ضدعفونی آب و فاضلاب چگونه انجام می‌شود؟

با افزایش جمعیت جهان که امروز به بیش از هشت میلیارد نفر رسیده است، حجم فاضلاب تولیدی نیز به‌طور چشمگیری افزایش یافته و مدیریت اصولی آن به یک ضرورت جدی تبدیل شده است. فرآیندهای طبیعی تصفیه آب به‌تنهایی توانایی حذف کامل آلاینده‌های شیمیایی، میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا و ترکیبات سمی را ندارند؛ موادی که می‌توانند سلامت انسان، پوشش گیاهی، آبزیان و حیات وحش را به‌طور جدی تهدید کنند. از این‌رو، ایجاد و بهره‌برداری از سامانه‌های تصفیه فاضلاب با هدف کاهش خطرات زیست‌محیطی و بهداشتی اهمیت ویژه‌ای دارد. این سیستم‌ها با جداسازی مواد جامد معلق، کاهش بار آلودگی و حذف عوامل بیماری‌زا، مانع نفوذ آلاینده‌ها به منابع آب سطحی و زیرزمینی شده و از آلودگی آب آشامیدنی جلوگیری می‌کنند. تأمین آب سالم نقش کلیدی در توسعه پایدار و سلامت جوامع دارد. در این مقاله به بررسی اهمیت آب پاک و معرفی روش‌های مؤثر ضدعفونی و گندزدایی آب و فاضلاب می پردازیم.

همچنین بخوانید:

♣ پاتوژن‌های خطرناک فاضلاب | شناسایی قبل از بحران

♣ راهکارهای پیشرفته برای حذف نیترات | ضرورت امروز تصفیه فاضلاب

چهارمورد از دلایل ضدعفونی و گندزدایی آب

وجود میکروب و باکتری در آب (آب شرب، آب مصرفی در مصارف غذایی و بهداشتی) باعث آلودگی می شود. بنابراین از جمله مسایل بسیار مهم، ضدعفونی و گندزدایی آب و فاضلاب است.

• حذف عوامل بیماری‌زا

وجود میکروب‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها و انگل‌ها در آب شرب و آب مصرفی در صنایع غذایی و بهداشتی می‌تواند منجر به بروز بیماری‌های خطرناک شود. ضدعفونی آب نقش اساسی در از بین بردن این عوامل بیماری‌زا و تأمین سلامت مصرف‌کنندگان دارد.

• حذف مؤثر کیست‌ها و ویروس‌های مقاوم

فرآیندهای استاندارد ضدعفونی قادرند تا ۹۹/۹۹ درصد کیست‌های مقاوم مانند ژیاردیا و لامبلیا و همچنین ویروس‌های بیماری‌زا را حذف کرده و ایمنی آب را به میزان قابل توجهی افزایش دهند.

• کنترل و کاهش سایر میکروارگانیسم‌ها

علاوه بر عوامل بیماری‌زا، انواع جلبک‌ها، قارچ‌ها و باکتری‌های ناخواسته نیز ممکن است در آب رشد کنند. گندزدایی مناسب از رشد و تکثیر این میکروارگانیسم‌ها جلوگیری کرده و کیفیت شیمیایی و بیولوژیکی آب را حفظ می‌کند.

• کاهش خطرات ناشی از مواد ضدعفونی‌کننده

یکی از اهداف مهم در ضدعفونی آب، اطمینان از عدم ایجاد اثرات سمی و به حداقل رساندن محصولات جانبی ناشی از مواد ضدعفونی‌کننده است، به‌گونه‌ای که سلامت انسان و محیط‌زیست در بلندمدت تضمین شود.

انواع میکروارگانیسم های بیماری زای آب

آب می‌تواند محیط مناسبی برای رشد و انتقال انواع مختلفی از میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا باشد که سلامت انسان و سایر موجودات زنده را به خطر می‌اندازند. این عوامل بیماری‌زا که به آن‌ها پاتوژن‌های آبی گفته می‌شود، بسته به نوع ساختار و نحوه تأثیرگذاری، در گروه‌های مختلفی طبقه‌بندی می‌شوند. شناسایی این میکروارگانیسم‌ها نقش مهمی در انتخاب روش‌های مناسب تصفیه، ضدعفونی و گندزدایی آب دارد. مهم‌ترین گروه‌های عوامل بیماری‌زای آب شامل باکتری‌ها، ویروس‌ها، تک‌یاخته‌ها، انگل‌ها و جلبک‌های سمی هستند که هرکدام می‌توانند باعث بروز بیماری‌های گوارشی، عفونی و حتی مسمومیت‌های شدید شوند.

جدول زیر، انواع میکروارگانیزم های فاضلاب را نشان می دهد:

مهمترین فاکتورهای  انتخاب روش ضدعفونی و گندزدایی آب

انتخاب روش مناسب برای ضدعفونی و گندزدایی آب و فاضلاب نقش تعیین‌کننده‌ای در تضمین سلامت مصرف‌کنندگان و حفظ کیفیت منابع آبی دارد. این انتخاب باید بر اساس شرایط فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب انجام شود، زیرا هر روش ضدعفونی کارایی و محدودیت‌های خاص خود را دارد.

از مهم‌ترین فاکتورهای مؤثر در انتخاب روش ضدعفونی و گندزدایی آب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حضور و نوع میکروارگانیسم‌ها در آب

نوع و تراکم میکروارگانیسم‌های موجود در آب (مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها، انگل‌ها و تک‌یاخته‌ها) تأثیر مستقیمی بر انتخاب روش ضدعفونی دارد، زیرا برخی عوامل بیماری‌زا نسبت به بعضی ضدعفونی‌کننده‌ها مقاوم‌تر هستند.

• زمان تماس ماده ضدعفونی‌کننده

مدت زمان تماس ضدعفونی‌کننده با آب از عوامل کلیدی در میزان اثربخشی فرآیند ضدعفونی است و نقش مهمی در تشکیل یا کاهش محصولات جانبی حاصل از ضدعفونی دارد.

• کیفیت آب مورد ضدعفونی

پارامترهایی مانند کدورت، pH، دما، میزان مواد آلی و جامدات معلق بر عملکرد ضدعفونی‌کننده‌ها اثر می‌گذارند و می‌توانند کارایی فرآیند گندزدایی را افزایش یا کاهش دهند.

• ایمنی و اثرات جانبی روش ضدعفونی

اطمینان از عدم ایجاد اثرات سمی برای انسان و محیط‌زیست و به حداقل رساندن محصولات جانبی مضر از دیگر فاکتورهای مهم در انتخاب روش مناسب است.

• هزینه و سهولت بهره‌برداری

هزینه‌های اجرایی، نگهداری و میزان پیچیدگی سیستم نیز در انتخاب روش ضدعفونی، به‌ویژه در مقیاس‌های بزرگ، اهمیت بالایی دارد.

معیارهای بررسی کیفیت آب

بر اساس یافته‌ها و استانداردهای ارائه‌شده توسط سازمان حفاظت محیط‌زیست آمریکا (EPA)، ارزیابی کیفیت آب نیازمند بررسی مجموعه‌ای از شاخص‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است. این معیارها نقش مهمی در تعیین قابلیت مصرف آب، انتخاب روش مناسب تصفیه و میزان اثربخشی فرآیندهای ضدعفونی و گندزدایی دارند.

مهم‌ترین معیارهای بررسی کیفیت آب عبارت‌اند از:

• pH آب: میزان اسیدی یا قلیایی بودن آب که بر طعم، خورندگی، حلالیت مواد و عملکرد مواد ضدعفونی‌کننده تأثیر مستقیم دارد.

• درجه حرارت: دمای آب بر سرعت واکنش‌های شیمیایی، رشد میکروارگانیسم‌ها و کارایی فرآیندهای گندزدایی اثرگذار است.

• کدورت: نشان‌دهنده میزان ذرات معلق در آب است که می‌تواند مانع نفوذ مواد ضدعفونی‌کننده شده و پناهگاهی برای میکروارگانیسم‌ها ایجاد کند.

• مواد معدنی و ترکیبات محلول: میزان و نوع مواد معدنی محلول در آب، مانند کلسیم، منیزیم و نمک‌ها، بر کیفیت شیمیایی آب و انتخاب روش تصفیه تأثیر می‌گذارد.

• نوع و تعداد میکروارگانیسم‌ها: بررسی تنوع و تراکم باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر عوامل بیماری‌زا برای تعیین سطح آلودگی میکروبی آب ضروری است.

• زمان تماس عامل گندزدا: مدت زمان تماس ماده گندزدا با آب نقش مهمی در اثربخشی فرآیند ضدعفونی و حذف عوامل بیماری‌زا دارد.

روش های شیمیایی ضدعفونی و گندزدایی آب و فاضلاب

موادی که از طریق واکنش شیمیایی عملیات ضدعفونی کنندگی را انجام می دهند شامل: کلر؛ دی اکسید؛ ازن؛ برم؛ ید. این ضدعفونی کننده ها، به غیر از ازن، در حال حاضر جزو ضدعفونی کننده های سنتی حساب می شوند. بی خطر بودن برای محیط زیست، انسان و دام مواردی است که ضدعفونی کننده های جدید باید داشته باشند. به همین دلیل ضدعفونی کننده های بر پایه پراستیک اسید در کشورهای مختلف مورد توجه قرار گرفته است.

الف) ضدعفونی با کلر جهت فرآیند تصفیه فاضلاب

کلر و ترکیبات آن متداول ترین ماده شیمیایی که برای ضدعفونی و گندزدایی آب و فاضلاب می باشد. از دلایل عمده استفاده از کلر می توان به موثر بودن در غلظت پایین، ارزان و در دسترس بودن، سادگی کاربرد و نیز داشتن باقیمانده در آب پس از زمان گندزدایی اشاره کرد. این ماده برای ازبین بردن باکتری و قارچ های موجود در آب آشامیدنی به کار می رود. اگر چه تمام کلر تزریق شده به آب یا فاضلاب صرف گندزدایی آن نمی شود بلکه مقداری نیز صرف اکسید کردن فلزات موجود در آب می گردد. ماده کلر ممکن است به یکی از اشکال زیر در دسترس باشد:

1. گاز کلر Cl₂
2. کلرامین NH₂Cl , NHCl₂
3. پرکلرین
4. دی اکسید کلر
5. هیپوکلرید سدیم (آب ژاول)

نکات مهم در ضدعفونی با کلر

در فرآیند تصفیه فاضلاب و ضدعفونی با کلر باید به سه نکته توجه کرد:

1. گاز کلر اشاره شده در بالا (Cl₂) است نه یون کلر (Cl¯). زیرا، یون کلر هیچ نقشی در ضدعفونی کردن آب ندارد.
2. برای به دست آوردن میزان تزریق کلر، باید به غیر از نوع میکرو ارگانیسم های بیماری زا به یون های فلزی مثل فرو، نیترو و غیره توجه کرد در صورت وجود این فلزات باید میزان دز کلر را بیشتر کرد.
3. بسیاری از باکتری ها و ویروس ها در شرایط pH بالاتر از 10 و کمتر از 3، قادر به ادامه ی حیات نیستند. پس در جایی که این مشخصات وجود دارد استفاده از کلر برای گندزدایی الزامی ندارد.

ب) ضدعفونی با گاز ازن (O3) جهت ضدعفونی و گندزدایی آب و فاضلاب

ازن تقریبا دویست سال پیش کشف و تولید گردید. این گاز از سال 1867 مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1781 اولین بار ماروم متوجه بوی زننده گاز ازن شد و بعد ها همین شخص دریافت که ازن یک اکسیزن سه اتمی است. خاصیت ضدعفونی کنندگی گاز ازن، مربوط به اکسیژنی است که در اثر تماس آن با آب ایجاد می گردد. این ماده مهمترین اکسنده موجود در دنیا است. این گاز بی رنگ، سمی، ناپایدار با بویی مخصوص سوز آور است. ازنی که به صورت طبیعی تولید می گردد، قابلیت جذب اشعه ماوراء بنفش خورشید را دارد. همین لایه ازن است که حیات را بر روی زمین امکان پذیر می کند. همچنین، برای ضدعفونی و گندزدایی آب و فاضلاب و هوا و مواد دیگر در فرآیند های صنعتی به کار می رود. گاز ناپایداری است و نیمه عمر آن بیشتر از 30 دقیقه نیست.

روش تزریق ازن

از آنجایی که ازن فرم گازی دارد و شدیدا اکسنده است، به همین دلیل برای انتقال و تزریق این گاز باید از موادی استفاده کرد که در مقابل خوردگی مقاومت داشته باشند. ازن قوی ترین و موثر ترین گندزدا است. لیکن هزینه بالا و اتکای آن به وجود برق و از همه مهمتر تولید آن درست در زمان مصرف، دست اندرکاران صنعت آب و فاضلاب را برآن داشته تا از ازن به صورت ترکیبی استفاده نمایند. یا آنرا با مواد شیمیایی آلی مثل پراستیک اسید که یک محلول ضدعفونی یا گندزدای موثر سطح بالا است، جایگزین نمایند.

روش های فیزیکی ضدعفونی و گندزدایی آب و فاضلاب

روش‌های فیزیکی ضدعفونی و گندزدایی آب و فاضلاب بر پایه استفاده از عوامل فیزیکی برای کاهش یا حذف میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا انجام می‌شوند و معمولاً بدون افزودن مواد شیمیایی هستند. این روش‌ها به‌دلیل عدم تولید ترکیبات جانبی مضر، در بسیاری از کاربردها مورد توجه قرار می‌گیرند و اغلب به‌صورت مستقل یا در کنار روش‌های شیمیایی به‌کار می‌روند.

مهم‌ترین روش‌های فیزیکی ضدعفونی و گندزدایی آب و فاضلاب عبارت‌اند از:

الف) ضدعفونی با اشعه ماورای بنفش

انرژی حاصل از تابش خورشید دارای بخش های گوناگون و با طول موج های مختلف می باشد. قسمتی ازین تابش که در حوزه طول موج 100 تا 400 نانومتر قرار دارد، اشعه ماوراء بنفش (UV) نامیده می شود. اشعه UV با طول موج 240-280 نانومتر می تواند DNA میکروب های خاصی که در آب وجود دارد را متلاشی نموده و محیط را کاملا ضدعفونی نماید. کاربرد پرتو فرا بنفش چیزی نزدیک به یک قرن است که مورد توجه قرار گرفته است.

نکات مهم در استفاده از اشعه ماورا بنفش در فرآیند تصفیه فاضلاب

در استفاده از اشعه ماوراء بنفش در فرآیند تصفیه فاضلاب، باید موارد زیر را در نظر گرفت:

• بر روی طیف خاصی از میکروارگانیسم ها موثر است.
• برای جریان آرام کاربرد دارد.
• بر روی آب با کدورت کمتر از ntu 5 موثر است.
• حضور طولانی مدت در مقابل تابش اشعه ماوراء بنفش می تواند آسیب های جدی را به پوست و بینایی انسان برساند.

با این وجود ضدعفونی با اشعه ماورای بنفش مستلزم انجام هزینه زیاد شامل: خرید دستگاه مناسب، مصرف برق زیاد، تامین قطعات یدکی گران قیمت مثل لامپهای فرابنفش است. علاوه بر آن تاثیر مطلوب آن در ضد عفونی موثر آب و فاضلاب به پارامترهای زیادی بستگی دارد. کنترل و تهیه این پارامترها مشکل و پرهزینه است. این دستگاه معمولا به صورت ترکیب با ضد عفونی کننده های دیگر بکار می رود

ب) تابش امواج فراصوت (اولتراسونیک)

امواج فراصوت با ایجاد کاویتاسیون در آب، دیواره سلولی میکروارگانیسم‌ها را تخریب کرده و موجب کاهش بار میکروبی می‌شوند. این روش معمولاً به‌صورت ترکیبی با سایر فرآیندها به‌کار می‌رود.

ج) انعقاد و ته‌نشینی فیزیکی

هرچند به‌تنهایی روش ضدعفونی محسوب نمی‌شود، اما با حذف ذرات و مواد معلق، شرایط را برای افزایش اثربخشی فرآیندهای گندزدایی فراهم می‌کند.

د) فیلتراسیون فیزیکی

استفاده از فیلترهای شنی، غشایی (ممبران‌ها) و فیلترهای میکرو و اولترافیلتراسیون باعث حذف فیزیکی ذرات معلق و میکروارگانیسم‌ها از آب می‌شود. این روش به‌ویژه به‌عنوان مرحله پیش‌تصفیه اهمیت دارد.

ه) حرارت‌دهی (جوشاندن آب)

افزایش دمای آب تا نقطه جوش باعث نابودی اغلب میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا می‌شود. این روش بیشتر در مقیاس‌های کوچک و اضطراری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کلام آخر:

فرآیند تصفیه فاضلاب با هدف حذف آلاینده‌ها، مواد آلی و جامدات معلق انجام می‌شود تا آب خروجی به سطحی ایمن و قابل بازگشت به طبیعت برسد. آب تصفیه‌شده پس از طی این مراحل می‌تواند بدون ایجاد آلودگی‌های انسانی به چرخه طبیعی و اکوسیستم بازگردانده شود. در صورت عدم تصفیه مناسب، ورود مستقیم فاضلاب به محیط‌زیست موجب تخریب منابع آبی، آسیب به موجودات زنده و برهم خوردن تعادل اکولوژیکی خواهد شد. در این میان، ضدعفونی‌کننده سطح بالای اگوسیب از صنایع آرال شیمی، به‌دلیل پایداری بالا و قدرت چشمگیر در نابودی عوامل بیماری‌زا، گزینه‌ای کارآمد برای جایگزینی بسیاری از محلول‌ها و سیستم‌های رایج ضدعفونی و گندزدایی آب و فاضلاب به شمار می‌رود. این محصول با برخورداری هم‌زمان از اثربخشی بالا، صرفه اقتصادی و ایمنی کامل، بدون ایجاد خطر برای انسان، دام و محیط‌زیست، یک راهکار جامع و مطمئن در فرآیند ضدعفونی ارائه می‌دهد.

⇐به روز رسانی شده در دی 1404