آب مایه حیات

1) منابع تامین آب

آب یک منبع حیاتی است که معمولا ازمحدودیت خاصی برخوردار است. منابع آب مشروب اجتماعات را می توان به سه دسته تقسیم نمود.:

الف) منابع سطحی
آب هایی که در قالب آب باران، آب رودخانه، آب دریاچه های طبیعی، آب دریاچه ها یا سدهای ذخیره ای و قنوات در طبیعت موجود هستندو در صورتی که استحصال و بهسازی، نگهداری و بهره برداری آن ها با درنظر گرفتن ملاحظات اقتصادی و فنی مقدور باشد به عنوان منبع آب آشامیدنی انتخاب می شوند..

ب) منابع آب زیرزمینی
منابعی نظیر چشمه سارها، آب چاه های کم عمق، چاه های عمیق، چاه های جاری و آب حاصل از کانال های ساخته شده منابع آب زیرزمینی را تشکیل می دهند..

ج) منابع آب شور
و بالاخره در شرایطی که هیچ کدام از منابع فوق جهت دستیابی به آب شیرین مقدور نباشد سومین منبع عبارت خواهد بود از آب دریاها و دریاچه های شور یاآب های شور زیرزمینی.

منابع تامین آب در اجتماعات

منابع تامین آب در اجتماعات را به دو گروه عمده تقسیم می‌نمایند.:

2) منابع سطحی

3) منابع زیرزمینی

4) گروه اوّل ازجمله منابع عمده در تامین آب برای اجتماعات بزرگ محسوب می‌گردد. این منابع از لحاظ کمّی حجم قابل توجهی را در اختیار اجتماعات زیستی قرار داده،و معمولاً با احداث سدّ در بالادست محل مصرف، اقدامات اوّلیه جهت آبگیری و انتقال به تصفیه خانه انجام می‌گردد. این نوع منابع همواره در معرض خطر آلودگی‌های مختلف، ازجمله آلودگی منابع سطحی به فاضلاب‌های شهری و صنعتی است که از عمده مخاطرات آلودگی در این منابع محسوب می‌گردد. از طرفی تخلیه پساب‌های کشاورزی به دریاچه پشت سدها و افزایش ترکیبات ازت و فسفر در فاضلاب این گروه باعث رشد بی‌حد و حصر آلگها در پشت مخازن سد گردیده و این امر بر مشکلات ناشی از تصفیه می‌افزاید معمولاّ چنانچه دریاچه پشت سدها دچار آلودگی‌های جلبکی گردد، با استفاده از ترکیبات سولفات مس به مقدار یک میلی گرم بر لیتر ،می‌توان مخازن را پاکسازی نمود. برای دستیابی به منابع سالم در اجتماعات بزرگ بهترین گزینه استفاده از فرآیندهای پولساتورها است ،زیرا در این روش فرآیند با سرعت بالا قادر خواهد بود، طیف گسترده ای از ذرات کلوئیدی را از محیط واکنش جداسازی نماید. در پولساتورها با استفاده از تئوری جداسازی بستر لجن تماسی، راندمان جداسازی بهتر انجام می‌گردد.
معمولاً در اجتماعات کوچک و یا در مناطقی که دسترسی به منابع سطحی امکان پذیر نمی‌باشد، از منابع زیرزمینی استفاده می‌گردد. دسترسی به این منابع توسط چاه های عمیق و به کمک پمپ‌های شناور امکان پذیر است. با استفاده از روش لوله گذاری و گراول پک (gravel pack) می‌توان میزان آبدهی این نوع چاهها را افزایش داد. منابع آبهای زیرزمینی معمولاً از نظر املاح محلول با توجه به بافت زمین دارای ترکیبات افزون بر منابع سطحی هستند. بعضی از این ترکیبات نظیر ترکیبات آهن و منگنز باعث تغییراتی در طعم و رنگ آب می‌شوند. منابع زیرزمینی آلوده لازم است با روش‌های مختلف، هوادهی شده، ترکیبات فوق به صورت اکسید فلز نامحلول از محیط واکنش جداسازی گردد. روش هوادهی پلکانی، ساده ترین و ارزانترین روش در تصفیه آبهای حاوی آهن و منگنز می‌باشد.
چنانچه املاح موجود در منابع زیرزمینی بیش از حد استاندارد، باشند، مشکلاتی را از نظر تغییرات رنگ، طعم، بو و سایر مشخصات فیزیکی، همچنین موانعی را از لحاظ مصرف ایجاد می‌نمایند، استفاده از ترکیبات کنترل کننده PH نظیر آهک، سود، مواد منعقد کننده مانند سولفات آلومینیوم، کلرورفریک و غیره باعث تولید حجم زیادی لجن در تصفیه خانه های آب گردیده این عمل مشکلات دفع لجن را به همراه دارد. با طراحی بسترهای لجن خشک‌کن، انواع سانتریفوژها، فیلترهای پرسی می‌توان لجن مازاد تولیدی را جمع‌آوری و دفع نمود در این روشها دستگاههای فیلتر پرس با توجه به فضای کم اشغالی و راندمان نسبتا بالا از سایر روشها مناسب تر می‌باشد..
در نهایت با توجه به توسعه جمعیت در جوامع جهان و کمبود آب شیرین و سالم به نظر میرسد کشور ما نیز همانند اکثر کشورهای در حال توسعه در سالهای آتی ناگزیر به جداکردن سیستم آب شرب و آب آشامیدنی گردد و عملاً روش فوق که طی 40 سال گذشته به عنوان روش قالب در تامین آب شهرها محسوب می‌گردد در آینده نزدیک نیاز به بازنگری اساسی دارد. .

