مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سیستم های آبیاری و روشهای نوین: طراحی، محاسبات و متریالها

آبیاری یکی از ارکان اصلی کشاورزی مدرن است که با هدف استفاده بهینه از آب و افزایش بهره وری توسعه یافته است. در زیر به بررسی انواع سیستم های آبیاری، روشهای نوین، اصول طراحی، محاسبات کلیدی و متریال های مورد استفاده پرداخته میشود:

۱. سیستمهای آبیاری سنتی

الف) آبیاری سطحی (Surface Irrigation)

• انواع:

  • آبیاری غرقابی (Flood Irrigation): آب بهصورت آزاد در مزرعه پخش میشود.

  • آبیاری جوی و پشتهای (Furrow Irrigation): آب در جویهای بین ردیفهای کشت جریان مییابد.

  • آبیاری کرتی (Basin Irrigation): مناسب برای درختان با ایجاد حوضچههای کوچک.

• متریالها: خاکریزها، لولههای بتنی یا پلاستیکی برای انتقال آب.

• محاسبات:

  • دبی آب مورد نیاز: Q=A×D/T
    A: مساحت مزرعه، D: عمق آبیاری، T: زمان آبیاری.

ب) آبیاری نشتی (Border Irrigation)

• طراحی: تقسیم مزرعه به نواری با شیب ملایم (۰.۱ تا ۰.۵٪).

• کاربرد: غلات و گیاهان ردیفی.

۲. سیستمهای آبیاری تحت فشار

الف) آبیاری بارانی (Sprinkler Irrigation)

• انواع:

  • سیستم ثابت (Fixed): نازلها روی لولههای ثابت نصب میشوند.

  • سیستم متحرک (Center Pivot): دکلهای چرخان با پاشش آب دایرهای.

  • آبیاری با تفنگ آبپاش (Gun Sprinkler): برای مزارع بزرگ.

• متریالها:

  • لولههای آلومینیومی یا PVC.

  • پمپهای فشار قوی (۲ تا ۶ بار).

  • نازلهای پلیمری یا برنجی.

• محاسبات:

  • دبی آب: Q=EfficiencyA×ETc​​
    ETc​: تبخیر-تعرق گیاه.

  • فشار مورد نیاز: P=D5Q2×L×f​ (معادله هیزن-ویلیامز).

ب) آبیاری قطرهای (Drip Irrigation)

• انواع:

  • قطرهای سطحی: لوله ها روی خاک قرار میگیرند.

  • قطرهای زیرسطحی (SDI): لوله ها در عمق خاک دفن میشوند.

• متریالها:

  • لولههای پلیاتیلن (PE) یا PVC.

  • قطرهچکانها (Emitter) با دبی ۲ تا ۸ لیتر بر ساعت.

  • فیلترهای دیسکی یا شبکهای.

• طراحی:

  • فاصله قطرهچکانها: ۳۰ تا ۱۰۰ سانتیمتر (بسته به نوع گیاه).

  • فشار کاری: ۱ تا ۳ بار.

• محاسبات:

  • نیاز آبی روزانه: ETc​=Kc​×ET0​ (با استفاده از معادله پنمن-مونتیت).

  • تعداد قطرهچکانها: N=EmitterSpacingA×PlantDensity​.

۳. روشهای نوین آبیاری

الف) آبیاری هوشمند (Smart Irrigation)

• اجزا:

  • سنسورهای رطوبت خاک (Soil Moisture Sensors).

  • کنترلرهای هوشمند (اتصال به اپلیکیشن موبایل).

  • سیستمهای خودکار مبتنی بر دادههای هواشناسی.

• متریالها: بردهای الکترونیکی (Arduino/Raspberry Pi)، باتری خورشیدی.

ب) آبیاری زیرسطحی با فشار پایین (LPSI)

• طراحی: لوله های متخلخل در عمق ۲۰–۵۰ سانتیمتری خاک.

• مزایا: کاهش تبخیر و رشد علفهای هرز.

ج) آبیاری با انرژی خورشیدی (Solar-Powered Irrigation)

• اجزا: پنلهای خورشیدی، پمپ DC، مخزن ذخیره آب.

• محاسبات:

  • توان پمپ: P=3.6×106Q×H×ρ×g​ (کیلووات).

د) هیدروپونیک و ایروپونیک

• هیدروپونیک: کشت گیاه در محلول مغذی بدون خاک.

• ایروپونیک: پاشش مستقیم محلول مغذی به ریشهها.

