تصفیه آب آشامیدنی شهری۲۰۱۲

تصفیه آب آشامیدنی شهری

آب آشامیدنی- مهمترین و حیاتی ترین ماده بر روی زمین.اماا همه آب های آشامیدنی به طور طبیعی برای مصرف بشر مناسب نیستند. صرف نظر از آلودگی های در مسیر گذر آب، آلودگی های خطرناک تری همچون باکتری، انگل ها یا دیگر میکرو آلاینده ها به طور متناوب وارد آب می شوند که توسط تکنولوژی های ساده فیلتراسیون قابل حذف شدن نیستند. این آلودگی ها می توانند توسط تکنولوژی های UV و ازن که سازگار با محیط زیست می باشند ، به شکل بی ضرر درآیند.

بزرگترین مزیت اشعه  UV و ازن در مقایسه با دیگر تکنولوژی ها , سازگار بودن آن ها با محیط است.در این روش ها هیچگونه محصولات جانبی مخاطره آمیز برای سلامتی انسان در آب ایجاد نمی شود و طعم و بوی طبیعی آب نیز حفظ می گردد.در حالیکه استفاده از کلر , دی اکسید کلر , هیپوکلریت و دیگر مواد شیمیایی ضد عفونی کننده آب می تواند به واسطه تشکیل ترکیبات شیمیایی , مضراتی در بر داشته باشد.

گذشته از این برخی از عوامل بیماری زای خطرناک مانند Cryptosporidium و Giardia در مقابل تکنولوژی های گند زدایی شیمیایی بسیار مقاومند.

کاربرد UV در تصفیه آب آشامیدنی :

ضد عفونی با اشعه UV دارای کارکرد بهتری است: در این حالت میکروارگانیسم ها در نتیجه واکنش فوتوشیمی بین تابش UV-C و DNA عوامل بیماری زا (حاملان اطلاعات ژنتیکی) در طی چند ثانیه غیر فعال می گردند و لذا این عوامل دیگر تکثیر نیافته و می میرند.اگرچه این فرآیند کاملا فیزیکی است اما عوامل بیماری زا در مقابل تابش اشعه UV مقاوم نخواهند بود.

 

 

 

 

 

مزایای ضد عفونی کردن آب با UV :

 

    غیر فعال سازی میکروارگانیسم ها طی چند ثانیه از جمله باکتری ها , ویروس ها و انگل ها (مانند Cryptosporidium و Giardia )
    جایگزینی یا کاهش استفاده از ترکیبات شیمیایی
    عدم نیاز به تانک های واکنش یا پمپ های ثانویه
    تکنولوژی موفق با هزاران بار آزمایش و تست
    هزینه های حمل و نگهداری پایین
    هزینه های عملیاتی پایین
    هزینه های سرمایه گذاری پایین

   

مزایای ضدعفونی آب با UV

کاربرد ازن در تصفیه آب آشامیدنی:

استفاده از ازن اغلب تنها و موثرترین فن آوری برای تامین آب آشامیدنی با کیفیت بالا می باشد.ازن به عنوان قویترین اکسنده در عین سازگاری با محیط دارای کارکرد های ویژه ای می باشد که سایر روش ها قادر به انجام آن نیستند :

     ضد عفونی: یعنی کشتن میکروارگانیسم ها(مانند ویروس ها/ Giardia lamblia/ Cryptosporidium)
     حذف کردن بو (Deodorization)
     حذف کردن رنگ (Decolourization)
    بهبود طعم
    اکسید کردن آهن و منگنز
    کاهش میزان مواد آفت کش  ,باقی مانده های مواد دارویی و سایر مواد آلوده کننده
    تقویت و جایگزینی نسبی مواد منعقد کننده

مزایای اکسایش با ازن جهت تصفیه آب :

