مرجع تخصصی آب و فاضلاب

بیماریهای منتقله توسط آب

در صورت آلودگی آب به فاضلاب یک سری عوامل بیماری زا در آب باعث بیماری می شود که شامل بیماری های باکتریایی ، بیماری های پروتوزوآیی ، بیماری های ویروسی و بیماری های کرمی مي باشد.

الف ) بیماری های باکتریایی
1- وبا : عامل آن باسیل گرم منفی ویبریو کلرآ است و بیوتیپ التور می باشد . این بیماری مختص انسان است و در روده ی انسان زندگی می کند . پس از تکثیر باسیل وبا در روده یک نوع انتروتوکسین ( سم درون روده ای ) ترشح می کند که روی اپی تلیوم روده ( بافت پوششی داخلی روده ) تاثیر می گذارد و باعث دفع شدید آب و الکترولیت ها می شود . در صورت تامین نشدن الکترولیت ها ، باعث مرگ می شود .

2.حصبه ( تیفوئید ) : عامل آن باسیل سالمونلا تیفی است .انسان تنها میزبان این بیماری است که از طریق آب آلوده منتقل می شود . این باسیل پس از ورود به بدن وارد سیستم لنفاوی می شود و وارد جریان خون می شود و ایجاد سپتی سمی می کند . سپس وارد کیسه ی صفرا ، کلیه و روده می شود . علایم این بیماری تب بالا رونده ، بی قراری ، سردرد و پس از ظهور دانه های قرمز روی بدن اسهال تشدید می شود . در صورتی که باعث سوراخ شدن جدار روده شود می تواند باعث مرگ شود .

3- شبه حصبه ( پاراتیفوئید ) : عامل بیماری باسیل سالمونلا پارا تیفی است که نوع A آن در انسان ایجاد بیماری می کند . به جز آب از طریق شیر و لبنیات و تخم مرغ هم منتقل می شود .
4- اسهال باسیلی : عامل آن شیگلا ها ( دیسانتری ، فلکسنری ، بوئیدی و سونئی ) هستند . خطرناک ترین نوع آن دیسانتری است و با تولید یک نوع انتروتوکسین باعث بیماری و مرگ می شود .

5- اسهال مسافرین : عامل بیماری ناشناخته است ولی برخی گونه های اشریشیا کلی و یا به ندرت شیگلا هم می تواند باعث بیماری شود .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

پرسنل با تجربه سيستمهاي آبرساني بخوبي آگاهند كه بيشترين شكايت ها به بو و مزه آب آشاميدني مربوط مي شود. در اينجا مشكلات رايج بو و طعم آب و تكنيكهايي براي بهبود آن مطرح مي شود.
در حقيقت يكي از دلايلي كه مردم آب بطري شده را ترجيح مي دهند اين است كه مزه و بوي كمتري در آن احساس مي شود با استفاده از بعضي روش هاي تصفيه مي توان اين شكايت ها را كمتر كرد.
بعضي از اين شكايت ها در مورد آب به قرار زير است:                                              
1- بوي فاضلاب
2- بوي كلر
3- مزه و بوي كلر
4- بوي تخم مرغ گنديده
5- مزه يا بوي نفت
6- مزه يا بوي فلز
7- مزه يا بوي ماهي يا خا ك
بررسي مشكلات بو و مزه آب، به چند دليل تا حدودي مورد پرسش و ترديد قرار دارد. اول اينكه اين مسئله به بيني و زبان استفاده‌كنندگان بستگي دارد به عبارتي ديگر حساسيت  بيني و زبان افراد مختلف، متفاوت مي‌باشد بو و مزه اي كه از نظر يك نفر بد مي‌باشد ممكن است براي ديگري بطور كامل قابل قبول باشد.
دوم اينكه فاكتورهايي كه موجب اين مشكلات مي شوند به عنوان آلوده كننده هاي ثانويه به حساب مي آيند و سيستمها آنها را پيگيري نمي‌كنند.
با اين وجود اين مشكلات را مي توان با روش هاي تصفيه روزمره كه بسياري از آنها ساده و ارزان هستند برطرف كرد.

