مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه

حركت آب در كره زمين در يك مسير بسته به نام چرخه هيدرولوژي انجام مي شود. اين حركت در سه بخش مختلف كره زمين يعني اتمسفر(هواكره)، هيدروسفر (آب كره ) و ليتوسفر (سنگ كره) صورت مي گيرد. بدين ترتيب كه آب از سطح درياها و خشكي ها تبخير و وارد اتمسفر مي شود. سپس بخار آب وارد شده به جو پس از طي فرايندهاي گوناگون به صورت نزولات جوي به سطح زمين و درياها فرو مي ريزد. بخشي از نزولات جوي قبل از رسيدن به سطح زمين توسط شاخ و برگ گياهان گرفته شده مي شود.(برگاب ، كه بعدآ مستقيمآ از همانجا تبخير شده و به اتمسفر بر ميگردد).بخشي ديگر روي زمين جاري شده (رواناب) و قسمتي نيز بداخل خاك نفوذ مي كند. بخشي از آب نفوذي ذخيره شده در خاك ، تبخير شده و به اتمسفر برمي گردد،بخشي از آن نيز منابع آب زيرزميني را تشكيل مي دهد كه سرانجام از طريق چشمه و يا تراوش به داخل رودخانه ها دوباره در سطح زمين ظاهر مي شود.

اجزاي اصلي چرخه هيدرولوژي شامل :

بارندگي (Precipitation )

رواناب سطحي (Surface Runoff )

تبخير (Evaporation )

تعرق(Transpiration )

نفوذ (Infiltration )

جريانهاي زيرزميني (Ground water fiow ) است.

بيشتر سطح زمين پوشيده از آب است. كساني كه از دور به كره زمين نگاه مي كنند ، آنرا يك سياره آبي خواهند يافت . حجم كل آبهاي موجود در كره زمين حدود 36/1 ميليارد كيلومتر مكعب آب تخمين زده شده است كه اگر بطور يكنواخت در سطح زمين توزيع مي شد ارتفاعي برابر 7/2 كيلومتر را تشكيل مي داد.اما متجاوز از 97 درصد موجودي آب در درياها و اقيانوسها متمركز بوده كه شور بوده و به سادگي قابل بهره برداري براي شرب و ساير مصارف انسان نمي باشد كه 2 درصد بصورت يخ و يخچالها در مناطق قطبي تجمع يافته است. بنابراين تنها يك درصد از كل آب موجود در زمين قابل استفاده مستقيم توسط انسان مي باشد كه بصورت آبهاي سطحي (جويبارها ، رودخانه ها و درياچه ها ) و يا آبهاي زيرزميني (چشمه و چاه )مي باشد. مسئله ديگري كه كمبود آب قابل استحصال دامن مي زند ، توزيع مكاني و زماني غير يكنواخت آن مي باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

شاخص هاي ميكروبي آلودگي مدفوعي آب

بررسي مستقيم باكتري هاي پاتوژن ، ويروسها و كيستهاي انگلهاي تك ياخته اي در آب و فاضلاب نيازمند روشهاي پر خرج ، وقتگير و كادر مجرب و آزموده است. اين مسائل باعث شد كه مفهوم ارگانيسم هاي شاخص آلودگي مدفوعي به ميان آيد. در سال 1914 سرويس بهداشت عمومي ايالات متحده ، گروه باكتريهاي كليفرم را بعنوان شاخص آلودگي ميكروبي براي نشان دادن آلودگيهاي مدفوعي ، راندمان حذف ميكروارگانيسم ها در واحدهاي تصفيه آب و فاضلاب ئ نيز خرابي و آلودگيهاي بعدي آب در شبكه هاي آبرساني مورد استفاده قرار گرفتند.

ويژگي هاي يك ميكروارگانيسم شاخص ايده آل به قرار زير است:

1-بايد جزء ميكروفلور روده اي حيوانات خونگرم باشد.

2-بايد به ميزان فراوان در مدفوع انسان و حيوانات خونگرم يافت شوند و در منابع ديگر به تعداد كم و يا اصلآ وجود نداشته باشد.

3-بايد به تعداد بيشتري نسبت به پاتوژن ها داشته باشد.

4-بايد زمان بقاي مساوي و يا بيشتر نسبت به پاتوژن ها داشته باشد.

