رایج ترین روش‌های گندزدایی آب و فاضلاب چیست؟

وقتی آب از مراحل مختلف تصفیه عبور می‌کند، بسته به نوع مصرف نهایی، باید به میزان لازم گندزدایی شود. گندزدایی آب و فاضلاب مرحله‌ای ضروری در فرآیند تصفیه است که به‌ویژه در مواردی مانند آب آشامیدنی، پس از حذف مواد معلق و محلول، اهمیت ویژه‌ای دارد؛ چرا که این آب باید کاملاً از آلودگی‌های میکروبی پاک باشد و از نظر بهداشتی و سلامتی هیچ‌گونه خطری برای مصرف‌کننده نداشته باشد. از بین بردن یا غیرفعال کردن موجودات ذره‌بینی و میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا، به عنوان “ضدعفونی کردن آب” شناخته می‌شود. این عمل از طریق روش‌های زیر قابل اجراست:

الف) ضدعفونی با مواد شیمیایی
شامل افزودن کلر و ترکیبات آن، برم، ید و ازن.

ب) ضدعفونی با عوامل فیزیکی
از جمله گرما، اشعه ماوراء بنفش و اشعه گاما.

گندزدایی آب و فاضلاب

مکانیسم واکنش ضدعفونی‌کننده‌ها

برای توضیح عملکرد مواد ضدعفونی‌کننده، چهار مکانیسم اصلی پیشنهاد شده است:

  1. تخریب دیواره سلولی
  2. تغییر در نفوذپذیری غشای سلول
  3. تغییر در ماهیت کلوئیدی پروتوپلاسم
  4. اختلال در فعالیت آنزیم‌ها

پاره شدن دیواره سلولی باعث مرگ سلول می‌شود. برخی ترکیبات ضدعفونی‌کننده باعث اختلال در غشای سیتوپلاسمی شده و مواد حیاتی مانند نیتروژن و فسفر به جای ورود به سلول، از آن خارج می‌شوند. گروهی دیگر مانند تشعشع یا عوامل اسیدی و قلیایی، ماهیت کلوئیدی پروتوپلاسم را تغییر داده و موجب لخته شدن آن می‌شوند که به مرگ سلول می‌انجامد. همچنین ترکیباتی مانند کلر و ازن با انجام واکنش اکسیداسیون، ساختار شیمیایی آنزیم‌ها را از بین برده یا عملکرد آن‌ها را کند می‌کنند.

فهرست مطالب

معرفی انواع روش‌های گندزدایی آب و فاضلاب

عملیات گندزدایی به دو دسته کلی روش‌های فیزیکی و روش‌های شیمیایی تقسیم می‌شود. در روش‌های فیزیکی از عواملی مانند تابش اشعه فرابنفش (UV) برای نابودی میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود، در حالی که در روش‌های شیمیایی، موادی مانند کلر یا ازن برای ضدعفونی کردن آب یا فاضلاب به کار می‌روند. برای تزریق دقیق این مواد شیمیایی، معمولاً از دوزینگ پمپ‌ها استفاده می‌شود تا میزان مصرف مواد بهینه و کنترل شده باشد. در ادامه، به معرفی روش‌های رایج گندزدایی می‌پردازیم.

گندزدایی با استفاده از ازن (O₃)

ازن زنی به دلیل کارایی بالا و ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد، امروزه به یکی از روش‌های پرکاربرد در تصفیه آب و فاضلاب تبدیل شده است. ازن یک گاز ناپایدار با قدرت اکسیدکنندگی بسیار بالا است که بدون باقی‌ماندن ترکیبات مضر، تمامی میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا از جمله ویروس‌ها، باکتری‌ها، انگل‌ها و پاتوژن‌ها را از بین می‌برد.

از مهم‌ترین ویژگی‌های این روش می‌توان به عدم تولید محصولات جانبی خطرناک و عدم تأثیر بر رنگ، بو و pH آب تصفیه‌شده اشاره کرد. ازن نسبت به کلر چندین برابر قوی‌تر عمل می‌کند و به همین دلیل حتی در مقادیر پایین نیز اثربخشی بالایی دارد. این روش به‌ویژه در تصفیه آب آشامیدنی و استخرها استفاده می‌شود.