1- بوي فاضلاب
بعضي مشكلات مزه و بوي آب به مراحل تصفيه يا تكنيك هاي آن مربوط نيستند بلكه از تجهيزات نگهداري آب ناشي مي شوند.
اگر آب مزه يا بويي شبيه فاضلاب يا بوي ماندگي دارد، علت آن اغلب ساكن ماندن آب، ماندن آب در انتهاي لوله ها، لوله كشي هاي طويل و شبكه هاي كم مصرف است. بهترين راه حل اين مشكل نگهداري مناسب و جريان سريع آب در فواصل زماني معين در سرتاسر لوله‌هاي آب مي باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

محمد خیاط *1 معصومه گوهری 1

چکیده
در گذشته نه چندان دور اهداف تصفیه خانه های آب آشامیدنی کاهش مواد معلق و زدودن عوامل زنده بیماری زا در آب بود که با روشهای متداول فیلتراسیون و گندزدایی قابل حصول بوده اند. لیکن با افزایش غلظت مواد ریزدانه، ترکیبات ازته، مواد آلی و معدنی و فلزات سنگین به منابع آب روش های متعارف جوابگوی نیاز تصفیه خانه ها نبوده و لازم است از فرآیندهای نسبتاً جدید در تصفیه خانه ها استفاده شود. در نانو فیلتراسیون جدا سازی بر اساس اندازه مولکول صورت می‌گیرد و فرآیندی فشاری است. اساساً این روش جهت حذف اجزای آلی نظیر آلوده کننده‌های میکرونی و یونهای چند ظرفیتی می‌باشد. از کاربردهای نانو فیلتراسیون می‌توان به حذف مواد شیمیایی که به منظور کشتن موجودات مضر به آب اضافه شده اند، حذف فلزات سنگین، تصفیه آبهای مصرفی، رنگ زدایی و حذف آلوده کننده ها و حذف نیترات ها اشاره نمود. نانو فیلتراسیون می‌تواند تقریباً از هر منبع آبی، آب پاک به وجود آورد و تمام باکتری‌های موجود در آب را حذف کند. در ضمن امکان استفاده آسان از روشهای تصفیه را برای عموم فراهم می کند و بدون عمل شیمیایی تصفیه را انجام می‌دهد. نانو حسگر ها اگر چه حسگرهای مختلفی برای آشکار نمودن آلودگی‌ها و مواد آلوده وجود دارند ولی فناوری نانو امکان ایجاد نسل‌های جدیدی از حسگرهای با توانایی بالا را فراهم می‌نماید، که مواد آلاینده در مقادیر و غلظت‌های کم را آشکار می‌نمایند.
واژگان کلیدی: فناوري نانو، سختی آب، کلر، ترکیبات بیماری زا و فلزات سنگین

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

محمد خیاط *1 معصومه گوهری 1

چکیده
تامين آب بهداشتي به يكي از دغدغه هاي اساسي جامعه جهاني تبديل شود. با توجه به توانمندي هاي فراوان فن آوري نانو در حذف و كنترل آلودگي هاي محيطي و تصفيه و جلوگيري از انتشار آنها مي توان آن را به عنوان يك تكنولوژي سبز و ابزاري موثر براي دستيابي به توسعه پايدار در نظر گرفت. استفاده از غشاي نانو فيلتراسيون جهت حذف نمك هاي چند ظرفيتي عناصري مانند كلسيم، آهن، منگنز، اورانيوم و حتی برخي آفت كش ها، تصفيه آبهاي سطحي و زيرزميني، حذف ميكروارگانيزم ها و كاهش تيرگي و سختي آب و دفع شوري و نمك زدايي آب راهكارهایی هستند كه توسط فناوري نانو ارائه مي‌گردد. نانو فیلتراسیون غشایی جدید است که خواص آن بین فرایندهای اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون قرار دارد و در اختلاف فشار پایین (10-20 بار) قابل استفاده می باشد. در واقع نانو فیلتر، یک غشاء پلیمری بسیار نازک با حفرات نانو متری (1 تا 10 نانو متر) است که قابلیت جداسازی اجزای یک محلول از همدیگر و یا از حلال را دارد. ورود اين فناوري به عرصه مهندسي محيط زيست و استفاده كاربردي از آن بالاخص در زمينه هاي تصفيه آب و فاضلاب و ايجاد شرايط لازم براي استفاده مجدد از پساب هاي تصفيه شده با توجه به قرار گرفتن كشور در شرايط بحران آب امري ضروري است. با توجه به اين كه در بين روش‌هاي مختلف تصفيه آب، فرآيندهاي نانو فیلتراسیون به عنوان يك تكنولوژي جديد، پتانسيل مناسبي براي حذف آلاينده‌هاي معدني آلي و عوامل ميكروبي از آ‌ب دارند کاربرد آن به شدت توصیه می شود.
واژگان کلیدی: آ‌لاينده، نانوفیلتراسیون، نانو کاتالیست، منابع آب

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کیوان الهویی نظری*
جمشید ایلاتی خامنه**

چکیده

پیشرفت در علم و مهندسی در مقیاس نانو نشان می دهد که بسیاری از مشکلات کنونی در ارتباط با کیفیت آب می تواند مرتفع گردد  و یا تا حد زیادی با استفاده از مواد جاذب در مقیاس نانویی ، نانوکریستالها ، نانوذرات فعال زیستی ، غشاء کاتالیستی نانویی و نانوذرات پیشرفته در میان سایر محصولات و فرآیندهای حاصل از توسعه فناوری نانو بهبود بخشیده شود. نوآوری در توسعه فن آوری های جدید برای شیرین نمودن آب یکی از این دستاورد ها می باشد. علاوه بر این محصولات تولیدی توسط فناوری نانو باعث کاهش غلظت مقادیر ترکیبات سمی به کمتر از حد یک قسمت در يك میلیارد در آب می گردد ، لذا این فن آوری جهت حصول استانداردهای مورد استفاده مشاوران کیفیت آب و بهداشت بکار می رود. این مقاله به بررسی امکان استفاده از نانومواد در تصفیه آب می پردازد و تمرکز بیشتر بر روی پیشرفت های اخیر در توسعه مواد و فرایندهای جدید در مقیاس نانو برای تصفیه آب های سطحی ، آبهای زیرزمینی و فاضلاب های صنعتی آلوده به یونهای فلزی سمی ، رادیونوکلوئیدها ، املاح آلی و معدنی ، باکتری ها و ویروس ها می باشد. علاوه بر این  برخی از چالش های مرتبط با توسعه نانومواد کارا و سازگار با محیط زیست و مناسب برای تصفیه آب نيز مورد بررسی قرار می گیرد.
مقدمه

آب سالم (آبی که عاری از مواد شیمیایی سمی و عوامل بیماری زا است) برای سلامتي انسان ضروری است. همچنین آب سالم یک ماده خام حیاتی در بسیاری از صنایع کلیدی از جمله الکترونیک ، دارو و مواد غذایی محسوب می شود. جهان با چالش های زیادی در افزایش تقاضا برای آب سالم به عنوان منابع موجود آب شیرین روبرو است که با توجه به موارد ذیل در حال کاهش می باشد (الف) گسترش وقوع خشکسالی ، (ب) افزایش رشد جمعیت ، (ج) تشدید و بهبود مقررات بهداشتی و سرانجام (د) افزایش رشد مصرف آب .
دانشمندان و مهندسین آب در حال تحقیق در مورد افزایش کیفیت آب همسو با افزایش رشد مصرف آن با توجه به رعایت مقررات و استانداردهای سخت گیرانه هستند. وبر ((Weber  شبکه های نوین و  بهینه توزیع (DOT-NET) را به عنوان جایگزینی برای واحد های متعارف تصفیه آب "بزرگ و متمرکز" ارائه نموده است.  مفهوم  DOT-NET  بر" توزیع و ایجاد استراتژیک سیستم های تصفیه نسبتاً کوچک بسیار موثر در محل های خاص" در شبکه های موجود تامین آب دلالت دارد . چنین سیستم های تصفیه آب اقماری جریان نسبتاًَ کم آب را تصفیه کرده و از فن آوری های پیشرفته تصفیه استاندارد موجود در طبیعت استفاده می کنند ( نظير جداسازی توسط غشاء مقاوم به ته نشینی لجن با قابلیت انتخابی بالا، جاذب های غربالی پلیمری و مولکولی سفارشی شده، اکسیداسیون فوق بحرانی آب و غیره ) تا نیازهای دسته های جمعیتی موجود در واحد های مسکونی ، مجتمع های آپارتمانی و مناطق تجاری را برطرف کنند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

پژوهشگران امیدوارند با استفاده از نتایج تحقیقی که در دانشگاه بوفالو روی نانومواد انجام شده است، برای حل قدیمی ترین مشکل تهدید کننده سلامتی بشر، یعنی باکتری های موجود در آب نوشیدنی و جداسازی آنها گام تازه ای بردارند. اندازه مولکول های آب و میکروب ها در حد نانومتری بوده و در نتیجه نمی توان آنها را با چشم غیرمسلح مشاهده کرد. اما در مقیاس میکروسکوپی اندازه این دو کاملا با هم فرق دارد. یک مولکول آب اندازه ای کمتر از یک نانومتر دارد، در حالی که اندازه برخی از کوچک ترین باکتری ها به دویست نانومتر می رسد.

حال گروهی از محققان دانشگاه بوفالو با استفاده از پلیمر خاصی به نام کوپلیمر بلاک، نانوغشای جدیدی تولید کرده اند که حاوی حفره هایی به قطر 55 نانومتر است. بدین ترتیب مولکول های آب می توانند از این غشا عبور کنند، اما باکتری ها این امکان را پیدا نمی کنند.