ویژگی های آب سالم

1 ـ عاری از عوامل زنده بیماری زا باشد.
2 ـ عاری از مواد شیمیایی زیان آور باشد.
3 ـ بدون رنگ و بو، و طعم مطبوع داشته باشد.
4 ـ قابل استفاده برای مصارف خانگی باشد.
آبی که یک یا دو مورد از ویژگی های فوق را نداشته باشد (بویژه مورد یک و دو) آن را آلوده و برای شرب غیرقابل مصرف می دانند.

آلودگی آب

آب خالص مطابق ساختمان شیمیایی آن به هیچ وجه در طبیعت وجود ندارد، لیکن انواع ناخالصی ها به صورت حل شده، معلق یا بینابینی با خود دارد که در بخش ناخالصی های آب آمده است. جنبه وخیم تر، آلودگی آب ناشی از فعالیت های انسانی است، مانند شهرنشینی و صنعتی شدن است که جای بحث دارد..

تعریف آب آلوده

آبی که دارای عوامل بیماری زای عفونی یا انگلی، مواد شیمیایی سمی، ضایعات و فاضلاب خانگی و صنعتی باشد را آب آلوده گویند. بیشتر آلودگی آب از فعالیت های انسانی، نشات می گیرد.
منابع آلاینده آب عبارتند از:
الف) گندآب که عوامل زنده بیماری زا و مواد آلی تجزیه پذیر را در بردارد.
ب) مواد زائد تجاری و صنعتی در بردارنده عوامل سمی از نمک های فلزی یامواد شیمیایی پیچیده مصنوعی.
ج) آلاینده های کشاورزی نظیر کودها و آفت کش ها.
د) آلاینده های فیزیکی مانند گرما (آلودگی حرارتی) و مواد پرتوزا.
آلودگی را می توان به عنوان یک تغییر نامطلوب در خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب تعریف کرد که باعث به خطر انداختن سلامت، بقاء و فعالیت های انسان یا سایر موجودات زنده می شود. آلودگی از نظر پایداری نیز قابل بررسی و مطالعه است. لذا از این دیدگاه دو نوع آلودگی وجود دارد.
آلودگی قابل انحطاط و آلودگی غیرقابل انحطاط.
آلوده کننده قابل انحطاط را می توان تجزیه کرد، ازبین برد و یا برای برخی فعالیت ها مصرف نمود. از این طریق حدقابل پذیرش آلودگی را می توان طی مراحل طبیعی یا با روش های مهندسی (سیستم های تصفیه) نقصان داد. البته در صورتی که سیستم تحت تاثیر شوک ناشی از آلاینده، شکست نخورده باشد یا به عبارتی آلودگی لبریز نگردد. این دسته خود به دو گروه تقسیم می شوند.
قابل انحطاط تند و کند،
آلوده کننده های قابل انحطاط تند، نظیر فاضلاب انسانی وزائدات حیوانی و کشاورزی، معمولا خیلی سریع قابل تجزیه اند.
آلوده کننده های قابل انحطاط کند مانند د.د.ت و بعضی از مواد رادیواکتیو به کندی تجزیه می شوند.
به هرحال اجزای آن ها یا کاملا تجزیه میشوندویابه حدغیرقابل ضرر کاهش می یابند.
آلوده کننده های غیرقابل انحطاط از راه های طبیعی تجزیه نمی شوند. نمونه چنین آلوده کننده هایی عبارتند از جیوه، سرب، ترکیبات آلی هالوژنه ها، دیوکسین ها و بعضی از پلاستیک ها.

آلودگی آب از نظر منشاء

1- آلودگی آب با منشاء زیست شناختی

آلودگی آب با منشاء زیست شناختی عبارتند از :
الف) باکتری ها: وبا، حصبه و اشباه آن، اسهال خونی باکتریال، اسهال به علت اشریشیاکلی ، لپتوسپیروزیس و بیماری ناشی از یرسینیا انترکولتیکا وناراحتی گوارشی ناشی از کمپیلوباکترها.
ب) ویروس ها: هپاتیت های ویروسی، فلج اطفال، بیماری های ناشی از ویروس های کوکساکی، اکو و گاستروانتریت ویروسی .
ج) پروتوزوئرها: آمیبیازیس، ژیاردیازیس، بالانتیدیازیس، نگلریافاولری مولد مننگوآنسفالیت آمیبی و اکانتاموبای عامل مننژیت و ناراحتی تنفسی.
د) کرم های انگلی: شیستوزومیازیس، بیماری خارش شناگران، آسکاریازیس، هیداتیدوز، دراکونکولوس، بیماری ناشی از کرم قلابدار و کرم نواری ماهی.
ه) سموم تولیدی از سیانوباکتری ها: سمومی که ایجاد ناراحتی کبدی می کنند، این سموم توسط میکروسیستیس، اسیلاتوریا، آنابناو نودولاریا که مسمومیت کبدی ناشی از آن ها طی 24 ساعت پس از خوردن، فرد را از پای در می آورد.
میکروارگانیسم هایی که از طریق آب آلوده به انسان منتقل می شوند و دارای اهمیت چشمگیر بهداشتی هستند، در جدول شماره 1 آمده است. در این جدول نیزبرخی از میکروارگانیسم های فرصت طلب که در افراد با نقص ایمنی نظیرکودکان، سالمندان و یا بیماران HIV مثبت ممکن است، ایجاد ناراحتی کنندذکر شده است. در صورتی که میکروارگانیسم های فرصت طلب، با تراکم زیادی در آب وجود داشته باشند، موجب عفونت های مختلفی در پوست، مخاط، چشم، گوش، بینی و گلوی افراد حساس یا بامقاومت پایین می گردند. مثال بارز این میکروارگانیسم هاپسودوموناس آئروژینوزا و گونه های فلاوباکتریوم، اسینتوباکتر، کلبسیلا، سراتیا، آئروموناس و 000 می باشد.

