شمارش ذرات چگونه می تواند بهبود کیفیت آب شود

چه طور اطلاعات مربوط به شمارش ذرات, کیفیت آب را مشخص می سازد چگونه از اطلاعات شمارش ذرات برای بهبود فرایندهای تصفیه جهت برداشت ذرات پاتوژن استفاده می شود

چه‌طور اطلاعات مربوط به شمارش ذرات، کیفیت آب را مشخص می‌سازد؟ چگونه از اطلاعات شمارش ذرات برای بهبود فرایندهای تصفیه جهت برداشت ذرات/پاتوژن استفاده می‌شود؟

چگونه شمارش ذرات با برداشت پاتوژن می‌تواند در بهینه‌سازی فرایندهای تصفیه، کاربردی مفید داشته باشد؟

با افزایش نیاز به برداشت پاتوژن‌ها Girdia.Cryptosporidium نیاز به بهبود فرایندهای برداشت ذرات به وضوح مشاهده می‌شود.

شمارش‌گرهای ذرات تغییرات اندک در کیفیت آب را نشان می‌دهند که این تغییرات فرصت‌هائی را برای شناخت فعالیت‌ یا طراحی برداشت ذرات را مشخص می‌سازد.

تحقیقات نشان داده که شمارش ذرات یک ابزار مهمی را برای به‌دست آوردن کیفیت منابع آب، کیفیت منابع آب تمام شده، اجرای فرایند واحد و ذرات آن در تصفیه نهائی را فراهم می‌سازد، تأثیر تصفیه و فیلتراسیون مناسب بهترین الگوی محلی برای ارزیابی اجرای تصفیه می‌باشد، شمارش‌گر ذرات به بهترین وجه برای نشان دادن کدورت کمتر از ۷ تا ۱۰ NTU آب تعبیه شده‌اند. نمونه محلی که با غلظت‌های بالای ذرات در تماس هستند نیاز به نگهداری مداوم و تمیز کردن دارند.

شمارش ذرات در حد بالای محدوده غلظت دستگاه، خطاهای تطابقی در نتایج معرفی می‌نماید. برای این‌که هم تداد ذرات و هم اندازه آنها برای بهبود تصفیه آب شرب مورد استفاده قرار گیرد بهترین اطلاعات مفید موجود از تجزیه شمارش ذرات نهائی که شامل تعداد ذرات اضافی کلی، تعداد مختلف ذرات و ملاک آماری است به‌دست می‌آید.

برای مثال تحقیقات نشان داده که پیش تصفیه شیمیائی تنها عامل مهم تأثیرگذاری برای برطرف کردن Cryptosporidium و Girdia می‌باشد. بدون پیش تصفیه، فیلترها به‌عنوان یک مانع مؤثر در برابر کیست و ذرات هم اندازه کیست عمل نمی‌نماید شرایط مختلف انعقاد به‌عنوان یک برطرف کننده مؤثر Cryptosporidium و Girdia در هر شرایطی با بالا رفتن غلظت ذرات که به بالا رفتن غلظت Cryptosporidium و Girdia همراه است عمل می‌نماید با این وجود تعیین کلی این موضوع که اگر ذرات به‌عنوان جانشین پاتوژن‌ها به علت این‌که روش‌های کشف پوروتوزوا گاهی با اشتباه همراه است عمل نماید مشکل می‌باشد، اگرچه شمارش ذرات به‌عنوان یک ابزار جانشین برطرف کننده کیست Girdia برای تنظیم منظم ممکن است برعکس عمل نماید اما ارزش ساختاری برای اجرای طرح تصفیه آب شرب بدون ایراد باقی‌مانده است.

● فواید کاربردی تحقیق

تحقیق Awwarf دارای نتایج و فوایدی در پیشرفت و تکمیل شمارش ذرات به‌صورت on-line برای بهبود فرایندهای تصفیه می‌باشد.

