تصفیه آب

ضرورت تصفیه آب

آب ضروری ترین ماده‌ جهت ادامه حیات است. حدود 3/4 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 97.5% از آب موجود در سطح زمین، آب شور اقیانوس‌ها است. 2.5% 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 1/3 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 500ppm اعلام کرده است (در بعضی موارد این مقدار تا 1000ppm نیز افزایش می‌یابد). این درحالی است که شوری بیشتر آب‌های جهان در حدود 10000ppm است؛ شورری آب‌های دریا نیز  در محدوده 35000 تا 45000ppm می‌باشد.
با توجه به این که هر 20 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 70 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 1000 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 1000 تا 10000 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 10000 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 3.5% 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).

شاخص‌های کیفیت آب

به‌طورکلی پارامترهای کیفیت آب را می‌توان در سه دسته فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی طبقه بندی کرد که در ادامه توضیحاتی در رابطه با هرکدام ارائه شده است.

شاخص‌های فیزیکی کیفیت آب

کدورت آب

کدورت پارامتری است که میزان عبور نور از آب را نشان می‌دهد و در اثر حضور مواد معلق مانند رس، لجن، مواد آلی، پلانکتون‌ها و دیگر ذرات در آب ایجاد می‌شود. کدورت در آب آشامیدنی پذیرفتنی نیست و باعث می‌شود که ظاهر آب نامطبوع به نظر بیاید. کدورت را با دستگاهی به نام کدورت سنج نفلومتریک (TurbidimeterNephlometric) اندازه‌گیری می‌کنند و واحد آن NTU یا TU است. هر NTU برابر با 1 میلی‌گرم بر لیتر از سیلیس در محلول است. در صورتی که کدورت آب بیش از 5NTU شود، توسط انسان قابل تشخیص است. آب‌های گل آلود نیز کدورتی بیش از 100NTU دارند. آب‌های زیر زمینی عمدتا کدورت کمی دارند، دلیل آن نیز فیلتراسیون طبیعی آب هنگام عبور از بستر زمین است.

دما

دمای آب بر عوامل مختلفی مانند طعم آب، ویسکوزیته، بو، واکنش شیمیایی و ... اثرگذار است. بنابراین فرایندهای ته نشینی و کلرزنی و اکسیژن‌خواهی بیولوژیکی (BOD) وابسته به دما هستند. همچنین دما بر فرایند جذب بیولوژیکی فلزات سنگین از آب نیز تاثیر می‌گذارد. اکثر مردم آبی که دمای 10 تا 15 درجه سانتی گراد دارد را خوش طعم تر می‌دانند.

رنگ

برخی مواد مانند سنگ، خاک و ... به آب رنگ می‌دهند و از نظر زیبایی آب را دچار مشکل می‌کنند. رنگ را با مقایسه نمونه آب با محلول با رنگ استاندارد اندازه‌گیری می‌کنند. یک واحد رنگ برابر با رنگی است که توسط محلول 1 میلی‌گرم بر لیتر پلاتین (K2PtCl6) ایجاد می‌شود. رنگ را در مقیاس 0 تا 70 واحدی درجه بندی می‌کنند. آب خالص بی رنگ است که معادل صفر واحد رنگ می‌باشد. البته باید توجه داشت که دو نوع رنگ ظاهری و واقعی وجود دارد. رنگ ظاهری، رنگ کلی نمونه آب است و شامل رنگ ذرات معلق و محلول است؛ درحالی که رنگ واقعی پس از فیلتر کردن نمونه آب و حذف ذرات معلق ایجاد می‌شود.

جامدات

جامدات موجود در آب در دو نوع معلق و محلول موجود هستند. این دو نوع جامدات را می‌توان از طریق یک فیلتر الیاف شیشه‌ای از یکدیگر تشخیص داد. بدین صورت که جامدات معلق در بالای فیلتر باقی می‌مانند، درحالی که جامدات محلول همراه با آب از فیلتر عبور می‌کنند. در صورتی که قسمت فیلتر شده نمونه آب را در یک ظرف قرار دهند و اجازه دهند تا آب تبخیر شود، به جامدات باقی مانده، کل جامدات محلول یا TDS (Total Dissolved Solids) می‌گویند.
کل جامدات (TS)= کل جامدات محلول (TDS) + کل جامدات معلق (TSS)
با توجه به میزان TDS آب‌ها را به دسته‌های زیر تقسیم بندی می‌کنند:
• آب شیرین: دارای TDS کمتر از 1500 میلی‌گرم بر لیتر
• آب لب شور: دارای TDS بین 1500 تا 5000 میلی‌گرم بر لیتر
• آب شور: دارای TDS بیش از 5000 میلی‌گرم بر لیتر
باقی‌مانده TSS و TDS که پس از گرم شدن جهت خشک شدن برای مدت مشخص در دمای مشخص باقی می‌مانند را جامدات ثابت می‌نامند. جامدات فرار جامداتی هستند که در اثر احتراق (گرم شدن تا دمای 550 درجه سانتیگراد) از بین می‌روند. در شکل زیر انواع مختلف جامدات نمایش داده شده است.

هدایت الکتریکی 

رسانایی الکتریکی یا EC پارامتری است که توسط آن توانایی محلول در حمل یا هدایت جریان الکتریکی اندازه گیری می‌شود. با توجه به این که جریان الکتریکی توسط یون‌های محلول جابجا می‌شود؛ هرچه غلظت یون‌های محلول افزایش یابد، هدایت الکتریکی نیز بیشتر می‌شود. بنابراین، EC یکی از پارامترهای اصلی است که برای تعیین مناسب بودن آب برای آبیاری و اطفا حریق استفاده می‌شود. واحدهای اندازه گیری EC نیز میکروموس بر سانتی‌متر (micromhos/cm) یا میلی‌زیمنس بر متر  (milliSiemens/m) است. هر میلی زیمنس بر متر نیز معادل 10 میکروموس بر سانتی‌متر می‌باشد. لازم به ذکر است که آب خالص رسانایی الکتریکی کمی دارد. مقادیر معمول EC در آب‌های مختلف به شرح زیر است. 
• آب فوق خالص : ^6-10×5.5 m/S
• آب آشامیدنی: 0.05-0.005 m/S
• آب دریا: 5 m/S
با دانستن هدایت الکتریکی یک محلول، مقدار TDS آن را با استفاده از فرمول زیر می‌توان تخمین زد:
TDS (mg/L)=EC(µmho/cm)×(0.55-0.7)

شاخص‌های شیمیایی کیفیت آب

از پارامترهای شیمیایی کیفیت آب می‌توان به مواردی نظیر pH، اسیدیته، قلیاییت، سختی، کلرید، کلر باقی مانده، سولفات، نیتروژن، فلوراید، آهن و منگنز، مس و روی، اکسیژن محلول، اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی (BOD)، اکسیژن‌خواهی شیمیایی (COD)، ترکیبات سمی غیرآلی، ترکیبات سمی آلی و مواد رادیواکتیو اشاره کرد که در ادامه توضیحاتی در رابطه با برخی از این موارد ارائه شده است.

