X
تبلیغات
پیکوفایل
رایتل
کنترل کیفیت آب آشامیدنی
ارائه مطالب مفید وکاربردی در زمینه آب آشامیدنی
درباره وبلاگ


hadi_khadmi_2006@yahoo.com
نویسندگان

شبکه توزیع آب شهر زوریخ بدون تزریق کلر

چکیده:

بمنظور پاسخگویی به نیاز جامعه در راستای تامین آب آشامیدنی عاری از ترکیبات مضر جانبی و با طعم غیر شیمیایی، شرکت آب و فاضلاب شهر زوریخ- سویس، در سال 1993 مبادرت به بهره برداری سیستم آبرسانی در مقیاس کامل برای توزیع آب آشامیدنی عاری از هر نوع مواد شیمیایی نمود. بدین ترتیب مواد شیمیایی که در محل خروج آب از تصفیه خانه ها بمنظور جلوگیری از آلودگی مجدد آب در لوله های شبکه آبرسانی، به آب تصفیه شده اضافه میگردد، کاملا حذف شد. پیاده سازی این سیستم عاری از مواد شیمیایی ضدعفونی کننده سالها بطول انجامید. در طول این مدت مقدار مواد شیمیایی بصورت گام به گام تقلیل یافت. این فرایند نشان داد که چه در مدت آزمایش و چه در زمانی که بهره برداری از سیستم توزیع عاری از مواد ضدعفونی کننده رسما آغاز شد هیچ مشکلی در شبکه توزیع بوجود نیامد. مقدار متوسط شمارش میکروبی در محل خروجی تصفیه خانه ها بمیزان کمی یعنی از صفر تا 3 واحد در میلیمتر به صفر تا 6 واحد در میلیگرم و در نقاط نمونه برداری داخل شبکه از صفر تا 2 واحد به 1 تا 5 واحد در میلیمتر افزایش یافت. افزایش های موضعی شمارش میکروبی بمیزان 100 تا 300 واحد در میلیمتر که در بعضی موارد قبل از پیاده سازی پروژه نیز مشاهده می شد، بلافاصله پس از شستشو با آب با سرعتی معادل 5/0 متر در ثانیه، برطرف میگردید.

موقفیت این پروژه نشان داد که آب آشامیدنی که حتی از آبهای سطحی تامین میشود، لزوما به اضافه نمودن مواد ضدعفونی کننده احتیاج ندارد.

۱- مقدمه

رساندن آب آشامیدنی فاقد میکروبهای بیماری زا به مصرف کننده وظیفه اصلی کلیه سازمانهای آب است. بهمین دلیل است که عمدتا بمنظور حفاظت آب، قبل از ورود آب به شبکه توزیع مقدار کمی ماده ضدعفونی- اغلب کلر، اسید هیپوکلریک یا دی اکسید کلر- به آب آشامیدنی اضافه میشود. این ”حفاظت شبکه” از رشد دوباره باکتریها در لوله های توزیع آب جلوگیری نموده و بهداشت آب آشامیدنی در محل مصرف را تضمین می کند.

در سالهای اخیر سازمانهای آب با مخالفت افکار عمومی با استفاده از مقادیر بالای مواد ضدعفونی کننده در آب مواجه شده اند. بدین منظور مقدار غلظت مواد جانبی گندزدایی (DBP) که از ترکیب ماده ضدعفونی با ناخالصی های آب تولید میشود، با تعیین حداکثر مجاز (MCL) محدود شده است. از جمله این مواد مضر میتوان تری هالومتان (THM) که در روش کلرزنی از ترکیب کلر با مواد آلی طبیعی ایجاد میشود و همچنین کلریت و کلرات که از دی اکسید کلر تولید میشوند را نام برد.

