دانلود مقاله آب

آب این ماده حیاتی و پراهمیت استراتژیک در دنیا نقش بسیار مهمی در شکل‌گیری تمدنها و استمرار آنها داشته است مروری بر سوابق تمدنهائی که در طول تاریخ شکل گرفته و شکوفا شده‌اند نشانگر این واقعیت است که وجود آب و امکان دسترسی به آن یکی از کلیدی‌ترین عوامل فراگیری و استمرار آنها بوده است.

جوامع متمدن و توسعه یافته برای تامین نیازهای خود تاسیسات مهندسی پیشرفته‌ای نیز ایجاد کرده‌اند که از آن جمله می‌توان به شاهکارهای مهندسی ایرانیان اشاره کرد.

نقش آب در توسعه همواره در تاریخ به عنوان یک شاخص استراتژیک مطرح بوده است.

افزایش جمعیت و نیاز به تولید بیشتر مواد غذایی از طریق آبیاری به شیوه‌های مختلف، پراکندگی وتوزیع مکانی اسکان جمعیت و توسعه مناطق شهری، وقوع انقلاب صنعتی وتوسعه سریع صنایع، نیاز بشر به تولید انرژی بیشتر و از جمله نیروی برقی- آبی، استفاده از منابع آب برای پرورش آبزیان و بالاخره تغییرات اساسی که در الگوی زندگی بشر بوجود آمده است.

نقش استراتژیک آب را کاملاً پیچیده کرده است.

افزایش تقاضا برای آب و اوجگیری رقابت بین مصرف کنندگان مختلف موجب شده انسان برای ایجاد موازنه و تعادل بین توزیع نیازها و منابع آب موجود مستقیماً در وضعیت طبیعی رودخانه‌ها دخالت کند و با ایجاد تاسیسات گوناگون ذخیره و توزیع آب، شرایط طبیعی را به منظور تامین نیازهای خود تغییر دهد.

از طرف دیگر نیاز به توسعه در کلیه شئون اقتصادی جامع باعث شده طرحهای مختلف توسعه منابع آب در یک ناحیه جغرافیایی و در سطح حوزه آبریز متمرکز شوند و از سوی دیگر موضوع انتقال بین حوزه‌ای آب برای تامین یا حفظ شرایط توسعه اجتماعی- اقتصادی در حوزه‌های کم آب مطرح گردد.

موارد مصرف و کاربرد: آب معدنی و آب شرب به عنوان یکی از نیازهای اساسی روزمره انسان و استمرار حیات می‌باشد.

میزان نیاز روزمره هر فرد 2-1 لیتر می‌باشد که بستگی به شرایط آب‌و هوایی و سن و سال دارد.

استفاده از آب آشامیدنی سالم و گوارا یکی از مهمترین فاکتورهای مصرف آب می‌باشد که از سالیان بسیار دور به آن توجه شده است.

منشاء حدود 80% از بیماریهای انسان عدم دسترسی به آب سالم است.

75% از مردم جهان سوم از امکانات آب برای مصارف بهداشتی محرومند بنابراین، زمان این تصور نادرست که آب سالم به هر میزان که مورد نیاز باشد به وفور در دسترس است دیگری سپری شده است واقعیت آن است که آب سالم و گوارا کمیاب و گرانبها می‌باشد آلودگیها با ایجاد تغییرات نامطلوب در خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی کیفیت آب را تنزل می‌دهند و در مراحلی آب را از حیطه انتقاع ساقط می‌نمایند.

برخی از آلودگیها زوال پذیرند و به آسانی تجزیه و یا تقلیل داده می‌شوند نظیر مواد زائد کشاورزی و حیوانی و فاضلابهای انسانی بعضی از آلاینده‌ها نیز انحطاط ناپذیرند مانند جیوه، سرب و برخی از ترکیبات پلاستیکها که از افزایش آنها در آب باید جداً جلوگیری شود.

فصل دوم آب معدنی و انواع آن آب معدنی، محصول بسته‌بندی شده، آب گوارا و قابل شربی است با ویژگیهای فیزیکوشیمیایی، میکروبیولوژی و ارگانولپتیکی تعریف شده که مستقیماً از چشمه و یا نقاط حفر شده، از طبقات زیرزمینی بدست می‌آید دارای خواص بهداشتی و درمانی باشد و در معرض هیچگونه پالایش خارج از استانداردهای مربوطه قرار نگیرد و در محل چشمه و یا منابع آبی مربوطه در شرایط خاص بهداشتی، بسته‌بندی گردد.

آب معدنی گازدار- آبی است که پس از تصفیه‌های لازم و بسته‌بندی مقدار گاز آن برابر با مقدار گازی باشد که آب در مظهر چشمه دارد.

آب معدنی بدون گاز- آب معدنی است که پس از تصفیه و بسته‌بندی فاقد گاز کربنیک مازاد بر مقدار لازم جهت نگاهداری املاح بی‌کربنات موجود و یا گازهای دیگر باشد.

آب معدنی گازدار شده- آب معدنی است که پس از تصفیه‌های لازم از منبع دیگری گازکربنیک به آن اضافه شود.

تعریف و منشاء آبهای معدنی آبهای معدنی طبیعی و گازهای معدنی طبیعی، آبها و گازهایی هستند که از تشکیلات زمین‌شناسی خارج و دارای خواص درمانی بوده که توسط مجمع علمی پزشکی شناخته و دارای اجازه رسمی دولتی برای بهره‌برداری باشند.

منشاء آب های معدنی را به دو صورت می‌دانند: 1) سطحی یا ژئوترمال: این دسته آبها دارای منشاء خارجی یا جوی بوده که به داخل زمین نفوذ کرده و حتی تا عمق زیاد پائین رفته و در این جریان تغییراتی در ترکیب شیمیایی آب حاصل و در یک شاخه صعودی به طرف بالا جریان پیدا کرده است.

آب دو حرکت پائین‌رو سرد و حرکت صعودی گرم را داراست.

در صورتیکه ستون آب گرم در نزدیک زمین به یک منطقه بسته برخورد کند سفره آبدار محصور را بوجود می‌آورد، در این صورت می‌توان از این آبها به تعداد فراوان با حفر چاههای عمیق بهره‌برداری کرد و گاهی ترکیب شیمیایی این آبها مشابه آبهای خوراکی می‌باشد.

2) عمقی یا ژوونیل: آبهای عمقی یا سنتز شده یا بکر دسته آبهایی هستند که از اعماق بسیار زیاد زمین منشاء گرفته و می‌توانند حاصل بخار اخرین مرحله ماگمای مذاب درون زمین بوده که با تظاهرات آتشفشانی در ارتباط می باشند.

غالب آبهایی که در طبیعت وجود دارند از دسته آبهای با منشاء خارجی می باشند و مقدار کمی عمقی هستند.

تقسیم بندی چشمه‌ها براساس املاح محلول، گازهای محلول و درجه حرارت 1) چشمه های معدنی به آبی گفته می‌شود که مقدار املاح محلول در آن حداقل یک گرم در لیتر باشد.

به چشمه ای که املاح محول در آن به میزان مزبور باشد.

چشمه آب معدنی گویند که در سطح زمین از راههای مختلف ظاهر می‌شود.

بسته به اینکه کدامیک از یونهای موجود در آب نسبت به یونهای دیگر برتری داشته باشد، آب ها را تقسیم بندی می‌کنند.

آب های سد یک کلروره: میزان یونهای سدیم و کلسیم بیشتر از سایر یونها می‌باشد.

آب های کلسیم کلروره: مقدار کلسیم و کلر بیشتر از سایر یونها می‌باشد.

آب های سد یک هیدروژن کربنات: یون Na و هیدروژن کربنات بیشتری دارند.

آب های منیزیم – هیدروژن کربنات : یون Mg و هیدروژن کربنات بیشتری دارند.

آب های سدیک – سولفات: یون Na و سولفات بیشتری دارند.

آب های منیزیم – سولفات: یون Mg و سولفات بیشتری دارند.

آب های کلسیم سولفات: یون کلسیم و سولفات بیشتری دارند.

چشمه های آهن دار چشمه هایی هستند که میزان آهن آن حداقل 15 میلی‌گرم در لیتر باشد.

2) چشمه های گازدار در اینگونه چشمه ها گازهای متعددی مانند اکسیژن، هیدروژن، ازت، انیدرید کربنیک، هیدروژن سولفوره، متان و … وجود دارد.

منشاء O2 از آبهای جوی است که هوا به داخل آب منتقل می‌کند.

هیدروژن در چشمه‌های آب فشان که منشاء عمیق و آتش فشانی دارد یافت می‌شود.

گاز هیدروژن سولفوره که در چشمه های گوگردی یافت می‌شود و منشاء آن عمدتاً آتش‌فشانی است.

انیدرید سولفوره و متان اغلب با هیدروکربنها مرتبط است و همچنین در اثر احیاء سولفاتها بوجود می‌آید.

3) چشمه های طبی نقش درمانی دارند و بیماری‌های جلدی را از بین می برند.

4) چشمه های آب گرم در صورتیکه با حرارت سنج معمولی، درجه حرارت آب چند دهانه چشمه را اندازه بگیریم متفاوت خواهد بود.

این دما در فصول مختلف و باتوجه به گرمای زمین و فعالیت آتش فشانی در مناطق مختلف متفاوت است.

استخراج آبهای معدنی بهره برداری از یک چشمه معدنی با کاپتاژ صحیح امکان می پذیرد.

کاپتاژ عبارت از تدارکاتی است که در مظهر چشمه فراهم می‌شود به دو منظور: حصول به حداکثر آبده چشمه و دیگر حفاظت از اصالت آب چشمه یا به عبارت دیگر جلوگیری از کم شدن حرارت، آلودگی میکروبی و اختلاط با آبهای سطحی نافذ.

عملیات کاپتاژ را بایستی بعد از یک مطلعه زمین شناشی کامل محلی انجام داد.

اطلاعات لازم درباره رگه آب معدنی، عمق جریان آب که باعث ساختمان شیمیائی و رادیواکتیویته آب می‌شود بایستی کسب شود.

بهر نحوی که رگه آب معدنی به سطح زمین برسد بایستی کاپتاژ را تا نقطه ‌ اصلی خروج آب از گسل یا شکافها ادامه داد که ممکن است بصورت حفریات، گالری افقی، چاه عمیق یا مجرای خروجی کاملاً عایق باشد.

لازم است که رگه آب خروجی خصوصاً در مقابل آبهای خروجی که در سفره‌های سطحی غالباً جمع می‌شوند محافظت شود.

عدم رعایت این مسئله علاوه بر آن که احتمال بهم زدن ترکیب اصلی شیمیایی آب را دربردارد می تواند باعث آلودگی میکروبی آب نیز بشود.

در بعضی موارد برای جلوگیری از وارد شدن آبهای نافذ به رگه آب معدنی ساختن زه کشهایی در اطراف آن الزامی است.

گازهای آب معدنی که غالباً به همراه آب از زمین خارج می‌شوند قبل ازخروج به حالت محلول و تعادل در آب درمی آیند.

در مجاورت زمین فشار وارده بر حجم معین آب کم می شو د و در نتیجه تفکیک گازها از آب به سرعت انجام می پذیرد، پایین آمدن درجه حررات آب باعث بالا رفتن حلالیت گاز در آب می‌گردد این دو عمل مخالف سبب باقی گذاردن حجم معینی گاز در آب معدنی می‌شود.

آنچه که بیشتر از این جنبه مورد نظر است مسأاه ادیواکتیویته آبهاست که ببیشتر به صورت گاز دادن بوده و باعث ایجاد رادیواکتیویته موقتی آب می‌شود.

گازهای همراه آب را می‌توان با وسایل مخصوصی از آب جدا کرد و برای استفاده اختصاصی آن را به مصرف رسانید.

بطور کلی، آنچه را که در بهره بردرای از آب معدنی باید در نظر گرفت حفظ اصالت آب از نقطه اولیه کاپتاژ تا محل مصرف آن است که بدین منظور آب را به صورت جریان طبیعی و دایم بدون دخالت آبهای خارجی و خروج گازها و رادیواکتیویته موقت به نقاط مصرف هدایت می‌کنند.

خلاصه آن که عملیات کاپتاژ بایستی در نهایت دقت باتوجه به مسائل غیرپیش‌بینی شده در هنگام عملیات و مبتنی بر نتایج تجزیه آب و مطالعات زمین شناسی اولیه انجام گیرد و در این کار همکاری زمین شناس، مهندس فنی، شیمیست و میکروب شناس الزامی است.

اختصاصات آبهای معدنی اختصاصات ظاهری املاح موجود در آب عموماً سازنده اختصاصات ظاهری آب نیز می باشند.

آبهای گوگردی می توانند دارای کدورتی کم و بیش زیاد بوده که ممکن است از محل مظهر یا پس از قرار گرفتن در مقابل هوا و یا بالاخره پس از رسوب گوگرد کلوئیدی ظاهر شده باشد.

همین طور هیدروژن سولفوره نیز ممکن است در مراحل مختلف از آب خارج گردد.

غالباً آب های معدنی بدین رنگ بوده ولی در برخی موارد آب های آهن و یا گوگرددار به رنگهای قرمز و یا شیری می توانند باشند.

مزه آبهای معدنی نیز در رابطه با املاح موجود در آنهاست.

چنانچه آب های کلرور سدیک شور، آهن دار قابض، و منیزیم دار تلخ می باشند و بالاخره آب های سیلیس دار دارای لمس چسبنده هستند.

اختصاصات فیزیکی الف) آبده چشمه‌ها آبده چشمه عبارت از مقدار آب حاصله از چشمه در واحد زمان می باشد.

آبده چشمه‌ها همیشه ثابت نبوده و تحت اثر عوامل مختلفی، مانند تغییرات فشار اتمسفر، باران، ذوب برف و یخچالها، بسته شدن مجرای خروج گاز در اثر رسوب گذاری توسط خود آب، تغییرات سطح آب در اثر برداشت آب کم و زیاد می‌شود.

بهرحال وجود مجرایی ثابت جهت خروج آب معدنی لازم بوده تا بتوان با کاپتاژ مناسب از آب معدنی استفاده کرد.

ب) درجه حرارت حرارت آب معدنی در رابطه با منشاء آن می‌باشد.

عمق فشار آب (در 3000 متری از سطح زمین حرارت آب به C 100 می‌رسد) و سرعت بالا آمدن آب دو عامل اصلی سازنده درجه حرارت آب می باشند.

درجه حرارت آب های معدنی با عواملی چند مانند حرکات ارتعاشی زمین و اختلاط با آب های خارجی که باعث تغییرات فصلی می شود در رابطه است.

تغییرات ناگهانی درجه حرارت می تواند در اثر وارد شدن آب سفره ابهای سطحی باشد که احتمالا باعث آلودگی می‌گردد.

درجه حرارت آب چشمه ها از کم تا حد جوشش می‌باشد.

آب های معدنی را از نظر درجه حرارت تقسیم بندی کرده‌اند که در زیر به یک نوع آن اشاره می شود.

آبهای خیلی گرم: بالای 45 درجه سانتی گراد آبهای گرم: 35 الی 45 درجه سانتی گراد آبهای نیمه گرم: 28 الی 35 درجه سانتیگراد آبهای معتدل: 23 الی 28 درجه سانتیگراد آبهای سرد: زیر 23 درجه سانتیگراد پ) مقاومت الکتریکی اندازه گیری مقاوت الکتریکی نشاندهنده میزان املاح موجود در آب می‌باشد.

این میزان در آبهای سنگین خیلی کم و برای آبهای سبک زیاد می‌باشد.

از این خاصیت برای کنترل آبهای معدنی استفاده می‌شود (عکس مقاومت الکتریکی، هدایت الکتریکی می‌باشد که گاهی آن را محاسبه می‌کنند).

ت) رادیو اکتیویته رادیواکتیویته آبهای معدنی که یک از اختصاصات درمانی آبها می تواند باشد مورد مطالعه فراوان بوده است.

رادیواکتیویته به دو صورت گازی شکل که معمولاً بصورت گازدادن با نیمه عمر کم می‌باشد و یا به سبب عناصر رادیواکتیویته ابها در رابطه با زمین‌هایی می‌باشد که آب از آن عبور کرده که عموماً چشمه هایی که بیشتر رادیواکتیو هستند از زمین های قدیمی تر سرچشمه گرفته اند.

2 نوع رادیواکتیو در آب ها دیده می‌شود: یکی موقت معمولاً به صورت گاز دادن در آب های سرد و در محل خروج آب با نیمه عمر کم و با منشاء سطحی و دیگری دائمی که با منشاء عمیق و حاصل مواد رادیواکتیو سنیگن گرفته شده از زمین‌های سیلیسی عمقی می‌باشد.

اختصاصات شیمیائی اختصاصات شیمیائی در رابطه با املاح و گازهای موجود می‌باشد که خود در رابطه با منشاء آب است.

همچنین عواملی چون ترکیب زمینهایی که آب از آنها گذشته، فشار، حرارت، سرعت حرکت و مدت جریان آب در زمین نیز در آن مؤثر است.

در آب های معدنی از نظر ترکیب شیمیائی اختلافاتی با آبهای سطحی خوراکی دیده می‌شود ماندن عدم وجود ترکیبات ازته بطور طبیعی در آنها و چنانچه یافت شوند علامت آلودگی آنها می‌باشد ولی ممکن است نمکهای آمونیوم که از منشاء آتشفشانها می‌باشد در آب ها یافت شوند.

پس از خروج از زمین در آب‌های معدنی تغییرات سریع رخ می‌دهد مانند کم شدن رادیواکتیویته آب، از دست دادن گازها، اکسیداسیون و تعلیق و احتمالا رسوب مواد آن .

الف – pH (حالت اسیدی و قلیایی) pH که یکی از عوامل مشخص کننده آبهای معدنی است در تفسیر نتایج آزمایش آب بکار می‌رود.

آبهایی با pH کم معمولاً دارای اسیدکربنیک آزاد، هیدروژن سولفوره آزاد و اسیدهای هومیک می باشند.

آبهای زمینهای پیریتی یا آتشفشانی دارای اسیدکلریدریک و اسدسولفوریک هستند.

آبهای زمینهای سیلیسی دارای pH پائین تر از 7 می باشند.

آبهای آهکی و سولفورسدیک دارای pH‌بالا بین 8 الی 10 و آبهای سولفوره کلسیک pH 5/6 الی 5/7 دارند.

آبهای بیکربناته سدیک معمولاً دارای pH کمی پائین تر از 7 می باشند.

PH آب پس از خروج از چشمه در طول زمان تغییراتی را به سبب از دست دادن گاز کربنیک و یا اکسیداسیون و غیره حاصل می کند.

در اثر اکسیداسیون سولفورهای آب به سولفات تبدیل و در نتیجه pH آب کم می‌شود و چنانچه اسیدکربنیک آب از دست داده شود ازدیاد pH حاصل خواهد شد.

گازها گازهایی که در آبهای معدنی یافت می‌شوند عبارتند از: اکسیژن که به ندرت به مقدار قابل تشخیص بوده و اگر در آب پیدا شود بیشتر دارای منشاء خارجی می‌باشد.

هیدروژن در آبهای آبفشانها که دارای منشاء عمیق هستند یافت می‌شود.

ازت دارای منشاء خارجی بوده و در آبهای معدنی غالباً وجود دارد ولی این گاز می‌تواند دارای منشاء آتشفشانی نیز باشد.

هیدروژن سولفوره که در آبهای سولفوره وجود دارد غالباً از هیدرولیز سولفورهای قلیائی، قلیائی خاکی و یا احیاء سولفاتها حاصل می شود .

انیدریدکربنیک که دارای منشاء عمیق است تشکیل آن در رابطه با کربناتها و خصوصاً کبنات کلسیم می باشد.

متان نیز از زمینهایی که دارای منابع هیدروکربور هستند مانند برخی از نقاط ایران از زمین خارج شده و یا از منشاء تخمیری مواد آلی که باعث احیاء سولفاتهای آبهای سولفاته کلسیک شدید می‌شوند منشاء می‌گیرد.

در آبهای معدنی علاوه بر گازهای فوق گازهای کمیابی چون هلیم، نئون، آرگون، کریپتون و گزنون نیز به مقدار متفاوت یافت می‌شود.

املاح محلول املاح تام املاح تام آب که بوجود آورنده هدایت الکتریکی آب است یکی از عوامل مشخص‌کننده آب های معدنی می‌باشد تغییرات آن نشاندهنده اختلاط آب معدنی با آبهای نافذ می‌باشد.

2- هالوژنها فلئور در آبهای معدنی به مقدار کم و بیش یافت می‌شود.

کلرورها که از زمین های دوران سوم که نمکی می باشند گرفته می‌شود در آبهای معدنی با منشاء سطحی به مقدار فراوان یافت می‌شود.

برم و ید که در آبهای معدنی یافت می‌شوند غالباً دارای منشاء مردابی هستند.

گوگرد به صور مختلف در آبهای معدنی وجود دارد.

سولفات که به صورت املاح مختلف در آبهاست از زمینهای دوره تریاس و یا از اکسیداسیون آبهای زمینهای پیریتی حاصل می‌شود.

گوگردی که از نظر درمانی حائز اهمیت است.

بصورت تیوسولفات، پلی‌سولفور و سولفیت که از انواع سولفورها می باشند یافت می‌گردد.

ترکیبات ازته دارای اهمیت خاصی در آبهای مشروب می‌باشد و در آبهای معدنی هیچگونه اهمیتی نداشته و وجود آنها در آبهای معدنی می تواند نشاندهنده آلودگی با آبهای سطحی باشد.

در موارد استثنایی در آبهای معدنی با منشاء آتشفشانی نیترات و نمکهای آمونیوم یافت می‌شود.

آرسنیک در برخی از آبهای معدنی یافت می‌شود که در زمین به صورت 3 ظرفیتی و پس از خروج اکسیده شده به ظرفیتهای بالاتر تبدیل می‌شود.

کربن و کربناتها در آبهای معدنی کربن به صورت انیدریدکربنیک، کربنات و اسیدهای هومیک یافت می‌شود.

انیدریدکربنیک نقش تنظیم کننده کربناتهای آب را داراست پس از خروج از زمین به سبب کم شدن فشار خارجی از آب خارج شده و باعث بهم زدن تعادل کربناتهای آب و در نتیجه عمل رسوبگذاری کربناتهای مختلف را در اطراف چشمه می‌شود.

سیلیسیم غالب آبهای معدنی دارای مقداری سیلیس به صورت یونی یا کلوئیدی آزاد می باشند.

سیلیکاتها در جریان تماس با ابها به صورت محلول درآمده که به سادگی در اثر عمل هیدرولیز به سبب کم قلیایی بودن آب تجزیه می‌شوند.

انیدرید کربنیک که در این عمل نقش مهمی را دارد باعث تجزیه آن در آب و ایجاد رسوبات کلئیدی سیلیس می‌گردد.

بر در آبهای معدنی بطور پراکنده وجود دارد.

منشاء آن می تواند از سطح زمین و بیشتر از کانیهای براته یا عمقی باشد.

کاتیونهای قلیایی سدیم و پتاسیم که در طبیعت تقریباً بصورت مساوی وجود دارند در آب ها نسبت آنها متفاوت و سدیم 10 تا 20 برابر پتاسیم می‌باشد.

سدیم غالباً به همراه آنیون کلرور در آبهای معدنی وجود دارد.

در کنار این دو عنصر روبیدیم و منیزیم نیز به مقدار کمی در آبهای معدنی یافت می‌شوند.

کلسیم در غالب آبهای معدنی وجود دارد و میزان آن با ازدیاد انیدریدکربنیک آزاد آب بالا رفته و عموماً به صورت کربنات یا سولفات یا سولفور می‌باشد به همراه کلسیم، استرانسیم و باریم به مقدار کمی در آبهای معدنی وجود دارد.

منیزیم و لیتیم نیز به مقدار ناچیز یافت می‌شوند.

آلومینیوم در آبهای معدنی به مقدار کمی وجود دارد.

آهن در غالب آبهای معدنی به مقدار کم یا زیاد آهن یافت می‌شود.

اهن از انحلال اکسیدها یا کربناتهای اهن در اثر زیادی اسیدکربنیک یا اسیدسولفوریک حاصل از تجریه پیریت در آب حاصل می‌شود.

وجود اهن در آبهای معدنی مسئله فلوکوله شدن آن را پس از خروج از زمین یا در بطری کردن مطرح می سازد که برای جلوگیری از آن مقداری از آهن را از آب حذف می‌کنند.

منگنز نیز به مقدار کم همراه آهن وجود دارد.

در آبهای معدنی علاوه بر عناصر فوق، عناصر کمیاب نیز یافت می شوند، مانند روی، کادمیم، مولیبدن، تنگستن، ژرمانیم، تلور، نیکل، کبالت، مس و نقره.

تاریخچه و محل چشمه‌های معدنی ایران بررسی آبهای معدنی ایران از نیمه دوم قرن نوزدهم شروع شده است.

این مطالعات که غالباً توسط سیاحان و هیأتهای علمی خارجی در ایران انجام گرفته بدین صورت بوده که آنها با خود مقداری از آب چشمه ها را به خارج برده اند و پس از مدت زیادی که از هنگام برداشت آن گذشته به مورد آزمایش قرار داده اند.

از سال 1306 خورشیدی بررسی آبهای معدنی ایران بطور علمی شروع شد و در سال 1307 اولین آب معدنی در آبعلی در شرق تهران مورد استفاده قرار گرفت.

.

در سال 1328 به موجب طرحی توسط سازمان برنامه مطالعه آبهای معدنی محلات و اردبیل به مرحله اجرا درآمد.

قبل از جنگ جهانی دوم در نقاط مختلف ایران، مانند رامسر و لاهیجان ایستگاههای آب معدن شروع و بعضی از آنها مانند رامسر خاتمه یافته و حتی بعداً توسعه نیز پیدا کرده است و برخی مانند لاریجان در پایه قله دماوند بطور ناتمام باقی مانده است.

بررسی این ابها نشان دهنده آن است که در ایران مجموعه ای از انواع آبهای معدنی معروف را می‌توان یافت.

امروزه غالب چشمه های مطالعه شده بدون استفاده واقعی به رودخانه ها ریخته و یا به مصرف کشاورزی می رسند.

عدم وجود کاپتاژ باعث آن شده که برخی از آنها منشاء انتشار پاره ای از بیماریها نیز بشوند.

جای آن است که به آبهای معدنی فراوان کشورمان که در سلامت جامعه و اقتصاد کشور می تواند اثرات نیکویی داشته باشد توجه بیشتری مبذول گردد و از اتلاف این ثروت ملی جلوگیری به عمل آید.

مطالعه علمی چشمه‌های معدنی معمولاً در 2 مرحله انجام می‌گیرد.

مرحله اول بررسی و مطالعه ایستگاهها و یا چشمه‌های موجود در یک منطقه که این چشمه ها ممکن است از یک تا تعداد زیاد باشد.

مرحله دوم مطالعه چشمه هایی که در یک تشکیلات از نظر زمین شناسی واقع شده اند.

مثلاً بررسی آبهای رشته کوههای البرز در ایران که می‌توان در انتها به نتایج کلی رسید.

عده ای این مطالعات را از نظر جغرافیایی تقسیم بندی کرده‌اند مثلاً مطالعه آبهای استان آذربایجان نحوه مطالعه چشمه های معدنی اطراف تهران که کلیه آنها در رشته کوههای البرز واقع شده‌اند در واقع شروع و مرحله مختلف بررسی آبهای رشته البرز به شمار می رود.

ایستگاه‌ها و چشمه‌های مورد مطالعه به 6 منطقه خلاصه شده است که برای هر کدام بررسی جغرافیائی فیزیکی و شیمیائی آب در سرچشمه و در آزمایشگاه، ژئوشیمی آبها و بالاخره هیدروژئولوژی آن موردنظر و مطالعه دقیق با وسائل موجود بوده است.

فصل سوم شرح مراحل مختلف آماده سازی آب معدنی تکنولوژی و روش های تولید آب معدنی را می‌توان به دو بخش عمده تقسیم نمود: آماده سازی و سالمسازی و پر کردن آب معدنی .

تولید ظروف موردنیاز جهت بسته بندی آب.

1- آماده سازی و سالمسازی آب در این قسمت آب معدن هدایت شده از منابع آب معدنی طی مراحل زیر جهت انتقال به خط پرکن آماده می‌گردد از آنجایی‌که براساس تعاریف انجام شود، محصول آب معدنی، آب طبیعی خارج شده از منابع آب (چشمه یا چاه) می‌باشد که بدون هیچ گونه تغییری در ترکیبات شیمیائی آن در بطری پر شده باشد لذا جهت آماده سازی صرفاً از مراحل زیر استفاده می‌گردد: الف) انتقال آب از منابع آب در این مرحله با توجه به محل استقرار چشمه و یا آب زیرزمینی، آب از منابع مذکور بصورت کاملاً بهداشتی به منابع ذخیره آب هوایی یا زیرزمینی، واحد منتقل می‌گردد.

طی آن مرحله ضمن ته نشینی مواد خارجی سنگین سعی می‌گردد از هرگونه آلودگی جنبی آب جلوگیری بعمل آید.

ب) مخازن ذخیره آب جهت هدایت آب به داخل واحد از منابع هوایی یا زیرزمینی باید باتوجه به ظرفیت خط تولید استفاده گردد و این منابع از هرگونه آلودگی شیمیائی و میکروبیولوژیک بدور باشند.

ج) فیلتراسیون آب جهت حذف مواد معلق و شناور در آب از فیلترهای شنی مناسب در این مرحله استفاده می‌شود این فیلترها طوری طراحی می‌گردند که آب با فشار معینی از یک بستر شنی با سایزهای متفاوت عبور داده می‌شود و مواد معلق آن حذف می‌گردد.

این فیلترها با مکانیسم یکسان بصور مختلفی ساخته می‌شود که صرف نظر از نوع آلودگی همگی دارای مکانیسم یکسان و مشابه هستند.

د) تعدیل طعم، رنگ و بوی آب جهت حذف هرگونه بو احتمالی ر آب و همچنین حذف رنگ های احتمالی آن در این مرحله آب را از یک بستر کربن اکتیو عبور می دهند که طی آن آب از هرگونه بو و رنگ غیرطبیعی عادی می‌گردد.

هـ) مرحله فیلتراسیون نهایی آب طی این مرحله آب از یک فیتلر کارتریجی به نام پولیشر عبور داده می‌شود باتوجه به اینکه مش این فیلترها بسیار بالا است (در حدود 140-130 میکرون) آب از هرگونه مواد معلق که با چشم غیرمسلح قابل رویت نمی باشد عادی می‌گردد.

این فیلترها با مکانیسم یکسان ولی به اشکال مختلف ساخته می‌شوند.

و) مرحله استریلیزاسیون آب جهت حذف هرگونه آلودگی احتمالی میکروبی در آب و بهداشتی کردن آن از یک سیستم UV استفاده می‌شود.

در این مرحله آب باد بی و فشار معینی از یک بستر نور UV عبور داده می‌شود که طی زمان مذکور هرگونه آلودگی میکروبیولوژیکی آن از بین رفته و آب 100%‌استریل و آماده پر کردن می‌باشد.

2- تصفیه آب شفاف کردن آب ساده ترین راه برای جدا کردن مواد معلق آب وارد کردن آن در حوضچه های بزرگ می‌باشد که به این حوضچه ها اصطلاحاً‌ شفاف کننده گویند.

این حوضچه ها به دو دسته تقسیم می‌شوند: ته نشینی کننده‌های ساکن : آب وارد شده به اینها چندین ساعت بصورت راکد می‌مانند تا مواد معلق آن ته نشین شوند.

ته نشینی کننده‌های مداوم: این ته نشین کننده ها که به فرمهای مختلف ساخته می شوند، آب را دائماً تصفیه و شفاف می سازند.

ته‌نشین کننده‌های ساکن از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و بیشتر ته نشین کننده های با جران مداوم مورد مصرف دارد.

مراحل شفاف سازی برای خنثی کردن کاتیونهای مثل Al و Fe که جذب یونهای منفی ذرات سطحی می شوند، از یونهای ساده یا کمپلکس های هیدراته قوی استفاده می‌شود.

استفاده از ماده آلی محلول در آب که یونیزه شده و تولید یون مثبت نماید.

این کاتیونها بار منفی ذرات آب را جذب کرده و مانع دفع بارهای همنام ذرات آب می‌شود.

استفاده از کاتیونهای معدنی که پس از جذب کدورت آب ها هیدرولیز شده تا رسوب نامحلول بوجود آورند که در حین رسوب کردن سایر ذرات را با خود ته‌نشین نمایند.

بعنوان نمونه می‌توان از املاح Al یا آهن نام برد که بصورت هیدروکسید رسوب می‌کنند.

جداسازی مواد معلق در سه مرحله انعقاد، لخته شدن و ته‌نشین سازی انجام می‌شود.

انعقاد انعقاد عملی است که طی آن با خنثی سازی بار ذرات آنها را به حالت ناپایدار رسانده و فاقد بار کرده و مانع دفع ذرات شده در نتیجه ذرات در کنار هم مجتمع می‌شوند.

لخته شدن لخته شدن ذرات مرحله ای است که طی آن ذرات ناپایدار به یکدیگر متصل شده و لخته ایجاد می نماید.

ته نشین سازی مرحله ای است که مواد معلق لخته شده ته نشین می‌شود.

در سالهای اخیر روشهای ته نشینی مداوم بر پایه روشهای بالا متداول گردیده و به منظور بالا بردن راندمان شفاف‌سازی آب به آن مواد شیمیائی یا پلیمری بعنوان مواد منعقد کننده اضافه می‌کنند.

کلاریفایر معمولاً 4 عمل بطور همزمان در دستگاه کلاریفایر صورت می‌گیرد: منعقد کردن مواد معلق کلوئیدی لخته کردن مواد منعقد شده ته نشینی لخته تشکیل شده سرازیر شدن آب از حوضچه ته نشینی فیلتراسیون با انجام عمل انعقاد ته‌نشین‌سازی مواد معلق، آب برای اکثر مصارف صنعتی مناسب می‌شود.

چنانچه آب برای آشامیدن، استفاده در دیگهای بخار، برج های خنک کننده مصرف شوند باید مواد معلق آن را جدا کرد.

می‌توان این مواد معلق را با عبور دادن آب از فیلترهایی با درجه تخلخل متوسط فیلتر شنی عبور داد.

شن کوراتز، شن سیلیس، زغال آنتراسیت، کلسیت، گارنت، مگنتیت یا سایر مواد ممکن است برای فیلترها مورد استفاده قرار گیرد.

معمولاً در صنایع شن، سیلیس و آنتراسیت بیشتر مصرف دارد.

انواع فیلترها فیلترها به دو دسته گراویتی و فشاری تقسیم می‌شوند.

الف) فیلترهای گراویتی جریان آب دراین فیلتر با وزن (سنگینی) آن انجام می‌شود.

در فیلترهای شنی و زغالی آب با استفاده از وزن خود و با سرعت نسبتاً بالا که در حدود 2-4GPM است عبور می‌نماید.

