گندزدایی آب یکی از اصلی ترین مراحل پس از تصفیه فیزیکی و بیولوژیکی و شیمیایی آب می باشد که به شدت بر سلامت تاثیرگذار است. با توجه به اینکه استفاده از تجهیزات مختلف برای تصفیه آب در هر یک از مراحل تصفیه کمک می کند تا مواد آلی، فلزات سنگین و مواد معدنی از بین بروند و تاثیر زیادی بر میکروارگانیسم های بیماری زا موجود در آب ندارند، لذ لازم است در مراحل پایانی تصفیه و در گام تصفیه شیمیایی نسبت به ضد عفونی کردن آب اقدام گردد. گروه صنعتی هفت؛ در ادامه به چند روش رایج برای گند زدایی آب اشاره می کند و مزایا و معایب هر یک را بررسی خواهد نمود.
آنچه در این مطلب می خوانید:
گندزدایی آب چیست؟
آلاینده های موجود در آب های آشامیدنی قبل از ورود به شبکه آبرسانی حاوی مقادیر بالایی از مواد معدنی و فلزات و همچنین میکروارگانیسم های بیماری زا می باشند که به شیوه های مختلف اغلب آنها از بین میروند. انجام راهکارهای مختلف تصفیه تاثیر زیادی بر باکتری های بیماری زا موجود در آب ها نداشته و به همین دلیل در مرحله تصفیه شیمیایی از روش ها و تجهیزات و مواد مختلفی استفاده میشود تا این باکتری ها از بین بروند. توجه داشته باشید که منظور از گندزدایی و ضدعفونی کردن آب، حذف و از بین بردن باکتری های بیماری زا می باشد، نه تمام باکتری های زنده موجود در آب!
انواع گندزدایی آب
با توجه به نوع مواد و روش های استفاده شده برای ضد عفونی کردن آب، تاثیرات متفاوتی بر میکروارگانیسم ها ایجاد میشود. از جمله تاثیراتی که روش های مختلف ضد عفونی آب بر سلول های میکروارگانیسم ها ایجاد می کند می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- برخی از روش های گندزدایی تلاش میکند تا دیوار سلولی میکروب های بیماری زا را تخریب نموده و به طور کامل آنها را از بین ببرند.
- با استفاده از ترکیبات فنلی می توان تراوایی غشایی سیتوپلاسم ها را دچار تغییر نمود و در نهایت عوامل مغذی از سلول خارج شده و به مرور از بین میروند و مانع از رشد و تکثیر آنها خواهد شد.
- بعضی از شیوه های ضد عفونی کننده آب تلاش میکنند تا پروتئین ها را لخته نموده و عوامل اسیدی و قلیایی را تغییر داده و منجر به مرگ سلول ها شوند
- در برخی از روش ها هدف تغییر در ساختار و آرایش آنزیم ها می باشد که در نهایت باعث از بین رفتن سلول های بیماری زا خواهد شد.
گندزدایی فیزیکی آب چیست؟
گندزدایی فیزیکی روشی برای از بین بردن میکروارگانیسم‌ها و عوامل بیماری‌زا در آب یا محیط‌های دیگر است که در آن از عوامل فیزیکی، به جای مواد شیمیایی، برای ضدعفونی استفاده میشود. این روش‌ها شامل حرارت‌دهی (مانند جوشاندن آب)، پرتودهی (مانند استفاده از اشعه UV یا گاما)، فیلتراسیون (برای حذف ذرات و باکتری‌ها) و پلاسمای سرد هستند. گندزدایی فیزیکی به دلیل عدم تولید محصولات جانبی مضر و سازگاری بیشتر با محیط زیست، در بسیاری از کاربردها از جمله تصفیه آب آشامیدنی و استریل کردن تجهیزات پزشکی استفاده میشود. انتخاب روش مناسب به نوع آلودگی، کاربرد مورد نظر و منابع در دسترس بستگی دارد.
معیارهای انتخاب بهترین روش گند زدایی آب
با توجه به تاثیراتی که هر یک از روش ها و مواد و گازهای ضد عفونی کننده بر ساختار سلول ها ایجاد می کنند، در نتیجه هر یک از روش ها و مواد گند زدا نمی توانند برای تمام آلاینده های موجود در آب مناسب باشند. به همین دلیل لازم است چند فاکتور مهم را برای انتخاب روش های گند زدایی آب مد نظر قرار داد که عبارتند از:
- نوع میکروب ها و میکروارگانیسم های بیماری زا موجود در آب
- مقدار و حجم سلول های بیماری زا
- شرایط محیطی تصفیه خانه و میزان دسترسی به نور خورشید
- دما و مقدار ph آب
- میزان بودجه در دسترس برای ضدعفونی کردن آب
رایج ترین روش های گندزدایی آب
با توجه به فاکتورهایی که به آنها اشاره شد می توان از روش ها و مواد مختلفی برای ضدعفونی کردن آب استفاده نمود که از رایج ترین آنها می توان به گزینه های زیر اشاره نمود:
1- گندزدایی آب با کلر
یکی از رایج ترین و کاربردی ترین روش های به کار رفته در تصفیه آب های آشامیدنی و حذف عوامل بیماری زا از آن، استفاده از کلر می باشد. در پاسخ به این سوال که کلر چیست می توان گفت کلر یکی از هالوژن های موجود در گروه IV در جدول عناصر شیمیایی می باشد که دارای عدد اتمی 17 بوده و با CL نمایش داده میشود. از مهم ترین ویژگی های این عنصر می توان به فرار بودن و قدرت بسیار بالای اکسید کنندگی آن اشاره نمود. به همین دلیل برای از بین بردن باکتری ها و قارچ ها و ذرات آلوده در آب استفاده میشود. با توجه به اینکه در صورت واکنش شیمیایی کلر با آب، اسید هیپوکلرو HOCL تولید میشود و قدرت بسیار زیادی برای حمله به باکتری ها و از بین بردن آنها دارد، لذا می تواند در مدت زمان کوتاه حجم بسیار زیادی از عوامل بیماری زا را در آب های آشامیدنی از بین ببرد.
کلر مورد استفاده برای گندزدایی آب استخر و آبهای آشامیدنی دارای انواع مختلفی بوده و با به صورت های متفاوتی از قبیل هیپوکلریت سدیم، هیپوکلریت کلسیم (کلر جامد)، اسید هیپوکلرو یا گاز کلر و دی اکسید کلر برای گند زدایی استفاده میشوند. علیرغم قدرت اکسید کنندگی بسیار بالا و حذف میکروب ها و همچنین قیمت ارزان تر آن نسبت به سایر ترکیبات شیمیایی، این شیوه ضد عفونی کردن آب با معایبی همراه می باشد که از قبیل:
- گاز کلر سمی می باشد و موجب مسمویت شدید و خفگی می گردد
- تماس کلر با پوست منجر به سوزش شدید میشود
- هیچ یک از ترکیبات کلر را نباید در فضای بسته با سایر مواد شیمیایی استفاده نمود چون احتمال انفجار در آنها زیاد می باشد.
- استفاده زیاد از آن منجر به باقی ماندن اثرات و ترکیبات جانبی مضر می گردد که لازم است با شیوه های مختلف اثرات آن تا حد امکان کاهش یابد.
2- ضد عفونی کردن آب با ازن
از دیگر روش های بسیار رایج برای ضد عفونی کردن آب های آشامیدنی و استخر می توان به استفاده از ازن O3 اشاره نمود. این مولکول سه اتمی اکسیژن مانند کلر ناپایدار نبوده و خاصیت اکسید کنندگی بالایی دارد. با توجه به سرطان زا بودن کلر و ناپیداری بالای ازن و تبدیل شدن آن به اکسیژن پس از ورود به آب و نداشتن ترکیبات جانبی و مضر، از این گاز برای گند زدایی آب استفاده میشود. لازم به ذکر است که تاثیر و نقش ازن در تصفیه آب و فاضلاب 25 مرتبه بیشتر از کلر قدرت ضدعفونی کننده داشته و خاصیت اکسید کنندگی و لخته سازی آن نیز بیشتر از کلر می باشد و به همین دلیل تاثیر زیادی بر تبدیل COD بر BOD و حذف BOD و کاهش بو در آب ایجاد می کند.
3- ضدعفونی کردن آب با آب ژاول
قبل از بررسی روش تصفیه با این مواد، لازم است به این سوال پاسخ دهیم که آب ژاول چیست؟ آب ژاول یا هیپوکلریت سدیم که با نام های کلر مایع و آنتی فرمین و اکسید کلراید سدیم نیز شناخته شده می باشد، مایعی زرد رنگ بوده و برای ضد عفونی آب و همچنین سطوح مورد استفاده قرار میگیرد. این محلول از دمیدن گاز کلر درون سدیم هیدروکسید به دست می آید. با توجه به قدرت بسیار بالای این ترکیب شیمیایی بر حذف باکتری ها و عوامل بیماری زا موجود در آب های استخر، از آب ژاول برای ضد عفونی استفاده میشود. البته لازم به ذکر است که این محلول برای گند زدایی آب های آشامیدنی کاربرد ندارد. علاوه براین، لازم است به این مساله نیز توجه شود که استفاده از آب ژاول یا وایتکس در محیط های بسته موجب خفگی شده و به شدت در ایجاد حساسیت های پوستی موثر می باشد.