● ابتکار کاربردی آب

در سال ۱۹۷۹ سیستم آب شرب نوادای جنوبی به اولین طرح آب شرب در کشور برای نصب روی شمارش‌گرهای ذرات on-line جهت کنترل و تصفیه و بهبود انعقاد تبدیل گردید. منابع آب از دریاچه مید (آب ۵/۰ NTU) برای طرح ۶۰۰mgd ساکنین شهر لاسوگاس تأمین می‌شد. با چنان کدورت کم، شمارش‌گرهای ذرات بایستی تغییرات اندک در کیفیت آب را که قبلاً با کدورت‌سنج‌ها مشاهده نمی‌شد را نشان می‌دادند.

هر یک از ۲۶ فیلتر تصفیه‌خانه، یک شمارش‌گر ذرات در شاخه فرعی دارند و طرح تغییراتی را در فعالیت فیلترها بر حسب اطلاعات شمارش ذرات ایجاد می‌کند، تناوب شستشوی فیلتر توسط ذرات، کدورت، ساعت‌های کاری و تلفات کلی در نظر گرفته می‌شود. اما شمارش ذرات صورت می‌گیرد، تجربه نشان داده که ۲۰/ml ذره بزرگ‌تر از ۲um از نظر اندازه، بهترین مقایسه را ما بین ۱۰ ذره معمولی در حین فعالیت نشان می‌دهد و پیشرفت مهم ذرات، اندکی بعد از این‌که ذرات باقی‌مانده در فیلتر به ۲۰/ml ذره رسیدند صورت می‌گیرد در تصفیه‌خانه نوادای جنوبی، مجموع ذرات از طریق شستشوی فیلتر به مدت ۲۰ دقیقه و تغذیه آب تصفیه شده به وسیله پلیمر به کمترین حد می‌رسد.

تصفیه‌خانه از طرح پایلوت خود که به شمارش‌گرهای ذرات برای بهبود دوز انعقاد مجهز است استفاده می‌نماید. در تصفیه‌خانه‌ای که کدورت ورودی پائینی دارد استفاده از نتایج این طرح پایلوت بسیار مطمئن‌تر از جارتست است. کدورت، تغییرات کمی را که در نمایش‌گر ذرات نشان می‌دهد مشخص نمی‌کند. تغییرات جزئی، صرفه‌جوئی زیادی در کواگولانت در تصفیه‌خانه‌ای که ظرفیت آن ۶۰۰mgd می‌باشد ایجاد می‌نماید، نکته جالب این‌جاست که چه‌طور شمارش‌گرهای ذرات سریعاً کار همدیگر را انجام می‌دهند. با ایجاد تغییرات جزئی در تزریق کواگولانت، عمر تصفیه‌خانه تقریباً دو سال اضافه می‌گردد.

● طراحی برای ساختار جدید

مؤسسه منابع آب ماساچوست از شمارش‌گرهای ذرات به‌صورت دو دسته راهنما و نمایش برای طرح فیلتراسیون جدید استفاده می‌نماید، طراحان دریافته‌اند که کدورت به‌عنوان یک شاخص حساس خوب در برابر تغییرات کیفیت آب نبوده و شروع به استفاده از شمارش‌گرهای ذرات نموده‌اند. شمارش ذرات نشان داده که منابع آب به روش‌هائی که قبلاً پیش‌بینی نشده تغییر می‌کند برای مثال MWRA دارای دو منبع است که در نهایت به هم متصل هستند که در آن کیفیت آب وقتی که کدورت تغییر می‌کند کاملاً مشابه بوده ولی زمانی که شمارش باکتری و قسمت کربن آلی الگو قرار گیرند کاملاً تغییر می‌کند، AWRA دریافته که هر دو منبع سطح کدورت نزدیک به ۳/۰ NTU دارند اما شمارش باکتری برای یک منبع ۵۰ تا ۱۰۰ درصد بیشتر از منبع دیگر بوده است. این تغییر به‌عنوان یک شاخص که چرا آب چاه از دو منبع در نقاط مختلف با یکدیگر مخلوط شده و چگونه آب را برای بهبود کیفیت منتقل نموده را نشان می‌دهد.

