تصفیه آب آشامیدنی
1403-04-15 1403-04-15 19:10
مدیر سایت تصفیه آب آشامیدنی
اهمیّت سلامت آب
به همان اندازه که خلقت منابع آبی، حیاتبخش جانداران است، در صورت بیتوجّهی یا عدم توجّه کافی به اهمیّت تصفیه آب آشامیدنی، وقتی‌که صحبت از مصارف انسانی میشود، میتواند عاملی برای انواع آسیبهای جسمی و حتّی بیماریهایی مهلک باشد.
به زبان دیگر، سلامت بشر، به طور مستقیم یا غیرمستقیم در گرو آب مصرفی در تهیه خوراکیها یا بهعنوان آب شرب است و کوتاهی در بهبود کیفیت آن یا روش مناسب، آغازی برای آسیبهای زیانبار در عملکرد اجزای بدن مثل کلیهها و دستگاه گوارش، در درازمدت خواهد بود؛ مواردی که حتّی میتواند گریبان‌گیر حیات او نیز باشد.
به‌خصوص آنکه ۶۰ تا ۷۰ درصد از بدن انسان از آب تشکیل شده و همواره برای حفظ شادابی و کمک به‌سلامت بدن، توصیه به نوشیدن این کیمیای هستی داریم؛ چراکه دست‌کم مطابق با نظریات تخصصی معمول، انسان برای تأمین آب بدن خود به طور نسبی نیاز به مصرف ۱٫۹ لیتر آب در طول شبانه روز دارد.
منابع تأمین آب آشامیدنی
تصفیه آب آشامیدنی بسته به منبع تأمین آن، ملاحظات ویژه خود را میطلبد. در توصیف تقسیمبندی منابع اصلی آبهای موجود بر روی کره زمین ذکر این نکته ضروری است که این تقسیمبندی برحسب مبنایی که برای آن در نظر گرفته میشود، متفاوت است. بااینهمه، عمدتاً آنها را در سه دسته آبهای سطحی، آبهای جوی و آبهای زیرزمینی طبقهبندی کردهاند. لازم به ذکر است، گاهی بر اساس مبنای در نظر گرفته شده، مثلاً منابع آبی حاصل از بارشهای جوّی را ذیل آبهای سطحی معرّفی میکنند.
الف) آبهای سطحی
آبهای سطحی به آبهای روان موجود در سطح کره زمین اطلاق میشوند و معمولاً آب رودها، دریاچهها، تالاب و اقیانوسها را در برمی‌گیرند. همانطور که از نام این منبع آبی مشخص است، به نسبت منابع آب زیرزمینی بیشتر در معرض آلایندهها قرار دارند. برای مثال، رودخانهها بسته به حوزه آبخیزی که در آن واقع شدهاند، میتوانند دارای انواعی از کدورتهای نامحلول یا معلق و حتّی آلودگیهای میکروبی و ویروسی آسیبزا باشند.
افزون بر این، آبهای سطحی ممکن است براثر دیگر مداخلات طبیعی یا انسانی، شور، آلوده به فلزات سنگین و شویندههای شیمیایی شوند؛ بنابراین تنها در مواقعی که بهرهبرداری از این منابع ارزشمند، مزیت اقتصادی و تکنیکی داشته باشد، گزینه مناسبی جهت تأمین آب موردنیاز شهرها و روستاها محسوب میشود. ناگفته نماند انسان این امکان را یافته تا با ایجاد دریاچههای مصنوعی از طریق احداث سد، پیش از ورود آبهای سطحی به شبکه تصفیه آب آشامیدنی، روند تهنشین شدن آلودگیهای نامحلول این منابع را تسریع بخشند.
ب) آبهای جوّی
بخشی از منابع آب موردنظر انسان، از تجمع آبهای حاصل از بارشهای جوی یعنی باران و برف به دست میآید. این آبها نتیجه چرخه تبخیر منابع سطحی آب تا تشکیل ابر و بارش در نقاط مستعد، است. هرچند درگذشته به دلیل عدم رشد صنایع و بالطبع نبود آلایندهها، استفاده از آبهای جوّی، تهدیدآمیز نبود امّا در روزگار کنونی، قطرات بارش در طول مسیر تشکیل تا فرود بر سطح زمین، انواع و اقسام آلودگیهای شیمیایی محیط در جو را به خود جذب میکنند.
آلایندههایی که به‌طورقطع با تغییر در ساختار شیمیایی آب، مضرات فراوانی خواهند داشت؛ بنابراین در مقایسه با گذشتههای دور، تصفیه آب آشامیدنی به‌دست‌آمده از منابع آبی حاصل از بارشهای جوی از اهمیّتی دوچندان برخوردار شده است.
ج) آبهای زیرزمینی
بخش قابل‌توجهی از آبهای معمولاً شیرین موجود در کره خاکی ما، فارغ از منشأشان که بیشتر هم در نتیجه بارشهای جوّی است، آبهایی هستند که در گذر تاریخ با رسوخ به زیر زمین، منابعی تحت عنوان آبهای زیرزمینی را تشکیل دادهاند. در واقع این آبها با یافتن راهشان به لایههای زیرین زمین، در میان سنگها، رسوبات و خاکهای سخت محبوس میشوند و بعدها بهصورت طبیعی به شکل چشمهسار و یا به سبب احتیاجات انسانی با احداث قنوات یا اشکال مختلف چاههای آب، به سطح زمین تراوش میکنند.
آّبهای زیرزمینی به دلایل مختلفی از کیفیت مطلوبتری در قیاس با آبهای سطحی محافظت نشده برخوردارند. از ویژگیهای درخور توجّه آبهای زیرزمینی، ثبات در ترکیبات شیمیایی آن، تبخیر بسیار اندک، آلودگی کمتر به آلایندههای نامحلول و میکروارگانیسم‌های بیماریزا را میتوان اشاره داشت. علی‌رغم این خصوصیات وقتی‌که پای تصفیه آب آشامیدنی حاصل از بزرگ‌ترین ذخایر آب شیرین یعنی سفرههای آب زیرزمینی به میان میآید، چارهای جز تصفیه این منابع همچون سایر آبهای مقدورالتحصیل نداریم، اگرچه پالایش آنها زحمت بسیار کمتری میبرد.
خطرات و عوارض منابع تأمین آب
بااینهمه، آنچه در راستای عنوان این یادداشت مقرون به بررسی است، این نکته است که اغلب منابع آبی که انسان به آنها دسترسی دارد، منابع محافظت نشده‌ای هستند که در فرایند پدیدآمدنشان تا رسیدن به دست مصرفکننده، هیچ حفاظی برای جلوگیری از آلودگی آنها وجود ندارد و به همین دلیل نیز، تصفیه آب آشامیدنی حاصل از این‌گونه منابع، اکیداً ضروری به نظر میرسد.
عوارض تحمیلی بر کیفیت آبها، از طرفی نتیجه مجاورت با طبیعت است و از طرفی دیگر در نتیجه رفتارهای انسانی. به‌عبارت‌دیگر، بسیاری از آبهای سطحی و حتّی زیرزمینی پس از طی مسیر بهخصوصی توسط انسان مورد استحصال واقع میشود. مادّه شیمیایی نیترات (NO3) که مستعد آلایندگی منابع آبی به شمار میرود، گاهی براثر نفوذ دفعیات جانوران اعم از اهلی و وحشی به جریان آب، آنها را آلوده میکند. هرچند که سهم دفع سنّتی و غیرمسئولانه گندابهای شهری و صنعتی نیز در افزایش غلظت نیترات آبهای سطحی، قابل‌انکار نیست.
نکته‌ای که در رابطه با عوارض باید بدانید
ذکر این نکته ضروری به نظر میرسد، اگرچه نیترات محصول اکسیداسیون نیتروژن در طبیعت است و حضورش در بدن ما و به‌طورکلی در طبیعت، به‌خودی‌خود مشکلآفرین نیست امّا پس از راهیابی حجم غیرمتعارف نیترات به آبها، غلظت این مادّه به مقدار بحرانی میرسد و سببی برای ابتلا به انواع بیماریها همچون سیانوز (Cyanosis)، سرطان، التهاب غدد لنفاوی و حتّی تولّد نوزادان نارس یا ناقص خواهد شد؛ آثاری که همراه با تأسف، نه الزاماً در زمان مصرف که در درازمدت ظهور خواهند کرد.
شایان توجّه است، ازآنجایی‌که افزایش غلظت نیترات در آبها، تغییرات مشهودی مثل تغییر در طعم و بوی آب در پی ندارد، امکان تشخیص وجود آن و طبعاً حساسیت در خصوص مخاطرات این آلاینده در میان عوام وجود ندارد. موضوعی که به‌تنهایی اهمیّت ارتقای استانداردهای تصفیه آب آشامیدنی را تصدیق میکند.
تصفیه آب آشامیدنی
فارغ از روشهای متنوعی که برای آن در طول تاریخ شناسایی شده است، بهسازی منابع آب و به‌طورکلی آبی که قابلیت استفاده توسط انسان را داشته باشد، به فرایندی اطلاق میگردد که هدف آن حذف ترکیبات شیمیایی نامطلوب، مواد آلی و غیرآلی و البتّه آلایندههای بیولوژیکی از آب است؛ موضوعی که همواره تکلیفی چالشبرانگیز برای دولتها و به‌طورکلی، جوامع انسانی به شمار میرود.
بااینهمه، حضور فزاینده صنایع در معیت مناطق شهری، کمبود منابع آب و طبعاً فوریت تأمین آب شهروندان، چه در مقیاس گسترده مانند شهر و چه در سطح کوچک مانند خانه، تصفیه آب آشامیدنی را بیش از آنکه درگذشته ضرورت داشته باشد، اهمیّت بخشیده است.
در انتخاب روش مناسب سالمسازی آب آشامیدنی، مواردی همچون موقعیت منبع آب و میزان آب مصرفی ما تعیینکننده است. درواقع، این عوامل هستند که مقیاس تصفیه و خلوص قابل‌قبول آب موردنیاز ما را مشخص میکنند. با درنظرگرفتن جملگی این موارد، شیوههای تصفیه آب آشامیدنی اغلب ذیل دو روش سنّتی یا اضطراری و مدرن شناسایی میشوند که البتّه هرکدام مزایا و معایب منحصربه فرد خود را دارند.
روشهای تصفیه آب آشامیدنی
الف) روش سنّتی یا اضطراری
برای پالایش آب به‌قصد آشامیدن، به طور سنّتی از قدیمالایام روشهایی وجود داشته تا بلکه آلودگیهای موجود در آب به حداقل رسانده شوند. ویژگی راهکار تصفیه به روش سنّتی بدین خاطر که امروزه شکل و شمایل تازهتری به خود گرفته از آن با روشهای اضطراری تصفیه آب آشامیدنی نیز یاد میشود.
این بدان معناست که بعضاً شرایطی را تجربه میکنیم که بهمنظور سالمسازی اضطراری تبدیل آب آلوده به آبی با خلوص مطلوب، دسترسی به تجهیزاتی مثل اجاق و در واقع حرارت آتش نداریم. به همین جهت ناگزیر به استفاده از روشهای فوری یا اضطراری پالایش خواهیم بود. روش سنّتی یا اضطراری تصفیه آب عبارت‌اند از:
الف-۱) جوشاندن
اگرچه جوشاندن آب به مدّت کافی ازبین‌برنده میکروارگانیسم‌های آب خواهد بود امّا بسیاری دیگر از آلایندههای باکتریایی یا ذرّات محلول نظیر نیترات و سرب به این سادگی نه‌تنها از بین نمیروند، گاهاً مقاومت یا غلظتشان با جوشاندن افزایش هم میدهد. به‌علاوه اینکه تنها برای سالمسازی مقداری آب آشامیدنی، حجم ناروایی انرژی باید مصرف کنیم. بماند که همیشه دسترسی به تجهیزات حرارتی بهمنظور استفاده از قدیمیترین روش تصفیه آب آشامیدنی، امکانپذیر نیست.
جوشاندن آب، قدیمیترین روش برای باکتریها و میکروارگانیسم‌های خطرناک
الف-۲) استفاده از قرص یُد
یُد یک مادّه شیمیایی است که اتّفاقاً فقدان آن در بدن انسان موجبات بیماری انسان را فراهم میآورد. بااین‌حال درصورتی‌که بهعنوان روش فوری و مؤثر پالایش آب انتخاب میشود، میباید استثنائاً و برای یک دوره کاملاً موقت که بیش از سه ماه نباشد، استفاده گردد. این روش بیشتر به یاری گردشگران و مسافران میآید تا در مواقع اضطراری، با استفاده از مقدار مناسبی یُد، ویروسها و باکتریهای آب را از بین برده و آب شرب خود را تهیه کنند.
الف-۳) استفاده از قرص یا پودر کلر
دیگر مادّه شیمیایی مؤثر در تصفیه آب آشامیدنی، کلر نام دارد که هم در قالب قرص و هم بهصورت پودر کاربرد دارد. مزیت استفاده از این روش، کاهش مدت‌زمان انتظار برای بهسازی حجم بالاتری از آب است. به طوری که برای تصفیه چهار لیتر از آب چاه، فقط چند دقیقه صبر کفایت میکند. قرص یا پودر کلر، فارغ از مزایا، عوارضی با خود به همراه دارند که در صورت بالا و پایین شدن مقدار استاندارد حضورشان در آب سمّی و بیماریزا خواهند بود.
ب) روشهای مدرن
پرواضح است روشهای اضطراری تصفیه آب آشامیدنی منحصر به شرایط موقتی است که انسان بنا دارد مقادیر ناچیزی از آب را برای تأمین آب شرب خود آماده سازد. به نظر معایب روشهای فوقالذکر به‌قدر کافی قانعکننده باشند که محض اطمینان بیشتر به‌سلامت آب استحصالی، نیازمند روشهای پیشرفته و مقرونبهصرفهتر برای تصفیه آب آشامیدنی باشیم.
با هدف بهسازی، فرایند پالایش مدرن منابع آب شرب، عادتاً در دو مقیاس شهری و یا در محل استفاده طی مراحل به خصوصی تحقق مییابد. در سطح شهر، مسئولان ذیربط موظف‌اند با به‌کارگیری تمامی تجهیزات سختافزاری و تدارک زیرساختهای مربوطه در کنار استفاده از پژوهشهای متخصصان امر و البتّه در چارچوب الزامات بینالمللی و ملّی، آب آشامیدنی موردنیاز برای شهر و روستاها را تأمین کنند. بااین‌وجود، گاهی پیش میآید که مصرفکننده دلایلی برای تصفیه آب آشامیدنی در محل استفاده مثل خانه و محل کار خود نیز داشته باشد.
ب-۱) تصفیه مدرن آب در مقیاس شهری
تکنیکهای رایج و یا تقدم‌وتأخر در اجرای راهکارهای تصفیه آب آشامیدنی در مدیریت شهری، بر اساس کیفیت منبع آب دریافتی از یک منطقه آبخیز، متنوع است. معمولاً پس از ورود آب به شبکه تصفیهخانه، ذرات بزرگ مانند شاخ‌وبرگ، زباله و هر جسم نامربوط دیگر در تورهای غربال به‌دام‌افتاده و بدین ترتیب از آب حذف میشوند. پس از این مرحله، با هدف تهنشین شدن سایر مواد انحلالناپذیر مانند شن و سنگریزهها نوبت به روش لایگیری میرسد.
برای این کار، آبها را در مخازنی مخصوص و برای چند روز ذخیره میکنند تا علاوه بر حذف ناخالصیها، اکسیژنرسانی به آب نیز صورت بگیرد. شایان توضیح است، در مواردی که ذرّات نامحلول به‌سختی تهنشین میشوند، باید از منعقدکنندههای پلی الکترولیتی کمک بگیریم. از این طریق، تبدیل ناخالصیهای نامحلول به تودههای ضخیمتر، تهنشین شدنشان را تسهیل خواهد کرد.
خطراتی که استفاده از آب حفاظت‌نشده دارد
گفته بودیم یکی از خطرات استفاده بیپروا از آبهای حفاظت نشده، وجود ترکیبات سمّی و آلی ناشی از کود، آفتکشها و یا پساب صنعتی است. پالایش آب از این مواد، نیاز به فرایند ویژهای تحت عنوان جذب سطحی در تصفیه آب آشامیدنی دارد. مادّه اصلی این روش، گرانولهای نامنظم کربن فعّال هستند که با افزودن به آب، عهدهدار جذب سطحی مواد آلی به خود هستند.
در راستای رفع ذرّات محلول که به شکل مولکول و یون در آب هستند نیز، از روش رسوبگیری استفاده میکنند. براین‌اساس، یونهای حاضر در آب مانند یون کلسیم (Ca2+) و منگنز (Mn2+) که از عوامل دخیل در سختی آب هستند، طی فعل‌وانفعال با مواد شیمیایی تزریقی، از بین میروند. در مراحل بعدی، به روش فیلتراسیون، فیلترهای گرانشی ناخالصیهای جامدی که امکان عبور از منافذ متخلخل این فیلترها را ندارند، جذب میکنند.
ضدعفونی در تصفیه آب آشامیدنی معمولاً در مراحل پایانی انجام میگیرد. با ضدعفونی آب، ارگانیسم‌های عفونی باقیمانده مثل مخمرها و باکتریها، نابود میشوند. علاوه بر روش کلرزنی، از روشهای دیگری نظیر اشعه فرابنفش، ازن زنی یا اولترافیلتراسیون برای ضدعفونی آب آشامیدنی استفاده میگردد. اگرچه هزینه استفاده از Cl2یا همان کلر، به‌مراتب به نسبت موارد اخیرالذکر، اقتصادی‌تر است.
ب-۲) تصفیه آب در مقیاس خانگی (محل استفاده)
با وجودی که آب جاری در شبکه توزیع شهری، عاری از ناخالصیهای مضر به‌سلامت انسان است، گاهی احتمال میرود آب خروجی به‌قدر لازم تصفیه نشده و یا در مسیر انتقال از تصفیهخانه تا محل مصرف، آلایندههای طبیعی یا صنعتی مجدداً در آن رشد کرده باشند. به همین خاطر مصرفکنندگان برای اطمینان خاطر بیشتر، خود نیز دست‌به‌کار شده و به استفاده از تجهیزات تصفیه آب آشامیدنی در محل استفاده روی میآورند تا بدین ترتیب ریسک نوشیدن آب آلوده چه در کوتاه‌مدت مثل دوران حساس بارداری یا در سالهای دور را کاهش دهند.
در میان روشهای متداول تصفیه آب آشامیدنی در مقیاس خانگی، استفاده از کربن فعّال، فیلتراسیون پیشرفته (UF) و در نهایت اسمز معکوس (RO)، فناوریهای معمول بهسازی منابع آب به شمار میروند. خوب است بدانید هیچیک از روشهای مزبور، به‌تنهایی در بهبود سلامت آب مؤثر نیستند لذا برای تهیه یک لیوان آب سالم و اطمینانبخش ناگزیر به ترکیب همه فناوریهای پیش گفته به شکل دستگاههای تصفیه خانگی هستیم.
فیلتر کربن فعال
اگرچه فیلتر کربن فعّال توفیق چشمگیری در مقابله با ناخالصیهای محلول مثل نیترات یا میکروارگانیسم‌ها ندارد، کماکان یک جاذب قدرتمند در حذف مواد شیمیایی مثل کلر و یک رافعِ مؤثر برای طعم و بوی بد آب به شمار میرود.
اولترافیلتراسیون
معمولاً دستگاههای تصفیه آب آشامیدنی در مقیاس ساختمانی، دارای غشای هالوفایبر پلیمری است. این فیلتراسیون پیشرفته، وفق تمامی استانداردهای غذایی بینالمللی وظیفه حذف کوچک‌ترین ذرّات معلق در آب را دارد. اولترافیلتراسیون پس از تصفیه آب از آلودگیهای آلی، باکتریها و ویروسها، قاعدتاً نباید پسابی از خود به‌جای بگذارد. فراموش نکنید این فناوری توانایی حذف آلایندههایی مثل فلزات سنگین، نیترات و نمکهای موجود در آب را ندارد.
اسمز معکوس
در تکمیل مأموریت فیلترهای فوق، روش اسمز معکوس کارآمدترین فناوری تصفیه آب آشامیدنی در محلّ مصرف است. جالب آنکه اسمز معکوس به‌ویژه در کنار فیلتر کربنی، توانایی آن را دارد تا %۹۵ آلایندههای محلول و نامحلول آب همچون مواد سمّی مثل سرب و رادیوم، مواد آلی، نیترات و سختی آب را به طرز شگفتانگیزی کاهش یا از میان بردارد.
سخن پایانی
به‌سادگی آبی که مینوشیم، سلامتی و جان ما با آب آلوده به خطر میافتد. سلامتی و برقراری انسان همبستگی تنگاتنگی با این مایه حیات دارد. همه اینها دلایل متقنی هستند تا با حساسیت هرچه بیشتر، آب موردنیاز خود را تأمین کنیم و به فکر تصفیه آب آشامیدنی باشیم.
