برای اطلاع از آخرین مقالات علمی و اخبار کرونا(COVID-19) کلیک کنید

مشخصات

عنوان:

بررسی اثر ازن بر عوامل شیمیایی موثر بر طعم و بوی آب سد کارده



گروه تخصصی:  کشاورزی و منابع طبیعی

سازمان مجری:  پژوهشکده علوم و صنایع غذایی 

گروه پژوهشی: 

پژوهشگران: 
همتی کاخکی عباس (مسئول طرح)
محمدی مرتضی (همکار طرح)
بهنام نیک رحیم (همکار طرح)
شهیدی مصطفی (همکار طرح)

تاریخ خاتمه:  دی 1391

کارفرما: 

خروجی طرح: 
 
تلفن: 

نشانی سازمان مجری: 
 

چکیده:

نارضایتی از طعم و بوی آب آشامیدنی در بسیاری از سیستم های تامین آب شرب، شایع بوده و کارکنان سیستم های تامین آب در خصوص مشکلات طعم و بوی آب و شکایات مصرف کنندگان در این خصوص، تجارب خوبی دارند. یکی از مشکلاتی که در منابع آبی موجود در دریاچه پشت سدها وجود می آید تولید ترکیباتی است که موجب ایجاد بو و طعم نامطلوب در آب می گردد. منشا این ترکیبات را عمدتا به برهم خوردن تعادل اکوسیستم دریاچه ناشی از ورود باقیمانده کودهای شیمیایی و حیوانی، سموم آفت کش، فلزات سنگین، فاضلاب و... ناشی از فعالیت های کشاورزی و صنعتی حوزه آبریز این دریاچه ها نسبت می دهند. به گونه ای که با روش های موجود تصفیه، طعم و بوی نامطلوب بوجود آمده حذف نشده و ورود چنین آبی به شبکه آب شرب موجبات نارضایتی مصرف کنندگان را فراهم می آورد. دو نمونه از ترکیبات شیمیایی متداول که در آبهای آشامیدنی بو و طعم نامطلوب ایجاد Geosmin و 2-methylisoborneol (2-MIB) 2-MIB هستند. ترکیب Geosmin در آب ایجاد بوی خاک می کند و 2-MIB هم طعم کهنگی و کپک زدگی به آب می دهد. هر دوی آنها الکل های نوع سوم با جرم مولکولی کم و فرار هستند. این دو ترکیب در جلبک های سبز-آبی (cyanobacteria) و actinobacteria به وجود می آیند. گونه 2-MIB در طول چرخه حیات این جلبکها تولید می شود اما Geosmin در دیواره سلولی به دام می افتد و پس از مرگ باکتری و در نتیجه تجزیه سلولی وارد محیط می شود. بنابراین بو و طعم آب مستقیما در ارتباط با رشد جلبک های تابستانی در سیستم تامین آب است. البته منابع شناخته شده دیگری هم برای این دو ترکیب وجود دارد که تجزیه شدن تنه و برگ درختان و دیگر مواد آلی که در آب های سطحی یافت می شوند یکی از این موارد است. بینی انسان می تواند این دو ترکیب را در غلظت های بسیار کم در حد 10 ng/l تشخیص دهد و اغلب افراد می توانند این گونه ها را در گستره غلظتی 10-30 ng/l تشخیص دهند. روش های متعدد و مختلفی جهت حذف بو و طعم آب گزارش شده است که هر کدام از آن ها با توجه به منشا و میزان بو و طعم آب، ابعاد فنی، اقتصادی و زیست محیطی کاربردهای ویژه ای دارند. استفاده از اکسیدان های مختلف و امواج فراصوت از جمله این روش ها می باشند. تمرکز ویژه ای بر استفاده از ازن برای بهداشتی کردن و حذف طعم و بو از آب به سبب مزیت های اختصاصی آن نسبت به سایر روش ها صورت گرفته است. لذا به منظور پاسخگویی به این سوال که با توجه به ویژگی های فیزیکی شیمیایی و میکروبی آب خروجی از سد کارده کدامیک از روش های حذف