• متریالها: لولههای PVC، مخازن پلیاتیلن، پمپهای دیافراگمی.

۴. محاسبات کلیدی در طراحی سیستمها

الف) نیاز آبی گیاه (Crop Water Requirement)

ETc​=Kc​×ET0​

• ET0​: تبخیر-تعرق مرجع (از دادههای ماهوارهای یا ایستگاههای هواشناسی).

• Kc​: ضریب گیاهی (جدول FAO).

ب) محاسبه دبی و فشار

• دبی لوله: Q=A×V (AA: سطح مقطع لوله، VV: سرعت جریان).

• اتلاف فشار: hf​=f×DL​×2gV2​ (معادله دارسی-وایزباخ).

ج) زمان آبیاری

T=QVolume​

• حجم آب: Volume=Area×Depth.

۵. متریال های رایج در سیستمهای آبیاری

سیستم متریال های کلیدی

آبیاری بارانی لوله های آلومینیومی، نازلهای برنجی، اتصالات پلیمری، پمپهای گریز از مرکز.

آبیاری قطرهای لوله های PE، قطرهچکانهای پلاستیکی، فیلترهای دیسکی، تیپ های پلی اتیلنی.

هیدروپونیک لوله های PVC، مخازن پلیاتیلنی، پمپهای دیافراگمی، سنسورهای EC/pH.

هوشمندسنسورهای رطوبت خاک (gypsum/ capacitive)، کنترلرهای IoT، باتری لیتیومی.

۶. مقایسه روشهای آبیاری

روش بازده آبیاری (%)هزینه راه اندازی مصرف انرژی مناسب برای

غرقابی۳۰–۵۰کم کم غلات، برنج

بارانی۷۰–۸۵متوسط بالاگندم، سبزیجات

قطرهای۸۵–۹۵بالا متوسط باغات، گلخانه ها

هوشمند۹۰–۹۸بسیار بالاپایین کشت های دقیق (Precision Ag)

۷. جمع بندی و آینده پژوهی

• روندهای نوین:

  • استفاده از هوش مصنوعی برای پیشبینی نیاز آبی.

  • توسعه سیستم های بازیافت آب (Graywater Recycling).

  • آبیاری با پساب تصفیه شده (Treated Wastewater).

• چالشها:

  • کمبود آب شیرین در مناطق خشک.

  • هزینه بالای سیستم های هوشمند برای کشاورزان خرد.

۸. منابع استاندارد

• استانداردهای بین المللی: ISO 15886 (آبیاری بارانی)، ISO 9261 (قطرهای).

• راهنمای FAO: دستورالعمل های طراحی آبیاری (Irrigation and Drainage Paper).

با انتخاب سیستم مناسب بر اساس نوع محصول، شرایط اقلیمی و بودجه، میتوان به بهرهوری بالای آب و افزایش عملکرد محصول دست یافت.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

روز جهانی آب: تاریخچه، عملکرد و آینده
روز جهانی آب (World Water Day) هر ساله در ۲۲ مارس به ابتکار سازمان ملل متحد برگزار می‌شود تا اهمیت آب شیرین و مدیریت پایدار منابع آبی را برجسته کند. این روز فرصتی است برای افزایش آگاهی عمومی، تشویق اقدامات جهانی و الهامبخشی به دولت‌ها، سازمان‌ها و افراد جهت مقابله با بحران آب.

۱. تاریخچه روز جهانی آب
ریشه‌های شکلگیری:

در کنفرانس محیط زیست و توسعه سازمان ملل (UNCED) معروف به اجلاس ریو در سال ۱۹۹۲، پیشنهاد اختصاص روزی به آب مطرح شد.

مجمع عمومی سازمان ملل در دسامبر ۱۹۹۲، قطعنامه A/RES/۴۷/۱۹۳ را تصویب کرد و ۲۲ مارس را به عنوان روز جهانی آب نامگذاری کرد.

اولین برگزاری: سال ۱۹۹۳ با شعار \"آب برای زندگی\" به عنوان نخستین روز جهانی آب جشن گرفته شد.

۲. اهداف و عملکرد‌های کلیدی
الف) افزایش آگاهی عمومی
آموزش درباره ارتباط آب با چالش‌هایی مانند فقر، بهداشت، جنسیت و تغییرات اقلیمی.

انتشار گزارش‌های علمی (مانند گزارش جهانی توسعه آب) توسط سازمان‌های زیرمجموعه UN مانند یونسکو و UN-Water.

ب) تشویق اقدامات عملی
حمایت از پروژه‌های آبرسانی در مناطق محروم (مثال: کمپین \"آب برای همه\").

