مشکلات چاه های آب و عوامل ایجاد این مشکلات

چاه های آب پس از مدتی به دلایل متفاوت دچار کاهش توان آبدهی اسمی خود می گردند. به همین دلیل دستیابی به دبی آب تعریف شده در طراحی اولیه امکان پذیر نیست. دلایل کاهش آبدهی چاه عبارتند از: کاهش سطح آب زیرزمینی، خوردگی میکروبیولوژیک شیمیایی، رسوب مواد محلول در آب در بخش گراول پک و شبکه های لوله جدار و خوردگی میکروبیولوژیک و رشد باکتری در لوله های آبده و نهایتا انسداد بیوروژیکی به همراه ماسه دهی و فرسوده شدن تجهیزات چاه های آب.

گرفتگی یا کاهش سطح مقطع واقعی لوله آبده به دلیل شیمیایی، بیولوژیکی و فیزیکی روی می دهد. تعمیر تجهیزات چاه های آب و همچنین حفر چاه جدید نیازمند صرف هزینه زیاد می باشد.

در ادامه به توضیح مختصر هر یک از این عوامل پرداخته خواهد شد.

بیشتر بخوانید:

♣ حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب

♣ آب و فاضلاب را ضدعفونی کنیم!

♣ گندزدایی آب و فاضلاب

♣ تصفیه فاضلاب صنایع و کارخانجات: چالش ها و راهکارها

خوردگی الکتروشیمیایی (Electrochemical corrosion)

خوردگی میکروبیولوژیک الکتروشیمیایی را می توان با خورده شدن فلز روی (Zn) بوسیله اسید کلریدریک نشان داد. زمانی که فلز روی با اسید کلریدریک تماس پیدا می کند، این دو ماده به سرعت واکنش می دهند. گاز هیدروژن آزاد شده و فلز روی وارد محلول می شوند و محلول کلرور روی تولید می شود.

بدین ترتیب، فلز روی با یونهای اسیدی هیدروژن ترکیب شده و تشکیل یونهای روی و گاز هیدروژن می دهد. در طی این واکنش، روی اکسید شده و یون تشکیل می دهد. یونهای هیدروژن با گرفتن الکترونهای آزاد شده توسط روی احیا شده و به هیدروژن تبدیل می شوند. واکنش اکسیداسیون روی و احیاء یونهای هیدروژن بصورت زیر می باشد:

در واکنش اکسیداسیون ظرفیت افزایش می یابد یا بعبارت دیگر الکترون تولید می شود. در صورتی که در واکنش احیاء ظرفیت کم می شود یا الکترون مصرف می شود.

مسئله فوق در شکل زیر نشان داده شده است. در اینجا یک اتم روی، تبدیل به یون روی و دو الکترون شده است. این الکترونها که در فلز باقی می مانند، در واکنش احیاء یونهای هیدروژن بسرعت مصرف می شوند. در بعضی حالات، واکنش اکسیداسیون بطور یکنواخت روی سطح فلز واقع می شود، در حالی که در بعضی موارد دیگر موضعی بوده و در نواحی خاصی اتفاق می افتد.

شمایی کلی از واکنش اکسیداسیون روی و احیاء یونهای هیدروژن

بیشتر خوردگی میکروبیولوژیک وقتی آغاز می شود که، یک سلول الکتروشیمیایی یا پیل الکتریکی در اطراف چاه های آب تشکیل شود. وقتی دو فلز مختلف در چاه وجود داشته باشند، یکی از آنها آند و دیگری کاتد می شود و یک سلول الکتروشیمیایی شکل می گیرد. موارد دیگری نیز وجود دارد که باعث تشکیل سلول الکتروشیمیایی می شوند. برای مثال وجود H2S (سولفید هیدروژن)، کلرورها، سولفاتها، نیتراتها، بی کربناتها، دی اکسیدکربن و اکسیژن سبب شدت خوردگی آب می شوند. کلیه یونهای موجود در آب به علت آن که در میزان هدایت الکتریکی آب موثرند، واکنشهای شیمیایی را تحت تاثیر می گذارند. شکل زیر ، یک نمونه از خوردگی میکروبیولوژیک الکتروشیمیایی را در لوله آبده چاه های آب نشان می دهد.

خوردگی بیولوژیک (Microbiological Corrosion)

در خوردگی بیولوژیک، موجودات تک سلولی مثل باکتری های آهن خوار و باکتری های سولفات خوار بر روی سطح لوله چسبیده و رشد می کنند. این باکتری ها با تشکیل رسوب و ایجاد خوردگی بیولوژیک در روی سطح لوله باعث کاهش آبدهی لوله و تخریب خط لوله آب می گردند. برای رشد باکتری های آهن یا سولفات خوار حضور 4 فاکتور زیر مورد نیاز است:

محیط میزبان (سطح فلز لوله)
عامل رشد (مواد محلول در آب که باعث رشد می گردند)
محیط مرطوب برای رشد (آب)
حضور اکسیژن برای باکتری های هوازی به شکل همزمان

اگر هر یک از عوامل بالا مانند رطوبت یا عامل غذایی حذف گردد، رشد باکتری ها متوقف می شود. رشد باکتری ها در محدوده دمایی خاصی شروع می شود و معمولا با بالا رفتن دما افزایش می یابد.

در تصویر نمونه هایی از خوردگی بیولوژیک را مشاهده می کنید.

در این شکل باکتری های ایجاد شده در طی فرآیند بیولوژیک با تشکیل یک لایه از باکتری ها (Biofilm) سطح قطعه را پوشانده و باعث تشدید پدیده خوردگی می گردند. این باکتری ها در حالت عمومی به دو دسته هوازی و غیرهوازی تقسیم می گردند. باکتری های آهن خوار (Iron Reducing Bacteria) و باکتری های سولفات خوار (Sulfate Reducing Bacteria) از جمله مهمترین باکتری های مضر برای فولاد و لوله های فولادی بشمار می روند.

باکتری ها روی سطح لوله، فیلم باکتریایی (Bio-Film) تولید می کنند که علاوه بر ایجاد خوردگی میکروبی، پیل غلظتی اکسیژنی تشکیل می دهد و باعث تشدید سرعت خوردگی می گردند. از طرفی با مصرف اکسیژن میزان pH موضعی را تغییر می دهند و با تولید H2O باعث افزایش نرخ خوردگی می شوند.

باکتری های آهن خوار (Iron reducing bacteria)

باکتری های آهن خوار هوازی هستند. این باکتری ها از انرژی حاصل از اکسیداسیون و تجزیه بیکربناتهای آهن تغذیه می کنند. در این عمل آهن دو ظرفیتی با هیدروکسید (OH) موجود در آب تولید محلول هیدروکسید فرو می کند. این ماده پس از چند واکنش به رسوب هیدروکسید فریک تبدیل می شود.

رشد این باکتری ها در آبهای کم عمق با املاح کمتر از 1000 میلی گرم در لیتر، بهتر و سریعتر است. آبهایی که مقدار اکسیژن آنها بین 0.3 تا 9 و مقدار آهن آنها کمتر از 0.02 میلی گرم در لیتر است، محیط مناسبی برای رشد این باکتری ها می باشد. تولید لجن در چاه های آب نیز حاصل فعالیت باکتری هایی است که از اکسیژن آزاد موجود در آب چاه استفاده می کنند. لجن تولید شده به صورت پوششی بر روی سطح لوله جدار و شبکه های لوله مشبک رسوب می کند. بنابراین محیطی غیرهوازی در زیر این پوشش لجنی ایجاد شده و شرایط مساعدی جهت رشد باکتریهای غیر هوازی به وجود می آید. حضور این باکتری ها معمولا با رنگ زرد یا قرمز آب و بوی نامطبوع آن (زرده تخم مرغ فاسد شده) قابل تشخیص است.

باکتری های سولفات خوار (Sulfate Reducing Bacteria)

این باکتریها غیرهوازی یا بی هوازی بوده و در محیط های فاقد اکسیژن فعالیت می کنند. ماده غذایی اصلی آنها اسیدهای آلی ساده و هیدروژن مولکولی است که از تجزیه مواد آلی طبیعی ساده به دست می آید. حاصل فعالیت این باکتریها سولفات هیدروژن بوده که عامل اصلی اثرات مخرب این میکروارگانیزم ها می باشد. این ماده بد بو و سمی است و سبب آلودگی آب می شود. ماده حاصل از این فعالیت، رسوب سولفید آهن (FeS) می باشد. وجود آبهای سیاه، قرمز و یا زرد رنگ و بوهای متعفن را می توان به فعالیت این باکتری ها نسبت داد. این باکتری ها که اغلب در چاه های آب یافت می شوند، ماده ای به رنگ سبز متمایل به آبی تولید می کنند. تصویر زیر معادله کلی خوردگی توسط باکتری های سولفات خوار را نشان می دهد.

مشکلات ناشی از خوردگی در کاهش عمر مفید چاه های آب

الف: گشاد شدن شبکه های لوله جدار و در نتیجه ورود تدریجی مواد ریزدانه به چاه های آب و آغاز ماسه دهی و در نتیجه ریزش ناگهانی دیواره چاه و تخریب ساختمان چاه.

ب: کاهش مقاوت لوله جدار در مقابل فشار طبقات و در نتیجه تخریب چاه های آب.

ج: رسوب مواد ناشی از پدیده خوردگی شیمیایی و در نتیجه انسداد شبکه های بخش مشبک لوله جدار و کاهش تدریجی ظرفیت بازدهی چاه.

راهکار رفع مشکلات فوق

پراکسیدین تولیدی صنایع آرال شیمی با فرمول ویژه خود یک انتخاب مطمئن ، ارزان و کارآمد جهت مبارزه با انواع باکتری های مسبب گرفتگی لوله های جدار چاه های آب کشاورزی و شرب است.

فرمول ویژه پراکسیدین موفقیت در عملیات ضد عفونی چاه های آب را تضمین کرده است و افزایش راندمان آب دهی و عمر چاه را فزونی خواهد بخشید، بی آنکه برخلاف ضد عفونی کننده های مرسوم مثل پرکلرین و گاز کلر سبب خوردگی لوله های اسکرین آهنی یا چدنی شود .