آلودگی آب و تصفیه آب ، مربوط به آلودگی پهنه های آبی همچون رودخانه ها، دریاچه ها، سفره های آب، اقیانوس ها و آب های زیر زمینی است که بر روی گیاهان و ارگانیسم های زنده درون آب تأثیر می گذارد.
محیط زیست: محیط پیرامون انسان متشکل از آب، خاک، هوا، گیاه، جانور و ارتباطات میان آنها
اثرات متقابل انسان و محیط زیست:
تامین منابع برای زندگی انسان و سایر موجودات
بهره برداری از منابع و تخلیه پسمانده های فعالیت ها به محیط
انسان بر محیط: تخریب یا آلودگی
آلودگی محیط زیست: تخلیه هرگونه ماده یا شکل هایی از انرژی به محیط زیست به نحوی که عملکرد محیط و مشخصات آن را با آنچه به طور طبیعی بوده است تغییر و تقلیل دهد.
تعريف آلودگي
وارد شدن هرگونه ماده خارجي به آب، هوا، خاك و زمين به ميزاني كه كيفيت فيزيكي، شيميايي يا بيولوژيكي آن را به گونه اي تغيير دهد كه به حال انسان، ساير موجودات زنده، گياهان يا آثار و ابنيه زیان برساند. اين آلودگي ممكن است در هريك از قسمت هاي محيط زيست بوجود آيد. یکی از مهمترین مصادیق آلودگی و رفع آن، مربوط به آلودگی آب و تصفیه آب می شود.
ماده آلاينده:
به ماده اي گفته مي شود كه داراي غلظتي بيش از غلظت مجاز يا طبيعي بوده و بر روي موجودات زنده اثر نامطلوب داشته باشد.
آلودگی آب (انواع آب هاي پذيرنده)
آب هاي سطحي : مثل آب هاي حاصل از باران، برف و تگرگ
آب هاي جاري: مثل رودخانه ها
آب هاي راكد: مثل اقيانوس ها ، درياها ، درياچه ها و تالاب ها
آب هاي زيرزميني: مثل چشمه، چاه و قنات
هر یک از انواع آب های پذیرنده، در فرآیند آلودگی آب و تصفیه آب جهت استفاده مجدد از آب قرار می گیرند.
انواع آلاينده هاي آب
پساب هاي صنعتي: حاصل از فرآیند صنایع
فاضلاب هاي انساني: مناطق اداري و مسکونی
آبروهاي آب هاي سطحي: روان آب هاي ناشی از بارندگی
تقسیم بندی آلوده کننده های آب
با توجه به اهمیت آلودگی آب و تصفیه آب، آلوده کننده های آب به 9 دسته تقسیم می شوند:
زباله های متقاضی اکسیژن
عوامل بیماری زا
مواد غذایی گیاهی
ترکیبات آلی سنتز شده (مصنوعی)
نفت
مواد شیمیایی
رسوبات
مواد رادیواکتیو (پرتوزا)
گرما
تفاوت فاضلاب و پساب
فاضلاب
ناشی از فعالیت های بهداشتی مربوط به انسان (سیستم های بهداشت عمومی و پساب آشپزخانه ها)
پساب صنعتی
فاضلاب بدست آمده از انواع صنایع (داروسازی، آبکاری، غذایی و …)
عامل اصلی آلاینده بودن فاضلاب و پساب ها، پتانسیل و ظرفیت اکسیداسیون آب است؛ چرا که وجود مواد آلی آلاینده در آب موجب مصرف اکسیژن محلول می گردد. شناخت صحیح از عوامل اصلی آلاینده ها، در کیفیت عملیات آلودگی آب و تصفیه آب تأثیرگذار می باشد.
غالب ترکیبات آلی موجود در آب، دارای کربن می باشند.
واکنش زیردر محیط آبی به کمک باکتری ها انجام می پذیرد:
آلودگی میکروبی ناشی از فاضلاب ها
عفونت های روده ای، معده ای، کبدی و اسهال، اهم بیماری هایی است که از طریق آب آلوده، قابلیت سرایت را دارا می باشند. فاضلاب ها ناقل باکتری و ویروس هایی هستند که منجر به بیماری های عفونی از جمله وبا، فلج و حصبه می شوند. در صورتی که آب های طبیعی آلوده به میکروب ها باشند، بهداشت عمومی به مخاطره می افتد. به همین دلیل، موضوع آلودگی آب و تصفیه آب، فرآیندی حیاتی و ضروری به شمار می آید.
آلودگی ناشی از مواد شیمیایی
مواد شوینده ((Detergents یک سری مواد شیمیایی هستند که از سال 1940 میلادی، تولید و امروزه هم برای تأمین بهداشت عمومی جوامع بطور وسیع استفاده می شود. مواد شوینده در نهایت به فاضلاب ها و آبها وارد می شوند. ورود مواد شوینده با آب ها، از دلایل اهمیت آلودگی آب و تصفیه آب به شمار می آید. دترجنت ها یک سری ترکیبات شیمیایی سنتزی خطی هستند که پایه آن ها الکیل بنزن سولفانات (ABS) است.
آلودگی های صنعت کشاورزی
مصرف بی رویه کودهای شیمیایی، باعث افزایش یون نیترات و فسفات دراب ها می شود. سموم دفع آفات نباتی که شامل حشره کش ها، آفت کش ها و سموم دفع دیگر می باشد، در صنایع کشاورزی و دامپروری مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به استفاده از کودهای شیمیایی و سموم دفع آفات نباتی در صنایع دامپروری و کشاورزی، فعالیت تخصصی در زمینه آلودگی آب و تصفیه آب، اهمیت زیادی پیدا می کند.
سایر آلوده کننده ها منابع آبی شامل موارد زیر می باشد:
جامدات و رسوبات ناشی از فرسایش و شستشوی خاک
آلودگی حرارتی ناشی از تخلیه فاضلاب ها
استفاده از مواد رادیو اکتیوته
آلودگی های صنایع نفت و پتروشیمی
آلودگی منابع آب زیر زمینی
انواع پساب های توليدی در نيروگاه های حرارتی به صورت زیر می باشد:
آب هاي خنك كننده : آب های خنک کننده ممكن است عامل آلودگي حرارتي يا برخي مواد شيميايي و كلر در آب هاي طبيعي گردند که موجب اهمیت موضوع آلودگی آب و تصفیه آب می گردد.
پساب های ناشي از واحد تصفيه آب و واحد زلال سازي آب كندانسور: حذف كدورت و مواد معلق، حذف سختي، بي يون كردن آب و … .
پساب هاي آلوده به مواد نفتي و سوختي
پساب هاي ناشي از شستشوي سطوح خارجي: (سمت گاز)، لوله هاي بويلر، پيش گرمكن ها سوپر هيترها ، اكونومايزر و كوره.
پساب هـاي نـاشـي از شستـشوي شـيمـيايي: (اسـيد شـويي يا قلـياشويي) لوله‌هاي بويلر، سوپر هيترها، اكونومايزر و … .
پساب هاي ناشي از سيستم هيدروليكي: انتقال خاكستر در نيروگاه هاي با سوخت جامد يا زغال سنگ.
پساب های انساني
پساب هاي شستشوي واحدها و رواناب سطحی ناشی از آب باران
پساب ها و پسماندهاي ناشي از سيستم تصفيه و گوگرد زدايي دود خروجي: در صورت وجود سيستم تصفيه دود.
پارامترهاي کيفي آب و فاضلاب به 3 دسته کلي پارامترهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تقسيم مي شوند. شناخت پارامترهای کیفی آب و فاضلاب در فرآیند آلودگی آب و تصفیه آب، نقش مهمی ایفا می نماید.
پارامترهاي فيزيکي: پارامترهايي که منشأ فيزيکي دارند، مانند ذرات معلق، ذرات کلوئيدي، ذرات محلول رنگ و طعم آب، دماي آب، PH و EC. هر دو پارامتر PH و EC، پارامترهاي فيزيکی و شيميايي می باشند.
پارامترهاي شيميايي: پارامترهایي که منشأ شيميايي دارند مانند سختي آب، قليائيت، DO (اکسيژن محلول)- BOD5 از اکسيژن خواهي بيولوژيکي و COD (اکسيژن خواهي شيميايي).
پارامترهاي بيولوژيکي: پارامترهايي که منشأ بيولوژيکي دارند همانند وجود باکتري ها، ويروس ها، جلبک ها و پروتوزآها درآب.
آغازيان همان موجودات ريز و تک سلولي همچون باکتری ها و پروتزآها هستند که در آب پيدا مي شوند.
در نظر گرفتن آلودگی آب و تصفیه آب در افزایش کیفیت آب تأثیرگذار می باشد.
توضيحات مکمل
ذرات معلق: در اين ذرات، چگالي بيش از 2.56 است که مي توان آنها را جداسازي و ته نشين نمود. در واقع ذرات معلق با قطر بيش از 1 ميكرون مي باشند که مي توان آنها را از آب يا فاضلاب جداسازي نمود.
براي سنجيدن ذرات معلق و اغلب پارامترهايي آب از واحد mg/Lit استفاده مي شود که اين واحد را به صورت ppm نشان مي دهند.
1Lit=1kg=1000gr=106 mg
ppm=part per Million
ذرات کلوئيدي: ذرات کلوئیدی، ذراتي با قطر بين 001/0 تا 1 ميکرون می باشند. اين ذرات موجب ايجاد کدورت در آب مي گردند. از اين ذرات مي توان به خاک رس کلوئيدي و سيليس کلوئيدي اشاره نمود. نمونه ذرات کلوئیدی در آب رودخانه کارون قابل مشاهده است که گل ها هيچ گاه ته نشين نمي شوند. شناسایی و بررسی خواص ذرات کلوئیدی در موضوع آلودگی آب و تصفیه آب نقش مهمی ایفا می نماید.
ذرات کلوئيدي داراي خواص زير می باشند:
پراکندگي نور
بار الکتريکي
پايداري
حرکت کاتوره اي
جدا سازي ذرات کلوئيدي از روش انعقاد و لخته سازي صورت مي يابد.
ذرات کلوئيدي به دليل بار منفي، يکديگر را دفع مي کنند که در نتیجه، با ته نشيني ماده، قابل جدا شدن نمي باشند. جهت انجام جدا سازي ذرات کلوئيدي از مکانيزم انعقاد و لخته سازي استفاده مي شود. به اين منظور از نمک هاي آلومينيوم استفاده می شود. از جمله نمک های آلومینیوم، آلوم است که روي ذره کلوئيدي جذب شده و بار منفي آن را خنثي مي کند. به پديده جذب آلوم و خنثی شدن بار منفی آلوم، انعقاد مي گويند. ذرات منعقد شده با اختلاط ملايم به يکديگر ملحق شده و ذرات سنگين تري تشکيل مي دهند. در مرحله بعد، ذرات با مکانيزم ته نشيني جدا مي شوند. به پديده جداسازی ذرات، لخته سازي مي گوييم. جهت بررسی در زمینه آلودگی آب و تصفیه آب، لازم است مراحل و فعالیت های انعقاد و لخته سازی به درستی شناخته شوند.
مواد محلول (TDS) : TDS=Total dissolved solids
موادي هستند که قطر کمتر از 0.001 دارند.
مواد محلول سريع در آب يونيزه شده ( يا مثبت يا منفي ) و در آب به دو دسته املاح محلول تبديل مي گردند:
کاتيون
آنيون
کاتيون: يون ها (املاح) با بار مثبت نظير: کلسيم Ca2+ و منيزيمMg2+، سديم Na+، پتاسيمK+ و … .
آنيون: يون ها (املاح) با بار منفي هستند نظير: کربنات CO32-، بيکربنات Hco3-،Cl- ، So42- و… .
از نکات مهم مواد محلول و نقش آن در آلودگی آب و تصفیه آب، می توان به موارد زیر اشاره نمود:
واحد TDS ، mg/Lit است.
آب معدني بايد بين mg/Lit 100-300 داراي مواد محلول باشد.
200-300mg/Lit=(آب اصفهان)TDS
2500-3500mg/Lit=(آب شرب قم)TDS
13000mg/Lit=(آب درياي خزر)TDS
35000mg/Lit=( خليج فارس ) TDS
300000mg/Lit=(آب درياچه نمک)TDS
دماي آب:
انحلال اکسيژن: با کاهش دما، انحلال اکسيژن بيشتر مي شود.
افزايش سرعت واکنش ها: هر چه دما افزايش يابد، سرعت واکنش ها نيز افزايش مي يابد.
مرگ و مير: دماي نامتعادل، موجب مرگ و مير آبزيان مي شود. برای مثال، سرد زيان با دماي بالای آب مي ميرند.
در ادامه با نقش افزایش دما و کاربرد آن در تصفیه آب آشنا می شوید.
افزايش دما
طبيعي: تابيدن نور خورشيد.
مصنوعي: کارخانجات و نيروگاه ها که پساب هايی با دماي بالا دارند.
در سد لتيان فرآیندی که در تصویر مشخص شده است، رخ داده است. فرآیند به این صورت است که با تابش خورشيد، آب روي سد گرم و زير آب سد، سرد مي شود. به عبارت دیگر، کنوکسيون عادي صورت نمی گیرد. در نهایت، فرآیند با فقدان اکسيژن روبرو مي شود که اين عمل، واکنش هاي بي هوازي را منجر شده و موجب توليد عوامل بيماري زا و رشد ميکروب مي کند. به کل اين پديده لايه بندي حرارتي در سدها گويند.
پارامتر PH :
به ميزان اسيدي يا بازي بودن آب يا فاضلاب گويند که در تصفیه آب مورد بررسی قرار می گیرد.
1) PH <7 آب اسيدي
2) PH =7 خنثي
3) 7< PH <14 بازي
PH در طبيعت براي آب برابر هفت وجود ندارد.
بنابراين اگر در محدوده ي زير باشد آب را خنثي گويند.
6/5 < PH <8/5
پارامترEC :(Electrical Conductivity)
هدايت الکتريکي آب و فاضلاب در تصفیه آب:
آب غير رساناست و هر چه املاح کلول آب زيادتر شود رسانايي آب افزايش مي يابد. به عبارت ديگر بين TDS و EC رابطه اي مستقيم است و رابطه ي تجربي زير برقرار است.
TDS=(0.6,0.9)EC ,(0.7)EC
ابتدا EC آب گرفته مي شود و سپس TDS محاسبه مي گردد.
سختي:
به کاتيون هاي دو ظرفيتي به بالا مي گويند.
از آنجا که از اين املاح فقط کلسيم و منيزيم به ميزان قابل توجهي در آب وجود دارند سختي را مجموع غلظت کلسيم و منيزيم گويند. واحد سختي (mg/lit caco3) است. (ميلي گرم در ليتر کربنات کلسيم)
آب سبك 0-75 mg/lit CaCO3
آب متوسط 75-150 mg/lit CaCO3
آب سخت 150-300 mg/lit CaCO3
آب خيلي سخت >300 mg/lit CaCO3
مشکل سختي آب در رسوب گذاري در بويلرها، آبگرم کن ها و لوله هاي آب گرم و… است و مشکل ديگر بالابرون مصرف شوينده ها است. شناخت سختی آب جهت تصفیه آب ضروری می باشد.
قلياييت:
ظرفيت بافري آب را در تصفیه آب نشان مي دهد وهر چه قلياييت بيشتر باشد نوسانات pH آب کمتر خواهد بود و تعريف قلياييت عبارتست از مجموع آنيون هاي کربنات (Co3) و بيکربنات (Hco3) و هيدروکسيل (OH) که واحد آنmg/lit CaCO3 مي باشد.
اکسيژن محلول در آبDO :(Dissolved Oxygen)
اکسيژن محلول يکي از مهمترين پارامترهاي کمي آب است و هر چه غلظت اکسيژن محلول کمتر باشد نشان مي دهد آب آلوده تر است. اکسيژن محلول آب به صورت انحلال اکسيژن هوا در آب ايجاد مي شود که هر چه تلاطم آب بيشتر باشد و يا سرعت وزش باد بيشتر شود انحلال اکسيژن محلول بيشتر مي شود. در تصفيه آب فاضلاب، اکسيژن را به صورت مصنوعي به کمک هواده هاي سطحي و يا عمقي وارد فاضلاب مي کنند.
BOD5:
BOD5 : اکسيژن مورد نياز براي تجزيه مواد آلي تجزيه پذير (قابل تجزيه) بيولوژيکي در مدت 5 روز و در دماي20 c. هر چقدر اين رقم بزرگ باشد آلودگي آب يا فاضلاب بيشتر است.
DOi: اکسيژن محلول اوليه در لحظه ي صفر
DOf: اکسيژن محلول بعد از 5 روز در دماي 20 C
مثال:
جهت محاسبه ي BOD5 تصفیه آب فاضلاب شهري 10CC از فاضلاب را داخل ظرف300CC ريخته و مابقي ظرف را با آب مقطر پر مي کنيم . اگر غلظت اکسيژن محلول اوليه اين محلول 9 mg/lit باشد و نمونه به کوره ي با دماي 20 c هدايت شود و پس از 5 روز غلظت اکسيژن محلول به 2 mg/lit برسد، BOD5 فاضلاب را حساب کنيد.
نکته: فاضلاب صنايع شير BOD5=15000 P.P.m آب رودخانه BOD5<5-10
شيرابه زباله BOD5=30000 P.P.m فاضلاب شهري BOD5=200-250
معايب آزمايشBOD5 :
1-زمان بر است زيرا 5 روز طول کشید که توسط انگلستان استاندارد شد، چون رودخانه هايشان از ابتداي مکان تا انتهاي راه در 5 روز طي مي شده است.
2-مواد آلي قابل تجزيه بيولوژيکي را فقط نشان مي دهد و اطلاعاتي در مورد کل آلاينده هاي آلي جهت تصفیه آب نمي دهد.
COD (اکسيژن خواهي شيميايي)
COD ميزان اکسيژن مورد نياز جهت تجزيه کامل مواد آلي موجود در تصفیه آب فاضلاب (هم قابل تجزيه بيولوژيکي و هم غير قابل تجزيه بيولوژيکي) را COD گويند.
در اين آزمايش از يک اکسيدکننده ي قوي نظير دي کرومات پتايسم در محيط اسيدي در دماي بالا (حدود 150 C) در مجاورت کاتاليزر سولفات نقره استفاده مي شود. به اين ترتيب کل مواد آلي اکسيد مي شود. ميزان دي کرومات پتاسيم مصرف شده اندازه گيري شده و ميزان COD تعيين مي شود.
نکته:
از محاسن COD سرعت بالاي آن است و عيب آن اين است که کل مواد آلاينده آلي را نشان مي دهد و معلوم نمي کند که چه بخشي از آن در تصفیه آب، غير قابل تجزيه بيولوژيکي مي باشد.
نکته:
فاضلاب صنايع شير COD=20000 P.P.m آب رودخانه ها COD<5-20 P.P.m
شيرابه زباله COD=60000 P.P.m فاضلاب شهري COD=400-500 P.P.m
BOD5 = 200 mg/lit
يعني اينکه بيشتر حجم کار غير قابل تجزيه هستند. مثل ذوب آهن
COD = 25000 mg/lit
BOD5 = 15000 mg/lit
يعني مقدار بيشتري از مواد قابل تجزيه هستند. مثل صنايع شير
COD = 18000 mg/lit
پارامترهاي بيولوژيكي آب
كاتابوليسم:
الف: هوازی
در اين مرحله باکتري ها از اکسيداسيون يا احياي مواد آلاينده انرژي تهيه مي کنند. اگر در محيط اکسيژن محلول به وفور يافت شود، کاتابوليسم از اکسيداسيون صورت مي گيرد و اصطلاحاً واکنش هاي هوازي مطرح مي شوند.
محصول اين واکنش ها ترکيباتي نظير: …,NO3,PO4,CO2,HO2 است.
ب: بی هوازی
درحالت بعد اگر در محيط اکسيژن محلول به وفور يافت نشود، ميکرواورگانيزم ها انرژي لازم خود را از احياي مواد بدست مي آورند که به اين واکنش ها، واکنش هاي بي هوازي مي گوييم. محصول اين واکنش ها در تصفیه آب، ترکيباتي نظير CO2,CH4,NH3,H2,N2 … است.
واکنش بي هوازي :
آنابوليسم
در اين مرحله ميکرواورگانيزم ها از انرژي تهيه شده در مرحله قبل جهت رشد و تکثير خود استفاده مي کنند. تکثير ميکرواورگانيزم ها به صورت تقسيمات دوتايي شدن هست و در صورت وجود شرايط مناسب، سريعاً تکثير مي شوند و به تصفيه آب خواهند پرداخت.
باکتري ها
دسته اول آغازيان هستند و از مواد غذايي محلول در آب استفاده مي کنند و از آنها جهت سوخت و ساز خود بهره مي برند و مواد غذايي را به ترکيبات پايداري تبديل مي کنند که يا به صورت گاز از محيط خارج مي شوند و يا ته نشين مي شوند که در تصفیه آب لحاظ می شوند.
پرتوزوآها
اين ميکرو اورگانيزم ها 10 تا 100 برابر بزرگتر از باکتري ها هستند و بر خلاف باکتري ها، فقط از مواد جامد موجود در آب (ذرات معلق و کلوييدي) استفاده مي کنند.
جلبک ها
اين دسته از ميکرو اورگانيزم ها به رنگ هاي مختلف مثل قرمز، سبز و قهوه اي در کف درياها يا کنار رودخانه ها قابل مشاهده هستند. عمده وظيفه جلبک ها تهيه اکسيژن در آب رودخانه مي باشد. (در حضور نور خورشيد). جهت تصفیه آب، لازم است اطلاعاتی در زمینه آنابولیسم، باکتری، پرتوزوآ و جلبک ها بدست آورد.
شاخص کليفورم
شاخص عوامل بيماري زا است.
به صورت تعداد در 100 ميلي ليتر آب بيان مي شود. (جهت شرب در فرآیند تصفیه آب، نبايد بيشتر از يک کليفرم در 100 سي سي آب وجود داشته باشد.)
منابع ورود آلاينده ها به آب
1) فاضلاب هاي شهري
2) پساب هاي صنعتي
3) پساب هاي کشاورزي
4) آلاينده هاي نفتي و روغني
5) آلودگي هاي راديواکتيو
1- فاضلاب هاي شهري
فاضلاب هاي شهري اصولاً از فاضلاب هاي خانگي و خروجي هاي منازل هستند. مانند: روان آب ها، جويبارها و… .
فاضلاب داراي 99% آب و 1% مواد جامد است. بهترين توصيه براي فاضلاب هاي شهري، تصفيه آب است. فاضلاب شهري محلول رقيقي است شامل آب هاي مصرفي ناشي از بهداشت فردي مثل استحمام، شستشوي لباس، شستشوي زمين و… . در فاضلاب هاي شهري مواد مفيدي نظير ازت، فسفر، کلسيم، منيزيم و مواددیگر، پارامترهاي مفيد و مواد با ارزش جهت رشد گياه مي باشند. لذا بهتر است فاضلاب هاي شهري بعد از تصفيه آب جهت کشاورزي استفاده شود. مهمترين و خطرناک ترين آلودگي ناشي از ورود فاضلاب هاي شهري، رشد عوامل بيماري زا داخل آب مي باشد.
2- پساب هاي صنعتي
تخليه پساب هاي صنعتي مي تواند در آب ها آلودگي هاي زير را به دنبال داشته باشد:
1) تغيير رنگ (نساجي قائم شهر آلاينده است و مواد سنگين و… وارد آب مي کند.)
2) تغيير PH آب
3) تغيير کدورت آب
4) ورود فلزات سنگين به آب
5) ورود گازهاي سمي به آب
واحد هاي صنعتي مرتبط با تصفیه آب عبارتند از:
1) واحدهاي توليد فلزي. مثل: توليد روي و ذوب آهن
2) صنايع غذايي. مثل: توليد شير
3) صنايع نفت و پتروشيمي. مثل: پتروشيمي
4) توليد صنايع شيميايي. مثل: توليد رنگ،کود و سم
5) صنايع سلولزي. مثل: صنايع چوب و کاغذ
6) صنايع توليد مصالح ساختمان. مثل: توليد گچ و سيمان
7) واحد هاي صنعتي دیگر
3-پساب هاي کشاورزي
عمده آلودگي ناشي از پساب هاي کشاورزي به کود، سموم، علف کش ها و قارچ کش ها که جهت بارور شدن درختان مصرف شده اند، مي باشند.
اين آلاينده ها از طريق بارش نزولات جوي ويا زهکشي اراضي وارد منابع آب مي شوند. عمده آلاينده هاي اين پساب ها که نیاز به تصفیه آب دارد، مواد شيميايي و فلزات سنگين مي باشند.
4- آلاينده هاي نفتي و روغني
اثرات آلاينده هاي نفتي و روغني عبارتند از:
1) کاهش انتقال نور به اعماق درياها
2) کاهش انتقال اکسيژن به اعماق درياها
3) خسارت به پرندگان دريايي
4) خفگي آبزيان به علت ورود آلاينده هاي نفتي و الزام تصفیه آب
پاک کردن نفت هاي رها شده در سطح درياها
جهت پاک کردن نفت هاي رها شده، ابتدا به کمک موادي شناور، نظير تکه هاي چوبي از انتشار لکه نفتي جلوگيري مي شود. سپس به کمک کشتي هاي خاص، نفت هاي رها شده جمع آوري شده و به مخزن شناور سازي هدايت مي شود. در مخزن شناورسازي به علت تفاوت چگالي نفت و آب در زمان معيني نفت جدا شده و آب هاي رها شده از نفت به دريا يا اقيانوس برگردانده مي شود. لازم است جهت تصفیه آب، اطلاعات لازم در زمینه نفت های رها شده در سطح دریا کسب شود.
5- آلودگي هاي راديواکتيو
تجزيه مواد راديواکتيو بسيار خطرناک مي باشد. سرعت تجزيه مواد راديواکتيو، بر حسب نيمه عمر بيان مي شود. نيمه عمر، مدت زمان لازم براي تجزيه نيمي از ماده راديواکتيو مي باشد. يکي از مهمترين مواد راديواکتيو و آلودگي هاي آن مربوط به آلودگي اورانيوم مي باشد. سه فعاليت عمده که باعث ورود اورانيوم به منابع آب شده و موجب اهمیت تصفیه آب می شود، عبارتند از:
1) استخراج از معدن و فرآيندهايي برروي سنگ معدن اورانيوم
2) استفاده از مواد راديو اکتيو در سلاح هاي هسته اي
3) استفاده از مواد راديو اکتيو در توليد انرژي هسته اي
تصفيه طبيعي آب رودخانه ها (خودپالايي طبيعي)
خودپالايي آب:
خود پالايي آب به مکانيزم پالايش آلاينده ها توسط خود آب گويند.
1) تصفيه فيزيکي
2) تصفيه شيميايي
3) تصفيه بيولوژيکي
خودپالایی آب، بر خلاف تصفیه آب توسط کارشناسان، توسط خود آب انجام می شود.
تصفيه خود به خودي آب در طبيعت (خودپالايي طبيعي)
1) تصفيه فيزيکي
2) تصفيه شيميايي
3) تصفيه بيولوژيکي
1-تصفيه فيزيکي
1 – رقيق سازی
2- ته نشيني
3- انتقال گاز
4- فيلتراسيون
در تصفيه فيزيکي مکانيزم هاي فيزيکي کمک به تصفيه آب از آلاينده هاي ما مي کنند. مکانيزم هاي فيزيکي فرآيندهاي جذبي هستند و آلاينده ها را به صورت گاز يا به صورت رسوب از محيط جدا مي کنند.
الف) رقيق سازي:
با توجه به اينکه دبي آب رودخانه معمولاً زيادتر از دبي فاضلاب هاي ورودي هستند، فاضلاب هاي ورودي به سرعت رقيق شده و از آلودگي آنها کاسته مي شود که لازم است جهت تصفیه آب به آن توجه شود.
ب) ته نشيني:
وقتي رودخانه ها از بسترهاي پهن عبور مي کنند از سرعت آنها کاسته شده و اغلب دانه اي و مواد معلق ته نشين مي شوند.
ج) انتقال گاز:
از دو جنبه خيلي مهم است. يکي خروج گازهاي حاصل از تجزيه ميکرو ارگانيزم ها نظير H2,SH2,CO2,CH4,N2 مي باشد و يکي ورود اکسيژن هوا به داخل آب.
بين اکسيژن محلول موجود در آب و اکسيژن موجود در هوا، يک تعادل وجود دارد. لذا با ورود آلودگي آبي به آب با توجه به مصرف اکسيژن توسط باکتريها، غلظت اکسيژن محلول داخل آب کم شده و اين کم شدن اکسيژن توسط اتمسفر جبران مي گردد که اين نقش بزرگي در حيات رودخانه دارد.
د) فيلتراسيون:
معمولاً آب رودخانه ها با آب هاي زير زميني در تبادل آب هستند که در تصفیه آب، نقش مهمی ایفا می کنند.
2- تصفيه شيميايي:
از مهمترين فرآيندهاي تصفیه آب و تصفيه شيميايي در آب رودخانه ها، کنترل تغييرات PH آب و جذب سطحي آلاينده ها در آب به دليل وجود ذرات کلوئيدي نظير خاک است.
3- تصفيه بيولوژيکي:
علت تصفيه آب بيولوژيکي وجود ميکرواورگانيزم هاي داخل آب است. اين ميکرواورگانيزم ها به دو صورت که يا رشد معلق است يا رشد چسبيده به تصفيه آن فاضلاب ها مي پردازند. (تصفيه کل آلاينده ها).
1- باکتريها: از مواد محلول آلي استفاده مي کنند.
2- پروتوزوآ ها: از ذرات آلي مي خورند.
3- جلبک ها: تهيه اکسيژن مي کنند.
واکنش ها مي تواند هوازي يا بي هوازي باشند.
رشد ميکرواورگانيزم ها + … + H2O + CO2 → O2 + مواد آلي: هوازي
رشد + … + H2 + N2 + CH4 + NH3 + CO2 → H2O + مواد آلي: بي هوازي
واکنش هاي هوازي نيازمند اکسيژن بوده و به تدريج اکسيژن محلول را از آب حذف مي کنند. واکنش هاي بي هوازي معمولاً در کف رودخانه ها رخ مي دهد؛ چرا که اکسيژن محلول در کف رودخانه ها خيلي کم است.
پس به اين ترتيب با ورود فاضلاب هاي شهري و کشاورزي و صنعتي و … واکنش هایي صورت گرفته و در طول رودخانه اکسيژن محلول کاهش مي يابد. جهت مديريت رودخانه و تصفیه آب، عامل کنترل کننده همين اکسيژن محلول است و ما بايد تا حدي آلاينده ها را وارد کنيم که اکسيژن محلول داخل رودخانه ها به کمتر از lit / mg 5 نرسد.
تعيين ظرفيت خود پالايي رودخانه ها:
تصفيه آب و فاضلاب
دياگرام تصفيه آب هاي سطحي:
توضيحات:
آبگيري:
در اين مرحله آب رودخانه به يک استخر يا يک گودال طبيعي هدايت مي شود و جهت ورود به تصفيه خانه و تصفیه آب، آماده مي شود.
آشغالگيري:
در اين مرحله، ذرات و جامدات بزرگ نظير شاخ و برگ درختان و آشغال هاي ريخته شده در رودخانه جداسازي مي شود.
دانه گيري:
در اين مرحله تصفیه آب، ذرات سنگين نظير شن و ماسه، ذرات آهن و … ته نشين مي شوند.
ته نشيني:
در اين مرحله کليه ذرات معلق نظير خاک و مواد معلق آب و …، با مکانيزم ته نشيني جدا مي شود. مخازن ته نشيني يا به صورت استخرهاي مستطيل شکل هستند يا به صورت استوانه اي شکل مي باشد. زمان ماندن آب در اين مخازن در حد 2 الي 4 ساعت است.
تصفيه فاضلاب و فاضلاب هاي صنعتي:
دياگرام تصفيه فاضلاب و فاضلاب هاي صنعتي:
روش لاگون:
در روش استفاده از لاگون در زمين استخري حفر مي کنند و فاضلاب را به داخل زمين هدايت مي کنيم. زمان ماندن آب در اين استخر ها از 10 تا 30 روز مي باشد. در اين فاصله از تصفیه آب، به دليل رشد باکتري ها، تعداد آنها افزايش بيدا کرده و مواد آلاينده مصرف مي شوند. در قسمت هاي فوقاني لاگون به علت نزديکي به اتمسفر، غلظت اکسيژن محلول بيشتر بوده و واکنش ها، هوازي مي باشد. در اعماق برکه، به علت فقدان اکسيژن، واکنش ها بي هوازي مي باشند. تابش نور خورشيد و وزش باد کمک شاياني به اين روش تصفيه آب مي کند.
روش لجن فعال:
اين روش مبتني بر استفاده از باکتري ها و ميکرو ارگانيزم هاي رشد داده شده مي باشد. در اين روش، ابتدا به کمک مخزن ته نشيني مواد قابل ته نشين جدا شده؛ سپس به کمک هوادهي توسط پمپ هاي سطحي و يا پمپ هاي دفيوزي، اکسيژن مورد نياز براي باکتري ها تهيه شده، سريعاً رشد کرده و آلاينده ها را مصرف مي کنند. زمان ماندن در استخر هوادهي حدودا 2 ساعت مي باشد. بعد از حوضچه هاي هوادهي فاضلاب به سمت مخزن ته نشيني ثانويه هدايت شده و در اين مرحله از تصفیه آب، لجن هاي توليد شده که عمدتاً با توده هاي باکتري مي باشد، ته نشين مي شود. بخشي از آن دفع مي گردد و بخشي دوباره به استخر هوادهي برگردانده مي شود. اين روش تصفیه آب، در اغلب تصفيه خانه هاي شهري و صنعتي ايران استفاده مي شود.
فيلتر چکنده:
در روش فيلتر چکنده از رشد باکتري در اطراف توده سنگي يا پلاستيکي استفاده مي شود. شکل بستر سنگي مانند شکلی است که يک لايه بيوفيلم روي آن با ضخامت چند ميکرون تشکيل مي گردد. در عمل تصفيه آب را انجام مي دهد. ورود فاضلاب از قسمت فوقاني بوده و به صورت چکيدن قطره به قطره مي باشد. بستري که مصرف مي شود بايد سطح واحد جرم بالايي داشته بايد و قابليت سايش زيادي داشته باشد و می بایست باکتري بتواند روي سطح اين بستر بچسبد و تکثير کند.
واحد کلرزني:
توسط مواد ضد عفوني کننده اي مانندکلر عوامل بيماري زا از آب جدا مي گردد. از آنجا که کلر در تصفیه آب، خود ماده اي سرطان زا است، امروزه دنبال مواد جايگزيني نظير اوزون اشعه، امواج ماورا صوت و… رفته اند؛ ولي هنوز ماده اي جايگزين مناسب جاي کلر پیدا نکرده اند. عيب اشعه گفته شده اين است که در مسير بعد از پالايش اگر کثيف شد ديگر کاري نمي توان کرد.