5-بايد مقاومت حداقل مساوي (يا بيشتر) با ميكروارگانيسم هاي بيماريزا نسبت به شرايط نا مساعد محيطي و گندزدايي داشته باشد.

6-در طبيعت رشد نكند.

7-تشخيص آن سريع ، ساده و تكرار پذير باشد.

8-ارگانيسم شاخص بايد غير اتوژن باشد.

به طور طبيعي هيچ ميكروارگانيسمي همه ويژگي هاي ذكر شده را دارا نيستند، اما از اين ويژگي ها مي توان بعنوان رهنمود در انتخاب شاخص ميكروبي مناسب استفاده نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

حضور در آب و فاضلاب: فسفر در اکثر آبهای طبیعی و پسابها تقریبأ فقط به صورت فسفات وجو دارد. فسفاتها به سه شکل ارتوفسفاتها، پلی فسفاتها، (پیرو – متا و دیگر پلی فسفاتها) یا فسفات متراکم و فسفاتهای آلی در طبیعت وجود دارند که می توانند بصورت محلول، ذرات ریز و درشت یا در بدن موجودات آبزی یافت شوند. اشکال مختلف فسفاتها از منابع متعددی تولید می شوند. میزان کمی از برخی پلی فسفاتها طی فرایند های تصفیه به آب افزوده می شوند. مقادیر بیشتری از این ترکیبات ممکن است هنگام شستشو وارد منابع آب شوند زیرا این مواد از اجزاء اصلی بسیاری از پاک کننده های تجارتی هستند. فسفاتها بطور گسترده ای در تصفیه آب دیگهای بخار بکار می روند. ارتو فسفاتهای مصرفی در کشاورزی تحت عنوان کودهای فسفات می توانند به دنبال شسته شدن خاک در اثر سیلابها و ریزشهای تر ویا ذوب برف وارد آبهای سطحی شوند. فسفاتهای آلی اساسأ به وسیله فرایندهای بیولوژکی تشکیل می شوند. این ترکیبات در اثر ورود فوضولات و باقیمانده مواد غذائی به فاضلاب و همچنین از تبدیل ارتو فسفاتها در فرایند تصفیه بیو لوژیکی و یا توسط آبزیان تولید می شوند.

فسفر برای رشد موجودات زنده ضروری است و می تواند ماده مغزی محدود کننده رشد و تولید مثل آبزیان در یک منبع آبی باشد. در جای که فسفات عنصر محدود کننده رشد است، تخلیه پسابهای خام یا تصفیه شده، زهاب کشاورزی و یا برخی فاضلابهای صنعتی به منبع آبی می توانند موجب رشد فتوسنتزی آبزیان ریز و درشت ناخواسته و مزاحم گردد. به علاوه فسفاتها در رسوبات ته نشین شده و لجن های بیولوژیکی به شکل مواد معدنی قابل ته نشینی و ترکیب با مواد آلی نیز وجود دارند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

این مطلب به منظور آموزش و ظرفیت سازی در بخش آب و فاضلاب، توسط موسسۀ UNESCO-IHE  تهیه شده است. این مقاله شامل موارد زیر است:
1- مقدمه ای بر تأمین آب
2- جنبه های آب ناخالص
 3- کیفیت آب آشامیدنی
 4- روش های تصفیه آب
5- فرایند های تصفیه آب و تأسیسات مربوطه

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

راههای تصفیه آب

مقدمه

آب ماده ای فراوان در کره زمین است. به شکل های مختلفی همچون دریا ، باران ، رودخانه و... دیده می‌شود. آب در چرخه خود ، مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود، اما از بین نمی‌رود. هر گونه حیات محتاج آب می‌باشد. انسان ها از آب آشامیدنی استفاده می‌کنند، یعنی آبی که کیفیت آن مناسب سوخت و ساز بدن باشد.

با رشد جمعیت، منابع آب طبیعی در حال تمام شدن هستند و این مسئله ، سبب نگرانی بسیاری از دولت‌ها در سراسر دنیا شده است. گاهی بدلیل مشکلات کمبود آب ، این ماده را جیره بندی می‌کنند تا مصرف آن را تعدیل نمایند.

