگانيسم هاي موجود در آب قابل تجزيه بيولوژيكي مي باشند و معمولاً براي مصرف كنندگان بي خطر هستند . پيش ازن زني باعث تغيير شكل مواد آلي موجود در آب خام مي گردد ازن ، مواد آلي داراي زنجيره طولاني و با تعداد ملكول زياد را به مواد غير قابل تجزيه بيولوژيكي و نيز برخي تركيبات كوچكتر قابل تجزيه تبديل مي نمايد. اين امر بطور همزمان موجب افزايش اكسيژن محلول آب مي گردد و شرايط براي رشد باكتريها ي هوازي مهيا مي شود. در صورت استفاده از فيلترهاي كربن فعال گرانولي (GAC ) در بخش فيلتر اسيون ، مواد آلي بر روي منافذ و سطح كربن فعال گرانولي جذب مي شوند و لذا فيلتر بعنوان منبع تغذيه و رشد باكتريها ايفاي نقش مي نمايد . در اين صورت آبي كه از چنين فيلتر هايي عبور مي نمايد مواد آلي را در سطح فيلتر باقي گذاشته و از رشد باكتريها درآب پس از فيلتر جلوگيري بعمل مي آورد.
تجربيات تعدادي از كشورها در استفاده از ازن
1- كشورآمريكا
در سال 1940 نخستين واحد ازن زني به منظور از بين بردن طعم و بوي حاصل از مواد فنلي در آمريكا تاسيس گرديد . البته همواره از كلر زني نيز بصورت توامان استفاده مي گرديد تا در سيستم توزيع مقدار باقيمانده پايدار از گندزداها وجود داشته باشد.تحقيقات نشان داده كه استفاده از ازن قبل از كلرزني باعث كاهش توليد تري هالومتانها در حد كمتر از 1 ميكروگرم در ليتر مي باشد. با توجه به بالاتر بودن كيفيت آب منابع در دسترس در آمريكا نسبت به منابع آبي اغلب كشورهاي غربي ، استفاده از ازن در ايالات متحده كمتر مورد توجه قرار گرفته است لكن با افزايش آلودگي آبهاي سطحي و زير زميني در دهه 90 قوانين جديدي در راستاي بهبود كيفيت آب وضع شده كه از جمله آنها رويكرد بيشتر به استفاده از ازن در جهت افزايش كيفيت و قابليت اعتماد به آب شرب مصرفي مي باشد . از اين رو تعداد تصفيه خانه هاي داراي تاسيسات ازن زني دراين كشور بين سالهاي 90تا 94 از 20 به 60 عدد افزايش يافته است.
2- كشوركانادا
اولين تاسيسات ازن زني در كانادا در سال 1956 نصب و راه اندازي شد. در اين كشور از ازن بعنوان گندازدا و نيز حذف كننده طعم و بو و كنترل كدورت استفاده گرديده است هرچند جهت حفظ مقادير باقيمانده گندزدا در شبكه سيستم كلر زني نيز بصورت همزمان بكار گرفته شده است . عمده كاربرد ازن در كانادا در حذف مشكلات طعم و بوهاي فصلي جهت كمك به امر گند زدايي بوده است.
3- كشورفرانسه
در سال 1992 حدود700 تصفيه خانه در فرانسه با استفاده از سيستم ازن زني مشغول بكار بوده اند كه آب تمامي اين تصفيه خانه ها از آبهاي سطحي تامين مي شده است . هدف اصلي براي استفاده از ازن كنترل طعم بو ، تخريب فنل ، حذف مواد آلي و غير فعال سازي ويروسها و از بين بردن باكتريها مي باشد . در تعدادي از تصفيه خانه ها از ازن براي حذف رنگ و آهن و منگنز استفاده مي شود و در اكثر تصفيه خانه ها گزارش شده كه ازن باعث افزايش راندمان حذف كدورت گرديده است.
