مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کلر در تصفیه آب: مکانیزم اثر، از بین بردن باکتریها، محاسبه میزان تزریق و طراحی واحد کلرزنی

۱. مکانیزم اثر کلر در ضدعفونی آب

کلر (Cl₂) و مشتقات آن (مانند هیپوکلریت سدیم/کلسیم) با تخریب دیواره سلولی و غشای سیتوپلاسمی باکتریها، ویروسها و سایر پاتوژنها، آنها را غیرفعال میکند.

• مراحل اصلی:
  ۱. نفوذ به سلول: کلر به صورت اسید هیپوکلروز (HOCl) در آب حل میشود و از غشای سلولی عبور میکند.
  ۲. اکسیداسیون اجزای حیاتی:

  • تخریب پروتئینها، آنزیمها (مثل آنزیمهای تنفسی) و DNA.

  • اختلال در متابولیسم سلولی و توقف تکثیر.
    ۳. لیز سلولی: از دست دادن یکپارچگی غشا و نشت مواد سلولی.

۲. میزان اثرگذاری کلر

• باکتریها: ۹۹.۹٪ کاهش (۳ log) با دوز ۰.۲–۰.۵ mg/L و زمان تماس ۳۰ دقیقه در pH خنثی.

• ویروسها: مقاومتر از باکتریها؛ نیاز به دوز ۰.۵–۱ mg/L و زمان تماس طولانی تر.

• کیستها (ژیاردیا و کریپتوسپوریدیوم): کلر مؤثر نیست و نیاز به روشهای ترکیبی (مثل فیلتراسیون) دارد.

عوامل مؤثر در کارایی کلر:

• pH آب: اسید هیپوکلروز (HOCl) در pH پایین (۶–۷.۵) غالب است و قدرت ضدعفونی بالاتری دارد.

• دما: افزایش دما، سرعت واکنش کلر با پاتوژنها را افزایش میدهد.

• مواد آلی (TOC): مواد آلی با کلر واکنش داده و ترکیبات جانبی مضر (DBPs) مانند تریهالومتانها (THMs) ایجاد میکنند.

۳. فرمولهای محاسبه دوز کلر

الف) دوز کلر مورد نیاز (Chlorine Demand)

دوز کلر (mg/L)=کلر مورد نیاز برای ضدعفونی+کلر مصرفی برای اکسیداسیون مواد آلی

• مثال:

  • اگر TOC = ۳ mg/L و نیاز به ۰.۵ mg/L کلر آزاد برای ضدعفونی باشد:

  دوز کلر کل=۰.۵+(۱.۲×۳)=۴.۱ mg/L

ب) زمان تماس (Ct Value)

Ct=غلظت کلر باقیمانده (mg/L)×زمان تماس (دقیقه)

• Ct برای ۹۹٪ کاهش باکتریها: ۱۵–۳۰ mg·min/L.

• Ct برای ویروسها: ۳۰–۶۰ mg·min/L.

۴. طراحی واحد کلرزنی

اجزای اصلی سیستم کلرزنی:

۱. منبع کلر:

• کلر گازی (Cl₂): پرکاربرد در تصفیهخانههای بزرگ (نیاز به سیستم ایمنی پیشرفته).

• هیپوکلریت سدیم (NaOCl): محلول مایع برای سیستمهای کوچک.

• هیپوکلریت کلسیم (Ca(OCl)₂): قرص یا پودر برای کاربردهای روستایی.

۲. سیستم تزریق:

• ایجکتور (Venturi): اختلاط کلر گازی با آب.

• پمپهای دیافراگمی: تزریق محلول هیپوکلریت.

۳. مخزن تماس (Contact Chamber):

• زمان تماس ≥ ۳۰ دقیقه برای اطمینان از ضدعفونی.

• طراحی مارپیچی یا بافل برای جلوگیری از جریان کوتاه.

۴. کنترل غلظت کلر باقیمانده:

• استفاده از سنسورهای آمپرومتری یا رنگسنجی برای پایش Online.

پارامترهای طراحی:

• دبی آب (Q): تعیین ظرفیت سیستم تزریق.

• غلظت کلر مورد نیاز: بر اساس کیفیت آب و استانداردهای بهداشتی.

• ایمنی: نصب سیستمهای تشخیص نشت کلر و تهویه اضطراری.

۵. مزایا و معایب کلرزنی

مزایا:

• هزینه پایین و در دسترس بودن.

• اثر باقیمانده (Residual Effect): کلر باقیمانده از آلودگی مجدد در شبکه توزیع جلوگیری میکند.

• طیف گسترده ضدعفونی (باکتریها، ویروسها، انگلها).

معایب:

• تشکیل ترکیبات جانبی مضر (DBPs) مانند تریهالومتانها (THMs) و هالواستیک اسیدها (HAAs).

• سمیت کلر گازی برای انسان و محیط زیست.

• مقاومت برخی پاتوژنها (مثل کریپتوسپوریدیوم).

۶. استانداردهای کلرزنی

• WHO: حداکثر کلر باقیمانده در آب آشامیدنی ≤ ۵ mg/L.

• EPA: حد مجاز THMs ≤ ۰.۰۸ mg/L.

• استاندارد ملی ایران (۱۰۵۳): کلر باقیمانده آزاد ≥ ۰.۵ mg/L در انتهای شبکه توزیع.

۷. مثال طراحی

• ورودی: دبی آب = ۱۰ m³/hr، کلر مورد نیاز = ۲ mg/L.

• محاسبات:

  • مصرف کلر روزانه = ۱۰×۲×۲۴=۴۸۰ g/day

  • انتخاب پمپ دیافراگمی با ظرفیت ۵۰۰ g/day.

  • حجم مخزن تماس  m³۱۰×۰.۵=۵m³ (برای زمان تماس ۳۰ دقیقه).

۸. جمع بندی

کلرزنی به عنوان روشی مقرون بهصرفه و موثر در ضدعفونی آب، نقشی کلیدی در تأمین آب آشامیدنی سالم ایفا میکند. طراحی سیستم باید بر اساس کیفیت آب ورودی، دبی و مقررات بهداشتی انجام شود. کنترل دقیق غلظت کلر باقیمانده و ترکیبات جانبی، همراه با رعایت ایمنی، از الزامات اصلی است. در مواردی که تشکیل DBPs نگران کننده است، استفاده از روش های ترکیبی (مثل کلرآمیناسیون یا UV) توصیه میشود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اندازه گیری کلر
مواد مورد نیاز:
محلول نیترات نقره ۰٫۰۵ نرمال :۸٫۴۹۳۸ گرم نیترات نقره را که قبلا در اون در حرارت ۱۰۵ درجه سانتیگراد حداکثر به مدت یک ساعت قرارداده شده و به وزن ثابت رسیده را در آب مقطر حل نموده و حجم را به یک لیتر برسانید و با محلول ۰٫۰۵ نرمال کلرور سدیم یا پتاسیم استاندارد نمائید .همچنین می‌توانید یک عدد تیترازول ۰٫۱ نرمال نیترات نقره را در یک بالن ژوژه ۲ لیتری منتقل کرده و به حجم برسانید .
تهیه محلول ۰٫۰۵ نرمال کلرور سدیم : ۲٫۹۲۲۲ گرم از کلرور سدیمی‌ که قبلا در اون در حرارت ۱۰۵ درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت خشک شده است ، در آب مقطر حل نموده و به حجم یک لیتر برسانید .
تهیه محلول ۰٫۰۵ نرمال کلرور پتاسیم : ۳٫۷۲۷۷ گرم از کلرور پتاسیمی که قبلا در اون در حرارت ۱۰۵ درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت خشک شده است، در آب مقطر حل نموده و به حجم یک لیتر برسانید .
محلول ۵ درصد کرومات پتاسیم ۵۰g/litK2CrO4 مقدار ۱۲٫۵ گرم کرومات پتاسیم را در ۲۵۰ میلی‌لیتر آب مقطر حل نمائید . برای تهیه محلول ۱۰ کرومات پتاسیم ۱۰۰g/litK2CrO4 مقدار ۲۵ گرم کرومات پتاسیم را در ۲۵۰ میلی‌لیتر آب مقطر حل نمائید
معرف فنل فتالئین : ۰٫۵ گرم فنل فتالئین را در ۱۰۰ میلی‌لیتر اتانول حل نمائید و طبق استاندارد ASTM، یک گرم فنل‌فتالئین را در یک لیتر اتانول ۹۶ درصد حل نمائید .
محلول اسید نیتریک ۰٫۱ نرمال : ۱٫۴ میلی‌لیتر اسید نیتریک غلیظ را با ۲۰۰ میلی‌لیتر آب مقطر مخلوط نمائید .
محلول هیدروکسید سدیم ۰٫۱ نرمال :۱ گرم هیدروکسید سدیم (NaOH) را در ۲۵۰ میلی‌لیتر آب مقطر حل نمائید .
وسائل مورد نیاز:
بشر ۱۰۰ و ۲۵۰ میلی‌لیتری
قیف بوخنر و ارلن مایر خرطومی
بالن ژوژه ۲۵۰ میلی‌لیتری
پی پت حبابدار ۱۰ و ۲۵ میلی‌لیتری
ارلن مایر ۲۵۰ میلی‌لیتری
کاغذ صافی بافت ریز (باند آبی) یا واتمن ۴۲
دستورالعمل آزمایش:
۱- اگر درصد کلر در نمونه کم باشد: مقدار ۵ گرم از نمونه را به دقت توزین نموده و به یک بشر ۲۵۰ میلی‌لیتری منتقل نمائید . ۷۵ میلی‌لیتر آب مقطر اضافه نموده و تا نزدیک نقطه جوش حرارت دهید . سپس محلول را در حرارت ملایم در زیر نقطه جوش به مدت ۱۵ دقیقه دهید و در این مدت محلول راهم بزنید. محلول را کناری بگذارید تا سرد شده و به درجه محیط برسد. در مرحله ‌بعد محلول سرد شده را با قیف بوخنر و با کاغذ صافی باند آبی توسط پمپ‌ خلاء صاف نمائید و چند بار با آب شستشو دهید .در تیتراسیون با روش مور باید محلول خنثی‌باشد (PH=7). درصورت نیاز باید PH محلول را تنظیم کرد. پس از تنظیم PH یک میلی‌لیتر معرف کرومات پتاسیم ۵ درصد اضافه کنید تا رنگ محلول زردشود. ارلن مایر را روی یک صفحه کاغذ سفید قرارداده و با محلول ۰٫۰۵ نرمال نیترات نقره تیتر کنید تا رنگ محلول از زرد به‌ قرمز آجری تغییرکند. حجم نیترات نقره مصرفی را یادداشت کنید (V Sample) . سپس یک شاهد از مقطر و ۱ میلی لیتر کرومات پتاسیم ۵ درصد تهیه و با نیترات نقره ۰٫۰۵ نرمال تیتر کنید تا از زرد به ‌قرمز آجری تغییر رنگ دهد. نیترات نقره مصرفی را یادداشت کنید (V Blank) .
۲- اگر درصد کلر در نمونه زیاد باشد: یک گرم از نمونه را با دقت توزین نموده و به یک بشر ۱۰۰ میلی‌لیتری منتقل نمائید .۷۵ میلی‌لیتر آب مقطر اضافه نموده و تا نزدیک نقطه جوش حرارت دهید. سپس محلول را در حرارت ملایم در زیر نقطه جوش به مدت ۱۵ دقیقه دهید و در این مدت محلول را هم بزنید. رسوب را در یک بالن ژوژه ۲۵۰ میلی‌لیتری با کاغذ صافی بافت ریز (باند آبی) صاف نموده و آن را چندین بار با آب مقطر شستشو دهید . پس از سرد شدن به حجم رسانده و ۲۵ میلی‌لیتر از محلول را به یک ارلن مایر ۲۵۰ میلی‌لیتری منتقل نموده و حدود ۱۰۰ میلی‌لیتر آب مقطر اضافه نموده و ابتدا PH محلول را تنظیم نموده و سپس کرومات پتاسیم اضافه کرده و با محلول نیترات نقره ۰٫۰۵ نرمال تیتر نمائید . حجم نیترات نقره مصرفی را یادداشت کنید (V Sample). یک شاهد از ۱۰۰ میلی‌لیتر مقطر و ۱ میلی‌لیتر کرومات پتاسیم تهیه کرده و با نیترات نقره ۰٫۰۵ نرمال تیتر کنید تا از زرد به ‌قرمز آجری تغییر رنگ دهد. حجم نیترات نقره مصرفی را یادداشت نمائید (V Blank) .
تنظیم PH:
به محلول ۳ تا ۴ قطره معرف فنل فتالئین اضافه کنید .چنانچه رنگ محلول ارغوانی شد محلول قلیائی‌است در اینحالت برای تنظیم PH قطره اسید نیتریک ۰٫۱ نرمال اضافه نمائید تا رنگ محلول صورتی کم رنگ شود. اگر بعد از اضافه کردن فنل فتالئین محلول بی رنگ بود آن را با محلول سود ۰٫۱ نرمال خنثی کنید تا صورتی کمرنگ شود.
محاسبات :
اگر نرمالیته نیترات نقره ۰٫۰۵ نرمال و وزن نمونه یک گرم باشد، درصد کلر در نمونه برابر است با :
% Cl= (V Sample – V Blank ) (ml) × ۰٫۱۷۷۳
اگر نرمالیته نیترات نقره ۰٫۰۵ نرمال و وزن نمونه ۵ گرم باشد، درصد کلر در نمونه برابر است با :
% Cl ( V Sample – V Blank ) (ml) × ۰٫۰۳۵۴
زمانی که درصد کلر در نمونه بالاباشد، حجم محلول ۲۵۰ میلی‌لیتر رسانده و ۲۵ میلی‌لیتر از محلول استفاده می‌کنند.
اگر نرمالیته نیترات نقره ۰٫۰۵ نرمال و وزن نمونه یک گرم باشد، درصد کلر در نمونه برابر است با :
% Cl ( V Sample – V Blank ) (ml) × ۱٫۷۷۲۶
اگر نرمالیته نیترات نقره ۰٫۰۵ نرمال و وزن نمونه ۵ گرم باشد، درصد کلر در نمونه برابر است با :
% Cl ( V Sample – V Blank ) (ml) × ۰٫۳۵۴۵
استاندارد کردن نیترات نقره :
۱۰ یا ۲۵ میلی‌لیتر از محلول کلرور سدیم یا پتاسیم تهیه شده را به یک ارلن مایر ۲۵۰ میلی‌لیتری منتقل کرده ، ۱۰۰ میلی‌لیتر آب مقطر و ۱ میلی‌لیتر کرومات پتاسیم اضافه نموده و با نیترات نقره تیتر نمائید .حجم نیترات نقره مصرفی را یادداشت نمائید .
محاسبات :
اگر از ۱۰ میلی‌لیتر محلول کلرور سدیم یا پتاسیم ۰٫۰۵ نرمال استفاده شود نرمالیته نیترات نقره برابر است با :
N AgNO3 = 1/(2 × V AgNO3)

اگر از ۲۵ میلی‌لیتر از محلول ۰٫۰۵ نرمال کلرور سدیم یا پتاسیم استفاده شود نرمالیته نیترات نقره برابر است با :
N AgNO3 = 1.25/(V AgNO3)
یادآوری :
نیترات نقره هنگامی‌که مورد استفاده قرار نمی‌گیرد بایستی در مکانی تاریک و در شیشه تیره نگهداری شود زیرا نیترات نقره تجزیه‌ می‌شود.
تیتراسیون باید در دمای محیط انجام شود زیرا دماهای بالا، انحلال پذیری Ag2CrO4 را بطور قابل ملاحظه‌ای افزایش‌می‌دهد.
اگر از محلول ۵ درصد کرومات پتاسیم (۵۰ gr/lit) استفاده شود، باید یک میلی‌لیتر کرومات پتاسیم و چنانچه ‌از محلول ۱۰ درصد کرومات پتاسیم (۱۰۰ gr/lit) استفاده شود، باید ۵/۰ میلی‌لیتر از کرومات پتاسیم اضافه شود.
نمونه های سیمان و کلینکر و مواد خام معمولا نیازی به‌تنظیم PH ندارند و فقط نمونه های با درصد قلیائی بالا، نیاز به ‌تنظیم PH دارند، زیرا قلیائیها باعث افزایش PH محلول می‌گردند و در نتیجه ‌در محیط قلیائی اکسید نقره رسوب می‌کند.
برای تهیه شاهد می‌توان از ۵/۰ گرم کربنات کلسیم خالص (CaCO3) و۱۰۰ میلی‌لیتر آب استفاده کرد. کربنات کلسیم رسوب بی‌اثری می‌دهد که ‌شبیه رسوب AgCl است و در مطابقت ته ‌رنگها به ‌طور مؤثر کمک‌ می‌کند.

صفحات جداگانه مرجع تخصصی آب و فاضلاب - سه شنبه هفدهم اسفند ۱۳۹۵
مطالب مرجع تخصصی آب و فاضلاب - یکشنبه پانزدهم اسفند ۱۳۹۵
مطالب مرجع تخصصی آب و فاضلاب - یکشنبه پانزدهم اسفند ۱۳۹۵
مطالب مرجع تخصصی آب و فاضلاب - یکشنبه پانزدهم اسفند ۱۳۹۵
مطالب مرجع تخصصی آب و فاضلاب - یکشنبه پانزدهم اسفند ۱۳۹۵
شبکه های جمع آوری فاضلاب تحت مکش - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
دانلود پروژه طرح توزیع و انتقال آب شهرک شهید بهشتی شیراز - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
تصفیه فاضلاب کارخانجات نساجی - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
مقایسه و انتخاب بهینه سیستمهای جمع آوری فاضلاب در اجتماعات کوچک - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
فرهنگ لغات و اصطلاحات فاضلاب - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
اجرا سقف مخازن هاضم لجن (Digester Tanks) - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
تصفیه خانه شهرستان بابل - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
خوردگی در لوله ها و تاسیسات آب - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
فرایند انعقاد و لخته سازی - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
حذف بیولوژیکی نیتروژن - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
واحداندازه گیری جریان Folw Measurement - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
تصفیه بیولوژیکی به روش لاگونهای هوادهی Aerated Lagoons - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
بررسی روشهای جمع آوری فاضلاب - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
استخر های تثبیت فاصلاب - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
BOD و آزمایش BOD - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
توضیح و نکات پارامتر های آب - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
دانلود پروژه آب و فاضلاب ، طراحی کانال انتقال آب - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
آموزش کاربردی نرم افزار Sewer Cad - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
آموزش watercad - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
مقاله پیرامون بتن ناتراوا - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
دانلود فایل متره و برآورد انتقال آب روستایی - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
محاسبه عمق نرمال در کانالهای ذوزنقه ای و مستطیلی - جمعه بیست و هفتم اسفند ۱۳۹۵
برترین سایت های مدیریت پروژه و مدیریت ساخت سال 95 - پنجشنبه بیست و ششم اسفند ۱۳۹۵
کنفرانس های مدیریت ساخت و پروژه - شنبه چهاردهم اسفند ۱۳۹۵
مکانیزم آلوده شدن آبهای زیرزمینی - جمعه ششم اسفند ۱۳۹۵
اصطلاحات آب و فاضلاب و محیط زیست - جمعه ششم اسفند ۱۳۹۵
دانشگاه های دارای رشته آب و فاضلاب - سه شنبه بیست و ششم مرداد ۱۳۹۵
کنفرانس های آب و فاضلاب - سه شنبه بیست و ششم مرداد ۱۳۹۵
ژورنال های تخصصی آب و فاضلاب - سه شنبه بیست و ششم مرداد ۱۳۹۵
عناوین پایان نامه های رشته آب و فاضلاب - سه شنبه بیست و ششم مرداد ۱۳۹۵
قانون بیمه‌های اجتماعی کارگران ساختمانی - سه شنبه بیست و ششم مرداد ۱۳۹۵
کتاب های تخصصی مدل سازی اطلاعات ساختمان - یکشنبه بیست و چهارم مرداد ۱۳۹۵
Business Case - شنبه بیست و سوم مرداد ۱۳۹۵
آشنائي با سيستم مديريت امنيت اطلاعات (ISMS) - جمعه بیست و دوم مرداد ۱۳۹۵
مفاهیم پایه استانداردهای مدیریت - پنجشنبه بیست و یکم مرداد ۱۳۹۵
برگزاری تور آموزشی پرینس 2 Prince2 - سه شنبه نوزدهم مرداد ۱۳۹۵
سیستم مدیریت تغییر پروژه - یکشنبه هفدهم مرداد ۱۳۹۵
نقش منشور پروژه در کامیابی پروژه - شنبه شانزدهم مرداد ۱۳۹۵
دفاتر مدیریت پروژه - جمعه پانزدهم مرداد ۱۳۹۵
کلیات آزمون های کنترل کیفی آب - پنجشنبه چهاردهم مرداد ۱۳۹۵
مدیریت پیشبرانه پروژه: بر اساس یک دیدگاه استراتژیک مدیریت پروژه توسط شبیه سازی - چهارشنبه سیزدهم مرداد ۱۳۹۵
کدورت و مواد معلق در تصفیه خانه آب - چهارشنبه سیزدهم مرداد ۱۳۹۵
اندازه گیری نیتروژن کل - سه شنبه دوازدهم مرداد ۱۳۹۵
تعیین مقدار مواد آلی در آب - دوشنبه یازدهم مرداد ۱۳۹۵
تعیین مقدار کرومات در آب - یکشنبه دهم مرداد

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مضرات کلر زیادی آب

متأسفانه با توسعه تمدن جدید و صنعتی شدن جوامع، فاضلاب‌های صنعتی، مواد سمی، (فلزات  سنگین) و آلودگی‌های مضر که برای سلامتی موجود تهدید به حساب می‌آید، از قبیل اسیدیته آزاد، مواد قلیائی، گازهای سمی، مواد رادیواکتیو، میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا، چربی و روغن و ... را وارد آب‌های شیرین قابل دسترس می‌نمایند.
تصفیه‌خانه‌های آب شرب جهت مبارزه با آلودگی‌ها با اضافه کردن مقداری کلر که ارزان‌ترین و قابل دسترس‌ترین آنتی‌اکسیدان است، میکروب‌ها و ویروس‌ها را در شرایطی خاص (نه به‌طور کامل) از بین می‌برند. هنگامی که کلر به‌عنوان گندزدائی کننده در تصفیه آب به کار می‌رود، در اثر ترکیب کلر با مواد آلی مثل اسید هیومیک تولید تری‌هالومتان‌ها THMs یا هالوفرم‌ها را می‌نماید، تری‌هالومتان‌های اصلی عبارتند از: کلروفرم (CHCL۳)، برمودی کلرومتان (CHBrCL۲)، دی‌برموکلرومتان (CHBr۲CL) و برموفرم (CHBr۳). شواهدی در دست است که این ترکیبات خاصیت سرطان‌زائی دارند، که برای سلامتی انسان‌ها جداً مضر تشخیص داده شده‌اند. در شکل تصفیه آب به‌صورت رایج این‌گونه مواد هم‌چنان در آب باقی می‌مانند و کلر اضافی باقی‌مانده نیز اثر زیان‌آور خود را بر سلامتی انسان‌ها وارد می‌سازد. در هر حال تصفیه‌های اولیه تأثیر زیادی در رابطه با مقابله با آلودگی‌ شیمیائی و عناصر محلول در آب نمی‌توانند انجام دهند. فلزات مضر و نمک‌های زیان‌آور هم‌چنان از طریق آب آشامیدنی وارد بدن انسان‌ها می‌گردند و اثرات تخریبی خود را به‌جای خواهند گذاشت.

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

گندزدايی
کيفيت ميکروبيولوژيکی آب شرب يکی از پارامترهای مهم قابل قبول بودن آب برای شرب است و اثرات كيفي آن بر روی بهداشت عمومی بيشتر از اثرات شيميايی آب می باشد. با نوشيدن يك ليوان آب آلوده ممکن است در زمان کوتاه اثرات بهداشتی آن مشاهده گردد ولی اثرات بهداشتی مواد شيميايي آب ممکن است از چند روز تا چندين سال متفاوت باشد.
کيفيت خوب ميکروبيولوژی آب با استفاده از گندزدايی آب قبل از شبکه توزيع تامين و با وجود مقدار باقيمانده ماده گندزدا در آب از آلودگی ثانوی و رشد مجدد ميکروبها جلوگيری می‌کند. گندزدايی ايده‌آل بايد دارای خصوصيت‌های زير باشد:
-   بطور موثر پاتوژنها را در شرايط مختلف فيزيکی و شيميايی از بين ببرد.
-   مقدار باقيمانده مواد گندزدا در آب وجود داشته و قابل اندازه گيری باشد.
-   مواد جانبی مضر توليد نکند.
-   توليد آن ساده، نگهداری آن سالم و مطمئن باشد .
-   اقتصادی باشد.
-   استفاده آن در آب اثرات سوء بهداشتی و طعم و بو نداشته باشد .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

همانطور که می دانید، منابع تامین آب مصرفی ما انسانها(اعم از رودخانه ها، چاهها، چشمه ها، سدها و ...) آلوده به میکروب ها و میکروارگانیزمهایی هستند که استفاده از این آبها را بدون ضدعفونی کردن، برای ما غیر ممکن می سازند. سازمانهای آب و فاضلاب شهری برای از بین بردن میکروارگانیزمهای بیماری زا و تامین آب مصرفی بهداشتی برای شهروندان، اقدام به اضافه کردن کلر به آب می کنند.

کلرزنی امروزه به عنوان متداولترین روش گندزدایی آب آشامیدنی در دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. اما استفاده از کلر علیرغم اینکه مزایا و فواید بسیاری به همراه دارد، دارای معایب و مضراتی نیز هست. به همین دلیل متخصصان ضمن توصیه روشهای جایگزین کلرزنی، تاکید دارند که کلر باقیمانده در آب شهری، در نقطه مصرف و درست قبل از نوشیدن، از آب حذف شود.

در این مقاله سعی می کنیم علاوه بر توجه به مزایای فرآیند کلرزنی، به مضرات آن نیز اشاره کنیم.
کلرزنی
كلر ابتدا در سال 1908 در شیكاگو به یك سیستم آب همگانی افزوده شد و در از بین بردن بسیاری انواع بیماری های منتقل شده آبی مثل وبا و تب تیفوئید قابل استفاده بود. پیش از كلرزدن بسیاری شهرهای عمده دارای آمار مرگ و میر 1 در 1000 نفر به تنهایی از تیفوئید بودند. كلر برای گندزدایی كردن آب شهرداری به مدت بیش از 80 سال استفاده شده و دارای اثرات مثبت بر بهداشت همگانی بوده است.

هرچند كه كلرزنی یكی از متداولترین روشهای شیمیایی گندزادایی است ، اما ازن زنی در فرانسه ، آلمان ، كانادا و شوروی سابق معمول است. در كشورهای اروپایی از دی اكسید كلر برای ضدعفونی كردن استفاده میشود. به طور كلی ماده ضد عفونی كننده شیمیایی ممكن است به دو صورت زیر عمل كند :

1. اكسیداسیون و یا پاره كردن دیواره سلول و نهایتا تجزیه میكروارگانیزم
2. نفوذ به داخل سلول و اختلال در فعالیت سلولی

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مسمومیت با گاز کلر
 
در کشور ما هر ساله در روزهای پایانی سال و مقارن با انجام نظافت منازل در این ایام، به علت استفاده‌ی نادرست از برخی فرآورده‌های پاک‌کننده‌ی خانگی، مواردی از بروز مسمومیت با گاز کلر مشاهده می‌شود. مرکز ملی اطلاع‌رسانی داروها و سموم وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی (Iran DPIC) با هدف ارایه‌ی اطلاعات علمی به همکاران گروه پزشکی در زمینه‌ی کنترل مسمومیت‌ها و آشنایی هر چه بیشتر از اصول کلی درمان این نوع مسمومیت، توجه همکاران محترم را به موارد زیر جلب می‌نماید.
● منابع و نحوه مسمومیت با کلر:
کلر در طبیعت به علت میل زیاد آن به واکنش‌پذیری به صورت آزاد یافت نمی‌شود و بیشتر به حالت ترکیب با سایر عناصر وجود دارد. کلر در شرایط متعارفی به صورت گازی به رنگ زرد مایل به سبز، محرک و با بوی نافذ می‌باشد. از کلر در صنعت برای ساخت بسیاری از مواد شیمیایی مانند حلال‌های آلی کلره (نظیر کلروفرم، تری کلرواتان و تتراکلریدکربن) و سایر هیدروکربن‌های کلرینه آلیفاتیک و آروماتیک، آفت کش‌ها، مواد پلاستیکی و پلیمرها (مانند پلی وینیل کلراید و پلی کلروپرن)، کاغذ، سنتز اسید کلریدریک و هیپوکلریدریک، فسژن و کلریدهای فلزی استفاده می‌شود.
از گاز کلر در صنایع باتری‌سازی، آرایشی و بهداشتی، نساجی و برودتی نیز استفاده می‌شود. علاوه بر اینکه کلر در ساخت بلیچ (یا هیپوکلریت سدیم) که یکی از اجزای اصلی فرآورده‌های سفیدکننده‌ی خانگی است مصرف دارد، جهت ضدعفونی آب آشامیدنی، تصفیه‌ی آب استخرهای شنا و فاضلاب‌ها نیز از آن استفاده می‌شود.
یکی دیگر از موارد مصرف گاز کلر به دلیل ماهیت سمی آن، در مقاصد نظامی و به عنوان سلاح شیمیایی است. اولین بار در جریان جنگ جهانی اول در تاریخ ۲۲ آوریل ۱۹۱۵ آلمانی‌ها از این گاز علیه نیروهای انگلیسی استفاده نمودند. این حمله منجر به کشته شدن ۵۰۰۰ نفر و مصدوم شدن ۱۵۰۰۰ نفر از نیروهای متحدین گردید. از آن تاریخ گاز کلر به عنوان یک سلاح شیمیایی از دسته عوامل خفه‌کننده (Chocking Agents) طبقه‌بندی شد.
امروزه مسمومیت با گاز کلر بیشتر به صورت مسمومیت‌های تصادفی و صنعتی مشاهده می‌شود. نشت گاز کلر از لوله‌ها و مخازن‌ حاوی این ماده یکی از علل بروز مسمومیت‌های تصادفی و شغلی در صنایع می‌باشد. یکی دیگر از علل بروز مسمومیت با این گاز در محیط‌های غیر صنعتی مانند منازل، مخلوط کردن ترکیبات اسیدی (لوله بازکن و جرم بر) با فرآورده‌های سفیدکننده‌ی خانگی که حاوی هیپوکلریت می‌باشند، به ویژه در محیط‌های در بسته و فاقد تهویه‌ی مناسب می‌باشد. افزودن اسید به محلول حاوی هیپوکلریت موجب متصاعد شدن گاز کلر می‌گردد. افزودن آمونیاک به این نوع فرآورده‌ها ممکن است سبب ایجاد گونه‌های فعال کلر مانند کلرآمین شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تکنولوژی متداول تجزیه و تحلیل کلر در آب و فاضلاب
مقدمه:
1 - بررسی اجمالی شیمی کلر در تصفیه آب
کلر‌زنی منابع آب عمومی تقریباً 100 سال است که در ایالات متحده تجربه شده است، با وجود اینکه  در مورد جوانب مثبت ومنفی گندزدایی با کلر بسیار بحث شده است امّا در بسیاری از موارد کلر به عنوان ماده شیمیایی بیش‌ترین استفاده را جهت گندزدایی آب در آمریکا داشته است.
شرح جامع اطلاعات  شیمی کلر در تصفیه آب در چندین مرجع مناسب قابل دسترس است که شامل توضیحات شیوه‌های کلرزنی و گندزدایی می باشند. (مرجع 1.1-1.4). در اینجا یک مرور کلی بر شیمی عمومی گندزدایی ارائه خواهد شد.
کلر معمولاً به شکل گازی یا به صورت (هیپوکلریت سدیم یا کلسیم) به آب اضافه می شود. گازکلر به سرعت و به (اسید هیپوکلریک) هیدرولیز می‌شود.
به طور مشابه، محلول های آبی (هيپوکلریت سدیم‍‍‍‍ و کلسیم) نیز ت زیر هیدرولیز خواهند شد.
دو گونه شیمیایی تشکیل شده توسط کلر در آب)اسید هیپوکلریک HOCl و یون هیپوکلریک 〖OCl〗^- ( می باشند که معولاً «کلر‌آزاد در دسترس» نامیده می‌شوند. اسید هیپوکلریک ، اسید ضعیفی است که بر طبق معادله زیر تجزیه می‌شود.
در آب‌هایی کهPH بین 5/ 8 تا 5/ 6 باشد، واکنش به طور کامل انجام نمی شود وهر دو گونه [HOCl وOCl^-] وجود خواهند داشت. از میان این دو، اسید هیپوکلریک خاصیت میکروب‌کشی بیش‌تری دارد.
کلر عامل اکسنده نسبتاً قوی است که می تواند با طیف گسترده ای از ترکیبات واکنش دهد. اهمیت ویژه در گندزدایی، واکنش کلر با ترکیبات [نیتروژنی مانند آمونیاک، نیتریت ها و آمینو اسیدها] است.
ترجمه:فرهنگ عرب خدری

مرجع تخصصی آب و فاضلاب