آب مایعی است که برای ادامه حیات بشر امری مهم و ضروری است. انسان برای ادامه حیات و رفع نیاز های خود نیاز به آبی سالم و با کیفیت دارد. از دیر باز انسان ها به اهمیت وجود آب پی برده اند و از آن در رفع نیاز ها و صنایع خود همانند کشاورزی و حمل و نقل استفاده کرده اند.
تصفیه آب به فرایندی گفته می شود که باعث تولید آب قابل قبول، و قابل شرب برای استفاده عموم می گردد. تصفیه آب به معنای استریل کردن آن برای تعداد محدود یک منطقه نیست، بلکه به معنای کم کردن و یا پاک کردن آلایند های مضر در آب برای بخش عظیمی از جامعه است که غلظت زیاد از حد آن ها برای بدن مضر است. بعد از مراحل تصفیه آب، می توان از آن در نوشیدن و صنایع مختلف استفاده کرد و از پاکیزه بودن آن اطمینان خاطر را به دست آورد.
تصفیه آب به چه معناست؟
تصفیه آب به معنای پاک کردن آلایند هایی در آب تصفیه نشده است. با انجام مراحل تصفیه آب تا حدی این آلایند ها را پاک کردیم و می توان گفت که حال آبی خالص و مناسب برای شرب به دست آورده ایم. بیشترین این مصرف در راستای رفع نیاز های انسان به کار گرفته می شود.
در تصفیه آب موادی چون:
- جامدات معلق
- انواع باکتری ها، جلبک ها، ویروس ها، قارچ ها
- انواعی از مواد معدنی، آهن، منگنز، سولفور
- انواعی از کود های شیمیایی
حذف می گردد. در انجام مراحل تصفیه باید از قایل قبول بودن آب و نبود تهدید در آن اطمینان کافی را به دست آورد. در دستور العملی که از سازمان بهداشتی جهان برای سرتاسر جهان آمده است، باید هر منطقه و یا مکانی در تامین آب های مصرفی شهر باید سلامت لازم را برای مصرف عموم به کار گیرند.
تاریخچه تصفیه آب
با توجه به مشاهده هایی در اسناد گذشته می توان به این نتیجه رسید که در آن زمان نیز به پاکیزگی و سلامت اهمیت فراوانی می دادند. در این باره سقراط پدر علم پزشکی می گوید: هرکسی که می خواهد به طریقی به دانش پزشکی دسترسی پیدا کند باید در ابتدا آب مصرفی آن منطقه را مورد بررسی قرار دهد، زیرا آب در سلامتی انسان تاثیر فراوان دارد.
با توجه به تاریخ و تصویر های موجود می توان گفت که تصفیه آب از ۲۰۰۰ سال قبل از میلاد در بین مردم رایج بوده است. دریونان بوستان تصفیه آب با حرارت دادن و یا استفاده از فیلترهای شنی وگرانولی صورت می گرفت. همچنین در روشی دیگر رومیان با ساخت حوضچه هایی در مسیر آب ذرات معلق در آب را می گرفتند و از آن جدا می کردند. اولین آب انبار در ۵ قرن بعد از میلاد مسیح به وجود آمد که بعد از انجام مراحل تصفیه آب مورد استفاده قرار می گرفت.
ایرانیان به دلیل داشتن شرایط جغرافیایی و دسترسی آسان به آب شیرین از روش های تصفیه آب استفاده چندانی نمی کردند. توجه به آب سالم و آلوده نکردن آن از توصیه های پیامبر باستانی ایران آشو زرتشت بود، که در کاوش های اخیر با مشاهده فاضلاب های شهری در آن زمان نشان از تسلط انسان ها یر روی آب ها و پاکیزه نگه داشتن آن ها می داد.
پی بردن به خاصیت فیلتر کردن آب ها در قرن ۱۹، توسعه و ساخت مراکز مختلفی در راستای فیلتراسیون و جلوگیری از بیماری های مختلف در سراسر آمریکا و اروپا صورت گرفت. با پذیرش توضیحی که بر مبنای بیماری زا بودن برخی از آب ها صورت گرفت، عمل گند زدایی برای منابع آبی به وجود آمد، و با استفاده از پودر های رنگ بر و هیپو کلریت در برخی از آب ها این عمل را انجام می دادند. اولین کلرینه کردن آب ها در سال ۱۹۰۲ و در بلژیک رخ داد و بعد از آن مایع کلر در سال ۱۹۰۹ در فیلادلفیا برای گندزدایی آب ها تهیه و استفاده شد.
