آب و فاضلاب

سلام بر دوستداران رشته آب و فاضلاب

آب، آلودگي ها و تصفيه و اب و فاضلاب و دستگاه ها

یکی از مهمترین مشكلات بهداشتي كشورهاي در حال پيشرفت، عدم برخورداري از آب آشاميدني سالم است. آب از دو بعد بهداشتي واقتصادي حائز اهميت است.
از بعد اقتصادي به حركت درآورنده چرخ صنعت و رونق بخش فعاليت كشاورزي است.
از بعد بهداشتي آب با كيفيت، تضمين كننده سلامت انسان است. آب با شكل ظاهري و با وسعت محتوايي آن دنياي زنده ديگري است.
آب آشاميدني علاوه بر تامين منايع مورد نيازبدن ، به مفهوم مطلق آن يعني H2O ، دربردارنده املاح و عناصر ضروري براي موجودزنده و انسان مي باشد. كمبود پاره اي از آن ها در آب ايجاد اختلال در بدن موجود زنده مي كند، و منجربه بروز برخي بيماري ها مي شود.فقدان يد و فلوئور و ارتباط آن ها با گواتر اندميك و پوسيدگي دندان ها به ترتيب بيان كننده اين اهميت است.
علاوه بر مواد شيميايي، موجودات ذره بيني گوناگوني نيز در آب پيدا مي شوند كه بعضي از آنها بيماري زا بوده وايجاد بيماري هاي عفوني خطرناكي مي كنند. بهسازي آب رابطه مستقيمي باكاهش بيماري هاي عفوني دارد. بطوري كه پس از تامين آب آشاميدني سالم ميزان مرگ از وبا 1/74 درصد، ميزان مرگ از حصبه 3/63 درصد، ميزان مرگ به علت اسهال خوني 1/23 درصد و ميزان مرگ از بيماري اسهال 7/42 درصد كاهش می یابد.
بنابراين برنامه ريزي و هزينه در جهت تامين آب سالم سرمايه گذاري قابل توجهي براي آينده خواهد بود. تهيه و تامين آب آشاميدني سالم براي جامعه يكي از موثرترين و پايدارترين فن آوري ها براي ارتقاء سلامت جامعه است.

ناخالصي هاي آب

چنانچه آب خالص با تركيب شيميايي H2O را اساس مطالعه قرار دهيم ناخالصي هاي آن عبارتند از:

1 ـ ناخالصي هاي معلق
نظير ذرات معلق زنده وغيرزنده كه درآب به صورت معلق يافت ميشوند. اين نوع ناخالصي را مي توان در سه گروه، تقسيم بندي و مطالعه نمود.
الف) ذرات معلق زنده بيماري زا : مانند عوامل بيماري زاي موجد وبا، حصبه، شبه حصبه، انواع اسهال ها، تخم انگل ها مانند آسكاريس و عامل كيست هيداتيد و ويروس ها، که منشاء اصلي اين دسته از ناخالصي ها فاضلاب شهري و حضور حيوانات اهلي يا وحشي در مجاورت منابع آب مي باشد.
ب) ذرات معلق زنده غيربيماري زا : مانند باكتري هاي ساپروفيت، اغلب جلبك ها و تك سلولي هايي كه در طبيعت به وفور پيدا مي شوند.
ج) ذرات معلق غيرزنده : مانند رس، ليمون كه ناشي از فرسايش سطح زمين و سطوح آبخيز مي باشد.
از نظر فيزيكي ذرات بالا به دو گروه تقسيم مي شوند گروهي كه در حوضچه هاي ته نشيني و يا صافي ها جدا مي شوند و گروهي كه براي جدا كردن آن ها احتياج به مواد منعقد كننده است، تا از طريق لخته سازي، به ذرات درشت تري تبديل شده و حذف شوند.

2 ـ ناخالصي هاي محلول
اين دسته شامل املاح معدني، تركيبات آلي و گازهاي محلول مي باشند، كه مي توان آن ها را به صورت زير گروه بندي نمود:

الف) املاح محلول معدني كه اغلب به صورت املاح كلسيم، منيزيم، سديم، آهن، منگنز و000 مي باشد.

ب) گازهاي محلول مانند اكسيژن، انيدريد كربنيك ، هيدروژن سولفوره، ازت وغيره مي باشند و اين نوع ناخالصي نيز كيفيت شيميايي آب را تحت تاثيرقرار می دهند.

منابع تامين آب

آب يك منبع حياتي است كه معمولا ازمحدوديت خاصي برخوردار است. منابع آب مشروب اجتماعات را مي توان به سه دسته تقسيم نمود:

الف) منابع سطحي
آب هايي كه در قالب آب باران، آب رودخانه، آب درياچه هاي طبيعي، آب درياچه ها يا سدهاي ذخيره اي و قنوات در طبيعت موجود هستندو در صورتي كه استحصال و بهسازي، نگهداري و بهره برداري آن ها با درنظر گرفتن ملاحظات اقتصادي و فني مقدور باشد به عنوان منبع آب آشاميدني انتخاب مي شوند.

ب) منابع آب زيرزميني
منابعي نظير چشمه سارها، آب چاه هاي كم عمق، چاه هاي عميق، چاه هاي جاري و آب حاصل از كانال هاي ساخته شده منابع آب زيرزميني را تشكيل مي دهند. 

ج) منابع آب شور
و بالاخره در شرايطي كه هيچ كدام از منابع فوق جهت دستيابي به آب شيرين مقدور نباشد سومين منبع عبارت خواهد بود از آب درياها و درياچه هاي شور ياآب هاي شور زيرزميني.