4- كشورسوئيس
در سوئيس 150تصفيه خانه بزرگ و كوچك از ازن زني براي از بين بردن باكتريها و ويروسها ، حذف طعم و بو ومواد آلي استفاده مي نمايند.
5-كشوراستراليا
در استراليا نيز تعداد 42 تصفيه خانه با سيستم ازن زني فعاليت دارند كه تعدادي بعنوان گند زداي مكمل كلر و تعدادي نيز بعنوان حذف كننده رنگ و مواد آلي بكار گرفته شده اند.
هزينه ها
هزينه هاي مربوط به خريد و نصب تاسيسات ازن زني با توجه به ميزان ازن مورد نياز و دبي تصفيه خانه متفاوت است ولي بطور متوسط هزينه اي بالغ بر 500 تا 600 هزار دلار براي آن پيش بيني مي گردد.انرژي متوسط مورد نياز جهت توليد هر كيلو گرم ازن ، 15تا20 كيلو وات ساعت خواهد بود . اين در حاليست كه براي انجام مناسب گند زدائي با ازن ، دوز تعيين شده mg/lit 5/1-1 مي باشد تخمين زده مي شود كه در صورت تزريق mg/lit 1 ازن ، به ازاي هر يك هزار متر مكعب آب تصفيه شده يك دلار صرف گردد.
مزايای استفاده از پيش ازن زني در مقايسه با كلر :
1- كاهش مقادير رنگ ،طعم و بو به ميزان قابل توجه
2- افزايش راندامان فيلتر اسيون ( حدود 50 در صد )
3-افزايش راندمان گند زدائي
4-كاهش زمان مورد نياز براي تشكيل فلوك و لخته سازي
5-كاهش مواد شيميائي مورد نياز براي فرايند انعقاد
6-كاهش تركيبات تري هالومتان به ميزان قابل توجه ونيز ديگر تركيبات آلي كلر دار
7-كاهش لجن حاصل از بك واش فيلتر
نتيجه گيري
به سختي مي توان تمام كاربردهاي ازن در آب آشاميدني را در اين مبحث كوتاه ارائه نمود . مهمترين موضوعي كه لازم است بخاطر داشته باشيم اينست كه با بكار گيري ازن در تصفيه آب آشاميدني مي توان بسياري از مشكلاتي كه توسط ديگر گند زداها و اكسيد كننده ها قابل رفع نيستند را برطرف نمود كه از جمله مي توان از اكسيد اسيون آلاينده هاي ميكرو ، تثبيت بيولوژيكي آب و ضد عفوني نام برد.درست مثل هر اكسيد كننده ديگر ، با بكار گيري ازن در تصفيه آب نيز فراورده هاي جانبي حاصل مي شود كه برخي از آنها از نقطه نظر بهداشتي قابل توجه هستند. افزايش دانش و تجربيات محققين در 25 سال گذشته در خصوص كاربرد ازن منجر به كاهش مخاطرات و نگرانيها مربوط به استفاده از آن به كمترين حد ممكن گرديده است.
منابع
1- ضد عفوني كننده ها در تصفيه آب و فاضلاب – ترجمه حسين عليدادي – انتشارات تصفيه خانه آب اصفهان – سال 1379 2-واحد هاي عملياتي و فرايند در مهندسي محيط زيست – نوشته تام دي رنلرزوپل اي ريچاردز ترجمه ايوب تركيان وسعيد مردان – انتشارات شركت شهركهاي صنعتي تهران – سال 1381 3- ازن و تصفيه نوشته g.p. Duget انتشارات تصفيه خانه آب اصفهان – سال 1381
تصفيه آب با روش اسمز معکوس - آب شیرین کن
اهميت تصفيه آب
نگرانيهاي اساسي در مورد آب آشاميدني عبارتند از:
• باکتري هاي بيماري زا ( پاتوژن ها ) در آب.
• کمبود و يا وجود زيادي غلظت بعضي از يونها که در سلامتي انسان نقش دارند مانند: يون فلوئور. • ذرات معلق در آب.