ویژگی های آب شرب
در ادامه این مطلب به معرفی و بیان ویژگی های آب شرب و قابل مصرف می پردازیم.
۱- خصوصیات فیزیکی آب آشامیدنی
- عدم وجود مواد جامد و معلق بر سطح آب
- عدم کدورت
- عدم طعم و بوی خاص
- وجود دمای غیر عادی
۲- خصوصیات شیمیایی آب آشامیدنی
نبود و یا وجود به اندازه این مواد در ساختار آب ها نقش فراوانی را ایفا می کند.
- مواد آلی
- مواد معدنی
- فلزات
- سختی
- مواد قلیایی
- جامدات محلول در آب
۳- بیماری های موجود در آب های تصفیه نشده
بیماری های عامل باکتری:
- وبا
- حصبه
- اسهال خونی باسیلی
بیماری های عامل ویروس:
- فلج اطفال
- هپاتیت
بیماری های عامل تک یاحته ای:
- آمیبیازیس
- نوکسوپلاسموزیس
- ژیاردیازیس
بیماری های عامل کرم های انگل:
- آسکاریس
- کرم های قلاب دار
- تریکوسفال
- کرمک
- همینولیپیس نانا
- تنیاساژیناتا
- تنیااکینوک
- شیستوزوماهماتوبیوم
مصارف آب های شهری
بعد از انجام مراحل تصفیه آب و قرار گیری آن به دست عموم به مصارف مختلفی که در ادامه مطلب ذکر می شود، در می آید.
- مصارف خانگی
- مصارف عمومی
- مصارف تجاری و صنعتی
- مصارف آب در فضاهای سبز
- مصارف در شغل هایی چون آتش نشانی
- تلفات آب
عوامل موثر در میزان مصرف آب
در استفاده و مصرف آب های تصفیه شده باید به شرایط مختلفی که در ادامه به آن می پردازیم، توجه کافی صورت بگیرد.
- شرایط اقلیمی
- وضعیت اقتصاد و فرهنگ مردم
- نوع جامعه و مردم
- میزان فشار آب
- قیمت آب مصرفی
- انجام صرفه جویی و یا اسراف
- مدیریت و آب رسانی آن به سایر نقاط
مراحل تصفیه آب
در تهیه آب آشامیدنی از آب های زیرزمینی سیستم هایی مورد استفاده قرار می گیرد:
- هوادهی
- سختی گیری آب
- فیلتراسیون
- گندزدایی
- ذخیره سازی آب در منابع
مراحل تصفیه آب های سطحی
آب های سطحی به دلیل متنوع بودن، وجود آلایند های مختلفی در آن ها به وضوح دیده می شود. بیشتر آب های سطحی کدورتی بیش از حد دارن و به دلیل سرعت بالایی که در حرکت دارند، و وجود جامدات معلق به اندازه کلوئید در ترکیب آن ها نیاز به مراحلی برای تصفیه و جداسازی دارند.
سیستم هایی که در تصفیه آب های سطحی مورد استفاده قرار می گیرد:
- آشغال گیر
- تصفیه شیمیایی ابتدایی
- ته نشین کردن
- انعقاد و لخته سازی
- فیلتراسیون
- جذب سطحی
- گند زدایی
- ذخیزه سازی آب تصفیه شده
تصفیه آب
فرایند های مختلفی در تصفیه و تهیه آب های مورد استفاده برای شرب و دیگر مصارف صورت می گیرد، که به معرفی و توضیحی از هریک برای شما عزیزان در ادامه مطلب پرداخته ایم.