      عدم تشکیل هالوفرم ها
    مقدار ازن مورد نیاز کم می باشد
    عدم تولید محصولات جانبی مضر برای سلامتی انسان و محیط زیست
     غیر حساس بودن نسبت به pH
     ازن مطابق نیاز مصرفی به وسیله انرژی و اکسیژن یا هوا تولید می شود
    تکنولوژی مدرن با کاهش شدید میزان انرژی های مصرفی

 

 

روشهای تصفیه آب شهری

 

1-    مواد زائد آب

   الف) سختی آب

املاح موجود در آب موجب بالا رفتن سختی آب می شوند

تماس آب با ترکیبات آهکی موجود در زمین باعث ورود عوامل سختی در آب ها شده و معمولا آب های زیرزمینی از سختی زیادتری نسبت به آب های سطحی برخوردارند.

سختی آب، عملا شاخص میزان فعل و انفعال آب با صابون است و برای شستشو با آب های سخت تر به صابون زیادتری نیاز است. سختی آب به مجموعه املاح کلسیم و منیزیم موجود در آب بر حسب میلی  گرم در لیتر کربنات کلسیم اطلاق میشود.

طبقه بندی آب ها از نظر سختی بشرح زیر میباشد :

  

آب های سبک
   

60-0 میلی گرم در لیتر

آب های با سختی متوسط
   

120-60 میلی گرم در لیتر

آب های سخت
   

180-120 میلی گرم در لیتر

آب های خیلی سخت
   

بیشتر از 180 میلی گرم در لیتر

  

آب های سخت در درجه حرارت بالا در جداره کتری و دیگ های بخار رسوبات کربنات کلسیم ایجاد میکند. مطالعات اخیر نشان داده که مصرف آب های سخت تر بعلت وجود منیزیم و کلسیم مرگ های ناگهانی ناشی از امراض قلبی و عروقی را به شدت کاهش میدهد.

در حال حاضر هیچگونه رابطه ای میان پیدایش سنگ کلیه و سختی آب گزارش نشده است. علاوه بر این وجود کلسیم و منیزیم در آبهای آشامیدنی سخت مانع جذب فلزات سنگین نظیر سرب، کادمیوم، روی و مس و رسوب آنها در استخوانها می شود.

در عین حال در نقاطی از روسیه که از آب های نسبتا سخت استفاده می کنند به مواردی از پیدایش سنگ در مجاری ادرار برخورده اند. این موضوع تقریبا در آب های با سختی 500 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم به اثبات رسیده است.

از سوی دیگر در نقاطی که از آب های نرم تر استفاده می شود، به فشار خون، وجود چربی و کلسترول در خون برخورده اند که هر دوی این عوامل میتواند در مرگ های ناگهانی بسیار مؤثر باشد. به طور کلی میتوان گفت که در نقاطی که آب سخت مصرف می شود امراض قلبی کمتر از نقاطی است که ساکنین آنها آب های سبک تر مصرف می کنند. به علاوه بروز سکته های قلبی در نقاط با آب های سخت تر به مراتب کم تر از نقاط با آب های سبک تر است .

    

ب) کلـر

برای میکرب زدایی، در تصفیه خانه های شهری کلر به آب افزوده میشود

کلر و ترکیبات آن برای ضدعفونی آب آ امیدنی در تصفیه خانه ها به آب اضافه میگردد. در سالهای اخیر تحقیقات بعمل آمده نشان داده اند که مواد آلی موجود در آب با کلر ترکیب شده و ایجاد تری هالومتان ها، کلرات و سایر ترکیبات جانبی مضر و سمی می نمایند که باعث بروز انواع بیماریهای صعب العلاج در انسان میگردند.

 

   ج) فلزات سنگین

فلزات سنگین از طریق نفوذ پساب صنعتی در آب آ امیدنی به انسان منتقل میشود

فلزات سنگین با توجه به توسعه شهرنشینی و صنایع که منجر به افزایش میزان فاضلاب و پساب تولید گردیده است، عمدتا از طریق دفع نادرست و غیربهداشتی فاضلاب شهری و پساب صنعتی وارد محیط زیست می گردد. مرگ و میرهای آبزیان در اثر تخلیه پساب های محتوی فلزات سنگین در دنیا و ایران بی سابقه نیست. سبزیجات اطراف تهران نیز که با فاضلاب آبیاری میشود از این آلودگی ها بی بهره نمیباشد. فلزات سنگین شامل سرب، جیوه، روی، نیکل، کرم، کادمیوم و غیره میباشد. وجود فلزات سنگین در غلظت بیش از استاندارد در آب شرب باعث عوارض مختلف نظیر مسمومیت، حساسیت شدید، ضایعات کروموزومی، عقب افتادگی ذهنی، فراموشی، پارکینسن، سنگ کلیه، نرمی استخوان و انواع سرطان منجمله سرطان پروستات میگردد. یکی از کارشناسان محیط زیست، آلودگی محیط مخصوصا آب با فلزات سنگین را بعنوان بزرگترین گناهی که بشر در طبیعت انجام میدهد ارزیابی نموده است.

  • سرب اساساً از 2 طریق (دود اگزوز ماشین های سنگین و دود حاصل از سوزاندن صنعتی زغال وارد هوا می شود.
   • معدن کاری و فرآوری سرب و ذخایر مرتبط با آن .
   • خوردن آب و غذا و استنشاق دود آلوده به سرب از راههای انتقال سرب و مسمومیت حاصل از آن دربدن انسان می باشد .
   آب شرب یکی از منایع مهم ورود سرب به بدن انسان و بخصوص کودکان می باشد. این عنصر می تواند از منابع طبیعی و یا تانکر های سربی ، لوله های سربی وارد آب جاری و یا نزوالت جوی شود. محتوای سرب اب شرب در اتحادیه اروپا و آمریکا ی شمالی با وضع استانداردهای کیفیت کنترل می شود. اتحادیه اروپا میزان سرب مجاز محلول در آب آشامیدنی انسان را تا 50 مشخص کرده است در حالیکه آژانس حفاظت از محیط زیست( EPA ) در امریکا در حال تلاش جهت پایین اوردن میزان این تا 5 است. در اب اشامیدنی تا بیش 300 سرب گزارش شده است. آبهایی که حاوی مقدار زیادی سرب هستند نرم بوده، پایین و دمای بالایی دارند. بعنوان مثال آبهای گرم و ثابتی که مدتها در لوله های سربی باقی مانده اند می توانند حاوی سرب بالایی باشند.   بیشترین سرب از طریق صنایع خودرو وارد اتمسفر می گردد. بسیاری از کشور ها تلاش می کنند میزان سرب مجاز در بنزین را کاهش دهند. اتحادیه اروپا اخیراً حد 0/15 g/L را برای سرب افزوده شده به بنزین ( بصورت تترااتیل سرب) وضع نموده است. در ایالات متحده EPA ( آپانس حفاظت از محیط زیست ) در سال 1982 میزان سرب مجاز در بنزین را 29/0 گرم در لیتر و در 1986 برابر 026/0 گرم در لیتر تعیین کرده است. در بررسی هایی که بین سالهای 1976 تا 1980 توسط مرکز کنترل بیماری ها (CDC) در امریکا تنجام شد علت اصلی کاهش 37 درصدی میزان سرب موجود در خون کودکان سرتاسر آمریکا ، کاهش سرب در بنزین تشخیص داده شد. از نقطه نظر دیگر توسعه اقتصادی – اجتماعی را می توان بعنوان عامل این کاهش در نظر گرفت. سرب حاصل از کارخانجات صنعتی مانند ذوب کننده های فلزات و کارخانه های استحصال فلز در سرب موجود در اتمسفر دخیل است. منابع دیگر تنها 10 درصد سرب ورودی به اتمسفر را تامین می کنند. میزان سرب محیطی در نزدیکی ذوب کننده های اولیه و ثانویه می تواند دارای اهمیت بالایی باشد. اثرات خونی:
   یکی از اثرات زیانبار سرب بر روی خون و بافت های خون ساز رخ می دهد. سرب تقریبا" از تمام مراحل بیوسنتز هموگلوبین و گلوبین جلوگیری می نماید.

 

   اثرات عصبی:
   در اوایل این قرن در معرض سرب قرار گرفتن طولانی مدت کارگران موجب بروز بیماری های مغزی و تضعیف ماهیچه ها در آنان شد. این اثرات تا مدتها نادیده گرفته می شد.
   امروزه بیشترین توجه به تأثیرات نرولوپیک برروی کودکان ارتباط داده شده است. در ایالات متحده در سال 1985 پیشینه قابل توجه سرب خون از 40 تا L / mg 1/25 کاهش یافت.


ادامه ی مطلب در لینک زیرwww.ge3.blogsky.com

   اثرات کلیوی:
   کلیه محل اصلی دفع سرب جذب شده توسط بدن انسان است. کلیه همچنین یکی از دستگاه هایی است که تحت تاثیر مسمومیت ناشی از سرب قرار می گیرد. در بیشتر حالات عدم کارایی کلیه که در نتیجه در معرض سرب قرار گرفتن مزمن بیماری بروز می کند و منجر به تخریب شدید بافتهای کلیه می گردد ، اتفاق نمی افتد. اگر چه تخریب برگشت ناپذیر کلیه ممکن است در نتیجه تجمع طولانی مدت سرب فراوان در بدن رخ دهد. تنش های عصبی نیز ممکن است در پی این علائم بروز کند.

 
   سرطان زایی:
   اخیراً EPA ، پتانسیل سرب و ترکیبات آنرا بعنوان عامل تولید کننده سرطان مورد بررسی دقیق قرار داده است. آپانس بین المللی مطالعه سرطان ترکیبات آلی سرب را در گروه B 2 ( عامل هایی که ممکن است باعث بروز سرطان در انسان شود) قرار داده است، اما این مسئله تعمیم مشاهداتی است که به فسفات و استات سرب محدود می شود.
 
   بیماری های ناشی از قرار گیری در معرض سرب :
   • Amaurose (نابینایی)
   • سرب از طریق جایگزین شدن به جای آهن در بدن باعث ایجاد کم خونی می شود.
   • سرب از طریق جمع شدن در استخوان ها، باعث کمبود کلسیم بدن می شود.
   • فشار خون
   • یبوست
   • قرار گرفتن در معرض سرب Schizophrenia (اسکیزوفرنی)
 
   علائم ناشی از آلودگی به عنصر :
   • تغییر شکل ستون فقرات
   • اختلال در سیستم عصبی (بخصوص در بچه های با سن کمتر )
   • اختلال در کار خون و مغز
   • از دست رفتن حس جهت یابی
   • بی خوابی
   • ناراحتی های معده و مسمومیت
   • افزایش فشار خون
   • دردهای عصبی
   • دردهای عضلانی
   • کاهش وزن
   • سرگیجه
   • قرار گرفتن درازمدت در معرض سرب و یا نمک های آن(بخصوص نمک های محلول یا اکسید قوی آن PbO2 ) می تواند باعث Nephropathy و Colic-like abdominal pains گردد. 
   - آزمایش خون معمولاً در کودکان برای تشخیص مسمومیت ناشی از سرب استفاده می شود.
   بقراط حکیم در سال 370 قبل از میلاد شکم درد شدید را بعنوان یکی از نشانه های مسمومیت ناشی از سرب کارها تشخیص داد. در سال 1700 میلادی رامازین Ramazzine در بین کوزه گران که باسرب کار می کردند بیماری خاصی را مشاهده نمود. Kehoe و همکارانش در سال 1933 حضور وسیع فلز سرب را در محیط زیست متوجه شدند. مطالعات آنان نشان داد که اگر چه سرب یک فلزی حیاتی در بدن نیست اما مقادیر قابل اندازه گیری در بافتها و سیالات بدن تمام بزرسگالان وجود دارد. امروزه در مورد اثرات سرب مقالات متوع موجود است. این اثرات از علایم آشکاری تا اثرات نامحسوس مسمومیت ناشی از سرب ( مانند کاهش IQ ، اثرات رفتاری و کاهش شنوایی ) را شامل می شود.

 

د) میکرواورگانیزم های بیماری زا

میکربها از طریق نفوذ فاضلاب انسانی در آب آ امیدنی به انسان منتقل می شوند

امراض مختلفی بوسیله آب به انسان منتقل می شوند. از جمله این امراض می توان وبا، حصبه، اسهال میکربی و خونی، هپاتیت، سل، دیفتری، انگلهای خونی و کبدی را نام برد. عوامل بروز این بیماریها که شامل تک یاخته ها، ویروس ها،     باکتری ها، کرم ها و انگلها می باشند، از طریق نفوذ فاضلاب در آب آ امیدنی به انسان منتقل می شود. بیماری های ناشی از آب آ وده سالانه نزدیک به یک میلیارد انسان را در روی کره زمین مبتلا می کند و باعث مرگ حدود 10 میلیون نفر می شود.

  

2- منشاء آب

آب لـوله کشی

آب تهران که از سدهای کرج، لار و لتیان تامین می گردد دارای کیفیت بالائی بوده و از این نظر معروفیت جهانی دارد. در سالهای اخیر بعلت کافی نبودن آب این سدها، برای تامین آب مورد نیاز تهران چاههای عمیق در سطح و حومه شهر حفر گردیده و آب آ به شبکه شهری اضافه گردیده است. آب این چاهها سختی آب تهران را بالا برده است و  در صورتیکه قبل از ورود به شبکه تصفیه و گندزدایی نگردد می تواند از طریق نشت پساب منشاء آلودگی های انگلی و میکروبی و فلزات سنگین شود. از طرف دیگر بالا بودن مقدار کلر تزریقی در تصفیه خانه ها برای مقابله با این آلودگی ها موجب ایجاد آلودگی شیمیایی آب می گردد که علاوه بر طعم و بوی نامطبوع، کلر موجب ایجاد ترکیبات بیماری زای تری هالومتانها می شود. آب های شهری را بایستی قبل از استفاده از وجود میکرب ها و انگل ها  و همچنین کلر و ترکیبات آن و در صورت موجود بودن، از فلزات سنگین پاک نمود.

    

آبمعـدنی

در اکثر کشورهای غربی برای شرب از آب لوله کشی استفاده نشده و بجای آن از آب آ امیدنی بسته بندی شده در بطری استفاده میشود. دلیل این امر بدی کیفیت آب لوله کشی این ممالک که از رودخانه های حاوی فاضلاب تصفیه شده تامین میگردد میباشد.

آبمعدنی در کشورهائی که آب لوله کشی از تصفیه پساب تهیه میشود و فاقد املاح مفید میباشد و یا دسترسی به آب پاک میسر نمی باشد، تنها شیوه مطمئن تامین آب شرب است.

در مورد استفاده از آبمعدنی در کشور ما بایستی به موارد زیر توجه نمود:

همه آبهای بطری شده آبمعدنی نمیباشند. عبارت" آب آ امیدنی  "قید شده بر روی بطری ها نشان دهنده آن است که این آبها فاقد املاح معدنی کافی بود و اکثرا از چاههای داخل یا اطراف شهر بدست می آیند.

-  منشاء آب ( چشمه یا چاه) میتواند بعلت مجاورت با عوامل آلوده کننده آب مانند چاههای فاضلاب محدوده شهری و ییلاقی، کارخانجات و محل چرای دام و غیره در معرض آلودگی قرار گیرد.

-  عدم رعایت مسائل بهداشتی و آلوده بودن احتمالی بطری و درب بطری در خط پرکن آبمعدنی می تواند موجب آلودگی آبمعدنی گردد.