pH

pH که یکی از مهم‌ترین پارامترهای کیفی آب است، عددی بی بعد است و بیانگر قدرت اسیدی یا بازی یک محلول می‌باشد؛ در واقع pH یک محلول نشان می‌دهد که یک محلول تا چه اندازه اسیدی یا بازی است. آب اسیدی دارای مقادیر زیادی از یون‌های هیدروژن (+H) است، درحالی که آب بازی مقادیر زیادی از یون‌های هیدروکسید (-OH) دارد. همانگونه که در شکل زیر نمایش داده شده‌است، pH از 0 تا 14 درحال تغییر است. pH برابر با 7 خنثی است و pH های کمتر و بیشتر از 7 به ترتیب اسیدی و بازی هستند. آب خالص خنثی است و pH آن در دمای 25 درجه سلسیوس برابر با 7 است. آب باران به دلیل داشتن گاز کربن دی‌اکسید اتمسفری pH ای در حدود 5.6 دارد (اسیدی ضعیف). مقادیر 6.5 تا 8.5 بازه pH ایمن برای آب آشامیدنی است که برای مصارف خانگی مناسب است.
pHهای خیلی بالا یا پایین مشکلاتی را برای استفاده از آب ایجاد می‌کند. pH بالا طعم آب را تلخ می‌کند و اثر ضدعفونی با کلر را کاهش می‌دهد؛ بنابراین نیاز به مصرف کلر اضافی می‌باشد. همچنین با افزایش pH مقادیر اکسیژن موجود در آب افزایش می‌یابد. از سوی دیگر آب‌هایی با pHهای پایین باعث خوردگی یا حل شدن فلزات و دیگر ترکیبات می‌شوند.

اسیدیته

اسیدیته بیانگر میزان اسیدهای موجود در یک محلول است. اسیدیته آب در واقع ظرفیت کمی آن برای خنثی‌سازی یک باز قوی جهت رسیدن به یک سطح pH مشخص می‌باشد. اسیدیته آب معمولا به خاطر حضور کربن دی‌اکسید، اسیدهای معدنی و نمک‌های هیدرولیز شده مانند فریک و آلومینیوم سولفات است. اسیدها می‌توانند بر بسیاری از فرایندها مانند خوردگی، واکنش‌های شیمیایی و فعالیت‌های بیولوژیکی اثر بگذارند. کربن دی‌اکسید موجود در اتمسفر یا حاصل از تنفس ارگانیسم‌های آبی با حل شدن در آب و تشکیل کربنیک اسید (H2CO3) منجر به اسدیتیه می‌شود. سطح اسیدیته با تیتراسیون با سدیم هیدروکسید استاندارد (0.02N) با استفاده از فنل فتالئین به عنوان شاخص تعیین می‌شود.

قلیاییت

قلیایی بودن آب در واقع ظرفیت خنثی سازی اسید است که از کل بازهای قابل تیتراسیون تشکیل شده‌است. اندازه‌گیری قلیاییت آب جهت تعیین مقدار آهک موردنیاز برای سختی‌گیری آب ضروری است (برای نمونه جهت کنترل خوردگی در آب تغذیه دیگ بخار). قلیاییت عموما به واسطه حضور یون‌ های هیدروکسید  (-OH)، بی‌ کربنات (-HCO3) و  یون‌ های کربنات‌  (^-CO₃²) یا ترکیب دوتایی از این یون‌ها ایجاد می‌شود. قلیاییت توسط تیتراسیون با یک محلول استاندارد اسیدی (0.02 نرمال H2SO4) با استفاده از شاخص‌هایی مانند فنل فتالئین یا متیل اورنج انجام می‌شود.

سختی

سختی عبارتی است که برای بیان ویژگی‌های آب‌های بسیار معدنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. مواد معدنی حل شده در آب منجر به مشکلاتی مانند رسوب گذاری در لوله‌های آب داغ و عدم کف کردن صابون می‌شوند. یون‌های کلسیم و منیزیم بیشترین سختی را در آب‌های طبیعی ایجاد می‌کنند. این یون‌ها عمدتا از طریق تماس با سنگ و خاک به خصوص رسوبات سنگ آهک وارد آب می‌شوند. این یون‌ها معمولا به صورت بی‌کربنات، سولفات و گاهی کلر و نیترات هستند. آب‌های زیرزمینی عموما سختی بیشتری نسبت به آب‌های سطحی دارند. به طور کلی دو نوع سختی وجود دارد:
• سختی موقت که به دلیل حضور کربنات‌ها و بی‌کربنات‌ها است و با جوشاندن از بین می‌رود.
• سختی دائم که به دلیل حضور سولفات‌ها و کلر است و حتی پس از جوشاندن نیز باقی می‌ماند.
 سختی معمولا به صورت میلی‌گرم بر لیتر CaCO3 بیان می‌شود. آب‌هایی با سختی بیش از 150 میلی‌گرم بر لیتر توسط اکثر افراد قابل تشخیص هستند. آب‌هایی با سختی بیش از 300 میلی‌گرم بر لیتر عموما سخت نامیده می‌شوند؛ درحالی که آب‌هایی با سختی کمتر از 75 میلی‌گرم بر لیتر نرم تلقی می‌شوند. البته باید توجه داشت که تا سختی 500 میلی‌گرم بر لیتر از نظر سلامتی مشکلی ایجاد نمی‌کند و بیش از آن ممکن است منجر به اثر ملین گردد.

شاخص‌های بیولوژیکی کیفیت آب

حضور یا عدم حضور موجودات زنده یکی از مفیدترین شاخص‌های کیفیت آب است. زیست شناسان می‌توانند حضور موجودات زنده در بدنه‌های آبی را بررسی کنند و کیفیت آب را بر اساس شاخص تنوع گونه‌ای محاسبه شده (SDI: Species Diversity Index) ارزیابی کنند. بنابراین یک بدنه آبی با تعداد زیادی از گونه‌های متعادل شده به عنوان یک سیستم سالم در نظر گرفته می‌شود. برخی از ارگانیسم‌ها به عنوان شاخص حضور برخی آلاینده‌ها شناخته می‌شوند زیرا این ارگانیسم‌ها نسبت به یک آلاینده مشخص آستانه تحمل شناخته شده ‌ای دارند. از شاخص‌های بیولوژیکی می‌توان به باکتری‌، جلبک، ویروس، پروتوزوا و ارگانیسم‌های شاخص اشاره کرد.

