آب ماده ای فراوان در کره زمین است. به شکل های مختلفی همچون دریا، باران، رودخانه و … دیده میشود. آب در چرخه خود، مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل میشود اما از بین نمی‌رود. هر گونه حیات محتاج آب میباشد، انسانها از آب آشامیدنی استفاده می‌کنند یعنی آبی که کیفیت آن مناسب سوخت و ساز بدن باشد.
تصفیه آب و تصفیه خانه
مجموعه عملیاتی که به منظور آماده کردن آب برای مصارف مورد نظر اجرا میگردد، «تصفیه آب» و مجموعه تأسیسات و تجهیزاتی که عملیات تصفیه آب را در بر میگیرد «تصفیه خانه» نامیده میشود بنابراین برای تهیه آبی مناسب برای شرب و مصارف عمومی شهری یک رشته عملیات در تصفیه خانه آب به اجرا گذارده میشود تا آب دریافتی از منابع آب را با کیفیتی قابل قبول در چهارچوب استاندارد «آب آشامیدنی» تحویل نماید.
آب آشامیدنی استاندارد به طور کلی آبی است که بی رنگ، بی بو و با طعم مطبوع و گوارا که مصرف آن حتی در دراز مدت هم به لحاظ عاری بودن از مواد مضر، ضرری برای سلامتی مصرف کننده نداشته و خسارتی به تجهیزات انتقال، توزیع و مصرف وارد نیاورد.
عملیاتی که در تصفیه خانه آب آشامیدنی در رابطه با تصحیح کیفیت آب اجرا میشود بستگی به کیفیت آب منابعی دارد که برای تأمین آب آشامیدنی در نظر گرفته میشود و طرح تأسیسات تصفیه خانه نیز با در نظر گرفتن اینکه آب تصفیه شده برای چه مصرفی در نظر گرفته خواهد شد پیش بینی میشود.
تاریخچه تصفیه آب
اشاره به روش های تصفیه آب در اسناد پزشکی زمان های قدیم، بیانگر آن است که بین پاکیزگی آب و سلامتی بشر ارتباطی مستقیمی وجود دارد. سقراط که پدر علم پزشکی شمرده میشود میگوید: «هر کس که میخواهد به نحوی شایسته در پزشکی به بررسی و تحقیق بپردازد باید آب مورد مصرف ساکنین یک ناحیه را مورد توجه قرار دهد زیرا آب در سلامت انسانها بسیار نقش دارد».
پیشینه تصفیه آب قبل از میلاد مسیح
منابع تاریخی و تصاویر بدست آمده نشان میدهد که از دو هزار سال پیش از میلاد تصفیه آب برای آشامیدن مرسوم بوده است. در متون سانسکریت (زبان باستانی هندیها) و یونان باستان که متعلق به ۲۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح میباشد، روشهای تصفیه آب توضیح داده شده است. مردم در آن زمان میدانستند که حرارت دادن به آب باعث خالص شدن آن میشود. همینطور از فیلترهای شنی و گرانولی برای تصفیه آب استفاده میکردند.
رومیان با ساختن حوضچه های شنی در مسیر کانال هایی که آب شهر را تأمین میکردند ذرات معلق همراه آب را جدا میکردند. در شهر ونیز که بر روی جزیره ای بدون منبع آب شیرین قرار گرفته است آب حاصل از بارندگی از طریق حیاط ها و بام ها به آب انبار های شهر هدایت میشد و در مسیر حرکت خود از فیلترهای شنی نیز عبور میکرد.
اولین نوع از این آب انبارها، در حدود ۵ قرن پس از میلاد مسیح برای تهیه آب جهت مصارف خصوصی و عمومی ساخته شد. جابر بن حیان شیمیدان ایرانی از روش تقطیر که در اصل نمونه آزمایشگاهی یکی از روش های عمومی تصفیه آب میباشد، برای مصارف آزمایشگاهی خود استفاده میکرد.
پیشینه تاریخی تصفیه آب در ایران
شرایط جغرافیایی ایران و در دسترس بودن آب شیرین و سالم شاید یکی از علت های عدم استفاده گسترده ایرانیان از روشهای تصفیه آب بوده است. زیرا توجه به آب سالم و آلوده نکردن آن که مستلزم شناخت انواع بیماری های ناشی از آلودگی های آب است، از آموزه های آشو زرتشت پیامبر باستانی است.
بقایای سیستم فاضلاب متمرکز شهری در زمان هخامنشیان که در کاوشهای سالهای اخیر پیدا شده نشانگر تسلط ایرانیان باستان به آب بوده و چه بسا در بعضی نقاط نیز از روشهای قدیمی تصفیه آب استفاده میکردند.
توسعه فیلتراسیون در اروپا و آمریکا
پی بردن به خواص فیلتراسیون در ربع آخر قرن ۱۹ سبب ساخت و توسعه واحدهای مختلف فیلتراسیون در سراسر اروپا و آمریکا گردید بطوریکه در انتهای قرن، فیلتراسیون به عنوان عامل اصلی جلوگیری از بیماریهایی با منشاء آبی به حساب می‌آمد.
پذیرش تئوری میکروبی در مورد انتقال بیماریها، منجر به انجام عملیات گندزدایی بر روی منبع آب مصرفی جامعه گردید. در ابتدا گندزدایی به صورت موقت با استفاده از پودرهای رنگ بر و هیپوکلریت ها در موارد خاص انجام میگرفت. اولین واحدی که به طور دائم آب را کلرینه میکرد در سال ۱۹۰۲ در بلژیک راه‌اندازی شد.
تولید کلر مایع اولین بار در سال ۱۹۰۹ برای گندزدایی آب آغاز گردید و در فیلادلفیا به سال ۱۹۱۳ برای اولین بار جهت ضد عفونی آب، استفاده از سایر مواد مصرفی برای گندزدایی از جمله اُزن توسعه پیدا کرد ولی مصرف آن فراگیر نشد.
گندزدایی و استفاده وسیع از کلر در منابع آب مصرفی، باعث کاهش بسیار زیاد مرگ و میر ناشی از بیماریهایی با منشأ آبی گردید. سایر فرآیندهای تصفیه آب با سرعت و گستردگی کمتری توسعه یافتند. منعقدسازی همراه با فیلتر شنی سریع (تحت فشار) به عنوان فرآیند مکمل ته نشینی در ایالات متحده توسعه یافت.
نرم کردن آب های سخت در قرن نوزدهم در اروپا انجام میگرفت اما تا آغاز قرن بیستم برای مصارف عمومی آب گسترش پیدا نکرد همچنین ظرفیت ذغال برای جداسازی مواد آلی محلول در آزمایش های مربوط به فیلتراسیون در اوایل قرن ۱۹ مورد توجه قرار گرفت اما برای مصرف عمومی آب استفاده نشد. اصلاح این ماده تبدیل آن به کربن فعال همراه با استفاده از آن در واحد های تصفیه آب در سال های اخیر صورت گرفت.
در قرن بیستم شیرین سازی آب با ظرفیت بالا گسترش پیدا کرد و با ساخت غشاهای نیمه تراوا و پیدایش اسمز معکوس در آمریکا، ظرف چند سال این صنعت فراگیر شد بطوریکه در حال حاضر کشورهای حوزه خلیج فارس بیش از ۳۰ درصد ظرفیت تولید آب شیرین جهان را دارا میباشند.
فرایند تصفیه آب
فرآیند هایی که برای تصفیه آب آشامیدنی مورد استفاده قرار میگیرد بستگی به کیفیت منبع آب انتخاب شده دارند، بیشتر آب های زیرزمینی صاف و عاری از عوامل بیماری زا و همچنین فاقد مقادیر قابل توجهی از مواد آلی هستند این قبیل آب ها را می‌توان با استفاده از حداقل مقدار کلر برای جلوگیری از آلودگی شبکه های توزیع در سیستم های آب آشامیدنی مورد مصرف قرار داد.
آب های سطحی غالبا دارای تنوع بیشتری از آلاینده‌ها نسبت به آب های زیرزمینی هستند و به همین دلیل فرآیند های تصفیه ممکن است برای این قبیل آب ها پیچیده تر باشد. بیشتر آب های سطحی دارای کدورتی بیش از مقدار تعیین شده توسط استاندارد های آب آشامیدنی میباشد. فرآیند های تصفیه آب شامل مراحل زیر میباشد:
۱. انتخاب فرآیند های تصفیه بر پایه کیفیت آب خام
قبل از طراحی تأسیسات آبگیری، انتقال و تصفیه آب برای آشامیدن و مصارف دیگر، باید از کیفیت و کمیت آب منبع تأمین‌کننده در طول عمر مفید یک طرح مطمئن بود و این بخشی از مطالعات است که در برنامه های توسعه منابع آب در سطح کلان و منطقه‌ای مورد توجه قرار میگیرد. بنابراین باید کیفیت آب مورد نیاز تمام مصارف را دانست و تغییرات احتمالی کیفیت آب های موجود را نیز پیش بینی نمود زیرا هر گام در راه توسعه، روی کمیت و کیفیت منابع آب مؤثر است که در واقع جنبه های منفی و یا تخریبی آن بیشتر است.
مهم‌ترین هدف در تصفیه آب برای مصرف آشامیدنی، از بین بردن عوامل زنده بیماری زا در صورت وجود آن در آب خام است به طوری که مصرف آن برای انسان بی خطر گردد. به‌علاوه آب از نظر رنگ، بو و کدورت در حدی باشد که مورد قبول مصرف کننده قرار گیرد و در نهایت این که هزینه های انجام کار دارای توجیه اقتصادی باشد و قیمت تمام شده آب از توجیه اقتصادی قوی برخوردار باشد.
اغلب آب ها دارای ناخالصی هایی هستند و هدف از تصفیه آب، رساندن این ناخالصی ها به حد مجاز تعیین شده استاندارد های آب آشامیدنی است. معمولاً آب طبیعی هم برای مصارف آشامیدنی و بهداشتی و هم برای مصارف صنعتی، نیازمند تصفیه است. تصفیه آب برای مصارف آشامیدنی و بهداشتی، آسانتر و ارزانتر از تصفیه آب برای مصارف صنعتی است.
نگرانی‌های اساسی در مورد آب آشامیدنی عبارتند از:
- وجود باکتری های بیماری زا (پاتوژن ها) در آب
- کمبود یا زیاد بودن غلظت بعضی از یون ها که در سلامتی انسان نقش دارند
- ذرات معلق آب
- بو و مزه آب
