کنترل آهن و منگنز از عمومی ترین اشکال تصفیه آب شهری مینه سوتا می باشد. آهن و منگنز بطور طبیعی در آب زیر زمینی یافت می شوند. هیچکدام از این عناصر، در محدوده ای از غلظت ها که مشکلات تندرستی ایجاد کنند، در مینه سوتا، یافت نمی شوند. این عناصر، در واقع، ضروری رژیم غذایی انسان هستند.

آب های شامل مقادیر زیادی از آهن و منگنز سبب ایجاد لکه روی البسه، از دست رفتن رنگ تاسیسات لوله کشی و بعضی وقت ها تشکیل منظره و مزه زنگاری آب می گردند. آب های زیرزمینی عموما شامل مقادیر زیاد آهن و منگنز نیستند، اما آهن و منگنز مکررا در سیستم های آبی بهره مند از آب زیر زمینی یافت می شوند.
استانداردهای ثانویه قانون آب آشامیدنی سالم( زیبایی شناختی و نه الزاما مربوط به سلامتی) برای آهن آب آشامیدنی 0.3 میلی گرم در لیتر و برای منگنز 0.05 میلی گرم بر لیتر است. اگر آب شامل بیش از 0.05 پی پی ام آهن یا 0.01 پی پی ام منگنز باشد، اپراتور باید به منظور پیشگیری از شکایت مشتری، برنامه به جریان انداختن موثر هیدرانت را انجام دهد.
باکتری و آهن و منگنز
آهن و منگنز آب رشد باکتری ها را تسریع می کنند( شامل باکتری های آهن) هنگامی که آهن و منگنز با اکسیژن محلول ترکیب می شوند، از واکنش های شیمیایی اتفاق افتاده، انرژی مناسب برای رشد این میکروارگانیزم ها فراهم می شود. این باکتری ها تشکیل لایه های ضخیم حاصل از رشد بر روی دیواره های سیستم لوله کشی و اسکرین های چاه را می دهند. این ها سبب رنگ زنگاری حاصل از آهن و رنگ سیاه حاصل از منگنز می شوند. نوسانات جریان سبب می شود که این رشدهای لزج از دیواره لوله ها جدا شده و آب سیستم را کثیف نماید.
باکتری آهن حتی مقادیر جزیی آهن موجود به شکل دو ظرفیتی را اکسید کرده و از انرژی ان استفاده می کند. منگنز نیز توسط دیگر باکتری هایی که تشکیل مواد آلی را می دهند مورد استفاده قرار می گیرد؛ آن ها در باکتری های آهن لزج دیواره چاه و سیستم آبرسانی سهیم هستند.
باکتری های آهن در هر جایی که منبع غذایی آهن در دسترس باشد یافت می شوند. حضور تنها یک باکتری کافی است تا هجوم به چاه یا سیستم آبرسانی آغاز شود.
کنترل آهن و منگنز
روش های کنترل آهن و منگنز در سیستم توزیع شامل تغییر منبع آب، اضافه کردن فسفات جهت نگهداری آهن و منگنز در شکل محلول و اکسید کردن آهن و منگنز و حذف آن ها توسط فیلتراسیون می باشد.
منابع دیگر گونه
در برخی موقعیت ها، ترک چاه قدیم و حفر چاه جدید در طبقه آبده با غلظت منگنز یا آهن کمتر ممکن است از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد. ممکن است ایده خوب این باشد که آب دارای غلظت بالای آهن و منگنز را با آب دارای غلظت کمتر از این دو ماده ترکیب نماییم.
تصفیه فسفات
فسفات می تواند به منبع آب اضافه شود تا تاثیرات غلظت افزایش یافته آهن در سیستم توزیع را بپوشاند. این وقتی موثر است که آهن سیستم از 0.3 کمتر یا غلظت منگنز از 0.1 کمتر باشد. فسفات رسوب آهن و منگنز اکسید شده را به تاخیر می اندازد؛ بنابراین به میزان زیادی لایه تشکیل شده روی لوله را کاهش می دهد. این اثر "جداسازی" نام دارد. یون آهن و منگنز توسط زنجیره ای از ملکول های فسفات احاطه می شود و اجازه داده نمی شود که رسوبی در آب اتفاق بیفتد.
پیروفسفات، تری پلی فسفات و متافسفات ممکن است به عنوان عوامل احاطه کننده و مجزا کننده آهن و منگنز مورد استفاده قرار گیرند. هر چند، به نظر می رسد که موثرترین عامل فسفات سدیم در غلظت کم باشد. فقط بعد از آزمون ناپیوسته که ترجیحا باید توسط تکنسین یا مشاور متخصص صورت گیرد، دز و نوع مناسب فسفات باید انتخاب شود.
نقاط تزریق فسفات باید از نقطه تغذیه کلر جدا بوده و تا جایی که ممکن است با آن فاصله داشته باشد. نقطه تغذیه فسفات باید جلو نقطه تغذیه کلر باشد. اگر فسفات بعد از کلر تغذیه شود، احتمال این وجود دارد که قبل از "جداسازی"، آهن و منگنز توسط کلر اکسید شوند. این امر می تواند سبب شود که رسوبات آهن و منگنز به داخل سیستم توزیع پمپ شوند.
تجهیزات تغذیه مورد استفاده برای افزودن فسفات مشابه تجهیزات مورد استفاده برای تغذیه فلوراید هستند. آن شامل یک مخزن ذخیره، مخزن انحلال، پمپ تغذیه، کنترل کننده ای که نرخ تغذیه را تنظیم می کند است. مخزن ذخیره و مخزن انحلال دست کم باید دارای 10 پی پی ام کلر آزاد باقیمانده باشند تا از رشد باکتریایی در محلول فسفات جلوگیری به عمل آورد( فسفات یک منبع غذایی فوق العاده برای باکتری ها است)

محلول های فسفات می توانند از پودر، در یک اشباع کننده، مشابه آنچه که در تولید محلول فلوراید خشک مورد استفاده قرار می گیرد، ساخته شوند( فلوریداسیون را ببینید) محلول های فسفات شامل بیش از نیم پوند فسفات در گالن( 60 پی پی ام) ممکن است خیلی ویسکوز باشند. مهم است که هر محلولی از زمان تولید تا مدت 48 ساعت تزریق شود. پلی فسفات ها متمایل هستند که به ارتوفسفات ها تجزیه شوند؛ موادی که نقش به مراتب کمتری در ممانعت از رسوب منگنز دارند.
مقدار فسفات مورد نیاز برای جداسازی آهن و منگنز عموما به تقریب دو قسمت فسفات حقیقی(بصورت محصول) در ازای یک قسمت آهن و منگنز است. این نیز مهم است که به خاطر بیاورید باقیمانده کلر باید در سراسر سیستم توزیع نگهداری شود تا رشد باکتریایی کنترل گردد. کلر باقیمانده باید بیش از 0.2 پی پی ام برای دورترین نقطه سیستم توزیع باشد.
اگر کل زمان ماند سیستم توزیع بیش از 72 ساعت باشد، فسفات ممکن است تجزیه شود و آهن و منگنز در بخش های دوردست سیستم رها شوند. اگر ماند افزایش یابد، مشکل آهن و منگنز ممکن است با فسفات حل نشود.
حذف با تبادل یونی
تبادل یونی ممکن است مشکل آهن و منگنز را حل نماید( عموما در نرم کننده های خانگی استفاده می شود) اگر آب در معرض اکسیژن قرار نگیرد، رزین نرم کننده آهن و منگنز آب را حذف می کند. اگر آب شامل اکسیژن محلول باشد، رزین می تواند با ته نشست های آهن و منگنز مسدود شود. رزین می تواند تمیز شود، اما فرآیند گران است و ظرفیت این رزین با هر تمیز کردن کم می شود. این روش برای تصفیه شهری توصیه شده نیست.
حذف با فیلتراسیون آهن و منگنز
اگر آب بیش از 0.3 پی پی ام آهن و بیش از 0.05 پی پی ام منگنز باشد، حذف آهن و منگنز آب آشامیدنی در عوض جداسازی با فیلتراسیون انجام می گیرد( در عوض پدیده جداسازی با پدیده حذف مواجه هستیم) این عناصر می توانند در طی نرم کردن با آهک حذف شوند، اما حذف آهن و منگنز عموما بعد از اکسیداسیون و توسط فیلتراسیون صورت می گیرد.( با هوا، پرمنگنات پتاسیم و کلر)
هم فیلترهای فشاری و هم فیلترهای ثقلی قابلیت استفاده دارند، اما فیلترهای فشاری عمومی تر هستند.
اپراتور باید مرتبا مراقب باشد تا آهن ورودی به فیلترها را بصورت سه ظرفیتی ببیند( یا ذرات نامحلول) اپراتور نمونه آب را بر می دارد، آن را از کاغذ صافی عبور می دهد و تست آهن را روی آب فیلتر شده تمیز صورت می دهد. اگر آهن وجود نداشته باشد، آهن تماما اکسید شده و در فرآیند فیلتراسیون حذف شده است. اگر آهن در آب فیلتر شده پیدا شود، اکسیداسیون کامل نیست و مقداری از آهن از فیلتر رد شده و در آب تصفیه شده ظاهر می گردد. در این حالت، اپراتور باید تنظیمات فرآیند اکسیداسیون را انجام دهد.
اغلب فیلترهای آهن و منگنز طوری طراحی شده اند که بر پایه افت فشار فیلتر، بک واش شوند. اگر رخنه آهن مشکل باشد، فیلترها باید با تکرار بیشتری شستشوی معکوس گردند. ثبت های صحیح اپراتور را آگاه این می کنند که رخنه در چه زمانی اتفاق می افتد؛ موضوعی که کمک حال اپراتور شده و او را مجاب می نماید تا قبل از فرا رسیئن رخنه اقدام به شستشوی معکوس نماید.
اکسیداسیون با هوادهی
آهن با اکسیژن اتمسفری براحتی اکسید می گردد. هوادهی اکسیژن مورد نیاز را برای تبدیل آهن و منگنز دو ظرفیتی( محلول) به اشکال اکسید شده و نامحلول فراهم می کند. 0.14 پی پی ام اکسیژن محلول یک پی پی ام آهن را اکسید می کند و 0.27 پی پی ام اکسیژن محلول یک پی پی ام منگنز را اکسید می نماید.
هوادهی نیاز به کنترل دقیق جریان آب دارد. اگر جریان آب خیلی زیاد باشد، هوای کافی برای اکسید کردن آهن و منگنز فراهم نمی شود. اگر جریان آب خیلی کم باشد، آب می تواند با اکسیژن محلول اشباع شود و، در نتیجه، برای سیستم توزیع خورنده گردد. آب خورنده ممکن است سطوح سرب و مس را در شیر آب مصرف کننده زیاد کند.
در طی هوادهی، رشدهای لزج ممکن است در تجهیزات هوادهی دیده شوند. اگر این رشدها کنترل نشوند، آن ها می توانند مشکلات مزه و بو در آب ایجاد نمایند. رشد لجن با افزودن کلر در ابتدای تصفیه خانه کنترل پذیر است. فرآیند باید بطور مرتب بررسی شود تا مشکلات خیلی زود مرتفع گردند.
یک حوضچه ماند می تواند بعد از هوادهی قرار گیرد تا اجازه اکسیداسیون کامل داده شود. این حوض ها باید مرتبا تمیز شوند تا از تجمع لجن جلوگیری شود. ایجاد زمان ماند قبل از فیلترها نسبت به ایجاد این زمان توسط حوضچه مجزا ارجح است. زمان ماند قبل از فیلتراسیون باید حداقل بیست دقیقه باشد. پی اچ آب در تعیین اینکه چقدر زمان برای تکمیل واکنش مورد نیاز است تاثیر می گذارد. بعد از اکسیداسیون آهن و منگنز، آب باید فیلتر شود تا رسوبات آهن و منگنز حذف گردند.
اکسیداسیون آهن و منگنز با هوا اقتصادی ترین روش است، چون ماده شیمیایی مصرف نمی شود. با این حال، معایبی هم وجود دارند. فرآیند اکسیداسیون می تواند آرام باشد و مخزن واکنش نیاز دارد که بزرگ باشد( در صورت وجود سطوح بالای منگنز) به علاوه، تغییرات کوچک در کیفیت آب ممکن است روی پی اچ آب تاثیر بگذارد و نرخ اکسیداسیون ممکن است تا درجه ای کاهش یابد که ظرفیت تصفیه خانه در حذف آهن و منگنز کاهش یابد.
اکسیداسیون و کلر
آهن و منگنز آب می توانند با کلر هم اکسید شده و هیدروکسید آهن(3) و دی اکسید منگنز را تولید نمایند. مواد رسوب کرده با فیلتراسیون حذف می شوند. با تغذیه کلر بیشتر، سرعت واکنش ازدیاد حاصل می نماید. اغلب تصفیه خانه ها برای نائل شدن به اکسیداسیون از یک تا دو قسمت کلر به ازای یک قسمت آهن استفاده می کنند.
هنگامی که از این فرآیند برای آب شامل مواد آلی از قبیل کربن آلی کل یا مواد آلی طبیعی استفاده می شود، احتمال افزایش محصولات جانبی ضد عفونی افزایش می یابد.
اکسیداسیون با پرمنگنات
استفاده از پرمنگنات پتاسیم برای اکسید کردن آهن و منگنز در مینه سوتا تقریبا عمومی است. پرمنگنات پتاسیم آهن و منگنز را به اشکال نامحلول اکسید می کند. دز باید به اندازه کافی بالا باشد تا تمام منگنز را اکسید نماید، ولی این مقدار نباید به اندازه ای بالا باشد که در سیستم توزیع رنگ صورتی بوجود بیاید. مشاهده اب تصفیه شده دلالت بر این می کند که آیا تنظیمات تغذیه کننده های شیمیایی مورد نیاز هستند. پرمنگنات پتاسیم عموما در حذف و اکسیداسیون منگنز از هوادهی یا کلرزنی موثرتر است.

در سیستم های فشاری، کاربرد پرمنگنات پتاسیم معمولا با فیلتراسیون ماسه سبز پیروی می شود. این فرآیند عموما برای تصفیه آب چاه های دارای آهن، منگنز و سولفید هیدروژن مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم ماسه سبز تصفیه منگنز از تغذیه مستمر پرمنگنات پتاسیم قبل از فیلتر فشاری استفاده می کند. بستر ویژه تصفیه توانایی عملکرد به عنوان بافر را در شمای تصفیه دارد. آن دارای پتانسیل اکسیداسیون است و توانایی گرفتن پرمنگنات مازاد را دارد.
نتیجه وجود سیستمی است که براحتی کنترل می شود و فوق العاده در حذف آهن، منگنز و سولفید هیدروژن موثر است.
موقع اکسید کردن با پرمنگنات پتاسیم، بهره برداری از فیلترها مهم می شود، زیرا واکنش تا بستر فیلتراسیون ادامه می یابد. اگر غلظت ترکیبی زیر 1 پی پی ام باشد، بستر فیلتر معمولا استفاده شونده(ماسه) آهن و منگنز را حذف می کند. غلظت های بالاتر نیاز به مواد دیگری، به عنوان بستر فیلتر، دارند(سبز و دیگران) روش بهره برداری آن ها هم باید متفاوت باشد.
پرمنگنات پتاسیم اغلب با ماسه سبز منگنز مورد استفاده قرار می گیرد؛ یک ماده دانه ای که بعد از فرآیند شستشوی معکوس با پرمنگنات پتاسیم شارژ می شود. این روش به اکسیداسیون اجازه می دهد که در خود فیلتر کامل شود و بافری است که به ممانعت از تولید آب صورتی در سیستم توزیع می انجامد. بعد از اینکه فیلتر شستشوی معکوس می شود، قبل از اینکه مجددا وارد مدار بهره برداری گردد، با سطوح بالایی از پرمنگنات برای دوره ای از زمان احیا می شود.

نکته اول: چنانچه متن بالا نیاز شما را بر آورده نکرده است، کلیدواژه خود را در قسمت جستجو( بالای صفحه) وارد کرده و مقالات مرتبط با خواسته خود را ملاحظه نمایید. شاید یکی از آن ها بر طرف کننده نیاز شما باشد
نکته دوم: در صورت تمایل به اخذ مشاوره تلفنی از قوانین مشاوره، مندرج در بالای صفحه یا صفحه نخست، کسب اطلاع نمایید.
نکته سوم: چنانچه مایل هستید فعالیت خود را با صرف هزینه ای معقول در سایت "یاشار بوم راشین" تبلیغ نمایید، لطفا اینجا را کلیک کنید.
#آهن _منگنز #حذف_آهن_منگنز #پرمنگنات_پتاسیم