تصفیه آب شهری فرایندی است که به منظور تأمین آب شرب ایمن و قابل استفاده برای جامعه انجام می‌شود. هدف اصلی این فرایند، حذف آلودگی‌ها، مواد آلی، باکتری‌ها، ویروس‌ها، مواد شیمیایی مضر و هرگونه ذره‌های معلق موجود در آب شهری است.
فرایند تصفیه ممکن است در مراحل مختلفی انجام شود، اما در اکثر سیستم‌های تصفیه آب شهری، فرایندهای زیر عموماً شامل آنها هستند:
ته‌نشینی (انگل‌زدایی):
این مرحله به منظور حذف ذرات معلق بزرگتر از گرانول‌های شن و ماسه انجام می‌شود. در این مرحله، آب به صورت آهسته از روی لایه‌های گرانولی عبور می‌کند تا ذرات معلق در آن جا متراکم شوند و جدا شوند.
رسوبگیری:
در این مرحله، آب به آرامی حرکت کرده و ذرات سنگین‌تر و رسوب‌ها در کف تانک‌ها تجمع می‌یابند. این رسوب‌ها شامل رسوبات طبیعی معدنی مانند سنگ‌ها، رسوبات آهن، منگنز و غیره هستند.
ته‌نشینی شیمیایی:
در این مرحله، مواد شیمیایی مخصوصی به آب افزوده می‌شود تا ذرات معلق کوچکتر، جلوی آنتروپی‌های مثبتی را که منجر به تشکیل ابر و رسوب‌های زیاد می‌شود، بگیرد. این فرایند به عنوان “پرسیپیتاسیون” شناخته می‌شود.
فیلتراسیون:
در این مرحله، آب از طریق فیلترهای متخلخل عبور می‌کند تا ذرات معلق کوچکتر و باقیمانده‌ها را حبس کند. فیلترها معمولاً از شن و ماسه، کربن فعال و یا مواد غشایی مانند پلیمرها تشکیل شده‌اند.
ضدعفونی:
در این مرحله، برای از بین بردن باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر عوامل زیستی آب، مواد ضدعفونی کننده مانند کلر یا ازن به آب اضافه می‌شوند. این اقدام می‌تواند به عنوان مرحله آخر تصفیه آب استفاده شود و همچنین به منظور حفظ کیفیت آب در شبکه توزیع آب شهری نیز استفاده می‌شود.
با پیشروی تکنولوژی، فرایندهای دیگری مانند نانوفیلتراسیون و ازن‌زنی نیز در تصفیه آب شهری استفاده می‌شوند. ترکیب این فرایندها و مراحل به ویژگی‌های منطقه و نیازهای آبی شهری بستگی دارد.
روش‌های مختلفی برای تصفیه آب شهری وجود دارد. در زیر، برخی از اصلی‌ترین روش‌های تصفیه آب شهری را بررسی خواهیم کرد:
تصفیه فیزیکی:
این روش شامل مراحلی است که بر اساس خصوصیات فیزیکی آب، ناخالصی‌های معلق را از آب حذف می‌کند. این فرآیندها شامل جداسازی مواد معلق به وسیله فیلتراسیون، رسوبگیری و روش‌های دیگر می‌شود.
تصفیه شیمیایی:
در این روش، از مواد شیمیایی برای از بین بردن ناخالصی‌های حل شده در آب استفاده می‌شود. به عنوان مثال، فرآیند کربن‌سازی فعال با استفاده از جاذب‌های شیمیایی مانند کربن فعال استفاده می‌شود تا مواد آلی، مواد آلوده‌کننده و عناصر شیمیایی حذف شوند.
تصفیه بیولوژیکی:
در این روش، آب به محیطی مساعد برای رشد و فعالیت میکروارگانیسم‌ها تغذیه می‌کند. این میکروارگانیسم‌ها ناخالصی‌های آلی و بیولوژیکی را به صورت طبیعی تجزیه می‌کنند. فرآیندهایی مانند فیلتراسیون بیولوژیکی و تصفیه لجن فعال در این دسته قرار می‌گیرند.
تصفیه آب با استفاده از غشاء:
از مهمترین روش‌های تصفیه آب با استفاده از غشاء، می‌توان به اسمز معکوس، فیلتراسیون با غشاء و نانوفیلتراسیون اشاره کرد. در این روش‌ها، آب از طریق غشاء به فیلتراسیون تحت فشار می‌گذرد و مواد معلق، ناخالصی‌ها و مواد حل شده را از آب جدا می‌کند.
تصفیه پیشرفته:
در برخی شهرها، روش‌های پیشرفته‌تری برای تصفیه آب به کار می‌روند. این روش‌ها شامل تصفیه به وسیله نانوذرات، تصفیه به وسیله فرآیندهای فوتوکاتالیستی، استفاده از فیلتراسیون با استفاده از غشاء‌های نانومتری و استفاده از روش‌های پیشرفته مانند اکسیداسیون پیشرفته و فرآیندهای هیدروژناسیون می‌باشد.
