انواع مختلفی از آلاینده‌های آب باعث آلودگی آب شهری می‌شوند.آلاینده‌های مغذی شامل نیتروژن، نیترات و فسفر که در بعضی کودها، فاضلاب‌ها و پساب‌ها به مقادیر زیادی وجود دارند با وارد شدن به چرخه‌ی آب باعث رشد جلبک‌ها و علف‌های هرز شده و باعث مسدود شدن لوله‌های آب و غیر قابل استفاده شدن آب‌های آشامیدنی می‌شوند، رشد جلبک‌ها با کاهش اکسیژن آب باعث از بین رفتن موجودات زنده آب می‌شوند. همان‌طور که گفته شد نیترات یکی از آلاینده‌های آب است.
در تولید کودهای کشاورزی و مواد منفجره و همچنین نگهدارنده مواد گوشتی از جمله سوسیس و کالباس از نیترات استفاده می‌شود. این عنصر از طریق فاضلاب‌های خانگی و صنعتی و همچنین افزایش مصرف کودهای کشاورزی وارد آب‌های زیرزمینی و سطحی شده و در نهایت به آب شهری وارد می‌شود. مصرف آب حاوی نیترات زیاد برای کودکان زیر یک سال، زنان باردار، مادران شیرده و افراد سالمند خطرناک است، نیترات در سیستم گوارش به یون نیتریت تبدیل می‌شود. نیتریت در بدن نوزادان به آهن موجود در هموگلوبین گلبول‌های قرمز چسبیده و موجب کمبود اکسیژن و کبود شدن رنگ صورت نوزادان می‌شود که حتی می‌تواند باعث مرگ شود.
آلاینده‌های آلی آب بخش‌های صنعتی مختلف صنایع غذایی، کاغذسازی، کشتارگاه‌ها و فاضلاب‌های شهری و صنعتی می‌باشند وارد آب‌های زیرزمینی می‌شوند و به‌صورت ذرات معلق کلوئیدی و محلول در آب‌های مصرفی دیده می‌شوند. مواد و ذرات جامد معلق به دلیل اینکه به راحتی در آب حل نمی‌شوند از نفوذ نور خورشید به کف دریا جلوگیری کرده و مانعی برای عمل فتوسنتز گونه‌های گیاهی می‌شوند. پسماند داروها، رنگ‌های غیرطبیعی، پلاستیک‌ها، حلال‌ها، افزودنی‌های خوراکی غیرمجاز و ترکیبات آلی فرار مانند آفت‌کش‌ها و علف‌کش‌ها که ترکیبات سمی بوده و به سختی قابل بازیافت هستند نیز جزء آلاینده‌های آلی می‌باشند. نفت همه ساله از طریق ترکیدن لوله‌های نفت و نشت به درون آب‌های زیرزمینی باعث آلودگی شده و علاوه بر تهدید سلامت انسان‌ها روی گونه‌های مختلف آبزی و محصولات کشاورزی اثرات مخربی دارد.
عوامل بیماری‌زایی مثل انواع ویروس‌ها و باکتری‌ها از طریق تخلیه فاضلاب‌های صنایع مختلف به آب‌ها وارد می‌شوند و باعث بروز علائمی مثل تب و اسهال و بیماری‌های شایع ناشی از آب آلوده مثل التهاب شکم و روده، عفونت‌های کبدی، ضعف سیستم ایمنی بدن و اختلالاتی در رنگ پوست می‌شوند. آلاینده‌های غیر آلی (معدنی) مثل فلزات سنگین، سیانیدها، سولفات‌ها، نمک‌های غیر آلی و ترکیبات فلزی که در فاضلاب‌ها وجود دارند و با تخلیه فاضلاب‌ها این مواد وارد سیستم آب شهری می‌شوند، این مواد ماندگاری زیادی در طبیعت داشته و به راحتی تجزیه نمی‌شوند و همچنین وجود فلزات سنگین باعث مسمومیت‌های ناگهانی و حاد، سرکوب سیستم ایمنی بدن و کاهش باروری می‌شوند. یکی از فلزات سنگین سرب می‌باشد که باعث عقب ماندگی ذهنی در کودکان می‌شود.