2_آلودگی آب با منشاء شیمیایی

منابع آب، اغلب در بردارنده ناخالصی های شیمیایی نیز هستند. این ناخالصی ها ممکن است ناشی از آلودگی هوا، آلودگی خاک یا موادآلاینده ناشی از فعالیت های انسانی، که به صورت فضولات جامد و مایع به محیط تخلیه می گردد باشند. آلاینده های شیمیایی با اشکال متفاوت که از زباله های صنعتی و فضولات جامد و مایع شهری حاصل می شوند منابع آب را بیش از پیش تهدید می نمایند. این آلاینده هاعبارتند از:
حلال های شوینده، سیانید، فلزات سنگین، اسیدهای آلی و معدنی، مواد ازته، مواد سفید کننده، رنگ ها، رنگدانه ها، سولفیدها، آمونیاک، مواد سمی و انواع گوناگون ترکیبات آلی کشنده موجودات زنده.
آلاینده های شیمیایی نه تنها می توانند بطور مستقیم بر سلامت انسان آسیب برسانند، بلکه از راه تجمع در آبزیان بطور غیرمستقیم هم می توانند بر انسان اثر کنند، نظیر ماهی که برای تغذیه انسان مورد استفاده قرار می گیرد.
آلاینده های شیمیایی موجود درآب ممکن است ایجاد آسیب های سمی حاد یا مزمن درانسان نمایند. به هرحال برخی از آلاینده ها حتی در دز پایین ممکن است سلامت انسان را تحت تاثیر قرار دهند، یااینکه ارتباط درازمدت انسان با برخی آلاینده ها سبب ضایعات پاتولوژیکی در انسان شود.
دربیماری های ناشی از آلاینده های شیمیایی می توان به عارضه متهموگلوبینمیا در کودکان، مسائل مربوط به بهداشت دندان ها، سختی آب و بیماری های قلب و عروق و مسمومیت حاد یا مزمن ناشی از ترکیباتی نظیر سموم دفع آفات، ترکیبات فنلی، هیدروکربورهای حلقوی، تری هالومتان ها و فلزات سنگین اشاره نمود.
سختی آب مربوط به املاح خاصی است که در آب وجود دارد این املاح شامل کاتیون های کلسیم، منیزیم، استرانسیم، آهن، آلومینوم، منگنز و مس می باشدکه با آنیون های بیکربنات، کربنات کلرور، سولفات، سیلیکات و نیترات به صورت محلول در آب وجود دارند. سختی آب را می توان به صورت " خراب شدن صابون درآب" تعریف کرد. اگر مقدار زیادی آب لازم باشد تا صابون کف کند مصرف کننده آب، آن را سخت بشمار می آورد. اغلب سختی آب ناشی از چهار جزء می باشد:
بی کربنات کلسیم، بیکربنات منیزیم، سولفات کلسیم و سولفات منیزیم.
وجود هر یک ازاین ترکیب ها موجب سختی آب می شود، اگر چه ترکیبات دیگر هم هستند، اما کمتر موجب سختی آب می شوند. سختی آب به صورت سختی دائم و سختی موقت نامگذاری می شود.مجموع سختی موقت و سختی دائم را سختی کل می نامند. با رویکردی دیگر، سختی را به سختی کربناتی و سختی غیرکربناتی تقسیم بندی نموده اند. سختی کربناتی موقتی و سختی غیرکربناتی، دائمی است. سختی موقت دراثرجوشاندن آب ته نشین می شود و جرم داخل ظروف را تشکیل می دهد.این پدیده به املاح کربنات کلسیم و منیزیم مربوط میشود. جوشاندن آب به مدت چند دقیقه موجب تجزیه شدن بی کربنات کلسیم و منیزیم و خارج شدن CO2 و رسوب کربنات های کلسیم و سدیم می گردد. اماسختی مربوط به سولفات ها، نیترات های کلسیم، منیزیم و... دراثر حرارت رسوب نمی دهند. سختی آب معمولا برحسب میلی اکی والان در لیتر یا میلی‌گرم در لیتر کربنات کلسیم بیان می شود و آب ها را بر این اساس طبق جدول زیر درجه بندی می نمایند.

جدول شماره 2 ـ طبقه بندی سختی آب

طبقه یا درجه سختی آب مقدار سختی آب برحسب میلی اکی والان
در لیتر آب (میلیگرم در لیتر)
الف) سبک
ب) سختی متوسط
ج) آب سخت
د) آب خیلی سخت 1 ( کمتر از 50 میلی گرم در لیتر)
3-1 ( 150-50 میلی گرم در لیتر)
6-3 ( 300-150 میلی گرم در لیتر)
6 ( بیش از 300 میلی گرم در لیتر)

معیار آب آشامیدنی از نظر سختی این است که آب آشامیدنی باید دارای سختی متوسط باشد. اگر سختی آب بیش از 3 میلی اکی والان درلیتر باشد، پیشنهاد می شود سبک گردد. سختی آب بیشتر از نظر اقتصادی اهمیت دارد، اگرچه طبق مطالعات انجام شده امکان رویداد بیماری های قلب و عروق در استفاده کنندگان از آب سبک بیشتر است.

ویژگی های فیزیکی یا ظاهری آب

ویژگی های فیزیکی آب نظیر بو، مزه، کدورت، درجه حرارت و رنگ آب می تواند آب را برای مصرف کننده نامطلوب سازد.

بو و طعم
اساسی ترین مساله درمورد آب تصفیه شده عدم داشتن بو و طعم می باشد، بوی آب قاعدتا ارتباط نزدیکی با طعم آن دارد. عوامل مختلفی در ایجاد طعم و بوی آب موثر است. ازجمله این عوامل جلبک ها، تجزیه گیاهان آبزی، محصولات حاصل از کلرینه نمودن آب نظیرکلروفنل ها و آب های راکدی که در انتهای سیستم توزیع ساکن می مانند.

کدورت آب
کدورت آب پدیده ای است که میزان زلال بودن یاشفافیت آن را مشخص می کند و یکی از معیارهای تعیین کیفیت ظاهری آب است. کدورت معمولا به علت وجود مواد معلق در آب ایجاد می شود. در برنامه های تهیه، تامین و توزیع آب بهداشتی معیار کدورت نیز مورد توجه است، و معمولا برای کدورت های قابل توجه از واحد J.T.U برای سنجش استفاده می شود و برای کدورت های پایین از واحد N.T.U استفاده می گردد.

رنگ آب
آب خالص معمولا بی رنگ است. رنگ آب آلوده نشده می تواند ناشی از مواد درحال گندیدگی زمین یا نمک های فلزی موجود در طبیعت (آهن و منگنز) باشد. آلاینده های صنعتی نیز می توانند بوجود آورنده طیف وسیعی از رنگ هادر آب های پذیرنده باشند. رنگ آب معمولا با واحد هیزن که معروف به مقیاس پلاتین ـ کبالت است، بیان می شود.

دمای آب
از آنجایی که گوارایی آب مربوط به میزان اکسیژن محلول درآن می باشد، هرقدر دمای آب بالاتر باشد، میزان حلالیت اکسیژن محلول در آن کمتر خواهد بود. لذا آب به اصطلاح گرم با دمای 20 درجه بالاتر اکسیژن کمتری در بر دارد و مورد رضایت مصرف کننده نیست، این در حالی است که آب با دمای بین 5 تا15 درجه سانتیگراد اکسیژن محلول بیشتری در خود دارد که گوارا و مطلوب است البته دمای پایین تر از 5 درجه نیز برای نوشیدن مطلوب نیست.
غلظت یون هیدروژن در آب با معیار PH سنجیده می شود. این ویژگی یکی از مهم ترین خواص فیزیکوشیمیایی آب محسوب می شود. در آب نزدیک خلوص، غلظت یون های H و OH- خیلی کم و تقریبا نزدیک به هم هستند، چنین آبی را خنثی گویند. که PH آن در 25 درجه سانتی گراد حدود 7 است. در شرایطی که غلظت یون هیدروژن بیش ازیون هیدروکسیل باشد PH کمتر از 7 و آب اسیدی است، در صورتی که غلظت یون هیدروکسیل بیش از یون هیدروژن باشد PH بیشتر از 7 و آب قلیایی است.

فاضلاب

فاضلاب یا گنداب عبارت است از آب استفاده شده ای که برای مصرف خاص خود قابل استفاده مجدد نیست ، یا به عبارتی کیفیت آن پایین تر از قبل ازاستفاده از آن می باشد. این آب دارای مقادیری فضولات جامد و مایع است که از خانه ها، خیابان ها، شستشوی زمین ها و در مجموع ناشی از فعالیت های انسانی نظیر سرویس های بهداشتی، کارخانه ها، صنایع و کشاورزی است. چون این آب اغلب ناپاک و دارای بویی ناخوشایند است " گنداب" نیز نامیده می شود.
فاضلاب یا گنداب ممکن است خانگی یا ترکیبی از فاضلاب خانگی، فاضلاب صنعتی و کشاورزی نیز باشد. در این بحث، بیشتر فاضلاب ناشی از فعالیت های خانگی، مورد نظر است. این فاضلاب، آبی است که مواد زائد بدن انسان (مدفوع وادرار) و فاضلاب حاصل از اقدامات بهداشتی مانند استحمام، شستشوی لباس، پخت و پز و دیگر مصارف آشپزخانه را تشکیل می دهد. حجم فاضلاب تولیدی دراجتماعات به موارد زیر بستگی دارد :
1 ـ عادات فردی: هر چه میزان مصرف آب مردم بیشتر باشد فاضلاب تولیدی آن هابیشتر خواهد شد.
2 ـ نوع شبکه گردآوری فاضلاب (ترکیبی یا مجزا): در نوع ترکیبی حجم فاضلاب بیشتر خواهد شد.
3 ـ تغییرات فاضلاب در زمان

