ايران كالا

در اين پروژه به بررسي انواع روش‌هاي شيرين‌سازي و نمك‌زدايي مي‌پردازيم و راه‌هاي نوين و جديد بالابردن كارايي اين دستگاه را بررسي مي‌كنيم. از ساليان گذشته تكنولوژي شيرين‌سازي آب دريا مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اما باتوجه به هزينه‌ بالاي اين فرايند و غير اقتصادي بودن آن كمتر مورد توجه قرار گرفته است، اينك تلاش بر اين است كه با استفاده از نانوتكنولوژي و نانوفيلترينگ مصرف برق به ازاي توليد هر متر مكعب آب شيرين را كاهش دهيم و با بالا بردن راندمان، امكان استفاده گسترده از اين دستگاه را فراهم آوريم.

فهرست مطالب

چكيده......................................1

فصل اول : اهميت تصفيه آب و روش هاي

مقدمه .................................................2

1-1-اهميت تصفيه اب ...................................2

1-2- نا خالصي هاي اب ........................................4

1-3- ويژگي هاي اب اشاميدني ............................4

1-4- وضعيت ايران در شيرين سازي .................7

1-5- روش هاي تصفيه اب ...................11

1-5-1-روش شيميايي .........................11

1-5-2-روش بيولوژيك ...................11

1-5-3- روش مكانيكي ......................12

1-5-3-1-روش هاي حرارتي ................12

1-5-3-2-روش غشائي .....................16

1-5-4- روش هاي تركيبي ..........................19

فصل دوم : اسمز معكوس و الكترودياليز

2-1- اسمز معكوس .................................20

2-1-1-اساس كار اسمز معكوس ...................20

2-1-2-مقايسه اسمزمعكوس بافيلتراسيون معمولي ........................24

2-1-3-انتخاب غشاء ...................................24

2-1-4- فرآيندها در روش اسمز معكوس ................26

2-1-4-1- پيش تصفيه.....................................26

2-1-4-2-تنظيم فشار ..................................26

2-1-4-3-جداسازي غشائي ............................26

2-1-4-4-پس تصفيه .........................................27

2-1-5-راه اندازي و نگهداري ...................................27

2-1-6-پيچيدگي دستگاه ..........................................28

2-1-7-هزينه ها .................................28

2-1-8-سودمندي فن اوري ..........................29

2-1-9-روش هاي بهبودبخشيدن عملكردغشاها.....................29

2-1-10-موارد كاربرد اسمز معكوس ..............................30

2-1-10-1-استفاده ازROدرتوليدآب دياليز ................................30

2-1-10-2- شيرين سازي آب درياجهت شرب ..................................30

2-1-10-3- بهبودكيفيت آب خام صنعتي ...................................32

2-1-11- مزايا ......................................................................32

2-1-12معايب ..............................................33

2-2-الكترودياليز..................................................34

2-2-1-پارامترهاي مهم درالكترودياليز ...............................35

2-2-2-كاربردها و محدوديت الكترودياليز ...............................36

فصل سوم : مقايسه روش هاي مختلف با هم

3-1- مقايسه روش هاي فراوري اب .......................................37

3-2- مقايسه روش هاي حرارتي و غشائي ......................................37

3-3- مقايسه سيستم هاي الكترودياليز و اسمزمعكوس ............................40

3-4- تفاوت هاي بنيادين ....................................40

3-4-1-پيش تصفيه اب ..................................................41

3-4-2-دورهاي تعويض غشاها ....................................43

3-4-3-مصرف برق (انرژي) ................................. 43

3-4-4- نتيجه ...............................................................44

3-5-ارزيابي اقتصادي توليداب شيرين توسط روش هاي مختلف ....................44

3-6- نتيجه گيري نهايي و پيشنهادات ....................... 52

فصل چهارم : بررسي روش هاي جديد تصفيه آب

4-1- روش هاي جديد بكاررفته در اب شيرين كن ها ...........................54

4-2- روش هاي گرداوري انرژي خورشيد ......................................55

4-2-1- توليد الكتريسيته .......................................55

4-2-2- توليد حرارت ....................................................55

4-2-2-1- استخر خورشيدي ..........................................55

4-2-2-2- كلكتور خورشيدي از نوع صفحه تخت ...................................56

4-2-2-3- كلكتور خورشيدي با لوله خلاء شده .................................57

4-2-2-4- كلكتورهاي گرم كن هوا ........................................................57

4-2-2-5- كلكتورهاي متمركز كننده سهموي خطي ...........................................57

4-3- تكنولوژي شيرين كردن اب بااستفاده ازانرژي خورشيدي.....................................58

4-3-1- حوضچه هاي تقطير خورشيدي .....................................................58

4-3-2- روش رطوبت زني و رطوبت زدايي هوا HD ..............................58

4-4- انتخاب و طراحي يك سيستم نمونه .........................................59

4-5- انواع روش هاي ممكن براي افزايش قابليت جذب رطوبت هوا در سيستمHD................60

4-6- اب شيرين كن هاي زيستي .................................60

4-6-1- انرژي زيستي ............................................. 61

4-8- انرژي در شيرين سازي اب ................................... 62

فصل پنجم : فناوري نانو در تصفيه

5-1- نانو تكنولوژي .....................................................66

5-2- شيرين سازي اب توسط نانو غشاء .....................................67

5-3- تصفيه اب به كمك نانو ذرات ..........................................68

5-4- تصفيه پساب هاي صنعتي .............................................69

5-5- تصفيه فاضلاب ها ..........................................................69

5-6- جيوه زدايي از اب .............................................................70

فصل ششم : فيلترها

6-1- فيلتراسيون ....................................................72

6-2- انواع فيلترها ..................................................................75

6-2-1-ويژگي هاي فيلترهاي فشاري ......................................75

6-2-2- ويژگي هاي فيلترهاي ثقلي ........................................76

6-3- علل عملكرد نا مطلوب فيلتر .........................................76

6-4- ميكروفيلترينگ .............................................................77

6-4-1-كاربرد ميكروفيلتراسيون درازبين بردن رنگ وكدورت..............................77

6-4-2-حذف الودگي ميكروني بااستفاده ازميكروفيلتر........................80

6-4-3-مقايسه ميكروفيلتراسيون با روشهاي ديگر .............................80

6-5- اولترافيلترينگ UF............................................................81

6-5-1-كاربرد اولترافيلتر در تصفيه ابهاي زيرزميني و رودخانه ها ............82

6-5-2- اولترافيلتراسيون به عنوان پيش تصفيه .................................83

6-5-3-حذف مواد الي و رنگ با غشاهاي اولترافيلتر .......................83

6-6- مقايسه اولترافيلتراسيون با ساير روش ها ...................................84

6-6-1-جداسازي ميكروب ها با ميكروفيلتراسيون و اولترافيلتراسيون ........................84

6-6-2-مقايسه اولترافيلتراسيون باروش هاي رقيب..........................85

6-7- نانو فيلترينگ ...................................................85

6-7-1-حذف سختي اب با استفاده از نانوفيلتراسيون....................................86

6-8- كنترل دبي عبوري از نانو تيوب ها ..........................................87

منابع و مآخذ .............................................................89

فهرست اشكال

شكل (2-1) اساس كار اسمز معكوس ............................................21

شكل (2-2) جريان اسمزي ....................................................21

شكل (2-3) فشار اسمزي ........................................................ 22

فهرست نمودارها

نمودار(1-1)ظرفيت توليد آب نمك‌زدايي شده در كشور ..........................9

نمودار(1-2) روش‌هاي تصفيه آب ...................11

فهرست جداول

جدول(1-1)مشخصات فيزيكي آب آشاميدني ...........................................5

جدول (1-2) حدود مجاز مواد شيميايي سمي ...................................................5

جدول(1-3)مشخصات ساير مواد شيميايي در آب آشاميدني.........................6

جدول(1-4) مواد استفاده شده در ساخت غشاها ساير مواد شيميايي در آب آشاميدني پليمري. 17

جدول (1-5) مواد استفاده شده در ساخت غشاها ساير مواد شيميايي در آب آشاميدني غشاي... 17

جدول (2-1) درصد عبور نمك‌ها از غشاهاي اسمز معكوس ..................................23

جدول (3-1) هزينه تامين آب شيرين توسط روش‌هاي مختلف در بخش هايي از مناطق خشك آسيا ...45

جدول (3-2) مقايسه‌اي بين هزينه‌هاي شوري‌زدايي در منابع آب‌هاي متفاوت ..................45

جدول (3-3) مقايسه هزينه‌ها در روش‌هاي مختلف شوري‌زدايي جهت تهيه آب مورد نياز صنعت ...........46

جدول (3-4) انرژي مصرفي براي سه روش شيرين سازي آب..............................48

جدول (3-5) پارامترهاي مورد نظر در هزينه‌هاي روش MVC...................................49

جدول (3-6) پارامترهاي مورد نظر در هزينه‌هاي روش MVC.....................................49

جدول (3-7) محاسبه هزينه شوري‌زدايي با استفاده از انواع مختلف رآكتورهاي هسته‌اي .........50

جدول (3-8) درصد توزيع فاكتورهاي قيمت............................................51

جدول (4-1) هزينه توليد انرژي از منابع تجديدپذير و غير تجديدپذير ......................63

جدول (4-2) هزينه توليد انرژي از منابع تجديدپذير و غير تجديدپذير ........................63

جدول (4-3) هزينه توليد آب شيرين با روش‌هاي مختلف ..........................65

جدول(6-1)تغييرات پارامترهاپس ازفرايندميكروفيلتراسيون.....................................78

جدول (6-2) مقايسه اقتصادي فرايندهاي فيلتراسيون ......................................81

در اين پروژه به بررسي انواع روش‌هاي شيرين‌سازي و نمك‌زدايي مي‌پردازيم و راه‌هاي نوين و جديد بالابردن كارايي اين دستگاه را بررسي مي‌كنيم. از ساليان گذشته تكنولوژي شيرين‌سازي آب دريا مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اما باتوجه به هزينه‌ بالاي اين فرايند و غير اقتصادي بودن آن كمتر مورد توجه قرار گرفته است، اينك تلاش بر اين است كه با استفاده از نانوتكنولوژي و نانوفيلترينگ مصرف برق به ازاي توليد هر متر مكعب آب شيرين را كاهش دهيم و با بالا بردن راندمان، امكان استفاده گسترده از اين دستگاه را فراهم آوريم.