منابع تامین آب در اجتماعات

منابع تامين آب در اجتماعات را به دو گروه عمده تقسيم مي‌نمايند:
•    منابع سطحي
•    منابع زيرزميني
گروه اوّل ازجمله منابع عمده در تامين آب براي اجتماعات بزرگ محسوب مي‌گردد. اين منابع از لحاظ كمّي حجم قابل توجهي را در اختيار اجتماعات زيستي قرار داده،و معمولاً با احداث سدّ در بالادست محل مصرف، اقدامات اوّليه جهت آبگيري و انتقال به تصفيه خانه انجام مي‌گردد. اين نوع منابع همواره در معرض خطر آلودگي‌هاي مختلف، ازجمله آلودگي منابع سطحي به فاضلاب‌هاي شهري و صنعتي است كه از عمده مخاطرات آلودگي در اين منابع محسوب مي‌گردد. از طرفي تخليه پساب‌هاي كشاورزي به درياچه پشت سدها و افزايش تركيبات ازت و فسفر در فاضلاب اين گروه باعث رشد بي‌حد و حصر آلگها در پشت مخازن سد گرديده و اين امر بر مشكلات ناشي از تصفيه مي‌افزايد معمولاّ چنانچه درياچه پشت سدها دچار آلودگي‌هاي جلبكي گردد، با استفاده از تركيبات سولفات مس به مقدار يك ميلي گرم بر ليتر ،مي‌توان مخازن را پاكسازي نمود. براي دستيابي به منابع سالم در اجتماعات بزرگ بهترين گزينه استفاده از فرآيندهاي پولساتورها است ،زيرا در اين روش فرآيند با سرعت بالا قادر خواهد بود، طيف گسترده اي از ذرات كلوئيدي را از محيط واكنش جداسازي نمايد. در پولساتورها با استفاده از تئوري جداسازي بستر لجن تماسي، راندمان جداسازي بهتر انجام مي‌گردد.
معمولاً در اجتماعات كوچك و يا در مناطقي كه دسترسي به منابع سطحي امكان پذير نمي‌باشد، از منابع زيرزميني استفاده مي‌گردد. دسترسي به اين منابع توسط چاه هاي عميق و به كمك پمپ‌هاي شناور امكان پذير است. با استفاده از روش لوله گذاري و گراول پك (gravel pack) مي‌توان ميزان آبدهي اين نوع چاهها را افزايش داد. منابع آبهاي زيرزميني معمولاً از نظر املاح محلول با توجه به بافت زمين داراي تركيبات افزون بر منابع سطحي هستند. بعضي از اين تركيبات نظير تركيبات آهن و منگنز باعث تغييراتي در طعم و رنگ آب مي‌شوند. منابع زيرزميني آلوده لازم است با روش‌هاي مختلف، هوادهي شده، تركيبات فوق به صورت اكسيد فلز نامحلول از محيط واكنش جداسازي گردد. روش هوادهي پلكاني، ساده ترين و ارزانترين روش در تصفيه آبهاي حاوي آهن و منگنز مي‌باشد.
چنانچه املاح موجود در منابع زيرزميني بيش از حد استاندارد، باشند، مشكلاتي را از نظر تغييرات رنگ، طعم، بو و ساير مشخصات فيزيكي، همچنين موانعي را از لحاظ مصرف ايجاد مي‌نمايند، استفاده از تركيبات كنترل كننده PH نظير آهك، سود، مواد منعقد كننده مانند سولفات آلومينيوم، كلرورفريك و غيره باعث توليد حجم زيادي لجن در تصفيه خانه هاي آب گرديده اين عمل مشكلات دفع لجن را به همراه دارد. با طراحي بسترهاي لجن خشك‌كن، انواع سانتريفوژها، فيلترهاي پرسي مي‌توان لجن مازاد توليدي را جمع‌آوري و دفع نمود در اين روشها دستگاههاي فيلتر پرس با توجه به فضاي كم اشغالي و راندمان نسبتا بالا از ساير روشها مناسب تر مي‌باشد.
در نهايت با توجه به توسعه جمعيت در جوامع جهان و كمبود آب شيرين و سالم به نظر ميرسد كشور ما نيز همانند اكثر كشورهاي در حال توسعه در سالهاي آتي ناگزير به جداكردن سيستم آب شرب و آب آشاميدني گردد و عملاً روش فوق كه طي 40 سال گذشته به عنوان روش قالب در تامين آب شهرها محسوب مي‌گردد در آينده نزديك نياز به بازنگري اساسي دارد .

ويژگي هاي آب سالم

1 ـ  عاري از عوامل زنده بيماري زا باشد.
2 ـ عاري از مواد شيميايي زيان آور باشد.
3 ـ بدون رنگ و بو، و طعم مطبوع داشته باشد.
4 ـ قابل استفاده براي مصارف خانگي باشد.
آبي كه يك يا دو مورد از ويژگي هاي فوق را نداشته باشد (بويژه مورد يك و دو) آن را آلوده و براي شرب غيرقابل مصرف مي دانند.

آلودگي آب

آب خالص مطابق ساختمان شيميايي آن به هيچ وجه در طبيعت وجود ندارد، ليكن انواع ناخالصي ها به صورت حل شده، معلق يا بينابيني با خود دارد كه در بخش ناخالصي هاي آب آمده است. جنبه وخيم تر، آلودگي آب ناشي از فعاليت هاي انساني است، مانند شهرنشيني و صنعتي شدن است که جای بحث دارد.

تعريف آب آلوده

آبي كه داراي عوامل بيماري زاي عفوني يا انگلي، مواد شيميايي سمي، ضايعات و فاضلاب خانگي و صنعتي باشد را آب آلوده گويند. بیشتر آلودگي آب از فعاليت هاي انساني، نشات مي گيرد.
منابع آلاينده آب عبارتند از:
الف) گندآب كه عوامل زنده بيماري زا و مواد آلي تجزيه پذير را در بردارد.
ب) مواد زائد تجاري و صنعتي در بردارنده عوامل سمي از نمك هاي فلزي يامواد شيميايي پيچيده مصنوعي.
ج) آلاينده هاي كشاورزي نظير كودها و آفت كش ها.
د) آلاينده هاي فيزيكي مانند گرما (آلودگي حرارتي) و مواد پرتوزا.
آلودگي را مي توان به عنوان يك تغيير نامطلوب در خواص فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي آب تعريف كرد كه باعث به خطر انداختن سلامت، بقاء و فعاليت هاي انسان يا ساير موجودات زنده مي شود. آلودگي از نظر پايداري نيز قابل بررسي و مطالعه است. لذا از اين ديدگاه دو نوع آلودگي وجود دارد.
آلودگي قابل انحطاط و آلودگي غيرقابل انحطاط.
آلوده كننده قابل انحطاط را مي توان تجزيه كرد، ازبين برد و يا براي برخي فعاليت ها مصرف نمود. از اين طريق حدقابل پذيرش آلودگي را مي توان طي مراحل طبيعي يا با روش هاي مهندسي (سيستم هاي تصفيه) نقصان داد. البته در صورتي كه سيستم تحت تاثير شوك ناشي از آلاينده، شكست نخورده باشد يا به عبارتي آلودگي لبريز نگردد. اين دسته خود به دو گروه تقسيم مي شوند.
قابل انحطاط تند و كند،
آلوده كننده هاي قابل انحطاط تند، نظير فاضلاب انساني وزائدات حيواني و كشاورزي، معمولا خيلي سريع قابل تجزيه اند.
آلوده كننده هاي قابل انحطاط كند مانند د.د.ت و بعضي از مواد راديواكتيو به كندي تجزيه مي شوند.
به هرحال اجزاي آن ها يا كاملا تجزيه میشوندويابه حدغيرقابل ضرر كاهش مي يابند.
آلوده كننده هاي غيرقابل انحطاط از راه هاي طبيعي تجزيه نمي شوند. نمونه چنين آلوده كننده هايي عبارتند از جيوه، سرب، تركيبات آلي هالوژنه ها، ديوكسين ها و بعضي از پلاستيك ها.

آلودگي آب از نظر منشاء

1- آلودگي آب با منشاء زيست شناختي

آلودگی آب با منشاء زیست شناختی عبارتند از :
الف) باكتري ها: وبا، حصبه و اشباه آن، اسهال خوني باكتريال، اسهال به علت اشريشياكلي ، لپتوسپيروزيس و بيماري ناشي از يرسينيا انتركولتيكا وناراحتي گوارشي ناشي از كمپيلوباكترها.
ب) ويروس ها: هپاتيت هاي ويروسي، فلج اطفال، بيماري هاي ناشي از ويروس هاي كوكساكي، اكو و گاستروانتريت ويروسي .
ج) پروتوزوئرها: آميبيازيس، ژيارديازيس، بالانتيديازيس، نگلريافاولري مولد مننگوآنسفاليت آميبي و اكانتاموباي عامل مننژيت و ناراحتي تنفسي.
د) كرم هاي انگلي: شيستوزوميازيس، بيماري خارش شناگران، آسكاريازيس، هيداتيدوز، دراكونكولوس، بيماري ناشي از كرم قلابدار و كرم نواري ماهي.
ه) سموم توليدي از سيانوباكتري ها: سمومي كه ايجاد ناراحتي كبدي مي كنند، اين سموم توسط ميكروسيستيس، اسيلاتوريا، آنابناو نودولاريا كه مسموميت كبدي ناشي از آن ها طي 24 ساعت پس از خوردن، فرد را از پاي در مي آورد.
ميكروارگانيسم هايي كه از طريق آب آلوده به انسان منتقل مي شوند و داراي اهميت چشمگير بهداشتي هستند، در جدول شماره 1 آمده است. در اين جدول نيزبرخي از ميكروارگانيسم هاي فرصت طلب كه در افراد با نقص ايمني نظيركودكان، سالمندان و يا بيماران HIV مثبت ممكن است، ايجاد ناراحتي كنندذكر شده است. در صورتي كه میکروارگانيسم هاي فرصت طلب، با تراكم زيادي در آب وجود داشته باشند، موجب عفونت هاي مختلفي در پوست، مخاط، چشم، گوش، بيني و گلوي افراد حساس يا بامقاومت پايين مي گردند. مثال بارز اين ميكروارگانيسم هاپسودوموناس آئروژينوزا و گونه هاي فلاوباكتريوم، اسينتوباكتر، كلبسيلا، سراتيا، آئروموناس و 000 مي باشد.

جدول شماره 1 عوامل بيماري زاي منتقله توسط آب واهميت آن ها

عامل بيماريزا اهميت بهداشتي دوام آنها در سيستم تأمين آب(الف) مقاومت آنها در مقابل كلر(ب) دزلازم براي ايجاد عفونت(ج) اهميت مخازن حيواني
باكتريها:
كمپيلوباكترژژوني،
كمپيلوباكتركلي
اشريشياكلي بيماري زا
سالمونلاتيفي
سالمونلاهاي ديگر
گونه هاي شيگلا
ويبريوكلرا
يرسينيا اينتروكوليتيكا
پسودوموناس آئروژينوزا
گونه هاي آئروموناتس
زياد


زياد
زياد
زياد
زياد
زياد
زياد
متوسط
متوسط
متوسط


متوسط
متوسط
طولاني
كوتاه
كوتاه
طولاني
ممكن است تكثير يابد
ممكن است تكثير يابد

پايين


پايين
پايين
پايين
پايين
پايين
پايين
متوسط
پايين

متوسط


بالا
بالا(د)
متوسط
متوسط
بالا
بالا(؟)
بالا(؟)
بالا(؟)
بلي


بلي
خير
بلي
خير
خير
بلي
خير
خير


ويروس ها:
آدنوويروس ها
انتروويروس ها
هپاتيت‌A
هپاتيت E
نورواك ويروس
روتاويروس
(ويروس هاي كوچك گرد)

بالا
بالا
بالا
بالا
بالا
بالا
بالا
متوسط
؟
طولاني
؟
؟
؟
؟
؟
؟
متوسط
متوسط
متوسط
؟
؟
؟
؟
؟
پايين
پايين
پايين
پايين
پايين
پايين
متوسط
پايين(؟)
خير
خير
خير
خير
خير
خير
خير(؟)
خير
پروتوزوآ:
آميب هيستوليتيكا
ژيارديالامبليا
كريپتوسپوريديوم پاروم
بالا
بالا
بالا
متوسط
متوسط
طولاني
بالا
بالا
بالا
پايين
پايين
پايين
خير
بلي
بلي
كرم ها:
دراكونكولوس مديننسيس
بالا
متوسط
متوسط
پايين
بلي

2- آلودگي آب با منشاء شيميايي

منابع آب، اغلب در بردارنده ناخالصي هاي شيميايي نیز هستند. اين ناخالصي ها ممكن است ناشي از آلودگي هوا، آلودگي خاك يا موادآلاينده ناشي از فعاليت هاي انساني، كه به صورت فضولات جامد و مايع به محيط تخليه مي گردد باشند. آلاينده هاي شيميايي با اشكال متفاوت كه از زباله هاي صنعتي و فضولات جامد و مايع شهري حاصل مي شوند منابع آب را بيش از پيش تهديد مي نمايند. اين آلاينده هاعبارتند از:
حلال هاي شوينده، سيانيد، فلزات سنگين، اسيدهاي آلي و معدني، مواد ازته، مواد سفيد كننده، رنگ ها، رنگدانه ها، سولفيدها، آمونياك، مواد سمي و انواع گوناگون تركيبات آلي كشنده موجودات زنده.
آلاينده هاي شيميايي نه تنها مي توانند بطور مستقيم بر سلامت انسان آسيب برسانند، بلكه از راه تجمع در آبزيان بطور غيرمستقيم هم مي توانند بر انسان اثر كنند، نظير ماهي كه براي تغذيه انسان مورد استفاده قرار مي گيرد.
آلاينده هاي شيميايي موجود درآب ممكن است ايجاد آسيب هاي سمي حاد يا مزمن درانسان نمايند. به هرحال برخي از آلاينده ها حتي در دز پايين ممكن است سلامت انسان را تحت تاثير قرار دهند، يااينكه ارتباط درازمدت انسان با برخي آلاينده ها سبب ضايعات پاتولوژيكي در انسان شود.
دربيماري هاي ناشي از آلاينده هاي شيميايي مي توان به عارضه متهموگلوبينميا در كودكان، مسائل مربوط به بهداشت دندان ها، سختي آب و بيماري هاي قلب و عروق و مسموميت حاد يا مزمن ناشي از تركيباتي نظير سموم دفع آفات، تركيبات فنلي، هيدروكربورهاي حلقوي، تري هالومتان ها و فلزات سنگين اشاره نمود.
سختي آب مربوط به املاح خاصي است كه در آب وجود دارد اين املاح شامل كاتيون هاي كلسيم، منيزيم، استرانسيم، آهن، آلومينوم، منگنز و مس مي باشدكه با آنيون هاي بيكربنات، كربنات كلرور، سولفات، سيليكات و نيترات به صورت محلول در آب وجود دارند. سختي آب را مي توان به صورت " خراب شدن صابون درآب" تعريف كرد. اگر مقدار زيادي آب لازم باشد تا صابون كف كند مصرف كننده آب، آن را سخت بشمار مي آورد. اغلب سختي آب ناشي از چهار جزء مي باشد:
بي كربنات كلسيم، بيكربنات منيزيم، سولفات كلسيم و سولفات منيزيم.
وجود هر يك ازاين تركيب ها موجب سختي آب مي شود، اگر چه تركيبات ديگر هم هستند، اما كمتر موجب سختي آب مي شوند. سختي آب به صورت سختي دائم و سختي موقت نامگذاري مي شود.مجموع سختي موقت و سختي دائم را سختي كل مي نامند. با رويكردي ديگر، سختي را به سختي كربناتی و سختي غيركربناتي تقسيم بندي نموده اند. سختي كربناتي موقتي و سختي غيركربناتي، دائمي است. سختي موقت دراثرجوشاندن آب ته نشين مي شود و جرم داخل ظروف را تشكيل مي دهد.اين پديده به املاح كربنات كلسيم و منيزيم مربوط ميشود. جوشاندن آب به مدت چند دقيقه موجب تجزيه شدن بي كربنات كلسيم و منيزيم و خارج شدن CO2 و رسوب كربنات هاي كلسيم و سديم مي گردد. اماسختي مربوط به سولفات ها، نيترات هاي كلسيم، منيزيم و... دراثر حرارت رسوب نمي دهند. سختي آب معمولا برحسب ميلي اكي والان در ليتر يا ميلي‌گرم در ليتر كربنات كلسيم بيان مي شود و آب ها را بر اين اساس طبق جدول زير درجه بندي مي نمايند.

جدول شماره 2 ـ طبقه بندي سختي آب

طبقه يا درجه سختي آب مقدار سختي آب برحسب ميلي اكي والان
در ليتر آب (ميليگرم در ليتر)
الف) سبك
ب) سختي متوسط
ج) آب سخت
د) آب خيلي سخت 1 ( كمتر از 50 ميلي گرم در ليتر)
3-1 ( 150-50 ميلي گرم در ليتر)
6-3 ( 300-150 ميلي گرم در ليتر)
6  ( بيش از 300 ميلي گرم در ليتر)

معيار آب آشاميدني از نظر سختي اين است كه آب آشاميدني بايد داراي سختي متوسط باشد. اگر سختي آب بيش از 3 ميلي اكي والان درليتر باشد، پيشنهاد مي شود سبك گردد. سختي آب بيشتر از نظر اقتصادي اهميت دارد، اگرچه طبق مطالعات انجام شده امكان رويداد بيماري هاي قلب و عروق در استفاده كنندگان از آب سبك بيشتر است.

ويژگي هاي فيزيكي يا ظاهري آب

ويژگي هاي فيزيكي آب نظير بو، مزه، كدورت، درجه حرارت و رنگ آب مي تواند آب را براي مصرف كننده نامطلوب سازد.


بو و طعم
اساسي ترين مساله درمورد آب تصفيه شده عدم داشتن بو و طعم مي باشد، بوي آب قاعدتا ارتباط نزديكي با طعم آن دارد. عوامل مختلفي در ايجاد طعم و بوي آب موثر است. ازجمله اين عوامل جلبك ها، تجزيه گياهان آبزي، محصولات حاصل از كلرينه نمودن آب نظيركلروفنل ها و آب هاي راكدي كه در انتهاي سيستم توزيع ساكن مي مانند.

كدورت آب
کدورت آب پديده اي است كه ميزان زلال بودن ياشفافيت آن را مشخص مي كند و يكي از معيارهاي تعيين كيفيت ظاهري آب است. كدورت معمولا به علت وجود مواد معلق در آب ايجاد مي شود. در برنامه هاي تهيه، تامين و توزيع آب بهداشتي معيار كدورت نيز مورد توجه است، و معمولا براي كدورت هاي قابل توجه از واحد J.T.U براي سنجش استفاده مي شود و براي كدورت هاي پايين از واحد N.T.U استفاده مي گردد.

رنگ آب
آب خالص معمولا بي رنگ است. رنگ آب آلوده نشده مي تواند ناشي از مواد درحال گنديدگي زمين يا نمك هاي فلزي موجود در طبيعت (آهن و منگنز) باشد. آلاينده هاي صنعتي نيز مي توانند بوجود آورنده طيف وسيعي از رنگ هادر آب هاي پذيرنده باشند. رنگ آب معمولا با واحد هيزن كه معروف به مقياس پلاتين ـ كبالت است، بيان مي شود.

دماي آب
از آنجايي كه گوارايي آب مربوط به ميزان اكسيژن محلول درآن مي باشد، هرقدر دماي آب بالاتر باشد، ميزان حلاليت اكسيژن محلول در آن كمتر خواهد بود. لذا آب به اصطلاح گرم با دماي 20 درجه بالاتر اكسيژن كمتري در بر دارد و مورد رضايت مصرف كننده نيست، این در حالي است كه آب با دماي بين 5 تا15 درجه سانتيگراد اكسيژن محلول بيشتري در خود دارد كه گوارا و مطلوب است البته دماي پايين تر از 5 درجه نيز براي نوشيدن مطلوب نيست.
غلظت يون هيدروژن در آب با معيار PH سنجيده مي شود. اين ويژگي يكي از مهم ترين خواص فيزيكوشيميايي آب محسوب مي شود. در آب نزديك خلوص، غلظت يون هاي H  و OH- خيلي كم و تقريبا نزديك به هم هستند، چنين آبي را خنثي گويند. كه PH آن در 25 درجه سانتي گراد حدود 7 است. در شرايطي كه غلظت يون هيدروژن بيش ازيون هيدروكسيل باشد PH كمتر از 7 و آب اسيدي است، در صورتي كه غلظت يون هيدروكسيل بيش از يون هيدروژن باشد PH بيشتر از 7 و آب قليايي است.

فاضلاب

فاضلاب يا گنداب عبارت است از آب استفاده شده اي كه براي مصرف خاص خود قابل استفاده مجدد نيست ، يا به عبارتي كيفيت آن پايين تر از قبل ازاستفاده از آن مي باشد. اين آب داراي مقاديري فضولات جامد و مايع است كه از خانه ها، خيابان ها، شستشوي زمين ها و در مجموع ناشي از فعاليت هاي انساني نظير سرويس هاي بهداشتي، كارخانه ها، صنايع و كشاورزي است. چون اين آب اغلب ناپاك و داراي بويي ناخوشايند است " گنداب" نيز ناميده مي شود.
فاضلاب يا گنداب ممكن است خانگي يا تركيبي از فاضلاب خانگي، فاضلاب صنعتي و كشاورزي نيز باشد. در اين بحث، بيشتر فاضلاب ناشي از فعاليت هاي خانگي، مورد نظر است. اين فاضلاب، آبي است كه مواد زائد بدن انسان (مدفوع وادرار) و فاضلاب حاصل از اقدامات بهداشتي مانند استحمام، شستشوي لباس، پخت و پز و ديگر مصارف آشپزخانه را تشكيل مي دهد. حجم فاضلاب توليدي دراجتماعات به موارد زير بستگي دارد :
1 ـ عادات فردي: هر چه ميزان مصرف آب مردم بيشتر باشد فاضلاب توليدي آن هابيشتر خواهد شد.
2 ـ نوع شبكه گردآوري فاضلاب (تركيبي يا مجزا): در نوع تركيبي حجم فاضلاب بيشتر خواهد شد.
3 ـ تغييرات فاضلاب در زمان

تركيب فاضلاب
فاضلاب تقريبا 9/99 درصد آب و حدود يك دهم در صد مواد جامد در برداردكه بخشي از آن مواد آلي و بخش ديگر مواد معدني جامد به حالت محلول يا معلق در آب مي باشند. بوي بد فاضلاب اغلب به علت مواد آلي موجود در آن مي باشد. اين مواد بيشتر قابل تجزيه ميكروبي هستند و بعضا تجزيه ميكروبي منجر به توليدبوي نامطبوع مي شود. علاوه بر مشكل توليد بو فاضلاب هاي دريافت كننده مدفوع انساني و حيوانات زنده در بردارنده عوامل بيماري زا هستند كه از نظرآلودگي محيط بويژه منابع آب و خاك فوق العاده اهميت دارند. طبق پژوهش هاي انجام شده هر گرم مدفوع حدود يك ميليون عدد اشريشياكلي، حدود 2/2 x 107 عدد استرپتوكوك و مقادير قابل توجهي اسپوركلستريديوم پرفرنجس و انواع موجودات زنده بيماري زاي ديگر نيز در بردارد.

شدت آلودگي يا قدرت فاضلاب
هر چقدر مواد زائد موجود در فاضلاب بيشتر باشد، قدرت آلايندگي فاضلاب يا شدت آلودگی آن بیشتر است.
معمولا شدت وضعف فاضلاب ازنظرموادآلي موجود درآن برحسب معيارهاي زير سنجيده مي شود:
الف) اكسيژن مورد نياز زيست شيميايي  BOD5
(Biochemical Oxygen Demand)
اين معيار مهمترين ابزار سنجش مواد آلي قابل تجزيه زيست شناختي است كه در مورد فاضلاب كاربرد متداول دارد. در اين روش مقدار اكسيژن مورد نياز براي اكسيداسيون مواد آلي فاضلاب توسط باكتري ها بدست مي ايد. با استفاده از اندازه گيري مقدار اكسيژن مورد نياز، غلظت مواد آلي موجود در فاضلاب كه قابل اكسيداسيون باكتريايي است بدست مي ايد. (تجزيه پذيري زيست شناختي) 0 مقدار BOD معمولا براساس پنج روز درحرارت 20 درجه سانتي گراد بيان مي گردد. اين مقدارهمان اكسيژن مصرف شده در طول اكسيداسيون فاضلاب، در زمان پنج روز و حرارت 20 درجه است.
ب) نياز شيميايي به اكسيژن (Chemical Oxygen Demand) COD
در اين روش مقدار اكسيژن متناسب براي تجزيه و تثبيت شيميايي مواد آلي را اكسيژن مورد نياز تجزيه شيميايي يا اصطلاحا COD گويند. اين معيار از طريق اكسيداسيون فاضلاب توسط محلول اسيد دي كرمات، تقريبا تمام مواد آلي موجود در فاضلاب را به گاز كربنيك و آب، اكسيده مي نمايد كه در اين واكنش معمولا حدود95% اكسيداسيون مواد آلي صورت مي گيرد.
ج) مواد جامد معلق (Suspended Solids) SS
مواد جامد معلق يكي ديگر از نشانگرهاي كيفيت فاضلاب از نظر غلظت مواد مي باشد اين مواد ممكن است از 100 تا 500 ميلي گرم در ليتر در فاضلاب متغير باشد.

انواع فاضلاب
فاضلاب از نظر منشاء آن ممكن است خانگي، صنعتي، كشاورزي يا به صورت تركيبي باشد. از نظر خصوصيات فيزيكي شيميايي و بيولوژيكي و قدرت آلايندگي داراي چهار حالت ضعيف، متوسط، قوي و خيلي قوي مي باشد.
اهميت بهداشتي فاضلاب به عواملي نظير وجود عوامل شيميائي و عوامل بيماري‌زاي زنده ومواد آلي متعفن كه علاوه بر ايجاد بيماري هاي مختلف موجب تعفن و بدمنظر شدن محيط نيز مي گردد، بستگي دارد.
عوامل باكتريايي نظير ويبريوكلرا، سالمونلاتيفي، سالمونلا پاراتيفي، شيگلا، باسيل سياه زخم، لپتوسپيرا، عوامل ويروسي نظير انواعي از هپاتيت ها، عوامل تك ياخته اي نظير آميب ژيارديا و تخم انگل هاي پرياخته اي نظير كرم شلاقي، آسكاريس و000 از طريق فاضلاب و لجن فاضلاب مصرف شده باعث ايجاد بيماري مي شود.
از نظر اقتصادي علاوه براينكه آب تبديل شده به فاضلاب به خودي خود غيرقابل استفاده شده است، خود نيز باعث آلودگي منبع آب سطحي و زيرزميني مي شود و بنابراين آب به عنوان منبع حياتي محدود با كمبود شديدي كه در جهان دارد در معرض تهديد قرار گرفته است. با توجه به مخاطرات بهداشتي و ملاحظات اقتصادي توجه به توليد، جمع آوري و بهسازي فاضلاب امري ضروري و اجتناب ناپذير است.
پرداختن به امر كم خطر نمودن فاضلاب و يا انجام اقداماتي در جهت صدور جواز تخليه آن ها در محيط يا استفاده مجدد از فاضلاب، تصفيه فاضلاب ناميده مي شود. چراباید فاضلاب را تصفيه كنيم ؟ این سوالی است که خود،جای بحث دارد

علل لزوم تصفيه فاضلاب
فاضلاب مي بايست قبل از اينكه در مرحله نهايي به آبهاي پذيرنده دفع گردد، تصفيه شود تا اينكه:
الف) بيماري هاي واگير ناشي از آلودگي هاي فاضلاب مهار و بهداشت عمومي تامين گردد.
ب) حفظ منابع آب، از طريق عدم آلودگي آب هاي سطحي و زيرزميني و در صورت امكان استفاده مجدد از بخش عظيمي از آب مصرف شده براي مصارف خاص نظيرفعاليت هاي كشاورزي و پرورش آبزيان.
ج) حفظ محيط زيست

اهداف ويژه تصفيه فاضلاب
فاضلاب را به روش هاي متعددي تصفيه مي كنند. در بين اين روش ها، تصفيه زيست شناختي، رايج تر است. هدف از تصفيه فاضلاب به نوعي همان پاسخ سئوال " چرا فاضلاب را تصفيه كنيم" مي باشد. اما اگر به صورت ويژه به آن نگاه شود، هدف از تصفيه فاضلاب عبارت است از:
الف) تثبيت مواد آلي.
ب) توليد پساب قابل تخليه در محيط و محافظت از محيط زيست.
ج) استفاده مجدد از آب و مواد جامد ناشي از تصفيه فاضلاب.

روش های متداول در تصفیه فاضلاب
تجزيه و تثبيت مواد آلي موجود در فاضلاب اغلب از طريق فرايندهاي زيست شناختي، به دو روش هوازي و بي هوازي صورت مي گيرد.
الف - روش هاي متداول هوازي در تصفيه فاضلاب
روش هاي متداول هوازي در تصفيه فاضلاب عبارتند از:
لجن فعال، لاگول هوادهي، صفحات چرخان بيولوژيكي، حوضچه هاي جلادهي و صافي چكنده.
ب - روش متداول بي هوازي در تصفيه فاضلاب
روش متداول بي هوازي در تصفيه فاضلاب عبارتند از:
سپتيك تانك، بركه هاي بي هوازي، UASB و 000 هر كدام از فرايندهاي مزبور ممكن است مراحل مقدماتي و پاياني به صورت تكميلي داشته باشند. از نگاه ديگر ممكن است مراحل تصفيه فاضلاب به صورت اوليه، ثانويه و پيشرفته انجام شود.

آب، فاضلاب و بهداشت فردي نامناسب

نداشتن فاضلاب، تماس با آب ناسالم، مصرف آب ناسالم، عدم دسترسي به آب بهداشتي، مديريت نامناسب منابع و سيستم هاي آب از جمله در كشاورزي با عوارض نامطلوب سلامت همراه است. اسهال عفوني به تنهايي بيشترين سهم را از بار بيماري مربوط به آب، فاضلاب و بهداشت فردي نامناسب به خود اختصاص داده است. بيماري هاي شيستوزومياز، تراخم، آسكارياز، تريكورياز و كرم هاي قلابدار با آب ناسالم، دفع نامطلوب فاضلاب و رعايت نكردن بهداشت فردي ارتباط كامل دارند. نزديك به 1/3% از موارد مرگ (7/1 ميليون) و 7/3% ازDALY (2/54 ميليون) از دست رفته در سراسر جهان به آب، فاضلاب و بهداشت فردی نامناسب مربوط می شود .

تصفيه آب

كيفيت آب هاي مورد نياز براي مصارف خاص به ندرت باويژگي هاي طبيعي آن ها مطابقت دارد. آب آشاميدني با ويژگي ذكر شده كه بايستي سالم وتميز باشدبه طور طبيعي به مقدار كافي در دسترس نمي باشد. اكثر منابع آب از نظر كيفيت شيميايي و بيولوژيكي براي شرب مناسب نيستند و قبل از مصرف احتياج به يك سري عمليات دارند. چنين عملياتي كه به منظور متناسب سازي آب براي مصرف خاصش صورت مي گيرد تصيفه ناميده مي شود. تصفيه يا پالايش آب از نظر پزشكي وبهداشت اهميت زيادي دارد. ازبين منابع آب، آب هاي سطحي ناخالصي هاي بيشتري در بردارند تا آب هاي زيرزميني. پس اين قبيل منابع احتياج به بهسازي جدي دارند ليكن آب هاي زيرزميني از نظر كيفيت ميكروب شناختي براي حفظ سلامت، حداقل بايد ضدعفوني شوند و شايد برخي از آن ها به خاطر داشتن پاره اي عناصرشيميايي نظير آهن و منگنز احتياج به تصفيه بيشتري داشته باشند. بطور كلي عمليات بهسازي يا تصفيه آب به يكي از طرق زير صورت مي گيرد.

راه های بهسازی آب

بهسازي آب ممكن است به چند روش فيزيكي، شيميايي، بيولوژيكي يا بعضا تركيبي از اين روش ها انجام شود. در مجموع با در نظر گرفتن ميزان مصرف و شرايط موجود، اغلب تصفيه آب از طرق زير انجام مي شود:

1- روش فیزیکی

الف) جوشاندن در سطح خانوار و گروه هاي محدود جمعيتي
در اين روش جوشاندن حدود 5 دقيقه آب علاوه بر ازبين بردن زيستوارك هاي بيماري زا سختي آب نيز تا حدودي كاهش مي يابد.

ب) انبار كردن آب
كه براي اجتماعات كوچك و بزرگ قابل اجرا است. آب درمنبع اصلي در مخازن طبيعي يا مصنوعي براي مدتي نگهداري مي شود، جلوگيري ازآلودگي بعدي بايستي مورد توجه باشد. انبار كردن آب به مقدار قابل ملاحظه اي ناخالصي هاي معلق آب را كاهش مي دهد. ذخيره نمودن آب براي مدتي، از چندديدگاه مورد تامل است.

1) از نظر فيزيكي، كاهش مواد معلق از طريق ته نشيني كه مواد معلق موجود درآب در اثر قوه ثقل ته نشين مي شوند، تجربه نشان مي دهد در 24 ساعت اوليه حدود 90% ناخالصي هاي معلق ته نشين مي گردند. در نتيجه فرايند تصفيه درمراحل بعدي آسان تر مي شود.
2) از نظر شيميايي، در مدت ذخيره سازي آب ممكن است برخي تغييرات شيميايي وبيوشيميايي روي دهد. بيكربنات ها تجزيه شده و توليد انيدريك كربنيك نمايند، گازهاي سمي نظير آمونياك، هيدروژن، سولفوره و انيدريد كربنيك از آب خارج مي شوند. مواد آلي موجود در آب خام در اثر فعاليت هاي ميكروبي به كمك اكسيژن محلول در آب تجزيه و تثبيت مي شوند و در نتيجه، مواد آلي فساد پذير، به مواد معدني تبديل مي گردند.

3) از نظر زيست شناختي، موجودات زنده بيماريزاي موجود در آب خام در اثر عوامل مختلف روبه كاهش گذاشته و شمار قابل توجهي از آن ها نابود مي شوند. تجربه نشان مي دهد با انبار كردن آب رودخانه در مدت 7ـ5 روز اول تا 90% ميكروب ها كاهش مي يابند و اين يكي از مزاياي ذخيره كردن آب است. مدت نگهداري بهينه آب 14ـ10 روز است ليكن از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيست ضمنا احتمال رشد جلبك ها و تغيير كيفيت فيزيكي آب وجود دارد.

ج) پالايش آب
معمولا در سطح وسيع تر از مصرف خانوار، يعني اجتماعات كوچك و بزرگ درصورتي كه منابع آب سطحي باشد پس از انبار كردن پالايش مي شود. پالايش آب دومين مرحله بهسازي آب و در واقع مهم ترين مرحله آن است .زيرا اكثر قريب به اتفاق ميكروب ها (99%ـ98%) در مرحله پالايش از بين مي روند و ديگر ناخالصي ها معلق و احيانا بينابين از آب گرفته مي شود.
پالايش آب آشاميدني از طريق دو نوع پالايه يا صافي انجام مي شود. يكي پالايه شني كند و ديگري پالايه شني تند يا مكانيكي است.

پالايه يا صافي شني كند
تقريبا در سراسر جهان متداول است، به عنوان روش استاندارد براي بهسازي آب در سطح اجتماعات كوچك و موسسات با مصرف محدود كاربرد دارد. مهمترين بخش صافي شني كند، بستر شني آن است كه ارتفاعي در حدود 2/1 متر دارد.
براي ساختن اين نوع صافي، حوض ها يا مخازني از بتون ساخته و در كف آن مجاري فرعي و اصلي با آجر، تمبوشه (سفالي) يا لوله براي خروج آب تعبيه مي نمايند و بر روي آن ها به ترتيب سنگ ريزه و شن نرم مي ريزند و دانه هاي شن با دقت بسيار برگزيده مي شوند بطوري كه ترجيحا گرد باشند و قطر موثر آن هابين 15/0 تا 35/0 ميلي متر باشد. شن ها لازم است تميز و عاري از خاك رس ومواد آلي باشند. آب هدايت شده يا ذخيره شده بر روي صافي به كمك نيروي ثقل از خلل و فرج قشرهاي ماسه و شن و سنگ ريزه عبور كرده و بوسيله مجاري زيرصافي جمع آوري مي شود.
سطح بستر صافي هاي كند از وسعت قابل توجهي برخوردارند به طوري كه يك متر مكعب بستر صافي، سطحي در حدود 15000 متر مربع دارد. آب به آهستگي دربين ماسه تراوش مي كند (فرايند عبور بيش از 2 ساعت به طول مي انجامد) ودر طي عبور خالص سازي از طريق چند فرايند صورت مي پذيرد كه عبارتند ازپالايش مكانيكي، ته نشيني، جذب سطحي، اكسيداسيون بيوشيميايي كه هر يك سهم ويژه اي در بهسازي آب دارند. بازدهي اين صافي بطور معمول 4/0ـ1/0 متر مكعب آب در ساعت در مترمربع سطح مي باشد.
لايه زيستي تشكيل شده بر روي سطوح بستر، فعاليت زيست شناختي بسيار خوبي در بهسازي آب دارد. در ابتداي فعاليت صافي، عمل تصفيه مكانيكي است. بطوري كه نمي توان به آن عنوان صافي كند داد، ليكن بتدريج در زمان كوتاهي لايه اي از يك توده حياتي بر روي سطوح بستر، رشد مي كند كه به نام لايه زيستي Schmutzdecke يا لايه زيست شناختي لجني لزج باكتريايي ناميده مي شود. اين لايه زيست شناختي ژلاتيني شكل كه شامل رگه هاي جلبك و اشكال پر شمار حيات ازجمله پلانكتون ها، دياتومه ها و باكتري ها است، تشكيل لايه اي زيستي به عنوان "عمل كردن يا به كار آمدن" صافي شناخته مي شود. ديگر قسمت هاي پالاي شني كندعبارت است از دستگاه زه كشي كف صافي، شير كنترل، مخزن برداشت آب كه در كتب مرجع بهسازي آب به تفصيل آمده است.

مزاياي صافي شني كند
1 ـ آسان بودن ساخت و بهره برداري
2 ـ ارزان تر بودن نسبت به صافي تند
3 ـ كيفيت فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكــي آب تصفيه شده، بسيار خوب است وكارايي آن در حذف ميكروب ها 9/99 تا 99/99 درصد مي باشد و E. coli را 99 تا 9/99 درصد كاهش مي دهد. در صافي شني كند پيش تصفيه صورت نمي پذيرد وازمواد منعقد كننده استفاده نمي شود. به همين دليل آب مورد استفاده بايستي كدورتي كمتر از 10 واحد J.T.U داشته باشد.

پالايه شني تند
پالاي شني تند در اواخر قرن نوزدهم بكار گرفته شد و اولين بار در سال 1885 در ايالات متحده آمريكا نصب گرديد. پس از آن اين نوع فن آوري بهسازي آب در كشورهاي صنعتي، مورد توجه قرار گرفت. در حال حاضر دو نوع پالاي شني تند مورد استفاده است يكي صافي شني تند كه با قوه ثقل، جاذبه كار مي كند ونوع دوم صافي شني تند كه با فشار، كار مي كند. در هر دو نوع پالايه مراحل انعقاد، اختلاط و لخته سازي، ته نشيني و پالايش به ترتيب صورت مي گيرد.
بستر صافي داراي سطحي در حدود 90ـ80 مترمربع است كه در آن شن محيط پالاينده است. حجم فعال بخش شني بين 2ـ6/0 مترمعكب و عمق بسترشني بطورمعمول نزديك به يك متر است. در زير بستر شني لايه اي از سنگ ريزه به ارتفاع 4/0ـ3/0 متر است. سنگ ريزه ها در نگهداري بستر شني كمك مي كنند و امكان مي دهند كه آب پالايش شده به سوي قسمت زه كشي آزادانه جريان يابد. عمق در بخش بالاي بسترشني 5/1ـ1 متر است. ميزان پالايش 15ـ5 مترمكعب به ازاي هرمترمربع سطح پالايه درهرساعت است.

مزاياي پالاهاي شني تند
مزاياي پالايه هاي شني تند نسبت به پالايه هاي شني كند عبارت است از:
1 ـ بسترهاي شني تند سطح كمتري را اشغال مي كنند.
2 ـ پالايش هاي سريع انجام مي شود و حدود 50ـ40 برابر سريع تر از پالايه هاي شني كند است.
3 ـ شستن پالايه آسان است.
4 ـ عمليات آن انعطاف پذير است.

د ـ استفاده از اشعه ماوراءبنفش (U.V)
پرتوهاي فرابنفش به علت خاصيت ميكروب كشي كه دارند در بهسازي آب آشاميدني موسسات، بيمارستان ها، هتل ها و كاخ ها بكار مي رود. اگر چه اين فرايند فيزيكي در نابودي خرده زيستمندهاي آب آشاميدني موثرند، ولي به علت معايب زير بكارگيري آنها محدود است:
1 ـ مقرون به صرفه نبودن مخصوصا براي مقادير بالا از نظر حجمي
2 ـ اثر ميكروب كشي ابقايي ندارد
3 ـ رنگ و كدور مانع گندزدايي پرتوهاي فرابنفش مي شود
لازم به ذكر است بهسازي يا خالص كردن آب در مقادير محدود يا براي مصارف خانوار و جمعيت هاي كوچك از طريق جوشاندن، گندزدايي شيميايي و پالايش انجام مي شود و اقدامات محافظتي در خصوص استخرهاي شنا و ديگر تفريحگاه هاي آبي نظير رودخانه ها و سواحل نيز طبق دستورالعمل هاي محلي و استانداردهاي ملي نيز صورت مي گيرد.

2 ـ روش شيميايي

متداول ترين ماده شيميايي كه در تصفيه آب كاربرد دارد كلر و تركيبات آن مي باشد. كلرزني (Chlorination) به صورت معمول آخرين مرحله بهسازي آب است. اين فرايند، مهم ترين پيشرفتي است كه در عمل تصفيه آب حاصل شده است. كلرزني مكمل پالايش است زيرا علاوه براز بين بردن عوامل ميكروبي بيماري زا ازآلودگي ثانويه ميكروبي نيز جلوگيري مي كند. اما كلر در مقدار متداول آن بر هاگ ميكروب ها، تخم و كيست انگل ها و بعضي ويروس ها تاثيري ندارد. كلر علاوه براثر گندزدايي كه دارد به علت داشتن ويژگي اكسيدكنندگي آن عناصري نظير آهن، منگنز، هيدروژن سولفيد و سيانور را اكسيده مي كند. بعضي از عوامل مولد بوو طعم نامطبوع را ازبين مي برد.

چگونگي اثر گندزدايي كلر
كلر افزوده شده به آب، منجر به تشكيل اسيدكلريدريك و اسيدهيپوكلرو مي شود. اسيد هيپوكلرو موثرترين تركيب كلردار براي گندزدايي آب مي باشد. هرچه قدر PH آب پايين باشد اثر گندزدايي آن بيشتر مي شود، زيرا در PH نزديك 7 اسيدهيپوكلرو بيشتر توليد مي گردد و در PH حدود 5/8 اثر گندزدايي كلر، ضعيف خواهند شد.

+ نوشته شده در  یکشنبه هفدهم آذر 1387ساعت 11:3  توسط سید امین حسینی  |