دستگاه تصفيه آب

دستگاه تصفيه آب براي حذف يا كاهـش مواد زائد آب آشاميدني به كار مي روند. اين پارامترها عمدتا عبارتند از : الف ) سختي آب ب ) كلر و تركيبات بيماريزاي كلر ج ) فلزات سنگين د ) آلودگي هاي ميكروبي در زير به بررسي اين پارامترها و روش هاي تصفيه آنها مي پردازيم :
1- مواد زائد آب الف) سختي آب املاح موجود در آب موجب بالا رفتن سختي آب مي شوند. تماس آب با تركيبات آهكي موجود در زمين باعث ورود عوامل سختي در آب ها شده و معمولا آب هاي زيرزميني از سختي زيادتري نسبت به آب هاي سطحي برخوردارند. سختي آب، عملا شاخص ميزان فعل و انفعال آب با صابون است و براي شستشو با آب هاي سخت تر به صابون زيادتري نياز است. سختي آب به مجموعه املاح كلسيم و منيزيم موجود در آب بر حسب ميلي گرم در ليتر كربنات كلسيم اطلاق مي شود. طبقه بندي آب ها از نظر سختي به شرح زير مي باشد : آب هاي سبك 60- 0 ميلي گرم در ليتر آب هاي با سختي متوسط 120- 60 ميلي گرم در ليتر آب هاي سخت 180- 120 ميلي گرم در ليتر آب هاي خيلي سخت بيشتر از 180 ميلي گرم در ليتر آب هاي سخت در درجه حرارت بالا در جداره كتري و ديگ هاي بخار رسوبات كربنات كلسيم ايجاد مي كند. مطالعات اخير نشان داده كه مصرف آب هاي سخت تر به علت وجود منيزيم و كلسيم مرگ هاي ناگهاني ناشي از امراض قلبي و عروقي را به شدت كاهش مي دهد. در حال حاضر هيچگونه رابطه اي ميان پيدايش سنگ كليه و سختي آب گزارش نشده است. علاوه بر اين وجود كلسيم و منيزيم در آب هاي آشاميدني سخت مانع جذب فلزات سنگين نظير سرب، كادميوم، روي و مس و رسوب آنها در استخوان ها مي شود. در عين حال در نقاطي از روسيه كه از آب هاي نسبتا سخت استفاده مي كنند به مواردي از پيدايش سنگ در مجاري ادرار برخورده اند. اين موضوع تقريبا در آب هاي با سختي 500 ميلي گرم در ليتر كربنات كلسيم به اثبات رسيده است. از سوي ديگر در نقاطي كه از آب هاي نرم تر استفاده مي شود، به فشار خون، وجود چربي و كلسترول در خون برخورده اند كه هر دوي اين عوامل مي تواند در مرگ هاي ناگهاني بسيار مؤثر باشد. به طور كلي مي توان گفت كه در نقاطي كه آب سخت مصرف مي شود امراض قلبي كمتر از نقاطي است كه ساكنين آنها آب هاي سبك تر مصرف مي كنند. به علاوه بروز سكته هاي قلبي در نقاط با آب هاي سخت تر به مراتب كم تر از نقاط با آب هاي سبك تر است.
ب) كلـر براي ميكروب زدايي، در تصفيه خانه هاي شهري كلر به آب افزوده مي شود. كلر و تركيبات آن براي ضدعفوني آب آشاميدني در تصفيه خانه ها به آب اضافه مي گردد. در سال هاي اخير تحقيقات به عمل آمده نشان داده اند كه مواد آلي موجود در آب با كلر تركيب شده و ايجاد تري هالومتان ها، كلرات و ساير تركيبات جانبي مضر و سمي مي نمايند كه باعث بروز انواع بيماري هاي صعب العلاج در انسان مي گردند.