میکرواورگانیزم ها در شرایط مساعد در داخل بطری بسرعت رشد و تکثیر می یابند. از این نظر آبمعدنی را بایستی پیش از گذشت تاریخ مصرف استفاده نموده و قبل از مصرف چند روز در داخل یخچال نگهداری کرد.   

3- روش های تصفیه آب خانگی

 متداول ترین روش های تصفیه آب خانگی بشرح زیر میباشد :   

رزین های تبادل یون

برای کاهش سختی آب

رزین های تبادل یونی با تبدیل یون های کلسیم و منیزیم محلول در آب به یون های نامحلول ، آنها را جذب و در نتیجه سختی آب را کاهش می دهد. متاسفانه، این رزین ها محیط بسیار مساعدی برای رشد و تکثیر باکتریها میباشند بطوریکه تعداد باکتریها در داخل این فیلترها در کمترین مدتی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

جدیدا برای مقابله با تکثیر میکرواورگانیزم ها در محیط رزینی، فیلترهای رزینی نوع Bacteriostatic  تولید گردیده است که تا حدودی مانع تکثیر سریع میکروبها در داخل فیلتر می گردد. با این وجود، قبل وبعد از این نوع فیلتر آب بایستی کاملا ضدعفونی گردد و چون راکد ماندن‌ آب در داخل بستر رزین موجب گندیدگی سریع آب می گردد،  باید دقت نمود که آب در داخل این فیلترها همیشه جریان داشته باشد. رزینهای داخل فیلتر پس از مدتی اشباع شده و بایستی تعویض شوند. استفاده از این فیلترها برای آبهای مشکوک و یا آلوده به میکروب و انگل مجاز نمی باشد. 

 

کربن اکتیو (زغال فعال)

برای حذف کلر، رنگ، بو و تری هالومتانها

فیلترهای کربن فعال خاصیت جذب مواد آلی و بعضی فلزات سنگین محلول در آب را دارد و رنگ، بو، کلر و ترکیبات کلر آب را حذف می نماید. مشابه فیلترهای رزین، بستر کربن فعال محیط مساعدی برای تغذیه و تکثیر باکتری ها بشمارمی آیند و پس از آن گندزدایی و تصفیه میکربی ضروری میباشد.

زئولیت

برای حذف فلزات سنگین

زئولیت ها رزین های طبیعی هستند که دارای خاصیت مبادله کاتیونی و حذف فلزات سنگین میباشند. از جمله موارد مهم کاربری زئولیت ها حذف کاتیونهای ارسنیک، تیتان، آلومینیوم کوبالت، کرم، آلومینیوم، سرب، روی و غیره میباشد. 

 

فیلترهای سرامیکی

برای حذف مواد معلق، باکتری ها و انگلها

فیلترهای سرامیکی با منفذهای عبور آب حدود 5/0 میکرون، مانع عبور مواد معلق و کلیه انگلها و میکربها گردیده و با اطمینان کامل آلاینده های بیماری زای آب را حذف می نمایند. حتی آبهای آلوده و مشکوک پس از عبور از این صافی ها کاملا شفاف،  بهداشتی و قابل شرب می گردند.

تصفیه با فیلترهای سرامیکی تنها روش غیرشیمیایی میباشد که بدون نیاز به برق، آلودگی های میکربی آب را حذف می نماید. فیلترهای سرامیک مرغوب، در مواقع شیوع بیماریهای اپیدمی نیز بهترین شیوه تامین آب شرب سالم در محل مصرف میباشند. 

 

4- دستگاه های تصفیه آب خانگی   

بطوریکه مشاهده می شود، هیچ یک از روشهای فوق به تنهایی قادر به تامین آب شرب سالم و گوارا نمی باشد. با در نظر گرفتن مواد زائد موجود در آب و با استفاده از روشهای مختلف تصفیه بایستی مواد زائد را از آب خارج نمود.

    

روش تامین آب شرب سالم خانگی