گندزدایی آب و فاضلاب یکی از مراحل حیاتی و مهم در فرآیند تصفیه است که به منظور حذف یا غیرفعال‌سازی میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا انجام می‌شود. این عملیات علاوه بر مناسب‌سازی آب برای آشامیدن استفاده می‌شود، بلکه به عنوان یک مرحله تکمیلی در فرایندهای تصفیه فاضلاب، از آلوده سازی محیط زیست توسط فاضلاب جلوگیری به عمل می آورد. با افزایش جمعیت و توسعه صنایع، نیاز به روش‌های مؤثر و ایمن گندزدایی بیش از پیش احساس می‌شود. گندزدایی صحیح می‌تواند از شیوع بیماری‌های مرتبط با آب جلوگیری کرده و موجب ارتقا کیفیت سلامت شود. این مقاله به بررسی مفهوم گندزدایی، انواع روش‌ها، مواد مورد استفاده و مراحل آن می‌پردازد و تلاش دارد دیدگاهی جامع و کاربردی ارائه دهد.
گندزدایی آب و فاضلاب چیست؟
گندزدایی فرآیندی است که طی آن میکروارگانیسم‌های مضر مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها از آب یا فاضلاب حذف یا غیرفعال می‌شوند. این فرآیند معمولاً پس از مراحل اولیه تصفیه انجام می‌شود تا آب برای مصرف انسانی یا تخلیه به محیط‌زیست ایمن باشد. هدف از گندزدایی آب و فاضلاب، کاهش بار میکروبی و جلوگیری از انتقال بیماری‌هایی نظیر وبا، حصبه و هپاتیت می‌باشد. در دوران پاندمی کووید-19، یافتن ویروس کرونا در فاضلاب خروجی شهرها، اهمیت گندزدایی فاضلاب را دوچندان کرد. برخلاف استریلیزاسیون که تمام میکروارگانیسم‌ها را حذف می‌کند، گندزدایی موجب کاهش تعداد میکروب‌ها به سطح ایمن می‌شود. این عملیات می‌تواند از طریق روش‌های شیمیایی (مانند کلرزنی)، فیزیکی (مانند اشعه فرابنفش) یا ترکیبی انجام شود. انتخاب روش مناسب به عواملی مانند نوع آب یا فاضلاب، هزینه و استانداردهای زیست‌محیطی بستگی دارد. گندزدایی مؤثر نیازمند طراحی دقیق و کنترل مستمر است تا اثربخشی آن تضمین شود.
محصول پیشنهادی: پکیج تزریق مواد شیمیایی
انواع روش‌های گندزدایی آب و فاضلاب
روش‌های گندزدایی آب و فاضلاب شامل فرایندهای شیمیایی، فیزیکی و ترکیبی می‌باشد. هر یک از این روش ها مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارد که در ادامه به آن می‌پردازیم.
روش های شیمیایی
این روش‌ها شامل استفاده از موادی مانند کلر، دی‌اکسید کلر و ازن هستند. کلرزنی به دلیل هزینه پایین و اثربخشی بالا رایج‌ترین روش گندزدایی آب و فاضلاب است، اما ممکن است محصولات جانبی ضدعفونی (Disinfection By-Products یا DBPs)، به‌ویژه تری‌هالومتان‌ها (Trihalomethanes یا THMs) را تولید کند. تری‌هالومتان‌ها گروهی از ترکیبات شیمیایی آلی هستند که در اثر واکنش کلر (یا سایر ترکیبات کلردار مانند هیپوکلریت) با مواد آلی موجود در آب یا فاضلاب (مانند اسیدهای هومیک و فولیک) تشکیل می‌شوند. تری هالومتان ها به دلیل پایداری شیمیایی، به‌راحتی در آب تجزیه نمی‌شوند و می‌توانند در طولانی‌مدت اثرات منفی بر سلامت انسان و محیط‌زیست داشته باشند.
فرایند شیمیایی دیگر در گندزدایی آب و فاضلاب ازن‌زنی با استفاده از ازن ژنراتور می‌باشد. ازن (O₃) یک گاز اکسیدکننده قوی است که به دلیل توانایی بالای خود در غیرفعال‌سازی میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا، به‌عنوان یکی از مؤثرترین روش‌های گندزدایی آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرد. عملکرد ازن در گندزدایی، از طریق تخریب ساختارهای سلولی میکروارگانیسم‌ها و غیرفعال کردن آن ها می‌باشد. ازن به دلیل سرعت بالای واکنش خود که چندین برابر سریع‌تر از کلر است، در مدت‌زمان کوتاهی (چند ثانیه تا چند دقیقه) میکروارگانیسم‌ها را غیرفعال می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که ازن نیازی به زمان تماس طولانی نداشته باشد. همچنین گندزدایی با ازن، محصولات جانبی کمتری تولید می‌کند، اما هزینه اولیه آن بالاست.
روش های فیزیکی
استفاده از اشعه فرابنفش (UV) – به عنوان یکی از روش های نوین گندزدایی آب – از روش‌های فیزیکی پرکاربرد در گندزدایی آب و فاضلاب می‌باشد. در سال 1877، دانشمندانی به نام داونز و بلانت کشف کردند که نور خورشید می‌تواند باکتری‌ها را غیرفعال کند که این مسئله، پایه علمی استفاده از اشعه فرابنفش را در گندزدایی تشکیل داد. بعدها مشخص شد که طول موج‌های فرابنفش (200 تا 300 نانومتر) مسئول این اثر ضدمیکروبی هستند.
اشعه UV با تخریب DNA میکروارگانیسم‌ها، آن‌ها را غیرفعال می‌کند و نیازی به افزودن مواد شیمیایی ندارد. این روش برای آب آشامیدنی مناسب است، سرعت عمل بالایی در گندزدایی دارد، قادر به حذف میکروارگانیسم های مقاوم مانند ژیاردیا می‌باشد و خواص شیمیایی آب را تغییر نمی‌دهد؛ اما در فاضلاب‌های کدر کارایی کمتری دارد، اثر ضدعفونی باقی‌مانده‌ای از خود در آب و فاضلاب نمی‌گذارد و هزینه اولیه و نگهداری بالاتری نسبت به کلرزنی دارد.
روش های ترکیبی
در برخی موارد، ترکیبی از روش‌ها مانند کلرزنی و UV برای ارتقای اثربخشی گندزدایی استفاده می‌شود. انتخاب ترکیب روش ها به عواملی مانند کیفیت و حجم آب و پساب و استانداردهای زیست محیطی بستگی دارد. همچنین استفاده از روش های نوین گندزدایی آب مانند نانومواد یا فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته نیز در حال گسترش است و کارایی گندزدایی را بهبود می‌بخشد.
در ادامه بخوانید: روش های نوین تصفیه آب | معرفی 7 فناوری نوین تصفیه آب
مواد ضدعفونی‌کننده برای گندزدایی آب و فاضلاب
مواد ضدعفونی‌کننده عامل اثرگذاری عملیات گندزدایی هستند و انتخاب آن‌ها به نوع کاربرد و شرایط عملیاتی بستگی دارد. مهم‌ترین مواد در گندزدایی آب و فاضلاب عبارت‌اند از:
- کلر و ترکیبات آن: کلر به‌صورت گاز، هیپوکلریت سدیم یا کلرامین استفاده می‌شود. این ماده اگرچه ارزان و مؤثر است، اما ممکن است طعم و بوی آب را تغییر دهد و محصولات جانبی مضر تولید کند.
- ازن: ازن یک اکسیدکننده قوی است که به‌سرعت میکروارگانیسم‌ها را از بین می‌برد. این ماده برای گندزدایی آب آشامیدنی و فاضلاب صنعتی مناسب است، اما به تجهیزات تخصصی مانند ازن ژنراتور نیاز دارد و هزینه اولیه و نگهداری بالایی دارد.
- دی‌اکسید کلر: این ماده نسبت به کلر محصولات جانبی کمتری تولید می‌کند و در برابر طیف وسیعی از میکروب‌ها مؤثر است، اما هزینه تولید آن بالاتر است.
- اشعه فرابنفش: استفاده از UV به‌عنوان یک روش غیرشیمیایی برای گندزدایی آب و فاضلاب، یکی از روش های نوین گندزدایی آب بوده و برای آب‌های شفاف کارایی بالایی دارد.
- سایر مواد: موادی مانند پراکسید هیدروژن یا نقره در کاربردهای خاص استفاده می‌شوند، اما به دلیل هزینه بالا کمتر رایج هستند.
انتخاب ماده ضدعفونی‌کننده برای فرایند گندزدایی باید با توجه به استانداردهای زیست‌محیطی، اثرات جانبی و نوع میکروارگانیسم‌های هدف انجام شود. پایش مداوم و مستمر کیفیت آب و پساب ضدعفونی شده نیز برای اطمینان از اثربخشی این مواد ضروری است.
مراحل گندزدایی آب و فاضلاب
فرایند گندزدایی آب و فاضلاب معمولاً در چند مرحله صورت می‌گیرد تا کارایی آن افزایش یابد. این مراحل در ادامه معرفی می‌شود:
- پیش‌تصفیه: قبل از گندزدایی، آب یا فاضلاب باید از واحدهای اولیه تصفیه مانند ته‌نشینی، فیلتراسیون و حذف مواد جامد معلق عبور کند. این مرحله بار میکروبی و مواد مزاحم را کاهش می‌دهد.
- انتخاب روش و ماده ضدعفونی‌کننده: بر اساس نوع آب یا فاضلاب، روش گندزدایی مانند کلرزنی، ازن‌زنی یا UV انتخاب می‌شود. عواملی مانند pH، دما، و غلظت آلاینده‌ها در این مرحله مورد توجه قرار میگیرند.
- انجام عملیات گندزدایی: فرایند گندزدایی انتخاب شده به آب یا فاضلاب اعمال می‌شود. توجه به دوز مناسب و زمان تماس کافی برای غیرفعال‌سازی میکروارگانیسم‌ها حیاتی است.
- پایش و کنترل کیفیت: پس از گندزدایی، نمونه‌برداری و آزمایش‌های میکروبیولوژیکی انجام می‌شود تا سطح میکروارگانیسم‌ها در حد استاندارد باشد. برای مثال، در کلرزنی، میزان کلر باقی‌مانده اندازه‌گیری می‌شود.
- تصفیه پسماند: در صورت تولید محصولات جانبی (مانند تری‌هالومتان‌ها در کلرزنی)، فرآیندهای تکمیلی برای حذف آن‌ها اعمال می‌شود.
این مراحل باید با دقت طراحی و اجرا شوند تا هم ایمنی آب تضمین شود و هم اثرات زیست‌محیطی به حداقل برسد. استفاده از سیستم‌های پایش خودکار و حسگرها می‌تواند دقت این فرآیند را افزایش دهد.
برای اطلاع از جدید ترین و پیشرفته ترین تجهیزات تصفیه فاضلاب از تجهیزات تصفیه خانه فاضلاب پاک پساب اقلیم دیدن فرمایید.
سخن پایانی
گندزدایی آب و فاضلاب فرآیندی پیچیده و پر اهمیت است که نقش حیاتی در حفاظت از سلامت انسان و محیط‌زیست ایفا می‌کند. انتخاب روش و ماده ضدعفونی‌کننده مناسب، همراه با اجرای دقیق مراحل گندزدایی، می‌تواند کیفیت آب را به سطح ایمن برای مصرف یا تخلیه برساند. با پیشرفت فناوری، روش‌های نوین گندزدایی آب مانند ازن‌زنی و فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته در حال جایگزینی با روش‌های سنتی هستند، اما همچنان مشکلاتی مانند هزینه زیاد، محصولات جانبی و نیاز به زیرساخت‌های پیشرفته وجود دارد.