• بو و مزه آب.
● دامنه نگراني هاي اساسي در مورد آب هاي صنعتي بستگي به محل مصرف آب دارد. آب به صورت هاي متفاوت در صنايع وابسته مطرح مي شود:
1- به عنوان ماده اوليه براي تهيه محصول نهايي، بدون اينکه تغيير شکل دهد.
2- به عنوان ماده اوليه براي شرکت در واکنش شيميايي تهيه محصول نهايي.
3- به عنوان حلال موادي که در واکنشهاي شيميايي شرکت مي کنند.
4- به عنوان ماده واسطه انتقال حرارت از دماي زير صفر( آب نمک ) تا دماي بخار آب.
5- به عنوان ماده ذخيره کننده انرژي.
6- به عنوان ماده واسطه جهت خارج کردن مواد ناخواسته (زائد).
7- به عنوان سپر محافظتي در برابر گرما و تشعشع آب سنگين( D2O ) مورد استفاده در نيروگاهها.
8- به عنوان ماده اي راحت و ارزان جهت استاندارد ساختن دستگاههاي اندازه گيري دما،دانسيته و ويسکوزيته.
9- به عنوان ماده اصلي جهت مبارزه با آتش به جز در موارد استثنائي مثل مواد نفتي.
10- خصوصا در مهندسي شيمي و پترو شيمي، بسياري از فرايندها همانند نمک زدايي، خشک کردن، تبخير کردن، کريستاليزاسيون، اختلاط، رزين هاي تعويض يوني، رطوبت زدايي، جذب سطحي و غيره در ارتباط مستقيم با آب هستند.
● مطلوب ترين آب براي هر صنعتي آب بدون يون مي باشد، اما هزينه تصفيه آب تا رسيدن به مرحله آب بدون يون بسيار زياد است. براي هر صنعتي مطلوب ترين آب آن است که هزينه تصفيه آب کمتر از مخارج درمان عواقب زيان بخش ناخا لصي ها باشد که براي اکثر صنايع، رسيدن به اين امر با تکيه بر استفاده از سيستم اسمز معکوس RO يا (Reverse Osmosis ) امکان پذير مي باشد.
برخي اثرات زيان بخش ناخالصي هاي آب در صنعت:
1- توليد رسوب در دستگاه هاي حرارتي و ديگ بخار.
2- توليد بخار با کيفيت پايين.
3- خوردگي بويلرها و ديکر سيستم هاي حرارتي و لوله ها.
4- اتلاف مواد شيميايي مانند صابون.
5- باقي گذاردن لکه روي محصولات غذايي و نساجي. ناخالصي هاي آب: تقريبا هر ماده اي در آب محلول است و اين حلاليت به دما، فشار، PH ، پتانسيل شيميايي و به غلظت نسبي ديگر مواد در آب بستگي دارد. در طبيعت اين عوامل چنان به هم مربوط هستندکه کمتر مي توان حلاليت ماده اي را در آب به طور دقيق پيش بيني کرد. در واقع آب يکي از مشهورترين حلال هاست. مخصوصا مواد قطبي( مثل نمک ها ) به مقدار زيادي در آب حل مي شوند. از اين رو آب به طور خالص در طبيعت وجود ندارد. آب هميشه در حال انحلال ، انتقال و يا رسوب گذاري است. بخار آب موجود در هوا، در اثر ميعان به صورت باران در مي آيد که در موقع باريدن مقداري گردو خاک، اکسيژن، دي اکسيد کربن و ديگر گازها را در خود حل مي کند. در روي سطح زمين، آب مقداري از مواد معدني را در خود حل کرده و همراه مواد ديگر به نقاط مختلف منتقل مي کند. آب در هنگام نفوذ در لايه هاي مختلف زمين، قسمتي از مواد معلق و ميکروبها را در در لايه هاي مختلف زمين از دست مي دهد.