آلودگی آب 

آلودگی آب زمانی رخ می‌دهد که ترکیبات خطرناک (عمدتا مواد شیمیایی یا میکروارگانیسم‌ها) وارد منابع آبی مانند رودخانه‎‌ها، دریاچه‌ها، آبخوان‌ها، اقیانوس‌ها و ... شوند؛ بدین ترتیب کیفیت آب کاهش یافته و برای استفاده توسط انسان‌ها ناسالم می‌گردد. به طورکلی آب در برابر آلودگی‌ها آسیب پذیر است زیرا شناخته شده ترین حلال جهانی است و قادر است که مواد زیادی را در خود حل کند. بنابراین مواد خطرناک و سمی مزارع، شهرها و کارخانه‌ها به راحتی در آب حل می‌شوند و منجر به آلودگی آب می‌گردند. 
 

انواع منابع آلاینده آب

آلاینده های نقطه‌ای (Point source): هنگامی که آلودگی از یک نقطه مشخص به منابع آبی وارد می‌شود، به آن آلودگی نقطه‌ای می‌گویند. برای مثال می‌توان به تخلیه قانونی یا غیرقانونی پساب کارخانه‌ها یا نشت از سیستم‌های سپتیک یا نشت مواد شیمیایی و روغن‌ها اشاره کرد. آلودگی نقطه‌ای اگرچه از یک نقطه نشات می‌گیرد اما می‌تواند منابع آبی تا کیلومترها دور تر از منبع آلاینده تحت تاثیر قرار دهد.
آلاینده‌های غیر نقطه ‌ای (Nonpoint source): آلاینده‌های غیر نقطه‌ای از منابع پراکنده به وجود می‌آیند. این نوع آلودگی‌ها بر خلاف آلودگی‌های نقطه‌ای از نقطه خاصی نشات نمی‌گیرند. این آلاینده‌ها عمدتا شامل رواناب‌های کشاورزی یا طوفان‌ها هستند که از طریق زمین به آبراهه‌ها منتقل می‌شوند. باتوجه به این که آلاینده‌های غیرنقطه‌ای هیچ مقصر شناخته شده‌ای ندارند، قانون گذاری برای آن‌ها دشوار است.
آلاینده‌های فرامرزی (Transboundary): آلودگی فرامرزی در اثر ریختن آب آلوده یک کشور به کشور دیگر ایجاد می‌شود. با توجه به این که منابع آبی به یک دیگر وابسته هستند، وجود مرزبندی روی نقشه تاثیری در آلودگی بدنه‌های آبی ندارد. آلاینده‌های فرامرزی می‌توانند در اثر یک فاجعه (مانند ریزش روغن) یا نشت آرام و رو به پایین پساب صنعتی، کشاورزی و شهری رخ دهد.

اثرات آب آلوده بر سلامتی انسان و محیط‌زیست

آب آلوده می‌تواند منجر به بیماری و مرگ و میر شود. سالیانه در حدود 1 میلیارد نفر در اثر استفاده از آب آلوده بیمار می‌شوند. این مشکلات در کشورهای کم درآمد بیشتر است و مردم بیشتر در معرض خطر هستند زیرا خانه‌های آن‌ها عمدتا در نزدیکی صنایع آلوده کننده قرار دارد. باکتری‌ها و ویروس‌های بیماری‌زا که در منابع آب آشامیدنی آلوده وجود دارند، مهم‌ترین علت بیماری در انسان می‌باشند. حصبه، وبا و ژیاردیا از نمونه بیماری‌هایی هستند که از آب آلوده منتقل می‌شوند.
اکوسیستم سالم مجموعه ای از حیوانات، گیاهان، باکتری‌ها، قارچ‌ها است که به صورت مستقیم و غیرمستقیم با یکدیگر در ارتباط هستند. آسیب رسیدن به هر یک از این ارگانیسم‌ها می‌تواند زنجیره‌ای از تاثیرات را بگذارد. آلودگی آب و ورود مواد مغذی بیش از اندازه به بدنه‌های آبی منجر به رشد بیش از حد جلبک‌ها می‌شود؛ حضور جلبک‌ها در آب منجر به کاهش سطح اکسیژن محلول موجود در آب می‌گردد. در نتیجه پدیده تغذیه گرایی رخ می‌دهد و مناطق مرده در آب به وجود می‌آید. در برخی موارد خاص نیز این جلبک‌های مضر می‌توانند نوروتوکسین تولید کنند و بر حیات وحش اثر منفی بگذارند. مواد شیمیایی و فلزات سنگینی که از فاضلاب‌های صنعتی و شهری به بدنه‌های آبی وارد می‌شود؛ می‌توانند منجر به کاهش طول عمر و توانایی تولید مثل آبزیان شوند. همچنین با خورده شدن این آبزیان توسط جانوران دیگر، این مواد آلاینده در زنجیره غذایی وارد می‌شوند و بالا می‌روند. به همین دلیل است که در بدن ماهی تن و سایر ماهی‌های بزرگ، مقادیر زیادی از سموم مانند جیوه تجمع پیدا کرده است.

تصفیه آب به چه معنا است؟

تصفیه و خالص سازی آب فرایندی است که در آن مواد شیمیایی نامطلوب، آلاینده‌های طبیعی، میکروارگانیسم‌ها، مواد آلی و مواد معلق جامد از آب جدا می‌شوند. هدف از این کار این است که آب برای کاربردهای مشخص مانند آشامیدن یا استفاده در صنایع مختلف آماده شود. برای تصفیه آب سه روش کلی فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی وجود دارد که هرکدام از آن‌ها تعدادی از روش‌ها را در زیر مجموعه خود دارند. ته نشینی، تقطیر و فیلتراسیون جزو روش‌های تصفیه فیزیکی هستند، انعقاد، لخته سازی، کلرزنی و استفاده از روش‌های الکترومغناطیسی مانند اشعه UV از روش‌های تصفیه شیمیایی به شمار می‌روند و فیلترهای شنی آهسته یا کربن فعال بیولوژیکی جزو روش‌های تصفیه بیولوژیکی می‌باشند.
انتخاب روش مناسب تصفیه به مشخصات موردنیاز آب تصفیه شده، هزینه‌های سیستم تصفیه آب و نیازهای پیش بینی شده آب تصفیه بستگی دارد. در ادامه تعدادی از روش‌هایی که به طور گسترده در تصفیه خانه‌ها و واحدهای شیرین سازی آب به کار می‌روند، ارائه شده است.

آشغالگیری

اولین مرحله در تصفیه آب‌های سطحی، حذف جامدات بزرگ مانند چوب‌ها، بقایای جانوران، برگ‌ها و سایر آشغال‌های بزرگ است که سایر مراحل تصفیه را با مشکل رو به رو می‌سازند. هدف از آشغالگیری جلوگیری از ورود جامدات معلق به واحد تصفیه آب و پیشگیری از خرابی و گرفتگی پمپ‌ها، لوله‌ها و تجهیزات است. به طور کلی دو نوع آشغالگیر درشت و ریز وجود دارد که تفاوت آن‌ها در قطر حفراتشان و اندازه آشغال‌هایی که از آب جدا می‌کنند، می‌باشد. البته لازم به ذکر است که آب‌های زیرزمینی خیلی عمیق عمدتا نیازی به آشغالگیری ندارند.