کادمیوم از طریق گیاهان زراعی جذب می‌شود و در صورت مصرف زیاد این محصولات کشاورزی توسط انسان‌ها مشکلات کبدی و کلیوی و همچنین اسهال به وجود می‌آید. در برخی مکان‌ها برای خنک سازی تجهیزات، ماشین آلات و لوله‌ها از آب استفاده می‌شود که نیروگاه‌های برق، کارخانه‌ها و صنایع مختلف را شامل می‌شود. آب مورد استفاده با دمای بالاتری وارد طبیعت شده و با ورود به منابع آبی باعث افزایش دمای آب می‌شود. موجودات زنده از جمله ماهی‌ها که در رودخانه‌ها، رودها یا دیگر آب‌ها زندگی می‌کنند محیط برای آن‌ها نامناسب می‌شود و مجبور می‌شوند آنجا را ترک کنند و موجودات دیگری جایگزین آن‌ها می‌شوند که با این کار تغییرات زیادی در اکوسیستم‌ها رخ می‌دهد.
مواد رادیواکتیو ماندگاری زیادی در آب‌ها داشته و باعث ناراحتی‌های کلیوی و افزایش ابتلا به انواع سرطان‌ها می‌شوند. عناصر خطرناک رادیواکتیو در نیروگاه‌های هسته‌ای تولید می‌شوند زمانی که وارد محیط زیست و آب‌های آشامیدنی شوند، از طریق نوشیدن آب جذب بدن می‌شوند.
وجود فلوراید در آب به مقدار خیلی کم برای سلامتی انسان مهم است ولی اگر مقدار آن زیاد باشد بیشترین اثر را روی دندان‌ها گذاشته و با مصرف طولانی مدت آب‌های حاوی این عنصر دندان‌ها دچار پوسیدگی می‌شوند. همچنین دردهای مفاصلی و استخوانی، بر هم خوردن تعادل بدن و کاهش ضریب هوشی افراد به خصوص کودکان نیز از عوارض فلوراید در آب می باشد. فلوراید به‌صورت طبیعی در بعضی سنگ‌ها وجود دارد و همچنین در فاضلاب‌های صنایع تولیدی شیشه، سرامیک، آلومینیوم و فولاد، کودها و آفت‌کش‌ها وجود دارد.
انواع روش‌های تصفیه آب
با توجه به مواردی از قبیل نوع آلاینده، حجم و ابعاد منطقه مورد نظر برای تصفیه، هزینه‌های اولیه و ثانویه و کیفیت و نوع مصرف آب سه روش فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی برای تصفیه آب به وجود آمده است و قادر به تأمین آب موردنیاز بخش‌های صنعتی، کشاورزی و خانگی خواهد بود. مهم‌ترین هدف تصفیه آب حذف آلاینده‌های آب اعم از عوامل بیماری‌زا و کاهش سختی آب به منظور تأمین آب آشامیدنی سالم است.
در روش فیزیکی ابتدا رسوبات آب ورودی ته نشین می‌شوند و بعد فیلتراسیون مواد معلق با استفاده از روش اسمز معکوس و اولترا فیلتراسیون و انواع فیلتر کربنی، شنی، نانو و میکرو انجام می‌شود. پس از اینکه مواد جامد و معلق به طور کامل حذف شدند با استفاده از اشعه ماوراء بنفش عمل ضدعفونی جهت حذف عوامل بیماری‌زا انجام می‌شود.
در روش بیولوژیکی با استفاده از فیلتر شنی و مواد کربنی فعال همه‌ی آلاینده‌های آب حذف می‌شوند.
تصفیه آب به روش شیمیایی شامل مراحل اکسیداسیون شیمیایی، انعقاد و لخته سازی و ضدعفونی با کلر است.
اسمز روشی است که با عبور آب از غلظت کم به سمت غلظت بالا تعادل ایجاد می‌شود. ولی در بحث تصفیه آب از فشار اسمزی در جهت معکوس برای حذف آلاینده‌های آب و تولید آبی بدون هیچ گونه آلودگی استفاده می‌شود. روش اسمز معکوس (Reverse osmosis) یکی از متداول‌ترین روش‌های فیلتراسیون است که آب ورودی به دستگاه به‌وسیله پمپ فشار به سمت غشای نیمه تراوا رانده می‌شود و نمک‌های محلول، عوامل بیماری‌زا، مواد آلی و فلوراید جذب فیلتر شده و آب خالص از فیلتر عبور می‌کند. در روش اسمز معکوس از فیلتر ممبران استفاده می‌شود.