ترویج فناوری‌های نوین مانند تصفیه آب با انرژی خورشیدی یا سیستم‌های بازیافت آب خاکستری.

ج) هماهنگی بینالمللی
همکاری با کشور‌ها برای اجرای هدف ششم توسعه پایدار (SDG۶): \"دسترسی به آب و بهداشت پایدار برای همه تا ۲۰۳۰\".

ایجاد پلتفرم‌هایی مانند شبکه بینالمللی سازمان‌های حوضه آبریز (INBO) برای مدیریت مشترک منابع آب.

د) تم‌های سالانه
هر سال یک موضوع خاص برای تمرکز بر جنبه‌های مختلف بحران آب انتخاب می‌شود:

۲۰۲۳: \"تسریع تغییرات\" (Accelerating Change)

۲۰۲۲: \"آب‌های زیرزمینی: نامرئی، حیاتی\"

۲۰۲۱: \"ارزشگذاری آب\"

۲۰۲۰: \"آب و تغییرات اقلیمی\"

۳. دستاورد‌های مهم
کاهش ۴۰ درصدی جمعیت بدون دسترسی به آب آشامیدنی ایمن از سال ۲۰۰۰ تاکنون (طبق گزارش WHO/UNICEF).

تصویب کنوانسیون آب سازمان ملل (۱۹۹۷) برای مدیریت منابع آب فرامرزی.

راهاندازی صندوق سازگاری با تغییرات اقلیمی برای پروژه‌های مرتبط با آب.

۴. چالش‌های پیشرو
کمبود آب: تا سال ۲۰۳۰، تقاضای جهانی آب ۴۰ درصد بیش از عرضه خواهد بود (پیشبینی UN).

تغییرات اقلیمی: تشدید سیل‌ها، خشکسالی‌ها و شوری آب‌های زیرزمینی.

آلودگی آب: ورود سالانه ۸ میلیون تن پلاستیک به اقیانوس‌ها و آلاینده‌های صنعتی مانند PFAS.

نابرابری: ۲ میلیارد نفر هنوز به آب آشامیدنی ایمن دسترسی ندارند.

۵. آینده روز جهانی آب
الف) فناوری‌های نوین
استفاده از هوش مصنوعی برای پیشبینی خشکسالی و مدیریت مصرف.

توسعه نمکزدایی مقرونبهصرفه و آبشیرینکن‌های خورشیدی.

بهکارگیری سنسور‌های IoT برای پایش کیفیت آب در لحظه.

ب) سیاستگذاری و همکاری
تقویت قوانین بین المللی برای حفاظت از منابع آب فرامرزی.

ادغام مدیریت آب با برنامه‌های کاهش انتشار کربن (Net Zero).

مشارکت بخش خصوصی در پروژه‌های زیرساخت آب (PPP).

ج) آموزش و توانمندسازی
ترویج آموزش سواد آبی در مدارس و جوامع محلی.

حمایت از نقش زنان در مدیریت منابع آب (زنان ۸۰ درصد آب خانگی را مدیریت می‌کنند).

۶. نقش شما چیست؟
صرفه جویی در مصرف: کاهش زمان دوش گرفتن، استفاده از لوازم کاهنده مصرف.

حفاظت از منابع: جلوگیری از آلودگی آب با کاهش پلاستیک و مواد شیمیایی.

حمایت از کمپین‌ها: مشارکت در رویداد‌های محلی یا جهانی مانند چالش #صرفه‌جویی_در_آب.

جمع بندی
روز جهانی آب نه تنها یک رویداد نمادین، بلکه فراخوانی برای اقدام جمعی است. با توجه به پیشبینی‌های فزاینده درباره بحران آب، آینده این روز در گروی نوآوری، همکاری بین المللی و تغییر رفتار‌های فردی است. هر قطره آب ارزشمند است و هر اقدام کوچک می‌تواند موجی بزرگ ایجاد کند!

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

شاخص های آلودگی آب معیارهایی هستند که برای ارزیابی کیفیت آب و شناسایی وجود آلاینده ها در آن استفاده میشوند. این شاخصها به دو دسته فیزیکی، شیمیایی، و بیولوژیکی تقسیم میشوند و هرکدام نشاندهنده نوع خاصی از آلودگی هستند. در زیر مهمترین آنها توضیح داده شدهاند:

۱. شاخصهای فیزیکی
کدورت (Turbidity):
نشاندهنده وجود ذرات معلق مانند گل، شن، یا آلاینده های دیگر در آب است. کدورت بالا ممکن است مانع نفوذ نور خورشید و اختلال در حیات آبزیان شود.