ماده ای شگفت انگیز

فرمول شیمیایی آب

آب نوعی ماده مرکب است که از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن ساخته شده است. آب را جزو دسته مخلوط‌ها طبقه‌بندی نمی‌کنند، چون خواص آب نه به خواص هیدروژن شبیه است و نه به خواص اکسیژن. از ترکیب دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن، یک مولکول آب بوجود می‌آید. یک قطره آب دارای تعداد بی شماری مولکول آب می‌باشد.

معادله شیمیایی واکنش بین هیدروژن و اکسیژن و تشکیل آب از قرار زیر است:

هر مولکول آب دارای یک ناحیه مثبت و یک ناحیه منفی است که این دو ناحیه در دو طرف مولکول آب واقع شده‌اند. شیمیدان‌ها با کمک شواهد به این نتیجه رسیده‌اند که مولکول آب شکل خطی ندارد، یعنی به این صورت نیست که دو اتم هیدروژن بصورت خطی در دو طرف یک اتم اکسیژن قرار گرفته باشند (HــOــH
). بلکه مولکول آب حالت خمیده ای دارد که اتم های هیدروژن در سر مثبت مولکول و اتم های اکسیژن در سر منفی مولکول آب تجمع پیدا نموده اند.

اشکال متغیر

آب در اشکال متفاوتی بر روی زمین یافت می‌شود. تنها ماده ای است که در طبیعت به هر سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارد. ابرها در آسمان، موج دریا، کوه یخی، توده های یخی در دل کوه ها و منابع آبی زیرزمینی تنها چند شکل از آب می‌باشند. طی اعمال تبخیر، میعان، انجماد و ذوب، آب مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود. این پدیده تبدیل آب را چرخه بزرگ آب می‌نامند.

از آنجا که بارندگی در صنعت کشاورزی و همچنین برای خود بشر بسیار با اهمیت است، به اشکال مختلف بارندگی نام های به خصوصی اطلاق می‌شود. بارندگی معمولاً بصورت باران است. دیگر اشکال آن، تگرگ،برف، مه و شبنم می‌باشند. همچنین، از برخورد نور با قطرات باران، رنگین کمان پدید می‌آید.

آب‌های روی سطح زمین، نقش های مهمی ایفا می‌کنند؛ رودخانه‌ها آب مورد نیاز کشاورزی را فراهم می‌کنند و دریاها هم وسیله ای برای تجارت و مبادله کالاها محسوب می‌شوند. توده های یخی و آبشارها هم از دیگر اشکال آب هستند. فرسایش به وسیله ی آب، نقش مهمی در شکل محیط زیست ایفا می‌کند.

به علاوه، دره ها و دلتاهای حاصل از رسوبات رودخانه‌ها، محلی برای سکنی گزیدن انسان ها بوده است. آب به داخل زمین هم نفوذ می‌کند و آب‌های زیرزمینی را ایجاد می‌کند. آب‌های زیرزمینی را می‌توان با کندن چاه یا قنات استخراج نمود. البته آب های زیرزمینی به شکل چشمه یا چشمه آب گرم هم به سطح زمین می‌آیند.