تنظیم pH

pH آب طبیعی در حدود 7 است، درحالی که آب دریا pHاش در محدود 7.5 تا 8.4 قرار دارد. pH آب با توجه به منبع آن می‌تواند بسیار متفاوت باشد. درصورتی که آب اسیدی باشد (pH کمتر از 7)، می‌توان با افزودن آهک و سدیم هیدروکسید pH آن را افزایش داد. البته باید توجه داشت که افزودن آهک منجر به افزایش یون‌های کلسیم در آب می‌شود و این خود افزایش سختی آب را در پی دارد.

انعقاد و لخته‌سازی

فرایند انعقاد و لخته سازی یک فرایند تصفیه شیمیایی آب است که معمولا پیش از ته نشینی و فیلتراسیون قرار می‌گیرد تا توانایی حذف ذرات معلق را افزایش دهد. این مواد معلق ممکن است که از منابع غیرآلی مانند رس و سیلت یا منابع آلی مانند جلبک، باکتری و ویروس و یا دیگر مواد آلی طبیعی به وجود آمده باشند. ذرات غیرآلی و طبیعی منجر به کدورت و تغیر رنگ آب می‌شوند.
برای مقابله با ذرات معلق کوچک و سبک که با سرعت بسیار پایینی ته‌نشین می‌شوند یا اصلا ته نشین نمی‌شوند از مواد شیمیایی به نام منعقد کننده‌ها استفاده می‌کنند. با افزودن مواد منعقد کننده به آب، ذرات کوچک و سبک به یکدیگر می‌پیوندند و جامدات بزرگتری به نام لخته‌ها را تشکیل می‌دهند. مرسوم‌ترین منعقد کننده مورد استفاده در تصفیه آب، آلومینیوم سولفات (آلوم) است. مواد شیمیایی دیگری نظیر فریک سولفات یا سدیم آلومینات نیز به عنوان منعقد کننده مورد استفاده قرار می‌گیرند. فرایند انعقاد معمولا در دو مرحله اختلاط سریع و اختلاط آهسته انجام می‌گردد. اختلاط سریع منجر به پراکنده شدن یکنواخت منعقدکننده‌ها در آب و اطمینان حاصل شدن از تکمیل واکنش شیمیایی می‌شود؛ سپس در مرحله بعد که اختلاط آهسته است، محلول به آرامی هم زده می‌شود تا امکان برخورد ذرات و تشکیل لخته بیشتر شود. به مرحله اختلاط آهسته لخته سازی نیز می‌گویند. برای انجام اختلاط سریع و فرایند انعقاد در حدود 1 دقیقه زمان ماند نیاز است درحالی که برای انجام فرایند لخته سازی حدود 30 دقیقه زمان ماند مورد نیاز می‌باشد. از مزایای فرایندهای انعقاد و لخته سازی می‌توان به سادگی، مقرون به صرفه بودن، بهبود عملکرد فرایند فیلتراسیون و جداسازی انواع ذرات از آب اشاره کرد.

ته نشینی

ته نشینی یکی از فرایندهای فیزیکی تصفیه آب است که در آن ذرات معلق موجود در محلول تحت تاثیر نیروی گرانش ته نشین می‌شوند. به ذراتی که از محلول جدا و ته نشین می‌شوند، رسوب یا لجن گفته می‌شود. فرایند ته نشینی می‌تواند قبل از انعقاد و لخته سازی بیاید تا حجم مواد منعقد کننده مورد نیاز را کاهش دهد؛ یا می‌تواند پس از فرایند انعقاد و لخته سازی، غلظت جامدات معلق موجود در محلول را کاهش دهد. عملکرد فرایند ته نشینی به پارامترهای مختلفی نظیر سرعت ته نشینی ذرات معلق، نسبت حجم به سطح تانک ته نشینی و نرخ جریان در تانک ته نشینی بستگی دارد. مخازن ته نشینی را به گونه‌ای طراحی می‌کنند تا سرعت آب سرریز شده از مخزن در حدود 1.25 تا 2.5 متر بر ساعت باشد. زمان ماند مرسوم تانک‌های ته‌نشینی در حدود 1.5 تا 4 ساعت است و عمق تانک‌ها نیز در حدود 3 تا 4.5 متر می‌باشد. 

شناورسازی هوای محلول (DAF: Dissolved Air Floatation)

فرایند DAF یا شناورسازی هوای محلول عمدتا در مواردی استفاده می‌شود که ذرات معلق به راحتی در آب ته نشین نمی‌شوند. در سیستم DAF، ذرات معلق، چربی‌ها، روغن‌ها، گریس‌ها و مواد آلی غیرمحلول با حل کردن هوا تحت فشار حذف می‌شوند. بدین صورت که آب پس از فرایند انعقاد و لخته سازی وارد تانک‌های سیستم DAF می‌شود. دیفیوزرهای موجود منجر به تولید حباب‌های هوا در آب می‌شوند. سپس این حباب‌های هوا به لخته‌ها می‌چسبند و توده شناور معلق را تشکیل می‌دهند. در نهایت پتوی تشکیل شده از لخته‌ها به سطح می‌آیند و توسط یک اسکیمر سطحی برداشته می‌شوند و آب شفاف از قسمت پایینی تانک تخلیه می‌شود. از مزایای استفاده از سیستم‌های DAF می‌توان به مصرف انرژی کم، راه اندازی و  نگهداری ساده، راندمان بالا، مقرون به صرفه بودن و ... اشاره کرد.

فیلتراسیون

فیلترهای شنی سریع متداول‌ترین نوع فیلترهای مورد استفاده هستند. آب به صورت عمودی از بستر شن و ماسه با لایه "کربن فعال" یا "ذغال سنگ آنتراسیت" عبور می‌کند. در لایه‌های فوقانی مواد طبیعی که بر طعم و بوی آب اثر می‌گذارند، از بین می‌روند. عموما فیلتراسیون ساده به تنهایی کافی نیست زیرا قطر حفرات بین دانه‌های شن عمدتا از اندازه کوچک‌ترین ذرات معلق موجود در آب بزرگتر است و درنتیجه بخش عمده‌ای از ذرات از لایه‌های بستر فیلتراسیون عبور می‌کنند. با این حال، بعضی از ذرات در بین حفرات گیر می‌کنند یا به ذرات شن می‌چسبند. نرخ فیلتراسیون یک بستر عامل مهمی برای عملکرد درست بستر است؛ در صورتی که تمامی ذرات توسط لایه‌های فوقانی مسدود شوند، بستر فیلتراسیون به سرعت گرفته می‌شود.  
هنگامی که آب با سرعت به سمت بالا و خلاف جهت فیلتراسیون به بستر فیلترهای شنی وارد شود، عمل بکواش صورت می‌گیرد و بستر فیلتراسیون تمیز می‌گردد. گاهی اوقات قبل از بکواش از هوای فشرده استفاده می‌شود تا ذرات چسبیده به بستر را شل کنند و در مرحله بکواش به راحتی جدا شوند. آب آلوده تولید شده در مرحله تمیزسازی بستر فیلتراسیون را بعضا به لجن تولید شده در تانک ته‌نشینی وارد می‌کنند. همچنین می‌توان آن را به آب تغذیه ورودی به تصفیه‌خانه اضافه کرد که عمدتا به دلیل آلودگی بالای این آب، این تکنیک مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. 

