آب آشامیدنی سالم یکی از ضروری ترین نیازهای هر جامعه است. زیرا سلامت انسان و پایداری محیط زیست به طور مستقیم، به کیفیتِ آب مصرفی گره خورده، به همین دلیل، تصفیه خانه ها از روش های مختلفی برای حذف آلاینده ها، میکروارگانیسم های بیماری زا و مواد شیمیایی فاضلاب استفاده می کنند؛ بدین شکل ویژگی آب از نظر سلامت، شفافیت، بو، طعم و عدم حضور مواد سمی بهبود پیدا می کند. از میان این روش ها، تصفیه شیمیایی آب جایگاه مهمی دارد، زیرا قادر است موادی را که با روش های فیزیکی و بیولوژیکی به راحتی حذف نمی شوند، کنترل کرده و به شکلی پایدار و ایمن از جریان آب جدایشان کند. افزایش پساب های صنعتی و ورود ترکیبات پیچیده به منابع آبی، موجب شده تا فرآیندهای شیمیایی در تصفیه آب و تصفیه فاضلاب، بیش از گذشته مورد توجه قرار گیرند.
تصفیه شیمیایی فاضلاب چگونه انجام میشود
فاضلاب شهری و صنعتی معمولاً ترکیبی از مواد آلی، میکروارگانیسم های مضر و انواع ترکیبات شیمیایی فاضلاب است. اگر این پساب بدون تصفیه وارد محیط زیست شود، به سرعت منابع آبی را آلوده کرده و تعادل اکولوژیک را برهم می زند. تصفیه فاضلاب در ابتدا با مراحل فیزیکی آغاز می شود، اما برای تکمیل فرآیند و رسیدن به استانداردهای کیفی، استفاده از روش های شیمیایی ضروری است. طی این فرآیند، مواد شیمیایی خاص وارد سیستم می شوند تا ناخالصی ها را خنثی، حل ناپذیر یا از نظر بیولوژیکی بی اثر کنند. پس از واکنش های شیمیایی، مواد ته نشین می شوند یا با روش های دیگر جدا می گردند.
در بسیاری از تصفیه خانه ها، از مواد منعقد کننده برای تسهیل ته نشینی ذراتِ معلق استفاده می شود. همچنین، گندزدایی شیمیایی نیز برای از بین بردن عوامل بیماری زا انجام می‌گیرد. در شرایط اضطراری هم استفاده از قرص ضد عفونی کننده آب آشامیدنی به عنوان یک روش شیمیایی سریع برای اطمینان از سلامت آب به کار می رود. این مثال ها نشان می‌دهند که تصفیه شیمیایی بخشی جدایی ناپذیر از فرآیند تصفیه فاضلاب و تأمین آب سالم است.
روش های تصفیه شیمیایی آب
انتخاب روش مناسب برای تصفیه شیمیایی آب، بستگی به ماهیت آلاینده ها، حجم آب، هدف نهایی کیفیت و فناوری های موجود دارد. هر روش، سازوکار خاص خود را دارد و معمولاً در کنار سایر فرآیندها اجرا می شود؛ بدین شکل کیفیت نهایی آب با استانداردهای بهداشتی هماهنگ می گردد. در ادامه مهم ترین این روش ها که شامل: فرآیندهای غشایی، جذب با کربن فعال، اکسیداسیون شیمیایی و تبادل یونی هستند؛ معرفی شده و نحوه عملکرد هر روش نیز به طور دقیق بیان می گردد.
تصفیه شیمیایی آب به روش فرآیندهای غشایی
فرآیندهای غشایی از پیشرفته ترین فناوری های تصفیه شیمیایی هستند که با کمک غشاهای نیمه تراوا آلاینده ها را از آب جدا می کنند. مهم ترین مزیت این فناوری قابلیت حذف طیف وسیعی از آلاینده ها از جمله نمک ها، فلزات سنگین، باکتری ها، ویروس ها و حتی مولکول های آلی کوچک است. اسمز معکوس، نانوفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون نمونه هایی شناخته شده از این روش محسوب می شوند که امروزه در بسیاری از دستگاه های تصفیه خانگی و صنایع بزرگ به کار می روند.
نحوه انجام فرآیندهای غشایی
آب پیش از ورود به غشا، معمولاً مراحل پیش تصویه که شامل: جداسازی ذرات درشت، ته نشینی و گاهی کلرزنی کنترل شده هستند را پشت سر می گذارد تا غشا آسیب نبیند و عملکرد آن کاهش نیابد. سپس آب با فشار کنترل شده وارد غشا می شود. مولکول های آب به دلیل اندازه کوچک خود از منافذ عبور می کنند، ولی مواد آلوده یا بزرگتر در سمت دیگر غشا باقی می مانند و به شکل پساب جدا می شوند. در نتیجه آب بسیار پاک و مناسب برای آشامیدن یا استفاده صنعتی تولید می شود. این روش به دلیل عدم نیاز به مواد شیمیایی زیاد، بهره وری بالا و کیفیت خروجی مطلوب، محبوبیت گسترده ای دارد.
تصفیه شیمیایی آب به روش جذب با کربن فعال
کربن فعال به دلیل ساختار متخلخل و سطح ویژه زیاد، توانایی جذب انواع ترکیبات آلی محلول در آب را دارد. این روش بیشتر برای بهبود طعم، بو و شفافیت آب آشامیدنی استفاده می شود و می تواند باقیمانده کلر و برخی آلاینده های ناشی از فرآیند تصفیه فاضلاب را نیز حذف کند. کربن فعال در تصفیه خانه ها در بخش صیقل دهی نهایی آب، نقش مهمی ایفا می کند.
نحوه انجام جذب با کربن فعال
آب از بستری پرشده از کربن فعال عبور داده می شود و آلاینده ها طی برهمکنش های فیزیکی و شیمیایی بر سطح کربن چسبیده و از جریان آب جدا می شوند. در این میان عوامل مختلفی مانند سرعت جریان، دما، زمان ماند و خصوصیات شیمیایی آب بر میزان کارایی جذب اثر می گذارند. با گذشت زمان، منافذ کربن فعال اشباع می شوند و لازم است کربن احیا یا تعویض گردد تا راندمان فرآیند حفظ شود.
تصفیه شیمیایی آب به روش اکسیداسیون
اکسیداسیون شیمیایی یکی از قدرتمندترین روش ها برای از بین بردن میکروارگانیسم های بیماری زا و تخریب آلاینده های آلی سخت تجزیه است. ترکیباتی مانند کلر، ازن و پراکسید هیدروژن در این روش به کار می روند. گندزدایی نهایی در بسیاری از تصفیه خانه ها با کلر انجام می شود و همچنان یکی از اصلی ترین مراحل تأمین آب سالم به شمار می رود.
نحوه انجام اکسیداسیون
در فرآیند اکسیداسیون، مواد شیمیایی اکسیدکننده با آلاینده ها واکنش داده و ساختار مولکولی آنها را تغییر می دهند تا از حالت خطرناک و فعال به شکلی بی ضرر و غیر سمی تبدیل شوند. استفاده از ازن به دلیل قدرت اکسیدکنندگی بسیار بالا در تصفیه پساب صنعتی اهمیت ویژه ای دارد. کنترل دقیق دوز مواد اکسیدکننده برای جلوگیری از ایجاد ترکیبات جانبی نامطلوب از ملزومات این روش است.
تصفیه شیمیایی آب به روش تبادل یونی
تبادل یونی فناوری مهمی در کاهش سختی آب و حذف یون های مضر مانند کلسیم و منیزیم محسوب می شود. آب سخت علاوه بر ایجاد رسوب در لوله‌ها و تجهیزات حرارتی، باعث افزایش مصرف شوینده ها و در نتیجه افزایش تخلیه مواد شیمیایی فاضلاب به محیط زیست می شود که مشکلات دیگری را به دنبال دارد.
نحوه انجام تبادل یونی
در این فناوری، آب از بستری از رزین های تبادل یونی عبور می کند که دارای یون های جایگزین هستند. هنگام تماس آب با رزین، یون های سختی زا جای خود را با یون های بی ضرر موجود در رزین عوض می کنند و به این ترتیب سختی آب کاهش می یابد. پس از مدتی رزین اشباع می شود و باید از طریق محلول های استاندارد احیا گردد تا فرآیند تبادل دوباره کارآمد شود.
جمع بندی
تصفیه شیمیایی آب بخش ضروری از فرآیندهای تصفیه در جهان امروز است. رشد روزافزون صنایع، افزایش تولید پساب و ورود مواد شیمیایی پیچیده به منابع آبی، نیاز به استفاده دقیق و علمی از روش های شیمیایی تصفیه فاضلاب و آب آشامیدنی را به شکل قابل توجهی افزایش داده است. فرآیندهای غشایی کیفیتی ممتاز در حذف آلاینده های نامحلول و محلول ایجاد می کنند. جذب با کربن فعال برای بهبود ویژگی های حسی آب یعنی بو و طعم بسیار موثر است. اکسیداسیون شیمیایی روشی تضمین کننده برای حذف میکروارگانیسم های بیماری زا و نابودی ترکیبات آلی خطرناک است. تبادل یونی نیز برای کنترل سختی آب و جلوگیری از مشکلات ناشی از رسوب گذاری به کار می رود. این روش ها معمولاً در کنار یکدیگر و به صورت ترکیبی در تصفیه خانه ها اجرا می شوند تا آب و پساب خروجی با استاندارد های محیط زیستی و بهداشتی مطابقت داشته باشد.
تصفیه شیمیایی آب تضمین‌کننده امنیت سلامت انسان و حفاظت از محیط زیست است. با انتخاب صحیح روش های شیمیایی، رعایت استانداردها و استفاده از تجهیزات پیشرفته مانند دستگاه تصفیه پیشرفته، می توان اطمینان داشت که آب آشامیدنی در بهترین کیفیت ممکن به دست مصرف کننده خواهد رسید و منابع آبی ارزشمند کشور نیز برای نسل های آینده حفظ می شود.