مرجع تخصصی آب و فاضلاب

روش‌های سنتی و نوین حذف بو و طعم در تصفیه آب:

۱. اهمیت حذف بو و طعم

بو و طعم نامطبوع در آب معمولاً ناشی از ترکیبات آلی (مانند جلبک‌ها، فنول‌ها)، مواد معدنی (سولفید هیدروژن، آهن)، یا محصولات جانبی فرآیندهای تصفیه (مثل کلروفرم) است. این مشکلات نه تنها کیفیت آب را کاهش می‌دهند، بلکه ممکن است نشانگر وجود آلاینده‌های خطرناک باشند.

• استانداردها: آب شرب باید فاقد بو و طعم قابل تشخیص در دمای ۲۵°C باشد.

۲. روش‌های سنتی حذف بو و طعم

الف. هوادهی (Aeration)

• مکانیسم: حذف ترکیبات فرار (مثل H₂S) با انتقال آن‌ها به فاز گازی.

• طراحی:

  • برج‌های پکینگ: افزایش سطح تماس هوا-آب با استفاده از پکینگ پلاستیکی یا سرامیکی.

  • آب‌فشان‌ها (Cascades): ایجاد آبشار برای اکسیژن‌دهی و حذف گازها.

• پارامترها:

  • زمان تماس: ۱۰–۳۰ دقیقه.

  • نسبت هوا به آب: ۵:۱ تا ۲۰:۱.

ب. جذب سطحی با کربن فعال (Activated Carbon)

• مکانیسم: جذب ترکیبات آلی و فنولی روی سطح کربن.

• انواع کربن: پودری (PAC) یا گرانولی (GAC).

• پارامترهای طراحی:

  • دوز کربن پودری: ۵–۵۰ mg/L (بسته به شدت آلودگی).

  • سرعت فیلتراسیون GAC: ۵–۱۵ m³/h/m².

ج. اکسیداسیون شیمیایی

• کلرزنی (Cl₂):

  • محدودیت: تشکیل ترکیبات جانبی (THMs) با بو و طعم نامطبوع.

• ازون (O₃):

  • مزایا: اکسیداسیون قوی و حذف ترکیبات آلی.

  • دوز: ۱–۳ mg/L.

۳. روش‌های نوین حذف بو و طعم

الف. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

• ترکیبات:

  • UV/پراکسید هیدروژن (H₂O₂): تولید رادیکال‌های OH· برای تخریب ترکیبات آلی.

  • ازون/UV: افزایش راندمان اکسیداسیون.

• پارامترها:

  • انرژی UV: ۴۰–۱۰۰ mJ/cm².

  • دوز H₂O₂: ۲–۱۰ mg/L.

ب. فیلتراسیون غشایی (Membrane Filtration)

• انواع:

  • نانوفیلتراسیون (NF) و اسمز معکوس (RO): حذف ترکیبات با وزن مولکولی پایین.

• شار غشایی: ۱۰–۳۰ LMH (لیتر بر متر مربع در ساعت).

ج. بیوفیلتراسیون (Biofiltration)

• مکانیسم: استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای تجزیه ترکیبات آلی.

• رسانه: شن، کربن فعال، یا پکینگ پلیمری.

• پارامترها:

  • زمان ماند: ۱–۴ ساعت.

  • pH بهینه: ۶.۵–۸.

د. فوتوکاتالیست‌ها (نانو TiO₂)

• مکانیسم: تخریب ترکیبات آلی تحت تابش UV با استفاده از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم.

• کاربرد: سیستم‌های نقطه مصرف (Point-of-Use).

۴. محاسبات کلیدی

الف. محاسبه دوز کربن فعال (PAC)

• فرمول:

  دوز (kg/day) = (غلظت ترکیب هدف (mg/L) × دبی (m³/day)) / راندمان جذب (٪)  

  • مثال: حذف ۲ mg/L ترکیب آلی با دبی ۱۰۰ m³/day و راندمان ۹۰٪ → دوز ≈ ۲۲۲ kg/day.

ب. انرژی مورد نیاز سیستم UV/H₂O₂

• فرمول:

  انرژی (kWh/m³) = (توان لامپ (W) × تعداد لامپ‌ها × زمان تابش (h)) / دبی (m³/h)  

ج. سطح مورد نیاز فیلتر GAC

• فرمول:

  سطح (m²) = دبی (m³/h) / سرعت فیلتراسیون (m/h)  

۵. طراحی سیستم‌ها

الف. سیستم کربن فعال

• اجزا:

  • مخزن تماس برای PAC یا بستر GAC.

  • سیستم شستشوی معکوس برای احیای کربن.

• مصالح: استیل ضدزنگ یا فایبرگلاس.

ب. سیستم AOPs

• تجهیزات:

  • لامپ‌های UV-C در محفظه کوارتز.

  • تزریق خودکار H₂O₂ یا ازون.

ج. سیستم بیوفیلتر

• طراحی:

  • راکتور با بستر متخلخل و سیستم هوادهی.

  • پایش مداوم DO و pH.

۶. مقایسه روش‌ها

روش مزایا معایب هزینه

کربن فعال مؤثر برای طیف وسیع ترکیبات نیاز به تعویض دوره‌ای متوسط

AOPs حذف کامل آلاینده‌ها هزینه بالای انرژی بالا

بیوفیلتر سازگار با محیط زیست زمان راه‌اندازی طولانی متوسط

نانوفیلتراسیون عدم نیاز به مواد شیمیایی هزینه نگهداری بالا بالا

۷. اجرا و چالش‌ها

• کربن فعال: مدیریت اشباع‌شدگی و دفع کربن مصرفی.

• AOPs: کنترل دقیق دوز مواد شیمیایی و انرژی.

• بیوفیلتر: حفظ شرایط بهینه برای رشد میکروارگانیسم‌ها.

• تغییرات فصلی: افزایش رشد جلبک‌ها در تابستان نیاز به تنظیم دوز اکسیدان‌ها دارد.

۸. مثال طراحی

شرایط:

• دبی آب: ۲۰۰ m³/day

• مشکل: بوی گل‌مانند ناشی از جلبک‌ها (ترکیبات ژئوسمین و MIB).

• روش انتخابی: ترکیب اکسیداسیون با ازون + فیلتر GAC.

محاسبات:

• دوز ازون: ۲ mg/L → مصرف روزانه = ۰.۴ kg/day.

• فیلتر GAC:

  • سرعت فیلتراسیون ۱۰ m/h → سطح = ۲۰۰/۲۴/۱۰ ≈ ۰.۸۳ m².

  • قطر فیلتر: ≈ ۱ متر.

تجهیزات:

• ژنراتور ازون با ظرفیت ۵۰۰ گرم/ساعت.

• فیلتر GAC با لایه ۱.۵ متری کربن گرانولی.

۹. نتیجه‌گیری

انتخاب روش حذف بو و طعم به عواملی مانند منشأ آلاینده، مقیاس سیستم، و هزینه بستگی دارد. روش‌های سنتی مانند کربن فعال و هوادهی برای سیستم‌های کوچک مناسب هستند، در حالی که فناوری‌های نوین مانند AOPs و نانوفیلتراسیون برای آلاینده‌های پیچیده یا نیاز به کیفیت بالا پیشنهاد می‌شوند. ترکیب روش‌ها (مانند ازون + کربن فعال) می‌تواند راندمان را افزایش داده و هزینه‌ها را بهینه کند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب