تصفیه آب

با توجه به شرایط آب موجود در سطح زمین و همچنین آب های زیر زمینی و وجود املاح های ریز و درشت درون آب و مشکلات میکروبی آب، لازم است که آب مورد استفاده برای شرب و صنعت قبل از وارد شدن به چرخه، فرآیند تصفیه آب انجام شود .

• 

خواص فیزیکی آب های آشامیدنی :

الف) درجه گرماي آب آشاميدني: آب بسيار سرد اثرهاي بدي بر دستگاه گوارش انسان میگذارد و آب با درجة گرماي بالا حالت بي‌مزگي داشته و گوارا نخواهد بود. درجه گرماي آب آشاميدني بايد ميان 5 تا 15 درجه باشد. مناسب‌ترين درجة گرماي آب آشاميدني 8 تا 12 درجه سانتي‌گراد است.
ب) رنگ آب آشاميدني: آب آشاميدني بايد بي‌رنگ باشد و در ضخامت‌هاي زياد رنگ آبي مايل به سبز زلالي را داشته باشد.
ج) بوي آب آشاميدني: آب آشاميدني بايد بي‌بو باشد وجود اسيد سولفوريك، كلر، فنول، آمونياك به آب بوي ناخوشايند مي‌دهند. با 50 تا65 درجة گرم كردن آب بوي آن بيشتر نمودار مي‌گردد.

براي بررسي كيفيت آب در تصفيه خانه برای فرآیند تصفیه آب گام‌هاي زير برداشته مي‌شوند:
نمونه‌برداري از آب: در يك تصفيه خانه و يا يك منبع طبيعي آب، نمونه‌برداري از آب بايد منظم و در چند نقطه از مسير جريان آن انجام گيرد. نمونه‌برداري از نقطه‌ي وارد شدن آب به تصفيه خانه و نقطه‌ي بيرون رفتن آن كافي نيست بلكه براي كنترل كار واحدهاي گوناگون نيز بايد نمونه‌برداري‌ها و آزمايش‌هاي لازم انجام گيرد.

نبایدهیچگونه گازي از آن بيرون رود و فوراً شيشه‌ي نمونه بسته شود. زمان ميان برداشت نمونه و آزمايش آن نبايد از 72 ساعت تجاوز كند. شيشه نمونه‌برداري بايد قبلاً با آب مورد آزمايش چند بار شسته شود. فاصلة‌ دو نمونه‌برداري براي آزمايش‌هاي تعيين خواص فيزيكي و شيميايي منبع‌هاي طبيعي آب حداكثر 3 ماه و براي آزمايش‌هاي باكتريولوژي در مورد شهرهاي كوچك حداقل يك تا دوهفته و براي شهرهاي بزرگ هر روز بايد انجام گيرد.

آزمایش آب :

آزمايش‌هاي روزمره: آزمايش‌هاي روزمره در يك تصفيه خانه برای فرآیند تصفیه، شامل تعيين خواص فيزيكي نظير تعيين درجة گرماـ رنگ‌ـ بو و مزة آب و تعيين خواص شيميايي نظير  سختي آب‌، قلیاییت آب ، کلراید ، هدایت الکتریکی و ‌ مقدار گازهاي محلول در آب و مقدار تركيب‌هاي شيميايي گوناگوني كه ممكن است در آب از حد مجاز بيشتر باشند.   
آب‌هاي آلوده را مي‌توان به سه روش مكانيكي ـ شيميايي‌ و زيستي (بيولوژيك) تصفيه نمود. در تصفية‌آب آشاميدني ممكن است چند گونه از تصفيه‌هاي نامبرده تواماً در يك دستگاه انجام گيرد.

مهمترین روش های متداول در فرآیند تصفیه آب آشامیدنی :

1-گرفتن مواد درشت با كمك آشغال‌‌گير
2-ته‌نشين كردن مواد خارجي معلّق در آب
3-تصفية آب با كمك صافي‌ها
4-اكسيد كردن مواد آلي موجود در آب با كمك هوا رساني  5-گندزدايي آب توسط مواد شيميايي

شبکه آشغال گیر :

پيش از ورود آب به تصفيه‌خانه با كمك اين شبكه‌  فلزي مواد بزرگ شناور در آب گرفته مي‌شوند. از اين رو تنها براي برداشت از منابع روي زمين مانند رودخانه‌ها به كار مي‌روند. در صورت زياد بودن مواد شناور در آب رودخانه و براي جلوگيري از بسته شدن شبكه‌هاي نامبرده آنها را در دو يا سه رديف با سوراخهاي گوناگون قرار مي‌دهند شبكه‌هاي آشغال‌گير درشت با سوراخهاي 20 تا 30 ميليمتر و شبكه‌هاي ريز با سوراخ‌هاي 2 تا 5 ميليمتر و شبكه‌هاي خيلي ريز كه به ندرت مورد استفاده قرار مي‌گيرند با سوراخ‌هاي 2/0 تا يك ميليمتر ساخته مي‌شوند. مجموع سطح سوراخ‌هاي نخستين شبكه بايد 5/1 تا 2 برابر سطح مقطع لوله آورنده آب به تصفيه‌خانه باشد و سرعت آب در سوراخ‌هاي شبكه نبايد بيش از 66/0 متر بر ثانيه گردد ..

روش ته نشین کردن مواد خارجی آب :

 تصفيه در استخرهاي ته‌نشيني را معملولاً تصفية مقدماتي آب نيز مي‌نامند. چون آب‌هاي موجود درطبيعت دارای مقداري مواد معلق مي باشند كه در مرحله‌ي نخست بايد از آب گرفته شوند بنابراين آب را وارد استخرهاي بزرگي مي‌كنند و از سوي ديگر خارج مي‌سازند، آب پس از وارد شدن به استخر سرعتش كاهش می یابد و به 2 تا 10 ميليمتر در ثانيه مي‌رسد. اين سرعت كافي است كه به ذرات معلق امکان ته‌نشيني را بدهد. اين كار ممكن است به شكل متناوب نيز صورت گيرد يعني استخري را پر آب كرده و بگذارند ته‌نشين شود و سپس آب‌را خالی نموده و استخر را بشويند. از اين رو امروزه كمتر از اين روش استفاده مي‌شود . * ته‌نشيني با استفاده از مواد شيميايي :
براي كوتاه كردن مدت زمان ته‌نشیني و نيز براي كم كردن مقدار نمك‌هاي محلول در آب غالباً به استخرهاي ساده‌ ته‌نشيني كفايت نكرده و كاربرد مواد شيميايي جهت تصفية آب لازم می گردد. نوع و مقدار مواد شيميايي لازم بايد نسبت به نوع آب و مواد آن در آزمايشگاه تعيين گردد.

• 

مواد شیمیایی که برای ته نشینی مواد خارجی آب مصرف میشوند تا فرآیند تصفیه آب صورت گیرد، به صورت زیر عمل می کنند :

1 ـ مواد شيميايي مصرفي كه بيشتر داراي بار الكتريكي مثبت مي‌باشند مواد ريز معلق در آب را كه معمولاً داراي بار منفي هستند به دور خود جذب كرده و ذرات معلق بزرگ و سنگين‌تري را مي‌سازند و براي ته‌نشیني آماده مي‌كنند اين پديده را انعقاد مي‌نامند..
2- مواد شيميايي با نمك‌هاي محلول در آب تركيب شيميايي نموده و از نمك‌هاي محلول نمك‌هاي نامحلول به وجود مي‌آورند و آنها را براي ته‌نشيني آماده مي‌سازند. مواد شيميايي كه در تصفية آب آشاميدني به كار مي‌روند بسيار گوناگون مي‌باشند و مهمترين آنها عبارتند از: سولفات آلومينيوم (زاج سفيد)(o2H18.3)4So)2Al) ـ آلومينيوم سديم(2NaAlo) ـ كلرور آلومينيوم‌ (o2H6,3Alcl) ـ كلرور آهن (o2H6,3Fecl)ـ سولفات آهن سه‌o2H9,3(4So)2Fe ـ سولفات آهن (o2H7,4seF)ـ سولفات مس (كات كبود) (o2H5,4CuSo)

گندزدايي آب:كارگندزدايي و كشتن باكتري‌هاي موجود در آب ممكن است به صورت شيميايي و يا فيزيكي انجام گيرد.
روش‌كلر زني ارزان‌ترين راه تصفیه آب است. كلر را ممكن است به صورت گازي شكل داراي اثر بيشتري مي‌باشد و سمي است . كلر و يا تركيب‌هاي آن پس از ورود به آب تجزيه شده و توليد اسيد هيپوكلروس مي‌كند كه روي پرتو پلاسم سلول زنده اثر كرده و فعل و انفعال آنزيم از كار مي‌اندازد.

عامل ديگر كه در ميزان مصرف كلر مؤثر است درجة گرماي آب مي‌باشد. براي نمونه اثر كلر در محيطي با درجة اسيدي ثابت در گرماي 30 درجه سه‌برابر اثر آن در 4 درجه است بجز دو عامل نام برده درجة آلودگي آب نيز در تعيين مقدار كلر لازم تأثير اساسي دارد. براي كلرگازي شكل مقدار مصرف با توجه به عوامل ياد شده از 3/0 تا 5 گرم و يا بيشتر براي هر متر مكعب آب‌هاي آلوده است. ولي براي آب‌هاي خام مصرفي در آبرساني معمولاً بيش از يك تا 3 گرم كلر براي هر متر مكعب آب خام مصرف نمي‌كنند.

هنگام بيرون آمدن آب از تصفيه خانه بايد كنترل نمود كه كلر باقيمانده در آب از 3/0 در د وجود كلر زياد رنگ و بوي آب را تغيير داده آن را بد رنگ و بد بو مي‌سازد . کلر در‌ آب اثر مسموميت آني ندارد. در صورتي كه هنگام تصفيه، كلر زيادي به آب زده باشند بايد آن را دوباره از آب بيرون آورد. به‌جز روش‌هاي نامبرده مي‌توان جذب كلر اضافي را از آب با كمك پودر زغال فعال كه روي صافي‌ها قرار داده‌ شده است انجام داد.

كلر ماده‌ايست اكسيد كننده پس در تعيين مقدار مصرف آن بايد توجه نمود كه آنقدر كلر به آب افزود تا بجز اكسيد كردن مواد اكسيد كردن مواد اكسيدپذير آب به مصرف كشتن ميكروب‌ها نيز رسيده و مقدار همه در آب باقي بماند. بايد در نظر داشت كه كلر در كار بعضي از واحدهاي تصفيه‌خانه (هم‌چون واحدهاي تصفية زيستي و يكان‌هاي كم كردن آهن و منگنز) اخلال مي‌كند. پس با توجه به اين موضوع محل كلر مزيت را خواهد داشت كه آب كلردار پس از عبور از صافي به ويژه وقتي در صافي از زغال فعال نيز استفاده شده باشد مقدار زيادي از بوي خود را از دست مي‌دهد. اين‌گونه كلر زني را كلر زني پيشين مي‌نامند.

معمولاً در مرحله آخر فرآیند تصفيه آب ممكن است به آب دوباره به مقدار كمي كلر بزنند كه بنام كلرزني نهايي ناميده مي‌شود. هيپو كلريت كلسيم كه از جذب گاز كلر بر روي آب آهك به دست مي‌‌آيد مخلوطي است از o2H4,2(clo)ca و مي‌توان آن را به صورت پودر به بازار تهيه نمود. پودر نام برده را به نسبت ده درصد در آب حل‌كرده و پس از ته‌نشين شدن تركيب‌هاي آهكي آن، بسته به نياز از محلول آن براي افزودن به آب آشاميدني استفاده مي‌شود.

در مصرف هيپوكلريت بايد توجه نمود كه نزديك به ده‌درصد از كلر موجود در هيپوكلريت به صورت لجن هدر مي‌رود. مصرف هيپوكلريت ساده‌تر و در روستاها كاربرد بيشتري دارد ولي اثر آن ضعيف‌تر از كلرگازي است. دستگاه‌هاي كلر زني گازي ـ كلر گازي را مستقيماً وارد آب مورد تصفيه نمي‌كنند. بلكه نخست آن‌ را با آب مي‌آميزند و سپس محلول به دست آمده را در لولة آب شهر تزريق و يا در منبع‌هاي ذخيرة آب وارد و آنرا با آب مخلوط مي‌كنند.

اُزون: با كمك جريان متناوب برق با فشار 8 تا10 هزار ولت و با فركانس 500 مي‌توان اُزون (3o)  گندزدايي آّب با آشاميدني به كار برد. مقدار اُزون مصرفي بسته به درجة آلودگي آب و نيز بر حسب اينكه تصفيه با اُزون به عنوان تنها وسيله‌ي تصفيه آب در نظر گرفته شده باشد و يا به هم راه صافي بكار رود تغيير مي‌كند مقدار اُزون لازم براي گندزدايي آب 5/0 تا يك گرم اُزون در هر متر مكعب آب و مدت كار گندزدايي 10 تا 15 دقيقه مي‌باشد.

گندزدايي با كمك اشعه ماوراء بنفش: اين روش فيزيكي براي تصفيه خانه‌هاي كوچك قابل استفاده است طول موج‌هاي لازم 200 تا 300 ميلي ميكرون مدت گندزدايي 3 ثانيه و مصرف برق حدود 40 وات ساعت براي هر متر مكعب آب مي‌باشد.
كاربرد يد و برم: براي تصفیه آب ،به اندازه‌هاي كم مي‌توان از يد و برم استفاده نمود كار با آنها آسان است و امروزه قرص‌هايي از اين مواد در بازار براي گندزايي آب وجود دارد.
جوشانيدن آب: عملاً باكتري‌ها در درجه گرماي 75 درجه در آب مي‌ميرند ولي از نظر اطمينان بايد آب را جوشانيد. گندزدايي آب به روش جوشانيدن خيلي گران تمام مي‌شود و براي هر مقدار كم در خانه‌ها قابل استفاده است.