آب املاح و مواد معدنی مختلفی دارد که بر حسب آن مواد، طعم و مزه اش بسیار تفاوت می‌کند. البته ما انسان‌ها ، خود ، قادریم که آشامیدنی بودن آبی را ارزیابی کنیم؛ مثلاً از آب شور دریا و یا آب‌های بدبوی باتلاق ها استفاده نمی‌کنیم. بلکه آبی می نوشیم که سالم بوده و مناسب نیازهای بدنمان باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مفهوم پهنه بندي سيل بر اين اصل استوار است كه جلگه سيلابي و كانال رودخانه يك مجموعه واحد بوده و جلگه سيلابي يك قسمت از رودخانه است كه بندرت مورد استفاده قرار مي گيرد. براين اساس پهنه بندي سيلاب به تعيين ناحيه هايي در داخل سيلابدشت اطلاق مي گردد كه براي كاربري هاي مختلف از قبيل فضاهاي باز تفريحي، كشاورزي، محوطه هاي صنعتي و مسكوني و … مورد استفاده قرار مي گيرند. تمامي نواحي سيلابدشت به قسمتهايي با خطر پذيري متفاوت به
منظور كنترل كاربري و توسعه اراضي تقسيم مي شوند. پهنه بندي ، براي مشخص كردن ميزان خطر پذيري به سيلاب براي استفاده كنندگان متحمل سيل، شناسايي ناحيه ها براي بيمه سيل و ايجاد محدوديت هاي اجباري كاربري در مناطق خطرپذير قابل استفاده مي باشد.
پهنه بندي معمولاً در نواحي مناطق توسعه يافته و بر طبق نقشه هاي خطرپذيري صورت مي گيرد و بايستي قدرت لازم براي اعمال محدوديتهاي ناشي از آن وجود داشته باشد.
مديريت توسعه سيلابدشت از آنجا نشات گرفت كه موسسات دولتي و عمومي علاقمند به كنترل تغييرات مناطق در حال توسعه ( نظير تغييركاربري اراضي ، ساخت وسازها ، تاسيسات زيربنايي و غيره) در سيلابدشت ها شدند.
فنون بكار گرفته شده در اين جهت در مقياس مالي سرمايه گذاري كمتري مي طلبد ولي در مقياس تعهدات فردي ( هزينه هاي اجتماعي ) هزينه بالايي در بردارد.براي موفقيت در جلوگيري از توسعه سيلابدشت، به تعهدات جمعي براي انجام اقدامات لازم، نياز است.
اهداف كلان چنين اقدامات محدود كننده اي به قرار زير است:
1- كاهش خسارات بالقوه مالي و تلفات جاني در آينده،
2- تعيين و تشريح كاربري قابل قبول يا منطبق با شرايط از اراضي كه در محدوده مشخص
شده سيلابدشت قرار دارند و
3- مهمتر از همه اين كه افزايش آگاهي عمومي و موسسات در رابطه با خطرپذيري نواحي
سيل زده در سيلاب دشت

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نخستين فعاليتها در مورد كاربرد GIS درمطالعه پديدة سيلاب به اوايل دهة 1980 ميلادي بر مي‌گردد. كه اولين كارها در اين زمينه با آناليز DEMها (شبكه‌هاي منظم مربعي از داده‌هاي ارتفاعي) براي كاربردهاي هيدرولوژيكي شروع شد. آقايان Ocallaghin و Mark در سال 1984 و Jenson و Domingue در سال 1988 روشهايي را براي پر كردن فرو رفتگيها و پستي‌هاي DEMها به منظور تعيين جهت جريان و تجمع آن ارائه دادند كه اين امر منجر به تعيين اتوماتيك يك حوزه آبخيز و شبكة زهكشي آن شد. متأسفانه استفاده از مدل ارتفاع رقومي يا DEM براي آناليز هيدروليكي رودخانه‌ها چندان مناسب نمي‌باشد، چرا كه اين مدل در توصيف عوارض پيچيده بصورت ضعيفي عمل مي‌كند. از اين رو براي مدل كردن هيدروليكي مجاري رودخانه‌ها مدل شبكه نامنظم مثلثي يا TIN پيشنهاد شد. مدل TIN داراي يك ساختار شبكه‌اي مثلثي است كه مختصات تك‌تك رئوس مثلثهاي آن (x,y,z) مشخص بوده و به اين نحو توپوگرافي زمين را نمايش مي‌دهد. اين مدل به خاطر ساختار منحصر به فردش قادر است كه تمامي جزئيات عوارض را چه در مكانهاي با عوارض پيچيده و متراكم مانند رودخانه‌ها و چه در مكانهايي با عوارض اندك و كم تراكم مانند شيب ملايم دشتها، به خوبي نمايش دهد.

در سال 1991 آقايان Djokic و Maidement از مدل TIN براي مدل كردن زهكشي سيلاب در يك محيطي شهري استفاده نمودند. ايشان در پي تحقيقات ديگري در اين زمينه، بيان داشتند كه استفاده از مدل TIN براي تعيين پارامترهاي تخمين جريان و دبي طراحي بسيار مفيد و مؤثر مي‌باشد. با توسعه روزافزون نرم‌افزارهاي GIS و تنكيكهاي دورسنجي امكان مدل شدن پديدة سيلاب چه در محل شكيل‌گيري آن يعني حوزه آبخيز و چه در محل جريان و پخش آن يعني رودخانه و سيلابدشت آن، بصورت دقيق‌تر فراهم شده است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب