مضرات نیترات در آب آشامیدنی و حذف آن توسط فرآیند اسمز معکوس

نیترات (NO۳ منفی) یکی از آنزیم های معدنی است که در نتیجه اکسیداسیون نیتروژن عنصری حاصل می شود. این ماده یکی از عناصر بسیار ضروری برای سنتز پروتئین در گیاهان است و نقش مهمی را در چرخه نیتروژن دارد. نیترات از طریق اکسیداسیون طبیعی تولید و بنابراین در تمام محیط زیست یافت می شود.

فاضلاب های شهری، صنعتی، مواد دفعی حیوانی و گیاهی در شهرهای بزرگ که دارای نیتروژن آلی هستند به خاک دفع می شوند. در اثر فعالیت میکروارگانیزم های خاک، نیتروژن آلی به یون آمونیوم (NH۴ مثبت) تبدیل شده که به این پدیده Amonification گفته می شود. خاک توانائی نگهداری این ترکیب را در خود دارد اما به مرور طی پدیده دیگری به نام Nitrification، بخشی از یون آمونیوم ابتدا به نیتریت (NO۲ منفی) و سپس به نیترات تبدیل می شود.

لایه سطحی خاک قادر به حفظ و نگهداری این دو ترکیب نبوده و در نتیجه نیتریت و نیترات به آب های زیرزمینی راه می یابند.

ادامه نوشته

گندزدایی آب باکلر

گند زدایی آب با کلر:

همچنانكه مي‌دانيم آب موجب حيات بوده و زندگي با آن آغازگرديده و با آن ادامه مي‌يابد .آب تقريباً مهمترين منبع طبيعي جهان است ، چون بدون آن زندگي وجود نخواهد داشت، 70 درصد وزن بدن انسان را آب تشكيل مي‌دهد. صنعت و كشاورزي كه دو ركن اصلي ادامه حيات اقتصادي و اجتماعي انسان است نيز به فراواني آب مربوط است وهريك از اين دو مصرف كننده عمده آب با كيفيت مناسب هستند.

بخش عمده اي از آب بعداز مصارف شهري  صنعتي و كشاورزي تبديل به فاضلاب مي‌شود و به محيط زيست تخليه مي‌گرددوباعث آلودگي زمين ، آب و احياناً هوا و رويهم رفته محيط زيست خواهد شد. آب آشاميدني و مصارف عمومي شهري علاوه برسلامت بايد به لحاظ رنگ ، بو و طعم مورد قبول مصرف كننده قرارگيرد به همين دليل وضع ظاهري آن شامل رنگ ، بو و طعم مقدم بر ساير مشخصات و كيفيت آن مورد توجه قرار مي‌گيرد.

نقش آب در انتقال بيماريها:

به علت نقش اساسي آب در زندگي انسان چنانچه آلوده باشد توانايي زيادي براي انتقال طيف گسترده اي از بيماريها به انسان را دارا مي‌باشد. در كشورهاي پيشرفته بيماريهاي مرتبط با آب كم و نادر هستند . چون سيستمهاي تامين و توزيع آب و همچنين دفع فاضلاب بطور صحيح و كافي وجود دارد ، اما در كشورهاي در حال توسعه و كشورهاي جهان سوم بيش از 2 ميليارد نفر فاقد آب سالم و بهداشتي هستند. در نتيجه نقش بيماريهاي مرتبط با آب در اين مناطق خيلي جدي و گسترده است ،

براساس گزارش سازمان جهاني بهداشت ( who   ) در كشورهاي در حال توسعه 80 درصد تمامي بيماريها ،مرتبط با آب است و از سوي ديگر روزانه بيش از 000/30 نفر براثر بيماريهاي مرتبط با آب آلوده ميميرند و همچنين ميلونها نفر در سطح جهان از بيماريهاي مرتبط با آب آلوده رنج مي‌برند.

گندزدايی آب:

مهمترين فرايند تصفيه آب از ديدگاه بهداشتي گندزدايي است. كه با هدف اصلي حذف ميكروارگانيسمهاي بيماريزا انجام مي‌شود . در گندزدايي آبهاي آشاميدني عوامل متعدد فيزيكي يا شيميايي مي‌توانند مورد استفاده قرارگيرند كه هريك داراي مزايا و معايب خاص خود هستند . در انتخاب يك گندزداي مناسب معيارهايي چون قدرت گندزدايي ، سهولت دسترسي و كاربرد آسان و عدم ايجاد اختلال در كيفيت آب مورد توجه قرار مي‌گيرد. به مجموعه عملياتي كه بمنظور آماده كردن آب براي مصارف مورد نظر اجرا مي‌شود  ’ تصفيه آب ’ كفته مي‌شود.آب آشاميدني استاندارد به طور كلي آبي است كه بي رنگ ، بي بو و با طعم مطبوع و گوارا كه مصرف آن حتي در دراز مدت به لحاظ عاري بودن از مواد مضر ، ضرري به سلامت مصرف كننده و خسارتي به تجهيزات انتقال و توزيع وارد نكند.

منابع آب كه بمنظور تامين آب آشاميدني و مصارف عمومي به كار گرفته مي‌شوند شامل:

-آبهاي سطحي : دريا ها ، درياچه ها ، بركه ها و رودخانه ها

-آبهاي زيرزميني : چاهها ، قنوات و چشمه ها

بهرحال اقداماتي كه در زمينه تصفيه آب انجام خواهد شد . آب دريافتي از منابع را به آب آشاميدني تبديل خواهد كرد.و به همين جهت مطالعه كيفيت فيزيكي ، شيميايي و ميكروبيولوژيكي منابع آب شرب براي ايجاد يك سيستم تصفيه و توزيع آب سالم و بهداشتي ضرورت پيدا ميكند .

كلرزنی:

به منظور سالم سازي آب شرب و به جهت حذف ميكروارگانيسم هاي بيماربزا از كلرو مشتقات آن جهت گندزدايي آب شرب استفاده مي‌شود .

كلردر سال 1774 ميلادي كشف شد. و تا سال 1888 كه امكان انبار كردن كلر خشك در ظروف آهني و فولادي ابداع شد . مصارف كلر محدود به صورت آب ژاول به عنوان ضدعفوني كننده مورد مصرف قرار مي‌گرفت .

در سال 1897 در انگلستان به منظور گندزدايي آب شبكه توزيع پس از بروز يك اپيدمي تيفوئيد (حصبه ) به صورت آزمايشي براي مدت كوتاهي اعمال شد .

در سال 1902 در بلژيك براي اولين بار كلر زني به صورت مداوم و با هدف كمك به گندزدايي آب انجام گرديد .و از آن پس بصورت گسترده در تمام دنيا از كلر و مشتقات آن بعنوان گندزداي برتر مورد استفاده وسيع در تصفيه و ضدعفوني آب آشاميدني قرار گرفت .

ويژگيهای كلر:

الف )-ويژگيهاي فيزيكي

-علامت اختصاري                          cl

-وزن اتمي                             46/35

-وزن مخصوص              g/cm3  47/1

-چكالي نسبت به آب                  41/1

-درجه حرارت جوش                5/34-

-نقطه انجماد                          98/100-

از يك حجم مايع در صفر درجه سانتي گراد در يك اتمسفر 457 حجم گاز توليد مي‌شود

ويژگيهاي شيميايي

كلر در درجه حرارت معمولي با اكثر فلزات ميل تركيبي دارد .

براي نگهداري كلر از ظروف فولادي ، چدني ، مس ، 000 ميتوان استفاده كرد .

تركيب با آب :

كلر با آب ايجاد اسيد هيپوكلرو و اسيد كلريدريك مي‌نمايد . كه اين دو اسيد خاصيت خورندگي شديد دارند.                    

 hoclاسيدهيپوكلرو ناميده مي‌شود . اين اسيد عامل ضدعفوني كردن و ميكروب كشي است . اين اسيد در شرايطي به صورت زير تجزيه مي‌شود .

                                                                                                                            hocl ® ocl^- + h⁺                                                                      

ocl^-  هيپوكلريت ناميده مي‌شود . كه خاصيت گندزدايي كردن آن كمتراز اسيد هيپو كلرو (hocl ) است .

كلر با ساير موادموجود در آب مانند : آمونياك ، نيتريت ، آهن ، سولفيد هيدروژن و مواد ارگانيك تركيب مي‌شود و به همين جهت بر‌اي مواد موجود در آب سبب افزايش مصرف كلر و ايجاد تركيبات ثانوي مي‌شود .

 تركيب با آمونياک:

كلر با آمونياك و مواد ازته موجود در آب تركيب شده و ايجاد :

1-منوكلر آمين                               nh₂cl

2-دي كلرآمين                            nh₂cl₂

3- تري كلر آمين   ncl₃                

ميكند.

 با توجه به بهره برداري دشوار و خطرات نشت گاز كلر و هزينه بالاي ايجاد سيستم ايمني براي سايت كلرزني گازي وگاهاً عدم جوابگويي سيستم هاي ايمني در مواقع بروزحوادث ناشي ازانفجاريا نشت گاز كلر، دستگاههاي بهره بردار را ناچار به استفاده از سيستم هاي ساده ، بي خطر ، كم هزينه و درعين حال كارا و جوابگوي نياز هاي كلرزني آب شرب مي كند. كه در اين راستا استفاده ازهيپوكلريتها بعنوان گزينه هاي مناسب و بي خطر مورد استقبال فراوان در سطح دنيا قرارگرفته اند.

معيارها و شاخص هاي انتخاب سيستم هاي كلرزني

1-كاربردآن ساده و آسان باشد.

2-نياز به فن آوري پيچيده و پيشرفته نداشته باشد.

3-مقرون به صرفه و اقتصادي باشد.

4-نياز به نيروي متخصص نداشته باشد.

5-بهره برداري و استفاده از وسايل و تجهيزات ساده و كم هزينه باشد.

6-بي خطر و داراي كمترين عوارض و معايب باشد.

دستگا ههاي كلرزني

امروزه كلر به دو صورت زير براي سالم سازي و گندزدايي آب مورد مصرف قرارمي‌گيرد :

1-گاز كلر

گازكلربه رنگ زرد متمايل به سبز مي‌باشد و وزن آن 5/2 برابر وزن هواست . ودر دماي 20 درجه سانتي گراد در حدود ppm 7000  در آب محلول مي باشد.غلظت 3 تا 5  ppm حجمي آن در فضا بوسيله استنشاق قابل تشخيص بوده و تنفس 40 تا 60 ppm آن براي مدت 30تا 60 دقيقه خطرناك مي‌باشدو غلظت 1000 ppm به بالاي آن كشنده است كلر گازي است بسيار خطرناك،جذب شونده ،محرك و خفه كننده براي انسان.حدمجاز آستانه آن در هواي استنشاقي معادل 3 ميليگرم در مترمكعب  تعيين شده است . تنفس گاز كلر به مقدار زياد باعث مسموميت شديد و مرگ انسان و ساير جانداران وخشك شدن نباتات مي‌گردد. در نتيجه به منظور پيشگيري از بروز احتمالي حوادث و خطرات جاني و مالي ناشي از نشت گاز كلر در محيط كار و محيط زيست و تامين سلامت كاركنان و ساكنان اطراف محل كلرزني گازي ، رعايت اصول ايمني ساختمان واحد كلرزني و ايجاد سيستم حفاظت فردي و جمعي مطابق با آئين كار اصول طراحي ايمني و بهداشت ساختمان واحدكلرزني گازي (استاندارد ملي ايران شماره 5015 فروردين 1379  ضروري مي‌باشد.

1-هيپوكلريتها

عمل هيپوكلريتها در آب آشاميدني . مهمترين تركيبات موثركلركه براي سالم سازي آب شرب مورد مصرف دارند عبارتند از :

1- هيپوكلريت كلسيم Ca(ocl)2              

2- هيپوكلريت سديم                             Naocl

3- كلرور دو شو                                    Caocl2

هيپوكلريت كلسيم (پودر پركلرين )

با عبور دادن كلرروي شير آهك ، هيپوكلريت كلسيم بدست مي‌آيد. حمل ونقل آن  نسبت به هيپوكلريت سديم ساده تر و براي مصرف آن فقط كافي است هيپوكلريت را در آب حل كنند.  و باخلوص 65 تا 70 درصد به صورت پودر يا گرانول تهيه  وعرضه مي‌شود .

هيپوكلريت سديم ( آب ژاول )

با خلوص 5 تا 15 درصد بصورت محلول تهيه مي‌شود. براي نگهداري اين محلول به سبب قدرت خورندگي قوي آن بايد از ظروف پلي اتيلن، پي وي سي و پلاستيك استفاده گردد.حمل و نقلش مشكلتر و براي انبار كردن آن به هزينه بيشتري نياز است. ثبات هيپوكلريت در محلول بستگي به درجه حرارت، نور،و وجود كاتيونهاي فلزات سنگين داردكه براي انباركردن محلول بايد به عوامل فوق توجه داشت و دستورالعمل سازنده را رعايت نمودومراقبت شود كه درجه حرارت اين محلول از 28 درجه سانتي گراد تجاوز نكند. اين محلول از اثر كلر روي سود سوز آور توليد مي‌شود.

حرارت +   NaCL  +  Naocl ® NaoH + CL₂ 2

 دستگاههايي كه براي كلر زني آب ساخته شده اند:

-كلريناتورها :

دستگاههايي هستند كه جهت تزريق گاز كلر به آب مورد استفاده قرار مي‌گيرند.و جريان كلر را اندازه گيري مي‌كنند و از طريق سيستمي كه پيش بيني شده به آب وارد مي‌كنند .

-         هيپوكلريناتورها

دستگاههايي هستندكه جهت تزريق محلولهاي كلردار بكار برده مي‌شود .

براساس آماري كه در سال 1366 از شهرهاي ايران كه در آنها كلرزني انجام مي‌شود . از نظر روش كلرزني نتايج زير بدست آمده :

1- استفاده از كلريناتورها                  21  درصد شهرها

2- استفاده از هيپوكلريناتورها          56  درصد شهرها

3- استفاده از هر دو سيستم            23  درصد شهرها

در هر صورت انتخاب روش ضد عفوني كردن و سالم سازي آب بايد با توجه به كميت آن و امكانات محلي و نوع آلودگيها و امكانات فني انجام گيرد .

برخي نكات قابل توجه در كلرزني

هدف از كلرزني ، حصول اطمينان از وجود كلر باقيمانده آزاد در آب تا هنگام مصارف عمومي است .

كلر براي گندزدايي آب حداقل مدت زمان تماسي برابر نيم ساعت نياز دارد. بنابراين كلر در مرحله قبل از ورود آب به داخل مخازن ذخيره بكار مي‌رود ، تا در طول مدت ذخيره شدن آب ، كلر مصرفي موثر واقع گردد.

پس از تامين كلرمورد نيازوبراي دستيابي به كلرباقيمانده آزاد در حد مطلوب بايستي به اندازه كافي به آب افزوده شود . حداقل كلر باقيمانده پس از 30 دقيقه زمان تماس 5/0 و حداكثر 8/0 ميليگرم بر ليترتوصيه مي‌شود . قدرت گندزدايي كلر آزاد در    PH بالا و درجه حرارت پايين كاهش مي‌يابد .