رنگ و بو:
تغییر رنگ یا بوی غیرطبیعی (مانند بوی فاضلاب یا مواد شیمیایی) نشاندهنده آلودگی است.

دما:
افزایش دمای آب (ناشی از تخلیه آب گرم صنعتی) میتواند اکوسیستم آبی را مختل کند.

۲. شاخصهای شیمیایی
pH:
اسیدی یا قلیایی بودن آب (محدوده طبیعی pH برای آب آشامیدنی ۶.۵ تا ۸.۵ است).

اکسیژن محلول (DO):
کاهش اکسیژن محلول (کمتر از ۵ mg/L) نشاندهنده آلودگی آلی (مانند فاضلاب) است که توسط باکتریها تجزیه میشود.

نیترات و فسفات:
افزایش این مواد (ناشی از کودهای کشاورزی یا فاضلاب) باعث رشد بیرویه جلبکها (پدیده اوتریفیکاسیون) و مرگ آبزیان میشود.

مواد آلی:
شاخصهایی مانند BOD (نیاز بیوشیمیایی اکسیژن) و COD (نیاز شیمیایی اکسیژن) میزان آلودگی آلی آب را نشان میدهند.

فلزات سنگین:
مانند سرب، جیوه، آرسنیک، و کادمیوم که از فعالیتهای صنعتی وارد آب میشوند و برای انسان و محیط زیست سمی هستند.

آفتکشها و هیدروکربنها:
مانند DDT یا ترکیبات نفتی که از طریق رواناب کشاورزی یا نشت نفت وارد آب میشوند.

۳. شاخصهای بیولوژیکی
باکتریهای کلیفرم و اشرشیاکلی:
حضور این باکتریها نشاندهنده آلودگی مدفوعی و احتمال وجود پاتوژنهای خطرناک (مانند وبا یا حصبه) است.

جلبکها و پلانکتونها:
رشد بیشازحد جلبکها (بلوم جلبکی) نشاندهنده آلودگی نیتروژن و فسفر است.

تنوع زیستی:
کاهش تنوع موجودات آبزی (مانند ماهیها یا حشرات) ممکن است نشاندهنده آلودگی شدید باشد.

۴. روشهای اندازهگیری
کیتهای تست سریع: برای اندازهگیری pH، نیترات، یا کلر.

دستگاه های پیشرفته: مانند طیف سنجی برای تشخیص فلزات سنگین.

آزمایشهای میکروبیولوژیکی: برای شناسایی باکتریها و ویروسها.

منابع اصلی آلودگی آب
فاضلابهای خانگی و صنعتی

رواناب کشاورزی (حاوی کود و آفتکشها)

نشت مواد نفتی یا شیمیایی

زباله های پلاستیکی و جامد

استانداردهای کیفی آب
سازمانهایی مانند WHO (سازمان جهانی بهداشت) و EPA (آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا) حد مجاز آلاینده ها در آب آشامیدنی و محیطزیست را تعیین کردهاند. برای مثال:

نیترات: کمتر از ۵۰ mg/L

سرب: کمتر از ۰.۰۱ mg/L

کلیفرم: صفر در ۱۰۰ میلیلیتر آب آشامیدنی

بررسی منظم این شاخصها برای حفظ سلامت انسان و اکوسیستمهای آبی ضروری است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

بهینه‌سازی مصرف آب یکی از مهمترین چالش‌های جهانی در زمینه مدیریت منابع طبیعی است. با توجه به افزایش جمعیت و تغییرات اقلیمی، استفاده هوشمندانه از آب ضروری است. در زیر روش‌های کلیدی برای بهینه‌سازی مصرف آب در بخش‌های مختلف آورده شده است:

---**۱. در بخش کشاورزی**
- **استفاده از سیستم‌های آبیاری مدرن**:
- آبیاری قطره‌ای یا زیرسطحی (کاهش تبخیر و هدررفت آب).
- آبیاری هوشمند با حسگرهای رطوبت خاک.
- **کشت محصولات کم‌آب‌بر**: انتخاب گونه‌های گیاهی سازگار با شرایط خشکی.
- **مدیریت زمان آبیاری**: آبیاری در ساعات خنک (صبح یا شب) برای کاهش تبخیر.
- **استفاده از مالچ**: پوشش خاک با مواد طبیعی برای حفظ رطوبت.

---

### **۲. در بخش خانگی و شهری**
- **تعمیر نشتی‌ها**: بررسی لوله‌ها، شیرآلات و سرویس‌های بهداشتی.
- **استفاده از تجهیزات کم‌مصرف**:
- شیرهای هوشمند، دوش‌ها و توالت‌های کم‌فشار.
- ماشین‌های لباسشویی و ظرفشویی با رتبه انرژی A+.
- **بازیافت آب خاکستری**: استفاده مجدد از آب حمام، ظرفشویی یا لباسشویی برای آبیاری یا فلاش تانک.
- **جمع‌آوری آب باران**: نصب سیستم‌های ذخیره آب باران برای مصارف غیرشرب.
- **آبیاری فضای سبز با روش‌های کارآمد**: استفاده از آبیاری قطره‌ای برای باغچه‌ها.

---

**۳. در بخش صنعت**
- **بازیافت و استفاده مجدد از آب**: تصفیه آب مصرفی و استفاده مجدد در فرآیندهای صنعتی.
- **بهینه‌سازی فرآیندها**: کاهش مصرف آب در تولید با فناوری‌های نوین.
- **نصب سیستم‌های خنک‌کننده مدار بسته**: جایگزینی سیستم‌های خنک‌کننده باز با سیستم‌های بسته.

---

**۴. در سطح عمومی و سیاستگذاری**
- **آموزش و فرهنگ‌سازی**:
- برگزاری کمپین‌های آگاهی‌بخش درباره ارزش آب.
- آموزش روش‌های صرفه‌جویی در مدارس و رسانه‌ها.
- **تعرفه‌گذاری پلکانی**: افزایش هزینه آب برای مصرف بالاتر از حد مجاز.
- **قوانین سختگیرانه**: محدودیت استفاده از آب در مصارف غیرضروری (مانند شستشوی پیاده‌روها).

---

**۵. مدیریت منابع آب**
- **حفاظت از منابع آبی**: جلوگیری از آلودگی رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و سفره‌های زیرزمینی.
- **مدیریت یکپارچه آبخیزداری**: احیای مناطق آبخیز برای افزایش نفوذ آب به سفره‌ها.
- **استفاده از فناوری‌های نوین**:
- شیرین‌سازی آب دریا (در مناطق ساحلی).
- تصفیه پساب و بازچرخانی آن.

---

**۶. در طراحی شهری و معماری**
- **استفاده از گیاهان بومی و مقاوم به خشکی** در فضای سبز شهری.
- **طراحی ساختمان‌های سبز**: سیستم‌های بازیافت آب و استفاده از سقف‌های سبز.

---

**۷. استفاده از فناوری‌های هوشمند**
- **نصب کنتورهای هوشمند**: نظارت لحظه‌ای بر مصرف آب و شناسایی نشتی‌ها.
- **اپلیکیشن‌های مدیریت مصرف**: ارائه گزارش مصرف و راهکارهای کاهش.

---

**نتیجه**
بهینه‌سازی مصرف آب نیازمند مشارکت همگانی، فناوری‌های نوین و سیاستگذاری دقیق است. با اجرای این روش‌ها می‌توان از بحران کم‌آبی جلوگیری کرد و منابع آب را برای نسل‌های آینده حفظ نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

بررسی فرآیندهای حذف برخی از مواد آلاینده خاص از آب و روش‌های تصفیه متناسب با آن‌ها می‌پردازد.

مقدمه

آب یکی از ضروری‌ترین منابع برای حیات و فعالیت بشر است. با این وجود، آب به دلیل تماس با منابع مختلف آلاینده، ممکن است حاوی مواد مضر برای سلامت انسان باشد. فرآیندهای تصفیه آب با هدف حذف این مواد آلاینده و بهبود کیفیت آب انجام می‌شوند. در این مقاله به بررسی روش‌های حذف برخی از مواد آلاینده خاص و فرآیندهای تصفیه متناسب با آن‌ها می‌پردازیم.

حذف فلزات سنگین

فلزات سنگین مانند سرب، کادمیوم و جیوه می‌توانند به دلیل فعالیت‌های صنعتی و کشاورزی وارد منابع آب شوند و برای سلامت انسان بسیار مضر هستند. مراحل کلیدی حذف فلزات سنگین عبارتند از:

تبادل یونی

این فرآیند شامل عبور آب از بسترهای حاوی یون‌های متحرک است که با فلزات سنگین موجود در آب تبادل می‌شوند و این فلزات جذب بستر می‌شوند. این روش بسیار مؤثر است و می‌تواند فلزات سنگین را به طور کامل از آب حذف کند.

رسوب‌دهی شیمیایی

مواد شیمیایی به آب اضافه می‌شوند که با فلزات سنگین واکنش داده و ترکیبات نامحلولی تشکیل می‌دهند که به راحتی قابل ته‌نشینی و حذف هستند. این روش مخصوصاً برای حذف فلزات سنگین بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

حذف نیترات‌ها و فسفات‌ها

نیترات‌ها و فسفات‌ها می‌توانند از منابع زراعی و پساب‌ها به آب وارد شده و موجب رشد سریع جلبک‌ها و افت کیفیت آب شوند. روش‌های حذف این مواد شامل:

اسمز معکوس

در این روش، آب با استفاده از غشاهای نیمه‌تراوا تحت فشار عبور داده می‌شود که باعث حذف نیترات‌ها و فسفات‌ها از آب می‌شود. این روش بهره‌وری بالا دارد اما هزینه‌بر است.

فیلتراسیون زیستی

این روش با استفاده از میکروب‌ها و باکتری‌های مفید، نیترات‌ها و فسفات‌های موجود در آب را به مواد بی‌ضرری تبدیل می‌کند. فیلتراسیون زیستی روشی پایدار و کارآمد برای حذف نیترات‌ها و فسفات‌ها است.

حذف مواد آلی و میکروآلاینده‌ها

مواد آلی و میکروآلاینده‌ها شامل ترکیبات شیمیایی مصنوعی مانند مواد دارویی، آفت‌کش‌ها و مواد شیمیایی صنعتی هستند که می‌توانند به منابع آب وارد شوند. روش‌های حذف این مواد عبارتند از:

جذب توسط کربن فعال

کربن فعال به دلیل سطح بسیار بالای جذب، می‌تواند مواد آلی و میکروآلاینده‌ها را به خود جذب کند. این روش بسیار مؤثر است و به طور گسترده در تصفیه آب استفاده می‌شود.

اکسیداسیون پیشرفته

اکسیداسیون پیشرفته شامل استفاده از مواد اکسیدکننده قوی مانند پراکسید هیدروژن و ازون برای تبدیل مواد آلاینده به ترکیبات بی‌ضرر است. این روش مخصوصاً برای حذف مواد آلی و میکروآلاینده‌ها کاربرد دارد.

نتیجه‌گیری

فرآیندهای تصفیه آب به منظور حذف مواد آلاینده خاص فرایندهای پیچیده‌ و متنوعی هستند که با توجه به نوع آلاینده‌ها انتخاب می‌شوند. حذف فلزات سنگین با تبادل یونی و رسوب‌دهی شیمیایی، نیترات‌ها و فسفات‌ها با اسمز معکوس و فیلتراسیون زیستی، و مواد آلی و میکروآلاینده‌ها با جذب توسط کربن فعال و اکسیداسیون پیشرفته از جمله روش‌های مؤثر برای تأمین آب سالم و ایمن هستند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

برای حذف آرسنیک از آب، از مواد منعقدکننده (کوآگولانت) مختلفی استفاده میشود که با تشکیل فلوكها (ذرات بزرگتر)، آرسنیک را جذب و از آب جدا میکنند. انتخاب ماده منعقدکننده و دوز مصرفی آن به عواملی مانند نوع آرسنیک (آرسنیک III یا V)، pH آب، غلظت آرسنیک و سایر ناخالصیها بستگی دارد. برخی از رایجترین مواد منعقدکننده و دوزهای پیشنهادی آنها عبارتاند از:

---

### ۱. *منعقدکنندههای مبتنی بر آهن (Iron-Based Coagulants)*
این مواد بهدلیل تشکیل هیدروکسید آهن (Fe(OH)₃) که سطح جاذب برای آرسنیک دارد، بسیار مؤثر هستند:
- *کلرید فریک (FeCl₃)*
- *دوز مصرفی*: ۱۰ تا ۵۰ میلیگرم بر لیتر (بسته به غلظت آرسنیک).
- *مکانیسم*: تشکیل Fe(OH)₃ و جذب آرسنیک روی سطح آن.
- *pH بهینه*: ۶ تا ۸.

- *سولفات فریک (Fe₂(SO₄)₃)*
- *دوز مصرفی*: ۲۰ تا ۶۰ میلیگرم بر لیتر.
- *مکانیسم*: مشابه کلرید فریک، اما نیاز به تنظیم pH دارد.