برای تولید ازن با مقدار و غلظت مناسب و به‌صورت دقیق، استفاده از دستگاه‌های ازن‌ساز ضروری است. برای خرید و مشاهده مشخصات فنی، به صفحه دستگاه ازن‌ساز مراجعه کنید.

گندزدایی آب با استفاده از ازن O3

گندزدایی آب با استفاده از ازن O3

مزایای گندزدایی با ازن:

  • قدرت اکسیدکنندگی بالا (قوی‌تر از کلر)
  • نابودی کامل ویروس‌ها، باکتری‌ها و پاتوژن‌ها
  •  تبدیل ازن به اکسیژن و نداشتن هیچ‌گونه ماده جانبی مضر
  • بی‌تأثیر بر طعم، بو، رنگ و pH آب
  • قابل استفاده برای طیف گسترده‌ای از کاربردها

معایب گندزدایی با ازن:

  • هزینه بالا برای تولید ازن در محل (نیاز به ژنراتور ازن)
  • ناپایداری بالا و عدم امکان ذخیره‌سازی یا حمل‌ونقل
  • مصرف انرژی نسبتاً بالا

گندزدایی آب و فاضلاب با استفاده از کلر

کلر همچنان به عنوان یکی از روش های پرکاربرد و قدیمی در تصفیه خانه‌های صنعتی و آشامیدنی استفاده میشود. در این روش مواد کلر دار (مانند گاز کلر، هیپوکلریت سدیم یا هیپوکلریت کلسیم) با کلریناتور به آب تزریق می‌شوند. در برخورد این ترکیبات با آب واکنشی به‌وجود می‌آید که در پی آن اسیدهیپوکلرو تولید می‌شود. این ماده به ساختار سلولی میکروب‌ها، ویروس ها و سایر عوامل بیماری‌زا حمله کرده و متابولیسم آن هارا از بین می‌برد. بدین ترتیب کلر باعث نابودی ترکیبات بیماری‌زا و خطرناک آب می‌شود. برای تزریق دقیق و موثر کلر باید از سیستم های کلرزنی استفاده کرد. برای بررسی مشخصات و خرید این تجهیزات از صفحه این تجهیزات دیدن کنید.

مزایای استفاده از کلر برای گندزدایی:

  • هزینه در مقایسه با سایر روش ها پایین
  • در دسترس بودن انواع مواد کلردار
  • ماندگاری نسبتا بالا در نتیجه باقی ماندن محافظت در خطوط توزیع
  • اثرگذاری خوب روی طیف وسیعی از میکروارگانیسم ها

معایب گندزدایی با کلر:

  • محصولات جانبی  تشکیل شده از فرآیند گندزدایی (DBPs) نظیر تری‌هالومتان‌ها (THMs) و اسیدهای هالوئواستیک (HAAs) می‌توانند سرطان‌زا باشند
  • گاز کلر حساسیت زاست و میتواند باعث خارش و سوزش پوست و چشم بشود
  • در صورت وجود مواد آلی در آب میتواند بوی بدی ایجاد کند
  • از کلر نمیتوان در پیش تصفیه سیستم اسمز معکوس استفاده کرد چرا که باعث خرابی ممبران آن می‌شود.
گندزدایی با کلر

 

گندزدایی با دی‌اکسید کلر (ClO2)

دی‌اکسید کلر یکی از مواد اکسیدکننده و گندزدای قوی است که برخلاف کلر، در برخورد با ترکیبات آلی آب، مواد جانبی خطرناکی مانند تری‌هالومتان‌ها (THMs) یا اسیدهای هالو‌استیک (HAAs) تولید نمی‌کند. مکانیسم عملکرد دی‌اکسید کلر به این صورت است که مستقیماً به دیواره سلولی میکروارگانیسم‌ها حمله می‌کند و با اختلال در فرآیندهای زیستی آن‌ها، باعث از بین رفتنشان می‌شود. دی‌اکسید کلر قادر است در بازه گسترده‌ای از pH فعالیت کند. از دی اکسید کلر در تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی، تصفیه صنایع غذایی، صنایع کاغذی و ضدعفونی آب در برج‌های خنک کننده استفاده میشود.

مزایای استفاده از دی‌اکسید کلر در گندزدایی

  • عملکرد عالی در بازه PH گسترده (بین 5 تا 10)
  • اثر ضدعفونی کننده قوی حتی در غلظت های پایین
  • نسبت به کلر ترکیبات جانبی مضر کمتری تولید میکند
  • از بین بردن فنول ها و ترکیبات آلی آب در نتیجه بهبود کیفیت، بو و طعم آب

معایب استفاده از دی اکسید کلر در گندزدایی

  • عدم امکان نگهداری و ذخیره آن به دلیل قابلیت انفجاری در غلظت بالا
  • تولید در محل و مصرف سریع به دلیل ناپایداری
  • گران بودن تجهیزاتی که برای تزریق دی اکسید کلر استفاده می‌شود

گندزدایی با اشعه فرابنفش (UV)

گندزدایی با اشعه فرابنفش یک روش فیزیکی و غیرشیمیایی برای ضدعفونی آب است که در آن از پرتوهای UV-C با طول موج 200 تا 280 نانومتر استفاده می‌شود. این اشعه با تخریب DNA و RNA میکروارگانیسم‌ها، آن‌ها را از تکثیر و فعالیت بازمی‌دارد و باعث غیرفعال‌سازی آن‌ها می‌شود. در این روش نیازی به تزریق هیچ ماده شیمیایی نیست و تنها از لامپ‌های مخصوص تابش UV استفاده می‌شود. برای مشاهده و خرید تجهیزات سیستم گندزدایی UV به صفحه گندزدایی با UV مراجعه کنید.

مزایای گندزدایی با پرتو فرابنفش

  • عدم نیاز به مواد شیمیایی و عدم تولید محصولات جانبی خطرناک مانند تری‌هالومتان‌ها (THMs)
  • از بین بردن طیف وسیعی از میکروارگانیسم‌ها، حتی موارد مقاوم به کلر
  • عدم تغییر در بو، طعم و pH آب

 معایب گندزدایی با پرتو فرابنفش

  • عدم باقی‌ماندگی در آب
  •  ذرات معلق یا رنگ می‌توانند مانع تابش مؤثر نور شوند
  • هزینه نصب و نگهداری بالاتر نسبت به روش‌هایی مانند کلرزنی
  • نیاز به تمیزکاری منظم لامپ‌ها و تعویض دوره‌ای آن‌ها

گندزدایی با اشعه فرابنفش

گندزدایی با هیپوکلریت کلسیم (پرکلرین)

یکی از ترکیبات مؤثر در گندزدایی آب، هیپوکلریت کلسیم یا پرکلرین است که دارای ۶۰ تا ۷۰ درصد کلر فعال می‌باشد. این ماده جامد به‌صورت پودر یا قرص به آب اضافه می‌شود و در تماس با آن، یون‌های هیپوکلریت آزاد می‌کند. این یون‌ها با حمله به دیواره سلولی میکروارگانیسم‌ها، باعث تخریب ساختار سلول و نابودی آن‌ها می‌شوند. از این ماده بیشتر در ضدعفونی استخرها یا مصارف کوچک مانند مخازن آب روستاها‌ استفاده می‌شود.

گندزدایی با هیپوکلریت سدیم (آب ژاول)

هیپوکلریت سدیم یا آب ژاول مایعی به رنگ زرد مایل به سبز با بوی تند کلر است که بین ۱۰ تا ۱۵ درصد کلر فعال دارد. این ماده در صنایع مختلفی مثل استخرها، تصفیه آب و فاضلاب در مقیاس کوچک استفاده می‌شود و قدرت از بین بردن میکروارگانیسم‌ها مشابه کلر گازی را دارد، اما نسبت به آن در دسترس‌تر بوده و نگهداری آن ایمن‌تر است.

