منابع آب، اغلب در بردارنده ناخالصی های شیمیایی نیز هستند. این ناخالصی ها ممکن است ناشی از آلودگی هوا، آلودگی خاک یا موادآلاینده ناشی از فعالیت های انسانی، که به صورت فضولات جامد و مایع به محیط تخلیه می گردد باشند. آلاینده های شیمیایی با اشکال متفاوت که از زباله های صنعتی و فضولات جامد و مایع شهری حاصل می شوند منابع آب را بیش از پیش تهدید می نمایند. این آلاینده هاعبارتند از:
حلال های شوینده، سیانید، فلزات سنگین، اسیدهای آلی و معدنی، مواد ازته، مواد سفید کننده، رنگ ها، رنگدانه ها، سولفیدها، آمونیاک، مواد سمی و انواع گوناگون ترکیبات آلی کشنده موجودات زنده.
آلاینده های شیمیایی نه تنها می توانند بطور مستقیم بر سلامت انسان آسیب برسانند، بلکه از راه تجمع در آبزیان بطور غیرمستقیم هم می توانند بر انسان اثر کنند، نظیر ماهی که برای تغذیه انسان مورد استفاده قرار می گیرد.
آلاینده های شیمیایی موجود درآب ممکن است ایجاد آسیب های سمی حاد یا مزمن درانسان نمایند. به هرحال برخی از آلاینده ها حتی در دز پایین ممکن است سلامت انسان را تحت تاثیر قرار دهند، یااینکه ارتباط درازمدت انسان با برخی آلاینده ها سبب ضایعات پاتولوژیکی در انسان شود.
دربیماری های ناشی از آلاینده های شیمیایی می توان به عارضه متهموگلوبینمیا در کودکان، مسائل مربوط به بهداشت دندان ها، سختی آب و بیماری های قلب و عروق و مسمومیت حاد یا مزمن ناشی از ترکیباتی نظیر سموم دفع آفات، ترکیبات فنلی، هیدروکربورهای حلقوی، تری هالومتان ها و فلزات سنگین اشاره نمود.
سختی آب مربوط به املاح خاصی است که در آب وجود دارد این املاح شامل کاتیون های کلسیم، منیزیم، استرانسیم، آهن، آلومینوم، منگنز و مس می باشدکه با آنیون های بیکربنات، کربنات کلرور، سولفات، سیلیکات و نیترات به صورت محلول در آب وجود دارند. سختی آب را می توان به صورت " خراب شدن صابون درآب" تعریف کرد. اگر مقدار زیادی آب لازم باشد تا صابون کف کند مصرف کننده آب، آن را سخت بشمار می آورد. اغلب سختی آب ناشی از چهار جزء می باشد:
بی کربنات کلسیم، بیکربنات منیزیم، سولفات کلسیم و سولفات منیزیم.
وجود هر یک ازاین ترکیب ها موجب سختی آب می شود، اگر چه ترکیبات دیگر هم هستند، اما کمتر موجب سختی آب می شوند. سختی آب به صورت سختی دائم و سختی موقت نامگذاری می شود.مجموع سختی موقت و سختی دائم را سختی کل می نامند. با رویکردی دیگر، سختی را به سختی کربناتی و سختی غیرکربناتی تقسیم بندی نموده اند. سختی کربناتی موقتی و سختی غیرکربناتی، دائمی است. سختی موقت دراثرجوشاندن آب ته نشین می شود و جرم داخل ظروف را تشکیل می دهد.این پدیده به املاح کربنات کلسیم و منیزیم مربوط میشود. جوشاندن آب به مدت چند دقیقه موجب تجزیه شدن بی کربنات کلسیم و منیزیم و خارج شدن CO2 و رسوب کربنات های کلسیم و سدیم می گردد. اماسختی مربوط به سولفات ها، نیترات های کلسیم، منیزیم و... دراثر حرارت رسوب نمی دهند. سختی آب معمولا برحسب میلی اکی والان در لیتر یا میلیگرم در لیتر کربنات کلسیم بیان می شود و آب ها را بر این اساس طبق جدول زیر درجه بندی می نمایند.
طبقه یا درجه سختی آب مقدار سختی آب برحسب میلی اکی والان
در لیتر آب (میلیگرم در لیتر)
الف) سبک
ب) سختی متوسط
ج) آب سخت
د) آب خیلی سخت 1 ( کمتر از 50 میلی گرم در لیتر)
3-1 ( 150-50 میلی گرم در لیتر)
6-3 ( 300-150 میلی گرم در لیتر)
6 ( بیش از 300 میلی گرم در لیتر)
معیار آب آشامیدنی از نظر سختی این است که آب آشامیدنی باید دارای سختی متوسط باشد. اگر سختی آب بیش از 3 میلی اکی والان درلیتر باشد، پیشنهاد می شود سبک گردد. سختی آب بیشتر از نظر اقتصادی اهمیت دارد، اگرچه طبق مطالعات انجام شده امکان رویداد بیماری های قلب و عروق در استفاده کنندگان از آب سبک بیشتر است.
