نگاهي گذرا به تصفيه خانه آب مشهد

تصفيه خانه مشهد در جنوب غربي شهر مشهد در منتهي اليه كوي آب وبرق درشهرك ولي عصر قرار گرفته است.اين تصفيه خانه آب دريافتي خود را از دو سد طرق و كارده تأمين نموده وبعد از انجام مراحل تصفيه فيزيكي جهت شرب به مخازن كوي آب وبرق و ملك آباد منتقل مي نمايد.
سد كارده در شمال و سد طرق در جنوب شهر واقع شده كه آب ارسالي از كارده به صورت ثقلي و از فاصله اي حدود ۴۲كيلومتر توسط لوله اي به قطر ۸۰۰ mm وارد شده و آب ارسال شده از سد طرق توسط پمپاژ ۱۲۰ متر بالا برده شده و سپس به صورت ثقلي فاصله اي حدود ۱۶ كيلومتر را با لوله اي به قطر ۷۰۰ mm طي نموده تا به تصفيه خانه برسد.
حداكثر ميزان آبدهي توسط دو سد كارده و طرق بترتيب ۶۵۰۰۰ و۳۱۰۰۰ متر مكعب است كه مجموعاً ۹۶۰۰۰ متر مكعب در شبانه روز از ايندو سد به تصفيه خانه منتقل كه بر اين اساس گنجايش تصفيه خانه مشخص مي شود.در صورت راه اندازي ۱۰۰%تصفيه خانه قادر خواهد بود با توجه به جمعيت حدود ۱۸% آب شرب مصرفي شهر مشهد را تأمين نمايد.
انواع تصفيه آب
۱-تصفيه فيزيكي ۲-تصفيه شيميايي ۳-تصفيه ميكروبي
با توجه به اينكه تصفيه خانه مشهد از نوع تصفيه فيزيكي مي باشد لذا در ذيل توضيح مختصري در مورد اين تصفيه ارائه مي دهيم.
تصفيه فيزيكي:
در اين نوع تصفيه كه شامل ته نشيني مقدماتي و ته نشيني به كمك مواد شيميايي است،هيچگونه تغييري در كيفيت شيميايي آب اتفاق نمي افتد.
در حقيقت تصفيه فيزيكي بيشتر براي رفع آلودگي هاي ظاهري آب مثل مواد معلق آب بكار برده مي شود.در صورتيكه در تصفيه شيميايي يا شيمي فيزيكي امكان تغيير تركيب شيميايي آب موجود است.
شرح مختصري از تأسيسات تصفيه خانه:
تصفيه خانه مشهد براي تصفيه فيزيكي و سالم سازي آب به طور كامل طراحي شده است.
اين تصفيه خانه شامل مراحل تصفيه زير مي باشد:
۱- تأسيسات كلر زني و ضد عفوني كردن آب خام وتصفيه
۲ -تأسيسات مواد منعقد كننده
الف:شامل حوضچه هاي اختلاط وفلوكولاسيون
ب:ساختمان شيميايي براي تزريق مواد كلرورفريك،آهك و درصورت لزوم پلي الكتروليت
۳-دستگاه زلال ساز براي ته نشيني گل و لاي بابستر لجن(پلساتور)
۴-دستگاه صاف كننده مواد ته نشين شده(فيلتر هاي شني)
۵-پمپهاي آب شستشوي فيلترها و پمپهاي آب سرويس و دمنده هاي هوا
۶-منبع جمع آوري براي بازكرداندن آب شستشوي صافيها به سيكل تصفيه خانه
۷-حوضچه هاي تغليظ لجن
۸-بستر هاي خشك كننده لجن
خلاصه اي از ليست لوارم مكانيكي و برقي تصفيه خانه
۱-ساختمان كلر زني:
تأسيسات كلر زني تصفيه خانه مشهد براي تزريق كلر تا ميزان ۳p.p.m يا ۳ ميليگرم در ليتر به آب خام و تزريق كلر تا ميزان يك ميلي گرم در ليتر به آب تصفيه در نظر گرفته شده است.
كپسولهاي گاز كلر يك تني و چهار عدد در حال مصرف و ۱۴ كپسول بصورت ذخيره در نظر گرفته شده است.كليه لوازم ضروري مربوط به تأسيسات كلرزني از جمله دستگاه آناليز كلر باقيمانده در آب،دستگاه نشت ياب گاز كلر هواكش،جرثقيلهاي لازم براي جابجايي كپسولها در اين تأسيسات پيش بيني شده است.
تابلوهاي برق تأسيسات كلرزني جهت تغذيه جرثقال سقفي،هواكشها وديگر تأسيسات كلرزني در نظر گرفته شده است.
۲-حوضچه هاي انعقاد و فلوكولاسيون:
الف:در حوضچه انعقاد همزني با قدرت ۵/۵ كيلووات وجود دارد كه عمل اختلاط كلرورفريك با آب خام ورودي را به عهده دارد.
ب:ساختمان شيميايي شامل تأسيسات شامل دوزينگ پمپهايي براي تزريق مواد شيميايي،لوله هاي ارتباطي ،
پمپهاي ضد زنگ براي چرخانيدن موادوتانكها و هم زنهاي مناسب براي ساخت و نگهداري مواد شيميايي تشكيل شده است.
۳-دستگاه زلال ساز يا پلساتور : كه شامل اطاق خلاءوتأسيسات آن همچنين لوله هاي ارتباطي پلساتور،پاروئكهاوكانالهاي بتني انتقال آب مي باشد.
۴-فيلتر ها يا دستگاههاي صاف كردن آب:
فيلتراسيون از نوع ثقلي شني تند در نظر گرفته شده است و بار سطحي اين فيلترها به ميزان ۴/۷ متر در ساعت در نظر گرفته شده است.
در اين فيلتراسيون تعداد ۳ عدد هواده با قدرت هر كدام ۴۰ كيلو وات براي دميدن هوا،نازلهاي PVCبراي نصب در قطعات بتن آرمه به اندازه (۵۰۰×۵۰۰)m.m شيرآلات از نوع شناور كشويي و پروانه اي و لوله و اتصالات فولادي جزو تأسيسات اين فيلتراسيون محسوب مي شود.تابلو هاي برق شامل تابلوي تغذيه به كمپرسورها ،هواده هاو ساير روشنيهاي لازم در تأسيسات فيلتراسيون مي باشد.بيش از آن تعداد ۱۰ عدد تابلوهاي كنترل و شستشوي فيلترها در نظر گرفته شده كه در رابطه با تابلوي اصلي كنترل تصفيه خانه مي باشد.
۵-تأسيسات پمپاژ داخل ساختمان:
در اين دستگاه پمپاژ پمپهاي مربوط به تأمين آب شستشوي فيلترها به تعداد ۳عدد با قدرت هر كدام ۴۵ كيلو وات در نظر گرفته شده است.همچنين در اين محل تعداد دو پمپ براي تأمين آب مصرفي داخل تصفيه خانه با قدرت موتوري هر كدام ۶ كيلو وات و همچنين بوستر پمپهاي مربوط به كلرزني به تعداد ۴ دستگاه با قدرت هر كدام ۵/۴ كيلووات در نظر گرفته شده است.تابلوي برق در اين دستگاه براي تغذيه اين پمپها در نظر گرفته شده است.
۶-منبع جمع آوري آب شستشوي صافيها:
در اين قسمت دو عدد پمپ شناور از نوع غير انسداد (لجن كش)با قدرت موتوري ۲۰ كيلو وات در نظر گرفته شده كه آب شستشوي صافيها را به تصفيه خانه برگرداند.
۷-بسترهاي خشك كننده : برا ي جمع آوري و خشك كردن لجن مصارف محدود در نظر گرفته شده است.
ساير لوازم مكانيكي و برقي :
۱-تابلوهاي اصلي برق كه در حالت عادي برق سه فاز ۳۸۰ ولت،۵۰ هرتز رااز يك دستگاه ترانسفورماتور و در حالت قطع برق از يك دستگاه ژنراتور اضطراري دريافت و به ساير تابلوها انتقال مي دهد.
۲-تابلوهاي اصلي كنترل دستگاههاي اندازه گيري شامل كليه دستگاههاي اندازه گيري و كنترل
۳-دستگاه ديزل ژنراتور اضطراري به قدرت ۶۲۰ كيلووات
۴-كليه كابلهاي رابط بين تابلوهاي برق،موتورها ،محركها،مصرف كننده ها،دستگاههاي اندازه گيري و كنترل
۵-دستگاههاي اندازه گيري شامل دبي سنجهاي مغناطيسي در آغاز و انتهاي تصفيه خانه و آب شستشوي صافيها
۶-لوازم آزمايشگاهي براي كنترل كيفيت شيميايي آب
۷-لوله ها و اتصالات داخل تصفيه خانه ما بين تأسيسات مختلف تصفيه خانه
تشريح مرحله به مرحله تصفيه آب وتشريح تأسيسات مكانيكي كه در هر مرحله وجود دارد:
۱-ورود آب به تصفيه خانه
ورودي آب توسط دو خط لوله صورت مي گيرد.خط لوله كارده با قطر ۸۰۰mm از نوع چدن داكتيل آلماني(تايتوني)وخط طرق با قطر ۷۰۰ mm از نوع چدن معمولي(فلنچي).
بر روي خط كارده در ابتداي ورود به تصفيه خانه يكعدد شير برقي پنوماتيكي (شكل۱)نصب شده است كه وظيفه كنترل دبي آب ورودي را به عهده دارد .مكانيزم عمل كننده ي شير به اين صورت است كه شير در ابتدا بسته مي باشد بنابراين پيستون در كورس بالا قرار گرفته و هواي فشرده به زير آن فشار مي آورد .پس از اينكه فرمان باز شدن شير توسط كليد برق داده مي شود،فشار هواي پايين قطع شده و در اين مرحله پيستون از بالا تحت فشار هوا قرار مي گيردو به پايين رانده مي شود و نتيجتاً دريچه شير را تاميزان دلخواه باز مي نمايد.
«شماتيكي از يك شير برقي-پنوماتيكي»
يكعدد شير هوا نيز جهت هواگيري خط و جلوگيري از اختلال در كار دبي سنج بر روي خط نصب شده است.(شكل۲)
در اين مرحله آب از يك ونتوري(شكل ۳)عبور مي كند كه وظيفه آن ايجاد اختلاف فشار لازم براي استفاده در دبي سنج است.لازم به تذكر است كه براي راه اندازي چنين دبي سنجهايي (دبي سنج هاي مغناطيسي) لازم است كه لوله هاي رابط به كلي هواگيري شده و آنگاه دستگاه اندازه گير را روي ۴ ميلي آمپر تنظيم نماييم آنگاه صفحه نشان دهنده ميزان آب ورودي را روي صفر تنظيم نموده و آنگاه شير ورود آب به تصفيه خانه را باز مي كنيم در اين صورت دبي سنج هنگام عبور آب عدد صحيح را نشان خواهد داد.
آب خروجي از لوله در ابتدا وارد حوضچه ۶۰۰متر مكعبي تثبيت فشار مي شود و سپس توسط يك لوله ۱۵۰۰c.cفولادي وارد حوضچه فلاش ميكسر (اختلاط)مي شود.
در اين فاصله تزريق كلر و در صورت لزوم آب آهك به آب خام انجام مي شود.سپس آب وارد حوضچه اختلاط مي شود.در اينجا لازم به ذكر است كه دبي آب خروجي از منبع ۶۰۰متر مكعبي تثبيت فشار توسط يكعدد شير دروازه اي كنترل مي شود.(شكل ۴)
و اما خط لوله طرق به جهت خصوصياتي كه دارد احتياج به حوضچه اوليه تثبيت فشار نداشته و بوسيله سيستم در نظر گرفته شده بر روي خط لوله ،كنترل دبي و فشار انجام مي شود .اين خط نيز در ابتداي ورود به تصفيه خانه داراي يك شير برقي پنوماتيكي و يك ونتوري و سپس به شير خانه اي كه حاوي شير شناور استوانه اي ،شير هوا و شير فشار شكن مي باشد منتهي شده و آنگاه به حوضچه اختلاط با آب كارده رفته كه همراه با آن به حوضچه اختلاط با كلرورفريك مي ريزد.
توضيح:
شير انتهايي خط طرق در تصفيه خانه از نوع ديسك ولو است وآخرين شير از نوع شناور استوانه اي مي باشد.
۲-حوضچه اختلاط Flash Mixing
اين حوضچه به حجم ۵/۲۲متر مكعب توسط بتن ساخته شده كه در آن كلرورفريك ،پلي الكتروليت،آب آهك با آب جهت انعقاد مواد مخلوط مي گردد.(شكل ۵)
اين عمل توسط هم زني كه در آن تعبيه گرديده و با دوري حدودr.p.m120دارد صورت مي گيرد،زمان اختلاط داروهاي شيميايي با آب خام در اين حوض حدود ۳۰ثانيه مي باشد .از پلي الكتروليك هم جهت كاهش كلرورفريك به ميزانهاي مختلف استفاده مي گردد.اين ماده به عنوان كمك منعقد كننده مصرف مي شود كه اغلب در هواي سرد مورد استفاده قرار مي گيرد و مقدار آن تابع كيفيت آب مي باشد .لوله هاي بكار برده شده جهت انتقال مواد شيميايي به اين حوض از جنس P.V.Cبوده تا اثر خورندگي لوله ها توسط اين مواد خنثي گردد.
توضيح:
۱-كلرورفريك به عنوان منعقدكننده ي اصلي يا كووالانت بكار مي رود و آب آهك به عنوان كمك منعقد كننده و پلي الكتروليت به عنوان فلوكولانت بكار مي رود.در ضمن از اين ماده فقط در فصول سرد استفاده نمي شود.
۳-مرحله پالايش يا ته نشيني با بستر لجن Polstator
پس از عبور از مرحله Flash mixing آب وارد پلساتورها مي شود.اما با توجه به اينكه بتا به پارهاي تعميرات فعلاً از آب سد طرق بهره برداري نمي شود لذا تصفيه خانه با ۶۰%ظرفيت كار مي كند،بهمين علت فعلاً يكي از پلساتورها بصورت ذخيره بوده و در سرويس قرار ندارد.
مهمترين قسمتهاي پلساتور عبارتند از:
-اطلاق خلاء يا Vacume chamber
-لوله هاي انتقال آب
-پاروئكها
-هپرها
-شيرهاي تخليه لجن
-كانالهاي انتقال آب به صافي ها
قبل از اينكه توضيحي در مورد قسمتهاي فوق داده شود ،لازم است كه علت اضافه كردن كلرورفريك(Fecl3)را به آب خام كه در flash mixerانجام مي شود شرح دهيم:
مكانيزم عمل كلرورفريك(Fecl3)در آب به اين طريق است كه ابتدا در لحظات اول اين ماده در آب هيدروليز مي كردد
Fecl3+H2O_————-Fe3++3Cl-
و سپس مواد كلوئيدي كه اكثراً داراي بار منفي هستند اطراف يونFe3+جذب مي گردند.سطح جانبي Fe3+زياد بوده بنابراين قادر است ذرات زيادي را جذب نمايد.
كه اين ذرات فلوك نام دارند.