طعم و بو موثرتر و کاربردی تر می باشد این پژوهش انجام شد. مراحل اجرایی این طرح شامل دو بخش میباشد: الف: بخش مطالعاتی: در این بخش از پژوهش ابتدا مطالعات انجام شده در ایران و جهان در خصوص ویزگیها و قابلیتهای انواع اکسیدانها شامل کلر، دی اکسید کلر، کلر آمینها، پرمنگنات، پرتو U.V، آب اکسیزنه و ازون با توجه به مسایل فناوری، جنبه های ایمنی، قانونی و اقتصادی آن ها به منظور استفاده در حذف طعم و بو از آب مورد بررسی قرار گرفت و سپس با توجه به اطلاعات بدست آمده و تجارب موجود، مطالعات و بررسی ها بر روی استفاده از ازون در حذف طعم و بو متمرکز گردید. در خصوص ازن نیز مواردی شامل ویژگی های فیزیکی شیمیایی ازن و مکانیسم اثر آن در حذف ترکیبات عامل طعم و بو فرآیند و تجهیزات مورد نیاز تولید ازون، بررسی میزان سرمایه گذاری جهت بهره برداری از تاسیسات ازن برای حذف طعم و بو در مقیاس صنعتی، بررسی مقایسه ای کارآیی ازون با سایر اکسیدان ها در حذف طعم و بو از آب و بررسی جنبه های قانونی استفاده از ازون در تصفیه آب از نظر سازمان های نظارتی مورد بررسی قرار گرفته است. ب: بخش تجربی: براساس اطلاعات بدست آمده در بخش مطالعاتی و به منظور بررسی کارآیی ازون در حذف طعم و بو از آب سدکارده، اقدام به طراحی، ساخت و نصب یک واحد پایلوت ازن زنی در محل تصفیه خانه شماره یک (آب و برق) گردید (شماتیک پیوست). اجزای اصلی پایلوت شامل بخش تامین هوا و یا اکسیژن با ویژگی های مورد نیاز، ژنراتور ازون، سیستم انتقال و توزیع ازن، مخازن تماس ازون با آب و سیستم تهویه ازن اضافی می باشد. آب مورد نیاز پایلوت از آب خام ورودی سد کارده به تصفیه خانه شماره یک مشهد و از طریق یک انشعاب فرعی تامین گردید. حجم مخازن پایلوت 600 لیتر و طراحی به گونه ای صورت گرفت که هم به صورت پیوسته و هم غیرپیوسته و امکان استفاده از یک مخزن یا هر دو مخزن فراهم باشد. با توجه به تغییرات شدید ویژگی ها و کیفیت آب خام ورودی به تصفیه خانه، آزمایشات تاثیر ازن بر ویژگی های آب در طی یک سال و در طی ماه های مختلف مورد آزمون قرار می گیرد. در هر آزمون با استفاده از غلظت های مختلف شامل. ppm (شاهد)، 1، 2، 3، و 4 آب ازن زنی شد. به منظور بررسی تاثیر ازن بر ویژگی های اب آزمایشات فیزیکی شیمیایی (درجه حرارت، PH، قلیائیت کدورت، کربن آلی کل (TOC)، برم، آهن، منگنز، EC، کیفیت انعقاد، Geosmin و 2-MIB) و میکروبی ( تعداد کل میکروارگانیزم ها، کلی فرم و اشرشیاکلی مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج: بررسی مقایسه ای قابلیت انواع اکسیدان ها در حذف طعم و بو از آب نشان دهنده این موضوع است که ازن به تنهایی و یا به صور توأم با آب اکسیژنه بهترین قابلیت و کارایی را در حذف طعم و بوی آب داراست. استفاده از گاز ازون علاوه بر حذف بو و طعم اثرات جانبی دیگری نیز در بهبود کیفیت آب دارا می باشد. مزایای اصلی استفاده از ازن عبارتند از:
- قدرت اکسید کنندگی با لا - عدم وجود باقیمانده در آب - حذف بو، طعم و رنگ آب - کاهش بار میکروبی - سرعت در ته نشینی ذرات و کاهش میزان استفاده از مواد منعقد کننده - اکسیداسیون نیتریت - اثر بخشی در گستره وسیعی از