پیش کلرزنی

پیش‌کلرزنی معمولا آخرین مرحله از فرایند پیش تصفیه است. در این فرایند کلر به آب خام تزریق می‌شود. این کار عمدتا با هدف ضدعفونی کردن، حذف ذرات روغنی و برای کنترل خوردگی، بو و طعم انجام می‌شود. 

فیلتراسیون غشایی

ممبران‌ یک لایه نازک از مواد نیمه تراوا است که در هنگام اعمال نیروی خارجی به آن، مواد موجود در آب را از آن جدا می‌کند. از غشاها به طور گسترده برای حذف باکتری‌ها، میکروارگانیسم‌ها، ذرات، مواد آلی طبیعی و ... استفاده می‌کنند. فرایند فیلتراسیون غشایی یک فرایند جداسازی فیزیکی است که در آن ذرات را بر اساس اندازه حفراتشان تقسیم بندی می‌کنند. ممبران‌ها را با توجه به قطر حفراتشان می‌توان به میکروفیلتراسیون (MF)، اولترافیلتراسیون (UF)، نانوفیلتراسیون (NF) و اسمز معکوس (RO) طبقه بندی کرد. در تصویر زیر انواع ممبران‌های غشایی و آلاینده‌هایی که از آن‌ها عبور می‌کنند، نمایش داده شده است.

اسمز معکوس (RO: Reverse Osmosis)

اسمز معکوس یکی از فرایندهای غشایی است که در آن برای حذف آلاینده‌ها و ناخالصی‌‌‌‌های آب از یک غشای نیمه تراوا استفاده می‌شود. این غشا عموما قطر حفراتش در حدود 0.0001 میکرون است. در این فرایند آبی که قرار است تصفیه شود، در یک سمت ممبران قرار می‌گیرد و با اعمال فشار بر آن، آن را مجبور به عبور از ممبران اسمز معکوس می‌کنند. بدین ترتیب دو جریان در دو سمت ممبران ایجاد می‌شود، یک جریان تصفیه شده و یک جریان تغلیظ شده. اگرچه فرایند اسمز معکوس نمی‌تواند گازهای محلول نظیر اکسیژن محلول و کربن دی‌اکسید را از آب حذف کند؛ اما در حذف سایر آلاینده ها مانند یون‌های فلزی، کلسیم، سولفات، فلوراید، پتاسیم، منیزیم، فسفر، تری هالومتان‌ها (THMs)، ترکیبات آلی فرار (VOCs)، آفت کش‎‌ها، حشره کش‌ها و ... بسیار موثر است. البته باید توجه داشت که عوامل مختلفی مانند فشار، دما، نرخ بازیابی و غلظت نمک موجود در آب تغذیه بر عملکرد سیستم‌های اسمز معکوس تاثیر می‌گذارد. سیستم‌های تصفیه اسمز معکوس در صنایع مختلفی مانند صنایع دارویی، غذایی و نوشیدنی، آب شیرین کن‌های دریایی و صنعتی و ... مورد استفاده قرار می‌گیرند. از مزایای استفاده از سیستم‌های اسمز معکوس می‌توان به کیفیت بالا آب تصفیه شده (حذف 90 تا 99% TDS)، نگهداری ساده، مقرون به صرفه بودن در بلند مدت، دوستدار محیط زیست بودن و ... اشاره کرد.

سختی گیری

سختی‌گیرها دستگاه‌هایی هستند که برای گرفتن سختی آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. عموما یون‌های کلسیم و منیزیم در آب سختی ایجاد می‌کنند. سختی‌گیرها با استفاده از رزین‌های تبادل یونی عمل نرم سازی آب را انجام می‌دهند. بدین صورت که یون‌هایی که باعث سختی آب می‌شوند، به بستر رزین می‌چسبند و به جای آن‌ها یون‌های سدیم وارد آب می‌شود. این عمل تا زمانی که بستر رزین اشباع شود، ادامه می‌یابد. پس از اشباع بستر رزین، با استفاده از محلول آب نمک آن را احیا می‌کنند.

دیونایزرها

دیونایزرها دستگاه‌هایی هستند که برای تولید آب فوق خالص به کار گرفته می‌شوند. این دستگاه‌ها از فرایند تبادل یونی استفاده می‌کنند؛ به همین دلیل به آن‌ها تبادل کننده‌های یونی، دمینرالیزر یا DI نیز گفته می‌شود. در دستگاه‌های دیونایزر، کاتیون‌های موجود در آب با رزین‌های تبادل یونی کاتیونی در فرم هیدروژن و آنیون‌ها با رزین‌های تبادل یونی آنیونی در فرم هیدروکسید مبادله می‌شوند و درنتیجه آب فوق خالص تولید می‌کنند. به طور کلی دیونایزرها در دو مدل ستون‌های کاتیونی و آنیونی جدا یا با ستون‌های میکس بد موجود می‌باشند. 

الکترودیالیز

الکترودیالیز یا ED یکی از فرایندهای غشایی است که در آن یون‌ها تحت تاثیر یک نیروی الکتریکی از غشاها نیمه تراوا عبور می‌کنند. این غشاها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که توانایی عبور انتخابی کاتیون‌ها یا آنیون‌ها را دارند. با برقراری جریان الکتریکی یون‌ها به سمت قطب‌های مخالف حرکت می‌کنند. بنابراین با توجه به ترتیب قرارگیری ممبران‌ها در بعضی ستون‌ها آب خالص و در برخی دیگر آب تغلیظ شده ایجاد می‌شود. بعضی اوقات قبل از ورود آب به سیستم الکترودیالیز، پیش تصفیه نیاز است تا جامدات معلق موجود در آب حذف شوند؛ در غیر این صورت این جامدات به حفرات ممبران میچسبند و راندمان فرایند ED را کاهش می‌دهند.

الکترودیالیز برگشتی

الکترودیالیز برگشتی یا EDR در واقع فرایند اصلاح شده الکترودیالیز است. در این فرایند برخلاف فرایند ED که قطبیت همواره ثابت است؛ قطبیت الکترودها هر چند دقیقه یکبار عوض می‌شود؛ درنتیجه ستون‌های آب تصفیه و آب تغلیظ شده به طور مداوم با یکدیگر جابجا می‌شوند. این امر منجر به کاهش رسوبات ایجاد شده روی سطح ممبران‌ها می‌گردد. لازم به ذکر است که آب ورودی به EDR می‌تواند هر میزان TDS داشته باشد.