ترکیب فاضلاب
فاضلاب تقریبا 9/99 درصد آب و حدود یک دهم در صد مواد جامد در برداردکه بخشی از آن مواد آلی و بخش دیگر مواد معدنی جامد به حالت محلول یا معلق در آب می باشند. بوی بد فاضلاب اغلب به علت مواد آلی موجود در آن می باشد. این مواد بیشتر قابل تجزیه میکروبی هستند و بعضا تجزیه میکروبی منجر به تولیدبوی نامطبوع می شود. علاوه بر مشکل تولید بو فاضلاب های دریافت کننده مدفوع انسانی و حیوانات زنده در بردارنده عوامل بیماری زا هستند که از نظرآلودگی محیط بویژه منابع آب و خاک فوق العاده اهمیت دارند. طبق پژوهش های انجام شده هر گرم مدفوع حدود یک میلیون عدد اشریشیاکلی، حدود 2/2 x 107 عدد استرپتوکوک و مقادیر قابل توجهی اسپورکلستریدیوم پرفرنجس و انواع موجودات زنده بیماری زای دیگر نیز در بردارد.

شدت آلودگی یا قدرت فاضلاب
هر چقدر مواد زائد موجود در فاضلاب بیشتر باشد، قدرت آلایندگی فاضلاب یا شدت آلودگی آن بیشتر است.
معمولا شدت وضعف فاضلاب ازنظرموادآلی موجود درآن برحسب معیارهای زیر سنجیده می شود:
الف) اکسیژن مورد نیاز زیست شیمیایی BOD5
(Biochemical Oxygen Demand)
این معیار مهمترین ابزار سنجش مواد آلی قابل تجزیه زیست شناختی است که در مورد فاضلاب کاربرد متداول دارد. در این روش مقدار اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون مواد آلی فاضلاب توسط باکتری ها بدست می اید. با استفاده از اندازه گیری مقدار اکسیژن مورد نیاز، غلظت مواد آلی موجود در فاضلاب که قابل اکسیداسیون باکتریایی است بدست می اید. (تجزیه پذیری زیست شناختی) 0 مقدار BOD معمولا براساس پنج روز درحرارت 20 درجه سانتی گراد بیان می گردد. این مقدارهمان اکسیژن مصرف شده در طول اکسیداسیون فاضلاب، در زمان پنج روز و حرارت 20 درجه است.
ب) نیاز شیمیایی به اکسیژن (Chemical Oxygen Demand) COD
در این روش مقدار اکسیژن متناسب برای تجزیه و تثبیت شیمیایی مواد آلی را اکسیژن مورد نیاز تجزیه شیمیایی یا اصطلاحا COD گویند. این معیار از طریق اکسیداسیون فاضلاب توسط محلول اسید دی کرمات، تقریبا تمام مواد آلی موجود در فاضلاب را به گاز کربنیک و آب، اکسیده می نماید که در این واکنش معمولا حدود95% اکسیداسیون مواد آلی صورت می گیرد.
ج) مواد جامد معلق (Suspended Solids) SS
مواد جامد معلق یکی دیگر از نشانگرهای کیفیت فاضلاب از نظر غلظت مواد می باشد این مواد ممکن است از 100 تا 500 میلی گرم در لیتر در فاضلاب متغیر باشد.

انواع فاضلاب
فاضلاب از نظر منشاء آن ممکن است خانگی، صنعتی، کشاورزی یا به صورت ترکیبی باشد. از نظر خصوصیات فیزیکی شیمیایی و بیولوژیکی و قدرت آلایندگی دارای چهار حالت ضعیف، متوسط، قوی و خیلی قوی می باشد.
اهمیت بهداشتی فاضلاب به عواملی نظیر وجود عوامل شیمیائی و عوامل بیماری‌زای زنده ومواد آلی متعفن که علاوه بر ایجاد بیماری های مختلف موجب تعفن و بدمنظر شدن محیط نیز می گردد، بستگی دارد.
عوامل باکتریایی نظیر ویبریوکلرا، سالمونلاتیفی، سالمونلا پاراتیفی، شیگلا، باسیل سیاه زخم، لپتوسپیرا، عوامل ویروسی نظیر انواعی از هپاتیت ها، عوامل تک یاخته ای نظیر آمیب ژیاردیا و تخم انگل های پریاخته ای نظیر کرم شلاقی، آسکاریس و000 از طریق فاضلاب و لجن فاضلاب مصرف شده باعث ایجاد بیماری می شود.
از نظر اقتصادی علاوه براینکه آب تبدیل شده به فاضلاب به خودی خود غیرقابل استفاده شده است، خود نیز باعث آلودگی منبع آب سطحی و زیرزمینی می شود و بنابراین آب به عنوان منبع حیاتی محدود با کمبود شدیدی که در جهان دارد در معرض تهدید قرار گرفته است. با توجه به مخاطرات بهداشتی و ملاحظات اقتصادی توجه به تولید، جمع آوری و بهسازی فاضلاب امری ضروری و اجتناب ناپذیر است.
پرداختن به امر کم خطر نمودن فاضلاب و یا انجام اقداماتی در جهت صدور جواز تخلیه آن ها در محیط یا استفاده مجدد از فاضلاب، تصفیه فاضلاب نامیده می شود. چراباید فاضلاب را تصفیه کنیم ؟ این سوالی است که خود،جای بحث دارد

