19 آذر تكنولوژي تصفيه آب

 تكنولوژی تصفیه آب

به طور کلی عمل تصفیه و مراحل آن به منظور تهیه آب مطمئن جهت آشامیدن و یا مصارف بهداشتی و حتی به طور عمومی تر در سایر مصارف مانند بخش صنعتی بستگی به کیفیت آب خام مورد استفاده دارد . تامین آب از منابع مشخصی امکان پذیر است . این منابع عبارتند از : آب ذخیره شده پشت سدها ، آب زیرزمینی ، آب های جاری و آب باران . بنابراین بسته به هر نوع منبع آب ، کیفیت آن نیز متفاوت خواهد بود .

در آبهای سطحی  برخی مراحل تصفیه به طور طبیعی در نتیجه رقیق شدن ، ذخیره سازی ، تابش نور خورشید و در پروسه های بیولوژیكی و فیزیكی صورت می پذیرد .

در آب های زیر زمینی تصفیه طبیعی توسط فیلتر شدن آب باران در لایه های مختلف خاك و نفوذ از لایه های متخلخل زیرزمینی مثل سنگ ، شن و سنگ بستر انجام می گردد . عموما آبهای زیرزمینی ، به عنوان یك منبع پتانسیل آب آشامیدنی شناخته می شوند ، در این صورت باید تصفیه مناسب و موثر برای اطمینان از سلامت و ثبات در كیفیت آب آشامیدنی صورت پذیرد . لذا :

• كمترین تصفیه لازم جهت استفاده از منابع آب زیرزمینی ((ضدعفونی )) است .
• كمترین تصفیه لازم جهت استفاده از منابع آب سطحی (( فیلتراسیون به همراه ضدعفونی )) است .

در این مقاله تنها به روشهای متداول ضد عفونی به صورت مختصر جهت آشنائی اشاره می شود . امید است بحث پیرامون سایر مراحل تصفیه آب در مقاله های بعدی مطرح و تقدیم گردد .

ضدعفونی

ضد عفونی آب به منظور جلوگیری از ابتلا به بیماریهایی كه توسط انواع ارگانیزم ها تولید می شوند به عنوان یكی از مهمترین مراحل عملیات تصفیه آب آشامیدنی قلمداد می شود . ضد عفونی یك فرآیند شیمیائی یا فتوشیمیائی  است كه ساختمان سلولی ، متابولیزم یا قدرت رشد ارگانیزم را نابود یا تضعیف می نماید .

بعضی ضد عفونی كننده ها می توانند هنگام اضافه شدن به آب خام ، فرآورده های جانبی مضر را حین واكنش با مواد ارگانیك طبیعی ( مواد آلی ) تولید كه حذف این مواد آلوده كننده از آب آشامیدنی پر هزینه خواهد بود . بنابراین بهتر است كه این مواد ارگانیك طبیعی قبل از ضد عفونی حذف گردند . عمومی ترین روش حذف این مواد تصفیه فیزیكی توسط فیلترهای شنی ( سیلیسی ) و تزریق مواد شیمیائی و كمك منعقد كننده به منظور افزایش راندمان فیلتراسیون این مواد می باشد.

عمده ترین روشهای ضد عفونی آبهای آشامیدنی عبارتند از :

• كلرزنی (Chlorination )
• استفاده از دی اكسید كلر (Chlorine  dioxide )
• استفاده از كلر به همراه آمونیاك (Chloramination )
• تابش اشعه ماوراء بنفش (Ultra violet Irradation )
• استفاده از گاز ازن (Ozonation )
• تقطیر (Distillation )
• استفاده از یون نقره و مس (Ionization )

در این مبحث اطلاعات خلاصه ای در رابطه با انواع روشهای ضد عفونی آورده شده است . این اطلاعات جامع و اجرایی نبوده و خواننده بایستی قبل از استفاده از روشهای فوق الذكر به توصیه کارشناسان ذیصلاح توجه و عمل نماید .

ضمن آنکه همان گونه که اشاره شد این روش ها به عنوان بخشی از روشهای متداول ضد عفونی عنوان شده و قـطعا روش های دیگر یـا مواد دیـگری برای ایـن پـروسه استفاده می شـود که در حـوصله ایـن مـبحث

نمی گنجد .

1-كلرزنی

كلر بعنوان یكی از عمده ترین ومعمولی ترین ماده ضد عفونی كننده آب آشامیدنی به شمار می رود.  این ماده یك اكسید كننده قوی و بسیار خورنده است . كلر در برابر باكتریها ، ویروسها و انگل ژیاردیا ( ولی نه كریپتوسپوریدیوم ) موثر بوده و باقیمانده آن می تواند در شبكه های  توزیع از رشـــــــد میكرو ارگانیزمها جلوگیری نماید . اشكال عمده كلر بصورت گاز كلر و هیپوكلریت سدیم می باشد. از مضرات كلر زنی می توان به تولید زنگ و رسوب آهن (كه حتماً باید توسط فیلتر آن را حذف نمود ) اشاره كرد . همچنین تولید مواد جانبی ناشی از كلراسیون مواد آلی ( تری هالومتانها ) می تواند سرطان زا باشد .