الکترودیونیزاسیون 

الکترودیونیزاسیون یا EDI یکی از فرایندهایی است که برای تولید آب فوق خالص به کار برده می‌شود. این فرایند ترکیبی از ممبران‌های نیمه تراوا و بسترهای تبادل یونی می‌باشد. برای راه اندازی سیستم‌های EDI نیاز به جریان برق است. بدین صورت که با برقراری جریان، یون‌های مثبت و منفی موجود در آب به سمت قطب‌های مخالف حرکت می‌کنند. این یون‌ها با توجه به باری که دارند، از غشاهای موجود می‌توانند عبور کنند، به طوری که کاتیون‌ها از غشاهای کاتیونی و آنیون‌ها از غشاهای آنیونی تنها می‌توانند عبور کنند. بدین ترتیب چندین جریان تصفیه شده و پساب ایجاد می‌شود. همچنین جریان برق به احیا خودکار رزین‌های تبادل یونی نیز کمک می‌کند. لازم به ذکر است که آب ورودی به EDI باید نسبتا خالص باشد (ترجیحا آب خروجی RO) تا این فرایند بتواند آب فوق خالص تولید کند.

ضدعفونی کردن

ضدعفونی کردن آخرین مرحله در فرایند تصفیه آب است؛ در این مرحله، باکتری‌ها، ویروس‌ها، پروتوزها و ... کشته می‌شوند. برای ضدعفونی کردن عمدتا از کلرزنی استفاده می‌کنند. کلرامین یا دی‌اکسید کلر مرسوم ترین نوع کلر مورد استفاده در گندزدایی هستند. البته باید توجه داشت که کلر یک گاز سمی است و در صورت استفاده در کنار گندزدایی، خطراتی نیز به همراه دارد. در نتیجه برای جلوگیری از بروز این خطرات امروزه پیشنهاد می‌شود که از ضدعفونی با گاز ازن یا اشعه یووی استفاده شود. در ادامه توضیحات مختصری در رابطه با این دو روش جدید گندزدایی ارائه شده است.
ضدعفونی با گاز ازن: ازن زنی یک فرایند تصفیه شیمیایی است که در آن گاز اوزن در آب حل می‌شود. گاز اوزون که از 3 اتم اکسیژن تشکیل شده، یکی از قوی‌ترین اکسید کننده‌ها و ضدغفونی کننده‌ها است. ازون را می‌توان با استفاده از انرژی و با قرار دادن گاز اکسیژن در ولتاژ الکتریکی بالا یا تابش UV تولید کرد. قدرت گندزدایی اوزن بالا است و حتی می‌تواند میکروارگانیسم‌هایی که به سایر ضدعفونی کننده‌ها مقاوم هستند را نیز از بین ببرد. اما باید توجه داشت که گاز ازن ناپایدار است و به سرعت به اکسیژن تبدیل می‌شود؛ درنتیجه در صورت ضدعفونی با ازون، هیچگونه ازن باقی مانده ای در آب تصفیه شده وجود نخواهد داشت. 
ضدعفونی با اشعه یووی: اشعه یووی بخشی از نور خورشید است که به زمین می‌رسد. ضدعفونی توسط اشعه UV عمدتا توسط UV-C انجام می‌شود که در طول موج‌های 200 تا 300 نانومتر قرار دارد. هنگامی که اشعه یووی به میکروارگانیسم‌ها تابیده می‌شود، با نفوذ به DNA آن‌ها باعث غیرفعال سازیشان می‌شود. به عبارتی نور یووی ارگانیسم‌ها را از آب حذف نمی‌کند بلکه آن‌ها غیرفعال می‌سازد. باید توجه داشت که یووی نیز همانند ازن هیچ باقی مانده‌ای در آب تصفیه شده باقی نمی‌گذارد. میزان اثرگذاری ضدعفونی با اشعه یووی به زمان تابش و شدت لامپ و همچنین کیفیت اولیه آب بستگی دارد. همچنین لازم به ذکر است که اشعه UV به تنهایی نمی‌تواند طعم، بو یا شفافیت آب را بهبود ببخشد.

مقایسه استاندارد کیفی آب آشامیدنی در ایران با استانداردهای بین المللی

استاندارد 1053 سازمان موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران که شامل ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آب آشامیدنی است در سال 1388 مورد تجدید نظر پنجم قرار گرفته و عمدتا بر اساس مقررات WHO در سال 2008 می‌باشد. همچنین اصلاحیه ای برای این استاندارد در سال 1391تحت عنوان ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آب آشامیدنی در شرایط اضطراری تدوین شده‌ است. استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (تدوین شده در سال 2012) برای آب شرب در دو دسته قرار می گیرند: استانداردهای اولیه و استانداردهای ثانویه. استانداردهای اولیه بر اساس ملاحظات سلامت بوده و الزام آور می باشند. برای استاندارد های اولیه حدی به نام "ماکزیمم سطح آلودگی" (MCL: Maximum Contaminant Level) تعریف می شود که معرف بالاترین غلظت مجاز یک آلاینده در آب شرب موجود در سیستم های آب شهری می باشد و همچنین حدی به نام "ماکزیمم سطح آلودگی هدف" (MCLG: Maximum Contaminant Level Goal) که مقداریست غیر الزام آور که در آن مقدار هیچگونه تاثیر منفی برای انسان پیش نمی‌آید. استانداردهای ثانویه، شامل آلاینده‌هایی می‌باشد که باعث خوردگی، رنگ، بو و مزه ناخوشایند می شوند. استانداردهای ثانویه الزام آور نیستند بلکه راهنمایی برای متصدیان تصفیه‌خانه‌های آب و مقامات ایالتی می باشند تا بهترین کیفیت ممکن آب را تولید نمایند.
استاندارد سازمان بهداشت جهانی (WHO) که به عنوان راهنما بیشترین استفاده را برای کیفیت آب دارد، طیف گسترده‌ای از آلاینده ها شامل مواد شیمیایی آلی و غیر آلی، گندزداها، نشانگرهای شیمیایی و مواد رادیواکتیویته را شامل شده و منابع آب شرب و مدیریت های ریسک مرتبط با آن را در بر میگیرد. این استاندارد در سال 2011 مورد بازنگری چهارم قرار گرفته است و جایگزین راهنماهای پیشین شده است. استاندارد کیفی آب شرب اتحادیه اروپا که در سال 2015 مورد ویرایش قرار گرفته است با هدف محافظت از سلامت انسان در برابر اثرات سوء آلاینده های موجود در آب (استفاده شده برای شرب یا تولید غذا) و همچنین در بردارنده راهنمایی‌هایی مربوط به مانیتورینگ و نمونه برداری می باشد و برای اعضای اتحادیه اروپا تدوین شده است.
در جدول زیر مقادیر فعلی ترکیبات در استانداردهای آب شرب ایران با استانداردهای سازمان بهداشت جهانی، اتحادیه اروپا در سال 2015 و سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا در سال 2012 آورده شده است.

در جدول زیر نیز مقایسه بین مقادیر پارامترهای ثانویه آب در استاندارد ایران و WHO سال 2011 ارائه شده‌ است.

تصفیه آب صنایع مختلف

با توجه به محدود بودن منابع آبی و کاربرد زیاد آب در صنایع مختلف، استفاده از دستگاه‌های تصفیه آب صنعتی جهت تولید و بازیابی آب روز به روز گسترش بیشتری داشته است. آب شیرین کن‌های صنعتی در صنایع بسیار مختلفی کاربرد دارند؛ از این رو در ادامه توضیحاتی در رابطه با تصفیه آب صنعت‌های مختلف ارائه شده است. 
 

تصفیه آب کشاورزی

با توجه به کمبود منابع آب، استفاده از دستگاه‌های آب شیرین کن جهت تولید آب تمیز برای مصارف مختلف صنعتی مانند کشاورزی گسترش روز افزون داشته است. صنعت کشاورزی یکی از مهم‌ترین بخش‌های مصرف کننده آب است و آب شیرین کن‌ها جهت آبیاری در کشورهای مختلف خصوصا در مناطق خشک مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با توجه به توسعه و پیشرفت در ساخت ممبران‌ها، آب شیرین‌کن های مبتنی بر تکنولوژی اسمز معکوس مناسب‌ترین دستگاه‌های شیرین سازی آب برای مصارف کشاورزی می‌باشند. ویژگی‌های آب مورد استفاده برای آبیاری به طور مستقیم بر کیفیت محصولات تولید شده اثر دارد زیرا برخی از محصولات نمی‌توانند شوری بالا را تحمل کنند. بنابراین هرچه کیفیت آب مورد استفاده در آبیاری بهتر باشد؛ کیفیت محصول نهایی نیز افزایش می‌یابد. لازم به ذکر است که اگرچه هزینه‌های استفاده از آب شیرین‌کن ها نسبت به گذشته کاهش داشته است اما همچنان هزینه‌های دستگاه شیرین سازی آب برای تامین کل منابع آب مورد نیاز کشاورزی بالا است، مگر جهت باغبانی علمی و تولید محصولات با ارزش بالا نظیر سبزیجات و گل‌ها خصوصا در مناطق ساحلی زیرا در این مناطق دفع پساب حاصل از آب شیرین‌کن‌ها راحت‌تر می‌باشد. البته با توجه به این که آب موردنیاز برای آبیاری همانند آب آشامیدنی استانداردهای سختگیرانه‌ای ندارد؛ می‌توان آب شیرین تولید شده را با آب با کیفیت کمتر ترکیب کرد و برای آبیاری استفاده کرد؛ بدین ترتیب هزینه‌های نهایی کاهش می‌یابد. لازم به ذکر است که امروزه تنها 1% از منابع آب جهان توسط آب شیرین‌کن‌ها تولید می‌شود و از سویی تنها 2 درصد از آب تصفیه شده آب شیرین کن‌ها در کشاورزی مصرف می‌شود.

تصفیه آب مرغداری‌ها

آب ماده مغذی اساسی برای مرغداری‌ها است. همانند خوراک طیور، آب نیز باید از کیفیت خوبی برخوردار باشد تا بتواند نیازهای غذایی حیوان را تامین کند. از این رو تامین آب سالم و کافی امری ضروری است. آب موردنیاز مرغداری‌ها باید عاری از میکرواگانیسم، مواد شیمیایی و دیگر آلاینده‌ها باشد. وجود مقادیر زیاد ذرات معلق، جامدات محلول، شوری، آهن، منگنز یا طعم و بو و رنگ نامطلوب در آب منجر به نوشیدن کمتر آب توسط طیور می‌شود. در صورتی که از آب شیرین تولید شده در آب‌شیرین‌کن‌ها در مرغداری‌ها استفاده شود؛ مقاومت بدن طیور افزایش می‌یابد و آن‌ها کمتر بیمار می‌شوند، درنتیجه نیاز به مصرف آنتی بیوتیک‌ها کاهش می‌یابد. از سویی رشد و وزن طیور نیز به صورت چشمگیری افزایش یافته و کیفیت گوشت آن نیز بهبود پیدا می‌کند. همچنین نرخ مرگ و میر در طیور نیز در حدود 2 تا 3 برابر کاهش می‌یابد.

تصفیه آب دامداری‌ها

آب یکی از مواد مغذی مهم در دامداری‌ها است که در تمامی عملکردهای اساسی فیزیولوژیکی بدن دام‌ها تاثیر می‌گذارد. باید توجه داشت که حجم آب مصرفی در مقایسه با سایر مواد مغذی بسیار بیشتر است. بنابراین در دسترس بودن و کیفیت آب بر سلامت حیوانات و بهره‌وری آن‌ها تاثیر به سزایی دارد. محدودیت آب در دسترس برای دام‌ها، تولید را به سرعت کاهش می‌دهد. کیفیت آب موردنیاز برای دامداری‌ها ممکن است بسته به گونه و نژاد دام، وضعیت حیوان، روش تولید، شرایط آب و هوایی و محیطی که دام در آن رشد می‌کند، متفاوت باشد. استفاده از آب شیرین کن‌ها در دامداری ها محاسن بسیاری دارد که از جمله آن‌ها میتوان به افزایش میزان و کیفیت شیر تولید توسط دام‌ها، کاهش نرخ مرگ و میر در دام‌ها، بهبود کیفیت گوشت دام‌ها و ... اشاره کرد.

تصفیه آب صنایع داروسازی‌

در صنایع داروسازی به طور گسترده از آب استفاده می‌شود. این ماده به عنوان مواد خام یا اولیه برای تولید، پردازش و فرمولاسیون مواد فعال دارویی (APIs)، ترکیبات میانی، محصولات دارویی نهایی (FPP) و شستشو مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صنایع داروسازی نیاز است تا تمامی آلاینده‌های آلی و معدنی آب حذف شوند و آب تقریبا فوق خالص تولید شود. از این رو آب شیرین‌کن های صنعتی در تصفیه آب صنایع دارویی به کار برده می‌شوند. ظرفیت این سیستم‌ها باید به گونه‌ای باشد تا بتوانند جریان موردنیاز متوسط و جریان در مواقع حداکثری را تامین کنند. همچنین این سیستم‌ها باید بتوانند برای مدت مشخص به صورت پیوسته کار کنند.

 

 

تصفیه آب صنایع لبنی

صنایع لبنی به مقادیر زیادی آب برای عملیات خود نیاز دارند؛ درنتیجه حجم زیادی فاضلاب نیز از این صنایع تولید  و به محیط زیست وارد می‌شود. کاربرد آب شیرین کن‌های اسمز معکوس در صنایع لبنی عمدتا بر جداسازی جامدات از آب تمرکز دارد. این فرایند منجر به دو اتفاق می‌شود: اولا اکسیژن خواهی بیولوژیکی (BOD) محصولات جانبی را کاهش می‎دهد تا هزینه تصفیه آب کاهش یابد؛ ثانیا جامدات افزودنی با ارزش که می‌توانند خشک شوند را جدا می‌کند و درنتیجه هر دو مورد ذکر شده منجر به افزایش درآمد صنعت می‌شوند. از محاسن استفاده از آب شیرین کن‌های اسمز معکوس در صنایع لبنی می‌توان به کاهش هزینه‌های گران حمل و نقل و نگهداری آب پنیر و امکان استفاده از روش تجدید غلظت در هنگام تولید پنیر اشاره کرد.
 