علل لزوم تصفیه فاضلاب
فاضلاب می بایست قبل از اینکه در مرحله نهایی به آبهای پذیرنده دفع گردد، تصفیه شود تا اینکه:
الف) بیماری های واگیر ناشی از آلودگی های فاضلاب مهار و بهداشت عمومی تامین گردد.
ب) حفظ منابع آب، از طریق عدم آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی و در صورت امکان استفاده مجدد از بخش عظیمی از آب مصرف شده برای مصارف خاص نظیرفعالیت های کشاورزی و پرورش آبزیان.
ج) حفظ محیط زیست

اهداف ویژه تصفیه فاضلاب
فاضلاب را به روش های متعددی تصفیه می کنند. در بین این روش ها، تصفیه زیست شناختی، رایج تر است. هدف از تصفیه فاضلاب به نوعی همان پاسخ سئوال " چرا فاضلاب را تصفیه کنیم" می باشد. اما اگر به صورت ویژه به آن نگاه شود، هدف از تصفیه فاضلاب عبارت است از:
الف) تثبیت مواد آلی.
ب) تولید پساب قابل تخلیه در محیط و محافظت از محیط زیست.
ج) استفاده مجدد از آب و مواد جامد ناشی از تصفیه فاضلاب.

روش های متداول در تصفیه فاضلاب
تجزیه و تثبیت مواد آلی موجود در فاضلاب اغلب از طریق فرایندهای زیست شناختی، به دو روش هوازی و بی هوازی صورت می گیرد.
الف - روش های متداول هوازی در تصفیه فاضلاب
روش های متداول هوازی در تصفیه فاضلاب عبارتند از:
لجن فعال، لاگول هوادهی، صفحات چرخان بیولوژیکی، حوضچه های جلادهی و صافی چکنده.
ب - روش متداول بی هوازی در تصفیه فاضلاب
روش متداول بی هوازی در تصفیه فاضلاب عبارتند از:
سپتیک تانک، برکه های بی هوازی، UASB و 000 هر کدام از فرایندهای مزبور ممکن است مراحل مقدماتی و پایانی به صورت تکمیلی داشته باشند. از نگاه دیگر ممکن است مراحل تصفیه فاضلاب به صورت اولیه، ثانویه و پیشرفته انجام شود.

آب، فاضلاب و بهداشت فردی نامناسب

نداشتن فاضلاب، تماس با آب ناسالم، مصرف آب ناسالم، عدم دسترسی به آب بهداشتی، مدیریت نامناسب منابع و سیستم های آب از جمله در کشاورزی با عوارض نامطلوب سلامت همراه است. اسهال عفونی به تنهایی بیشترین سهم را از بار بیماری مربوط به آب، فاضلاب و بهداشت فردی نامناسب به خود اختصاص داده است. بیماری های شیستوزومیاز، تراخم، آسکاریاز، تریکوریاز و کرم های قلابدار با آب ناسالم، دفع نامطلوب فاضلاب و رعایت نکردن بهداشت فردی ارتباط کامل دارند. نزدیک به 1/3% از موارد مرگ (7/1 میلیون) و 7/3% ازDALY (2/54 میلیون) از دست رفته در سراسر جهان به آب، فاضلاب و بهداشت فردی نامناسب مربوط می شود .

تصفیه آب

کیفیت آب های مورد نیاز برای مصارف خاص به ندرت باویژگی های طبیعی آن ها مطابقت دارد. آب آشامیدنی با ویژگی ذکر شده که بایستی سالم وتمیز باشدبه طور طبیعی به مقدار کافی در دسترس نمی باشد. اکثر منابع آب از نظر کیفیت شیمیایی و بیولوژیکی برای شرب مناسب نیستند و قبل از مصرف احتیاج به یک سری عملیات دارند. چنین عملیاتی که به منظور متناسب سازی آب برای مصرف خاصش صورت می گیرد تصیفه نامیده می شود. تصفیه یا پالایش آب از نظر پزشکی وبهداشت اهمیت زیادی دارد. ازبین منابع آب، آب های سطحی ناخالصی های بیشتری در بردارند تا آب های زیرزمینی. پس این قبیل منابع احتیاج به بهسازی جدی دارند لیکن آب های زیرزمینی از نظر کیفیت میکروب شناختی برای حفظ سلامت، حداقل باید ضدعفونی شوند و شاید برخی از آن ها به خاطر داشتن پاره ای عناصرشیمیایی نظیر آهن و منگنز احتیاج به تصفیه بیشتری داشته باشند. بطور کلی عملیات بهسازی یا تصفیه آب به یکی از طرق زیر صورت می گیرد.

راه های بهسازی آب

بهسازی آب ممکن است به چند روش فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی یا بعضا ترکیبی از این روش ها انجام شود. در مجموع با در نظر گرفتن میزان مصرف و شرایط موجود، اغلب تصفیه آب از طرق زیر انجام می شود:

1- روش فیزیکی

الف) جوشاندن در سطح خانوار و گروه های محدود جمعیتی
در این روش جوشاندن حدود 5 دقیقه آب علاوه بر ازبین بردن زیستوارک های بیماری زا سختی آب نیز تا حدودی کاهش می یابد.

ب) انبار کردن آب
که برای اجتماعات کوچک و بزرگ قابل اجرا است. آب درمنبع اصلی در مخازن طبیعی یا مصنوعی برای مدتی نگهداری می شود، جلوگیری ازآلودگی بعدی بایستی مورد توجه باشد. انبار کردن آب به مقدار قابل ملاحظه ای ناخالصی های معلق آب را کاهش می دهد. ذخیره نمودن آب برای مدتی، از چنددیدگاه مورد تامل است.

1) از نظر فیزیکی، کاهش مواد معلق از طریق ته نشینی که مواد معلق موجود درآب در اثر قوه ثقل ته نشین می شوند، تجربه نشان می دهد در 24 ساعت اولیه حدود 90% ناخالصی های معلق ته نشین می گردند. در نتیجه فرایند تصفیه درمراحل بعدی آسان تر می شود.
2) از نظر شیمیایی، در مدت ذخیره سازی آب ممکن است برخی تغییرات شیمیایی وبیوشیمیایی روی دهد. بیکربنات ها تجزیه شده و تولید انیدریک کربنیک نمایند، گازهای سمی نظیر آمونیاک، هیدروژن، سولفوره و انیدرید کربنیک از آب خارج می شوند. مواد آلی موجود در آب خام در اثر فعالیت های میکروبی به کمک اکسیژن محلول در آب تجزیه و تثبیت می شوند و در نتیجه، مواد آلی فساد پذیر، به مواد معدنی تبدیل می گردند.

3) از نظر زیست شناختی، موجودات زنده بیماریزای موجود در آب خام در اثر عوامل مختلف روبه کاهش گذاشته و شمار قابل توجهی از آن ها نابود می شوند. تجربه نشان می دهد با انبار کردن آب رودخانه در مدت 7ـ5 روز اول تا 90% میکروب ها کاهش می یابند و این یکی از مزایای ذخیره کردن آب است. مدت نگهداری بهینه آب 14ـ10 روز است لیکن از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست ضمنا احتمال رشد جلبک ها و تغییر کیفیت فیزیکی آب وجود دارد.

ج) پالایش آب
معمولا در سطح وسیع تر از مصرف خانوار، یعنی اجتماعات کوچک و بزرگ درصورتی که منابع آب سطحی باشد پس از انبار کردن پالایش می شود. پالایش آب دومین مرحله بهسازی آب و در واقع مهم ترین مرحله آن است .زیرا اکثر قریب به اتفاق میکروب ها (99%ـ98%) در مرحله پالایش از بین می روند و دیگر ناخالصی ها معلق و احیانا بینابین از آب گرفته می شود.
پالایش آب آشامیدنی از طریق دو نوع پالایه یا صافی انجام می شود. یکی پالایه شنی کند و دیگری پالایه شنی تند یا مکانیکی است.

پالایه یا صافی شنی کند
تقریبا در سراسر جهان متداول است، به عنوان روش استاندارد برای بهسازی آب در سطح اجتماعات کوچک و موسسات با مصرف محدود کاربرد دارد. مهمترین بخش صافی شنی کند، بستر شنی آن است که ارتفاعی در حدود 2/1 متر دارد.
برای ساختن این نوع صافی، حوض ها یا مخازنی از بتون ساخته و در کف آن مجاری فرعی و اصلی با آجر، تمبوشه (سفالی) یا لوله برای خروج آب تعبیه می نمایند و بر روی آن ها به ترتیب سنگ ریزه و شن نرم می ریزند و دانه های شن با دقت بسیار برگزیده می شوند بطوری که ترجیحا گرد باشند و قطر موثر آن هابین 15/0 تا 35/0 میلی متر باشد. شن ها لازم است تمیز و عاری از خاک رس ومواد آلی باشند. آب هدایت شده یا ذخیره شده بر روی صافی به کمک نیروی ثقل از خلل و فرج قشرهای ماسه و شن و سنگ ریزه عبور کرده و بوسیله مجاری زیرصافی جمع آوری می شود.
سطح بستر صافی های کند از وسعت قابل توجهی برخوردارند به طوری که یک متر مکعب بستر صافی، سطحی در حدود 15000 متر مربع دارد. آب به آهستگی دربین ماسه تراوش می کند (فرایند عبور بیش از 2 ساعت به طول می انجامد) ودر طی عبور خالص سازی از طریق چند فرایند صورت می پذیرد که عبارتند ازپالایش مکانیکی، ته نشینی، جذب سطحی، اکسیداسیون بیوشیمیایی که هر یک سهم ویژه ای در بهسازی آب دارند. بازدهی این صافی بطور معمول 4/0ـ1/0 متر مکعب آب در ساعت در مترمربع سطح می باشد.
لایه زیستی تشکیل شده بر روی سطوح بستر، فعالیت زیست شناختی بسیار خوبی در بهسازی آب دارد. در ابتدای فعالیت صافی، عمل تصفیه مکانیکی است. بطوری که نمی توان به آن عنوان صافی کند داد، لیکن بتدریج در زمان کوتاهی لایه ای از یک توده حیاتی بر روی سطوح بستر، رشد می کند که به نام لایه زیستی Schmutzdecke یا لایه زیست شناختی لجنی لزج باکتریایی نامیده می شود. این لایه زیست شناختی ژلاتینی شکل که شامل رگه های جلبک و اشکال پر شمار حیات ازجمله پلانکتون ها، دیاتومه ها و باکتری ها است، تشکیل لایه ای زیستی به عنوان "عمل کردن یا به کار آمدن" صافی شناخته می شود. دیگر قسمت های پالای شنی کندعبارت است از دستگاه زه کشی کف صافی، شیر کنترل، مخزن برداشت آب که در کتب مرجع بهسازی آب به تفصیل آمده است.

مزایای صافی شنی کند
1 ـ آسان بودن ساخت و بهره برداری
2 ـ ارزان تر بودن نسبت به صافی تند
3 ـ کیفیت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکــی آب تصفیه شده، بسیار خوب است وکارایی آن در حذف میکروب ها 9/99 تا 99/99 درصد می باشد و E. coli را 99 تا 9/99 درصد کاهش می دهد. در صافی شنی کند پیش تصفیه صورت نمی پذیرد وازمواد منعقد کننده استفاده نمی شود. به همین دلیل آب مورد استفاده بایستی کدورتی کمتر از 10 واحد J.T.U داشته باشد.

پالایه شنی تند
پالای شنی تند در اواخر قرن نوزدهم بکار گرفته شد و اولین بار در سال 1885 در ایالات متحده آمریکا نصب گردید. پس از آن این نوع فن آوری بهسازی آب در کشورهای صنعتی، مورد توجه قرار گرفت. در حال حاضر دو نوع پالای شنی تند مورد استفاده است یکی صافی شنی تند که با قوه ثقل، جاذبه کار می کند ونوع دوم صافی شنی تند که با فشار، کار می کند. در هر دو نوع پالایه مراحل انعقاد، اختلاط و لخته سازی، ته نشینی و پالایش به ترتیب صورت می گیرد.
بستر صافی دارای سطحی در حدود 90ـ80 مترمربع است که در آن شن محیط پالاینده است. حجم فعال بخش شنی بین 2ـ6/0 مترمعکب و عمق بسترشنی بطورمعمول نزدیک به یک متر است. در زیر بستر شنی لایه ای از سنگ ریزه به ارتفاع 4/0ـ3/0 متر است. سنگ ریزه ها در نگهداری بستر شنی کمک می کنند و امکان می دهند که آب پالایش شده به سوی قسمت زه کشی آزادانه جریان یابد. عمق در بخش بالای بسترشنی 5/1ـ1 متر است. میزان پالایش 15ـ5 مترمکعب به ازای هرمترمربع سطح پالایه درهرساعت است.

مزایای پالاهای شنی تند
مزایای پالایه های شنی تند نسبت به پالایه های شنی کند عبارت است از:
. بسترهای شنی تند سطح کمتری را اشغال می کنند.1
. پالایش های سریع انجام می شود و حدود 50ـ40 برابر سریع تر از پالایه های شنی کند است.2
. شستن پالایه آسان است.3
. عملیات آن انعطاف پذیر است.4

استفاده از اشعه ماوراءبنفش (U.V) د ـ
پرتوهای فرابنفش به علت خاصیت میکروب کشی که دارند در بهسازی آب آشامیدنی موسسات، بیمارستان ها، هتل ها و کاخ ها بکار می رود. اگر چه این فرایند فیزیکی در نابودی خرده زیستمندهای آب آشامیدنی موثرند، ولی به علت معایب زیر بکارگیری آنها محدود است:
مقرون به صرفه نبودن مخصوصا برای مقادیر بالا از نظر حجمی _1
. اثر میکروب کشی ابقایی ندارد _2
.ـ رنگ و کدور مانع گندزدایی پرتوهای فرابنفش می شود _3
لازم به ذکر است بهسازی یا خالص کردن آب در مقادیر محدود یا برای مصارف خانوار و جمعیت های کوچک از طریق جوشاندن، گندزدایی شیمیایی و پالایش انجام می شود و اقدامات محافظتی در خصوص استخرهای شنا و دیگر تفریحگاه های آبی نظیر رودخانه ها و سواحل نیز طبق دستورالعمل های محلی و استانداردهای ملی نیز صورت می گیرد..

2_روش شیمیایی

متداول ترین ماده شیمیایی که در تصفیه آب کاربرد دارد کلر و ترکیبات آن می باشد. کلرزنی (Chlorination) به صورت معمول آخرین مرحله بهسازی آب است. این فرایند، مهم ترین پیشرفتی است که در عمل تصفیه آب حاصل شده است. کلرزنی مکمل پالایش است زیرا علاوه براز بین بردن عوامل میکروبی بیماری زا ازآلودگی ثانویه میکروبی نیز جلوگیری می کند. اما کلر در مقدار متداول آن بر هاگ میکروب ها، تخم و کیست انگل ها و بعضی ویروس ها تاثیری ندارد. کلر علاوه براثر گندزدایی که دارد به علت داشتن ویژگی اکسیدکنندگی آن عناصری نظیر آهن، منگنز، هیدروژن سولفید و سیانور را اکسیده می کند. بعضی از عوامل مولد بوو طعم نامطبوع را ازبین می برد.