دسته‌بندی نشده

فرآیند تصفیه آب و روش های مختلف آن

تصفیه آب

تصفیه آب، فرآیندی است که در طی آن ترکیبات شیمیایی ناخواسته ، مواد آلی و معدنی و آلاینده‌‎های بیولوژیکی از آب حذف می‌شوند. این فرآیند همچنین شامل تقطیر (تبدیل مایع به بخار و سپس متراکم کردن آن برای تبدیل دوباره به مایع) و حذف کردن برخی از یون‌‎ها از آب است.

یکی دیگر از اهداف بزرگ تصفیه آب، تامین آب سالم برای آشامیدن است. هنچنین تصفیه کردن آب نیاز‌‎های پزشکی ، دارویی ، شیمیایی و صنعتی را برای رسیدن به آب قابل مصرف برآورده می‌کند. فرآیند تصفیه اب، متراکم شدن و تمرکز اجزایی همچون ذرات معلق ، انگل‌‎ها ، باکتری‌‎ها ، ویروس‌‎ها و قارچ‌‎ها را کاهش میدهد. تصفیه‌‌ی آب از مقیاس‌‎های بزرگ گرفته تا کوچک که همان تصفیه آب خانگی می‌باشد، اتفاق می‌افتد. دستگاه تصفیه آب خانگی کوچکترین مقیاس از تصفیه آب می‌‍باشد که به خانواده ها کمک می‌کند تا آبی که دی اختیارشان قرار می‌گیرد را به سالم ترین شکل ممکن تبدیل کنند.

اغلب جوامع برای تصفیه کردن آب و رسیدن به آب مناسب نیاز به منابعی از آب دارند. این منابع به طور کلی میتوانند با نام‌‎های آب‌های زمینی یا سطح زمین شناخته شوند که شامل آب‌‎های زیر زمینی ، نهر‌‎ها ، رود‌‎ها ، رودخانه‌‎ها و دریاچه‌‎ها است.در آخرین پیشرفت‌‎های تکنولوژی و فناوری، حتی آب اقیانوس‌‎ها و دریا‌‎های با آب شور میتوانند به عنوان جایگزینی برای آب آشامیدنی برای رفع نیاز‌‎های محلی مورد استفاده قرار گیرند. در این مقاله به موضوعات زیر خواهیم پرداخت:

تعیین کیفیت آب

شواهد و مدارک تاریخی نشان دهنده‌ی این موضوع است که فرآیند تصفیه آب در تمدن‌‎های قدیم شناخته شده است. قواعد و فناوری‌‎های پایه‌ای و اولیه‌ی تصفیه نمودن آب در نوشته‌‎های یونانیان و سانسکریت به ثبت رسیده است. همچنین گفته‌‎ها ناشی از آن است که مصریان برای تصفیه‌ی آب باران از زاج استفاده می‌کردند.

امروزه کیفیت آبی که قرار است در اختیار مردم قرار گیرد معمولا توسط دولت هر کشور تعیین می‌گردد. چه به صورت ملی و چه به صورت بین المللی دولت‌‎ها بیشترین غلضت مواد مضر که به عنوان آب سالم مجاز باشد را برای آب‌‎های تصفیه شده تعیین می‌کنند. از آنجا که قضاوت کیفیت آب آشامیدنی از ظاهر آن تقریبا غیر ممکن می‌باشد، فرآیند‌‎های متعدد فیزیکی ، شیمیایی یا آنالیز‌‎های بیولوژیکی روی آب انجام میگیرد تا اندازه‌ی آلاینده‌‎های موجود در آب مشخص شود.

مقیاس‌‎های ارزیابی آب سالم

سطوح مختلف مواد شیمیایی اعم از آلی و غیر آلی(معدنی) ، سولفات‌‎ها ، کلرید‌‎ها ، منگنز ، روی ، میکروب‌‎های بیماری زا ، مواد رادیو اکتیو ، ذرات جامد معلق در آب و آلاینده‌‎های محلول در آب ، بو ، رتگ و طعم از پارامتر‌‎هایی هستند که برای ارزیابی آب سالم مورد تحلیل قرار میگیرند.

روش‌‎های خانگی معمول برای تصفیه آب مانند جوشاندن آب و یا استفاده از فیلتر کربن فعال برای از بین بردن آلاینده‌‎های موجود در آب ، میتواند تا حدی به سالم تر شدن آب آشامیدنی کمک بکند. اگرچه روش‌‎های بالا به دلیل قابلیت استفاده‌ی گسترده و ارزان بودن آن محبوب هستند ، اما باید توجه داشت که این روش‌‎ها معمولا آلاینده‌‎های خطرناکی که داخل آب هستند را رفع نمی‌کند.

همه‌ی افراد موجود در زمین از آب سالم برخوردار نیستند. طی یک گزارش از سازمان ملل(UN) و سازمان بهداشت جهانی(WHO) ، حدود 2.1 میلیارد نفر از جمعیت جهان دسترسی به یک منبع پایدار و قابل اطمینان از آب سالم را ندارند. 88 درصد از موارد گزارش شده از اسهال در هر سال در سراسر جهان به کمبود آب آشامیدنی سالم نزد بیماران گزارش شده است. حدود 1.7 میلیون نفر در سال به دلیل مصرف آب نا‌ایمن همراه با بهداشت ناکافی ، به بیماری‌‎های اسهالی مبتلا می‌شوند.

فرآیند تصفیه آب

دستگاه تصفیه آب خانگی

دستگاه تصفیه آب خانگی

بر اساس مقاله منتشر شده در وبسایت بریتانیکا بیشترین آب استفاده شده در کشور‌‎های صنعتی در تصفیه خانه‌‎ها ، سالم می‌شوند. اگرچه روش‌‎هایی که این تصفیه خانه‌‎ها برای تصفیه‌ی آب استفاده می‌کنند بستگی به شدت و میزان آلاینده‌‎های موجود در آب دارد. اما این شیوه‌‎ها استاندارد شدند تا از رعایت مقررات ملی و بین المللی اطمینان حاصل شود. بخش اعظم آب زمانی تصفیه می‌شود که آب از منبع خود به درون مخازن نگهداری ریخته شود یا از طریق لوله‌‎ها به این مخازن هدایت شود. پس از آنکه آب به تصفیه خانه مرکزی رسید ، فرآیند تصفیه کردن آب آغاز می‌شود.

مرحله پیش فرآوری

در این مرحله ، ذرات بیولوژیکی ، مواد شیمیایی و دیگر مواد آلاینده از آب حذف می‌شوند. اولین پله از این مرحله غربالگری آب است. در این مرحله مواد بزرگ مانند زباله‌‎ها و چوب‌‎ها را از آب خارج می‌کنند. غربالگری بیشتر برای تصفیه‌ی آب‌‎های سطح زمین مانند رود‌‎ها و دریاچه‌‎ها مورد استفاده قرار میگیرد. آب‌‎های موجود در سطح زمین بیشترین احتمال آلوده شدن به ذرات آلاینده را دارند.

مرحله‌ی پیش فرآوری ممکن است شامل افزودن مقداری مواد شیمیایی برای کنترل رشد باکتری‌‎ها در لوله‌‎ها و مخازن ، و همنیطور مرحله‌ای برای فیلتر کردن مواد از جنس خاک مانند شن و ماسه باشد که در طی آن به مواد معلق داخل آب کمک می‌کند که در ته مخازن ذخیره ته نشین شوند.

تصفیه شدن آب با غلظت مواد معدنی بالا که به آب سخت معروف است ، توسط ماده سدیم کربنات یکی از مراحل پیش فرآوری است. در طول این مرحله سدیم کربنات به آب اضافه می‌شود تا کلسیم کربنات را از آب حذف کند. کلسیم کربنات یک ماده‌ی فعال در آهک مورد استفاده در زمینه کشاورزی است. انجام این مرحله این اطمینان را می‌دهد که آب سخت تبدیل به آبی تصفیه شده گردد و احتمال رسوب مواد معدنی آب در لوله‌‎ها و مخازن کمتر شود.

فرآیند اضافه کردن کلر به آب

این فرآیند که معمولا به عنوان یک عمل استاندارد در سراسر جهان انجام می‌شود و به عنوان آخرین مرحله از پیش فرآوری می‌باشد ، توسط دانشمندان زیر سوال رفته است. در طول این فرآیند ، کلر به آب خامی که ممکن است شامل غلظت بالایی از مواد آلی باشد ، اضافه می‌شود.