اگر چه WHO کیفیت باکتریولوژیکی آب را در اولویت نخستین قرار می دهد- و بهمین دلیل مقدار مجاز توصیه شده کلروفرم را بصورت مستمر از mg/l 30 در سال 1984 تا به mg/l 200 در سال 1993 ]1 [بالا برده است- بر اساس این واقعیت که مقدار مصرف مواد بیماریزای جانبی گندزدایی که بصورت های مختلف وارد بدن میشود، با توسعه زندگی ماشینی به حد خطرناکی افزایش یافته و موجب بروز امراض مختلف میگردد، در ممالک اروپایی امروزه با وضع قوانین جدید، حد مجاز این مواد در آب لوله کشی بصورت مستمر کاهش داده میشود.

در این راستا و بمنظور حفظ سلامت انسان و محیط زیست، کاهش حفاظت شبکه با هدف متوقف کردن کامل آن ضروری بنظر می رسد. از آنجائیکه این هدف باید همزمان با حفظ کیفیت بهداشتی آب اعمال شود، بایستی کیفیت شیمیایی آب، فرایند تصفیه و همچنین شبکه توزیع و سیستم کنترل کیفی بازنگری شوند. در ذیل بعنوان نمونه اصلاحات و اقداماتی که در شبکه آبرسانی شهر زوریخ در این زمینه انجام گرفته است، تشریح میشود.

2- دلایل رشد دوباره میکروارگانیزم ها در شبکه های توزیع

برای اینکه آب آشامیدنی را بتوان بدون افزودن مواد ضدعفونی کننده ذخیره و یا در شبکه توزیع کرد، باید استانداردهای کیفیت میکروبیولوژیکی قانونی را به خوبی رعایت نمود. با وجود این، این عمل بخودی خود ضمانت نمی کند که آب در محل مصرف نیز هنوز کاملا پاکیزه باشد.

دلایل مختلفی برای رشد دوباره باکتری ها در شبکه توزیع وجود دارد :

باکتری ها ممکن است در محل هایی که شبکه صدمه دیده و یا نشتی دارد مخصوصا وقتی فشار منفی پیش می آید، در آن نفوذ کنند. علاوه بر این، لوله های کم جریان و با آب راکد، برای رشد دوباره باکتری ها مستعد هستند.

یک دلیل عمده دیگر برای رشد مجدد میکروبیولوژیکی، وجود مقدار زیاد مواد خوراکی قابل جذب برای باکتری های باقیمانده در آب است. کربن آلی قابل جذب (AOC) بطور کلی یک قسمت کوچک از کربن آلی حل شده (DOC) در آب را تشکیل میدهد. به گفته فان در کوی و همکاران ]2[، AOC باید در حد پایین تر از مقدار mg 10 استات کربن معادل در یک لیتر آب تصفیه شده نگه داشته شود.

جنس نامناسب لوله ها، مخصوصا پلاستیک یا پوششهای آلی، میتوانند با عناصر قابل تجزیه خود، آب را آلوده کرده و باعث رشد دوباره باکتری ها شوند ]3[. این موضوع بایستی که هنگام انتخاب مواد برای لوله های جدید و یا ترمیم قسمتی از شبکه مورد توجه و بررسی قرار بگیرد.

3- شرایط لازم برای کار شبکه توزیع فاقد مواد ضدعفونی کننده

1 . 3- سیستم خطوط لوله

قبل از متوقف کردن حفاظت شبکه، لازم است که شبکه توزیع دقیقا کنترل گردیده و در صورت ضرورت قسمت های آسیب دیده تعمیر شوند. شاخص معتبر برای تخمین وضع سیستم شبکه توزیع، نرخ نشتی آب است که بوسیله مقدار آب بحساب نیامده و تعداد شکستگی های خط لوله تعیین میشود. بعلاوه فشار آب به میزان چند بار (bar) بالاتر از فشار آب معمولی، کمک میکند که از ورود آلودگی باکتریایی از خارج جلوگیری شود. شبکه آبرسانی زوریخ با فشار 4 تا 11 بار و با حدود 8% آب بحساب نیامده شرایط لازم برای کار شبکه بدون مواد ضدعفونی کننده را کاملا برآورده میکند.

