مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سيستم هاي تصفيه آب

1-1-تصفيه عمومي: عمده منبع آب مورد استفاده در بخش خانگي، آب استحصالي از چاههاي عميق و نيز آب رودخانه ها مي باشند. اين آب در تصفيه خانه هاي برزگ صنعتي طي مراحلي آماده شرب گرديده به سيستم توزيع آب تزريق مي گردند. اين آب از لحاظ شكل ظاهري(رنگ، بو، طعم، شفافيت)، خواص شيميايي(سختي، TDS، ...) بايد در محدوده قابل قبولي قرار گيرد. طبق استاندارد ايران (موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران شماره 1053، ويژگي هاي آب آشاميدني) به شرح زير است:

جدول 1-1: مشخصات فيزيكي آب

جدول 2-1: حدود مجاز مواد شيميايي

*ميزان فلوئور مجاز: 0.6 تا 1.7 ميلي گرم در ليتر

** نيتراتها: حداكثر 45 ميلي گرم در ليتر بر حسب يون نيترات (NO3)

*** نيتريت ها: حداكثر 0.004 ميلي گرم در ليتر بر حسب يون نيتريت (NO2)

جدول 3-1: مشخصات ساير مواد شيميايي در آب

عمليات آبي بسياري بر روي آب صورت مي گيرد تا كيفيت آب در محدوده فوق الذكر قرار گيرد. نكته مورد اهميت در هنگام توزيع آب تزريق كلر (بصورت مايع،‌گاز و يا جامد) به آب به منظور جلوگيري از آلودگي اتفاقي در مسير توزيع و نيز جلوگيري از رشد و نمو ميكرو ارگانيزم مي باشد.

2-1- تصفيه موضعي (POU):

همانطور كه گفته شد به دليل آلودگي هاي اتفاقي (نشتي سيستم توزيع و يا آلودگي منبع آب)، اين امكان وجود دارد تا آب ورودي ساختمان دچار آلودگي گردد. بعلاوه به دليل ذائقه هاي مختلف و يا يك بيماري خاص، آب آشاميدني ممكن است مطلوب استفاده تمامي اشخاص نباشد. بدين منظور از سيستم هاي تصفيه موضعي (POU) استفاده مي گردد كه به شرح زير مي باشند.

1-2-1- تقطير (Distillation):

در اين روش آب تا نقطه جوش حرارت داده مي شود و سپس بخار آب تقطير مي شود. از محاسن اين روش حذف كامل تمامي املاح و ميكرو ارگانيزم هاست. در عوض از معايب اين سيستم مصرف انرژي بالا، نياز به فضاي زياد و هزينه تهيه بالا مي باشد. از طرف ديگر در اين روش آب تصفيه شده فاقد هر گونه املاحي است و از طعم و مزه مناسب برخوردار نمي باشد.

2-2-1- تبادل يوني (Ion Exchange):

در اين روش آب از خلال رزين هاي شيميايي خاص عبور كرده و املاح آب كه به صورت يون در آن محلول هستند جذب اين رزين ها شده و يا با يون هاي ديگر تعويض شده، آب با سختي پايين تر از آن عبور مي كند. از محاسن اين روش جداسازي مناسب املاح و قيمت نسبتاً پايين آن است. در عوض از معايب اين سيستم بي اثر بودن آن بر روي ميكرو ارگانيزم ها و هزينه نسبتاً بالا در خلال زماني طولاني است.

3-2-1- جذب كربني:

اين روش به صورت وسيعي در صنعت تصفيه خانگي آب مورد استفاده قرار مي گيرد. كربن فعال               (Activated Carbon) به صورت مؤثري بسياري از مواد شيميايي، گازها، فلزات سنگين و حتي برخي از ميكروارگانيزمها را جذب  مي كند. از محاسن اين روش جداسازي طيف وسيعي از آلودگي ها و عمر طولاني مي باشد. در عوض از معايب دستگاه، عدم جداسازي تمامي ميكرو ارگانيزم ها است.

4-2-1- فيلتر هاي ريز متخلخل (Micro Porous Basic Filtration):

در اين روش آب از خلال يك جدار متخلخل عبور مي كند. ذرات بزرگتر از سوراخ هاي فيلتر، در پشت جداره باقي مانده و آب خالص تر از آن عبور مي كند. اندازه سوراخها معمولاً در حد چند ميكرون مي باشد. از محاسن اين روش هزينه نگهداري پايين، ظرفيت توليد آب تصفيه شده بالا با صرف انرژي ناچيز و مؤثر بودن آن در جذب بسياري ذرات و ميكرو ارگانيزم ها مي باشد. در عوض اين روش توانايي جداسازي املاح حل شده در آب و نيز ميكرو ارگانيزم هاي كوچك را ندارد.