قسمتهای اساسی این فیلتر عبارتند از: پوسته فیلتر که ممکن است از جنس سیمان،‌ استیل یا چوب و به شکل مربع، مستطیل یا کروی باشد، نوع مستطیل شکل که با بتون مسلح ساخته شده رایج‌تر است.

ته بستر را قلوه سنگ های درشت تشکیل می‌دهد و مانع از این می‌شود که شن و آنتراسیت از بستر بگذرد و در عین حال پخش کننده مناسبی برای آب است.

محفظه پائین فیلتر که به دو منظور در نظر گرفته می‌شود: جمع‌آوری آب تصفیه شده – توزیع آب شستشوی معکوس.

قسمتی به منظور فرآوری و جمع‌آوری آب شستشوی معکوس که معمولاً از جنس استیل، چدن و یا سیمان می‌باشد.

از وسایل کنترل کننده جریان آب که روی فیلتر نصب می‌شود نیز می‌توان استفاده کرد.

ب) فیلتر فشاری نسبت به نوع قبلی کاربرد وسیع تری دارد.

یکی از مزایای این فیلترها این است که می‌توان آن را مستقیما در مسیر تولید و ارسال به واحدهای فرآیند قرار داد و از پمپاژ مجدد جلوگیری نمود.

فیلتر فشاری ممکن است عمودی یا افقی باشد و پوسته آن از جنس استیل به شکل استوانه ای است.

محدودیت روش فیلتراسیون در این است که فقط ذرات درشت را جدا می‌کند.

فصل چهارم ضدعفونی کردن آب کلرزنی کلر از مهمترین عناصری است که در میکروب زدایی آبها کاربرد وسیعی دارد.

ترکیبات کلر همانند هیپوکلریت سدیم و کلسیم و کلرآمین ها نقش میکروب‌زدایی را ایفا می‌کنند.

چنانچه کلر به آبهای طبیعی اضافه نمایند ایجاد واکنش شیمیائی می‌کنند.

برخی از کاربردهای مهم کلر به شرح زیر است: میکروب زدایی جداسازی آمونیاک و دیگر ترکیبات آلی ازت دار کنترل بو و طعم جداسازی هیدروژن سولفوره جداسازی آهن و منگنز تخریب تجمع های آلی برطرف نمودن جلبک از بین بردن رنگ کنترل آهن، منگنز و باکتریهای احیاء کننده سولفات و … کمک به انعقاد آب سیستم ضدعفونی آب با اشعه ماوراء بنفش تکنولوژی پرتوهای فرابنفش و کاربرد آن در ضدعفونی کردن آب و سایر مواد تابش شدید نور خورشید می تواند تدریجاً به غیرفعال نمودن انواع میکروارگانیسمها بینجامد، دانشمندان در طی قرن گذشته، به تدریج پی بردند که بخشی از پرتوهای الکترومگنتیکی با طول موج 200 تا 300 نانومتر قادر خواهند بود، انواع میکروبها، ویروسها، باکتریها و … را کاملاً غیرفعال نماید.

اشعه ساطع شده در این طول موج را معمولاً اشعه UV یا اشعه ماوراء‌بنفش می نامند.

مؤثرترین طول موجهای این اشعه برطبق جدیدترین تحقیقات در محدوده 240 الی 270 نانومتر قرار دارد که بهترین نتیجه را برای از بین بردن میکروارگانیسمها و در واقع برای ضدعفون کردن آب و سایر مواد از میکروبها، باکتریها و عوامل بیماری‌زا بدست می‌دهد.

مکانیزم عمل UV برای کشتن و ضدعفونی کردن میکروارگانیسم ها بطور کلی شامل جذب فوتونهای پرانرژی UV توسط DNA می باشد که با ترکیب شدن فوتونها با DNA، خاصیت تکثیر و پراکندگی میکروارگانیسم ها را از بین می برد.

امروزه در روشهای تصفیه و ضدعفونی کردن آب ها،‌از این مکانیزم و دستگاههای مولد پرتو UV به فراوانی برای حذف و بی اثر کردن میکروارگانیسم های موجود در آب استفاده می‌شود.

این روش برای حذف و نابودی میکروبها و ضدعفونی کردن مواد، کاملاً سازگار با محیط زیست می‌باشد و بعنوان یک تکنولوژی سازگار با محیط زیست بشر، ‌یعنی شناخته شده است.

دستگاههای مولد پرتو ماورای بنفش با استفاده از لامپ‌های جیوه با فشار کم، در محدوده طول موج 240 تا 270 نانومتر ساخته می‌شوند تا قادر به از بین بردن تمامی میکروارگانسیم های بیماری زا شامل باکتریها، ویروسها و جلبکها و … باشد.

بدیهی است شدت اثر اشعه، متناسب با طول زمان تابش اشعه و شدت تابش اشعه می‌باشد.

دوز لازم برای از بین بردن میکروارگانیسم ها و ضدعفونی کردن مواد از 1300 میکرووات ثانیه بر سانتیمتر مربع تا 30000 میکرووات ثانیه بر سانتیمتر مربع، برای تمامی باکتریها و برخی از مهمترین ویروسها، متغیر می‌باشد.

در جدول (1-4)، مهمترین انواع باکتریها و ویروسها که تحت تابش این اشعه باتوجه به دوز موردنیاز از بین می‌روند، ارائه شده است.