مسئله دیگر این است که در قسمتهایی از شبکه که جریان آب در لوله ها ضعیف است، باید آبهای راکد و کم حرکت جابجا شوند. این عمل بطور منظم بوسیله شستشوی این مقاطع با آب پرفشار انجام می گیرد. بدین منظور خاص لوله های آب آتش نشانی زوریخ دوبار در سال باز و شستشو میشوند. همچنین باید اضافه نمود که پس از تجدید یا تعمیر لوله ها، گندزدایی با آب ژاول یا ماده ضدعفونی دیگر کاملا ضروری است.

اگر به تنوع فوق العاده لوله های پلاستیکی و پوششهایی که امروزه ارائه میشوند، توجه شود، مشاهده میشود که انتخاب لوله مناسب که مواد قابل تجزیه از خود آزاد نمیکند، تا حدی دشوار است. برای انتخاب صحیح لوله ها میتوان ازتجربیاتی که در طول سالها بدست آمده است و همچنین از قوانین و استانداردهایی که در دسترس هستند مانند دستورالعمل های KTW و DVGW-Merkblatt W270 آلمان ]4[ استفاده نمود.

2 . 3- پالایش آب

آبهای زیرزمینی و چشمه ها معمولا حاوی مقدار کمی مواد آلی قابل جذب (AOC) هستند و از این نظر موجب رشد باکتریایی نمی شوند. از آنجائیکه این نوع آبها معمولا از لحاظ میکروبیولوژیکی نیز وضعیت مطلوبی دارند، در توزیع آبهای زیرزمینی معمولا به حفاظت شبکه نیاز نیست. حتی اگر بطور استثنا آلودگی میکروبیولوژیکی پیش بیاید، بطور مثال پس از باران های شدید، نیازی به استفاده ازاکسید کننده های شیمیایی نمی باشد. در این مورد به خوبی میتوان بوسیله پرتو فرا بنفش (UV) گندزدایی نمود.

آبهای سطحی به هرحال همیشه نیاز به پالایش، شامل گندزدایی بی خطر و کاهش کربن آلی قابل جذب (AOC) وجود دارد. موضوع قابل توجه این که بعد ازکلرزنی و یا ازن زنی مقدار AOC که در اثر عمل اکسیداسیون توسط کلر و یا ازن بطور مثال از تجزیه اسیدهای هومیک تولید میشود، زیاد شده و در نتیجه احتمال رشد مجدد باکتریها را نیز بالا میبرد. شرکت آبرسانی زوریخ از این موضوع وقتی آگاه شد که در سال 1968 مرحله کلریناسیون در انتهای فرایند تصفیه حذف و ازن زنی جایگزین آن شد ]5[ .هدف این تجربه جلوگیری از ایجاد کلروفنولها پس از آلودگی احتمالی دریاچه زوریخ بوسیله فنول بود. نتیجه این آزمایش افزایش سریع شمارش میکروبی در شبکه توزیع بود که منجر به قطع پیش از موعد آزمایش پس از هفت هفته شد. از این آزمایش نتیجه گرفته شد که پس از ازن زنی یا کلریناسیون مواد اکسید شده قابل تجزیه توسط میکروارگانیزم ها بایستی بوسیله یک فیلتر فعال بیولوژیکی تصفیه شوند. برای این منظور فیلترهای کربن فعال و صافی های شنی آهسته مناسب هستند.

در دو تصفیه خانه شهر زوریخ، از سیستم مرکب ازن زنی - کربن فعال - فیلتر شنی آهسته استفاده میشود(شکل1). بدین ترتیب مقدار AOC پس از تصفیه کاملا زیر مقدار مجاز باقی می ماند. در نتیجه، آب آشامیدنی با AOC کمتر از mg/l 10 ]6[ و DOC به مقدار mg/l 0/1 ~ 8/0 و شمارش میکروبی زیر cfu/l 10 بدست می آید. از آنجائیکه کیفیت آب زیرزمینی که به همین شکبه تزریق میشود حتی از این نیز بهتر است، شرکت آب شهر زوریخ توانست که حفاظت شبکه بوسیله تزریق کلر را برای یک دوره آزمایش متوقف سازد.

3- فرایند متوقف سازی حفاظت شبکه

در فرایند بهینه سازی، یعنی حذف کامل مواد ضدعفونی کننده از شبکه آبرسانی، بهتر است که مقدار تزریق کلر بصورت گام بگام و در طول یک دوره معین کاهش داده شود. در این مدت بایستی وضعیت باکتریایی آب بطور مستمر کنترل گردد. بخصوص توجه خاص بایستی به نواحی با جریان ضعیف آب و همچنین لوله های پلاستیکی و یا لوله های با پوشش داخلی از پلاستیک معطوف شود.

سازمان آب شهر زوریخ این خط مشی را از سال 1968 دنبال نمود (شکل2). در اولین قدم، مقدار mg/l 55/0 کلر که از سال 1953 تزریق می شد، در سال 1971 به مقدار بسیار کمترmg/l 13/0 دی اکسید کلر تغییر یافت. عامل این تغییر، سانحه فنول در دریاچه زوریخ در سال 1967 ]7[ و همچنین کشف تری هالومتانها (THM) به عنوان محصول جانبی روش کلر زنی بود.

در سالهای 1975 و 1978، دو تصفیه خانه Lengg و Moos با فرایند تصفیه هشت مرحله ای تجهیز شدند و در نتیجه امکان کاهش بیشتر مقدار دی اکسید کلر فراهم گردید. با کاهش نهایی دی اکسید کلر به میزان mg/l 03/0 تا 05/0 ، مقدار باقیمانده دی اکسید کلر در محل خروجی تصفیه خانه ها به مقدار mg/l 02/0 رسید و هنوز دارای تاثیر ضدعفونی بود. این مطلب با پوتنسیال ردکس که هرگز به زیر مقدار mV 700 نرفت، قابل اثبات بود. در این مرحله، در شبکه پس از مخازن ذخیره، کلر باقیمانده یافت نمی شد. از این تاریخ، برداشتن گامهای نهایی برای حذف کامل حفاظت شبکه ای فقط نیاز به زمان داشت. از آغاز سال 1993 تا کنون سیستم توزیع آب بدون هیچگونه حفاظت شبکه اجرا میگردد.

با وجود این، برای واکنش سریع در مقابل آلودگی احتمالی در خروجی تصفیه خانه ها، در مخازن و یا شبکه، تجهیزات کلرزنی باری عملکرد فوری و تزریق دی اکسید کلر همواره آماده نگهداری میشود. همچنین برای ضدعفونی های موضعی، یک دستگاه سیار برای شستشوی لوله ها با آب ژاول در دسترس میباشد.

 4- تجربیات حاصله

در طول سه ماه اول پس از قطع کامل تزریق مواد ضدعفونی به شبکه، هیچ مشکلی در شبکه پیش نیامد. در این دوره، مقدار میانگین شمارش میکروبی (12 تا 28 نمونه برداری در هفته ) در آب تصفیه شده در محل خروج تصفیه خانه از صفر تا 3 واحد به صفر تا 6 واحد در میلیگرم افزایش نشان داد. در شبکه توزیع یک افزایش جزیی میانگین شماره میکروبی(66 نمونه برداری در هفته) از صفر تا 2 واحد به 1 تا 5 واحد در میلیگرم مشاهده گردید. این نتایج، تجربیات آمستردام را تایید می نمود ]8[. افزایش موضعی شمارش میکروبی تا حد cfu/ml 300-100 که قبل از حذف کلر نیز مشاهد میگردید، با بالا بردن سرعت جریان آب به حد m/sec 5/0 در لوله های موردنظر، برطرف گردد.

در این زمان یکی از تصفیه خانه ها بعلت نقص فنی برای مدت یک هفته تعطیل گردید. پس از راه اندازی مجدد تصفیه خانه و وصل به شبکه، شمارش میکروبی در آب تصفیه شده تا cfu/ml 1000 بالا رفت. بدین دلیل تزریق موقت مقدار mg/l 05/0 دی اکسید کلر در این تصفیه خانه غیر قابل اجتناب بود. پس از این اقدام، شمارش میکروبی در شبکه بلافاصله به زیر cfu/ml 10 سقوط کرد. همچنین شمارش میکروبی پس از فیلتر شنی آهسته این تصفیه خانه در مدت دو ماه به کمتر از cfu/ml 20 رسید و در نتیجه پس از این مدت ادامه عملیات بدون کلرزنی مجددا امکان پذیر شد. دلیل اصلی افزایش شمارش میکروبی پس از توقف یک هفته ای، رشد تشدید شده باکتریها در آب راکد داخل فیلترهای شنی آهسته فاقد مواد ضدعفونی، و جاری شدن باکتریها به داخل شبکه پس از راه اندازی مجدد تصفیه خانه بود.

پس از این دوره، به دلیل عملیاتی تصفیه خانه، تا ماه مارس 1994 همچنان به مقدار mg/l 05/0 دی اکسید کلر به آب اضافه گردید. از این تاریخ که مجددا تزریق کلر کاملا قطع گردید تا به امروز، میانگین شمارش میکروبی آب آشامیدنی در حدود شمارش شده در سه ماه اول سال 1993 باقی مانده است.

این تجربه نشان داد که تغییر سیستم از فرایند دارای حفاظت شبکه به سیستم فاقد کلرزنی ایمنی به رعایت ملاحظات بهداشتی نیاز دارد. پرسنل باید بیاموزند که در رابطه با استفاده از دستگاهها و تاسیسات مرتبط با آب احتیاط لازم را بعمل آورند تا باعث آلودگی آب نشوند. البته این مساله با آموزش صحیح قابل حل می باشد.

5- جمع بندی

هدف بهینه سازی سیستم آبرسانی یعنی توزیع آب آشامیدنی بدون افزودن مواد شیمیایی برای حفظ شبکه، میتواند برای آبهای سطحی نیز پیاده شود. بدین منظور، یک فرایند تصفیه مؤثر که کربن آلی قابل جذب (AOC) را زیر mg/l 10 و شمارش میکروبی را زیر cfu/ml 10 نگاه دارد، غیر قابل اجتناب است. علاوه بر این شبکه توزیع باید سالم بوده و بخوبی نگهداری شود. برای پیاده سازی سیستم توزیع آب فاقد مواد ضدعفونی، تقلیل گام بگام مقدار مواد ضدعفونی کننده همزمان با یک کنترل دقیق پارامترهای بهداشتی شبکه کاملا ضروری است.


[1] WHO Guidelines for drinking water qulity, Vol. 1, World Health Organization, Geneva 1993
[2] Kooij, D., v.d., and Hijnen W., Assimible organic carbon as an indicator of bacterial regrowth, AWWA Journal 84 (1992), p. 7-65
[3] Schoene, D., Influence of materials on the microbiological colonization of drinking water, Aqua 38(1989) , p. 101-113
[4] Anonymous, Vermehrung der Mikroorganismen auf Materialien fuer Trinkwasserbereich; Pruefung und Bewertung, Technische Regeln, DVGW-Arbeitsblatt W 270 (1984)
[5] Jaeggi, N.E., Wiederverkeimung von Trinkwasser durch oligotrophe Wasserbakterien waehrend und nach der Aufbereitung, Ph. D. Thesis, ETH Zuerich, 1986
[6] Naegeli, F., Auswirkungen des Plhenolunfalls vom 20. September 1967 auf das Wasserwerk der Stadt Zuerich, GWA 49 (1969), p.46
[8] Schellart, J.A., Amsterdam drinking water quality before and after stopping safety chlorination, IWES : Summer Conference 1987
articles.ir

بالای صفحه