آشنایی با فرآیند تصفیه آب و فاضلاب

تصفیه آب و فاضلاب فرآیندی است که برای حذف آلاینده ها از آب یا فاضلاب به منظور بازگشت به چرخه آب یا استفاده مجدد برای اهداف مختلف صورت می گیرد. تصفیه آب و فاضلاب نیاز به تاسیسات مختلفی دارد که با فرآیندهای پیوسته آب شرب شهرها و تصفیه فاضلاب ها را انجام می دهند.

از آنجاییکه منابع آب آشامیدنی در معرض آلودگی هستند برای از بین بردن عوامل ایجاد کننده بیماری نیاز به تصفیه مناسب دارند. سیستم های آب آشامیدنی عمومی از روش های مختلف تصفیه برای تأمین آب آشامیدنی سالم برای جوامع خود استفاده می کنند. امروزه ، معمول ترین مراحل در تصفیه آب که توسط سیستم های آب جامعه استفاده می شود شامل انعقاد و لخته سازی ، رسوب ، تصفیه و ضد عفونی است که در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک شرح داده می شود.

اکثر جوامع برای تصفیه آب و استفاده روزمره به منابع طبیعی آب متکی هستند. به طور کلی ، این منابع را می توان به عنوان آبهای زیرزمینی یا سطحی طبقه بندی کرد که شامل سفره های زیرزمینی ، نهرها ، رودها ، رودخانه ها و دریاچه ها هستند. با پیشرفت های اخیر فن آوری ، از اقیانوس ها و دریاهای آب شور نیز به عنوان منابع جایگزین آب برای آشامیدن و مصارف خانگی استفاده شده است.

تعیین کیفیت آب و فاضلاب

شواهد تاریخی نشان می دهد که تصفیه آب توسط تمدن های باستانی شناخته شده و مورد استفاده قرار گرفته است. درمان های اساسی برای تصفیه آب در نوشته های یونانی و سانسکریت ثبت شده است و مصریان اوایل سال ۱۵۰۰ قبل از میلاد از زاج سفید برای ته نشینی آلاینده ها استفاده می کردند.

در حال حاضر کیفیت آب تصفیه شده به طور معمول توسط سازمان های دولتی تعیین می شود. این فرآیند چه در سطح محلی  چه در سطح بین المللی تنظیم  می شود ، استانداردهای دولتی معمولاً حداکثر غلظت آلاینده های مضر را که می توانند در آب سالم مجاز باشند را تنظیم می کند.

از آنجا که بررسی آب صرفاً بر اساس شکل ظاهری تقریباً غیرممکن است ، فرآیندهای متعددی مانند تجزیه و تحلیل های فیزیکی ، شیمیایی یا بیولوژیکی برای آزمایش سطح آلودگی تدوین شده است. سطح مواد شیمیایی آلی و غیرآلی ، مانند کلرید ، مس ، منگنز ، سولفات ها و روی ، عوامل بیماری زای میکروبی ، مواد رادیواکتیو و مواد جامد محلول و معلق ، همچنین PH ، بو ، رنگ و طعم ، از جمله پارامترهای متداولی هستند که برای ارزیابی کیفیت آب و سطح آلودگی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند.

بهتر است بدانید:

روش های خانگی مانند جوشاندن آب یا استفاده از فیلتر کربن فعال می تواند برخی از آلودگی های آب را از بین ببرد. اگرچه این روش ها محبوب هستند زیرا می توانند به طور گسترده و ارزان استفاده شوند  اما آنها آلودگی های خطرناک را از بین نمی برند. به عنوان مثال ، آب چشمه طبیعی از چاههای آرتزین در طول تاریخ برای همه اهداف تمیز قلمداد می شد. اما در دهه اول قرن ۲۱ به دلیل نگرانی از سموم دفع آفات ، کودها و سایر مواد شیمیایی مورد بررسی قرار گرفت و آلودگی آنها تائید شد.

بیشترین آب مصرفی در کشورهای صنعتی در تصفیه خانه ها تصفیه می شود. اگرچه روشهایی که این کارخانه ها استفاده می کنند به اندازه و شدت آلودگی بستگی دارد ، اما این روشها برای اطمینان از انطباق عمومی با مقررات ملی و بین المللی استاندارد شده اند. در اکثر کارخانه ها آب پس از اینکه از منبع طبیعی خود پمپاژ شده یا از طریق خطوط لوله به مخازن نگهدارنده هدایت شد ، تصفیه می شود.

روش های تصفیه آب و فاضلاب

تصفیه آب ، فرایندی که طی آن ترکیبات شیمیایی ناخواسته ، مواد آلی و غیرآلی و آلاینده های بیولوژیکی از آب خارج می شوند. این فرآیند همچنین شامل تقطیر (تبدیل مایعات به بخار برای تغلیظ مجدد آن به حالت مایع) و یونیزاسیون (حذف یون از طریق استخراج نمک های محلول) است. یکی از اهداف اصلی تصفیه آب، تأمین آب آشامیدنی تمیز است. تصفیه آب همچنین نیازهای پزشکی ، دارویی ، شیمیایی و کاربردهای صنعتی برای آب تمیز و آشامیدنی را برآورده می کند.

روند تصفیه ، غلظت آلاینده هایی مانند ذرات معلق ، انگلی ، باکتری ، جلبک ، ویروس و قارچ را کاهش می دهد. تصفیه آب در مقیاس های بزرگ (به عنوان مثال ، برای کل شهر) تا کوچک (به عنوان مثال ، برای خانواده های خاص) انجام می شود و شامل مراحل زیر است:

انعقاد و لخته شدن

انعقاد و لخته شدن اغلب اولین مراحل تصفیه آب هستند در این مرحله مواد شیمیایی با بار مثبت به آب اضافه می شوند. بار مثبت این مواد شیمیایی بار منفی آلودگی و سایر ذرات محلول در آب را خنثی می کند. وقتی این اتفاق می افتد ، ذرات با مواد شیمیایی پیوند می یابند و ذرات بزرگتری را تشکیل می دهند که لخته نامیده می شوند.

رسوب گذاری

در هنگام رسوب گذاری لخته ها به دلیل وزن زیاد در پایین منبع آب رسوب می کند. این فرایند ته نشینی یا رسوب گذاری نامیده می شود.

تصفیه

پس از ته نشینی رسوبات در قسمت پایین منبع آب ، آب شفاف موجود در سطح از فیلترهایی با ترکیبات مختلف (شن ، شن و ذغال) و با اندازه منافذ مختلف عبور می کند ، تا ذرات محلول مانند گرد و غبار ، انگلها، باکتری ها ، ویروس ها و مواد شیمیایی را از بین ببرد.

ضد عفونی

پس از فیلتر شدن آب مواد ضدعفونی کننده ای (به عنوان مثال کلر ، کلرامین) به منظور از بین بردن انگل ها ، باکتری ها و ویروس های باقیمانده و محافظت از آب در برابر میکروب هایی که ممکن است به خانه ها و کارخانه ها منتقل می شود به آب اضافه شود.

تصفیه آب ممکن است در جوامع مختلف بسته به کیفیت آبی که به تصفیه خانه می رسد متفاوت باشد. به طور معمول ، آبهای سطحی نسبت به آبهای زیرزمینی به تصفیه و فیلتراسیون بیشتری احتیاج دارند زیرا دریاچه ها ، رودخانه ها و جویبارها رسوب و آلاینده های بیشتری دارند و احتمال آلودگی آنها از آبهای زیرزمینی بیشتر است.

برخی از منابع آب همچنین ممکن است حاوی محصولات جانبی ضد عفونی کننده ، مواد شیمیایی غیر آلی ، مواد شیمیایی آلی و رادیونوکلیدها باشد. روش های تخصصی برای کنترل تشکیل یا از بین بردن آنها نیز می تواند بخشی از تصفیه آب باشد.

اهمیت توسعه روند تصفیه آب و فاضلاب

تصفیه آب و فاضلاب  بیشتر انرژی مصرفی در تاسیسات آب را به خود اختصاص می دهند غالباً به این دلیل که نیروگاه ها به روش بهینه کار نمی کنند. با فناوری به روز ، پارامترهای کنترلی مطابق با استانداردهای تخلیه و عملیات بهینه ، ۵۰٪ از انرژی را می توان صرفه جویی کرد. مصرف کمتر انرژی همچنین به معنای کاهش تولید   CO2 ، کاهش استفاده از مواد شیمیایی و کیفیت پساب بهتر است ، در نتیجه تأثیرات آنها  بر محیط به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

انجام چنین توسعه هایی در تصفیه خانه های آب و فاضلاب در حال حاضر دیگر یک گزینه نیست بلکه ضرورت است. برای تأمین نیازهای روزافزون شهرنشینی و تغییرات آب و هوایی ، درمان موثر و کارآمد به یک ضرورت تبدیل شده است. همچنین لازم است مقررات زیست محیطی بطور فزاینده ای رعایت شود.