هیپو كلریت سدیم (ClNaO)

• این ماده بصورت مایع و در غلظت های مختلف وجود دارد.
• راهبری آن ساده تر از گاز كلر و هیپوكلریت كلسیم میباشد.
• به عنوان یك وسیله اطفای حریق نیز استفاده می شود و خیلی خورنده بوده لذا باید از تجهیزاتی كه می توانند در اثر خوردگی آسیب ببینند دور نگه داشته شود .
• هر چه از زمان نگهداری آن می گذرد قدرت آن به دلیل كاهش غلظت نیز کاهش می یابد . بنابراین بعد از گذشت مدتی از تاریخ تولید ، بایستی مقادیر زیادتری از آن به آب اضافه شود كه به حد لازم برای كلر باقیمانده دست یابیم .

گاز كلر (Cl2)

– ضد عفونی كننده بسیار قوی بوده كه می تواند در صورت عدم بهره برداری و نگهداری صحیح بسیار كشنده باشد و عمدتاً برای دبی كم سیستم های تصفیه آب استفاده نمی شود .

– گاز كلر 5/2 برابر سنگین تر از هواست لذا باید در كف سالن یا اتاق كلر زنی یا اتاق نگهداری مخازن کلر ، فن تخلیه با مشخصات مناسب تعبیه تا در صورت نشت گاز امكان تخلیه آن به فضای آزاد وجود داشته باشد .

– حمل و نقل سیلندر گاز باید با احتیاط انجام و كارگرانی كه با گاز كلر در ارتباط هستند باید حتماً از ماسك ضد كلر استفاده كنند .

– بهره برداری از سیستم کلرزن گازی نیاز به اپراتورهای آموزش دیده و سایر امکانات ایمنی مانند دوش آب یا حوضچه های آهک و … دارد .

– معمولا تجهیزات کامل کلرزن گازی گران قیمت خواهد بود ولی راندمان آن در ظرفیت های یکسان دبی سیستم تصفیه ، نسبت به سایر روش های کلرزنی بهتر است .

هیپو کلریت کلسیم Ca(OCl)2

– شکل ظاهری این ماده به صورت پودر سفید و متمایل به خاکستری است .

– این ترکیب به صورت صنعتی و از طریق واکنش گاز کلر با هیروکسید کلسیم حاصل می شود .

– نام دیگر این محصول پرکلرین بوده و بوی تندی دارد .

– نگهداری این ماده محدودیت هایی دارد که باید ضمن رعایت آن از بروز خطرات بعدی جلوگیری شود . از جمله : از معرض تابش نور آفتاب و محیط مرطوب دور نگه داشته شود و ترجیحا در مکان خنک نگهداری گردد و یا آنکه برای مصرف حدود دو ماه تهیه و ذخیره شود .

– این ماده معمولا با درجه خلوص های مختلفی در دسترس است و عمدتا با خلوص بین 65 تا 90 درصد برای ضد عفونی آب استفاده می شود .

– این محصول نیز خورنده بوده و باید هنگام بهره برداری نکات ایمنی از جمله استفاده از لباس مخصوص و ماسک رعایت گردد .

2- دی اكسید كلر ( ClO2 )

دی اكسید كلر یك اكسید كننده قوی است كه استفاده از آن خیلی مشكلتر از انواع دیگر اشکال كلر بوده و تنها در مكانهایی كه افراد كاملاً ماهر در آن فعالیت می كنند قابل استفاده می باشد این ماده بسیار واكنش پذیر بوده بنابراین نمی تواند كـلر باقیمانده در سـیستم های توزیع ایـجاد نماید و بـرای حـجم های كم سیستم تولید آب ، استفاده نمی شود . مواد آلی و فنل موجود در آب را بدون ایجاد بو یا ایجاد تركیبات شیمیائی سرطان زا از بین می برد . ضمن آنكه طرز تهیه آن مشكل و گران قیمت است .

3- اشعه ماوراء بنفش (u.v.)

اشعه ماوراء بنفش توسط یك لامپ مخصوص تولید كه به طور مؤثر ویروسها ، و كیست ها را با نفوذ در دیواره سلولی و احاطه آن ، از بین می برد . لامپ U.V درون یك محفظه شیشه ای قرار گرفته و آب از حد فاصل آن و جدار اصلی دستگاه می گذرد .

• کارآیی آن تحت تاثیر قدرت نفوذ لامپ ( توان تشعشع لامپ ) و زمان تماس ( كه نسبتاً كوتاه است ) می باشد . در عین حال تاثیر آن رابطه غیر مستقیمی با میزان کدورت آب دارد .
• عملكرد و نگهداری آسان نسبت به سیستم های كلرزنی دارد .
• آلودگی های میكرو بیولوژیكی را بدون ایجاد مواد سرطان زا از بین می برد .
• خواص طبیعی آب را حفظ می كند و هیچ ماده ای به آب اضافه نمی نماید .
• وجود آهن ، سولفید هیدروژن ، جامدات معلق ، منگنز ، كدورت ، رنگ ، مواد آلی محلول و سختی مانع از عملکرد مناسب آن می شود .
• اثری روی میزان PH نمی گذارد .

از معایب این روش آن است که در آب باقی مانده به جا نمی گذارد و با رسوب املاح روی شیشه محافظ لامپ ، قدرت نفوذ اشعه کم می گردد .

4- ازن(O3)

ازن یك گاز آبی رنگ با بوی واضح است كه توسط عبور گاز اكسیژن ( ذخیره شده در کپسول ) یا هوای خشك از درون ژنراتور ازن ایجاد می شود و به آب به صورت حباب تزریق می گردد.

• ضد عفونی كننده بسیار قوی است .
• بدلیل طبیعت بی ثبات آن بایستی در نزدیك محل تزریق تولید گردد .
• هزینه تولید آن و تجهیزات مرتبط نسبت به سایر روشهای ضد عفونی بالا است .
• عملكرد و نگهداری آن نیاز به فرد آموزش دیده و حرفه ای دارد .
• احتیاج به زمان تماس كوتاه تر و مقدار تزریق كمتری نسبت به كلر دارد .
• می تواند با برم محلول در آب واكنش داده و فرآورده های جانبی ضد عفونی كننده نیز تولید نماید.
• در مورد آلودگی های ثانویه بی اثر است و در اغلب موارد ابتدا از ازن برای ضد عفونی استفاده نموده سـپس با اضافه كردن مـقداری كلر یا مواد دیـگر مشابه ، ماده ضد عفونی باقیمانده را درون آب ایجاد می نمایند .
• با توجه به قدرت اکسید کنندگی آن در غلظت های بالاتر از 100 جز در میلیارد بسیار خطرناک و کشنده می گردد .
• در مقابل گرما و نور خورشید حساس بوده و سریع به اکسیژن تبدیل شده و خاصیت ضدعفونی خود را از دست می دهد .
• با توجه به خاصیت اکسید کنندگی قوی ازن ، استفاده از آن در شبکه ها یا سیستم هایی که از قطعات فلزی استفاده شده مشکل ساز خواهد شد . در عین حال عدم کنترل میزان تزریق باعث از بین رفتن لعاب سطوح کاشی و سرامیک در بدنه استخر می شود .

5- تقطیر

در تقطیر ابتدا آب جوش را به بخار تبدیل نموده سپس آن را متراكم و تحت فشار قرار داده تا بصورت آب پاكیزه قابل استفاده در آید.

• واحدهای تقطیر آب ،‌ حجم كمی داشته و انرژی قابل توجهی مصرف می نمایند .
• جهت از بین بردن نیترات ، باكتری ، سختی سدیمی ، جامدات محلول ، آلودگیهای آلی فلزات سنگین درون آب استفاده می شود .
• راهبری آسان دارد و فاقد تجهیزاتی مكانیكی پیچیده می باشد .
• برای ظرفیت های بالای تولید آب به دلیل مصرف انرژی مقرون به صرفه نمی باشد .

6- یونیزاسیون نقره ومس (Ag,Cu)

– در این روش با آزادسازی یون های نقره و اندکی مس ضد عفونی آب صورت می پذیرد .

– نقره یکی از مواد و عناصر طبیعی برای از بین بردن میکروبی وارگانیزم های بیماری زا و مس نیز جهت حذف جلبک و قارچ ها استفاده می شود .

– بزرگترین مزیت یونیزاسیون مس و نقره حضور یون های تولید شده در آب است که ضریب اطمینان بالایی را ایجاد می نماید . ایـن یونها ، ضد عفونی غیر سـمی طولانی مـدت برای مـقابله در برابر آلوده شـدن مجدد آب را فـراهم می نماید و کار با دستگاه خطری ندارد .

– سهولت نصب و کاربری آسان آن از مزایای این روش است .

– با توجه به آزادسازی یونهای نقره و مس هیچ گونه اثر خوردگی به جا نمی گذارد .

– برای استفاده در احجام بالای مصرف در مقایسه با روش های معمول کلرزنی گران تر خواهد بود ولی مضرات روش های کلرزنی را ندارد .

– این روش عمدتا برای ضد عفونی آب استخرهای شنا به کار رفته و جهت ضد عفونی آب بهداشتی و آشامیدنی نیز استفاده می شود . تفاوت دستگاه در دو کاربرد مزبور تنها در اختلاف میزان درصد نقره و مس تشکیل دهنده ی الکترودهای دستگاه می باشد .