ویژگی های فیزیکی یا ظاهری آب
ویژگی های فیزیکی آب نظیر بو، مزه، کدورت، درجه حرارت و رنگ آب می تواند آب را برای مصرف کننده نامطلوب سازد.
بو و طعم
اساسی ترین مساله درمورد آب تصفیه شده عدم داشتن بو و طعم می باشد، بوی آب قاعدتا ارتباط نزدیکی با طعم آن دارد. عوامل مختلفی در ایجاد طعم و بوی آب موثر است. ازجمله این عوامل جلبک ها، تجزیه گیاهان آبزی، محصولات حاصل از کلرینه نمودن آب نظیرکلروفنل ها و آب های راکدی که در انتهای سیستم توزیع ساکن می مانند.
کدورت آب
کدورت آب پدیده ای است که میزان زلال بودن یاشفافیت آن را مشخص می کند و یکی از معیارهای تعیین کیفیت ظاهری آب است. کدورت معمولا به علت وجود مواد معلق در آب ایجاد می شود. در برنامه های تهیه، تامین و توزیع آب بهداشتی معیار کدورت نیز مورد توجه است، و معمولا برای کدورت های قابل توجه از واحد J.T.U برای سنجش استفاده می شود و برای کدورت های پایین از واحد N.T.U استفاده می گردد.
رنگ آب
آب خالص معمولا بی رنگ است. رنگ آب آلوده نشده می تواند ناشی از مواد درحال گندیدگی زمین یا نمک های فلزی موجود در طبیعت (آهن و منگنز) باشد. آلاینده های صنعتی نیز می توانند بوجود آورنده طیف وسیعی از رنگ هادر آب های پذیرنده باشند. رنگ آب معمولا با واحد هیزن که معروف به مقیاس پلاتین کبالت است، بیان می شود.
دمای آب
از آنجایی که گوارایی آب مربوط به میزان اکسیژن محلول درآن می باشد، هرقدر دمای آب بالاتر باشد، میزان حلالیت اکسیژن محلول در آن کمتر خواهد بود. لذا آب به اصطلاح گرم با دمای 20 درجه بالاتر اکسیژن کمتری در بر دارد و مورد رضایت مصرف کننده نیست، این در حالی است که آب با دمای بین 5 تا15 درجه سانتیگراد اکسیژن محلول بیشتری در خود دارد که گوارا و مطلوب است البته دمای پایین تر از 5 درجه نیز برای نوشیدن مطلوب نیست.
غلظت یون هیدروژن در آب با معیار PH سنجیده می شود. این ویژگی یکی از مهم ترین خواص فیزیکوشیمیایی آب محسوب می شود. در آب نزدیک خلوص، غلظت یون های H و OH- خیلی کم و تقریبا نزدیک به هم هستند، چنین آبی را خنثی گویند. که PH آن در 25 درجه سانتی گراد حدود 7 است. در شرایطی که غلظت یون هیدروژن بیش ازیون هیدروکسیل باشد PH کمتر از 7 و آب اسیدی است، در صورتی که غلظت یون هیدروکسیل بیش از یون هیدروژن باشد PH بیشتر از 7 و آب قلیایی است.
فاضلاب
فاضلاب یا گنداب عبارت است از آب استفاده شده ای که برای مصرف خاص خود قابل استفاده مجدد نیست ، یا به عبارتی کیفیت آن پایین تر از قبل ازاستفاده از آن می باشد. این آب دارای مقادیری فضولات جامد و مایع است که از خانه ها، خیابان ها، شستشوی زمین ها و در مجموع ناشی از فعالیت های انسانی نظیر سرویس های بهداشتی، کارخانه ها، صنایع و کشاورزی است. چون این آب اغلب ناپاک و دارای بویی ناخوشایند است " گنداب" نیز نامیده می شود.
فاضلاب یا گنداب ممکن است خانگی یا ترکیبی از فاضلاب خانگی، فاضلاب صنعتی و کشاورزی نیز باشد. در این بحث، بیشتر فاضلاب ناشی از فعالیت های خانگی، مورد نظر است. این فاضلاب، آبی است که مواد زائد بدن انسان (مدفوع وادرار) و فاضلاب حاصل از اقدامات بهداشتی مانند استحمام، شستشوی لباس، پخت و پز و دیگر مصارف آشپزخانه را تشکیل می دهد. حجم فاضلاب تولیدی دراجتماعات به موارد زیر بستگی دارد :
1 عادات فردی: هر چه میزان مصرف آب مردم بیشتر باشد فاضلاب تولیدی آن هابیشتر خواهد شد.
2 نوع شبکه گردآوری فاضلاب (ترکیبی یا مجزا): در نوع ترکیبی حجم فاضلاب بیشتر خواهد شد.