ترتیب قرار گیری هریک از واحد ها در تصفیه خانه:
- آبگیر
- اشغال گیر
- تصفیه شیمیایی ابتدایی
- ته نشنی ابتدایی
- توری های موجود در آب های سطحی
- هوادهی
- انعقاد و لخته سازی
- سختی گیری
- گندزدایی
- ذخیر سازی آب ها در جایگاه
آبگیر:
برای انجام مراحل تصفیه آب ابتدا با واحدی به نام آبگیر، آب ها را از منبع برداشت و به تصفیه خانه منتقل می کنند. آبگیر معمولا واحدی با ساختمان بتنی است که در آن آب آرام و بدون هیچ ماده شناوری قرار می گیرد. آب موجود در اینجا نسبت به مکان گذشته زلال تر و با کیفیت بهتری است و باید درابتدای ساختمان ها به اصطلاحی بالا دست قرار بگیرد. در این قسمت با استفاده از توری هایی مواد شناور بر روی آب را جمع می کنند و مقدمات اولیه تصفیه آب را انجام می دهند.
آشغال گیر:
تصفیه خانه دارای مراحل مختلفی است که شاید تکرار کار قبلی در آن صورت بگیرد امابا دقت وپاکیزگی بیشتر از قبل انجام می گیرد. در این مرحله نیز با توری های ریز شروع به جداسازی جامدات ریز تر وکلوئیدی می کنند. اهداف این آشغال گیر ها عبارت است از:
- جداسازی و تصفیه کردن مواد بزرگی که در ابتدای ترکیب آب خام در آن وجود داشته است، و ممکن است عملکرد تصفیه آب را در مراحل بعد دچار مشکل و اختلال کند.
- حفاظت از واحد های دیگر که ممکن است با اشیای بزرگ و آشغال های موجود در آب موجب صدمه و انسداد کاری دستگاه های دیگر شود.
آشغال گیر ها بر اساس فضای بین میله ها تقسیم بندی متفاوتی دارند:
- آشغال گیر ریز، فاصله ای کمتر از ۱۰ میلی متر
- آشغال گیر متوسط، فاصله ای بین ۴۰ تا ۱۰ میلی متر
- اشغال گیر درشت، فاصله ای بیش از ۴۰ میلی متر
در ابتدای انجام این کار از آشغال گیر های درشت و بعد از ریز استفاده می کنند. سرعت آب باید به گونه ای باشد که از چسباندن و رد شدن احتمالی آشغال ها از این توری ها جلوگیری شود. درجه گرفتگی و مسدود شدن این تورها به کیفیت آب بستگی دارد و پاکسازی این تور ها از روش های گفته شده در ادامه مطلب صورت میگیرد:
- آشغال گیر هی میله ای با پاکسازی دستی
- آشغال گیر های میله ای با پاکسازی اتوماتیک
تصفیه شیمیایی ایتدایی:
این مرحله از رشد احتمالی برخی گیاهان آبزی دردرون آب جلو گیری می کند. بعضی از روش های کنترل رشد جلبک در آب های سطحی عبارت است از:
سولفات مس: کارایی این ماده در از بین بردن جلبک به میزان آن در آب بستگی دارد اما بهترین آن ۸-۹ می باشد.
پودر ذغال فعال: این پودر را به سطح آب میپاشند و با ایجاد پوششی سیاه بر روی آب از ورود و عبوV نور به آن جلوگیری می کنند. این پودر را معمولا به صورت دستی و همراه با یک ماده شیمایی به آب اضافه می کنند.
همچنین برای جلوگیری از رشد گیاهان ریشه دار از روش های زیر استفاده می کنند:
فیزیکی: این روش شامل درو کردن، بی آب کردن، لایروبی می باشد.
بیولوژیکی: این روش به معنای استفاده کردن از گونه های مختلف خرچنگ، حلزون و ماهی های مخصوص آب شیرین می باشد.
شیمیایی: در صورتی که با استفاده از دو روش بالا نتوان از رشد آن ها جلوگیری کرد با استفاده از علف کش های شیمیایی اقدام به از بین بردن آن ها می کنند.
توری آب های سطحی:
در تهیه این تور های از صفحات با سوراخ های ریز و فولادی ضد زنگ استفاده می شود. یکی از رایج ترین این وسیله یک ظرف استوانه ای با دیوار پویشیده از سیم های ذکر شده می باشد و اندازه سوراخ این صفحات متغییر است و حداقل اندازه این توری در بیشتر مواقع ۳۰ میکرومتر است. یکی از مزایای یزرگ این توری ها افزایش کارایی در صافی های شنی می باشد.