تصفیه آب صنایع غذایی و نوشیدنی

آب یک بخش مهم در صنعت غذا و نوشیدنی است و به طور گسترده و در بخش‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.در کارخانه‌های پردازش مواد غذایی استفاده از آب با نگهداری مواد اولیه مانند خیس کردن، تمیز کردن و ... شروع می‌شود و با استفاده در خنک کردن، ضدعفونی کردن، تولید بخار برای استریلیزه کردن، برق و فرایند حرارت دادن ادامه می‌یابد و درنهایت آب در فرایند پردازش مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طورکلی آب‌های مورد استفاده در صنعت غذا و نوشیدنی را می‌توان در 4 گروه آب با اهداف کلی، آب فرایند، آب خنک کننده و آب تغذیه بویلرها طبقه بندی کرد. صنایع غذایی و نوشیدنی جهت حفظ استانداردهای محصول نهایی و تولید محصولات با ماندگاری بالا نیاز به آب با کیفیت بالا دارند؛ بنابراین استفاده از سیستم‌های تصفیه آب در این صنایع ضروری است.

 

تصفیه آب استخرها

استخرهای عمومی یکی از مراکز تفریحی مهم می‌باشند. با این حال یکی از مشکلات مهم آن‌ها امکان انتقال سریع انواع بیماری‌ها خصوصا بیماری‌های عفونی است. بنابراین کیفیت و سلامت آب مورد استفاده در استخرها از اهمیت بالایی برخوردار است. آب استخرها باید همواره از جنبه‌های مختلف مانند میزان کلر، برم، pH، قلیاییت، سختی و ... مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرند. به طورکلی برای تصفیه مناسب آب استخرها باید حداقل سه مورد زیر انجام شوند:
• حذف پاتوژن‌ها و ذرات معلق
• حذف مواد آلی محلول و DBPها
• ضدعفونی مناسب آب
 

تصفیه آب مراکز پرورش ماهی

کیفیت آب مهم‌ترین پارامتری است که بر سلامت ماهی‌ها و عملکرد و بهره‌وری مراکز پرورش ماهی اثر می‌گذارد. کیفیت مناسب آب برای هر ماهی متفاوت است و سلامت ماهی‌ها کاملا به آبی که در آن زندگی می‌کنند وابسته است. پارامترهای مختلف کیفیت آب مانند دما، pH، غلظت اکسیژن محلول، شوری، سختی و... برای رشد گونه‌های مختلف ماهی‌ها در رنج‌های مختلفی قرار دارد. همچنین برای هرگونه ماهی علاوه بر محدوده قابل تحمل، یک محدوده بهینه نیز وجود دارد که در آن بهترین عملکرد حاصل می‌شود. خارج از محدوده بهینه، ماهی‌ها رشد ضعیف، رفتار نامنظم و علائم بیماری را از خود نشان می‌دهند. در موارد شدید یا در شرایط نامناسب در دراز مدت، مرگ و میر ماهی‌ها نیز ممکن است رخ دهد. با توجه به مطالب ذکر شده، مراکز پرورش ماهی حتما باید به دستگاه‌های تصفیه آب مجهز باشند تا بتوانند آب با کیفیت موردنیاز ماهیان را فراهم کنند.

تصفیه آب بویلرها و دیگ‌های بخار

کیفیت آب در عملکرد مناسب و ایمن دیگ‌های بخار تاثیر به سزایی دارد. در صورتی که آب تغذیه به درستی تصفیه نشده باشد، مشکلاتی نظیر ایجاد رسوب در سطوح داخلی دیگ بخار، تجهیزات ایمنی و لوله کشی ایجاد می‌شود. چنین خوردگی‌هایی منجر به اتلاف گرمایی، کاهش راندمان بویلرها و در نهایت خرابی دیگ بخار در موارد شدید می‌شود. همچنین، ماهیت مخرب آب تغذیه تصفیه نشده، می‌تواند روند تولید بخار را دچار مشکل کند و درنتیجه هزینه‌های نهایی را افزایش دهد. به علاوه این امر منجر به کاهش طول عمر تجهیزات نیز می‌شود که این خود مجددا افزایش هزینه‌های سرمایه گذاری را در پی دارد. بنابراین استفاده از سیستم‌های تصفیه آب در دیگ‌های بخار و بویلرها ضروری است. 

 

تولید آب آشامیدنی در مقیاس خانگی

امروزه با توجه به افت کیفیت آب لوله کشی و وجود ترکیباتی مانند نیترات‌ و نیتریت، کلر اضافی، فلزات سنگین و ... در آب، استفاده از دستگاه‌های تصفیه آب خانگی به امری ضروری تبدیل شده است. دستگاه‌های تصفیه آب خانگی با استفاده از مراحل مختلف می‌توانند آب کاملا سالم و عاری از هرگونه آلودگی را تولید کنند. این دستگاه ها که با ظرفیت‌های مختلف 100 تا 300 لیتر در شبانه روز موجود می‌باشند، عمدتا از فرایند اسمز معکوس جهت خالص سازی آب استفاده می‌کنند. به طورکلی برای تولید یک آب با کیفیت بالا چندین مرحله پیش تصفیه، تصفیه اصلی، تصفیه تکمیلی و ضدعفونی مورد نیاز است. برای پیش تصفیه آب در مقیاس خانگی نیاز است که از فیلترهای رسوب گیر الیافی (PP)، فیلتر کربن اکتیو گرانولی (GAC) و فیلتر کربن بلاک (CTO) استفاده شود. در مرحله تصفیه اصلی که مهم‌ترین بخش در دستگاه‌های تصفیه آب خانگی است، عمدتا ممبرا‌ن‌های اسمزمعکوس و در برخی موارد غشاهای اولترافیلتراسیون به کار گرفته می‌شوند. پس از مرحله تصفیه اصلی، جهت تصفیه تکمیلی و بهبود کیفیت آب می‌توان از فیلترهای دیگری نظیر فیلتر پست کربن، فیلتر مینرال، فیلتر قلیایی و فیلتر اینفرارد استفاده کرد. مرحله آخر در دستگاه‌های تصفیه آب خانگی نیز ضدعفونی کردن آب توسط فیلتر فرابنفش است. لازم به ذکر است که برای خرید بهترین و مناسب ترین دستگاه تصفیه آب خانگی باید به نکات متعددی توجه کرد که تمامی این نکات و راهنمای کامل خرید دستگاه تصفیه آب خانگی در بخش دستگاه‌های تصفیه آب خانگی ارائه شده است.