- *پلیمرهای آهنی (مثل PFC - Polymeric Ferric Chloride)*
- *دوز مصرفی*: ۵ تا ۳۰ میلیگرم بر لیتر.
- *مزیت*: تشکیل فلوكهای سنگینتر و سریعتر.

---

### ۲. *منعقدکنندههای مبتنی بر آلومینیوم (Aluminum-Based Coagulants)*
این مواد کمتر از آهن برای حذف آرسنیک استفاده میشوند، اما در برخی موارد کاربرد دارند:
- *آلوم (Alum - Al₂(SO₄)₃·18H₂O)*
- *دوز مصرفی*: ۲۰ تا ۱۰۰ میلیگرم بر لیتر.
- *محدودیت*: در pH بالاتر از ۸ کارایی کمتری دارد.

- *پلیآلومینیوم کلراید (PACl - Polyaluminum Chloride)*
- *دوز مصرفی*: ۱۰ تا ۴۰ میلیگرم بر لیتر.
- *مزیت*: عملکرد بهتر در محدوده وسیعتر pH.

---

### ۳. *منعقدکنندههای ترکیبی یا اصلاحشده*
- *هیبرید آهن-آلومینیوم (Fe-Al Hybrid Coagulants)*
- *دوز مصرفی*: ۱۵ تا ۵۰ میلیگرم بر لیتر.
- *مزیت*: ترکیب مزایای آهن و آلومینیوم برای جذب بهتر آرسنیک.

- *منعقدکنندههای غشایی (مثل Ferrate (VI))*
- *دوز مصرفی*: ۲ تا ۲۰ میلیگرم بر لیتر.
- *مزیت*: اکسیدکننده قوی و تشکیل رسوب آهنی.

---

### ۴. *مواد کمکی (Coagulant Aids)*
برای بهبود عملکرد منعقدکنندهها، از مواد کمکی مانند:
- *پلیمرهای آلی (مثل پلیآکریلآمید)*
- *دوز مصرفی*: ۰.۱ تا ۲ میلیگرم بر لیتر.
- *سیلیکا فعال*
- *دوز مصرفی*: ۱ تا ۵ میلیگرم بر لیتر.

---

### نکات کلیدی:
1. *تنظیم pH*:
- برای آرسنیک III (As³⁺)، اکسیداسیون اولیه به آرسنیک V (As⁵⁺) ضروری است (با کلر یا اُزون).
- pH آب باید بین ۶ تا ۸ باشد تا جذب آرسنیک روی هیدروکسیدهای فلزی بهینه شود.

2. *آزمایش جارتست (Jar Test)*:
- برای تعیین دقیق دوز مصرفی، انجام آزمایش جارتست با نمونه آب واقعی ضروری است.

3. *فرایندهای پس از انعقاد*:
- انعقاد باید همراه با *تهنشینی* (Sedimentation) و *فیلتراسیون* (مثل فیلتر شنی یا غشایی) باشد.

4. *محدودیتها*:
- منعقدکنندههای آهنی معمولاً برای آرسنیک مؤثرتر از آلومینیومیها هستند.
- غلظت بالای سولفات یا کربنات ممکن است کارایی را کاهش دهد.

---

### مثال عملی:
- برای آبی با غلظت آرسنیک ۵۰ ppb:
- از *کلرید فریک* با دوز ۲۰ میلیگرم بر لیتر و pH~7 استفاده میشود.
- پس از انعقاد و فیلتراسیون، غلظت آرسنیک به زیر ۱۰ ppb (مطابق استاندارد WHO) میرسد.

