برخی افراد معتقدند که در صورت استفاده از سیستم سختی گیر ، علاوه بر دست‌یابی به آبی سختی‌گیری شده، آبی فاقد سایر محتویات خطرناک نظیر مواد شیمیایی، کلر و … خواهند داشت؛ اما حقیقت این است که این سیستم از نظر خلوص هیچ‌گونه تاثیری بر کیفیت آب نخواهد داشت. برخی دیگر معتقدند که استفاده از فیلتر تصفیه آب انتخاب بسیار مناسبی برای حل مشکلات ناشی از سختی آب است. این دیدگاه نیز به صورت کامل موردقبول نیست. همانطور که از جملات فوق به نظر می‌رسد، انتخاب میان فیلتر تصفیه آب و سختی‌گیر موضوعی است که نیاز به بررسی بیشتر دارد. بنابراین در این مقاله سعی داریم تفاوت میان فیلتر تصفیه آب و سختی گیر را بیان کرده و ببینیم در چه شرایطی، کدام یک از این سیستم‌های تصفیه آب انتخاب هوشمندانه‌تری است.
سختی‌گیر آب توسط فرآیند تبادل یونی، یون‌های کلسیم و منیزیم (یون‌های اصلی ایجادکننده سختی آب) را از آب حذف می‌کند. وقتی آب وارد مخزن حاوی املاح معدنی میشود، از بستر دانه‌های کروی شکلی به نام رزین عبور می‌کند. رزین عموما از مواد پلیمری به نام پلی‌استایرن ساخته شده که توسط یون سدیم، باردار شده‌اند. دانه‌های رزین بار منفی داشته و یون‌های کلسیم و منیزیم حاوی بار مثبتند. چون بارهای مخالف یکدیگر را جذب می‌کنند، بخش منفی مواد معدنی موجود در آب به بخش مثبت رزین جذب میشود. با عبور آب سخت از بستر رزین، عوامل سختی آب به رزین جذب شده و بدین شکل از آب حذف میشوند. با جذب این یون‌ها، یون‌های سدیم موجود در سطح رزین در آب آزاد میشوند. بنابراین با این فرآیند آب به طور کامل سختی‌گیری شده و آب نرم در لوله‌ها جریان می‌یابد.
نحوه عملکرد سختی گیر آب
آب آشامیدنی که برای مصارف خانگی یا در مکان های عمومی استفاده میشود، طبیعتاً از نظر شیمیایی خالص نیست، زیرا حاوی انواع مختلفی از املاح است. این املاح شامل نمک های محلول، مواد معدنی، ترکیبات آلی و غیره می باشد. به طور خاص، نمک های محلول در آب دارای بار الکتریکی (یون های دارای بار مثبت و منفی) هستند و می توان آنها را از طریق روش تبادل یونی یا یون زدایی حذف کرد. سختی گیر آب دقیقاً از این اصل تبادل یونی استفاده می کند که قادر است میزان نمک های معدنی موجود در آب آشامیدنی را با هدف کاهش سختی آب و در نتیجه جلوگیری از تشکیل رسوبات آهکی تغییر دهد. رسوب آهک چیزی نیست جز کلسیم و منیزیم که در صورت وجود در غلظت بالا در آب، هم برای لوله ها و هم برای تمام ماشین هایی که از آب آن سیستم استفاده می کنند، مشکل ایجاد می کند.
یک سیستم سختی گیر آب معمولی یون های کلسیم و منیزیم را از آب سخت حذف می کند و یون های سدیم را جایگزین آنها می کند. یون های کلسیم و منیزیم با عملکرد مواد شوینده خانگی تداخل دارند، اما سدیم اینطور نیست. بنابراین فرآیند حذف سختی آب به مواد شوینده کمک می کند تا به طور موثرتری کثیفی و روغن را از لباس ها و ظروف پاک کنند. دو نوع رایج سختی گیرهای آب بر پایه نمک و بدون نمک هستند. در سیستم های مبتنی بر نمک، آب از میان بستر حاوی رزین های کاتیونی و آنیونی عبور داده میشود که باعث حذف کلسیم و منیزیم از آب می گردد. سپس این مواد به وسیله شستشو با آب نمک از سیستم خارج می گردد. در سیستم های بدون نمک، یون‌های منیزیم و کلسیم در طی فرآیندی متبلور می شوند که از چسبیدن آنها به سطوح یا تشکیل رسوب جلوگیری می کند. سیستم های سختی گیر آب فقط برای حذف سختی آب مورد استفاده قرار می گیرند. موارد استفاده معمولاً محدود به کنترل مقیاس، حذف نقاط آب و بهبود کیفیت آب آشامیدنی مسکونی است.
تبادل یونی نمک های کلسیم و منیزیم را از آب حذف می کند و نمک های سدیم را جایگزین آن ها می کند و آب بدون سختی به دست می آید. این فرآیند با عبور دادن آب به اصطلاح “سخت” از یک سری رزین در داخل سختی گیر صورت می گیرد. نمک به عنوان مبدل یون و بازسازی کننده استفاده میشود و به تدریج در طول فرآیند تصفیه مصرف میشود و نیاز به جایگزینی مجدد در منبع آب نمک می باشد.
مزایای سختی گیر آب
- از باقی ماندن لکه بر روی ظروف جلوگیری می کند.
- پوست نرم تر و موهای تمیز و صاف را به ارمغان می آورد.
- از ایجاد رسوب در ماشین لباس شویی جلوگیری کرده و لباس ها تمیزتز شسته می شوند.
- میزان استفاده از صابون و شامپو تا 75 درصد کاهش می یابد.
- عمر تجهیزاتی مانند آبگرمکن، یخ ساز، قهوه ساز، ماشین ظرفشویی و تجهیزات لباسشویی را افزایش دهید.
- باعث صرفه جویی در هزینه های ماهانه انرژی و خسارات وارده به لوازم خانگی میشود.
- باعث بهبود عملکرد سیستم اسمز معکوس میشود.
انواع تصفیه فاضلاب
پسماند های صنعتی و به طور کلی فاضلاب، حاوی مواد شیمیایی و سموم زیادی هستند که می توانند به محیط زیست آسیب برسانند. به همین دلیل تصفیه و گندزدایی فاضلاب از اهمیت بالایی برخوردار است. مراحل تصفیه فاضلاب به 3 روش انجام میشود: تصفیه شیمیایی، تصفیه فیزیکی و تصفیه بیولوژیکی. در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، برای تجزیه مواد زائد و پسماندها از باکتری ها استفاده میشود. در تصفیه شیمیایی از مواد شیمیایی و واکنش های شیمیایی استفاده می شود و در تصفیه فیزیکی از فرآیندهای فیزیکی استفاده می گردد. از روش تصفیه بیولوژیکی بیشتر برای تصفیه فاضلاب خانگی و تجاری استفاده می شود و روش تصفیه فیزیکی برای تصفیه فاضلاب صنایع، کارخانه ها و کارگاه های تولیدی مناسب می باشد.
پکیج تصفیه فاضلاب بتنی فرآیندی است که طی آن آلاینده ها از انواع فاضلاب ها حذف می شوند و فاضلاب به پساب قابل استفاده تبدیل می گردد و به چرخه طبیعت باز می گردد. نام دیگر فرآیند تصفیه فاضلاب، احیا آب می باشد زیرا فاضلاب تصفیه شده می تواند برای اهداف دیگر استفاده شود. فرآیند تصفیه فاضلاب در ارکا گستر در یک تصفیه خانه صورت می گیرد و اغلب به آن تاسیسات بازیابی منابع آب (WRRF) یا تصفیه خانه فاضلاب (STP) گفته می شود. تمام آلودگی ها و آلاینده های موجود در فاضلاب شهری طی فرآیند تصفیه، حذف یا تجزیه می شوند.
مراحل تصفیه فاضلاب
1. جمع آوری فاضلاب
این اولین مرحله در فرآیند تصفیه فاضلاب است. دولت، صاحبان خانه و صاحبان مشاغل برای جمع آوری فاضلاب و هدایت آن به یک نقطه مرکزی، از سیستم های جمع آوری استفاده می‌کنند. منظور از فاضلاب جمع آوری شده، عمدتا همان آبی است که در فعالیت های روزمره ما مانند آشپزی، حمام، لباس شستن و غیره تولید میشود. این آب با استفاده از سیستم های زهکشی زیرزمینی یا مسیرهای اگزوزر و توسط افراد خبره جمع آوری و سپس به تصفیه خانه هدایت می شود. حمل و نقل و جا به جایی فاضلاب باید تحت شرایط بهداشتی انجام شود. لوله ها و مسیرها باید ضد نشت باشند و افرادی که این خدمات را ارائه می دهند، باید از لباس محافظ استفاده کنند.
2. کنترل بو
در فرآیند تصفیه فاضلاب، کنترل بو بسیار مهم است. فاضلاب حاوی مواد کثیف زیادی است که با گذشت زمان باعث بوی بد میشوند. برای اینکه بوی بد فاضلاب در مناطق اطراف پخش نشود، مرحله کنترل بو در تصفیه خانه آغاز میشود. تمام بوها با استفاده از مواد شیمیایی مهار میشوند و عناصر تولید کننده بوی بد خنثی می‌گردند. مرحله کنترل بوی فاضلاب بسیار مهم است و در فرآیند تصفیه پساب باید حتما انجام شود.