5-2-1- روش اسمز معكوس (Reverse- Osmosis):

اين روش بر پايه خاصيت اسمزي آب استوار است. به صورت طبيعي آب از محيط رقيق تر به محيط غليظ تري كه توسط يك پرده نيمه تراوا جدا شده است، نفوذ مي كند. با بهره گيري از اين خاصيت آب، با اعمال فشار، چرخه معكوس صورت مي گيرد. يعني آب از محيط غليظ تر (با املاح بيشتر) به محيط رقيق تر (آب با املاح كمتر) جريان مي يابد. از آنجايي كه غشاء نيمه تراوا داراي روزنه هاي بسيار ريزي است، آب ابتدا از چند فيلتر گذشته تا ذرات آن گرفته شود. با اين روش مي توان‌ آب با خلوص بالا تهيه كرد. از محسنات اين روش حذف مؤثر تقريباً تمام انواع آلودگي ها و ذرات (حل شده و معلق) است. در عوض ميزان آب دهي اين سيستم پايين بوده (در حد چند ليتر در روز بوده و نياز به مخزن ذخيره دارد)، نياز به پمپ براي توليد فشار دارد. به علاوه ميزان خلوص آب بدست آمده بستگي به ميزان فشار و نيز دفع پساب توليدي دارد(اين سيستم مقداري آب با ناخالصي بالا توليد     مي كند كه بايد دفع گردد). از ديگر معايب اين روش فضاي اشغالي نسبتاً بالاي دستگاه است.

6-2-1- روش پرتو افكني فرا بنفش (Ultra Voilet (UV) Radiation):

در اين روش با استفاده از اشعه ماوراء بنفش، آب در جريان ضد عفوني مي گردد. از معايب اين روش بي اثر بودن آن بر روي ميزان املاح آب است و نيز اينكه بسياري از ميكرو ارگانيزم ها نسبت به آن مقاومت نشان مي دهند.

7-2-1- استفاده از آب بسته بندي شده:

در اين روش آب چشمه و يا آب فراوري شده داخل بطري پر شده و توزيع مي گردد. از محاسن اين روش قابل حمل بودن آب و تهيه آسان آن مي باشد. از معايب اين روش گران بودن تهيه آب بطري و نيز متفاوت بودن كيفيت آب (با منابع توليد متفاوت) مي باشد. همچنين نحوه انبار داري و توزيع نامناسب آن، كيفيت آب را تحت الشعاع قرار مي دهد. توجه به اين نكته حائز اهميت است كه آب بدست آمده از برخي چشمه ها اگرچه سالم است اما ممكن است املاح بيشتري حتي نسبت به آب شهر داشته باشد كه اين موضوع در مورد افرادي كه نياز به آب كم املاح دارند بايد مورد توجه قرار گيرد.

روش هاي فوق الذكر به صورت انفرادي و يا تركيبي مورد استفاده قرار گرفته و سيستم تصفيه آب خانگي را تشكيل مي دهند. به عنوان مثال در سيستم هاي اسمز معكوس، تركيبي از روشهاي اسمز معكوس، فيلتر هاي كربني و ... مورد استفاده قرار مي گيرند. نكته مهم در انتخاب سيستم هاي تصفيه آب خانگي، يافتن نياز واقعي فرد و علت نارضايتي از آب شهري مصرفي است. براي مثال آب تهران از لحاظ سطح املاح حل شده (TDS)، سختي در حد استاندارد است. عمده شكايت ها از آب به دليل وجود بو (عموماً بوي كلر)، طعم نامطبوع، وجود لايه چربي مانند بر روي آب و بستن لايه قرمز رنگ بر روي آب مي باشد. در اين صورت مي توان به راحتي با استفاده از يك فيلتر كربني، اين آلودگي ها را حذف نمود.