● ناخالصي هاي آب را مي توان به چهار دسته تقسيم کرد:
1- مواد معلق
2- گازها
3- نمکهاي محلول
4- ميکروب ها خصوصا اشريشيا کليفرم (کليفرم روده اي) ( E.coli coliform )
تکنولوژي هاي غشايي
فرآيندهاي غشايي از روشهاي نوين جداسازي هستند که بدون استفاده از تغيير فاز،اجزاء مورد نظر را از سيال جدا مي نمايند.عدم تغيير فاز در طول فرايند جداسازي موجب مي شود که جداسازي با صرف انرژي کمتري صورت گيرد. دو خصوصيت اصلي غشاها يعني توانايي قابل توجه در انجام انواع جداسازي ها و حداقل مصرف انرژي، عوامل گسترش روزافزون فرايندهاي غشايي مي باشند. غشاها کاربرد هاي فراواني در زمينه هاي مختلف علمي و صنعتي دارند که از جمله مي توان به شيرين کردن آب دريا، دياليز خون، تصفيه آب نظير آب رودخانه، چشمه و چاه، تصفيه پساب هاي خانگي، تصفيه انواع پساب هاي صنعتي مانند تصفيه پساب صنايع نساجي، کاغذ سازي، چرم سازي، الکل سازي، تغليظ شير در کارخانجات پنير سازي، تغليظ آب ميوه، جداسازس ميکروارگانيسمها،استريل کردن مايعات، جداسازي پروتئين ها از آب پنير، جداسازي گازهاي ترش از گاز طبيعي، جداسازي اکسيژن و نيتروژن از هوا، جداسازي اتيلن از گازهاي خروجي واحد توليد پلي اتيلن، بهينه سازي محيط زيست، صنايع داروسازي و بيوتکنولوژي اشاره نمود. با توجه به اهميت روزافزون آشنايي با فرآيندهاي غشايي به بررسي و شناخت غشاهاي اسمز معکوس مي پردازيم.
فرآيند اسمز معکوس
سيستمهاي فيلتراسيون غشايي با جريان متقابل از قبيل اسمز معکوس، نانوفيلتراسيون و اولترافيلتراسيون انتخابات مناسبي جهت جايگزيني با فيلتراسيونهاي سنتي و تيمارهاي شيميايي مي باشند. با اين وجود جهت دستيابي به بهترين عملکرد اين سيستمها، توجهات دقيقي بايد در مورد شرايط آب ورودي به اين سيستمها مبذول داشت. بنابراين بايد در مورد ويژگي آب ورودي به سيستم از اطلاعات کافي برخوردار باشيم. ويزگيهاي انواع آبها جهت استفاده از دستگاههاي اسمز معکوس براي تصفيه آب ابتدا بايد خصوصيات آبهاي گوناگون و ناخالصي هاي موجود را شناسايي و مطالعه نمود، لذا در ذيل به ذکر ويزگيهاي انواع آب مي پردازيم:
الف- ويژگي آبهاي زيرزميني
• مواد معلق در آنها کم است.
• معمولا مواد آلي بسيار کم دارند.
• ممکن است داراي ذرات شن باشند.
• اين آبها حاوي آهن محلول و گاهي هم منگنز محلول هستند که وقتي آب در معرض اتمسفر قرار مي گيرد در اثر اکسيد شدن توسط هوا، ذرات زرد- قهوه اي درآنها ظاهر مي شود.
• دي اکسيد کربن ممکن است در اين آبها زياد باشد و PH اين آبها معمولا 9/7 – 9/6 مي باشد. • آب چاههاي خيلي عميق معمولا عاري از ميکوبها و ديگر ميکروارگانيسمها مي باشد ولي آب چاههاي کم عمق معمولا آلوده به ميکروارگانيسمها هستند.
• به خاطر انحلال جزئي مواد معدني، معمولا اين آبها داراي املاح زياد مي باشند حدود ppm 500 که بيشترين جزء آن بي کربنات کلسيم است.
• اين آبها معمولا سخت هستند ولي سختي آنها موقتي است( سوافات و نيترات کلسيم و منيزيم.