MWRA از نتایج تست‌های پایلوت جهت ساختن تصفیه‌خانه، بهبود فرایندها با توجه به تغییراتی که شمارش‌گر نشان می‌دهد در کیفیت منابع آب استفاده می‌نماید، طراحی تصفیه‌خانه در میان بسیاری از تغییرات که شامل شمارش ذرات در هر فیلتر با هدف کاهش خوشه‌های شمارش شده ذرات می‌باشد.

● استفاده از نمونه‌گیر با نمایش‌گر on-line

برای اطمینان از تولید آب با کیفیت بالا، در میلواکی، وایس، فرایندهای بزرگ و تغییرات اجرائی زیادی انجام شده است طراحان شمارش‌گرهای ذرات را برای بهبود کیفیت آب اضافه نموده و به منابع آب ورودی و به هر شاخه فرعی خروجی فیلتر و فیلترهای پیشرفته پیشرفته ذرات، با خطوط راهنما با کمتر از ۲/ml ذره اضافه نموده‌اند، کارکنان شروع به استفاده از نمونه‌گیری‌های دسته‌ای در تصفیه‌خانه‌ها نموده تا از کیفیت آب اطمینان حاصل نمایند، اما اطلاعات به‌دست آمده از هر نمونه‌گیر، ذرات زیادی را نسبت به نمونه‌گیرهای on-line نشان می‌دهد.

اگرچه تعداد ذرات شمارش شده از طریق نمونه‌برداری دسته‌ای، بیشتر از تعداد واحد on-line هستند اما تجربه به کارمندان آموخته که چیزهائی که به‌عنوان یک حالت طبیعی توقع دارند همیشه اتفاق نمی‌افتد کارکنان تصفیه‌خانه میلواکی، از یک نمونه‌گیر دسته‌ای به‌طور متناوب برای بررسی شمارش‌گرهای on-line و فرایندهای مشکل‌ساز در طول تصفیه استفاده می‌نمایند.

شمارش باکتری یک تماس عمیقی ایجاد می‌کند، این کار از مهمترین شاخص‌ها در اطمینان از کیفیت آب می‌باشد. برای مثال، تغییرات در فعالیت‌ فیلترها باعث کاهش مواد زائد بعد از شستشو مابین ۲۰/ml تا ۱۰۰/ml ذره شده که اندازه آن بیشتر از ۲um بوده و مدت زمان استمرار آن از ۳۰ دقیقه کوتاه‌تر می‌نماید تا به شماره‌های اصلی برگردد. هر قسمت دسته‌های مختلف با متغیرهای on-line را با منابع آب، آب ورودی به سیستم، فاضلاب فیلتر، و خروجی تصفیه‌خانه مقایسه می‌نماید. شمارش‌گر ذارت، کیفیت آب را به وسیله فعالیت‌های آشکارسازی و برطرف نمودن مشکلات، بهبود بخشیده و درباره خطرات مهم کل فرایند تصفیه آب از طریق هدفمند بودن تلاش‌ها برای فعالیت‌های منظم‌تر آگاهی می‌دهد.

● ارزیابی ابزارهای کالیبراسیون

Alameda County water district, calif فعالیت‌هائی را برای دو تصفیه‌خانه شروع کرده، تصفیه‌خانه اول در سال ۱۹۷۵ با دو فیلتر ۲۱mgd و دیگری در سال ۱۹۹۳ با ۶ فیلتر بیولوژیکی کربن فعال گرانولی شروع به کار نموده‌اند، منابع آب از زمین‌های Sacramento.San joaquin به وسیله راه میان‌بر South Bay Aquanduct تأمین می‌شود در این طرح شمارش‌گرهای ذرات on-line در هر خروجی فیلتر نصب شده تا اجرای فیلتراسیون را ارزیابی نماید. بزرگ‌ترین مشکل شمارش‌گرهای ذرات تلفیق آنها با سیستم SCADA می‌باشد. هیچ سازنده‌ای، نرم‌افزار و تجهیزاتی که ۲۰ـ۴ میلیون علائم که شمارش‌گر ذرات به آسانی بتواند در سیستم تصفیه آب نصب شوند را نمی‌تواند تولید کند.