روش‌های تصفیه آب شهری ممکن است در هر شهر و منطقه متفاوت باشد و بسته به منابع آب موجود و نیازهای محلی تعیین شود. همچنین، در بسیاری از موارد، ترکیبی از این روش‌ها به کار گرفته می‌شود تا بهبود کیفیت آب تامین شود.
تصفیه آب شهری دارای بسیاری از مزایا است که در زیر برخی از آنها را بررسی می‌کنیم:
تأمین آب آشامیدنی:
از مزیت اصلی تصفیه آب شهری، تأمین آب آشامیدنی است. با اعمال فرآیندهای تصفیه، مواد آلوده، میکروارگانیسم‌ها و ناخالصی‌های مضر از آب حذف می‌شوند و آب به شکلی ایمن و قابل مصرف در اختیار جامعه قرار می‌گیرد.
بهبود کیفیت آب:
تصفیه آب شهری کیفیت آب را بهبود می‌بخشد. با حذف ناخالصی‌ها، مواد آلی، مواد حل شده و میکروارگانیسم‌ها، آب تصفیه شده پاکتر و سالم‌تر می‌شود. این اقدام باعث افزایش سلامتی و بهبود زندگی جامعه می‌شود.
حذف عناصر شیمیایی آلوده:
تصفیه آب شهری می‌تواند عناصر شیمیایی آلوده را از آب حذف کند. فرآیندهای شیمیایی و غشاء‌های نانومتری می‌توانند مواد سمی مانند فلزات سنگین، عناصر رادیواکتیو و مواد آلوده دیگر را از آب جدا کنند.
کاهش بیماری‌ها:
تصفیه آب شهری می‌تواند به کاهش انتشار بیماری‌های منتقله از آب کمک کند. حذف میکروارگانیسم‌ها از آب، احتمال انتقال بیماری‌هایی مانند کولرا، تیفوئید و دیگر عفونت‌ها را کاهش می‌دهد.
محافظت از محیط زیست:
با تصفیه آب شهری، آب‌های زیرزمینی و سطحی از آلودگی محافظت می‌شوند. فرآیندهای تصفیه آب می‌توانند آلودگی‌های آب را کاهش دهند و از تخریب منابع آبی جلوگیری کنند.
مصرف بهینه آب:
تصفیه آب شهری می‌تواند با بهبود کیفیت آب، مصرف بهینه آب را تسهیل کند. آب تصفیه شده معمولاً به عنوان آب آشامیدنی، آب کشاورزی و آب صنعتی استفاده می‌شود و در نتیجه، به مدیریت منابع آب کمک می‌کند.
تصفیه آب شهری به دلایل بهداشتی، اقتصادی و محیط زیستی بسیار مهم است و برای حفظ سلامتی و کیفیت زندگی جامعه بسیار ضروری است.
تصفیه آب شهری می‌تواند به منابع آبی کمک‌های مهمی ارائه دهد. در زیر تأثیرات آن را بر روی منابع آبی بررسی می‌کنیم:
کاهش استفاده از منابع آبی طبیعی:
با تصفیه و استفاده از آب تصفیه شده به عنوان منبع آب آشامیدنی، نیاز به استفاده از منابع آبی طبیعی مانند رودخانه‌ها و دریاچه‌ها به‌طور مستقیم کاهش می‌یابد. این کاهش مستقیماً به حفظ منابع آبی و اکوسیستم‌های آبی مورد استفاده مرتبط است.
حفظ کیفیت آب:
با تصفیه و حذف ناخالصی‌ها، مواد آلی و میکروارگانیسم‌ها از آب، کیفیت منابع آبی حفظ می‌شود. این باعث می‌شود که آب موجود در منابع طبیعی، مانند رودخانه‌ها و دریاچه‌ها، کمتر آلوده شده و بتواند برای حفظ تنوع زیستی و استفاده‌های دیگر مورد استفاده قرار گیرد.
کاهش ضایعات آب:
تصفیه آب به کاهش ضایعات آب کمک می‌کند. آب تصفیه شده به صورت مستقیم در شبکه آب شهری تحویل می‌شود و با اجرای فرآیندهای بهینه سازی سامانه توزیع، از اتلاف آب به دلیل نشتی‌ها و تلفات غیرفنی جلوگیری می‌کند. این کاهش ضایعات آب به تأمین آب بیشتر برای کاربردهای دیگر مانند کشاورزی و صنعت کمک می‌کند.
حفظ منابع آب زیرزمینی:
با تصفیه آب شهری، نیاز به بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی به‌طور مستقیم کاهش می‌یابد. زیرا با استفاده از آب تصفیه شده، می‌توان از منابع آب زیرزمینی کمتر بهره برداری کرده و این منابع را به عنوان پشتیبانی برای تأمین آب آشامیدنی و کاربردهای دیگر در نظر گرفت.
بنابراین، تصفیه به بهینه‌سازی استفاده از منابع آبی، کاهش تأثیرات منفی بر روی منابع آبی طبیعی و حفظ کیفیت آب کمک می‌کند.