---

برای دستیابی به نتیجه بهینه، همیشه مشاوره با متخصصان تصفیه آب و انجام آزمایشهای اولیه توصیه میشود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آب خاکستري به فاضلاب تولیدي خانگی از روشویی، حمام، ماشین لباسشویی و آشپزخانه ها اطلاق میگردد که در مبدأ از فاضلاب توالت تفکیک شده باشد. در یک طبقه بندي میتوان فاضلاب ناشی از حمام و روشویی ها را آب خاکستري روشن و فاضلاب ناشی از آشپزخانه و ماشین لباسشویی ها را آب خاکستري تیره نام نهاد. طی سالیان اخیر مطالعات گسترده اي بر روي سیستم هاي تصفیه آب خاکستري صورت پذیرفته است و تلاش براي ایجاد روش هاي سریع تر و نوین تر براي تصفیه انواع آبهاي خاکستري صورت گرفته است.
براي درك اهمیت بازیافت آب خاکستري، حجم فاضلابی که هر فرد بطور متوسط در روز تولید میکند بیش از 55 درصد از حجم فاضلاب خانگی را آب خاکستري تشکیل میدهد، بنابراین ذخیره و بازیافت این منبع آب باعث بهینه سازي و کاهش مصرف آب شیرین شده و حجم فاضلاب را هم کم میکند. با توجه به رشد شهرنشینی، بازیافت پساب هاي قابل استفاده، هزینه تامین منابع آب را به میزان چشمگیري کاهش میدهد. از دیگر مزایاي استفاده از آب خاکستري میتوان به کاهش مصرف آب، امکان آبیاري گیاهان در هنگام خشکسالی و کاهش مواد آلاینده در آبراه ها و در صورت انجام فرآیندهای بیشتر امکان استفاده مجدد آن برای انسان اشاره کرد. به همین علت بازیافت آب خاکستري در کشوري مانند ایران که با بحران منابع آب بخصوص آب زیرزمینی روبرو است، میتواند اقدامی موثر به حساب آید.
آب خاکستري پس از تصفیه، میتواند بسته به نوع و میزان تصفیه اعمال شده، براي مصارف شرب و غیر شرب، آبیاري سطحی و زیرزمینی، لباسشویی و سرویس بهداشتی، حمام، استخرها، شستشوی معابر و غیره مورد استفاده مجدد قرار گیرد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تأسیسات آب شرب یکی از منابع و زیرساختهای بسیار مهم و حیاتی برای رفاه انسان و از نظر تولید تـا مصرف، آسیبپذیر است ۱ . امروزه بیش از دوسوم تهدیدات متوجه زیرساختها و شریانهای حیاتی است و نقش مهم این شریانهای حیاتی از یک سو و ارزش اقتصادی آنها از سوی دیگر باعث شده است توجه ویژهای به آنها شود 2 . بیشتر بخشهای کلیدي به دلیل قابل دسترس بودن و آسیبپذیری، ریسـک شکسـت زیادی در برابر تهدیدات طبیعی و غیرطبیعی دارند ۱،2 ؛ بنابراین، دفاع جامع پیشگیرانه از زیرساختهای حیاتی هـر جامعه از پیش فرضهای تعیینکننده بقای آن است ۳،۴ . سامانههاي تأمین و توزیع آب شـهري شـامل منـابع تـأمین، خطـوط انتقال اصلي، تصفی ه خانهها ،مخـازن ذخیـره و شبکه توزیـع آب به دلیل خدماترسانی به همه مردم جزء زی رساختهاي اساسي هر شهري هستند. بـروز حوادث طبیعي و غیرطبیعی موجب شکلگیري بحرانهـاي ثانویه مثل تخریب اجزاي این سامانههـا، قطـع دسترسي به آب کافي، آلودگی آب، شیوع بی ماريها و مـرگومیر ناشی از مصرف آب آلـوده میشود ۶،۵ . لذا لازم است در مکانیابی، ساخت و مدیریت این مراکز و تأسیسات، اصول و ملاحظات خاص دفاعي و امنیتي مورد توجه قرار گیرد ۷ ؛ چون ممکن است طی عملیات خرابکاری ،مورد هدف قرار گیرند که در این صورت منجر به آسیب جدی به جامعه و بعضاً ایجاد بحرانهای امنیتی میشود ۸ .
تأمین آب کافی، سالم، با کیفیت مناسب و استاندارد، حفاظت و مراقبت جدی از تأسیسات آبرسانی و تأمین سطح بالایی از امنیت در مقابل تهدیدات نظامي و تروریستي بسیار ضروری است ۷ . تجارب حاصل از جنگهاي گذشته نشان داده است کشور مهاجم بهمنظور درهم شکستن اراده ملت و تضعیف توان کشور مورد تهاجم، استراتژي اصلی و انهدامی خود را صرف حمله به مراکز حیاتی، حساس و مهم میکند ۹ . برای نمونه، آمریکا و متحدانش در جنگ خلیج فارس، با شناسایی منابع و تأسیسات حیاتی عراق بهخصوص منابع و تأسیسات آب، این استراتژی را اجرا کردند ۱۰ . امروزه مهمترین اهرم کنترل و نظارت در صنعت آب آشامیدنی ،پایش و کنترل تمام اجزای سیستم تأمین، تصفیه و توزیع آب است و فقط کنترل تصفیهخانه و منابع آب کافی نیست ۱۱ . تابهحال مطالعات گستردهای در این رابطه در داخل و خارج از کشور انجام شده است که در ادامه به بعضی از آنها اشاره میکنیم .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب