هنگام اضافه شدن کلر به آب، کلر علاوه بر ترکیب با باکتری ها، با سایر ناخالصی ها از جمله سولفید هیدوژن، فلزات محلول (مانند آهن و منگنز)، مواد آلی و سایر میکروارگانیسم ها نیز وارد واکنش می شود. بنابراین ابتدا می بایست کلر مورد نیاز برای واکنش با این مواد در آب در نظر گرفته شده و علاوه بر آن، مقداری “کلر آزاد” (Free Chlorine) نیز در آب باقی بماند.
میزان کلر آزاد مورد نیاز برای ضدعفونی
و نیز اکسیداسیون فلزات و ناخالصی های محلول در آب را می توان از مقادیر مشخص شده در جدول زیر محاسبه نمود:
لازم به ذکر است که بر اساس استانداردهای ارائه شده، حاصلضرب مقدار کلر آزاد در مدت زمان تماس برای هر آلاینده خاص، مقداری ثابت است. لذا اگر مقدار استفاده شده کلر نسبت به جدول فوق، کم یا زیاد باشد، مدت زمان تماس مورد نیاز با نسبت عکس تغییر خواهد کرد.
به عنوان مثال، با فرض مقادیر باکتری، آهن، منگنز و سولفید هیدروژن شناسایی شده در آزمایش کیفیت آب یک چاه، روش محاسبه کلر آزاد مورد نیاز به شرح زیر باشد:
در خصوص میزان اثربخشی کلر و تنظیم مقدار آن، موارد زیر می بایست مد نظر قرار گیرند:
۱- بیشترین اثربخشی کلر برای ضدعفونی و اکسید کنندگی فلزات محلول در آب، در pH بین ۶٫۰ تا ۷٫۵ است. در pH حدودی ۸٫۰، مقدار کلر بیشتری برای اثربخشی مطلوب مورد نیاز خواهد بود. در مقادیر pH بالای ۸٫۵، میزان خاصیت ضدعفونی کنندگی کلر بسیار کاهش خواهد یافت.
۲- هر چه دمای آب بالاتر باشد، خاصیت ضدعفونی کنندگی و اکسید کنندگی آهن توسط کلر افزایش می یابد. اگر دمای آب کمتر از ۱۰ درجه سانتیگراد باشد، مقدار کلر و همچنین مدت زمان تماس مورد نیاز نیز بیشتر خواهد بود.
۳- محاسبات ارائه شده فوق برای تزریق کلر، بصورت صد در صد دقیق نیستند. بهترین روش، تست مقدار کلر آزاد آب پس از تانک ذخیره (بابت ایجاد زمان تماس آب با کلر) توسط تست کیت و تنظیم مقدار تزریق کلر بر اساس آن برای رسیدن به مقادیر کلر آزاد مندرج در جدول راهنمای ارائه شده می باشد.
تعیین دبی پمپ چاه
تعیین مقدار واقعی دبی پمپ آب چاه، برای محاسبه مقدار تزریق کلر و طراحی سیستم تصفیه آب مناسب، بسیار مهم و ضروری است. دبی پمپ چاه، با یک روش ساده پنج مرحله ای، قابل اندازه گیری است.
محاسبه حجم مخزن ذخیره
همانطور که پیش تر اشاره شد، کلر برای انجام عملیات ضدعفونی و اکسیداسیون نیاز به زمان دارد. بنابراین، کلر چه از طریق پمپ تزریق و چه از طریق دستگاه کلرزن خطی وارد آب شود، می بایست داخل یک مخزن ذخیره شود تا زمان کافی را برای تماس با آب داشته باشد.
با دانستن دبی آب چاه و مدت زمان تماس مورد نیاز کلر با آب، بسادگی و با یک فرمول ریاضی ساده می توان حجم مخزن دخیره را به روش زیر محاسبه نمود:
حجم مخزن ذخیره (لیتر) = مدت زمان تماس کلر با آب (دقیقه) * دبی آب چاه (لیتر بر دقیقه)
به عنوان مثال، اگر دبی آب چاه ۴۰ لیتر بر دقیقه بوده و با توجه به شناسایی وجود باکتری کالیفرم در آب، نیاز به مدت زمان تماس ۱۰ دقیقه وجود داشته باشد، حداقل سایز مخزن ذخیره برابر ۴۰۰ لیتر (۴۰۰=۱۰*۴) خواهد بود.
روش های تزریق کلر در آب چاه
۱- استفاده از پمپ تزریق
پمپ تزریق روشی متداول برای وارد کردن مقدار دقیق کلر (بصورت مایع با فرمول شیمیایی هیپوکلریت سدیم و یا بصورت محلول پودر کلر با فرمول شیمیایی هیپوکلریت کلسیم) در آب است که معمولاً به همراه یک مخزن ذخیره کوچک برای نگهداری مایع و یا محلول کلر مورد استفاده قرار می گیرد.
اگر فشار خط آب مشخص باشد، می توان فشار پمپ تزریق را نیز بسادگی انتخاب نمود. اما در صورت مشخص نبودن فشار آب و با توجه به اینکه معمولاً بسیاری از پمپ های تزریق موجود در بازار، فشار تزریق بالای ۱۲۵ psi (معادل ۸٫۵ bar) داشته و برای سیستم کلرزنی منازل کافی هستند، از این بابت جای نگرانی وجود ندارد.
۲- استفاده از دستگاه کلرزن خطی
یک روش ساده دیگر برای وارد کردن کلر در آب، استفاده از دستگاه کلرزن خطی است. با نصب این دستگاه ساده در خط ورودی مخزن ذخیره و قرار دادن قرص کلر در آنها، آب پیش از ورود به مخزن کلر را در خود حل کرده و سپس به مخزن می ریزد. البته این کار علیرغم سادگی و کم هزینه تر بودن نسبت به پمپ تزریق، محدودیت های زیر را دارد:
– علیرغم وجود پیچ تنظیم روی دستگاه، مقدار تزریق کلر توسط دستگاه کلر زن خطی، دقت پمپ تزریق را ندارد. مقدار مناسب تنظیم تزریق می بایست توسط اندازه گیری کلر آزاد با تست کیت مناسب و اصلاح پیچ تنظیم بدست آید.
– احتمال رسوبگذاری بواسطه سختی و یا آهن آب در دستگاه وجود دارد.
محاسبات لازم در خصوص تزریق کلر با پمپ تزریق
یکی از مهمترین بخش های طراحی سیستم تزریق کلر با پمپ تزریق، محاسبات مربوط به تنظیم پمپ و مقدار کلر مورد نیاز است. از آنجائیکه عمدتاً از محلول پودر کلر در آب برای تزریق استفاده می شود، در ادامه، نحوه محاسبات و فرمولهای این سیستم را شرح می دهیم.
برای طراحی کامل سیستم تزریق کلر، پارامترهای زیر می بایست مشخص شوند:
۱- حجم مخزن محلول کلر بر حسب لیتر (Vt)
۲- درصد خلوص کلر (Cp): در پودرهای کلر موجود در بازار بین ۳۵% تا ۷۰% می باشد.
۳- دبی پمپ آب چاه بر حسب متر مکعب بر ساعت (Q): در بخش “تعیین دبی پمپ چاه” محاسبه شده است.
۴- مقدار مورد نیاز تزریق کلر بر حسب ppm یا میلیگرم بر لیتر (Cd): با توجه به جدول شماره (۱) تعیین می شود.
۵- غلظت محلول کلر بر حسب کیلوگرم کلر بر لیتر آب (Cc): معمولاً بین ۰٫۰۱ تا ۰٫۰۵ بوده و پیشنهاد می شود که بر اساس ۰٫۰۱ طراحی شود.
۶- مقدار تزریق محلول کلر توسط پمپ تزریق بر حسب لیتر بر ساعت (I)
۷- وزن پودر کلر مورد نیاز جهت اضافه کردن در مخزن محلول کلر بر حسب کیلوگرم (Cw)
فروشگاه آوا انرژی ava-energy ارائه دهنده انواع پکیج ها و پمپ های کلر زن درجه یک با یکسال گارانتی می باشد.
– روش محاسبه میزان تزریق محلول کلر توسط پمپ تزریق
I = (Q * Cd) / (1000 * Cc)
– روش محاسبه مقدار پودر کلر مورد نیاز
Cw = (Vt * Cc) / Cp
جهت تفهیم بیشتر موضوع، به حل یک مثال می پردازیم:
– حجم مخزن محلول کلر بر حسب لیتر (Vt): 100 Lit
– درصد خلوص کلر (Cp): 70%
– دبی پمپ آب چاه بر حسب متر مکعب بر ساعت (Q): 3 M3/Hr
– مقدار مورد نیاز تزریق کلر بر حسب ppm یا میلیگرم بر لیتر (Cd): 3 ppm
غلظت محلول کلر بر حسب کیلوگرم کلر بر لیتر آب (Cc): 0.01
مقدار تزریق محلول کلر توسط پمپ تزریق بر حسب لیتر بر ساعت (I):
I = (Q * Cd) / (1000 * Cc)
I = (3 * 3) / (1000 * 0.01) = 0.9 Lit/Hr
– وزن پودر کلر مورد نیاز جهت اضافه کردن در مخزن محلول کلر بر حسب کیلوگرم (Cw)
Cw = (Vt * Cc) / Cp
Cw = (100 * 0.01) / 0.7 = 1.43 Kg