ضرورت تصفیه آب
آب ضروری ترین ماده جهت ادامه حیات است. حدود ۳/۴ سطح زمین از آب پوشیده شدهاست؛ با این حال بسیاری از کشورهای جهان خصوصا کشورهای درحال توسعه و کشورهای منطقه خاورمیانه با مشکل کمبود آب آشامیدنی رو به رو هستند. دلیل این امر نیز این است که نزدیک ۹۷.۵% از آب موجود در سطح زمین، آب شور اقیانوسها است. ۲.۵% باقی مانده آب شیرین نیز به صورت آب زیرزمینی، کوههای یخی، دریاچهها و رودخانهها در دسترس انسانها و حیوانات میباشد. مطابق گفته UNEP (برنامه محیط زیست سازمان ملل) حدود ۱/۳ مردم جهان در کشورهایی با منابع آب شیرین ناکافی زندگی میکنند. از این رو، تلاشهای زیادی جهت ایجاد منابع آب جدید و به حداقل رساندن کمبود آب شیرین نیاز است که اتخاذ شود. سازمان جهانی بهداشت میزان شوری قابل قبول در آب آشامیدنی را ۵۰۰ppm اعلام کرده است (در بعضی موارد این مقدار تا ۱۰۰۰ppm نیز افزایش مییابد). این درحالی است که شوری بیشتر آبهای جهان در حدود ۱۰۰۰۰ppm است؛ شورری آبهای دریا نیز در محدوده ۳۵۰۰۰ تا ۴۵۰۰۰ppm میباشد.
با توجه به این که هر ۲۰ سال یکبار، میزان مصرف آب دو برابر میشود که بیش از دو برابر سرعت رشد جمعیت جهان است؛ در سالهای اخیر منابع آب آشامیدنی بسیار محدود شدهاند. از سویی فعالیتهای صنعتی منجر به افزایش آلودگی و کاهش کیفیت آب میشوند. درنتیجه کمبود آب و کیفیت غیرقابل اعتماد آب از مهمترین موانع توسعه پایدار جامعه تلقی میشود که این امر ضرورت تصفیه آب از منابع موجود (چاه، دریا، رودخانه و ...) و یا تصفیه پساب خروجی تصفیه خانه های فاضلاب به منظور بازگرداندن به چرخه مصرف مجدد را بیش از پیش ایجاب می کند.
انواع منابع آب آشامیدنی
آبهای زیر زمینی: آبهای زیرزمینی با وجود این که قابل مشاهده نمیباشند، یکی از مهمترین منابع آشامیدنی میباشند. هنگامی که باران میبارد، آب باران به داخل زمین نفوذ میکند و خلل و فرج و حفرات موجود در آبخوانهای زیرزمینی را پر میکند؛ درنتیجه آب باران به آب زیر زمینی تبدیل میشود. برای استفاده از آبهای زیر زمینی، آنها را از اعماق زمین به سطح زمین پمپ میکنند.
آبهای سطحی: حدود ۷۰ درصد سطح زمین را آب فرا گرفته است. آب سطحی به آبهایی که در سطح زمین جریان دارند مانند آب دریاها و اقیانوسها، دریاچهها، رودخانهها و ... گفته میشود. آبهای سطحی شیرین (به جز آب دریاها و اقیانوسها) به دلیل دسترسی ساده و آسان نقش مهمی در تامین آب آشامیدنی دارند.
طبقه بندی انواع آبها
به طورکلی میتوان آبها را از جهات مختلف مانند ماهیت، کاربرد و منشا طبقه بندی کرد. آبهای زیر زمینی از منابع زیر زمین مانند چاهها به دست میآیند، درحالی که آبهای سطحی دریاچهها، رودخانهها و دریاها را تشکیل میدهند. آب های طبیعی را میتوان به سه دسته آب شیرین، آب لبشور و آب دریا تقسیم بندی کرد که در ادامه توضیحاتی در رابطه با هرکدام بیان شدهاست.
آب شیرین (Fresh Water)
آب شیرین عموما املاح آن کمتر از ۱۰۰۰ میلیگرم بر لیتر است و آن را میتوان هم از منابع سطحی و هم منابع زیرزمینی به دست آورد. آب شیرین با توجه مقادیر یونهای کلسیم و منیزیم موجود در آن میتواند سخت یا نرم باشد. عموما آبهای شیرینی که از منابع آب زیرزمینی به دست میآیند، به دلیل حل کردن سنگها در خود، نسبت به آبهای شیرین حاصل از منابع سطحی، سختی بیشتری دارند. البته که باید توجه داشت که میزان سختی آبهای شیرین متفاوت است و با روشهای مختلف مانند تیتراسیون با محلولهای شیمیایی استاندارد میتوان میزان سختی را محاسبه کرد.
آب لب شور (Brackish Water)
آبهای لب شور در حدود ۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ میلیگرم بر لیتر املاح دارند و شوری آنها در بین آب شیرین و آب دریا قرار دارد. آبهای لب شور در مکانهایی که آبهای شیرین سطحی یا زیرزمینی با آب شور ترکیب میشوند، حضور دارند. اگرچه ممکن است در بعضی مناطق دنیا از آبهای لب شور برای آبیاری استفاده شود اما این آب برای مصرف توسط انسان یا دام مناسب نیست؛ در صنایع نیز به دلیل آسیب احتمالی به تجهیزات مورد استفاده قرار نمیگیرد. امروزه با توجه به کاهش هزینههای شیرین سازی آب و محدود بودن منابع آب شیرین توجهات بسیاری به سمت شیرین سازی آبهای لب شور جلب شدهاست زیرا شیرین سازی آنها در مقایسه با شیرینسازی آب دریا ساده تر و کم هزینه تر میباشد. لازم به ذکر است که نمک موجود در آبهای لب شور تنها سدیم کلراید نیست و ترکیبات دیگری مانند پتاسیم، کلسیم، منیزیم، سولفات،بیکربنات، کربنات، نیترات و ... نیز ممکن است در آبهای لب شور وجود داشته باشد.
آب دریا (SeaWater)
شوری آب دریا دارای بازه بسیار گستردهای است و در مناطق مختلف متفاوت است اما عموما آب دریا بیش از ۱۰۰۰۰ میلیگرم بر لیتر املاح دارد. بعضی مناطق به علت رقیق شدن با آب شیرین، آب دریا شوری کمتری دارد. به طور کلی آب دریا در مقایسه با آب شیرین خورندهتر است، دلیل این امر نیز بالاتر بودن هدایت الکتریکی و قدرت نفوذکنندگی یون کلراید بر روی فیلمهای سطحی فلز است. میزان خورندگی با میزان کلرید، اکسیژن در دسترس و دما تعیین میشود. در نمودار زیر نسبت خورندگی و محتوای سدیم کلراید نمایش داده شده است و همانطور که قابل مشاهده است آب دریای حاوی ۳.۵% نمک خورنده ترین حالت است. در این نقطه ترکیب هدایت الکتریکی و اکسیژن محلول ماکزیمم است (در محلولهای با غلظت بیشتر اکسیژن محلول کاهش مییابد).