هوا دهی:
از هوادهی برای تهیه آب آشامیدنی و خارج ساختن گاز های نامناسب و بد بو استفاده می شود. این عمل بیشتر برای تصفیه آب های زیرزمینی انجام می شود، چون آب های سطحی به دلیل ارتباط با اتمسفر کمتر در معرض بوی نامطبوع قرار می گیرند. با اکسیداسیون نیز می توان گاز های نام برده در ادامه مطلب را از آب خارج کرد:
- هیدروژن سولفوره
- دی اکسیدکربن
- متان
- آهن و منگنز
- مزه و بو
- اکسیژن محلول
در هوا دهی با استفاده از روش های زیر این کار را انجام می دهند.
- فرستادن آب به هوا
- دمیدن هوا به آب
انواعی از هوادهی در مراحل تصفیه آب:
- هوادهی پاششی
- هوادهی آبشاری
- هوادهی چند سینی و یا ریزش آب
- هوادهی با تزریق هوا
- هوادهی فواره ای
انعقاد و لخته سازی:
ذرات لخته شونده و یا بسیار کوچک که در تماس با دیگر مواد به سرعت به آن ها می چسبند و فرایند جداسازی را مشکل می کنند نیاز به مواد منعقد کننده ای دارند که تا ذرات کوچک تا حدی سنگین و پرحجم شوند تا بتوانند به راحتی ته نشین شوند.
این مواد به دو دلیل زیر در ته نشین شدن مقاومت می کنند:
- اندازه ذرات
- نیروی طبیعی میان ذرات
کم کردن سختی آب:
کاهش سختی آب و یا به اصطلاحی نرم کردن آن از مراحل تصفیه آب به شمار می رود. به طور کلی در کاهش سختی آب مناسب می توان از ۵۰ تا ۱۵۰ میلی گرم کربنات کلسیم در هر لیتر استفاده کرد.در فرآیند نرم کردن این آب ها ته نشینی و تبادل یونی صورت می گیرد و هریک با تجهیزات خاصی در این تصفیه خانه ها صورت می گیرد.
ته نشینی شیمیایی:
میزان حلالی نسبت به سختی هر آب متفاوت است. ته نشینی شیمیایی با استفاده از سختی کلسیم به کربنات کلسیم و سختی منیزیوم به هیدرکسید منیزیوم انجام می شود. در مواقعی که آب دارای شرایط زیر است از روش هایی که در بالا گفته شد به کاهش آن می پردازیم.
- آب خام نیاز به فیلتراسیون داشته باشد.
- بیشترین میزان سختی آب از نوع سختی موقت باشد.
- میزان سختی آن مواد زیاد باشد.
فرایند هایی که در جهت کاهش سختی آب صورت می گیرد عبارت است از:
- سختی گیری جزئی با استفاده از آهک
- سختی گیری با آهک بیشتر
- سختی گیری با آهک به همراه کربنات سدیم
تبادل کننده های یونی:
رزین های تعویض یونی، یون های مثبتی هستند که زمانی که در آب قرار میگیرند خود را با دیگر یون های بی فایده و یا مضر جابه جا می کنند.
ظرفیت این جابه جایی ها به عوامل زیر بستگی دارد:
- نوع ماده تبادل کننده
- کیفیت آب مورد تصفیه
- نوع سطح جاذب جامد
- مقدار مواد احیا کننده
- زمان احیا
مهم ترین آلایند هایی که قبل از ورود این یون ها باید حذف شوند عبارت است از:
- کلر آزاد
- مواد معلق در آب و رنگ ها
- آلایند های آلی
- نمک های محلول در آب
گندزدایی:
در این مرحله سعی بر ازبین بردن میکرو ارگانیسم ها با روش های زیر داریم.
- ضدعفونی با استفاده از عوامل شیمیایی
- ضد عفونی با استفاده از عوامل فیزیکی
- ضدعفونی با استفاده از ابزار های مکانیکی
- ضدعفونی با استفاده از تابش نور
ذخیره سازی:
در نهایت مراحل تصفیه آب منبعی برای ذخیره آب ها وجود دارد که در پابان تمامی این تغییرات، این آب را به آن مکان منتقل می کنند. در انجام این مراحل، بخش ضد عفونی آب ها از اهمیت بالایی برخوردار است و انجام صحیح آن باعث کاهش مصارف درمانی می شود.
منبع : آرگا
