تولید آب آشامیدنی سالم

 از اینرو تدوین شاخص های کیفی آب،اندازه گیری و پایش آنها در تصفیه خانه های آب و شبکه های انتقال برای حفظ سلامت شهروندان بسیار حائز اهمیت است.

مهمترین دغدغه تأمین آب آشامیدنی سالم، سلامت انسانها است. آلودگی آب علاوه بر ایجاد مشکلات گوارشی مختلف در انتقال بیماری­هایی چون وبا، اسهال، هپاتیت A، حصبه،  فلج اطفال و غیره موثر است. بنابراین شناسایی و تدوین معیارهای تفصیلی کیفی آب برای جلوگیری از بروز بیماریهای انسانی بسیار با اهمیت است.

سازمان بهداشت جهانی متولی اصلی تدوین استانداردهای کیفیت آب آشامیدنی دردنیا می باشد که موسسات استاندارد در کشورهای مختلف، استاندارد های محلی را براساس دستورالعمل های سازمان بهداشت جهانی (WHO) تدوین میکنند. در کشور ما نیز سازمان استاندارد؛ استاندارهای کیفی آب آشامیدنی را تدوین نموده که رعایت آن توسط وزارت نیرو و کلیه واحدهای تولید آب آشامیدنی الزامی است.

تولید آب آشامیدنی سالم مستلزم شناخت دقیق آلاینده های آب می باشد. آلاینده های آب شرب از منابع مختلف به منابع آبی وارد می شوند. شناسایی انواع مختلف آلاینده های آب و غلظتهای مجاز آنها و همچنین فرایندهای تصفیه و پالایش آنها برای تأمین آب آشامیدنی سالم و پایدار ضروری است.

آلاینده های فیزیکی آب

آب آشامیدنی سالم از نظر ظاهری بدون رنگ، بدون بو، شفاف و بدون مزه است. وجود بو و مزه در آب آشامیدنی ممکن است نشان دهنده­ وجود آلودگی احتمالی یا اشکال فرایندی در عملیات تصفیه آب باشد.

مزه و بو ممکن است که از طریق ورود مواد معدنی طبیعی، آلاینده­ های شیمیایی یا آلی به آب افزوده شده باشد. بو و مزه در آب آشامیدنی حتی می تواند ناشی از خوردگی فلزات لوله­ های انتقال آب یا مشکلات به وجود آمده حین فرایند تصفیه مانند کلرزنی باشد.

کدورت یا کدری یکی دیگر از خصوصیات ظاهری قابل رویت آب است. آب شرب سالم، زلال و فاقد هرگونه کدورت است. کدورت آب آشامیدنی ممکن است ناشی از وجود ذرات معلق نامحلول، آلودگی آلی، شیمیایی یا بیولوژیکی در آب باشد.

وجود ذرات معلق نامحلول در آب آشامیدنی سالم بیش از حد مجاز از نظر کیفی مورد پذیرش نمی باشد. ذرات معلق گستره­ وسیعی از مواد و ترکیبات آلی و معدنی را در بر می­ گیرد. لای، گل، ذرات مواد آلی و معدنی، ترکیبات آلی قابل حل­ شدن، پلانکتون ها و دیگر میکر­وارگانسیم های زنده از مصادیق ذرات جامد معلق هستند. ذرات معلق نامحلول در فرایندهای مختلف تصفیه آب نظیر فیلتراسیون، انعقاد و لخته سازی جدا می شوند.

ناخالصی های شیمیایی آب

مواد یا ترکیبات معدنی که به آب افزوده می شوند، اگر به صورت محلول در آب باقی بمانند، در گروه آلاینده های شیمیایی آب طبقه بندی می شوند. سختی، قلیاییت، TDS، هدایت الکتریکی و غیره از شاخصهای مرتبط با ویژگیهای شیمیایی آب هستند.

میزان نمکهای معدنی محلول در آب اعم از ترکیبات سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، کلراید، سولفات، بی­ کربنات، کربنات، سیلیکا، مواد آلی، فلوراید، آهن، منگنز، نیترات، نیتریت و فسفات توسط شاخص TDS اندازه گیری می شود. میزان TDS ایده آل آب بدون طعم و مزه برای شرب کمتر از 500 میلیگرم بر لیتر است. 

با افزایش میزان TDS آب، شوری و مزه به آب افزوده می شود. به طوریکه با بالا رفتن TDS آب به بیش از 1000 میلیگرم بر روز، آب برای شرب مناسب نبوده و نیازمند تصفیه می باشد.

یکی از شاخص های مهم دیگر آب آشامیدنی سالم، PH آب است. میزان اسیدی یا قلیایی بودن آب توسط شاخص PH سنجیده می شود. محلول های با PH کمتر از هفت، خاصیت اسیدی و محلول های با PH بالاتر از هفت، خصوصیات قلیایی دارند. سازمان بهداشت استرالیا میزان pH مناسب آب آشامیدنی را 6 تا 10.8 تعیین کرده است. بسیاری از کشورها pH مناسب آب آشامیدنی را 6.5 تا 8.5 تعیین کرده اند. تماس یا نوشیدن آب با مقادیر بالا و پایین pH  مخاطرات جدی سلامتی را به دنبال دارد.

آلاینده های میکروبی آب

آلاینده های میکروبی، مهمترین گروه آلاینده های آب به شمار می آیند. وجود پاتوژنهای بیماری زا در آب شرب، سلامت انسانها را با مخاطره جدی روبرو می کند و در برخی مواقع خطر مرگ را به دنبال دارد.

میکروارگانیسم­ های بیماری­ زا در آب آشامیدنی به گروه های باکتریهای بیماری زا، تک یاختگان، ویروس ها، کرم­های انگلی و سیانوباکتری­ها تقسیم می شوند. ورود هر یک از آلاینده های فوق به آب شرب، مخاطره مسمومیت، اسهال خونی، وبا، بیماریهای پوستی و غیره را برای سلامتی انسانها به دنبال دارد.

کلیفرم مدفوعی به عنوان متداول ترین آلاینده باکتریایی آبهای آشامیدنی شناخته می شود که وجود آن نشان دهنده اختلاط و آلودگی منبع آب خام با فاضلاب انسانی است. این اختلاط به طور معمول از طریق نشت فاضلاب از چاه های جذبی یا در مورد آب های سطحی از طریق تخلیه فاضلاب انسانی بدون تصفیه به رودخانه ها بروز می نماید.

فرایندهای گندزدایی(Disinfection) با هدف از بین بردن آلاینده های میکروبی در تصفیه آب و فاضلاب توسعه یافته اند. فرایندهای سنتی نظیر استفاده از محلول کلر هنوز هم در گستره وسیعی از میکروارگانیسم های بیماری زا کاربرد دارد. ولی مقاومت برخی از باکتری ها و ویروس نسبت به کلر، ضرورت بکارگیری فرایندهای مدرن گندزدایی را مشخص می کند.

شرکت مهندسی فران با تکیه بر دانش مهندسی ضدعفونی و گندزدایی آب، فرایندهای پیشرفته گندزدایی ترکیبی با کمترین هزینه های بهره برداری را برای ضدعفونی آبهای آشامیدنی پیشنهاد می کند.

آلاینده های بیولوژیکی

اغلب ترکیبات آلی توسط میکروارگانیسم ها و جمعیت میکروبی تجزیه می شوند. لیکن برخی از ترکیبات آلی دارای قابلیت تجزیه زیستی توسط باکتری های مختلف نیستند. بخشی از محتوای مواد آلی که می تواند توسط باکتری های طبیعی موجود در آب تجزیه شود، به عنوان شاخص BOD تعریف می شود که نشان دهنده جرم مواد آلی قابل تجزیه توسط رشد میکربی است.

مواد آلی موجود در آب علاوه بر امکان تجزیه زیستی، امکان تجزیه شیمیایی نیز دارند. این قابلیت امکان اندازه گیری محتوای مواد آلی را توسط مواد شیمیایی تجزیه کننده فراهم می کند. جرم مواد آلی قابل تجزیه شیمیایی نیز توسط شاخص COD اندازه گیری می شود.

آب آشامیدنی سالم که از منابع سالم استحصال شده باشد، فاقد BOD و COD است. اندازه گیری شاخص های فوق در آب آشامیدنی به معنای ورود یا نشت ترکیبات آلی به منبع آب شرب می باشد.

تصفیه آب آشامیدنی

فرایندهای تصفیه آب براساس کیفیت آب خام ورودی طراحی می شوند. در صورتی که منبع آب خام به مانند  منابع آب پشت سدها فاقد شوری باشد، جداسازی ذرات معلق و گند زدایی آب مهمترین فرایندهای تصفیه آب خواهند بود. ولی وجود شوری در منبع آب مانند آب دریا، ضرورت بهره گیری از فرایندهای شیرین سازی را مشخص می کند.

محدودیت منابع آب شیرین در کشورهای دچار کم آبی، کشورهای با اقلیم گرم و خشک را اغلب مجبور به شیرین سازی آب دریا کرده است. به عنوان مثال کشورهای حاشیه خلیج فارس بخش عمده آب شیرین مصرفی خود را از خلیج فارس تأمین می کنند. فرایند اسمز معکوس متداول ترین فرایند شیرین سازی آب دریا در مقایسه با فرایندهای دیگر از قبیل فرایندهای حرارتی است.

پیش تصفیه آب خام قبل از ورود به فرایند شیرین سازی اسمز معکوس یکی از ضروریات واحد آب شیرین کن صنعتی است. استفاده از سیستم پیش تصفیه ناکارآمد، منجر به گرفتگی غشاها یا ممبرانهای اسمز معکوس در گذر زمان می شود. نگهداری پیشگیرانه از ممبرانهای اسمز معکوس به عنوان قلب واحد شیرین سازی در مرحله طراحی و بهره برداری از آب شیرین کن های صنعتی بسیار با اهمیت است. در شرایط گرفتگی ممبرانها، مقدار آب شیرین تولیدی و کیفیت آن کاهش می یابد که افزایش هزینه های بهره برداری و نگهداری تصفیه خانه آب را به دنبال دارد.

بخش پیش تصفیه در آب شیرین کن های صنعتی با هدف کاهش عوامل ایجاد کننده گرفتگی غشا در آب خام نظیر ذرات کلوییدی، ذرات معلق و همچنین جلوگیری از ایجاد رسوبهای شیمیایی و بیولوژیکی جهت دستیابی به شرایط پایدار و طولانی مدت استفاده از ممبرانهای اسمز معکوس طراحی می شود. طراحی دقیق بخش پیش تصفیه در آب شیرین کن های دریایی از اهمیت مضاعفی برخوردار است.

فرایندها و فناوریهای متفاوتی در بخش پیش تصفیه به کار گرفته می شوند که انتخاب آنها وابسته به آنالیز آب ورودی به تصفیه خانه است. متداول ترین فرایندهایی که در بخش پیش تصفیه آب شیرین کن های صنعتی به کار گرفته می شوند، مشتمل بر فرایندهای انعقاد، لخته سازی، فیلتراسیون فیزیکی و اولترافیلتراسیون می باشد.

جداسازی ذرات ریز و مواد معلق نامحلول سبک که به صورت معمول امکان ته نشینی آنها در زمانهای کوتاه وجود ندارد، از طریق فرایند انعقاد و لخته سازی انجام می شود. برای تسریع در فرایند انعقاد، مواد منعقد کننده مورد استفاده قرار می گیرند. عملیات لخته سازی نیز بعد از فرایند انعقاد انجام می شود که در آن ذرات معلق به یکدیگر متصل شده و ذرات قابل رویت با قابلیت ته نشینی سریع را تشکیل می دهند.

فیلتراسیون فیزیکی توسط بسترهای شنی و کربنی یکی از روشهای قدیمی فیلتراسیون در بخش پیش تصفیه تصفیه خانه های آب است. بسترهای شنی با دو طراحی ثقلی و تحت فشار طراحی و ساخته می شوند. بستر کربنی نیز با ساختار مشابه بستر شنی برای حذف طعم، بو، رنگ، مواد آلی و کلر آزاد موجود در آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

امروزه فرایندهای مدرن جداسازی به بخش پیش تصفیه واحدهای شیرین سازی آب وارد شده اند. فناوری اولترافیلتراسیون، فرایند فیلتراسیون مبتنی بر جداسازی غشای نیمه تراوا با هدف حذف ذرات معلق نامحلول تا اندازه های بسیار کوچک است. آّب تولیدی فرایند اولترافیلتراسیون، آبی با کیفیت بالا برای ورود به فرایند شیرین سازی اسمز معکوس است. کیفیت بسیار بالای فیلتراسیون، مهمترین مزیت فناوری اولترافیلتراسیون نسبت به دیگر فرایندهای پیش تصفیه است.

آب شیرین کن های صنعتی

امروزه فرایند اسمز معکوس، تجاری ترین فرایند شیرین سازی آبهای شور در دنیا در مقیاس صنعتی است. در این فرایند، آب شور با فشار بالا از غشای نیمه تراوا یا ممبران اسمز معکوس عبور داده می شود. ممبران بستری برای عبور یونهای محلول در طرفین ممبران و از سمت محلول با غلظت بالا(آب شور) به سمت محلول با غلظت پایین(آب شیرین) است.

واحدهای آب شیرین کن های صنعتی روزانه میلیونها لیتر آب شور دریاها را برای مصارف شرب تصفیه می کنند. آب تولیدی در فرایند اسمز معکوس به دلیل جداسازی ذرات محلول تا اندازه صدم میکرون، آب بسیار با کیفیت برای شرب به حساب می آید. اگرچه جداسازی اغلب یونهای محلول منجر به کاهش غلظت مواد معدنی مفید برای بدن انسان می شود، ولی امکان وجود کلیه پاتوژنهای بیماری زا برای بدن انسان را در آب تولیدی از بین می برد.

ترکیبات معدنی ضروری برای متابولیسم و سلامت بدن انسان در آب آشامیدنی متجاوز از 21 ترکیب و عنصر است. ولی آب آشامیدنی تولیدی توسط آب شیرین کن های صنعتی از نظر یونهای محلول مفید برای انسان به میزان کافی غنی نیست. کلسیم، منیزیم، پتاسیم، سدیم، آهن، روی، برن، ید، سلنیم و .... عناصر معدنی هستند که کمبود آنها در بدن انسان ممکن است منجر به بیماری، اختلال در سیستم ایمنی، بیماریهای قبلی-عروقی، کاهش توانایی بدنی و نقصان در سلامت ذهنی افراد شود.

شرکت مهندسی فران با هدف تولید آب آشامیدنی سالم، فرایند تصفیه نهایی را برای غنی سازی آب با ترکیبات معدنی در واحدهای آب شیرین کن صنعتی با نظر مشتریان محترم پیش بینی می کند. یکی از فرایندهای تصفیه نهایی که جهت ثبات و تعادل یونها در آب تولیدی استفاده می شود، تزریق مواد شیمیایی نظیر آب آهک و دی اکسید کربن به آب است که منجر به افزایش محتوای کلسیم و بیکربنات آب آشامیدنی می شود.

شرکت مهندسی فران طراح و مجری طرح های شیرین سازی آبهای شور من جمله آب دریا با فرایند اسمز معکوس در قالب پروژه های طرح و ساخت است. طراحی آب شیرین کن های صنعتی مبتنی بر دانش مهندسی فرایند اسمز معکوس و پیش تصفیه با بهره گیری از تجربه بیش از 17 سال فعالیت حرفه ای در حوزه تصفیه آب و فاضلاب است. واردات ممبران Filmtec از منابع اصلی در کنار بکارگیری تجهیزات با کیفیت از تولید کنندگان معتبر، پیش نیاز اجرای پروژه های مختلف شیرین سازی آبهای شور با تضمین عملکرد توسط شرکت فران می باشد.