اسمز معکوس بهترین روش حذف آلاینده‌های آب
فرآیند اولترافیلتراسیون در تصفیه خانه‌های بزرگ به عنوان پیش تصفیه روش اسمز معکوس استفاده می‌شود که همه‌ی ذرات معلق، عوامل بیماری‌زا، رنگ‌ها و مواد کلوئیدی صنایع مختلف، مواد روغنی، نفت، ضایعات ناشی از صنایع داروسازی را حذف می‌کنند. فرایند اولترا فیلتراسیون تحت تأثیر اختلاف فشار عمل می‌کند به این صورت که آب ورودی با فشار از فیلتر ممبران عبور کرده و ناخالصی‌های آن گرفته شده و بعد عمل ضدعفونی و زلال سازی آب آشامیدنی انجام می‌شود و آب بدست آمده وارد مخزن ذخیره آب می‌شود. کاهش گرفتگی ممبران‌ها، افزایش طول عمر ممبران‌های مورد استفاده در روش اسمز معکوس، عملکرد و سرعت بالا با صرف کمترین انرژی، مقاومت در برابر آلودگی‌ها، دمای بالا، مواد شیمیایی و عوامل اکسید کننده و تولید آب تولید با درجه خلوص بالا از مزایای روش اولترافیلتراسیون می‌باشد.
کاربرد دستگاه تصفیه آب خانگی
بهترین دستگاه تصفیه آب خانگی باید بتواند تمام آلاینده‌های آب را حذف کند، زیرا آب باران با عبور از کوه‌ها و دیگر بسترها وارد سفره‌های آب زیرزمینی می‌شود و در این زمان مقداری از املاح را با خود حمل کرده که مهم‌ترین آن‌ها یون‌های کلسیم و منیزیم است. زمانی که مقدار زیادی از املاح معدنی، فلزات سنگین و یون‌ها در آب وجود داشته باشند سختی آب به وجود می‌آید که مشکلات زیادی هم برای انسان و هم برای وسایل صنعتی و خانگی پیش می‌آید. تشکیل رسوب در وسایل خانه از جمله سماور، کتری ولوله‌های آبگرمکن باعث مسدود شدن خروجی آن‌ها می‌شود، قسمت داخلی دستگاه‌های صنعتی مثل لوله‌های انتقال آب، دیگ‌های بخار و مبدل‌های حرارتی دچار خوردگی می‌شود، مواد صابونی و شوینده‌ها در آب سخت کمتر کف می‌کنند و بنابراین باید از مقدار بیشتری مواد شوینده استفاده شود که در نتیجه هزینه زیادی برای خانوار دارد،
طعم شور و نامطبوع آب و مشکلات سنگ کلیه و مثانه به دلیل وجود املاح معدنی در آب‌های سخت به وجود می‌آید. برای از بین بردن سختی آب از روش‌های جوشاندن، مواد شیمیایی مثل کلر و دستگاه تصفیه آب استفاده می‌شود. با حرارت سختی موقت آب از بین می‌رود. در تصفیه خانه‌های شهری و صنعتی برای ضدعفونی و رفع سختی آب از مواد شیمیایی مثل کلر استفاده می‌شود که به دلیل اثر میکروب کشی سریع و ارزان بودن بیشتر استفاده می‌شود، ولی کلر خود یک ماده سمی است و اگر از آب‌های شهری دارای عنصر کلر در دراز مدت استفاده شود سلامتی افراد را به خطر می‌اندازد، استفاده از دستگاه تصفیه که به روش اسمز معکوس عمل می‌کند برای حذف آلاینده‌های آب و رفع سختی آب گزینه مناسبی می‌باشد.
انواع فیلترها و مراحل آب تصفیه کن خانگی
فیلترهای اصلی که در دستگاه تصفیه آب خانگی برای حذف آلاینده‌ها آب استفاده می‌شود شامل فیلتر پلی پروپیلن، فیلتر کربن پودری، فیلتر کربن بلاک، فیلتر ممبران، فیلتر پست کربن و فیلتر مینرال است. آب شهری که وارد دستگاه تصفیه کن خانگی می‌شود براساس کاری که هر کدام از این فیلترهای تصفیه آب انجام می‌دهند آلاینده‌های آب را به خوبی جذب کرده و آن را به طور کامل تصفیه می‌کنند.
در مرحله اول تصفیه از فیلتر پلی پروپیلن یا الیافی استفاده می‌شود که مواد جامد و درشت مثل شن، ماسه، لجن و جلبک‌ها را به خود جذب کرده و اجازه عبور این مواد را نمی‌دهد ولی مواد شیمیایی و موجودات بیماری‌زا با اندازه کوچک‌تر از آن رد می‌شوند. عمر مفید این نوع فیلتر شش ماه است که نیاز به تعویض دارند.
در مرحله دوم تصفیه از فیلتر کربن پودری که معمولاً از جنس پوسته نارگیل است استفاده می‌شود. فیلتر کربن پودری مواد شیمیایی، حشرات و عوامل بیماری‌زایی را که باعث ایجاد طعم، بو و رنگ نامطلوب در آب می‌شوند جذب می‌کند؛ بنابراین موادی مثل کلر و موجودات ریز آب با عبور از ذرات کربن جذب این نوع فیلتر شده و از آب جدا می‌شوند.
فیلتر کربن بلاک به شکل یک استوانه یک تکه است که جنس آن از پوسته نارگیل فشرده شده است. در مرحله سوم تصفیه، فیلتر کربن بلاک به‌وسیله منافذ فراوان و ریز و همچنین مواد کربنی مواد شیمیایی، عوامل بیماری‌زا و کلر را جذب کرده باعث از بین رفتن بوی بد کلر نیز می‌شود. این نوع فیلترها باید هر ۶ ماه یک‌بار تعویض شوند.
فیلتر ممبران در مرحله چهارم تصفیه آب با روش اسمز معکوس باعث حذف مواد شیمیایی مانند نیترات و نیتریت، انگل‌ها و دیگر عوامل بیماری‌زا می‌شود و همچنین سختی آب را کاهش می‌دهد. با ورود انگل‌ها و تکثیر آن‌ها بیماری‌های مختلفی برای افراد ایجاد می‌شود. نیترات و نیتریت مواد سمی هستند که توسط این فیلتر به خوبی جذب شده و وارد آب آشامیدنی نمی‌شوند و ۹۹-۹۸ درصد ناخالصی‌ها توسط این فیلتر حذف می‌شوند.
فیلتر پست کربن یا فیلتر کربن نهایی که در مرحله پنجم تصفیه آب استفاده می‌شود. آلاینده‌های آب با عبور از فیلترهای قبلی کاملاً از بین رفته و وارد مخزن آب می‌شوند. ولی ممکن است به علت ماندن زیاد آب طعم و بوی آن تغییر کند که فیلتر پست کربن وظیفه حذف طعم و بوی بد آب را بر عهده دارد. به دلیل اینکه آب‌های عبوری از این نوع فیلتر عاری از هر گونه ماده مضر هستند و به فیلتر آسیب زیادی وارد نمی‌شود، یک‌سال به خوبی کار می‌کند.
فیلتر مینرال که فیلتر مواد معدنی نامیده می‌شود. اگر چه هدف از تصفیه آب حذف آلاینده‌های آب و سختی آب به منظور تولید آب آشامیدنی سالم است. ولی بعد از اینکه در مرحله چهارم روش اسمز معکوس انجام می‌شود به دلیل فشار اسمزی آب مقداری اسیدی شده که در نتیجه عاری از هر گونه املاح می‌باشد، در حالی که وجود برخی املاح در آب برای بدن لازم و ضروری است. در فیلتر مینرال مقادیری سنگ معدنی حاوی عناصر کلسیم، پتاسیم و آهن وجود دارد که با عبور آب از این فیلتر عناصر به آب اضافه می‌شوند و همچنین آب خاصیت قلیایی پیدا می‌کند. عمر مفید این فیلتر دو سال است.
با توجه به مطالبی که گفته شد بهترین دستگاه تصفیه آب با استفاده از روش اسمز معکوس کار می‌کند که بدلیل وجود فیلتر ممبران آب خروجی آن هیچ آلودگی ندارد. برای انتخاب دستگاه تصفیه آب خانگی باید به میزان آلاینده‌های آب منطقه توجه داشته باشیم چون در مناطق جنوبی که آلودگی آب شهری بیشتر است از دستگاه تصفیه آب 6 مرحله‌ای استفاده می‌شود که با داشتن شش فیلتر و انجام مراحل مختلف تصفیه، آب آشامیدنی سالم عاری از هر گونه مواد مضر را به ما می‌دهد. نوع فیلترهای دستگاه تصفیه آب ۶ مرحله‌ای به خصوص فیلتر ممبران مرحله چهارم و فیلتر مینرال مرحله ۶ خیلی مهم است که باید حتماً اصل باشند.
دستگاه تصفیه آب ۶ مرحله ایی
فشار ناشی از روش اسمزی معکوس باعث اسیدی شدن آب و از بین رفتن مواد معدنی و مفید آن می‌شود. در دستگاه تصفیه آب قلیایی از فیلتر قلیایی با پوششی از شن و ماسه‌های حاوی عناصر مفید مثل کلسیم، پتاسیم و منیزیم استفاده شده است که آب با عبور از این فیلتر، عناصر مفید را جذب کرده و خاصیت قلیایی پیدا می‌کند. آب قلیایی دارای خاصیت آنتی اکسیدانی است که به بهبود سیستم ایمنی بدن خیلی کمک می‌کند.