ماده گندزدامزایامعایبکاربردها
ازن (O₃)قدرت اکسیدکنندگی بالا، بدون بو و طعم، بدون تغییر pHهزینه بالا، ناپایدار، مصرف انرژی زیادآب آشامیدنی، استخر، فاضلاب
کلر (گاز کلر، هیپوکلریت‌ها)ارزان، در دسترس، ماندگاری بالا، طیف اثر وسیعمحصولات جانبی مضر، بو، خورندگی، آسیب به ممبران ROآب آشامیدنی، فاضلاب، استخر
دی‌اکسید کلر (ClO₂)اثر قوی، محصولات جانبی کم، مؤثر در pH متنوعناپایدار، نیاز به تولید در محل، تجهیزات گرانفاضلاب، برج خنک‌کننده، صنایع غذایی
اشعه فرابنفش (UV)بدون مواد شیمیایی، بدون باقی‌مانده، موثر روی میکروب‌های مقاومعدم باقی‌ماندگی، تأثیر ذرات معلق، هزینه نگهداریآب آشامیدنی، استخر، فاضلاب
هیپوکلریت کلسیم (پرکلرین)کلر فعال بالا، اثر سریع، نگهداری آسانخورندگی، محصولات جانبی، مقیاس کوچکاستخر، مخازن، روستاها
هیپوکلریت سدیم (آب ژاول)ایمن‌تر از گاز کلر، در دسترس، اثر مشابهخورندگی، حساسیت، محصولات جانبیاستخر، فاضلاب، تصفیه کوچک

سوالات متداول

عوامل مؤثر بر تأثیرگذاری کلر در عمل گندزدایی چیست؟

تأثیرگذاری کلر در فرآیند گندزدایی به چند عامل مهم بستگی دارد که از جمله آنها می‌توان به دمای آب یا فاضلاب اشاره کرد. هرچه دما بالاتر باشد، اثر گندزدایی کلر بیشتر است؛ زیرا در دماهای پایین‌تر، میکروارگانیسم‌ها نسبت به تجزیه مقاوم‌تر می‌شوند.

عامل مهم دیگر، مدت زمان تماس کلر با آب یا فاضلاب است که هرچه این زمان بیشتر باشد، کیفیت گندزدایی افزایش می‌یابد. معمولاً زمان تماس لازم برای گندزدایی بین ۱۵ تا ۳۰ دقیقه در نظر گرفته می‌شود.

تنوع و گستردگی میکروارگانیسم‌ها نیز تأثیر قابل توجهی در فرآیند دارد؛ هرچه تنوع و تراکم میکروارگانیسم‌ها بیشتر باشد، مقدار کلر و زمان تماس بیشتری برای کلرزنی مورد نیاز است.

از دیگر عوامل مهم می‌توان به pH اشاره کرد که نقش کلیدی در روند گندزدایی دارد. در pH پایین، اثر گندزدایی کلر افزایش یافته و راندمان کار بهتر می‌شود.

گندزدایی فیزیکی چیست؟

گندزدایی فیزیکی، مجموعه ای از روش‌ها است که در آن بدون تزریق هیچ‌گونه ماده شیمیایی و فقط با استفاده از روش‌های فیزیکی مثل تابش اشعه فرابنفش و فیلتراسیون برای حذف یا غیرفعالسازی ناخالصی‌ها و میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود.

چرا گندزدایی آب و فاضلاب اهمیت دارد؟

گندزایی از مهم‌ترین مراحل در فرآیند تصفیه به‌شمار می‌رود چرا که با حذف عوامل بیماری‌زا و خطرناک از آب سلامت انسان و محیط زیست را تضمین می‌کند. این مرحله همچنین از آلوده شدن منابع آبی نیز حفاظت می‌کند.

معیارهای انتخاب بهترین روش گندزدایی چیست؟

از آنجایی که هدف از فرآیند گندزدایی در صنایع مختلف متفاوت است و همچنین نوع آب یا فاضلاب ورودی در هر صنعت ویژگی‌های خاص خود را دارد، لازم است در انتخاب روش گندزدایی مناسب، مجموعه‌ای از معیارها در نظر گرفته شود. از جمله مهم‌ترین این معیارها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • نوع میکروارگانیسم‌های موجود در آب
  • مشخصات فاضلاب یا آب ورودی که شامل pH، کدورت، دما و میزان مواد آلی و معدنی می‌شود
  • خروجی گندزدایی و کاربرد آن (آب شرب، صنعت، کشاورزی و…)
  • بودجه و هزینه در نظر گرفته شده برای این کار
  • شرایط محیطی و ایمنی محل تصفیه