كلرورفريك داراي بار مثبت مي باشد و داراي وزن سنگينتري مي باشد .اين عمل را در اصطلاح منعقد كردن ذرات معلق در آب گويند .فلوكهاي ايجاد شده به علت سنگيني تمايل به ته نشين شدن دارند در نتيجه جذب ابر لجن معلق در آب كه معمولاً پائينتر از هيبرها و در نزديكي پاروئكها ايجاد مي شود،مي گردند.
اطاق خلاء يا Vacume chamber (شكل ۶)
هدفهاي بكار گيري اطاق خلاء عبارت است از:
-كمك به عمل تركيب مواد و نتيجتاً تشكيل فلوك و ته نشين شدن آنها
-باعث شناور ماندن ابر لجن مي شود
-سرريز شدن لجن اضافي به داخل هپرها را باعث مي شود.
توسط يك فن قوي به قطر تقريبي ۱متر هواي بالاي سطح آب اطلاق خلاء ظرف مدت ۴۵-۲۰ثانيه مكيده شده و سبب بالا آمدن آب تا ارتفاعي حدود ۶۰سانتي متر مي شود .آنگاه در مدت ۱۰-۵ثانيه شيرهاي هوا باز شده و ستون آب با ضربه پائين مي رود.اين عمل باعث مي شود كه آب با فشار نسبتاً زيادي از سوراخهاي تعبيه شده در زير لوله هاي آزبست سيمان به قطر ۳۵۰ميليمتر كه در كف پلساتور قرار گرفته اند به بيرون فوران نموده و فشار حاصل جهت معلق نگاه داشتن ابر لجن كفايت مي كند.
لوله هاي انتقال آب
اين لوله ها وظيفه انتقال آب از اطاق خلاءبه كف پلساتور را به عهده دارند.اين لوله ها از جنس آزبست سيمان بوده و به قطر ۳۵۰m.mتحت زاويه ۳۰درجه و با فواصل۴۰۰m.mاز يكديگر در راستاي طول لوله قرار گرفته اند.
پاروئيكها:
اين صفحات از جنس آزبست سيمان بوده و فواصل بين لوله ها را مطابق شكل اشغال مي كنند.وظيفه اين صفحات جلوگيري از انتقال ضربه آب خارج شده از لوله ها به ابر لجن مي باشد.در واقع اين صفحات باعث مي شوند كه آب با آهنگي ملايم از لوله ها وارد پلساتور شود.
هپرها:
در صورت افزايش ضخامت لايه ابر لجن،لجن اضافي به داخل هپرها سر ريز شده و از آنجا از طريق شيرهاي تخليه لجن كه به طور اتوماتيك در يك سيكل مشخص باز وبسته تخليه مي شوند.
كانالهاي انتقال آب:
اين كانالها وظيفه انتقال آب از پلساتورها را به صافي ها را به عهده دارند.
نكته اي كه در رابطه با تخليه لجن از هپرها بايستي عنوان شود اين است كه تخليه لجن توسط شيرهاي بادي كه به طور اتوماتيك هر ۲ ساعت يك دقيقه باز مي شود انجام مي شود.بديهي است كه اين زمان به كيفيت آب خام ورودي بستگي دارد.
نكته قابل ذكر اينكه زمان مكش و همچنين زمان باز شدن شيرها با توجه به دبي و كيفيت آب ورودي به تصفيه خانه تغيير مي كند .به عنوان مثال در اثر افزايش دبي آب ورودي و نتيجتاً افزايش سرعت آب ،ابر لجن داخل پلساتور به سمت بالا رانده مي شود و اگر سرعت آب ورودي كاهش يابد،سبب پائين تر رفتن ابر لجن مي شود ،براي جلوگيري از اين اشكالات بايستي زمان مكش يا باز شدن شيرها را تغيير داد.
۴-صافي ها Filters
قبل از كاربرد علمي روشهاي تصفيه آب،كاهش تيرگي آب در اثر عبور آن از لابلاي بستر خاك وماسه براي بشر معلوم شده وبدين جهت سعي اوليه بر اين بود كه آبرا از بستري از ماسه عبور دهند.
صافيهايي كه در تصفيه آب مشهد بكار برده مي شوند از نوع «آكازور»مي باشد.
هر صافي از بدنه مستطيلي با ديواره ي بتني و كف مجهز به پستانكهاي خروجي آبNozzleتشكيل يافته كه شيب مختصري از ورود به خروج دارد و با عمق حدود ۱۰۰-۸۰سانتيمتر ماسه در دو لايه درشت به قطر ۲m.mو ريز به قطر۲/۱-۹/۰m.mپر شده است.
كنترل كيفيت صافي ها در حين كار بر اساس افت فشار مي باشد :
افت فشار،اختلاف آب سطح روي صافي و آب خروجي از صافي را گويند.وقتي بمرور مواد معلق آب تخلخل صافي را پر مي كند،افت فشار شروع به بالا رفتن مي كندوموقعي مي رسد كه صافي قادر به حذف و گرفتن مواد معلق نمي باشد.در اين صورت صافي را مسدود گويند دستگاههايي وجود دارند كه با استفاده از اندازه گيري اين افت فشار ميزان تميز يا كثيف بودن صافيها را مشخص مي كند.
تنظيم ارتفاع آب صافيها: DEGREMONT SIPHON
مهمترين وسايل تنظيم صافيهاي آكازور،سيفونهاي «نيرپيك»مي باشد.هر سيفون از دو لوله ي داخل هم تشكيل يافته است كه لوله بيروني در انتها پهن تر مي باشد.
در قسمت Aسيفون هميشه مقداري هوا وجود دارد كه مي تواند خروج آب از سيفون را با تغيير در ميزان هوا تنظيم نمايد.عمق تنظيم آب در روي سطح صافي يا سطح آب خروجي به وسيله شناور Cانجام مي شود.
براي تنظيم سطح آب صافي ها با توجه به اينكه شناور Cمرتبط به آب روي فيلتر است لذا با بالا و پائين رفتن سطح آب صافي فلوتر نيز بالا و پائين رفته و توسط يك سوپاپ ميزان هواي روي سيفون را تغيير مي دهد.
نكته ي مهمي كه شايد لازم بود در ابتدا به آن يادآور شويم اين است كه هدف از بكار گيري صافي ها جدانمودن فلوكهاي فرار در آب كه در مرحله قبل جذب ابر لجن نشده اند مي باشد همچنين جدا نمودن مواد خارجي از آب به منظور تكميل نمودن سيكل تصفيه آب مي باشد.در ضمن تعداد فيلتر هاي به كار گرفته شده در تصفيه خانه مشهد ۱۰عدد مي باشد كه دو تا از آنها به صورت رزرو بوده و مورد بهره برداري قرار مي گيرند.
آب تصفيه شده توسط فيلتر هاي مختلف به يك كانال ريخته شده و پس از عبور از يك دبي سنج از طريق خطوط انتقال راهي آب مي شود.

براي هر صافي در تصفيه خانه يك تابلوي كنترل در سالن نصب شده است كه وضعيت هر لحظه صافي را به لحاظ كيفيت آب خروجي نشان مي دهد .در ضمن روي اين تابلوها كليدهايي نصب شده است كه با استفاده از آنها مي توان صافي را از مدار خارج نموده و سپس از شستشوي آن دوباره صافي را در سرويس قرار داد.

«مراحل شستن يك صافي»
شستن صافي هاي نصب شده در تصفيه خانه به ۳ روش از طريق تابلوي كنترل انجام مي شود كه در واقع همگي بيانگر عملي يكسان مي باشند.
۱-كنترل دستي:تمامي مراحل شستشو توسط كليدهايي كه بر روي تابلو نصب شده است به طور دستي انجام مي شود.