PH
علیرغم مزیتهای مختلف ازن استفاده از این فناوری همانند سایر فناوریها دارای معایبی نیز می باشد که عمده ترین آنها عبارتند از: - محدودیت استفاده در آبهای میزان برم بالا و کدورت بالا - هزینه های بالای سرمایه گذاری - نصب و اجرای نسبتا پیچیده - سمی بودن ازن در غلظتهای بالا
در مجموع در صورتیکه آب خام مورد استفاده برای تصفیه دارای میزان برم کمتر از
1ppm و کدورت آن نیز از حدود 100ntu تجاوز نکند فناوری استفاده از ازن کاملا توجیه پذیر است. آبهای حاوی برم بالا در مجاورت ازن تولید برومات و بروفورم می کند که سرطانزا می باشند. از سویی آبهای با کدورت خیلی بالا باعث می گردد که ترکیبات حاوی طعم و بو در لابه لای ذرات محصور شده و تاثیر پذیری ازون در اکسیداسیون این ترکیبات به شدت کاهش یابد. نتایج بخش تجربی با استفاده از پایلوت نصب شده در تصفیه خانه شماره یک مشهد هر چند برای طی یک دوره یکساله هنوز خاتمه نیافته است ولی نتایج کسب شده تا کنون نشانگر این موضوع است که آب خام دریافتی از سد کارده از نظر میزان برم کمتر از حد استاندارد قرار دارد. به طوریکه حداکثر برم موجود در نمونه آب دریافتی در ماههای مختلف سال 0.67 ppm بوده است. کدورت آب دریافتی از عوامل بسیار متغیر است به طوریکه دامنه تغییرات در طی عملیات ازن زنی در روزهای مختلف از حداقل 2.5 تا حداکثر 310 NTU در نوسان بوده است که در کاربرد ازن این موضوع بایستی مد نظر قرار گیرد. به طور کلی با افزایش غلظت ازن مقدار TOC، ژئوسمین و MIB کاهش می یابد. هر چند رابطه خطی بین این دو در تمامی موارد برقرار نمی باشد. بدیهی است همانگونه که انتظار میرود در آبهای با کدورت بیش از NTU100، ازن تاثیر قابل توجهی در حذف ترکیبات عامل طعم و بو ندارد. بررسی داده های آزمون های میکروبی نیز نشانگر این موضوع است که با افزایش غلظت ازون تعداد کل میکروارگانیزمها، کلی فرم و اشیرشیاکلی به عنوان شاخص های بهداشتی آب کاهش می یابند که این موضوع میتواند در مرحله ضد عفونی نهایی آب باعث کاهش کلر مصرفی شود. یکی از اثرات جانبی ازن زنی آب خام کاهش میزان مصرف موادد منعقد کننده است بطوریکه در این بررسی میزان مصرف منعقد کننده ها در اب ازن شده نسبت به نمونه های شاهد کاهش قابل ملاحظه ای نشان می دهد که از نظر اقتصادی در مقیاس صنعتی قابل توجه می باشد. نتیجه گیری کلی اینکه میزان ازن مورد نیاز برای حذف بو و طعم وابسته به کیفیت آب است (کدورت و TOC) دامنه تغییرات ازن مورد نیاز آب خام از حداقل 1ppm تا حداکثر 3ppm بر حسب کیفیت آب می تواند متفاوت باشد. پیش ازن زنی می تواند مقدار ماده منعقد کننده (کلروفریک) را تا حدود 40% کاهش دهد. برای آب خام با کدورت بیش از 108NTU ازن کارایی لازم را نداشته و بایستی برای اینگونه آبها تمهیدات لازم (نظیر حوضچه رسوب دهی مقدماتی و یا تزریق ازن در مرحله بعد از انعقاد) در نظر گرفته شود.



کلیدواژگان:

 
 
Title:



Abstract:

Keyword(s):