بررسی روش های تصفیه آب خانگی و کاربرد آنها
دستگاههای تصفیه آب خانگی برای حذف یا کاهش مواد زائد آب آشامیدنی بکار میروند. این مواد عمدتا عبارتند از :
الف) سختی آب
ب) کلر و ترکیبات بیماریزای کلر
ج) فلزات سنگین
د) آلودگی های میکربی
در زیر به بررسی این پارامترها و روشهای تصفیه آن ها می پردازیم :
۱)مواد زائد آب
الف) سختی آب [۱]
املاح موجود در آب موجب بالا رفتن سختی آب می شوند
تماس آب با ترکیبات آهکی موجود در زمین باعث ورود عوامل سختی در آب ها شده و معمولا آب های زیرزمینی از سختی زیادتری نسبت به آب های سطحی برخوردارند.
سختی آب، عملا شاخص میزان فعل و انفعال آب با صابون است و برای شستشو با آب های سخت تر به صابون زیادتری نیاز است. سختی آب به مجموعه املاح کلسیم و منیزیم موجود در آب بر حسب میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم اطلاق میشود.
طبقه بندی آب ها از نظر سختی بشرح زیر میباشد :
آب های سبک : ۶۰-۰ میلی گرم در لیتر
آب های با سختی متوسط : ۱۲۰-۶۰ میلی گرم در لیتر
آب های سخت : ۱۸۰-۱۲۰ میلی گرم در لیتر
آب های خیلی سخت : بیشتر از ۱۸۰ میلی گرم در لیتر
آب های سخت در درجه حرارت بالا در جداره کتری و دیگ های بخار رسوبات کربنات کلسیم ایجاد میکند. مطالعات اخیر نشان داده که مصرف آب های سخت تر بعلت وجود منیزیم و کلسیم مرگ های ناگهانی ناشی از امراض قلبی و عروقی را به شدت کاهش میدهد.
در حال حاضر هیچگونه رابطه ای میان پیدایش سنگ کلیه و سختی آب گزارش نشده است. علاوه بر این وجود کلسیم و منیزیم در آبهای آشامیدنی سخت مانع جذب فلزات سنگین نظیر سرب، کادمیوم، روی و مس و رسوب آنها در استخوانها می شود.
در عین حال در نقاطی از روسیه که از آب های نسبتا سخت استفاده می کنند به مواردی از پیدایش سنگ در مجاری ادرار برخورده اند. این موضوع تقریبا در آب های با سختی ۵۰۰ میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم به اثبات رسیده است.
از سوی دیگر در نقاطی که از آب های نرم تر استفاده می شود، به فشار خون، وجود چربی و کلسترول در خون برخورده اند که هر دوی این عوامل میتواند در مرگ های ناگهانی بسیار مؤثر باشد. به طور کلی میتوان گفت که در نقاطی که آب سخت مصرف می شود امراض قلبی کمتر از نقاطی است که ساکنین آنها آب های سبک تر مصرف می کنند. به علاوه بروز سکته های قلبی در نقاط با آب های سخت تر به مراتب کم تر از نقاط با آب های سبک تر است .
ب) کلر [۲]
برای میکرب زدایی، در تصفیه خانه های شهری کلر به آب افزوده میشود
کلر و ترکیبات آن برای ضدعفونی آب آشامیدنی در تصفیه خانه ها به آب اضافه میگردد. در سالهای اخیر تحقیقات بعمل آمده نشان داده اند که مواد آلی موجود در آب با کلر ترکیب شده و ایجاد تری هالومتان ها، کلرات و سایر ترکیبات جانبی مضر و سمی می نمایند که باعث بروز انواع بیماریهای صعب العلاج در انسان میگردند.
ج) فلزات سنگین [۳]
فلزات سنگین از طریق نفوذ پساب صنعتی در آب آشامیدنی به انسان منتقل میشود
فلزات سنگین با توجه به توسعه شهرنشینی و صنایع که منجر به افزایش میزان فاضلاب و پساب تولید گردیده است، عمدتا از طریق دفع نادرست و غیربهداشتی فاضلاب شهری و پساب صنعتی وارد محیط زیست می گردد. مرگ و میرهای آبزیان در اثر تخلیه پساب های محتوی فلزات سنگین در دنیا و ایران بی سابقه نیست. سبزیجات اطراف تهران نیز که با فاضلاب آبیاری میشود از این آلودگی ها بی بهره نمیباشد. فلزات سنگین شامل سرب، جیوه، روی، نیکل، کرم، کادمیوم و غیره میباشد. وجود فلزات سنگین در غلظت بیش از استاندارد در آب شرب باعث عوارض مختلف نظیر مسمومیت، حساسیت شدید، ضایعات کروموزومی، عقب افتادگی ذهنی، فراموشی، پارکینسن، سنگ کلیه، نرمی استخوان و انواع سرطان منجمله سرطان پروستات میگردد. یکی از کارشناسان محیط زیست، آلودگی محیط مخصوصا آب با فلزات سنگین را بعنوان بزرگترین گناهی که بشر در طبیعت انجام میدهد ارزیابی نموده است..
د) میکرواورگانیزم های بیماری زا
میکربها از طریق نفوذ فاضلاب انسانی در آب آشامیدنی به انسان منتقل می شوند
امراض مختلفی بوسیله آب به انسان منتقل می شوند. از جمله این امراض می توان وبا، حصبه، اسهال میکربی و خونی، هپاتیت، سل، دیفتری، انگلهای خونی و کبدی را نام برد. عوامل بروز این بیماریها که شامل تک یاخته ها، ویروس ها، باکتری ها، کرم ها و انگلها می باشند، از طریق نفوذ فاضلاب در آب آشامیدنی به انسان منتقل می شود. بیماری های ناشی از آب آلوده سالانه نزدیک به یک میلیارد انسان را در روی کره زمین مبتلا می کند و باعث مرگ حدود ۱۰ میلیون نفر می شود.
۲) منشاء آب
▪ آب لوله کشی
آب تهران که از سدهای کرج، لار و لتیان تامین می گردد دارای کیفیت بالائی بوده و از این نظر معروفیت جهانی دارد. در سالهای اخیر بعلت کافی نبودن آب این سدها، برای تامین آب مورد نیاز تهران چاههای عمیق در سطح و حومه شهر حفر گردیده و آب آن به شبکه شهری اضافه گردیده است. آب این چاهها سختی آب تهران را بالا برده است و در صورتیکه قبل از ورود به شبکه تصفیه و گندزدایی نگردد می تواند از طریق نشت پساب منشاء آلودگی های انگلی و میکروبی و فلزات سنگین شود. از طرف دیگر بالا بودن مقدار کلر تزریقی در تصفیه خانه ها برای مقابله با این آلودگی ها موجب ایجاد آلودگی شیمیایی آب می گردد که علاوه بر طعم و بوی نامطبوع، کلر موجب ایجاد ترکیبات بیماری زای تری هالومتانها می شود. آب های شهری را بایستی قبل از استفاده از وجود میکرب ها و انگل ها و همچنین کلر و ترکیبات آن و در صورت موجود بودن، از فلزات سنگین پاک نمود.
▪ آب معدنی
در اکثر کشورهای غربی برای شرب از آب لوله کشی استفاده نشده و بجای آن از آب آشامیدنی بسته بندی شده در بطری استفاده میشود. دلیل این امر بدی کیفیت آب لوله کشی این ممالک که از رودخانه های حاوی فاضلاب تصفیه شده تامین میگردد میباشد.
آبمعدنی در کشورهائی که آب لوله کشی از تصفیه پساب تهیه میشود و فاقد املاح مفید میباشد و یا دسترسی به آب پاک میسر نمی باشد، تنها شیوه مطمئن تامین آب شرب است.
در مورد استفاده از آبمعدنی در کشور ما بایستی به موارد زیر توجه نمود[۴]:
همه آبهای بطری شده آبمعدنی نمیباشند. عبارت” آب آشامیدنی “قید شده بر روی بطری ها نشان دهنده آن است که این آبها فاقد املاح معدنی کافی بود و اکثرا از چاههای داخل یا اطراف شهر بدست می آیند.
منشاء آب ( چشمه یا چاه) میتواند بعلت مجاورت با عوامل آلوده کننده آب مانند چاههای فاضلاب محدوده شهری و ییلاقی، کارخانجات و محل چرای دام و غیره در معرض آلودگی قرار گیرد.
عدم رعایت مسائل بهداشتی و آلوده بودن احتمالی بطری و درب بطری در خط پرکن آبمعدنی می تواند موجب آلودگی آبمعدنی گردد.
میکرواورگانیزم ها در شرایط مساعد در داخل بطری بسرعت رشد و تکثیر می یابند. از این نظر آبمعدنی را بایستی پیش از گذشت تاریخ مصرف استفاده نموده و قبل از مصرف چند روز در داخل یخچال نگهداری کرد.
۳) روش های تصفیه آب خانگی
متداول ترین روش های تصفیه آب خانگی بشرح زیر میباشد :
▪ رزین های تبادل یون برای کاهش سختی آب :
رزین های تبادل یونی با تبدیل یون های کلسیم و منیزیم محلول در آب به یون های نامحلول ، آنها را جذب و در نتیجه سختی آب را کاهش می دهد. متاسفانه، این رزین ها محیط بسیار مساعدی برای رشد و تکثیر باکتریها میباشند بطوریکه تعداد باکتریها در داخل این فیلترها در کمترین مدتی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.
جدیدا برای مقابله با تکثیر میکرواورگانیزم ها در محیط رزینی، فیلترهای رزینی نوع Bacteriostatic تولید گردیده است که تا حدودی مانع تکثیر سریع میکروبها در داخل فیلتر می گردد. با این وجود، قبل وبعد از این نوع فیلتر آب بایستی کاملا ضدعفونی گردد و چون راکد ماندن آب در داخل بستر رزین موجب گندیدگی سریع آب می گردد، باید دقت نمود که آب در داخل این فیلترها همیشه جریان داشته باشد. رزینهای داخل فیلتر پس از مدتی اشباع شده و بایستی تعویض شوند. استفاده از این فیلترها برای آبهای مشکوک و یا آلوده به میکروب و انگل مجاز نمی باشد.[۵]
▪ کربن اکتیو (زغال فعال) برای حذف کلر، رنگ، بو و تری هالومتانها :
فیلترهای کربن فعال خاصیت جذب مواد آلی و بعضی فلزات سنگین محلول در آب را دارد و رنگ، بو، کلر و ترکیبات کلر آب را حذف می نماید. مشابه فیلترهای رزین، بستر کربن فعال محیط مساعدی برای تغذیه و تکثیر باکتری ها بشمارمی آیند و پس از آن گندزدایی و تصفیه میکربی ضروری میباشد.
▪ زئولیت [۶] برای حذف فلزات سنگین :
زئولیت ها رزین های طبیعی هستند که دارای خاصیت مبادله کاتیونی و حذف فلزات سنگین میباشند. از جمله موارد مهم کاربری زئولیت ها حذف کاتیونهای ارسنیک، تیتان، آلومینیوم کوبالت، کرم، آلومینیوم، سرب، روی و غیره میباشد.
▪ فیلترهای سرامیکیئ برای حذف مواد معلق، باکتری ها و انگلها
فیلترهای سرامیکی با منفذهای عبور آب حدود ۵/۰ میکرون، مانع عبور مواد معلق و کلیه انگلها و میکربها گردیده و با اطمینان کامل آلاینده های بیماری زای آب را حذف می نمایند. حتی آبهای آلوده و مشکوک پس از عبور از این صافی ها کاملا شفاف، بهداشتی و قابل شرب می گردند.
تصفیه با فیلترهای سرامیکی تنها روش غیرشیمیایی میباشد که بدون نیاز به برق، آلودگی های میکربی آب را حذف می نماید. فیلترهای سرامیک مرغوب، در مواقع شیوع بیماریهای اپیدمی نیز بهترین شیوه تامین آب شرب سالم در محل مصرف میباشند.
۴) دستگاه های تصفیه آب خانگی
بطوریکه مشاهده می شود، هیچ یک از روشهای فوق به تنهایی قادر به تامین آب شرب سالم و گوارا نمی باشد. با در نظر گرفتن مواد زائد موجود در آب و با استفاده از روشهای مختلف تصفیه بایستی مواد زائد را از آب خارج نمود.
تکنیک نوظهور تصفیه آب آشامیدنی سالم و جلوگیری از گرفتگی
و زنگ زدگی لوله ها و دستگاه های حرارتی آب
بدون استفاده از مواد شیمیائی و فیلتر
در سال های اخیر خرید آب آشامیدنی در بطری گسترش یافته. اینکه چرا آب آشامیدنی در بطری خریداری می شود دلایل گوناگون دارد. از سوئی خوب نبودن کیفیت آب لوله کشی در برخی مناطق دلیل اینکار است و از سوی دیگر نا آگاهی در مورد آب و خواص آن در کنار رفع عطش.. به علاوه برخی خواصی را برای آب آشامیدنی (معدنی) بر می شمارند که صحت علمی آن هیچگاه به اثبات نرسیده است.
چنانچه در صورت فقدان مواد مضر میزان مواد سالم معدنی موجود در آب را به عنوان معیار خوب بودن آب در نظر بگیریم به سهولت می توان بر اساس مقایسه میزان موادی که روی بطری ها نوشته شده با میزان املاح سالم در آب لوله کشی به این نتیجه رسید که در غالب موارد میزان املاح موجود در آب لوله کشی همان اندازه و یا حتی بیشتر است.
آنچه مسلم است اینکه چنانچه بخواهیم نیاز املاح بدن خود را از طریق نوشیدن آب (معدنی) در بطری بر طرف کنیم این روشی غیر ممکن است. ضمن اینکه برخی از پزشکان بر این باورند که چون املاح موجود در آب منشاء معدنی دارند، بیش از 5% آنها جذب بدن نمی شوند. به این دلایل تبلیغ مصرف آب معدنی دلیل اقتصادی دارد و به ویژه استفاده از آب (نوشابه های) گازدار جز در موارد خاصی سالم نیست.
آب های بسته بندی شده همواره سالم نیستند
آب لوله کشی می بایست بر اساس قوانین سازمان بهداشت جهانی و کشوری همه روزه مورد آزمایش قرار گرفته و در صورت سالم نبودن، بویژه هنگامی که باکتری ها بیش از حد مجاز در آن وجود داشته باشند، موارد از طریق رسانه ها به اطلاع عموم برسند.
در مورد آب های معدنی و غیره در بطری بر خلاف قوانین آب لوله کشی قوانین جدی کنترل مواد آن وجود ندارد و به استناد نشریه سازمان یونسکو(the new Courier No.3, 2002) نه تنها قوانین جدی در مورد این آب ها وجود ندارد بلکه تولید کنندگان قادر به آنالیز همه پارامترها روزانه نبوده و حتی در کشورهای صنعتی دولت آنها را کنترل جدی نمی کند. غالبا هر از چندی آزمایشات، آن هم بطور جزئی و پس از سالیانی چند انجام گرفته و برخی هم صرفا یکبار اینکار را انجام می دهند، در حالی که کیفیت آب هر زمان می تواند تغییر کند.
هفته نامه معروف آلمان «اشترن» در سال 2003 چندین آب معدنی معروف و گران قیمت را مورد آزمایش قرار داده و به این نتیجه رسید که در برخی از آنها باکتری و مواد مضر وجود دارد، از جانب دیگر حلال های شیمیائی موجود و مضر ظروف پلاستیک می تواند در آب حل شود. آزمایش ها در سال جاری (2007 ) نشان دادند که در بطری های پلاستیکی ای که چند بار مورد مصرف قرار می گیرند انواع و اقسام مواد از جمله روغن مشاهده می شوند.
بر اساس همان نوشتار سازمان یونسکو، حدود یک چهارم آب ها ی به اصطلاح معدنی در بطری ها در آمریکا مستقیما توسط تولید کننده از شیر آب لوله کشی گرفته شده و حتی یک شرکت آبی را بسته بندی می کرده که چاه آن در یک منطقه صنعتی و در نزدیکی انبار ذباله های سمی قرار گرفته بود.
مشکلات آب لوله کشی
در کنار این مسائل نگرانی مصرف کننده پیرامون مواد نا سالم در آب امری جدی و واقعی است. علاوه بر اینکه در برخی از کشورها آب لوله کشی وجود ندارد، در دیگر کشورهائی هم که آب لوله کشی دارند و حتی در کشورهای صنعتی، به وفور می توان به مواردی برخورد که به دلایل گوناگون در آب مواد مضر وجود دارند. به عنوان نمونه در غالب کشورها جهت پیشگیری از رشد باکتری در لوله ها به مقدار زیادی کلر وارد آب می کنند، اما کلر در کنار ضدعفونی کردن از یک سو سالم نبوده و از سوی دیگر کلر با مواد آلی موجود در آب نیز ترکیب شده و ترکیباتی بوجود می آورد که مضر هستند.
از جمله دیگرمواد آلاینده آب آشامیدنی می توان باکتری ها و فلزات آهن و منگان و فلزات سنگین چون سرب، روی، مس، کادمیوم، کرم، نیکل و جیوه ، آرسنیک، نیتریت، نیترات، فلورید و فسفات و مواد معلق در آب و حتی مواد رادیو اکتیو و گازهای آمونیاک و هیدروژن سولفید و دفع آفات و مواد هورمونی را نام برد.
از جانب دیگر در بسیاری از مناطق میزان سختی آب بالا است. هرچند سختی آب (در اصطلاح رایج آهک) برای سلامتی مضر نیست، لیکن هنگام مصرف آب در منازل و در صنعت مشکلاتی ایجاد می کند که مصرف کننده را ناچار از آهک زدائی آن می کند. سختی آب به ویژه هنگام گرم کردن آب مشکل ایجا د می کند. به عنوان نمونه مصرف آب سخت مزه چای و قهوه را تغییر داده و آنها را تلخ مزه و کدر می کند. از سوی دیگر این آب می تواند تا 60% میزان مورد نیاز پاک کننده ها را هنگام شستشو افزایش داده و باعث گرفتگی لوله های آب شده و طول عمر آب گرم کن ها، ماشین های لباس شوئی و ظرف شوئی بستگی مستقیم به سختی آب دارد.
به دلایل فوق دستگاه های فراوانی جهت تصفیه آب و یا صرفا آهک زدائی وجود دارد