4- گندزدایی آب با الکترولیز نمک طعام
در این روش، محلول آب و نمک (کلرید سدیم) در یک سیستم الکترولیز تحت جریان الکتریکی قرار میگیرد و به ترکیبات فعال مانند کلر آزاد، هیپوکلریت و دی‌اکسید کلر تجزیه میشود. این ترکیبات به‌سرعت میکروارگانیسم‌ها، ویروس‌ها و باکتری‌های موجود در آب را از بین می‌برند. این روش نیازی به حمل و نقل یا استفاده از مواد شیمیایی خطرناک ندارد و به دلیل تولید محلول ضدعفونی‌کننده در محل، ایمن و اقتصادی است. گندزدایی با الکترولیز نمک طعام برای تصفیه آب آشامیدنی، فاضلاب و استخرها کاربرد گسترده‌ای دارد و یکی از روش‌های سبز در مدیریت منابع آبی محسوب میشود.
5- گندزدایی آب با برم
به منظور تصفیه آب استخر می توان از برم br2 استفاده نمود که برخلاف کلر اثرات جانبی و مواد مضر به جای نگذاشته و قدرت ضد عفونی کنندگی بالایی دارد و مانع از رشد جلبک و قارچ در کف و دیواره های استخرها میشود. لازم به ذکر است که این ماده شیمیایی قادر به حذف آمونیاک و ازت موجود در آب نبوده و ورود آن به آب های آشامیدنی در نهایت منجر به تغییر در طعم آب خواهد شد. علاوه بر ضد عفونی کردن آب های استخر، از برم برای برج های خنک کننده نیز استفاده میشود.
از جمله ویژگی های گند زدایی آب با برم می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- خاصیت حل شوندگی برم سه برابر کلر بوده و نیاز به گازهای خطرناک برای تولید آن نمی باشد
- مقدار پسماند در آب بسیار کم بوده و ترکیبات مضر از خود به جای باقی نخواهد گذاشت
- دارای خاصیت خورندگی بالایی بوده و بر روی فلزات اثرات منفی ایجاد می کند
- بالا بودن غلظت برم در آب استخر در نهایت می تواند منجر به سوزش چشم و مخاط شود
6- گند زدایی آب با ید
برای اولین بار در جنگ جهانی اول از ید I2 برای ضد عفونی کردن آب استفاده شد و نسبت به کلر قیمت بالاتری دارد. علیرغم قدرت گند زدایی بالا ید، از آن در تصفیه خانه ها استفاده نمیشود چون گران بوده و اثرات فیزیولوژیکی نامطلوبی را ایجاد می کند که به شدت بر سلامت بدن تاثیرگذار خواهد بود. به همین دلیل از این شیوه تنها برای تصفیه و ضد عفونی کردن منایع آبی کوچک در اردوگاه ها و کمپ ها استفاده شده و برای محیط هایی که خانم های باردار از آن آب استفاده می کنند این ماده شیمیایی توصیه نمیشود.
7- گندزدایی آب با پرکلرین
پرکلرین که به نام هیپوکلریت کلسیم نیز شناخته میشود، یک ماده شیمیایی حاوی کلر فعال است که با حل شدن در آب، یون‌های هیپوکلریت آزاد میکند. این یون‌ها به دیواره سلولی میکروارگانیسم‌ها حمله کرده و ساختار آنها را تخریب میکنند. استفاده از پرکلرین ساده و اقتصادی است و معمولاً برای ضدعفونی آب در مقیاس‌های کوچک مانند مخازن ذخیره آب یا آب آشامیدنی در مناطق روستایی استفاده میشود. با این حال، میزان مصرف آن باید دقیق کنترل شود تا از ایجاد طعم و بوی نامطلوب یا خطرات ناشی از کلر اضافی جلوگیری شود.
روش های گندزدایی فیزیکی آب
از رایج ترین روش های گندزدایی فیزیکی آب می توان به موارد زیر اشاره کرد:
8- گندزدایی آب با حرارت؛ ساده ترین روش گندزدایی آب
از قدیمی ترین و رایج ترین و ساده ترین روش گند زدایی آب های آشامیدنی می توان به حرارت دادن اشاره نمود. با توجه به اینکه تمام باکتری های موجود در آب تنها با 20 دقیقه جوشاندن به طور کامل از بین میروند، لذا می توان منابع محدود آب را با این شیوه ضد عفونی نمود.
9- ضد عفونی کردن آب با اشعه UV
یکی از روش های گند زدایی آب که در چند سال اخیر مورد توجه قرار گرفته است، استفاده از اشعه UV می باشد که باعث میشود تا رشد باکتری های بیماری زا با اختلال مواجه شده و به مرور به طور کامل از منابع آبی حذف شوند. برای تابش اشعه ماورابنفش از لامپ های مخصوص استفاده میشود و به چند دلیل مهم می توان از این شیوه برای حذف عوامل بیماری زا در آب استفاده نمود؛ مانند عدم تاثیر منفی بر نحوه و رشد از بین بردن باکتری ها کمک اشعه ماورابنفش با تغییر در دما و PH آب! علاوه براین، سرعت گند زدایی با UV بسیار کم بوده و اثرات جانبی نیز بر آب باقی نخواهد ماند. البته لازم به ذکر است که با این شیوه تنها باکتری هایی از بین میروند که در مقابل تابش نور و اشعه قرار گیرند و پراکنده بوده باکتری ها تاثیر منفی بر راندمان کار ایجاد خواهد کرد.
علاوه بر لامپ های UV همچنین می توان از نور طبیعی خورشید نیز برای این منظور استفاده نمود. نور خورشید یکی از منابع طبیعی برای انتقال اشعه ماورا بنفش به آب های موجود در تصفیه خانه های روباز می باشد که در کاهش عوامل بیماری زا در آنها تاثیرگذار است.
به نقل از سایت eurowater
پرتو فرابنفش با طول موج 254 نانومتر با تخریب DNA میکروارگانیسم‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها، جلبک‌ها و قارچ‌ها را از بین می‌برد. گندزدایی با نور فرابنفش را می‌توان برای تقریباً همه انواع آب استفاده کرد، بدون اینکه محصولات جانبی ایجاد کند یا طعم و کیفیت آب را تحت تأثیر قرار دهد.
10- گندزدایی با اشعه گاما
گندزدایی آب با اشعه گاما یک روش پیشرفته و مؤثر برای از بین بردن میکروارگانیسم‌ها و آلودگی‌های میکروبی در آب است. در این روش، از پرتوهای گامای تولید شده توسط ایزوتوپ‌های رادیواکتیو مانند کبالت-60 استفاده میشود که با نفوذ بالا و انرژی زیاد، ساختار DNA و RNA باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر عوامل بیماری‌زا را تخریب میکند. این فرآیند بدون افزودن مواد شیمیایی به آب انجام میشود، بنابراین تغییراتی در طعم، بو یا ترکیب شیمیایی آب ایجاد نمی‌کند. گندزدایی با اشعه گاما بیشتر در کاربردهای صنعتی و تصفیه آبهای خاص مورد استفاده قرار میگیرد، زیرا نیاز به تجهیزات پیشرفته و نظارت دقیق دارد.
11- گندزدایی آب با پلاسما
در این روش، از پلاسما که شامل ذرات باردار، الکترون‌ها، یون‌ها و گونه‌های فعال شیمیایی (مانند رادیکال‌های آزاد) است، برای از بین بردن میکروارگانیسم‌ها و آلاینده‌های موجود در آب استفاده میشود. گونه‌های فعال تولید شده توسط پلاسما به ساختار سلولی میکروب‌ها آسیب زده و آنها را از بین می‌برند. این روش به دلیل عدم نیاز به مواد شیمیایی و تولید محصولات جانبی مضر، به عنوان یک فناوری پاک و ایمن شناخته میشود. گندزدایی با پلاسما کاربردهای گسترده‌ای در تصفیه آب آشامیدنی، فاضلاب و صنایع مختلف دارد و پتانسیل بالایی برای جایگزینی روش‌های سنتی ضدعفونی آب ارائه می‌دهد.
جمع بندی
روش های گندزدایی آب تنوع زیادی دارند و به شیوه های شیمیایی و فیزیکی می توان بسیاری از آلاینده های موجود در آب را حذف کرد. با توجه به نوع آلاینده ها و کیفیت آب مورد نظر می توان روش مناسب را انتخاب کرد.