3 تغییرات فاضلاب در زمان
ترکیب فاضلاب
فاضلاب تقریبا 9/99 درصد آب و حدود یک دهم در صد مواد جامد در برداردکه بخشی از آن مواد آلی و بخش دیگر مواد معدنی جامد به حالت محلول یا معلق در آب می باشند. بوی بد فاضلاب اغلب به علت مواد آلی موجود در آن می باشد. این مواد بیشتر قابل تجزیه میکروبی هستند و بعضا تجزیه میکروبی منجر به تولیدبوی نامطبوع می شود. علاوه بر مشکل تولید بو فاضلاب های دریافت کننده مدفوع انسانی و حیوانات زنده در بردارنده عوامل بیماری زا هستند که از نظرآلودگی محیط بویژه منابع آب و خاک فوق العاده اهمیت دارند. طبق پژوهش های انجام شده هر گرم مدفوع حدود یک میلیون عدد اشریشیاکلی، حدود 2/2 x 107 عدد استرپتوکوک و مقادیر قابل توجهی اسپورکلستریدیوم پرفرنجس و انواع موجودات زنده بیماری زای دیگر نیز در بردارد.
شدت آلودگی یا قدرت فاضلاب
هر چقدر مواد زائد موجود در فاضلاب بیشتر باشد، قدرت آلایندگی فاضلاب یا شدت آلودگی آن بیشتر است.
معمولا شدت وضعف فاضلاب ازنظرموادآلی موجود درآن برحسب معیارهای زیر سنجیده می شود:
الف) اکسیژن مورد نیاز زیست شیمیایی BOD5
(Biochemical Oxygen Demand)
این معیار مهمترین ابزار سنجش مواد آلی قابل تجزیه زیست شناختی است که در مورد فاضلاب کاربرد متداول دارد. در این روش مقدار اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون مواد آلی فاضلاب توسط باکتری ها بدست می اید. با استفاده از اندازه گیری مقدار اکسیژن مورد نیاز، غلظت مواد آلی موجود در فاضلاب که قابل اکسیداسیون باکتریایی است بدست می اید. (تجزیه پذیری زیست شناختی) 0 مقدار BOD معمولا براساس پنج روز درحرارت 20 درجه سانتی گراد بیان می گردد. این مقدارهمان اکسیژن مصرف شده در طول اکسیداسیون فاضلاب، در زمان پنج روز و حرارت 20 درجه است.
ب) نیاز شیمیایی به اکسیژن (Chemical Oxygen Demand) COD
در این روش مقدار اکسیژن متناسب برای تجزیه و تثبیت شیمیایی مواد آلی را اکسیژن مورد نیاز تجزیه شیمیایی یا اصطلاحا COD گویند. این معیار از طریق اکسیداسیون فاضلاب توسط محلول اسید دی کرمات، تقریبا تمام مواد آلی موجود در فاضلاب را به گاز کربنیک و آب، اکسیده می نماید که در این واکنش معمولا حدود95% اکسیداسیون مواد آلی صورت می گیرد.
ج) مواد جامد معلق (Suspended Solids) SS
مواد جامد معلق یکی دیگر از نشانگرهای کیفیت فاضلاب از نظر غلظت مواد می باشد این مواد ممکن است از 100 تا 500 میلی گرم در لیتر در فاضلاب متغیر باشد.
انواع فاضلاب
فاضلاب از نظر منشاء آن ممکن است خانگی، صنعتی، کشاورزی یا به صورت ترکیبی باشد. از نظر خصوصیات فیزیکی شیمیایی و بیولوژیکی و قدرت آلایندگی دارای چهار حالت ضعیف، متوسط، قوی و خیلی قوی می باشد.
اهمیت بهداشتی فاضلاب به عواملی نظیر وجود عوامل شیمیائی و عوامل بیماری‌زای زنده ومواد آلی متعفن که علاوه بر ایجاد بیماری های مختلف موجب تعفن و بدمنظر شدن محیط نیز می گردد، بستگی دارد.
عوامل باکتریایی نظیر ویبریوکلرا، سالمونلاتیفی، سالمونلا پاراتیفی، شیگلا، باسیل سیاه زخم، لپتوسپیرا، عوامل ویروسی نظیر انواعی از هپاتیت ها، عوامل تک یاخته ای نظیر آمیب ژیاردیا و تخم انگل های پریاخته ای نظیر کرم شلاقی، آسکاریس و000 از طریق فاضلاب و لجن فاضلاب مصرف شده باعث ایجاد بیماری می شود.
از نظر اقتصادی علاوه براینکه آب تبدیل شده به فاضلاب به خودی خود غیرقابل استفاده شده است، خود نیز باعث آلودگی منبع آب سطحی و زیرزمینی می شود و بنابراین آب به عنوان منبع حیاتی محدود با کمبود شدیدی که در جهان دارد در معرض تهدید قرار گرفته است. با توجه به مخاطرات بهداشتی و ملاحظات اقتصادی توجه به تولید، جمع آوری و بهسازی فاضلاب امری ضروری و اجتناب ناپذیر است.