لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 7
کنترل PH پساب‌های صنعتی
/
بعلت تغییرات مداوم شرایط و مشخصات شیمیایی و فیزیکی پساب، کار بسیار دشواری است. برای تنظیم PH پساب، با توجه به شرایط آن از مواد قلیایی یا اسیدی استفاده می‌شود. طراحی سیستم کنترل PH پساب، با بررسی داده‌های حاصل از آزمایشات انجام شده بر روی نمونه‌های جمع‌آوری شده از پساب صورت می‌گیرد. امروزه در اکثر موارد از نمونه‌گیری‌های اتوماتیک جهت بدست آوردن میزان قلیائیت و اسیدی بودن پساب استفاده می‌شود. این دستگاهها با نمونه‌برداری از پساب و تیتراسیون آن قادرند تا شرایط پساب را بطور دقیق گزارش کنند. طراح با استفاده از این اطلاعات وسم منحنی‌های مربوطه می‌تواند سیستم مناسب برای کنترل PH پساب را طراحی کند. در این مقاله با بررسی شرایط پساب، روش مناسب برای انتخاب سیستم کنترل PH ارایه شده است.در هنگام تصفیه بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی پساب، دستیابی به PH مطلوب و حفظ آن بسیار با اهمیت بوده و باید اطمینان حاصل کرد که پساب تصفیه شده با استانداردهای تخلیه پساب یا پیش تصفیه صنعتی مطابقت دارد. لازم بذکر است کنترل PH پساب، اغلب یکی ازمشکلترین جنبه‌های طراحی سیستم تصفیه پساب است.در نظر بگیرید چه اتفاق می‌افتد وقتی یک شیمیست یک باز را با یک اسید تیتر می‌کند. ممکن است ml۱۰۰ اسید اضافه کند اما نقطه پایان تیتراسیون با آخرین قطره مشخص می‌شود. در حالی که قطره آخر حدود یک قسمت از کل ۲۰۰۰ قطره افزوده شده، است.در طی تصفیه پساب، سیستم کنترل PH باید وظیفه‌ای همانند تیتراسیون را انجام دهد. لازم به توضیح است که این عملیات نسبت به تیتراسیون آزمایشگاهی دشوارتر است زیرا در این حالت ترکیب پساب بطور مداوم تغییر می‌کند. طراحی سیستم مناسب،نیاز به اطلاعات دقیقی در مورد دبی، PH، قلیائیت یا اسیدیته پساب و میزان و سرعت تغییرات این پارامترها دارد.در حالت کلی یک سیستم کنترل PH شامل یک یا چند راکتور، همزن،تجهیزات اندازه‌گیری، کنترل‌کننده‌ها و سیستم‌های تزریق ماده شیمیایی است. همچنین ممکن است از مخازن متعادل‌سازی، پیش از راکتورها و مخازن رقیق‌سازی استفاده شود. طراح سیستم باید تعداد، اندازه و ترتیب راکتورها و مخازن متعادل‌سازی، شدت اختلاط در هر کدام از آنها و اندازه سیستم‌های تزریق ماده شیمیایی را تعیین کند. همچنین جنبه‌های مختلف سیستم کنترل نظیر عملیات پس‌خور یا پیش‌خور و روشهای کنترل نظیر تناسبی، انتگرالی، مشتقی و تطبیقی یا غیرخطی باید طی طراحی سیستم مشخص شوند. طراحی سیستم مناسب باید بر اساس تجزیه و تحلیل منطقی دبی، PH و داده‌های حاصل از تیتراسیون نمونه‌های جمع‌آوری شده از پساب طی مدتی که PH بیشترین تغییرات را داشته، انجام گیرد. . نمونه‌ها باید از نقاطی جمع‌آوری شوند که سیستم کنترل در آنجا قرار داده خواهد شد.
●جمع‌آوری خودکار داده‌هاطی مرحله جمع‌آوری داده‌ها که عموماً یک الی چهار هفته طول می‌کشد، داده‌های مربوط به دبی و PH پساب بطور مداوم ثبت می‌شوند. مدت زمان نمونه‌برداری باید بحد کافی طولانی باشد تا همه عوامل مهمی که بر PH پساب تاثیرگذار هستند موردبررسی قرار گیرند. یکی از موارد فوق، چرخه‌های شست وشوی هفتگی بوده که دارای حجم‌های متفاوتی از عوامل پاک‌کننده اسیدی یا قلیایی هستند.اما مواردی که بندرت اتفاق می‌افتند، نباید بعنوان مبنایی در طراحی سیستم در نظر گرفته شوند. هنگامی‌که این موارد اتفاق می‌افتند، برای جلوگیری از تاثیر آنها بر سیستم کنترل PH، باید در همان محل کنترل PH ، انجام شود. همچنین حوادث نامطلوبی نظیر ترکیدگی یک مخزن اسید نباید در مبنای طراحی در نظر گرفته شوند.ثبت‌کننده‌های مدرن PH ، عموماً دارای کلید‌هایی هستند که برای فعال کردن سایر تجهیزات استفاده می‌شوند. تکنیک جمع‌آوری داده‌ها این طور تعریف شده است که وقتی PH پساب خارج از محدوده از پیش تعیین شده شود، ثبت‌کننده PH با نمونه‌گیری پی‌درپی فعال خواهد شد. محدوده PH بر اساس پر شدن ساعتی بطری‌های نمونه‌گیری طی یک دوره آزمایشی عموماً ۲۴ ساعته، تنظیم می‌شود.اگر ثبت پیوسته PH جریان پساب در دسترس باشد، از آن می‌توان برای انتخاب محدوده PH استفاده کرد. اما اگر هیچ اطلاعاتی قابل دسترسی نباشد، محدوده PH بین ۵ الی ۱۱ را می‌توان انتخاب کرد. هر نمونه پساب با PH بالا یا پایین، در یک بطری جداگانه جهت تیتراسیون آزمایشگاهی جمع‌آوری می‌شود. داده تیتراسیون با دبی و PH ثبت شده ترکیب می‌شود تا ثبت پیوسته‌ای از قلیائیت یا اسیدیته پساب ایجاد شود. با این اطلاعات، مهندس طراح می‌تواند ساختار سیستم کنترل اصلی، اندازه مخازن متعادل‌سازی، راکتورها و سیستم‌های تزریق جهت خنثی‌سازی شیمیایی را طراحی کند.
●تجزیه و تحلیل داده‌هاپس ازنمونه‌برداری، نمونه مربوط به هر زمان جهت تعیین میزان ماده شیمیایی لازم، تیتر می‌شود. نمونه‌های پساب اسیدی و بازی با مواد شیمیایی مختلفی تیتر می شوند. همه منحنی‌های تیتراسیون از نقطه صفر شروع شده و با افزایش میزان متفاوتی از ماده شیمیایی به هر نمونه، به نقطه خنثی می‌رسند. برای تجزیه و تحلیل داده‌های بدست آمده در شرایط استفاده از مواد شیمیایی مختلف، میزان همه مواد شیمیایی افزوده شده باید به قلیائیت تبدیل شده و برحسب میلی‌گرم در لیتر از کربنات کلسیم بیان شوند. این نوع تبدیل در صنعت تصفیه پساب متداول بوده و نحوه محاسبات آن در کتاب روشهای استاندارد (Standard Methods) توضیح داده شده است.وقتی داده‌های تیتراسیون به قلیائیت تبدیل شدند، سپس بصورت نرمال درآورده می‌شوند. بنابراین تمام منحنی‌ها در حالتی که هیچ ماده‌ای اضافه نشده، از نقطه ۷PH= عبور می‌کنند و دیاگرامی ایجاد می‌شود. بالاترین و پایین‌ترین نقاط قلیائیت بر روی منحنی شکل فوق، بیانگر شرایطی بوده که پساب به بیشترین مواد شیمیایی جهت خنثی‌سازی نیاز دارد. این نقاط با داده‌های دبی متناظر، ترکیب شده و سپس جهت تعیین اندازه سیستم تزریق مواد شیمیایی استفاده می‌شوند.برای تعیین مقدار مواد شیمیایی لازم بر حسب گالن در دقیقه، داده‌های قلیائیت به گالن‌های مواد شیمیایی خنثی‌کننده مورد نیاز برای هر گالن پساب تبدیل شده و سپس این عدد در دبی پساب بر حسب گالن در دقیقه ضرب می شود. برای مشخص کردن میزان واقعی مواد شیمیایی مورد نیاز در هر لحظه، طراح به ثبت دقیق میزان دبی جریان هر نمونه جمع‌آوری شده، نیاز دارد. طراحان باید به این نکته توجه کنند که گاهی اوقات وقتی دبی جریان پساب به نزدیک صفر می‌رسد، PH به بیشترین مقدار ممکن می‌رسد.در نزدیکی ۷PH= منحنی‌های با بیشترین شیب، بیشترین اهمیت را دارند. در این ناحیه PH پساب حتی نسبت به تغییرات ناچیزی از مواد شیمیایی بسیار حساس است. بنابراین منحنی‌های با بیشترین شیب، میزان افزودن مواد شیمیایی جهت کنترل PH در محدوده موردنظر را تعیین می کنند.آب خالص بیشترین شیب ممکن را در PH خنثی دارد زیرا افزودن هر مقدار ماده شیمیایی سریعاً PH را تغییر می‌دهد. همچنین جریانهایی که بیشترین نیاز به ماده شیمیایی دارند، عموماً کمترین خلوص را دارا هستند، بنابراین آنها معمولاً منحنی‌های با بیشترین شیب را ندارند.برای دسترسی اسانتر داده‌ها در هنگام طراحی سیستم، می‌توان یک منحنی PH مرکب رسم کرد. این منحنی مرکب، منحنی‌های با بیشترین نیاز به مواد شیمیایی درنواحی دور از PH بالا و پایین و همچنین منحنی‌های با بیشترین شیب در ناحیه خنثی را معرفی می‌کند.لازم به ذکر است که منحنی مرکب در ۶PH= از اسیدیته mg/l۴۰ و در ۹PH= از قلیائیت mg/l۶۵ می‌گذرد. بیشترین میزان ماده شیمیایی مورد نیاز mg/l ۶۰۰، ۱ و دقت لازم برای کنترل PH در محدوده ۶ الی ۹ معادل mg/l۱۰۵ (مجموع ۴۰ و ۶۵ میلی‌گرم در لیتر) است.قابلیت دامنه، یک اصطلاح در مهندسی کنترل بوده که دقت عمل یک شیر کنترل یا پمپ اندازه‌گیری را بیان می‌کند و معادل نسبت حداکثر ظرفیت آن به حداقل افزایش قابل قبول آن است. قابلیت دامنه مورد نیاز ۲۴/۱۵ (۱۶۰۰ تقسیم بر ۱۰۵) است. این عملیات را می‌توان با استفاده از یک پمپ اندازه‌گیری که در ارتباط با یک راکتور است، انجام داد.شینسکی (shinskey) قابلیت دامنه مطلوب برای یک پمپ اندازه‌گیری را برابر ۲۰:۱ و برای شیر کنترل را برابر ۳۵:۱ الی ۱۰۰:۱ در نظر گرفته است. وقتی قابلیت دامنه مورد نیاز به این مقادیر نزدیک باشد طراحی باید یک سیستم کنترل PH دو مرحله‌ای را در نظر بگیرد.
●اندازه راکتورطی عملیات کنترل PH، اختلاط مناسب موجب یکنواخت‌سازی پساب می‌شود. در این حالت سیستم کنترل می تواند مقدار ماده شیمیایی مصرفی مورد نیاز را بصورت مناسبی تعیین کند. اندازه واقعی همزن بستگی به اندازه راکتور دارد. از آنجایی که مخازن و همزن‌ها عموماً پرهزینه‌ترین اجزاء سیستم تصفیه پساب هستند لذا در هنگام طراحی بلحاظ اقتصادی سعی می‌شود که اندازه راکتورها تا حد امکان کوچک در نظر گرفته شوند. اماگاهی اوقات سرعت واکنش خنثی‌سازی کند بوده و در نتیجه تعیین دقیق اندازه راکتور مشکلتر است. همچنین در بعضی مواقع ممکن است میزان پساب ورودی به سیستم بطور ناگهانی افزایش یابد. در این شرایط استفاده از یک راکتور بزرگتر اقتصادی‌تر بوده زیرا در غیر این صورت باید از یک
تحقیق درباره کنترل PH پساب‌های صنعتی