این مواد آلی موجود در آب با کلر واکنش داده و میتوانند موجب تشکیل محصولات جانبی شیمیایی مانند کلریت و برومات شوند. شامل شدن آب آشامیدنی به این نوع مواد مضر در طول فرآیند تصفیه آب میتواند منجر به مشکلاتی برای بدن انسان شود.

دیگر مراحل تصفیه آب

پس از مرحله‌ی پیش فرآوری ، تصفیه شیمایی رخ میدهد. این فرآیند به اصطلاح انعقاد نام دارد که در آن مواد شیمیایی به آب اضافه می‌شوند و به ذرات معلق کمک می‌کنند تا به هم چسبیده و متصل شوند. در مرحله بعد ، آب را با پارو‌‎های بزرگ مخفوط می‌کنند تا ذرات به هم چسبیده شده در مرحله قبل به توده‌‎های بزرگ تر تبدیل شوند و به آرامی در انتهای مخزن ته نشین شوند.

پس از آنکه بخش اعظم ذرات معلق داخل آب ته نشین شدند ، آب از حوضچه مربوطه خارج شده و وارد حوضچه‌ی رسوب گذاری می‌شود. این حوضچه در حالی که به بقیه‌ی ذرات معلق اجازه ته نشین شدن می‌دهد، آب را در طول فرآیند تصفیه شدن همراهی می‌کند. مواد لجن مانند باقی مانده در انتهای مخازن و حوضچه‌‎ها برداشته می‌شوند و آن را برای ورود مخازن آب بعدی آماده می‌کنند.

پس از حوضچه رسوب گذاری نوبت به مرحله فیلتر کردن می‌رسد. در این مرحله ذرات معلق باقی مانده و آلاینده‌‎های باقی مانده در آب زدوده و حذف می‌شوند.

ضد عفونی آب آخرین مرحله از تصفیه آب می‌باشد. در این مرحله با اضافه کردن مواد ضد عفونی کننده به آب، میکروب‌‎های خطرناک، مانند باکتری‌‎ها، ویروس‌‎ها، و موجودات ذره بینی یا تک یاخته از آب حذف می‌گردند. مرحله‌ی ضد عفونی معمولا شامل اضافه کردن شکلی از کلر، مانند کلر دی اکسید یا کلرامین می‌باشد. کلر گازی سمی است که ممکن استفاده از آن خطراتی را داشته باشد. برای اجتناب از این خطرات، برخی از تصفیه خانه‌‎ها به جای استفاده از کلر از اشعه ماوراء بنفش، گاز ازون، یا هیدروژن پراکسید برای ضد عفونی آب استفاده می‌کنند.

از دیگر روش‌‎های تصفیه آب میتوان به اولترافیلتراسیون یا فراپالایش برای ذرات خاص محلول در آب، تبادل یونی برای جدا کردن یون‌‎های فلزی از آب، و اضافه کردن فلوراید به آب برای جلو گیری از پوسیدگی دندان نام برد.

تصفیه اب صنعتی

تصفیه آب صنعتی

تصفیه آب صنعتی

علاوه بر نوشیدن و استفاده محلی از آب، صنایع نیز مقدار قابل توجهی از آب را مصرف می‌کنند. برای مثال صنایع شیمیایی، نفت، صنایع غذایی، و نساجی برای تولید، فرآوری، گرمایش، سرمایش، شستشو و کارهای دیگر به مقدار بسیار زیادی از آب نیاز دارند.

در این سیستم‌‎های صنعتی نبود آب کافی و تصفیه شده میتواند منجر به مشکلاتی همچون خوردگی، پوسیدگی، رسوب گذاری و رشد باکتری‌‎ها در لوله‌‎ها و تجهیزات این صنایع شود یا به پایین آمدن کیفیت محصولات تولید شده منجر شود.

علاوه بر فرآیند‌‎های معمول در تصفیه آب، تصفیه آب نیمه صنعتی و صنعتی ممکن است نیاز به تکنیک‌‎های تخصصی مانند الکترود یونازیسیون، تبادل یونی، سیستم فیلتر‌‎های ممبران، تصفیه با استفاده از گاز ازون، تبخیر و استفاده از اشعه ماوراء بنفش داشته باشد. فناوری‌‎های مورد استفاده برای تصفیه آب صنعتی، بسته به کیفیت آب خامی که وارد تصفیه خانه‌‎ها می‌شود و صنعتی که قرار است آب تصفیه شده در آن استفاده شود، انتخاب می‌شود.

تصفیه آب شور

تجهیزات تصفیه آب دریاها

تجهیزات تصفیه آب دریاها

بخش وسیعی از جوامع برای تامین آب آشامیدنی و استفاده‌‎های خانگی خود به آب شیرین نیاز دارند. با این حال کاهش ذخایر آب سالم و همچنین افزایش تقاضا به آب به دلیل تاثیرات عوامل طبیعی مانند خشکسالی، سیل و تغییرات آب و هوایی، چندین کشور شروع به به کارگیری آب اقیانوس‌‎ها و دریاهای داخلی به عنوان منابع جایگزین آب کرده اند.

تکنولوژی‌‎های نمک زدایی که مواد معدنی و نمک را از آب دریا جدا می‌کنند در حال رشد و ظهور برای تامین آب آشامیدنی و آب برای مصارف خانگی هستند. فناوری‌‎هایی مانند اسمز معکوس، تقطیر خلا، تقطیر ناگهانی چند مرحله‌ای، انجماد، ذوب و الکترودیالیز در حال کسب اهمیت بیشتر برای تصفیه آب شور هستند.

فناوری‌‎های نام برده شده برای تصفیه‌ی آب شور نیاز به مصرف بیشتری از انرژی دارند و نسبت به فرآیند تصفیه‌ آب رایج گران تر هستند. تلاش‌‎های زیادی در حال انجام است تا روش‌‎های تصفیه آب دریا‌‎ها و اقیانوس‌‎ها را مقرون به صرفه باشند و بتوان آن‌‎ها را به طور با دوام تری در دست اقدام قرار داد.

آماده سازی و بهبود سیستم‌‎ها برای تصفیه‌ی آب

مقدار و ظرفیت سیستم‌‎های تصفیه آب به طور وسیعی از هم تفاوت دارند. از واحد‌‎های تصفیه آب خانگی گرفته تا تاسیسات کوچکی که به تولیدی‌‎ها کمک می‌کنند و تصفیه خانه‌‎های بزرگی که به طور متمرکز به تصفیه کردن آب شهر‌‎ها تخصیص داده شده اند. انتخاب فناوری خاص برای تصفیه آب بستگی به عواملی همچون کیفیت آب ورودی به تصفیه خانه‌‎ها، درجه‌ی مورد نیاز برای تصفیه کردن آب، مقصد نهایی استفاده‌ی آب، قوانین و مقررات دولت، سرمایه‌ی در دسترس و هزینه‌‎های نگهداری و انجام فرآیند دارد.

آب تصفیه شده توسط سیستم‌‎های توزیع آب، مانند لوله، پمپ، ایستگاه‌‎های تقویت کننده جریان آب و مخازن ذخیره سازی به دست مصرف کنندگان می‌رسد.

برای برآورده کردن قوانین سختگیرانه زیست محیطی و همچنین رفع نیاز‌‎های در حال افزایش برای آب آشامیدنی، بسیاری از تصفیه خانه‌‎ها از تکنولوژی‌‎های هوشمند و پیشرفته برای بالا بردن قابلیت اطمینان عملیات استفاده کرده اند.

ارتقاء پایداری در آب که میتواند بازده انرژی یک کارخانه را افزایش داده و مصرف انرژی آن را کاهش دهد و همچنین موجب کاهش رد پای کربن این کارخانه شود، میتواند با بهینه سازی مواد شیمیایی مورد استفاده و همچنین به حداقل رساندن تولید زباله و استفاده از انرژی‌‎های پاک مانند خورشید و باد حاصل شود.نوآوری‌‎های موجود برای فناوری‌‎های تصفیه آب میتوانند عملکرد سیستم‌‎ها را به طور قابل توجهی بهتر کنند تا کیفیت آب را با حداقل نظارت بر آن بهبود بخشند و پایدار تر کنند.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

10 − پنج =