تامین آب سالم همواره یکی از دغدغه‌های بشر است. دغدغه‌ای که امروزه با توسعه صنایع و مصرف کودهای شیمیایی بیشتر شده است. رهاسازی فاضلاب صنایع در محیط زیست و افزایش آلودگی خاک‌ها در اثر استفاده از کودهای شیمیایی باعث شده تا محیط زیست، خاک و به تبع آن آب مصرفی بیشتر آلوده شود. در این مقاله قصد داریم مروری داشته باشیم بر انواع آلایندهها و روش‌های حذف آب از آب آشامیدنی.
به سبب آلوده بودن آب‌ها، امروزه تصفیه آب بعنوان یک مرحله لاینفک از تامین آب تبدیل شده است. گام اول تصفیه آب شناسایی آلاینده‌های موجود در آن است. آلاینده‌های آب را می‌توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:
۱- آلاینده‌های آلی
۲- پاتوژن
۳- مواد غذایی و پسماند کشاورزی
۴- مواد جامد معلق و رسوبات (آلی و غیرآلی)
۵- آلاینده‌های غیرآلی (انواع نمک‌ها و فلزات)
۶- آلاینده‌های حرارتی
۷- آلاینده‌های رادیواکتیو
در ادامه برای آشنایی بهتر با این آلایندهها به معرفی اجمالی هر یک از این دسته‌ها می‌پردازیم.
آلاینده‌های آلی را می‌توان به دسته‌های زیر طبقه‌بندی کرد:
فاضلاب‌های شهری، صنایع غذایی، کشتارگاه‌ها، صنایع کاغذ و …. حاوی درصد قابل توجهی ترکیبات آلی به صورت معلق، کلوئیدی و حل شده هستند. این مواد زاید بوسیله فعالیت باکتری‌ها در گذر زمان مضمحل می‌شوند.
در صورتی مقدار اکسیژن حل شده کمتر از ۴ میلی گرم بر لیتر باشد باعث بروز مشکلات مهمی در سلامتی انسان می‌شود. بر همین اساس کاهش اکسیژن حل شده در آب بعنوان یک شاخص آلودگی شناخته می‌شود.
ورود ترکیبات آلی سنتزی به اکوسیستم زیستی انسان عمدتاً از طریق فعالیت‌های خود انسان اتفاق افتاده است. از جمله ترکیبات سنتزی می‌توان افزودنی‌های سنتزی، افزودنی‌های خوراکی، داروها، رنگ‌ها، الیاف سنتزی، پلاستیک‌ها، حلال‌ها و ترکیبات آلی فرار را نام برد. اغلب این ترکیبات سمی بوده و به دلیل فرایندهای تولید سنتزی در مقابل اضمحلال میکروبی مقاوم هستند.
سالانه ۱۴۰۰۰ هزار حادثه نشت نفت رخ می‌دهد که بسیاری از آنها در ابعاد کوچک و قابل جمع‌آوری هستند اما برخی هم فاجعه بار و آسیب زننده هستند. پیچیدگی ترکیبات نفتی باعث شده تا سرعت اضمحلال توسط فعالیت‌های باکتریایی متفاوت باشد. رها شدن نفت و فرآورده‌های آن در محیط زیست، ادامه زندگی بسیاری از جانداران ساکن اکوسیستم‌های خشکی و آبی راتهدید و با آلوده سازی آب‌های زیرزمینی، بهداشت انسانی را با خطر جدی روبه رو می‌کند، همچنین با از میان بردن زیستگاه گونه‌های مفید، اثر منفی خود را بر اقتصاد بخش‌هایی چون کشاورزی و شیلات تحمیل می‌کند.
پاتوژن‌ها (عوامل بیماری زا)
عوامل بیماری‌زا یا پاتوژن‌ها، میکروارگانیسم‌هایی هستند که از طریق رهاسازی فاضلاب‌های آلوده، مثل فاضلاب صنایع، در محیط وارد آب می‌شوند. ویروس‌ها و باکتری‌های موجود در آب می‌توانند باعث بروز بیماری‌های مختلفی شوند. حضور پاتوژن‌ها باعث بروز آثار بیماری‌های مختلفی همچون التهاب شکم، تب، اسهال، عفونت کبد، تغییر رنگ پوست و کاهش ایمنی بدن می‌شود.
برخی پساب ها، کودها و فاضلاب ها حاوی مقادیر بالایی از مواد مغذی می‌باشند. بخش اعظمی از این ترکیبات حاوی مواد مغذی همچون نیتروژن و فسفر هستند. ورود این مواد به بدنه‌ی اصلی منابع آبی موجب افزایش میزان رشد جلبک ها و علف های هرز در آب می‌شود. این امر موجب غیرقابل آشامیدن شدن آب و گرفتگی فیلترها می‌شود. همچنین افزایش بیش از حد جلبک ها موجب مصرف شدن تمام اکسیژن موجود در آب و از بین رفتن سایر میکروارگانسیم ها به دلیل نبود اکسیژن خواهد شد.
برخی آلایندهها (مواد، ذرات، و مواد شیمیایی) هم هستند که به آسانی در آب حل نمی‌شوند یا برخی از این مواد دیرتر ته نشین می‌شوند. معلق بودن این مواد مضر هستند و حتی برای ارگانیسم‌هایی که درون آب قرار دارند کشنده هستند.
همچنین نشست رسوبات در کف منابع آب، با پوشاندن سنگریزه‌های بستر، محل تخم‌گذاری ماهی‌هایی چون سالمون و تروت، دو نوع ماهی قزل‌آلا، را نابود کرده و باعث تخریب زیستگاه آنها می‌گردد. از طرفی هم حضور مواد معلق در داخل آب مانع از نفوذ نور خورشید به داخل آب می‌شوند. نور خورشید برای فرایند فوتوسنتز گیاهان کف آب مورد نیاز است.
فلزات سنگین و دیگر آلاینده‌های غیرآلی در اثر فعل و انفعالات طبیعی از بین نرفته و تا سال‌ها در طبیعت و آب‌ها باقی می‌مانند. آلاینده‌های غیرآلی شامل انواع اسیدهای معدنی، نمک‌های غیرآلی، عناصر کم یاب، فلزات، ترکیبات فلزی، ترکیبات مرکب فلزات و مواد آلی، سیانیدها، سولفات‌ها و ….
مواد غیرآلی باعث ایجاد مسمومیت ناگهانی یا بیماری‌های مزمن می‌گردند. انواع فلزات سنگین که در زباله های مراکز صنعتی وجود دارد از مهمترین عوامل شناخته شده بروز مسمومیت‌های حاد و مزمن، کاهش باروری و سرکوب سیستم ایمنی بدن انسان هستند.
آلودگی حرارتی عبارت است از کاهش کیفیت آب از طریق هر فرایندی که منجر به تغییر دمای محیطی آب گردد. در نیروگاه‌های تولید برق، صنایع و کارخانجات از آب برای کاهش دمای تجهیزات، لوله واتصالات، ماشین‌آلات و تاسیسات استفاده می‌کنند. . با افزایش دمای آب، میزان اکسیژن محلول در آن کاهش می‌یابد و از این طریق بر کل اکوسیستم منطقه تاثیر می‌گذارد. افزایش دمای آب یک رودخانه یا دریاچه حتی به اندازه ۲ درجه سلسیوس می‌تواند منجر به از بین رفتن یا کوچ برخی گونه ماهی‌ها و دیگر جانداران شود.
دلیل خطرناک بودن آلودگی مربوط به مواد رادیواکتیو این است که هم برای سلامت موجودات زنده بسیار خطرناک است و هم اینکه این مواد سال‌ها در محیط آبی باقی می‌مانند. نفوذ مواد رادیواکتیو در آب های زیرزمینی می تواند به کلیه ها صدمه وارد کرده و خطر ابتلا به برخی از سرطانها را افزایش دهد. علاوه بر حوادثی که ممکن است در نیروگاه های هسته‌ای اتفاق بیفتد ( نظیر آنچه در ژاپن اتفاق افتاد) عناصر رادیواکتیو می‌توانند از طریق برخی از مواد معدنی نیز وارد محیط زیست و آب آشامیدنی شوند. در واقع نوشیدن آب آلوده یکی از اصلی‌ترین راه های نفوذ مواد رادیواکتیو به بدن ماست.