3. غربالگری
غربالگری مرحله بعدی در فرآیند تصفیه فاضلاب است. غربالگری شامل برداشتن اشیا بزرگ مانند پوشک، پلاستیک، نوار بهداشتی، پارچه، پنبه، دستمال مرطوب صورت، بطری های شکسته یا سر بطری می‌باشد. این اشیا و وسایل می‌توانند به تجهیزات تصفیه خانه آسیب برساند و باعث بروز مشکلات جدی برای ماشین آلات و تجهیزات شوند، به همین دلیل باید حتما از داخل فاضلاب برداشته شوند. برای غربالگری از تجهیزات مخصوصی استفاده میشود و با استفاده از این تجهیزات، پسماند های جامد از فاضلاب جمع و در عملیات دفن زباله، دفع میشوند.
4. تصفیه اولیه
تصفیه اولیه شامل جداسازی مواد جامد ماکرو از فاضلاب است. برای تصفیه اولیه، فاضلاب را در مخازن بزرگ می‌ریزند تا مواد جامد در سطح مخازن رسوب کنند. لجن و زباله های جامدی که در سطح مخازن ته نشین میشوند، توسط اسکراب های بزرگ برداشته میشوند و به مرکز مخازن استوانه ای رانده میشوند تا بعدا برای تصفیه بیشتر از مخازن خارج شوند. سپس فاضلاب باقیمانده برای تصفیه ثانویه پمپاژ میشود.
5. تصفیه ثانویه
تصفیه ثانویه که به عنوان فرآیند لجن فعال نیز شناخته میشود، شامل افزودن لجن به فاضلاب برای اطمینان از تجزیه و تصفیه بیشتر آن است. در این مرحله ابتدا هوا در مخازن هوادهی عظیمی پمپ میشود تا فاضلاب را با لجن ترکیب کند. اصولا مقدار لجن افزوده شده، کم می‌باشد و این باعث رشد باکتری هایی میشود که از اکسیژن استفاده می کنند و میکروارگانیسم های کوچک موجود را از بین می‌برند. این فرآیند منجر به تولید ذرات بزرگی میشود که در ته مخازن قرار می‌گیرند. فاضلاب برای مدت زمان 3 تا 6 ساعت از مخازن بزرگ عبور می‌کند.
6. هضم جامدات زیستی
مواد جامدی که پس از مراحل تصفیه اولیه و ثانویه ته نشین میشوند و هنوز در فاضلاب باقی مانده‌اند، به سمت هضم کننده ها هدایت میشوند. هضم کننده ها در دمای اتاق گرم میشوند و پسماند های جامد باقی مانده را از بین می‌برند. طی فرآیند هضم جامدات زیستی، گاز متان تولید می شود و از گاز متان تشکیل شده معمولا به عنوان منبع انرژی در تصفیه خانه ها استفاده می گردد. این گاز می تواند برای تولید برق در موتور ها یا هدایت تجهیزات کارخانه ها مورد استفاده قرار بگیرد. از این گاز می توان در دیگ های بخار نیز برای تولید گرما استفاده کرد.
7. تصفیه نهایی
این مرحله مشابه مرحله ای است که در تصفیه خانه های آب آشامیدنی وجود دارد که طی آن آب خام برای مصارف آشامیدنی تمیز و تصفیه میشود. تصفیه نهایی توانایی حذف 99 درصد ناخالصی های فاضلاب را دارد. در پایان این مرحله، پساب تولید شده، کیفیتی نزدیک به کیفیت آب آشامیدنی دارد. متاسفانه، این فرآیند کمی گران است زیرا به تجهیزات ویژه، اپراتور های آموزش دیده و بسیار ماهر، مواد شیمیایی خاص و انرژی مداوم نیاز دارد که همه این ها به راحتی در دسترس نیستند.
8. گندزدایی
پس از تصفیه اولیه و تصفیه ثانویه، هنوز تعدادی میکروارگانیسم و آلاینده درون فاضلاب باقی مانده است که باید از بین بروند. برای از بین بردن آنها، فاضلاب باید حداقل به مدت 20 الی 25 دقیقه در مخازنی که حاوی مخلوطی از کلر و هیپوکلریت سدیم هستند، قرار بگیرد تا ضدعفونی و گندزدایی شود. فرآیند ضدعفونی و گندزدایی، بخشی جدایی ناپذیر از روند تصفیه فاضلاب است. فاضلاب تصفیه و گندزدایی شده بعدا از طریق آبراه های محلی در محیط زیست رها می شود. فاضلاب ضدعفونی شده در صنایع، آبیاری مزارع، شستن لباس و … مورد استفاده قرار می گیرد.
9. تصفیه لجن
لجنی که در طی فرآیند های تصفیه اولیه و ثانویه تولید و جمع آوری می شود، نیاز به غلیظ شدن دارد. این لجن ها را در مخازن غلیظ قرار می‌دهند تا ته نشین شوند و از فاضلاب جدا گردند. این روند ممکن است تا 24 ساعت طول بکشد. فاضلاب باقیمانده جمع شده، برای تصفیه بیشتر به مخازن هوادهی عظیم بازگردانده میشود. سپس لجن تصفیه شده به محیط برگردانده میشود و می تواند برای مصارف کشاورزی مورد استفاده قرار بگیرد.