ب- ويژگي آبهاي سطحي:
1- زلال نيستند.
2- PH اين آبها حدود 8-7 است.
3- مواد عالي موجود در اين آبها در نقات مختلف متفاوت است.ممکن است حاوي دترجنت ها، نفت، روغن و فلزات سنگين باشند.
4- معمولا آلوده به ميکروارگانيسمها هستند.
5- مقدار آمونياک، فنل و نيترات اين آبها ممکن است زياد باشد.
6- اگر آبهاي سطحي از آبهاي کشاورزي ناشي شوند، معمولا داراي نيترات و فسفات قابل توجهي هستند، بويژه در مناطقي که از کودهاي شيميايي استفاده مي شود.
ج- ويژگي آبهاي شور:
1- مقدار املاح اين آبها بسيار زياد و معمولا بيشتر از ppm 1000 مي باشد.
2- غلظت يون کلر و سديم اين آبها بسيار زياد و معمولا بيش از ppm 500 است. پيش تصفیه آب ورودي به سيستم مي تواند عمر غشاء را طولاني تر ساخته،کيفيت آب توليدي را بهبود بخشد و هزينه هاي نگهداري و پاکسازي سيستم را کاهش دهد. اهميت شرايط آب ورودي زماني آشکار مي شود که شما کارکرد غشاء با جريان متقابل را مورد آزمايش قرار دهيد. به زبان ساده، سيستمهاي فيلتراسيون جريان متقابل، جريان درون ريز را به دو جريان برون ريز يعني Permeate و Concentrate تقسيم و جداسازي مي کند. Permeate آن قسمت از جريان است که از غشاء نيمه تراوا عبور مي کند. جريان Concentrate (تلغيظ شده ) دربرگيرنده آن اجزايي است که توسط غشاء پس زده شده است. اساسي ترين مزيت فيلتراسيون جريان متقابل، قابليت آن براي کارکرد پيوسته و مداوم با سيستم پاکسازي خودبه خود است.
اساس كار اسمز معكوس:
اگر يك غشا نيمه تراوا بين دو محلول با غلظتهاي متفاوت قرار گيرد، مقداري از حلال از يك طرف غشا به طرف ديگر منتقل مي شود. جهت طبيعي حركت حلال به گونه اي است كه محلول غليظ تر رقيق مي شود، سپس آب خالص از غشا عبور كرده و وارد آب شور مي شود. اگر به سيستم اجازه رسيدن به تعادل داده شود، در ان صورت سطح اب نمك آن ( محلول غليظ تر ) از سطح آب خالص بالاتر خواهد رفت. اين اختلاف سطح را در دو طرف غشا فشار اسمزي مي گويند. در اسمز معكوس، آب خام ( تصفيه شده ) توسط پمپ به داخل محفظه اي كه داراي غشا نيمه تراوا مي باشد، رانده مي شود و چون ناخالصي ها قادر به عبور از غشا نيستند از اينرو در يك طرف غشا، آب تقريبا خالص و در طرف ديگر ان آب تغليظ شده از ناخالصي ها وجود خواهد داشت اين فرآيند براي تهيه اب اشاميدني از ابهايي كه حاوي املاح معدني زيلد و ناخالصي هاي آلي مي باشند، بسيار مناسب بوده و حتي قادر است از آب دريا با ( ppm 5000 TDS ) و نيز از ابهاي شور، آب آشاميدني تهيه كند. روش اسمز معکوس قادر به جداسازي مواد غير آلي حل شده، مواد آلي حل شده، آلاينده هاي ميکروبيولوژيکي از قبيل اندوتوکسين ها، ويروس ها، باکتري ها و ذرات مي باشد. به دليل اين طيف وسيع جداسازي روش اسمز معکوس يک فرآيند مهم در زمينه تيمارهاي آب است. اين روش به هايپرفيلتراسين ( Hyper filtration ) نيز معروف مي باشد، بدين ترتيب که با استفاده از اين روش ذراتي به کوچکي يونها را نيز مي توان جدا کرد. جهت زدودن نمکها و ساير ناخالصي هاي آب و بهبود رنگ، طعم و مزه مي توان از اين روش بهره گرفت. لازم به ذکر است که بيش از يک قن است که اين