انتخاب روش مناسب را می‌توان به چند گام اصلی تقسیم کرد:
۱- تعریف و تایید معیارهای طراحی؛
۲- بررسی فناوری‌های موجود برای تصفیه؛
۳- طراحی دیاگرام یا فرایند تصفیه؛
۴- برآورد هزینه سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری برای فناوری‌های انتخاب شده؛
۵- انجام تست‌های آزمایشگاهی و پایلوت.
در ادامه به بررسی هر یک از این مراحل خواهیم پرداخت.
معیارهای طراحی یک سیستم تصفیه آب را می‌توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد:
الف) نرخ جریان یا Flow rate
برای طراحی مناسب لازمست که هر دو نرخ حداکثر و متوسط جریان را شناسایی کنیم.
ب) غلظت ورودی یا Influent concentrations
برای یک منبع آب، غلظت ورودی باید قبلا مشخص شده باشد و اگر مشخص نیست، باید آنالیز کامل آب انجام شود.
ج) غلظت فاضلاب Effluent concentration
اگرچه غلظت فاضلاب هدف نیست، اما برای کیفیت آب خروجی معیارهایی از قبل تعیین شده است. انتخاب یک فرآیند تصفیه ممکن است فرایندی تکراری باشد که بر اساس اطلاعات در دسترس از غلظت‌های ورودی و خروجی صورت می‌گیرد.
فناوری‌های مختلفی برای تصفیه و حذف آلاینده‌های آب وجود دارد. این روش‌ها را می‌توان به سه دسته اصلی فرآیندهای شیمیایی، بیولوژیکی و فیزیکی استفاده کرد. کلید کار آنالیز درست از آب ورودی (غلظت ورودی در طراحی) است.
تهیه فلوچارت فرایند یا دیاگرام فرایند، گام سوم از انتخاب روش مناسب است. گاهی لازم است که این فلوچارت برای چندین روش تصفیه به صورت همزمان تهیه شود. یک نمونه دیاگرام فرایند معمولی برای تصفیه بیولوژیکی در زیر نشان داده شده است.
۴ هزینه‌ها
پس از انجام گام‌های قبلی نوبت به برآورد هزینه‌ها می‌رسد. قیمت‌گذاری‌ها برای تجهیزات بر اساس نمودار طراحی تهیه شده محاسبه می‌شود. قیمت‌گذاری می‌تواند بر اساس تاسیسات مشابه، نقل قول‌های فروشنده‌ها یا ترکیبی از آنها باشد. هزینه‌های بهره‌برداری براساس جریان متوسط محاسبه می‌شود. تامین‌کنندگان تجهیزات می‌توانند اطلاعاتی نظیر توان موردنیاز و غلظت توصیه شده شیمیایی را بدست آورند، درحالیکه عرضه‌کنندگان مواد شیمیایی می‌توانند فقط قیمت محصولات خود را ارائه دهند.
آزمایش اولیه یا پایلوت مرحله نهایی از انتخاب روش مناسب است. تست‌های اولیه و آزمایشی:
در زیر یک آزمایش پایه برای حذف فلزات از آب معدن با استفاده از یک همزن چند منظوره نشان داده شده است.
با توجه به نوع آلاینده روش‌های مختلفی برای حذف آلاینده وجود دارد. در ادامه روش‌های مختلف حذف مهمترین آلاینده‌های آب را بررسی خواهیم کرد.
واتک به عنوان بزرگترین مرکز تخصصی شتاب دهی حوزه آب، می باشد . اگر شما یک استارتاپ حوزه فناوری حوزه آب می باشید یا اینکه دارای طرح و ایده ای می باشد به بخش ثبت طرح سایت واتک مراجعه کنید و طرح خود را ثبت کنید.
http://watech.ir/improvement-of-drinking-water/