مشکل دوم شمارش‌گر ذرات، مربوط یه کالیبراسیون می‌شود و Alameda County یک شمارش‌گر ذرات به سازنده برای کالیبراسیون لیزرها به مدت یک‌‌یال است که فرستاده است.

سازنده، انواع مختلفی از ابزار کالیبراسیون را فراهم نموده است با این وجود زیاد بودن اسباب برای نتظیم لیزر باعث ایجاد مزاحمت زیادی شده که در تلمبه خانه برای Alameda هزینه‌بر بوده است. طراحان به کالیبراسیون on-line شمارش‌گر ذرات که ۳ بار در طول سال انجام می‌شود و با استفاده از نمونه‌گیری دسته‌ای است به‌عنوان یک مرجع اعتبار می‌دهند. Alameda County از محلول استاندارد جدید پیشرفته که از پلی استرین گیاهی می‌باشد استفاده می‌نماید. در دستگاه‌های on-line نتایج‌ به‌دست آمده اگر از بیش از ۵ تا ۱۰ درصد از محلول‌های استاندارد متفاوت باشد دستگاه‌ها به سازنده فرستاده می‌شود. از طریق تایید کالیبراسیون، ممکن است دیگر نیازی به برگشت ابزارآلات به سازنده به‌طور مرتب نباشد.

اولاً شمارش‌گرهای ذرات برای مقایسه اختلافات در اجرای فیلتراسیون، بین طرح قدیم و جدید مورد استفاده قرار می‌گیرد تا اجرای فیلتراسیون را با GAC با یک فیلتر تنها و دو طرفه / آنتراسیت ۵ فیلتر دیگر بررسی کند. نتایج نشان داده که GAC فعالیت‌های پایدار و دوره‌های فیلتری طولانی‌تر را نشان می‌دهد. شمارش‌گرهای ذرات، بزرگ‌ترین اختلاف را در کنترل روز به روز فیلتراسیون و نتایج را در تصمیم‌های اجرائی بهتر نشان می‌دهد فرایندهای کنترل کیفی، اطمینان بیشتری را در فرایند سیستم مقایسه‌ای برای انجام تغییرات اجرائی را فراهم می‌سازد. برای مثال ذخیره آب جهت بک‌ واش ۶ فیلتر در تصفیه‌خانه به حداقل می‌رسد. دو فیلتر ممکن است با ۰۹/۰ NTU کار کرده و همان طول فیلتر را در مدت زمان دوره داشته باشد.

اپراتور بایستی شمارش ذرات فیلتر بلندتر را برای بک‌ واش انتخاب نماید چون ظهور ذرات معمولاً چند ساعت قبل از کدورت صورت می‌گیرد در این روش فیلترها دقیقاً شستشو داده شده تا از افتادن ذرات به اندازه کیست به فیلتر جلوگیری شود.

زمانی‌که شمارش ذرات در سیستم اجرائی تکمیل می‌شود آنها مفید بودن آن را برای سیستم‌های منظم دریافته و از فرصت‌های به‌دست‌ آمده برای بهبود کیفیت آب استفاده می‌نمایند.

نتایج تحقیقات به طراحان کمک اجرائی می‌کند تا در تکمیل شمارش‌گرهای ذرات که شامل تکنولوژی و روش‌هائی است که بتوان بر موانع فنی، نمونه‌گیری ذرات on-line جمع‌آوری اطلاعات پروتکل‌های مطمئن کیفیت، مخصوصاً برای کنترل فرایند تصفیه غالب آمده و کاربرد این نوآوری‌ها را در یک سیستم تصفیه کامل آب شرب مشاهده نمایند.

منبع

http:/www.awwarf.com

(American water works Association Research Foundation)

افشان عنایتی