در نقاطي كه املاح آب بسيار بالاست (مانند شهرهاي كويري) و دغدغه اصلي، رسوبات برجا مانده از آب است و يا در مواردي كه به دليل مشكل بيماري خاص (مثل سنگ كليه) بيمار از نوشيدن آب ‌با املاح بالا منع شده است، مي توان با استفاده از يك فيلتر با قابليت تبادل يوني و يا به روش اسمز معكوس سطح املاح را پايين آورد. در حالت عادي املاح موجود در آب علاوه بر توليد طعم مطبوع آن تامين كننده قسمتي از املاح مورد نياز بدن مي باشند. (به عنوان مثال فلوئور موجود در آب تا ميزانppm1.5 براي رشد دندانها لازم است ولي وقتي اين مقدار به ppm 2 مي رسد باعث خرابي دندان مي گردد).

همانطور كه قبلاً گفته شد در صورت استفاده از آب معدني داخل بطري، فرد بيمار حتماً بايد به جدول مشخصات آب دقت كند. بسياري از آب هاي معدني املاحي بسيار بيشتر از آب شهر دارند كه در اين صورت استفاده از آن نه تنها كمكي به بيمار نمي كند بلكه مشكلات بيشتري نيز توليد مي كند.

برخي افراد به آب مصرفي خود از لحاظ آلودگي به انگل ها، ميكروبها و ... اطمينان ندارند. گرچه آب شهري در هنگام خروج از مركز تصفيه آب بايد عاري از اين ميكرو ارگانيزم ها باشد اما اين امكان وجود دارد كه آلودگي به صورت اتفاقي (آلودگي در منبع ذخيره آب و ...) بوجود آيد و يا به دليل فرسودگي سيستم توزيع آب و نشتي، آلودگي به داخل آب نفوذ نمايد. در اين صورت استفاده از روش اسمز معكوس و يا ميكرو فيلتر ها براي حذف ميكرو ارگانيزم ها مناسب است.

3-1- حذف گاز كلر:

تقريباً در تمامي سيستم هاي تصفيه آب از كلر به عنوان يك ماده گند زدا استفاده مي شود. كلر ممكن است در طول چرخه تصفيه آب نيز مورد استفاده قرار گيرد ولي هنگام توزيع آب از مركز تصفيه آب مقداري كلر (به شكل جامد، مايع و يا گاز) به آب اضافه مي گردد. دليل اصلي اضافه كردن كلر جلوگيري از رشد و نمو ميكرو ارگانيزم هاي موجود در آب (به هر حال مقدار اندكي از اين ميكرو ارگانيزم ها همواره در آب وجود دارند) و نيز مقابله با آلودگي هاي احتمالي در شبكه توزيع مي باشد.

در مورد مضرات وجود كلر در آب آشاميدني نظرات كاملاً دو گانه اي وجود دارد. مسئولان دولتي و سازمان هاي مربوطه از بي ضرر بودن كلر موجود در آب خبر مي دهند. برخي از گزارشات حاكي است حتي با مصرف آب حاوي كلر به ميزان mg/l 50 براي مدت كوتاه هيچ اثر مخربي بر روي بدن مشاهده نشده (ميزان كلر موجود در آب حدود mg/l 1 مي باشد) حتي در برخي از منابع، گزارشي مبني بر استفاده آب با mg/l 32 كلر توسط سربازان براي مدت چندين ماه بدون بروز بيماري خاص آمده است. از طرف ديگر برخي مطالعات پزشكي مستقل خلاف نظر فوق را ارائه مي دهند. به عنوان مثال در مورد حيوانات آزمايشگاهي مطالعات حاكي از افزايش ريسك ابتلا به سرطان با افزايش ميزان كلر آب است.

برخي از مطالعات بيانگر افزايش ابتلا به سرطان خون در مواردي كه به مدت طولاني از آب با كلر بالا استفاده مي شود است. بر اساس مطالعات بخش كيفيت محيط زيست آمريكا ابتلا به سرطان در افرادي كه از آب با كلر بالا استفاده مي كنند 93% بيشتر از سايرين مي باشد.

1-3-1- مضرات گاز كلر:

1-1-3-1 معمولاً در تمامي مراكز تصفيه آب در هنگام خروج آب از مركز به آن كلر اضافه مي شود. بر اساس استاندارد ملي ايران، ميزان كلر آزاد براي PH بين 6 و 8 بايد حداقل 0.2 ميلي گرم در ليتر باشد(اين استاندارد، حد بالايي براي كلر ارائه نداده است). بررسي انجام گرفته بر روي آب كانادا نشان مي دهد ميزان كلر آزاد در آب آشاميدني در حدود 0.4 تا 2 ميلي گرم در ليتر در زمان خروج از مركز تصفيه آب، 0.4 تا 1.2 در ميانه مسير توزيع و حدود 0.04 تا 0.8 ميلي گرم در ليتر در نقاط انتهايي مصرف مي باشد.