تکنولوژي شناخته شده است ولي تا شصت سال اخير يعني تا زماني که غشاء هاي خاص توسعه نيافته بودند، اين تکنولوژي گسترش چنداني پيدا نکرده بود. تکنولوژي اسمز معکوس به وفور در صنايع غذايي، توليد آب ميوه ها، صنايع برق، قدرت، ميکروالکترونيک، داروسازي و غيره مورد استفاده قرار مي گيرد. همچنين اين تکنولوؤي در دفع باکتري ها، پيروژن ها و آلودگي هاي آلي بسيارموثر است. همانگونه که ذکر شد روش اسمز معکوس به عنوان Hyper filtration نيز ناميده مي شود که دقيق ترين و ريز ترين سيستم فيلتراسيون شناخته شده مي باشد. اين تکنولوژي از انتقال ذراتي به کوچکي يونهاي منفرد حل شده در محلول نيز جلوگيري مي کند.سيستم اسمز معکوس قادر به جداسازي باکتريها، نمکها، قندها،پروتئين ها، ذرات، رنگ ها و ساير موادي است که داراي وزن مولکولي بيش از 250-150 دالتون باشند، لازم به ذکر است که جداسازي يون ها با اسمز معکوس به کمک ذرات باردار انجام مي شود. اين مطلب بدين معني است که يونهاي حل شده که داراي بار مي باشند مانند نمک ها، احتمال آن که توسط غشاء پس زده شوند نسبت به آنهايي که داراي بار نمي باشند مانند مواد آلي بسيار بيشتر است. به علت آن که سيستم اسمز معکوس در مقايسه با ساير روشها در درجه حرارت پايين تر و با انرژي مقرون به صرفه اي کار مي کند،کاربرد هاي فراواني مانند نمک زدايي، تيمار پسابها، بازيافت املاح معدني، تغليظ آب پنير و ساير محصولات غذايي و مهمتر از همه در خالص سازي آب دارد. در سالهاي اخير سيستم اسمز معکوس به ميزان فراوان در فرآوري آب مورد نياز جهت دياليز در بيمارستانها و جهت کارخانجات توليدي دارويي و بهداشتي مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر اين، روش اسمز معکوس قادر به توليد آبي خالص جهت استفاده در تزريق( EFI )( Water For Injection ) و براي آماده سازي محلولهاي پراگوارشي و پراروده اي است.
محاسن سيستم RO
• سيستم پيوسته و مداوم ( Continues ) 24 ساعت در شبانه روز
• قابليت دريافت ورودي با) TDS کل مواد جامد محلول) بالا ( Total Dissolved Solid )
• ميزان بازدهي بالا در کل سيستم
• نرخ بالاي بازيافت آبهاي آلوده تا 98% منابع ورودي بر اساس ميزلن املاح و ناخالصي هاي موجود
• مصرف انرژي پايين
• نياز به حداقل شستشو
• جلوگيري از عبور سليکا تا 90%
• سادگي فرآيند تنها فاکتور پيچيده, کنترل آب ورودي به سيستم جهت به حداقل رساندن احتياجات مداوم جهت پاکسازي غشاء ها مي باشد.
• ظرفيتهاي توليد متعدد
• پايين بودن هزينه نگهداري سيستم
• عدم بکار گرفتن مواد زيان بخش براي انسان در اين سيستم
• مصرف پايين انرژي در سيستم
• استفاده از حداقل مواد شيميايي در سيستم اسمز معکوس
• از بين بردن تمامي آلاينده ها از قبيل آلاينده هاي آلي، غير آلي و ميکروبي
• امکان استفاده از منابع نامتناهي و قابل اطمينان يعني آب درياها در اين سيستم
• عدم تحميل هر گونه آثار منفي به محيط زيست
• پايين بودن هزينه نصب و راه اندازي سيستم
• قابليت جداسازي آلاينده هايي که به آب رنگ، مزه و بوي نامطلوبي مي دهند از قبيل طعم هاي قليايي و نمکي که بوسيله کلريدها و سولفات ها ايجاد مي گردند.
• قابليت جداسازي پاتوژن فوق العاده خطرناک به نام Cryptosponolium که باعث ايجاد بيماري مهلک و خطرناک ميشود.
• توليد خالص تري آب که آب توليدي توسط اين سيستم مورد تاييد NASA قرار گرفته و کاملا با استانداردهاي جهاني مطابقت دارد. خاصيت بسيار عالي حلاليت آن، متابوليسم را در بدن بهبود مي بخشد و اين امر باعث مي شود که ايمني بدن در مقابل عفونت ها افزايش يافته و باعث دفع سموم و ويروس ها گردد. لازم به ذکر استکه نوشيدن آب حاصل از سيستم اسمز معکوس به مدت طولاني به بهبود کارکرد سيستم هاي بدن و سلامتي کمک شاياني مي کند.
• قابليت جداسازي سمي تري عناصر و مواد مضر براي سلامتي انسان از قبيل کادميوم، سرب، سيانيد، ارسنيک و فنل توسط اين سيستم
اثر گلخانهای و گرم شدن زمین
نگاه کلی
با افزایش میزان آلایندههای جوی و پدید آمدن اثر گلخانهای ، دانشمندان پیش بینی کردهاند که میانگین دمای هوا در نتیجه افزایش میزان دیاکسید کربن و سایر گازهای گلخانهای به اندازه چند درجه افزایش خواهد یافت و این افزایش دما ، روی آب و هوا ، محیط زیست و اکوسیستمهای مختلف ، کشورهای جهان تأثیر خواهد گذاشت. دانشمندان معتقدند که گرم شدن کره زمین از مدتها پیش در جریان بوده است و بطور عمده علت افزایش دما به اندازه دو سوم یک درجه سانتیگراد از سال 1860 به بعد افزایش گازهای گلخانهای میباشد.
مکانیسم اثر گلخانهای
سطح و جو کره زمین بطور عمده توسط نور خورشید گرم میشود. بیشترین گستره نورخورشید که به زمین میرسد در محدوده نور مرئی قرار دارد. از کل نور ورودی خورشید از تمام طول موجها حدود 50 درصد به سطح زمین میرسد. 20% بوسیله گازها (UV) بوسیله ازن و IR بوسیله (CO2 و H2O ) و قطرههای آب در هوا جذب میشود و 30% دیگر بوسیله برف و یخ و آب و بدون آنکه جذب شود منعکس شده و به فضا بر میگردد.
زمین مانند هر جسم گرم دیگر ، انرژی منتشر میکند. انرژی منتشر شده از زمین نور زیر قرمز است که در گستره 4 تا 50µm قرار دارد. این ناحیه زیر قرمز گرمایی نام دارد. بعضی از گازها در هوا میتوانند زیر قرمز گرمایی با طول موجهای خاصی را جذب کنند. بنابراین تمام زیر قرمز منتشر شده از سطح و جو زمین مستقیما به فضا باز نمیگردد و در فاصله کوتاهی پس از جذب آن بوسیله مولکولهای معلق در هوا مانند CO2 به صورت کاتورهای منتشر و مجددا به سطح زمین هدایت و از نو جذب شده و باعث گرم شدن بیشتر سطح زمین و هوا میشود.
پدیده هدایت مجدد IR گرمایی به سمت زمین اثر گلخانهای نامیده می شود.
