سیلیس و تصفیه آب

مقدمه:

ساده ترین نوع فیلتراسیون، عبور آب از لایه های خاک می باشد که در طبیعت به طور دائم در حال انجام است. این عمل در تصفیه خانه های آب شهری و تصفیه خانه های آب صنعتی از طریق فیلتر شنی صورت می پذیرد. با این تفاوت که در فیلترهای شنی به جای خاک، سیلیس وجود دارد.  معمولاً با بهره گیری از پمپ، آب از فیلترهای شنی با فشار عبور داده می شود.

سیلیس (Silica) نامی است که به گروهی از مواد معدنی متشکل از سیلیکون و اکسیژن (Sio2) اتلاق می گردد. ۵۹ درصد جرم پوسته زمین سیلیکات می باشد. در تصفیه آب و فاضلاب معمولاً از سنگ سیلیس با خلوص بیش از ۹۹ درصد استفاده می گردد. سنگ سیلیس مورد مصرف در صنایع شیشه، ریخته گری و سرامیک ممکن است حتی دارای ۹۹/۹ درصد سیلیس باشند.

استاندارد دانه بندی سیلیس در صنعت تصفیه آب و فیلتراسیون، استانداردهای:

• DIN 19623
•  EN-12904
• ANSI/AWWAB100-96

می باشند.

سیلیس جهت زلال سازی مایعات در سیستمهای فیلتراسیون و فیلتر های شنی آب و فاضلاب بکار گرفته می شود.

علاوه بر مصرف در فرایندهای تصفیه آب و فاضلاب، سیلیس در مصارف و صنایع زیر کاربرد دارد:

•  صنایع شیشه و بلور
•  سندبلاست و رسوب زدایی
•  صنایع کاشی و سرامیک
•  ریخته گری
•  رنگ و رزین و …

سیلیس از مواد پایه در صنایع بهداشتی و شیمیایی بود و در جنبه های مختلفی نظیر خمیردندان، صابون و… به شکل پودری کاربرد دارد.

سیلیس تصفیه آب:

به صورت کلی، در یکی از مراحل پیش تصفیه آب، می توان از بسترهایی برای تمیز کردن آب استفاده نمود که آب از میان آن ها عبور کند. سه آلودگی های آب به دو دسته کلی تقسیم می شوند:
۱-  ذرات معلق شامل گل و لای، جلبک ها، میکرو ارگانیسمها، باکتری ها و ویروس ها و ..
۲-  ذرات محلول در آب شامل عناصر شیمیایی مانند کلسیم، سدیم، کلراید، آهن و …
برای جدا سازی بخش نخست (ذرات معلق) ، از بسترهای شنی و یا ترکیب شن و آنتراسیت و کرین اکتیو به صورت گسترده استفاده می شود. عامل مهمی که در طراحی این بسترها موثر هستند، عبارتند از جنس ماده موجود در بستر، عمق بستر و سایز آن است.

یکی از پر کاربردترین بسترهای مورد استفاده در تصفیه آب، سیلیس (به صورت شن) است. هر چه اندازه ذرات سیلیس کوچکتر بوده و عمق بستر بیشتر باشد، تصفیه بهتری انجام خواهد شد. ولیکن افت فشار و زمانِ مورد نیاز نیز افزایش خواهد یافت. تصفیه توسط سیلیس تصفیه فیزیکی است. به این معنا که ذرات معلق در آب لا به لای ذرات شن گیر کرده و بدین سان آب تمیز می گردد.

از طرفی، سیلیس هیچ گونه تصفیه شیمیایی انجام نمی دهد. به عبارتی، فقط ذرات معلق توسط سیلیس تصفیه می شوند. هیچ یک از مولکول های محلول و یون ها توسط سیلیس حذف نمی گردند.

آنتراسیت و تصفیه آب:

آنتراسیت نوعی ذغال سنگ (با خلوص ۸۰ الی ۹۸ درصد) است که در این نوع بسترها می تواند به کار رود. آنتراسیت هم می توانید به صورت مجزا، و هم به صورت ترکیبی با سیلیس به کار رود. در شرایطی که آنتراسیت به همراه سیلیس به کار رود، معمولا ذرات آنتراسیت بزرگتر بوده و در قسمت فوقانی بستر قرار می گیرند. در این حالت، ذرات شن (سیلیس) که کوچکتر هستند در زیر آنتراسیت قرار می گیرند.

فایده ی استفاده از آنتراسیت این است که آنتراسیت ذرات بزرگتر را از آب حذف کرده و سپس ذرات کوچکتر توسط شن جدا می شوند. بدین سان می توان سرعت را افزایش داد، افت فشار را کاهش داد، و تصفیه خوبی انجام داد. مزیت استفاده از آنتراسیت این است که به دلیل وجود خلل و فرج و سطح کربنی، قادر به تصفیه فیزیکی و همچنین تصفیه (محدود) شیمیایی است.  میزان محدودی از مولکول های محلول در آب را نیز حذف می کند.

کربن اکتیو و تصفیه آب:

کربن اکتیو یک ماده کربنی با خلوص بالا است که می تواند هم به صورت مجزا و هم به صورت ترکیبی با سیلیس به کار رود. کربن اکتیو علاوه بر حذف فیزیکی ذرات معلق در آب، می تواند تصفیه قوی شیمیایی نیز انجام دهد. به این صورت که مولکول های نامطلوب (مانند مولکول های عالی و نفتی، TOC، کلر آزاد، مواد هالوژن دار و…)  بر روی سطح و خلل و فرج کربن اکتیو به صورت شیمیایی ترکیب شده و تثبیت می شوند. بدین سان بو و مزه ی نامطلوب نیز حذف می گردد.

پس از مدتی کارکرد، تمام سطح و خلل و فرج کاربن اکتیو اشباع می شود. در این زمان کربن اکتیو می بایست توسط بخار آب، اسید شویی، و یا بازشویی احیا شود تا بتوان دوباره از آن استفاده نمود. لازم به ذکر است که هیچ یک از مواد ذکر شده قادر به حذف نمک از آب نبوده، و آب را شیرین نمی کنند. یکی دیگر از کاربردهای گسترده کربن اکتیو در پیش تصفیه، کلر زدایی از فرآیند است. ممبران های سیستم اسمز مکعوس در برابر کلر آزاد به شدت آسیب پذیر هستند. که در بسیاری از کارخانه های با تزریق احیا کننده هایی مانند متابی سولفیت سدیم ، کلر باقی مانده حذف می شود. اما می توان با طراحی و قرار دادن بستر کربن فعال، علاوه بر تصفیه فیزیکی، کلر باقی مانده را نیز بدون نیاز به تزریق مواد شیمیایی حذف کرد.

دانه بندی های رایج سیلیس در تصفیه آب:

استفاده از آب شفاف و زلال هم در بخش خانگی و هم در صنعت اجتناب ناپذیر است. لذا برای تحقق این امر دستگاه هایی ابداع شدند که این کار را به شکل مناسبی انجام می دهد.

در فیلتر شنی آب پس از عبور از بستر سیلیسی تمامی املاح و مواد معلق خود را جا می گذارد. همچنین آب شفاف از فیلتر شنی خارج می گردد. تقریبا تمامی فیلتر ها دارای ۳ تا ۵ سایز سنگ سیلیس هستند:

• ۵-۱٫۵mm
• ۱-۳mm
• ۳-۵mm
• ۵-۸mm
• ۸-۱۲mm

تصفیه آب

این اعداد به قطر موثر دانه های سیلیس برمی گردد. و واحد آنها میلی متر است.

اما نکته ایی که اکثر بدان توجه نمی کنند، درصد خلوص سنگ سیلیس است که در بالا به آن اشاره گردید.