موسسه جهاني سلامت (WHO) پيشنهاد داده است براي مناطقي كه خطر شيوع وبا و ساير امراض مسري وجود ندارد ميزان كلر آزاد 0.2 تا 0.5 در تمام نقاط توزيع آب، ثابت نگه داشته شود.

2-1-3-1- كلر به دو صورت به بدن انسان آسيب مي رساند. كلر به تنهايي به عنوان عنصري با قابليت تركيب بالا، مي تواند با بافت هاي زنده تركيب شود و به همين دليل به بافت هاي زنده در معرض تماس آسيب رساند. از طرف ديگر كلر با بسياري از مواد ضروري مورد نياز بدن نيز وارد واكنش مي شود. موادي نظير ويتامين ها، پروتئين ها و ....

از طرفي ديگر كلر اضافه شده به آب محصولات جانبي ديگري (By Product) ايجاد مي كند. مهم ترين اين تركيبات تري هالومتان (THM) مي باشد. اين تركيب براي سلامتي بسيار خطرناك بوده و با بوجود آوردن راديكال آزاد در بدن باعث تخريب سلولي مي گردد. متخصصين سرطان در آمريكا اعتقاد دارند كه اين تركيب مسئول ايجاد بسياري از سرطان ها در آمريكاست.

با توجه به اينكه با يك فيلتر ساده كربني به راحتي مي توان كلر را از آب حذف نمود به نظر منطقي مي آيد كه علي رغم گزارشات ضد و نقيض در اين خصوص، خود را نسبت به كلر موجود در آب ايمن كنيم.

4-1- حذف نيترات:

1-4-1- طبق استاندارد در ايران ميزان نيترات مجاز در آب 45 ميلي گرم در ليتر مي باشد. اين ميزان بر اساس WHO، 50 ميلي گرم در ليتر معرفي گشته است. نيتراتها عموماً بواسطه فاضلاب هاي شهري، مواد دفعي حيواني و گياهي وارد خاك مي شوند و پس از طي چرخه هاي طبيعي ممكن است وارد آب هاي زيرزميني گردند. عموماً شيوع آلودگي آب با نيتراتها در منازل اطراف زمين هاي كشاورزي و اطراف شهرهاي صنعتي بيشتر است. طبق آمار دولتي، در حال حاضر ميزان نيترات آب آشاميدني در شهر تهران در محدوده قابل قبولي قرار دارد.

2-4-1- مضرات نيترات:

ميزان بيشتر از حد مجاز نيترات در آب خطرات بسياري براي سلامتي بخصوص براي كودكان و زنان باردار ايجاد مي كند. نفس تنگي، زردي و كم خوني از بيماري هاي شايع مي باشند. دليل اصلي زيانبار بودن نيترات ها اين است كه نيتريت حاصل از احياء نيترات معدني و آلي پس از ورود به گردش خون آهن هموگلوبين را اكسيده مي كند و بنابراين قدرت اكسيژن رساني خون را كاهش      مي دهد. نوزادان زير شش ماه آسيب پذيرترين گروه نسبت به اين اختلال هستند. علاوه بر آن بر اساس تحقيقات، ‌رابطه معني داري بين نيترات موجود در آب و افزايش احتمال ابتلا به سرطان موجود است.

3-4-1- از آنجايي كه آنيون نيترات حلاليت بالايي در آب دارد، متأسفانه جداسازي آن از آب كار آساني نيست. براي اين منظور در مقياس خانگي از دو روش مي توان استفاده كرد. روش اول استفاده از احياء يوني (فيلترهاي رزيني) است. البته در موردي كه تمايل به حذف نيترات آب بيشتر باشد، رزين هاي معمولي كارايي بالايي ندارند و ترجيحاً بايد از رزيني كه مخصوص حذف نيترات است استفاده نمود. متد ديگر استفاده از روش اسمز معكوس است. اين روش نيز عملكرد نسبتاً مناسبي براي حذف نيترات ها دارد. نكته بسيار مهم در روش اسمز معكوس، انتخاب دستگاه مناسب مي باشد. از آنجايي كه قلب اين دستگاه، فيلتري با غشاء نيمه تراواست، انتخاب دستگاهي كه از فيلتري با كيفيت بالا در اين خصوص استفاده كند بسيار مهم است.