آلودگی آب معمولا به دلیل صنعتی شدن سریع شهرها بدون برنامه ریزی مناسب برای ذخیره سازی ضایعات است. بسیاری از صنایع ضایعات خود را در مناطق ضعیف شهر و یا در کانال ها تخلیه می کنند که اکثرا به منابع مختلف آب های زیرزمینی مانند استخرها، چاه ها و قنات ها و رودخانه ها متصل می شوند.
مواد آلاینده و ضایعات پس از اینکه خاک و آب های سطحی را آلوده کردند، وارد شبکه آب های زیرزمینی شده و کم کم همه وسعت این شبکه را در بر می گیرند. در بخش هایی که صخره های سخت وجود دارند، آبراهه های باریکی ایجاد می شوند که مسیر میانبری را برای حرکت سریع آلاینده ها به سیستم آب های زیرزمینی ایجاد می کنند.
به دلیل تمرکز جمعیت در شهرهای بزرگ و فعالیت های صنعتی بسیار زیاد، محصولات شیمیایی ساخته دست بشر بیش از پیش ذخایر آب طبیعی را آلوده کرده است. وجود این آلاینده ها در آب راه ها منجر به اختلال فرآیندهای خود تصفییه سازی طبیعی می شود. آبی که از ذخایر آلوده جاری شود شاید هیچگاه قابل آشامیدن نشود.
جدی ترین صدمات و خسارات ناشی از مواد شیمیایی است که به صورت طبیعی قابل تجزیه نیستند و در بدن موجودات زنده جمع می شوند. خطرناک ترین نوع این مواد شیمیایی فلزات سنگین و ترکیبات طبیعی حاوی کلر هستند.
نیاز به جداسازی این مواد آلاینده می تواند منجر به افزایش هزینه تامین آب های آشامیدنی شود. حذف تاثیر منفی این آلاینده ها بر روی سلامتی انسان یکی از مهم ترین کارهایی است که باید سیاستگذاران برای آن برنامه ریزی کنند.
منابع ایجاد آلودگی
منابع اصلی آلودگی آب عبارتند از:
- تخلیه انواع رنگ ها و حلال های رنگی صنعتی
- تخلیه ضایعات صنعتی مواد داوریی
- تخلیه صنعتی ضایعات شیمیایی و فرآورده های جانبی
- تخلیه پساب های سرگردان
- جریان آب های سطحی حاصل از بارندگی که حاوی مواد دارویی هستند
- جریان آب های سطحی از سایت های در حال ساخت و ساز، مزارع کشاورزی، یا هرگونه آب سطحی آلوده مانند گنداب و لجن
- تخلیه آب های آلوده یا حرارت دیده که در فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد
- باران های اسیدی که به دلیل تخلیه صنعتی اکسید سولفور به وجود می آید (و این اکسید با سوزاندن سوخت های فسیلی حاوی سولفور در درجه حرارت بالا ایجاد می شود.
- نیترات های اضافی که در جریان های آب سطحی و به دلیل وجود شوینده ها و کودهای شیمیایی در آبها ایجاد می شوند
- نشت تانکرهای ذخیره زیر زمینی که موجب آلودگی خاک و در نتیجه آلودگی آب می شود.
دوروش متداول جهت تصفیه آب:
– میکرو و الترافیلتراسیون UF
میکروفیلتراسیون برای حذف ذراتی با اندازه ۰/۰۴ تا ۱ میکرومتر به کار می‌رود و کل ذرات جامد سوسپانسیون موجود در محلول نیز نباید بیشتر از ۱۰۰میلی‌گرم بر لیتر باشد. فیلترهای مورد استفاده در این فرآیند از جنس کتان، پشم، ریون (ابریشم مصنوعی)، سلولز، فایبرگلاس، پلی‌پروپیلن، آکریلیک، نایلون، آزبست و پلیمرهای هیدروکربن‌فلوراید است. این مواد در اشکال مختلف لوله‌ای، دیسک، صفحه‌ای، مارپیچی و فیبرهای تو خالی ساخته می‌شوند. عمر کارتریج‌ها بسته به غلظت آلاینده‌های جامد حل شده در آب از ۵ تا ۸ سال متفاوت است. در صورتی که سوسپانسیون‌های جامد از قبل از آّب جدا شوند عمر فیلترها بالا می‌رود. فشار عملیاتی در این روش بین ۱ تا ۳ بار است. هزینه آب تصفیه شده از ۱۵ تا ۴۰۰ دلار برای هر میلیون لیتر متفاوت است.
– اسمز معکوس RO
اسمز معکوس یا هایپرفیلتراسیون یکی از روش‌های تصفیه آب است که برآمده از فناوری توسعه غشاهاست. این روش به عنوان بهترین فرآیند بازیابی آب توجه زیادی را به خود جلب کرده است. به زبان ساده، اسمز معکوس فرایند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف‌یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده می‌شود. اگر یک غشای نیمه‌تراوا بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گیرد آب به صورت طبیعی و تحت خاصیت اسمزی از غلظت پایین‌تر به غلظت بالاتر جریان می‌یابد. این پدیده تا هنگامی که پتانسیل‌های شیمیایی دو طرف برابر گردند ادامه خواهد یافت. در حالت تعادل اختلاف فشار بین دو طرف غشا برابر اختلاف فشار اسمزی است. اگر فشاری برابر با اختلاف فشار اسمزی به محلول غلیظ‌تر اعمال گردد جریان آب قطع خواهد شد. در صورتی‌که فشار اعمال شده بیشتر از فشار اسمزی باشد، جهت جریان طبیعی آب، معکوس خواهد گردید.
در این روش آب با فشار از میان غشایی گذرانده می‌شود که نیترات و سایر مواد معدنی و بسیاری از مواد شیمیایی و میکروارگانیسم‌ها (عمدتاً باکتری‌ها) را حذف می‌کند. نیم تا دو سوم آب پشت این غشا باقی می‌ماند که به عنوان آب پسماند دور ریخته می‌شود. می‌توان پسماند خروجی را مجدداً به سیستم بازگرداند تا در مصرف آب صرفه‌جویی به عمل آید. اگر پساب خروجی که نیم تا دو سوم آب را تشکیل می‌دهد در یک سیکل چرخشی وارد شود می‌توان راندمان سیستم را افزایش داد.
غشاهای مختلفی نظیر سلولز، پلی‌اتر و پلی‌آمید در این روش استفاده می‌شوند. برای دستیابی به فیلتراسیون مورد نیاز، اشکال مختلف لوله‌ای، دیسک، صفحه‌ای، مارپیچی و فیبرهای تو خالی استفاده می‌شود. برای حذف آلاینده‌ها، ضرایب توزیع حلال‌ها و انرژی آزاد برهم‌کنش بین آب و غشا پارامترهای مهم این روش هستند. علاوه براین، pH، فشار، سایز و وزن مولکولی حل‌شونده‌ها و زمان عملیات سایر پارامترهای تاثیرگذارند.
تاثیرگذاری و کاربرد اسمز معکوس به طوریست که می‌تواند تا بیش از ۹۹درصد کل ذرات جامد حل شده، مواد حل شده‌ی آلی و باکتری در آب را کاهش دهد. اسمز معکوس برای تصفیه‌ی پساب ناشی از زباله‌های بهداشتی، شیرابه‌های شهری و صنایع مختلف استفاده می‌شود. این روش می‌تواند آب بسیار خالصی را تولید کند که برای صنایع دارویی، پزشکی و الکترونیک به کار می‌رود. عمر غشاهای اسمز معکوس بسته به ماهیت پساب ورودی بین ۲ تا ۵ سال است.