جاوید رضایف، استاد شیمی دانشگاه بوفالو که رهبری این گروه را بر عهده داشته است، می گوید اینها بزرگ ترین حفراتی هستند که تاکنون با استفاده از کوپلیمر بلاک تولید شده اند. کوپلیمرهای بلاک ویژگی های خاصی دارند که موجب می شود اندازه حفرات یکسان باشد. رضایف می گوید: " این مواد فرصت های جدیدی در حوزه فیلتراسیون ایجاد می کنند. غشاهای تجاری از نظر دانسیته حفرات و یکنواختی آنها با مشکل مواجه هستند. غشای تولید شده از کوپلیمر بلاک دارای دانسیته بالایی از حفرات یکنواخت و همسان است."

وی ادامه می دهد: " تحقیقات زیادی در این حوزه در حال انجام است، اما کاری که ما انجام دادیم افزایش اندازه حفرات تولید شده با کوپلیمر بلاک تا 50 نانومتر است که این امر تاکنون با استفاده از روش های مبتنی بر کوپلیمر بلاک بی سابقه بوده است.افزایش اندازه حفرات موجب افزایش شدت جریان آب می شود که به معنی کاهش هزینه و زمان فیلتراسیون است. از سوی دیگر قطر 50 تا 100 نانومتر برای حفرات آنقدر کوچک هست که اجازه عبور هیچ باکتری را نمی دهد. بدین ترتیب این اندازه برای کاربردهای فیلتراسیون بسیار مناسب است."

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فرایند تبادل یونی یکی از اشکال پدیده جذب سطحی است، که در آن فاز سیال در تماس با فاز جامد جاذب قرار می‌گیرد. طی این تماس برخی از اجزای موجود در فاز سیال جذب فاز جامد شده و از سیال جدا می‌گردند. فرایند تبادل یونی فرایندی برگشت پذیر است که طی آن یونهای خارجی موجود در آب جذب گروه های عاملی قرار گرفته بر روی شبکه پلیمری (فاز جامد) می‌گردند و بدین ترتیب آب عاری از هرگونه ناخالصی یونی حاصل می‌گردد.

پس از اشباع شدن گروه های عاملی، سیستم تحت عملیات بازیابی و شستشوی شیمیایی قرار گرفته و مجددا مورد استفاده قرار می‌گیرد. از سیستم های تبادل یونی به دو منظور سختی گیری و همچنین تولید آب با خلوص بالاتر استفاده می شود که به طور جداگانه در ذیل اشاره می گردد.

الف) سیستم های تبادل یونی به عنوان سختی گیر آب مورد نیاز صنعت به لحاظ استاندارد با آب مورد نیاز شرب بسیار متفاوت می‌‌باشد.
نکته‌‌ای که در آب مورد نیاز اکثر صنایع حائز اهمیت می‌‌باشد، حذف املاحی است که می توانند در صورت فراهم آمدن شرایط رسوب نمایند.
یکی از بیشترین مصارف آب در صنعت تولید بخار می‌‌باشد که در صورت وجود عوامل رسوب کننده در آب می‌‌توانند باعث کاهش عمر این تاسیسات گردند.

این عوامل رسوب کننده بیشتر با عنوان سختی شناخته می‌‌شوند. در تعریف علمی کلیه کاتیون‌‌های با ظرفیت الکتریکی بیشتر از یک را سختی گویند. لذا در اکثر صنایع فقط حذف سختی آب مد نظر می‌‌باشد که هزینه آن نسبت به حذف کل یون های آب بسیار پایین تر می‌‌باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

گرچه پارامترهای متعددی برای بیان کیفیت شیمیایی آب وجود دارد و در طراحی ابتدایی  سیستم ها لازم هستند اما چهار پارامتر کلیدی و پایه در معرفی کیفیت آب , کدورت ، TDS  ، سختی و pH هستند که در ادامه به معرفی آنها پرداخته خواهد شد

- کدورت : شامل مـواد معلق و نامحلول در آب می باشد که باعث  تغییر رنگ یا طعم و کیفیت آب می گردد .پوشش گیاهی سطح  زمین ، کشت و زرع ، سیل و بارندگی ، پساب های صنعتی بر افزایش کدورت آبهای سطحی موثر می باشند .کدورت مانع تاثیر گندزداها و مواد ضدعفونی کننده بر باکتری های بیماری زا می شود .

 

- TDS : مخفف Total Dissolved Solid به مفهوم مجموع جامدات محلول در آب یا به عبارتی مقدار املاح محلول در آب می باشد و واحد آن میلی گرم در لیتر یا ppm  میباشد . مثلاً TDS=250 یعنی در هر متر مکعب آب ، 250 گرم نمک بصورت محلول می باشد .

جدول 1: مشخصات آب ها بر حسب TDS

آب	TDS	واحد
شیرین	1000-0	میلی گرم در لیتر
شورمزه	10000-1000	میلی گرم در لیتر
نمکی	100000-10000	میلی گرم در لیتر
آب نمک	بیش از 100000	میلی گرم در لیتر

مرجع تخصصی آب و فاضلاب