ج) فلزات سنگين فلزات سنگين از طريق نفوذ پساب صنعتي در آب آشاميدني به انسان منتقل مي شوند. فلزات سنگين با توجه به توسعه شهرنشيني و صنايع كه منجر به افزايش ميزان فاضلاب و پساب توليد گرديده است، عمدتا از طريق دفع نادرست و غيربهداشتي فاضلاب شهري و پساب صنعتي وارد محيط زيست مي گردد. مرگ و ميرهاي آبزيان در اثر تخليه پساب هاي محتوي فلزات سنگين در دنيا و ايران بي سابقه نيست. سبزيجات اطراف تهران نيز كه با فاضلاب آبياري مي شود از اين آلودگي ها بي بهره نمي باشد. فلزات سنگين شامل سرب، جيوه، روي، نيكل، كرم، كادميوم و غيره مي باشد. وجود فلزات سنگين در غلظت بيش از استاندارد در آب شرب باعث عوارض مختلف نظير مسموميت، حساسيت شديد، ضايعات كروموزومي، عقب افتادگي ذهني، فراموشي، پاركينسن، سنگ كليه، نرمي استخوان و انواع سرطان من جمله سرطان پروستات مي گردد. يكي از كارشناسان محيط زيست، آلودگي محيط مخصوصا آب با فلزات سنگين را به عنوان بزرگترين گناهي كه بشر در طبيعت انجام مي دهد ارزيابي نموده است..
د) ميكرواورگانيزم هاي بيماري زا ميكروب ها از طريق نفوذ فاضلاب انساني در آب آشاميدني به انسان منتقل مي شوند. امراض مختلفي به وسيله آب به انسان منتقل مي شوند. از جمله اين امراض مي توان وبا، حصبه، اسهال ميكروبي و خوني، هپاتيت، سل، ديفتري، انگل هاي خوني و كبدي را نام برد. عوامل بروز اين بيماري ها كه شامل تك ياخته ها، ويروس ها، باكتري ها، كرم ها و انگل ها مي باشند، از طريق نفوذ فاضلاب در آب آشاميدني به انسان منتقل مي شود. بيماري هاي ناشي از آب آلوده سالانه نزديك به يك ميليارد انسان را در روي كره زمين مبتلا مي كند و باعث مرگ حدود 10 ميليون نفر مي شود.
2- منشاء آب آب لـوله كشي آب تهران كه از سدهاي كرج، لار و لتيان تامين مي گردد داراي كيفيت بالائي بوده و از اين نظر معروفيت جهاني دارد. در سال هاي اخير به علت كافي نبودن آب اين سدها، براي تامين آب مورد نياز تهران چاه هاي عميق در سطح و حومه شهر حفر گرديده و آب آن به شبكه شهري اضافه گرديده است. آب اين چاه ها سختي آب تهران را بالا برده است و در صورتيكه قبل از ورود به شبكه تصفيه و گندزدايي نگردد مي تواند از طريق نشت پساب منشاء آلودگي هاي انگلي و ميكروبي و فلزات سنگين شود. از طرف ديگر بالا بودن مقدار كلر تزريقي در تصفيه خانه ها براي مقابله با اين آلودگي ها موجب ايجاد آلودگي شيميايي آب مي گردد كه علاوه بر طعم و بوي نامطبوع، كلر موجب ايجاد تركيبات بيماري زاي تري هالومتان ها مي شود. آب هاي شهري را بايستي قبل از استفاده از وجود ميكروب ها و انگل ها و همچنين كلر و تركيبات آن و در صورت موجود بودن، از فلزات سنگين پاك نمود.
آب معـدني در اكثر كشورهاي غربي براي شرب از آب لوله كشي استفاده نشده و به جاي آن از آب آشاميدني بسته بندي شده در بطري استفاده مي شود. دليل اين امر بدي كيفيت آب لوله كشي اين ممالك كه از رودخانه هاي حاوي فاضلاب تصفيه شده تامين مي گردد مي باشد. آب معدني در كشورهايي كه آب لوله كشي از تصفيه پساب تهيه مي شود و فاقد املاح مفيد مي باشد و يا دسترسي به آب پاك ميسر نمي باشد، تنها شيوه مطمئن تامين آب شرب است. در مورد استفاده از آب معدني در كشور ما بايستي به موارد زير توجه نمود : همه آب هاي بطري شده آب معدني نمي باشند. عبارت ” آب آشاميدني “ قيد شده بر روي بطري ها نشان دهنده آن است كه اين آب ها فاقد املاح معدني كافي بود و اكثرا از چاه هاي داخل يا اطراف شهر بدست مي آيند. - منشاء آب ( چشمه يا چاه ) مي تواند به علت مجاورت با عوامل آلوده كننده آب مانند چاه هاي فاضلاب محدوده شهري و ييلاقي، كارخانجات و محل چراي دام و غيره در معرض آلودگي قرار گيرد. - عدم رعايت مسائل بهداشتي و آلوده بودن احتمالي بطري و درب بطري در خط پركن آب معدني مي تواند موجب آلودگي آب معدني گردد. ميكرواورگانيزم ها در شرايط مساعد در داخل بطري به سرعت رشد و تكثير مي يابند. از اين نظر آب معدني را بايستي پيش از گذشت تاريخ مصرف استفاده نموده و قبل از مصرف چند روز در داخل يخچال نگهداري كرد.
3- روش هاي تصفيه آب خانگي متداول ترين روش هاي تصفيه آب خانگي بشرح زير مي باشد:
رزين هاي تبادل يون، براي كاهش سختي آب رزين هاي تبادل يوني با تبديل يون هاي كلسيم و منيزيم محلول در آب به يون هاي نامحلول ، آنها را جذب و در نتيجه سختي آب را كاهش مي دهد. متاسفانه، اين رزين ها محيط بسيار مساعدي براي رشد و تكثير باكتري ها مي باشند به طوريكه تعداد باكتري ها در داخل اين فيلترها در كمترين مدت به ميزان قابل توجهي افزايش مي يابد. جديدا براي مقابله با تكثير ميكرواورگانيزم ها در محيط رزيني، فيلترهاي رزيني نوع Bacteriostatic توليد گرديده است كه تا حدودي مانع تكثير سريع ميكروب ها در داخل فيلتر مي گردد. با اين وجود، قبل و بعد از اين نوع فيلتر آب بايستي كاملا ضدعفوني گردد و چون راكد ماندن‌ آب در داخل بستر رزين موجب گنديدگي سريع آب مي گردد، بايد دقت نمود كه آب در داخل اين فيلترها هميشه جريان داشته باشد. رزين هاي داخل فيلتر پس از مدتي اشباع شده و بايستي تعويض شوند. استفاده از اين فيلترها براي آب هاي مشكوك و يا آلوده به ميكروب و انگل مجاز نمي باشد.
كربن اكتيو ( زغال فعال )، براي حذف كلر، رنگ، بو و تري هالومتان ها فيلترهاي كربن فعال خاصيت جذب مواد آلي و بعضي فلزات سنگين محلول در آب را دارد و رنگ، بو، كلر و تركيبات كلر آب را حذف مي نمايد. مشابه فيلترهاي رزيني، بستر كربن فعال محيط مساعدي براي تغذيه و تكثير باكتري ها به شمار مي آيند و پس از آن گندزدايي و تصفيه ميكروبي ضروري مي باشد.
زئوليت، براي حذف فلزات سنگين زئوليت ها رزين هاي طبيعي هستند كه داراي خاصيت مبادله كاتيوني و حذف فلزات سنگين مي باشند. از جمله موارد مهم كاربري زئوليت ها حذف كاتيون هاي ارسنيك، تيتان، آلومينيوم كوبالت، كرم، آلومينيوم، سرب، روي و غيره مي باشد.
فيلترهاي سراميكي، براي حذف مواد معلق، باكتري ها و انگل ها فيلترهاي سراميكي با منفذهاي عبور آب حدود 5/0 ميكرون، مانع عبور مواد معلق و كليه انگل ها و ميكروب ها گرديده و با اطمينان كامل آلاينده هاي بيماري زاي آب را حذف مي نمايند. حتي آب هاي آلوده و مشكوك پس از عبور از اين صافي ها كاملا شفاف، بهداشتي و قابل شرب مي گردند. تصفيه با فيلترهاي سراميكي تنها روش غيرشيميايي مي باشد كه بدون نياز به برق، آلودگي هاي ميكروبي آب را حذف مي نمايد. فيلترهاي سراميك مرغوب، در مواقع شيوع بيماري هاي اپيدمي نيز بهترين شيوه تامين آب شرب سالم در محل مصرف مي باشند.

دستگاه تصفيه آب براي حذف يا كاهـش مواد زائد آب آشاميدني به كار مي روند. اين پارامترها عمدتا عبارتند از : الف ) سختي آب ب ) كلر و تركيبات بيماريزاي كلر ج ) فلزات سنگين د ) آلودگي هاي ميكروبي در زير به بررسي اين پارامترها و روش هاي تصفيه آنها مي پردازيم :
1- مواد زائد آب الف) سختي آب املاح موجود در آب موجب بالا رفتن سختي آب مي شوند. تماس آب با تركيبات آهكي موجود در زمين باعث ورود عوامل سختي در آب ها شده و معمولا آب هاي زيرزميني از سختي زيادتري نسبت به آب هاي سطحي برخوردارند. سختي آب، عملا شاخص ميزان فعل و انفعال آب با صابون است و براي شستشو با آب هاي سخت تر به صابون زيادتري نياز است. سختي آب به مجموعه املاح كلسيم و منيزيم موجود در آب بر حسب ميلي گرم در ليتر كربنات كلسيم اطلاق مي شود. طبقه بندي آب ها از نظر سختي به شرح زير مي باشد : آب هاي سبك 60- 0 ميلي گرم در ليتر آب هاي با سختي متوسط 120- 60 ميلي گرم در ليتر آب هاي سخت 180- 120 ميلي گرم در ليتر آب هاي خيلي سخت بيشتر از 180 ميلي گرم در ليتر آب هاي سخت در درجه حرارت بالا در جداره كتري و ديگ هاي بخار رسوبات كربنات كلسيم ايجاد مي كند. مطالعات اخير نشان داده كه مصرف آب هاي سخت تر به علت وجود منيزيم و كلسيم مرگ هاي ناگهاني ناشي از امراض قلبي و عروقي را به شدت كاهش مي دهد. در حال حاضر هيچگونه رابطه اي ميان پيدايش سنگ كليه و سختي آب گزارش نشده است. علاوه بر اين وجود كلسيم و منيزيم در آب هاي آشاميدني سخت مانع جذب فلزات سنگين نظير سرب، كادميوم، روي و مس و رسوب آنها در استخوان ها مي شود. در عين حال در نقاطي از روسيه كه از آب هاي نسبتا سخت استفاده مي كنند به مواردي از پيدايش سنگ در مجاري ادرار برخورده اند. اين موضوع تقريبا در آب هاي با سختي 500 ميلي گرم در ليتر كربنات كلسيم به اثبات رسيده است. از سوي ديگر در نقاطي كه از آب هاي نرم تر استفاده مي شود، به فشار خون، وجود چربي و كلسترول در خون برخورده اند كه هر دوي اين عوامل مي تواند در مرگ هاي ناگهاني بسيار مؤثر باشد. به طور كلي مي توان گفت كه در نقاطي كه آب سخت مصرف مي شود امراض قلبي كمتر از نقاطي است كه ساكنين آنها آب هاي سبك تر مصرف مي كنند. به علاوه بروز سكته هاي قلبي در نقاط با آب هاي سخت تر به مراتب كم تر از نقاط با آب هاي سبك تر است.
ب) كلـر براي ميكروب زدايي، در تصفيه خانه هاي شهري كلر به آب افزوده مي شود. كلر و تركيبات آن براي ضدعفوني آب آشاميدني در تصفيه خانه ها به آب اضافه مي گردد. در سال هاي اخير تحقيقات به عمل آمده نشان داده اند كه مواد آلي موجود در آب با كلر تركيب شده و ايجاد تري هالومتان ها، كلرات و ساير تركيبات جانبي مضر و سمي مي نمايند كه باعث بروز انواع بيماري هاي صعب العلاج در انسان مي گردند.
ج) فلزات سنگين فلزات سنگين از طريق نفوذ پساب صنعتي در آب آشاميدني به انسان منتقل مي شوند. فلزات سنگين با توجه به توسعه شهرنشيني و صنايع كه منجر به افزايش ميزان فاضلاب و پساب توليد گرديده است، عمدتا از طريق دفع نادرست و غيربهداشتي فاضلاب شهري و پساب صنعتي وارد محيط زيست مي گردد. مرگ و ميرهاي آبزيان در اثر تخليه پساب هاي محتوي فلزات سنگين در دنيا و ايران بي سابقه نيست. سبزيجات اطراف تهران نيز كه با فاضلاب آبياري مي شود از اين آلودگي ها بي بهره نمي باشد. فلزات سنگين شامل سرب، جيوه، روي، نيكل، كرم، كادميوم و غيره مي باشد. وجود فلزات سنگين در غلظت بيش از استاندارد در آب شرب باعث عوارض مختلف نظير مسموميت، حساسيت شديد، ضايعات كروموزومي، عقب افتادگي ذهني، فراموشي، پاركينسن، سنگ كليه، نرمي استخوان و انواع سرطان من جمله سرطان پروستات مي گردد. يكي از كارشناسان محيط زيست، آلودگي محيط مخصوصا آب با فلزات سنگين را به عنوان بزرگترين گناهي كه بشر در طبيعت انجام مي دهد ارزيابي نموده است..
د) ميكرواورگانيزم هاي بيماري زا ميكروب ها از طريق نفوذ فاضلاب انساني در آب آشاميدني به انسان منتقل مي شوند. امراض مختلفي به وسيله آب به انسان منتقل مي شوند. از جمله اين امراض مي توان وبا، حصبه، اسهال ميكروبي و خوني، هپاتيت، سل، ديفتري، انگل هاي خوني و كبدي را نام برد. عوامل بروز اين بيماري ها كه شامل تك ياخته ها، ويروس ها، باكتري ها، كرم ها و انگل ها مي باشند، از طريق نفوذ فاضلاب در آب آشاميدني به انسان منتقل مي شود. بيماري هاي ناشي از آب آلوده سالانه نزديك به يك ميليارد انسان را در روي كره زمين مبتلا مي كند و باعث مرگ حدود 10 ميليون نفر مي شود.
2- منشاء آب آب لـوله كشي آب تهران كه از سدهاي كرج، لار و لتيان تامين مي گردد داراي كيفيت بالائي بوده و از اين نظر معروفيت جهاني دارد. در سال هاي اخير به علت كافي نبودن آب اين سدها، براي تامين آب مورد نياز تهران چاه هاي عميق در سطح و حومه شهر حفر گرديده و آب آن به شبكه شهري اضافه گرديده است. آب اين چاه ها سختي آب تهران را بالا برده است و در صورتيكه قبل از ورود به شبكه تصفيه و گندزدايي نگردد مي تواند از طريق نشت پساب منشاء آلودگي هاي انگلي و ميكروبي و فلزات سنگين شود. از طرف ديگر بالا بودن مقدار كلر تزريقي در تصفيه خانه ها براي مقابله با اين آلودگي ها موجب ايجاد آلودگي شيميايي آب مي گردد كه علاوه بر طعم و بوي نامطبوع، كلر موجب ايجاد تركيبات بيماري زاي تري هالومتان ها مي شود. آب هاي شهري را بايستي قبل از استفاده از وجود ميكروب ها و انگل ها و همچنين كلر و تركيبات آن و در صورت موجود بودن، از فلزات سنگين پاك نمود.
آب معـدني در اكثر كشورهاي غربي براي شرب از آب لوله كشي استفاده نشده و به جاي آن از آب آشاميدني بسته بندي شده در بطري استفاده مي شود. دليل اين امر بدي كيفيت آب لوله كشي اين ممالك كه از رودخانه هاي حاوي فاضلاب تصفيه شده تامين مي گردد مي باشد. آب معدني در كشورهايي كه آب لوله كشي از تصفيه پساب تهيه مي شود و فاقد املاح مفيد مي باشد و يا دسترسي به آب پاك ميسر نمي باشد، تنها شيوه مطمئن تامين آب شرب است. در مورد استفاده از آب معدني در كشور ما بايستي به موارد زير توجه نمود : همه آب هاي بطري شده آب معدني نمي باشند. عبارت ” آب آشاميدني “ قيد شده بر روي بطري ها نشان دهنده آن است كه اين آب ها فاقد املاح معدني كافي بود و اكثرا از چاه هاي داخل يا اطراف شهر بدست مي آيند. - منشاء آب ( چشمه يا چاه ) مي تواند به علت مجاورت با عوامل آلوده كننده آب مانند چاه هاي فاضلاب محدوده شهري و ييلاقي، كارخانجات و محل چراي دام و غيره در معرض آلودگي قرار گيرد. - عدم رعايت مسائل بهداشتي و آلوده بودن احتمالي بطري و درب بطري در خط پركن آب معدني مي تواند موجب آلودگي آب معدني گردد. ميكرواورگانيزم ها در شرايط مساعد در داخل بطري به سرعت رشد و تكثير مي يابند. از اين نظر آب معدني را بايستي پيش از گذشت تاريخ مصرف استفاده نموده و قبل از مصرف چند روز در داخل يخچال نگهداري كرد.
3- روش هاي تصفيه آب خانگي متداول ترين روش هاي تصفيه آب خانگي بشرح زير مي باشد:
رزين هاي تبادل يون، براي كاهش سختي آب رزين هاي تبادل يوني با تبديل يون هاي كلسيم و منيزيم محلول در آب به يون هاي نامحلول ، آنها را جذب و در نتيجه سختي آب را كاهش مي دهد. متاسفانه، اين رزين ها محيط بسيار مساعدي براي رشد و تكثير باكتري ها مي باشند به طوريكه تعداد باكتري ها در داخل اين فيلترها در كمترين مدت به ميزان قابل توجهي افزايش مي يابد. جديدا براي مقابله با تكثير ميكرواورگانيزم ها در محيط رزيني، فيلترهاي رزيني نوع Bacteriostatic توليد گرديده است كه تا حدودي مانع تكثير سريع ميكروب ها در داخل فيلتر مي گردد. با اين وجود، قبل و بعد از اين نوع فيلتر آب بايستي كاملا ضدعفوني گردد و چون راكد ماندن‌ آب در داخل بستر رزين موجب گنديدگي سريع آب مي گردد، بايد دقت نمود كه آب در داخل اين فيلترها هميشه جريان داشته باشد. رزين هاي داخل فيلتر پس از مدتي اشباع شده و بايستي تعويض شوند. استفاده از اين فيلترها براي آب هاي مشكوك و يا آلوده به ميكروب و انگل مجاز نمي باشد.
كربن اكتيو ( زغال فعال )، براي حذف كلر، رنگ، بو و تري هالومتان ها فيلترهاي كربن فعال خاصيت جذب مواد آلي و بعضي فلزات سنگين محلول در آب را دارد و رنگ، بو، كلر و تركيبات كلر آب را حذف مي نمايد. مشابه فيلترهاي رزيني، بستر كربن فعال محيط مساعدي براي تغذيه و تكثير باكتري ها به شمار مي آيند و پس از آن گندزدايي و تصفيه ميكروبي ضروري مي باشد.
زئوليت، براي حذف فلزات سنگين زئوليت ها رزين هاي طبيعي هستند كه داراي خاصيت مبادله كاتيوني و حذف فلزات سنگين مي باشند. از جمله موارد مهم كاربري زئوليت ها حذف كاتيون هاي ارسنيك، تيتان، آلومينيوم كوبالت، كرم، آلومينيوم، سرب، روي و غيره مي باشد.
فيلترهاي سراميكي، براي حذف مواد معلق، باكتري ها و انگل ها فيلترهاي سراميكي با منفذهاي عبور آب حدود 5/0 ميكرون، مانع عبور مواد معلق و كليه انگل ها و ميكروب ها گرديده و با اطمينان كامل آلاينده هاي بيماري زاي آب را حذف مي نمايند. حتي آب هاي آلوده و مشكوك پس از عبور از اين صافي ها كاملا شفاف، بهداشتي و قابل شرب مي گردند. تصفيه با فيلترهاي سراميكي تنها روش غيرشيميايي مي باشد كه بدون نياز به برق، آلودگي هاي ميكروبي آب را حذف مي نمايد. فيلترهاي سراميك مرغوب، در مواقع شيوع بيماري هاي اپيدمي نيز بهترين شيوه تامين آب شرب سالم در محل مصرف مي باشند.