نقش اثر گلخانه ای طبیعی در تعادل گرمایی زمین
این واقعیت که سیاره زمین با لایه ضخیمی از یخ پوشیده نشده است به علت نقش طبیعی اثر گلخانهای است. سطح زمین همان اندازه که با انرژی دریافتی از خورشید گرم میشود، با مکانیسم اثر گلخانهای نیز گرم میشود. نقش جو برای زمین همانند پتو میباشد که در فضایی که پوشش میدهد مقداری از گرمای آزاد شده از جسم را حفظ میکند و باعث افزایش دما میشود چنانچه جوی در کار نبود و دمای میانگین سطح زمین حدود 15+بود در حالیکه به خاطر وجود جو و اثر گلخانهای این دمای میانگین 15+ میباشد.
اثر گلخانهای افزوده
پدیدهای که دانشمندان محیط زیست را نگران میکند اثر گلخانهای طبیعی نیست بلکه پدیدهای به نام اثر گلخانهای افزوده میباشد که با افزایش غلظت گازهای کم مقدار در هوا که IR گرمایی را جذب میکنند سبب میشود. مقدار بیشتری از انرژی IR گرمایی منتشره مجددا به سمت زمین هدایت شود و از این راه میانگین دمای سطح زمین از 15 بیشتر باشد. مانند اینکه چند پتو را روی هم بیاندازیم.
گازهای گلخانهای
گازهای اصلی تشکیل دهنده هوا () به علت داشتن گشتاور دو قطبی نمیتوانند نور زیر قرمز را جذب کنند. گازهایی که در گرم شدن گلخانهای زمین دخالت دارند آب ، دیاکسید کربن ، متان و سایر گازها به مقدار کم میباشند. علت شبهای سرد بیابان با وجود روزهای بسیار گرم نبودن بخار آب در جو این مناطق میباشد.
دیاکسید کربن
حدود یک چهارم اثر گلخانهای ناشی از جذب نیمی از IR گرمایی بازتاب شده در گستره طول موج 14 تا 16 میکرومتر توسط مولکولهای دیاکسید کربن میباشد. افزایش غلظت CO2 در جو ، از خارج شدن مقدار بیشتر IR باقیمانده جلوگیری کرده و باعث گرم شدن بیشتر هوا میشود.
بخار آب
بخار آب بیشترین گازگلخانهای در جو زمین است و علت پدید آمدن حدود دو سوم این اثر میباشد. و معمولا IR گرمایی در گستره طول موج 7.5µm - 5.5 را جذب میکند. ارتعاشهای دیگری در آب وجود دارند که نور زیر قرمز با طول موج 12µm را جذب میکند.
متان
متان از نظر اهمیت در میان گازهای گلخانهای پس از دیاکسید کربن و آب قرار دارد. در مقایسه با CO2 به ازای هر مولکول اثر گرم شدن کره زمین با افزایش متان 23 برابر بیشتر از اثر مربوط به CO2 است. اما امروزه افزایش مولکولهای CO2 80 تا 90 برابر افزایش مولکولهای متان میباشد. بنابراین اهمیت متان در گرم شدن کره زمین کمتر است.
روش پیشگیری از مکانیسم گلخانهای افزوده
جایگزین کردن سوختهایی مثل نفت و زغال سنگ در نیروگاهها با گازهای طبیعی برای کاهش CO2
حذف کردن شیمیایی CO2 خروجی از نیروگاهها توسط دوغابی از کلسیم سیلیکات
کلسیم سیلیکات
حذف متان از طریق واکنش با رادیکالهای آزاد هیدروکسیل
دفن بهداشتی زبالهها برای کاهش انتشار متان از واپاشی غیرهوازی زبالهها
گازهایی مثل کلروفلوئوروکربنها ، دیاکسید نیتروژن و سایر آلایندهها هم در ایجاد اثر گلخانهای افزوده تأثیر دارند.
RETENTION OF HUMIC ACID FROM WATER BY NANOFILTRATION MEMBRANE AND INFLUENCE OF SOLUTION CHEMISTRY ON MEMBRANE PERFORMANCE
|
|
POWERED BY BLOGFA.COM |
|