فهرست مطالب

چكيده......................................1

فصل اول : اهميت تصفيه آب و روش هاي

مقدمه .................................................2

1-1-اهميت تصفيه اب ...................................2

1-2- نا خالصي هاي اب ........................................4

1-3- ويژگي هاي اب اشاميدني ............................4

1-4- وضعيت ايران در شيرين سازي .................7

1-5- روش هاي تصفيه اب ...................11

1-5-1-روش شيميايي .........................11

1-5-2-روش بيولوژيك ...................11

1-5-3- روش مكانيكي ......................12

1-5-3-1-روش هاي حرارتي ................12

1-5-3-2-روش غشائي .....................16

1-5-4- روش هاي تركيبي ..........................19

فصل دوم : اسمز معكوس و الكترودياليز

2-1- اسمز معكوس .................................20

2-1-1-اساس كار اسمز معكوس ...................20

2-1-2-مقايسه اسمزمعكوس بافيلتراسيون معمولي ........................24

2-1-3-انتخاب غشاء ...................................24

2-1-4- فرآيندها در روش اسمز معكوس ................26

2-1-4-1- پيش تصفيه.....................................26

2-1-4-2-تنظيم فشار ..................................26

2-1-4-3-جداسازي غشائي ............................26

2-1-4-4-پس تصفيه .........................................27

2-1-5-راه اندازي و نگهداري ...................................27

2-1-6-پيچيدگي دستگاه ..........................................28

2-1-7-هزينه ها .................................28

2-1-8-سودمندي فن اوري ..........................29

2-1-9-روش هاي بهبودبخشيدن عملكردغشاها.....................29

2-1-10-موارد كاربرد اسمز معكوس ..............................30

2-1-10-1-استفاده ازROدرتوليدآب دياليز ................................30

2-1-10-2- شيرين سازي آب درياجهت شرب ..................................30

2-1-10-3- بهبودكيفيت آب خام صنعتي ...................................32

2-1-11- مزايا ......................................................................32

2-1-12معايب ..............................................33

2-2-الكترودياليز..................................................34

2-2-1-پارامترهاي مهم درالكترودياليز ...............................35

2-2-2-كاربردها و محدوديت الكترودياليز ...............................36

فصل سوم : مقايسه روش هاي مختلف با هم

3-1- مقايسه روش هاي فراوري اب .......................................37

3-2- مقايسه روش هاي حرارتي و غشائي ......................................37

3-3- مقايسه سيستم هاي الكترودياليز و اسمزمعكوس ............................40

3-4- تفاوت هاي بنيادين ....................................40

3-4-1-پيش تصفيه اب ..................................................41

3-4-2-دورهاي تعويض غشاها ....................................43

3-4-3-مصرف برق (انرژي) ................................. 43

3-4-4- نتيجه ...............................................................44

3-5-ارزيابي اقتصادي توليداب شيرين توسط روش هاي مختلف ....................44

3-6- نتيجه گيري نهايي و پيشنهادات ....................... 52

فصل چهارم : بررسي روش هاي جديد تصفيه آب

4-1- روش هاي جديد بكاررفته در اب شيرين كن ها ...........................54

4-2- روش هاي گرداوري انرژي خورشيد ......................................55

4-2-1- توليد الكتريسيته .......................................55

4-2-2- توليد حرارت ....................................................55

4-2-2-1- استخر خورشيدي ..........................................55

4-2-2-2- كلكتور خورشيدي از نوع صفحه تخت ...................................56

4-2-2-3- كلكتور خورشيدي با لوله خلاء شده .................................57

4-2-2-4- كلكتورهاي گرم كن هوا ........................................................57

4-2-2-5- كلكتورهاي متمركز كننده سهموي خطي ...........................................57

4-3- تكنولوژي شيرين كردن اب بااستفاده ازانرژي خورشيدي.....................................58

4-3-1- حوضچه هاي تقطير خورشيدي .....................................................58

4-3-2- روش رطوبت زني و رطوبت زدايي هوا HD ..............................58

4-4- انتخاب و طراحي يك سيستم نمونه .........................................59

4-5- انواع روش هاي ممكن براي افزايش قابليت جذب رطوبت هوا در سيستمHD................60

4-6- اب شيرين كن هاي زيستي .................................60

4-6-1- انرژي زيستي ............................................. 61

4-8- انرژي در شيرين سازي اب ................................... 62

فصل پنجم : فناوري نانو در تصفيه

5-1- نانو تكنولوژي .....................................................66

5-2- شيرين سازي اب توسط نانو غشاء .....................................67

5-3- تصفيه اب به كمك نانو ذرات ..........................................68

5-4- تصفيه پساب هاي صنعتي .............................................69

5-5- تصفيه فاضلاب ها ..........................................................69

5-6- جيوه زدايي از اب .............................................................70

فصل ششم : فيلترها

6-1- فيلتراسيون ....................................................72

6-2- انواع فيلترها ..................................................................75

6-2-1-ويژگي هاي فيلترهاي فشاري ......................................75

6-2-2- ويژگي هاي فيلترهاي ثقلي ........................................76

6-3- علل عملكرد نا مطلوب فيلتر .........................................76

6-4- ميكروفيلترينگ .............................................................77

6-4-1-كاربرد ميكروفيلتراسيون درازبين بردن رنگ وكدورت..............................77

6-4-2-حذف الودگي ميكروني بااستفاده ازميكروفيلتر........................80

6-4-3-مقايسه ميكروفيلتراسيون با روشهاي ديگر .............................80

6-5- اولترافيلترينگ UF............................................................81

6-5-1-كاربرد اولترافيلتر در تصفيه ابهاي زيرزميني و رودخانه ها ............82

6-5-2- اولترافيلتراسيون به عنوان پيش تصفيه .................................83

6-5-3-حذف مواد الي و رنگ با غشاهاي اولترافيلتر .......................83

6-6- مقايسه اولترافيلتراسيون با ساير روش ها ...................................84

6-6-1-جداسازي ميكروب ها با ميكروفيلتراسيون و اولترافيلتراسيون ........................84

6-6-2-مقايسه اولترافيلتراسيون باروش هاي رقيب..........................85

6-7- نانو فيلترينگ ...................................................85

6-7-1-حذف سختي اب با استفاده از نانوفيلتراسيون....................................86

6-8- كنترل دبي عبوري از نانو تيوب ها ..........................................87

منابع و مآخذ .............................................................89

فهرست اشكال

شكل (2-1) اساس كار اسمز معكوس ............................................21

شكل (2-2) جريان اسمزي ....................................................21

شكل (2-3) فشار اسمزي ........................................................ 22

فهرست نمودارها

نمودار(1-1)ظرفيت توليد آب نمك‌زدايي شده در كشور ..........................9

نمودار(1-2) روش‌هاي تصفيه آب ...................11

فهرست جداول

جدول(1-1)مشخصات فيزيكي آب آشاميدني ...........................................5

جدول (1-2) حدود مجاز مواد شيميايي سمي ...................................................5

جدول(1-3)مشخصات ساير مواد شيميايي در آب آشاميدني.........................6

جدول(1-4) مواد استفاده شده در ساخت غشاها ساير مواد شيميايي در آب آشاميدني پليمري. 17

جدول (1-5) مواد استفاده شده در ساخت غشاها ساير مواد شيميايي در آب آشاميدني غشاي... 17

جدول (2-1) درصد عبور نمك‌ها از غشاهاي اسمز معكوس ..................................23

جدول (3-1) هزينه تامين آب شيرين توسط روش‌هاي مختلف در بخش هايي از مناطق خشك آسيا ...45

جدول (3-2) مقايسه‌اي بين هزينه‌هاي شوري‌زدايي در منابع آب‌هاي متفاوت ..................45

جدول (3-3) مقايسه هزينه‌ها در روش‌هاي مختلف شوري‌زدايي جهت تهيه آب مورد نياز صنعت ...........46

جدول (3-4) انرژي مصرفي براي سه روش شيرين سازي آب..............................48

جدول (3-5) پارامترهاي مورد نظر در هزينه‌هاي روش MVC...................................49

جدول (3-6) پارامترهاي مورد نظر در هزينه‌هاي روش MVC.....................................49

جدول (3-7) محاسبه هزينه شوري‌زدايي با استفاده از انواع مختلف رآكتورهاي هسته‌اي .........50

جدول (3-8) درصد توزيع فاكتورهاي قيمت............................................51

جدول (4-1) هزينه توليد انرژي از منابع تجديدپذير و غير تجديدپذير ......................63

جدول (4-2) هزينه توليد انرژي از منابع تجديدپذير و غير تجديدپذير ........................63

جدول (4-3) هزينه توليد آب شيرين با روش‌هاي مختلف ..........................65

جدول(6-1)تغييرات پارامترهاپس ازفرايندميكروفيلتراسيون.....................................78

جدول (6-2) مقايسه اقتصادي فرايندهاي فيلتراسيون ......................................81