تصفیه آب شرب چیست؟ مراحل تصفیه خانه آب؟ ؛ انسان برای انجام فعالیت های خود به آب شیرین نیاز دارد. آب شیرین یعنی آبی که میزان نمک های آن بسیار کم باشد. آب دریاها و اقیانوس ها شور می باشد و استفاده کردن از آن ها مستلزم سرمایه گذاری جهت احداث آب شیرین کن با صرف انرژی و هزینه زیاد می باشد. تصفیه آب برای مصارف مختلفی همچون آشامیدن، تامین آب صنعتی، تفریحات آبی یا بسیاری از کاربردهای دیگر می باشد. در واقع عملیات تصفیه، آلاینده ها و اجزای نامطلوب را حذف می کند و یا غلظت آن ها را کاهش می دهد به طوری که آب برای استفاده مورد نظر مطلوب شود.

شاید بتوان گفت که تصفیه آب شرب، به دلیل وابستگی شدید حیات و سلامت انسان به آب سالم، نسبت به تصفیه آب برای مصارف دیگر اهمیت بیشتری دارد. منظور از تصفیه آب آشامیدنی، حذف آلاینده ها برای به دست آوردن آبی است که برای مصرف انسان هیچگونه خطری ایجاد نکند. زیرا منابع آب آشامیدنی عموما در معرض آلودگی قرار دارند. موادی که در طول فرایند تصفیه آب حذف می شوند عبارتند از: سایر جامدات آلی و معدنی و جامدات معلق، عوامل بیماری زا و جلبک ها. در این نوشته به سوال: تصفیه آب چیست؟ پاسخ می دهیم. زیرا تصفیه آب علاوه بر اهمیت در رابطه با شرب، در زمینه های دیگر نیز حائز اهمیت است.

مراحل تصفیه آب

آبگیر

جهت تصفیه آب های سطحی معمولا در ابتدا، آب را از طریق واحدی به نام آبگیر از منبع برداشت نموده و آن را به تصفیه خانه انتقال می دهند. آبگیر معمولا یک واحد ساختمانی با یک ساختمان بتنی است که برای تامین آب آرام و عاری از مواد شناور با کیفیت بهتر از منبع آب استفاده می شود. آب فراهم شده از طریق آبگیر در مقایسه با منبع اصلی صافتر است و کیفیت بهتری دارد. به همین دلیل محل آبگیر باید در بالادست جریان های آبی شهری باشد و هیچ گاه نباید در محل هایی با جریان گردابی سیلابی قرار گیرد. در محل آبگیر معمولا با استفاده از توری هایی عمل آشغالگیری انجام می شود و در مجموع تصفیه ساده فیزیکی انجام می پذیرد.

آشغالگیری

تصفیه خانه آب دارای واحدهای مختلفی جهت جداسازی جامدات معلق از آب است. انتخاب یک واحد خاص یا ترکیبی از فرآیندهای مختلف برای حذف جامدات معلق به ویژگی های جامدات، غلظت آنها و درجه تصفیه آب مورد نیاز بستگی دارد. به عنوان مثال جامدات بزرگ و سنگین می توانند با شبکه آشغالگیرهای میله ای یا توری های ریز جداسازی شوند. جامدات معلق ریزتر و کلوئیدی با ته نشینی به کمک مواد شیمیایی و صاف کردن حذف می شوند.

اهداف آشغالگیرها به شرح زیر عبارتند از:

 جداسازی و حذف مواد بزرگ حمل شده با آب خام که می توانند راندمان فرآیندهای بعدی تصفیه را تحت تاثیر قرار دهند و در عملکرد آنها مشکل ایجاد نمایند.

 حفاظت از واحدهای بعدی تصفیه خانه در مقابل اشیای بزرگ که می توانند سبب انسداد و صدماتی در برخی تجهیزات شوند.

همچنین بخوانید: دلیل رسوب آب در لوله

 تصفیه شیمیایی مقدماتی

در این مرحله از مواد شیمیایی برای کنترل رشد گیاهان آبزی استفاده می شود. مشکلاتی که گیاهان آبزی در تصفیه خانه ها به وجود می آورند نتیجه رشد بیش از حد چند گیاه در مواقع معینی از سال است. بعضی از انواع گیاهان آبزی (جلبک ها- گیاهان آبزی ریشه دار) ایجاد بو و مزه خاصی در آب می نمایند. هم چنین آنها می توانند در فرآیندهای تصفیه ایجاد اختلال نمایند.

ته نشینی مقدماتی

ته نشینی موجب جداسازی فیزیکی مواد جامد از آب می شود. در عمل ته نشینی کلیه موادی که دانسیته آنها بیش از آب است به طریق ثقلی جداسازی می شوند. به عبارت دیگر در این مرحله ذرات مجزا ته نشین می شوند. ذرات مجزا به ذراتی گفته می شود که اندازه، شکل و وزن مخصوص آنها با زمان تغییر نمی کند. مانند سنگ ریزه، شن، ماسه و سایر مواد ریگ دار آب خام زمان ماند. (مدت زمان توقف آب در استخر) در این استخرها بین ۱ تا ۴ ساعت متغیر است.

هوادهی

هوادهی فرآیندی است که برخی اوقات برای تهیه آب آشامیدنی از آن استفاده می شود. از هوادهی ممکن است برای خارج ساختن گازهای نامطبوع در آب گاز زدائی با افزودن اکسیژن به آب برای تبدیل مواد نامطلوب به شکلی مناسبتر (اکسیداسیون) استفاده می شود. هوادهی معمولا برای تصفیه آبهای زیر زمینی به کار می رود، زیرا آبهای سطحی برای مدت زمان کافی با اتمسفر در تماس بوده و از این رو عملیات انتقال گاز به صورت طبیعی انجام می پذیرد.

انواع هوادهی

الف) هوادهی پاششی

در این روش آب از لوله های سوراخدار عبور داده می شود. آب خروجی از سوراخ ها به صورت پاششی به مخزنی که در پایین لوله ها تعبیه شده است، می ریزد و عمل هوادهی انجام می شود. در این روش قطر نازل ها حدود ۲ تا ۴ سانتی متر است تا مانع گرفتگی آنها شود.

ب) هوادهی آبشاری

در این روش هوادهی از پله هایی به بلندی ۲-۳ متر بین ۴ تا ۶ پله استفاده می شود. آب در حین ریزش آبشاری از روی پله ها در سطح وسیعی با هوا تماس داشته و عمل اصلاح کیفیت آب که مورد نظر است، انجام خواهد شد. تعداد پله ها زمان برخورد بین آب و هوا را تعیین می کند

ج) هوادهی چند سیتی یا یا ریزش آب

برج های سینی دار طبیعتا مشابه برج های آبشاری هستند، به این معنی که آب بالا برده می شود و به ارتفاع پایین تر ریزش می کند. برجهای سینی دار سوراخدار محتوی سنگ، سرامیک یا بسترهای متخلخل دیگر هستند. برجهای سینی داری بیشتر برای اکسیداسیون آهن و منگنز مورد استفاده قرار می گیرند

د) هوادهی با تزریق هوا

در این روش حباب هوا به داخل مخزن آب تزریق می شود۔

ه) هوادهی فواره ای

در این روش فواره ها که شامل لوله مشبک معلق بر فراز مخزن گیرنده می باشند موجب عمل هوادهی آب می شوند

انعقاد و لخته سازی

انعقاد و لخته سازی معمولا اولین مرحله تصفیه آب می باشد. مواد شیمیایی دارای بار مثبت به آب افزوده می شود. بار مثبت این مواد شیمیایی باعث خنثی شدن بار منفی ذرات کلوئیدی موجود در آب می شود. هنگامی که این اتفاق می افتد، ذرات به یکدیگر متصل می شوند و لخته های بزرگتر را تشکیل می دهند که به آن فلوک می گویند.

یکی از ناخالصی های مهمی که در آبهای سطحی وجود دارد و باید نسبت به حذف آن اقدام نمود، مواد کلوئیدی است. این مواد باید به طریقه مناسب حذف شوند تا آب زلال و با کدورت پایین مطابق استانداردها تحویل مصرف کننده گردد. روش متداول حذف کدورت، رسوب دهی شیمیایی کلوئیدی با استفاده از مواد منعقد کننده است. به دیگر سخن ذرات لخته شونده در سوسپانسیونهای رقیق که خواص سطحی شان به گونه ای است که به محض تماس با سایر ذرات به آنها می چسبند و یا در هم ادغام شده تشکیل ذرات بزرگتر را می دهند و در نتیجه اندازه، شکل و احتمالأ وزن مخصوص شان پس از برخورد تغییر می یابد را نمی توان مانند ذرات مجزا ته نشین کرد، لذا مواد منعقد کننده را به مقادیر لازم و کافی به آب اضافه می کنند تا ذرات کوچک، سبک و غیر قابل ته نشین ، به ذرات بزرگتر و سنگین تر تبدیل شده و به آسانی ته نشین شوند.

اکسیلاتور

آکسیلاتور در لغت به معنای شتاب دهنده است. در اکسیلاتور قسمت اختلاط و انعقاد بوسیله ناحیه ته نشینی احاطه گردیده است . ولی نواحی سه گانه از بالا و پایین حوض به هم مربوط هستند. قسمتی از لجن های ته نشینی در اثر چرخش آب که ناشی از حرکت هم زن است به ناحیه ی اختلاط و انعقاد راه یافته و در فعل و انفعالات مربوط به فلوکولاسیون شرکت می نماید . بار سطحی این حوض ها برای تصفیه معمولی عموما از ۲ متر در ساعت تجاوز نمی کند . غلظت لجن در گردش حوض به حدود ۵ گرم در لیتر می رسد. قطر قسمت اختلاط ثانویه ۱۵ تا ۲۰ درصد قطر اصلی حوض و سطح آن ۴ تا ۵ درصد سطح کل آن می باشد۔

روش کار اکسیلاتور:

این استخر تشکیل شده از یک استوانه بتن آرمه که به وسیله دو جداره مایل به دو قسمت تقسیم می شود آب خام وارد قسمت داخلی می شود و با مواد شیمیایی مخلوط می شود ، برای کمک به آمیخته شدن آب خام با مواد شیمیایی پره هایی در مرکز استخر بوسیله یک موتور حرکت دورانی سریعی انجام می دهند . حرکت پره های باد بزنی شکل علاوه بر به هم آمیختن آب خام با مواد معلق پیشین و مواد شیمیایی مخلوط نام برده را به سمت بالا نیز هدایت می کند . سرعت حرکت دورانی بره ها توسط موتور تنظیم می شود و باید به گونه باشد که ذرات منعقد شده را خرد نکند بلکه آنها را به سمت بالا هدایت کند .

آبی که مواد کلوئیدی آن تبدیل به فلوک شده پس از ورود به قسمت بیرونی که سطحی بزرگتر دارد، از سرعتش هم کاسته می شود و ذرات منعقد شده روی جدار شیبدار کف سقوط کرده و ته نشین می شود در قسمت کف قسمتی از لجن ته نشین شده توسط سیفون یا پمپ از سیستم خارج شده و بخشی هم وارد قسمت داخلی سیستم می شود که به انعقاد مواد خارجی در آب خام کمک می کند. آبی که ذرات آن در قسمت خارجی ته نشین شده است وارد دکانته های جمع آوری آب صاف شده و برای مرحله های بعدی تصفیه به قسمت های دیگر تصفیه خانه می رود. مدت زمان ماند در این استخر ها را یک تا دو ساعت بر می گزینند. گودی استخر ها را حدود ۳ تا ۵ متر در نظر می گیرند.

پولساتور

پولساتور از یک اتاقچه با ستون خلا، لوله هایی که در کف قرار دارند و آب از آنها خارج می شوند، پالونک ها، پتوی لجن، هابرو دکانته های جمع آوری آب زلال شده تشکیل شده است. کار این استخر ها به صورت تناوبی انجام می گیرد. آب خام از راه لوله ای وارد برج میانی می شود . سپس با کمک پمپ در فضای پمپ خلا ایجاد می شود و سبب بالا رفتن سطح آب در برج می شود . آب تقریبا تا ۷۰ سانتی متری بالای برج بالا می آید. وارد شدن آب در مدت زمان ۳۰ تا ۴۰ ثانیه صورت می گیرد سپس در مدت ۱۰ – ۷ ثانیه که زمان شکست خلا نامیده می شود با فشار رانش می شود و از لوله های مشبک کف بولساتور با سرعت خارج می شود.

برای آنکه به پتوی لجن آسیبی وارد نشود پالونکهایی که روی لوله های مشبک قرار دارد سرعت آب را کاهش داده سپس آب از پتوی لجن عبور می کند ضخامت پتوی لجن از روی پالونک ها تا تقریبا بالای هاپر است (تقریبا کمی پایین تر از نیمه عمق پولساتور). در حین عبور آب از پتوی لجن، نا خالصی ها و کدورت آب گرفته می شود. و نیز حذف میکرو ارگانیسم ها و عوامل بیولوژیکی را تا ۸۰ داریم . برای داشتن راندمان بیشتر بهتر است آب کدورت زیادی داشته باشد اگر کدورت زیر NTU ۵ باشد قبل از اضافه کردن کلرور فریک به وسیله خاک دیاتومه به کدورت آن اضافه می کنیم . این پتوی لجن توانایی حذف ذرات ۵-۲ میلی متر را دارد و مابقی توسط صافی گرفته می شود.

در اثر عبور آب از پتوی لجن به مقدار آن افزوده می شود و این مقدار اضافی داخل هاپرها ریخته می شود و این هاپرها هر ۲۴ ساعت یکبار توسط سیفون ها تخلیه می شوند . بار سطحی پولساتور بین ۳-۸ متر در ساعت متغیر است و این بالا بودن بار سطحی مزیت اصلی پولساتور نسبت به اکسیلاتور است. زمان ماند آب بین ۳۰-۶۰ دقیقه متغیر است. آب زلال شده توسط منافذی که در امتداد دکانته ها قرار دارد جمع شده و به سمت صافی ها هدایت می شود.

کاهش سختی آب

کاهش سختی آب یا نرم کردن، فرآیندی است که در تصفیه آب متداول است. سختی گیری را می توان در تصفیه خانه آب انجام داد و یا اینکه مصرف کننده می تواند در محل مصرف انجام دهد. انتخاب یکی از این دو روش بستگی به عوامل اقتصادی و تمایل مردم به آب نرم دارد. به طور کلی نرم کردن آب با سختی مناسب (۵۰ تا ۱۵۰ میلی گرم کربنات کلسیم در لیتر) بهتر است به مصرف کننده واگذار شود، در صورتی که آب سخت باید در تصفیه خانه نرم شود. فرآیندهای نرم کننده متداول، شامل ته نشینی شیمیایی و تبادل کننده یونی می باشد. هر کدام از روش های فوق ممکن است در تصفیه خانه با تجهیزات اختصاصی به کار برده شود. نرم کننده های خانگی منحصرا واحدهای مبادله کننده یونی هستند.