روش‌های تصفیه آب
روش‌های تصفیه آب یا به عملی اطلاق می‌شود که در آن مواد نامطلوب محلول یا مخلوط در آب به منظور مصرف جداسازی شده و آب تصفیه شده را به وجود می‌آورد. استفاده از صنعت تصفیه آب تاریخ طولانی دارد. روش‌های تصفیه آب در طول سال‌ها و به تدریج تکامل یافته است.
در این مقاله به طور مختصر و فنی به روش‌های تصفیه آب اشاره خواهد شد.
انواع روش‌های تصفیه آب
روش‌های تصفیه آب به سه دسته تقسیم می‌شوند:
الف) روش‌های تصفیه آب فیزیکی
ج) روش‌های تصفیه آب بیولوژیکی
در ادامه هر کدام از این روش‌ها به طور مجزا و مختصر بیان خواهد شد.
الف) روش‌های تصفیه آب فیزیکی
روش‌های تصفیه آب فیزیکی به چندین روش مختلف انجام می‌شود.
-
روش جذب سطحی
تجمع مواد در سطح مشترک بین دو فاز
حذف مواد آلی محلول از آب با استفاده از کربن فعال گرانولی (GAC) یا کربن فعال پودری (PAC) –.
-
روش هوادهی
فرآیند تماس مایع با هوا به وسیله گازی که انتقال دهنده از فاز گاز به مایع ( جذب گاز) ویا مایع به گاز ( حذف گاز) است.
حذف گازها از آب زیرزمینی (مانند H2S ، VOCS،CO2 و رادون) اکسیژن رسانی به آب برای حذف آهن و منگنز است .
-
روش تقطیر
جداسازی ترکیبات مایع از مایع به وسیله تبخیر و میعان
مورد استفاده در شیرین کردن ( نمک زدایی) آب دریا.
-
روش فیلتراسیون (بستر)
حذف مواد ذره‌ای در بستر فیلتر تشکیل شده از بستر گرانولی از طریق انتقال و پیوستگی به بستر فیلتر.
حذف جامدات به دنبال انعقاد، لخته‌سازی، ته‌نشینی ثقلی، یا شناورسازی.
-
فیلتراسیون ریز غشایی
صافی غشایی برای حذف ذرات ریز میکرومتر ( ۰/۰۰۱ تا ۰/۰۳ میکرومتر) به وسیله فشار با در نظر گرفتن معیار اندازه ذرات استفاده می‌شود .
برای حذف کدورت ، برخی ویروس‌ها ، باکتری‌ها ، پروتوزوا مانند ژیاردیا و کریپتوسپوریدیوم استفاده می‌شود .
-
تصفیه آب با لخته‌سازی
تجمع ذرات ریز لخته شده با وزن مخصوص کمتر از آب یا سرعت ته نشینی خیلی پایین
به وجود آوردن ذرات بزرگ‌تری که بتوانیم آنها را به وسیله سایر فرآیندها مثل ته نشینی ثقلی یا فیلتراسیون حذف کرد .
-
تصفیه آب با شناورسازی با هوای محلول
حذف ذرات ریز لخته‌شده با وزن مخصوص کمتر از آب یا سرعت ته‌نشینی خیلی پایین.
حذف ذرات بعد از انعقاد و لخته‌سازی برای تخلیه به آبهای خام با کیفیت بالا که کدورت پایین ، رنگ و یا TOC یا سابقه شکوفایی جلبکی شدید دارند .
-
تصفیه آب با متعادل سازی جریان
تانک ذخیره در بخشی از فرآیند است که می‌تواند آب را برای متعادل کردن جریان و به حداقل رساندن نوسان کیفیت آب ذخیره نماید .
شامل تانک‌های ذخیره بزرگ به منظور جمع‌آوری فاضلاب ناشی از شستشوهای مداوم برگشت داده شده به اول جریان تصفیه‌خانه و یا چاه های ذخیره آب تصفیه شده در تصفیه خانه جهت تامین میزان بهره‌برداری ثابت مورد نیاز علیرغم تغییرات کوتاه مدت مصرف آب می‌باشد .
-
جداسازی ثقلی تسریع شده
زلال‌سازهای تماس جامدات و زلال‌سازهای تماس با پتوی لجن واحدهایی هستند که انعقاد ، لخته سازی و ته نشینی در یک تانک انجام می‌شود. در مکان‌هایی که زمین محدود باشد و میزان بارگزاری سطحی ۲/۴ متر بر ساعت و یا بیشتر باشد سبک‌سازی با آهک و سودا انجام می‌شود .
-
روش اختلاط
مخلوط کردن یا به هم زدن ۲ یا چند محلول از طریق مصرف انرژی
در اختلاط و مخلوط کردن مواد شیمایی استفاده می‌شود .
-
روش نانوفیلتراسیون
فیلتراسیون غشایی با فشار بالا برای حذف ذرات ریز میکرونی محلول ۰/۰۱ تا ۰/۰۰۱ میکرومتر با در نظر گرفتن معیار اندازه ذرات استفاده می‌شود .
برای تولید آب آشامیدنی از اقیانوس ، دریا یا آبهای لب شور ، سبک‌سازی آب ، حذف ترکیبات محلول خاص مانند آفت کش‌ها و مواد آلی طبیعی به منظور کنترل محصولات جانبی گندزدایی استفاده می‌شود .
-
روش اسمز معکوس RO
فیلتراسیون غشایی با فشار بالا برای حذف ذرات محلول زیر میکرومتر ۰/۰۰۵ تا ۰/۰۰۰۱ میکرون بوسیله انحلال یا انتشار.
برای تولید آب آشامیدنی از اقیانوس ، دریا یا آبهای لب‌شور ، سبک‌سازی آب، حذف ترکیبات محلول خاص مانند آفت‌کش‌ها و مواد آلی طبیعی به منظور کنترل محصولات جانبی گندزدایی استفاده می‌شود . این روش به عنوان محبوب‌ترین روش‌های مورد استفاده برای تصفیه آب آشامیدنی در سطح خانگی , نیمه صنعتی و صنعتی می‌باشد .
-
تصفیه به وسیله آشغال‌گیر درشت
عبور آب تصفیه نشده از میان آشغال‌گیر درشت به منظور حذف ذرات بزرگ در گستره‌ی ۲۰ تا ۱۵۰ میلی‌متر و بزرگتر صورت می‌گیرد.
در ساختمان آب‌گیر به منظور حذف چوب‌ها ، آشغال‌ها و سایر مواد بزرگ در آب تصفیه نشده از توری آشغال‌گیر (جداسازی ) استفاده می‌گردد .
-
تصفیه به وسیله آشغال‌گیر ریز
آب تصفیه نشده از میان بسترهای فولاد ضد زنگ یا پلی‌استر عبور داده می‌شود و ذرات کوچک ۰/۰۲۵ تا ۱/۵ میلی‌متری به وسیله توری آشغال‌گیر (جداسازی) حذف می‌گردند .
برای حذف جلبک فیلامنتوس استفاده می‌شود .
-
روش ته نشینی
جداسازی جامدات قابل ته‌نشینی بوسیله نیروی ثقلی.
برای حذف ذرات بزرگتر از ۰/۵ میلی‌متر استفاده است. معمولاً پس از واحد انعقاد و لخته‌سازی تعبیه می‌شود .
-
روش گندزدایی با UV
برای غیر فعال کردن میگروارگانیسم ها از اشعه UV استفاده می‌شود .
معمولاً همراه یک ماده شیمیایی با باقیمانده پایدار در سیستم توزیع به منظور غیر فعال کردن میکروارگانیسم‌هایی از قبیل ویروس‌ها ، باکتری‌ها و پروتوزوا به کاربرده می‌شود.
-
تصفیه به روش اکسیداسیون با UV
برای اکسید نمودن مولکول‌ها و ترکیبات آلی پیچیده از اشعه UV استفاده می‌شود .
برای اکسیداسیون N نیتروز دی‌متیل‌آمین (NDMA) استفاده می‌شود.
ب) روش‌های شیمیایی
روش‌های تصفیه آب شیمیایی به چندین روش مختلف انجام می‌شود.
-
اکسیداسیون پیشرفته
کاربرد واکنش‌های شیمیایی به منظور تولید رادیکال‌های هیدروکسل با واکنش‌پذیری بسیار بالا و عمر کوتاه (OH) جهت اکسیداسیون ترکیبات شیمایی است . موارد زیر ترتیب کاهشی از متداول‌ترین واکنش‌های تولید رادیکال‌های آزاد است : O3 , پروکسون (O3,H2O2) , O3 و UV , H2O2 و UV
اکسیداسیون ترکیبات خاص هیومیک ، آفت کش‌ها، و مواد آلی کلردار و برخی ترکیبات تولید کننده‌ی طعم و بو از قبیل MIB و ژئوسمین یافت شده در آبهای سطحی و زیرزمینی آلوده .
-
گندزدایی شیمیایی
اضافه کردن عوامل اکسید کننده شیمیایی به منظور غیر فعال نمودن ارگانیسم‌های پاتوژن در آب.
گندزدایی آب با کلر ، ترکیبات کلر یا ازن.
-
خنثی‌سازی شیمیایی
خنثی سازی محلول با اضافه کردن عوامل شیمیایی .
کنترل PH و گستره‌ی بهره‌برداری بهینه برای سایر فرآیندهای تصفیه آب.
-
تصفیه آب با ترسیب شیمیایی
افزودن مواد شیمیایی باعث حذف ترکیبات خاص از طریق ترسیب فاز جامد می‌گردد .حذف فلزات سنگین ، فسفر.
-
انعقاد
فرآیند ناپایدارسازی کلوئیدها منجر به بزرگتر شدن ذرات می‌شود و می‌تواند در طول لخته‌سازی رخ دهد.
افزودن مواد شیمیایی مانند کلرید فریک، آلوم، پلیمرها به منظور ناپایدارسازی ذرات موجود در آب .
-
تبادل یون
فرآیندی که در آن یون‌های ویژه‌ای از مواد مبادله کننده‌ی نامحلول جانشین (تعویض) یون‌های محلول می‌شوند .
حذف سختی ، نیترات ، مواد آلی طبیعی ، بروماید و همچنین حذف کامل مواد معدنی از آب.
-
روش تثبیت
افزودن مواد شیمیایی به آب تصفیه شده جهت تشکیل رسوب کربنات کلسیم. تثبیت آب تصفیه شده قبل از ورود به سیستم توزیع.
ج) روش‌های بیولوژیکی
روش‌های بیولوژیکی تصفیه آب به چندین روش مختلف تقسیم می‌شوند.
-
بیوفیلتراسیون ( فاز مایع)
فیلتر سریع با بستر گرانوله به منظور دستیابی به دو هدف حذف ذرات و حذف مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی به وسیله اکسیداسیون بیولوژیکی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد .
حذف مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی BOM به دنبال ازن زنی و آنیون های اکسیژن دار هالوژنی (مانند برومات ، کلرات).
-
دنیتری‌فیکاسیون
تبدیل بیولوژیکی نیترات NO 3 به گاز نیتروژن N2
تبدیل نیترات موجود در برخی مواد زائد سطحی به گاز نیتروژن
-
نیتری‌فیکاسیون
تبدیل بیولوژیکی آمونیاک NH3 به نیترات NO3
تبدیل آمونیاک موجود در برخی مواد زائد سطحی به نیترات و پیگیری حذف آن بوسیله‌ی انجام فرآیند دنیتری‌فیکاسیون .
کلیه روش‌هایی که در این مقاله به آنها اشاره شد روش‌های کاربردی هستند. نکته مهم آن است که استفاده از آنها به تحقیق بیشتری دارد.
