روش های حذف آرسنیک از آب آشامیدنی

یکی از نکات مهمی که در انواع دستگاه آب شیرین کن و تصفیه آب مورد توجه است، کیفیت عملکرد دستگاه در حذف مواد سمی و زیان بار برای سلامتی است. اگرچه انواع فیلتر دستگاه تصفیه اب، وظیفه حذف ناخالصی ها و مواد مضر را بر عهده دارند، اما حذف برخی از مواد سمی از آب نیازمند روش های دیگری است. یکی از مواد بسیار سمی و خطرناک برای انسان، آرسنیک است که حذف آن از اب آشامیدنی از ضروریات است.  در این پست قصد داریم به روش های حذف این ماده سمی از اب آشامیدنی بپردازیم.

آرسنیک چیست؟

به خطرناک‌ترین و سمی‌ترین عنصر موجود در آب آشامیدنی آرسنیک می‌گویند. آرسنیک عنصر طبیعی است، که هیچگونه بو و مزه‌ای ندارد، ولی بسیار سمی است. عبور آب از بسترهای خاکی دارای عنصر آرسنیک، موجب می‌شود که ترکیبات سرطان‌زا و بیماری‌زای بسیار خطرناک، وارد آب‌های آشامیدنی شده و با مصرف آن شخص دچار مشکلات پوستی و گردش خون گردد. حتی مصرف بالای آن موجب سرطان خواهد شد. آرسنیک سومین عنصر از گروه پنجم جدول تناوبی است. دو  ترکیب بسیار خطرناک و رایج آن شامل AS+5 و AS+3 می‌باشد.

منابع افزایش آرسنیک در آب

پیش از پرداختن به روش‌های حذف آرسنیک از آب آشامیدنی  بهتر است اطلاعاتی در مورد منابع این عنصر ارایه کنیم. از جمله منابعی که موجب افزایش آرسنیک در آب می‌شود، عبور آب از بسترهای خاکی حاوی آرسنیک، آفت‌کش و همچنین آب‌های شورِ حاصل از حفر چاه‌های نفت و گاز است. امروزه به دلیل مصرف گسترده این عنصر در دامداری، کشاورزی، پزشکی و صنعت، راه آن برای ورود به آب آشامیدنی خیلی‌ آسان‌تر شده است. میزان و مقدار استاندارد آرسنیک در آب باید حداکثر ۰.۰۱ گرم در هر لیتر آب باشد. این استاندارد توسط سازمان بهداشت جهانی اعلام شده است.

اثرات منفی آرسنیک بر سلامتی انسان

قرار گرفتن انسان در معرض آرسنیک، اثرات کوتاه مدت و بلند مدتی را در فرد به وجود می‌آورد. اثرات کوتاه مدت شامل مسمومیت در فرد است. این ماده از طریق بلع و استنشاق وارد بدن شده و عوارض و مشکلاتی را به وجود می‌آورد. بیماری‌هایی که از مصرف آرسنیک به وجود می‌آیند، شامل موارد زیر هستند:

  • کم شدن وزن
  • سرطان پوست و ریه
  • ورم بدن و ماهیچه‌های چشم
  • اسهال و خستگی مدام
  • اختلالات عصبی همانند کم حس شدن بدن

روش‌های حذف آرسنیک از آب

برای حذف خطر آرسنیک از آب‌های آشامیدنی روش‌های مختلفی در نظر گرفته می‌شود، که هر کدام از آنها طبق دستورالعمل خاص صورت می‌گیرند. در ادامه به صورت مختصر به این روش‌ها می‌پردازیم.

حذف آرسنیک از آب به روش انعقاد

یکی از روش‌های بسیار مهم در حذف آرسنیک، ته نشینی و انعقاد به وسیله نمک‌های فلزات و آهک است. این روش، بسیار ساده و کم هزینه است و بسیار مورد توجه قرار می‌گیرد. اضافه شدن این ترکیبات به آب موجب می‌گردد، که در مدت زمان بسیار کمی؛ حدود یک دقیقه، ذرات و یون‌ها با بار منفی به هم متصل شده و در نهایت آرسنیک‌ها را به خود وصل کنند. در نهایت لخته‌های ایجاد شده به وسیله فیلترها جمع آوری می‌گردد. در این روش درصد حذف آرسنیک خیلی کمتر از روش‌های دیگر است. برای افزایش راندمان و کارایی این روش بهتر است، به ph آب توجه گردد. با وجود مزیت‌ها، این روش دارای محدودیت‌هایی هم ‌هست. اولین محدودیت، پایین آمدن کارایی حذف آرسنیک در ph 8 است و دومین آن نیاز به دزهای بالای منعقد کننده می‌باشد.

استفاده از روش اکسیداسیون

همانطور که در ابتدای محتوا عنوان نمودیم، آرسنیک از ترکیبات آرسنات و آرسنیت تشکیل می‌شود. آرسنات قدرت واکنش پذیری خیلی بالایی دارد. به همین دلیل نیاز است، با انجام اکسیداسیون، آرسنیت را به آرسنال تبدیل کرد. برای همین امر از انجام اکسیداسیون کمک گرفته می‌شود. بعد از اینکه آرسنیت‌ها اکسید شدند، به راحتی رسوب شده و می‌توان آنها را جدا کرد.

روش ته نشینی با آهک

یکی دیگر از روش‌های بسیار مورد استفاده در کاهش حذف آرسنیک از آب آشامیدنی، استفاده از آهک است. استفاده از آهک روشی با بازدهی بالا نیست. زیرا تنها ۴۰ تا ۷۰ درصد از ترکیبات را حذف می‌کند. به همین دلیل بیشتر از آن به عنوان یک روش پیش تصفیه استفاده می‌شود و به تنهایی موثر نیست. در روش ته نشینی با استفاده از آهک، مواد جامدِ رسوب شده خیلی بیشتر ایجاد می‌گردد ، که این موضوع یک نقطه ضعف برای این روش به حساب می‌آید.

روش جذب سطحی

روش جذب سطحی یک روش فیزیکی و شیمیایی برای حذف آرسنیک از آب است. در این روش از کربن فعال، خاک رس، شن و ماسه، آهن و منگنز و دیگر عناصر جهت حذف این عنصر به کار برده می‌شود. در این روش عناصر موجود در آب به ماده واسطه جذب می‌شوند و از آب خارج می‌گردند. در روش جذب سطحی یا فیلتراسیون سطحی، آب از مسیرهای دارای مواد عبور کرده و آرسنیک‌هایی که در آن موجود هستند حذف می‌شوند.

روش تبادل یونی

این روش شباهت بسیار زیادی به جذب سطحی دارد، اما تفاوت اصلی آن در به کارگیری از دانه‌های رزین در این روش است. نکته بسیار مهم در این روش آن است، که ابتدا باید فرایند اکسیداسیون انجام گیرد. یعنی آرسنیت به آرسنات تبدیل گردد. بعد از انجام این فرآیند و عبور آب از بستر رزینی، آرسنات‌ها حذف می‌شوند. به مرور زمان قدرت و راندمان دانه‌های رزینی کاهش پیدا می‌کند، پس باید با ترکیبات مختلفی از جمله محلول آب و نمک رزین‌ها را احیا نمود.

حذف آرسنیک از آب به روش اسمز معکوس

یکی دیگر از روش‌ها و تجهیزات بسیار کاربردی در تصفیه آب، روش اسمز معکوس است. در این تجهیزات، آبی که دارای آلاینده‌ها است، با فشار خیلی زیاد از غشاهایی با منافذ کوچک عبور داده می‌شود. بر اثر عبور آب از این غشاها، ذرات کوچک همانند آرسنیک عبور پیدا نمی‌کنند.

روش اولترافیلتراسیون

به کارگیری غشاهای اولترافیلتراسیون، از دیگر روش‌های کاهش یا حذف آرسنیک موجود در آب است، که البته کارایی و راندمان آن خیلی کمتر از اسمز معکوس است. منافذ غشاهای اولترافیلتراسیون خیلی بزرگتر از اسمز معکوس می‌باشد؛ به همین دلیل بهتر است، اول عملیات لخته سازی و انعقاد صورت گیرد، تا کارایی این غشاها هم بالاتر برود.

روش نانو فیلتراسیون

غشای نانوفیلتراسیون هم از منافذی به اندازه ۰.۰۰۱ میکرون برخوردار است، که می‌تواند گزینه بسیار مناسبی برای گیر انداختن آرسنیک‌ها به حساب آید. این نوع از غشا یا ممبران‌ها کارایی خیلی کمتری نسبت به RO خواهند داشت.

حذف آرسنیک از آب با استفاده از گیاهان پالایی

از این گیاه برای حذف آلاینده‌های شیمیایی در طبیعت استفاده می‌کنند. ریشه‌های این گیاه، رسوبات فلزات و آرسنیک را از آب جذب می‌کنند. گیاهی نظیر سنبل آبی می‌تواند، یکی از روش‌های ارزان برای جذب رسوب فلزات و یون‌های فلزی باشد.

آشنایی با آب شیرین کن دامداری

همانگونه که در پست های گذشته اشاره شد، استفاده از انواع دستگاه آب شیرین کن، امروزه به بخش جدایی ناپذیری از زندگی و صنعت در نقاط مختلف دنیا تبدیل شده است. در بسیاری از مناطق حتی از دستگاه‌های آب شیرین کن قابل حمل برای شیرین سازی آب استفاده می‌شود. یکی از بخش‌هایی که در آن استفاده از آب شیرین کن ضروری است، بخش‌های دامداری و پرورش انواع حیوانات و پرندگان است. در این پست قصد داریم تا شما را با دستگاه آب شیرین کن دامداری آشنا کنیم.

آب شیرین کن دامداری چیست ؟

سیستم آب شیرین کن دامداری یک سیستم آب شرب اتوماتیک با فیلتر ممبران است. این سیستم‌ها عمدتاً برای تامین آب آشامیدنی مورد نیاز دام و احشامی مانند مرغ، بوقلمون، گاو، گوسفند، شترمرغ و بلدرچین استفاده می‌شوند. این سیستم ها اولین انتخاب صاحبان دام برای شیرین کردن آب شرب موردنیاز هستند. آب شیرین کن دامداری و آب شیرین کن معمولی از نظر ساختار و عملکرد یکسان هستند.

مزایای استفاده از دستگاه اسمز معکوس دامداری

استفاده از آب با سختی کلی پایین در حیوانات، مقاومت بدن آنها را افزایش می‌دهد. آنها روز به روز قوی‌تر و سالم‌تر می‌شوند و کمتر به انواع بیماری مبتلا می‌گردند..نیاز به آنتی بیوتیک‌ها در آنها کاهش می یابد. رشد و وزن حیوانات به میزان قابل توجهی افزایش می یابد، کیفیت گوشت و شیر نیز افزایش قابل ملاحظه‌ای پیدا می‌کند.

مشاهدات نشان داده است که به عنوان مثال، جوجه هایی که از آب تصفیه شده می نوشند روند تشکیل استخوان و همچنین مورفولوژی خون در آنها افزایش می‌یابد. آزمایشات انجام شده در جوجه های که از آب تصفیه شده تغذیه کردند نیز کاهش میزان مرگ و میر و افزایش توده (افزایش وزن متوسط ​​5 تا 7٪) و افزایش کیفیت تخم گذاری تا 10٪ را نشان می‌دهند. همچنین کیفیت گوشت بهبود یافته است.

از دیگر مزایای استفاده از آب تصفیه شده در دامداری می توان به موارد زیر اشاره کرد:

افزایش وزن (به دلیل از بین بردن بار باکتریها و بهبود در متابولیسم بهتر و آسانتر شدن نفوذ به سلولها ) دفع فرآورده های متابولیکی ارگانیسم و ​​سموم سریعتر است.

کاهش 4 تا 5 برابر استفاده از داروهای دامپزشکی و داروها.

آب ساختار یافته نیز می تواند به فرآیند بعضی اوقات دشوار شیردهی کمک کند. معمول نیست که پستانهای یک حیوان لبنی سفت و سخت باشند و بنابراین روند شیردوشی مکانیکی را کندتر کنند. استفاده از دستگاه آب شیرین کن دامداری استحکام پستان را کاهش می دهد و به طور موثری روند شیر دوشی را آسانتر می کند.

حیوانات لبنی که آب تصفیه شده می نوشند نشانه هایی از مقاومت به بیماری را نشان می دهد. آب ساختار یافته به شما امکان می دهد میزان باکتری های موجود در شیر را به طرز چشمگیری کاهش دهید و همچنین می تواند برای شست و شو سالن هایی که حیوانات در آن زندگی می کنند نیز مورد استفاده قرار گیرد.

تفاوت آب شیرین کن صنعتی و دامداری در چیست ؟

عملکرد فنی و مالی دستگاه اسمز معکوس دامداری با آب شیرین کن صنعتی برابر است. تنها تفاوت عمده در آب خروجی دستگاه می باشد. برای درک تفاوت میان این دو دستگاه ابتدا بایستی تفاوت آب خروجی مورد نیاز این دو را با هم مقایسه کرد.

  • آب خروجی دستگاه آب شیرین کن صنعتی گاها میزان املاح کمی دارد (TDS<300). این در حالی است که آب شیرین کن‌های دامداری بعضا از محدوده (300<TDS<500) استفاده می کنند. لذا در سیستم تصفیه آب دامداری می توان از فشار بالاتر استفاده کرد. چرا که ممبران هر چه فشار کاری بیشتری داشته باشد خروجی سختی بالاتری دارد. درحالی که در دستگاه آب شیرین کن صنعتی فشار کاری را باید طوری رعایت کرد که کمترین TDS و بالاترین حد تولید از ممبران گرفته شود.
  • بعلاوه، سیستم دامداری در اکثر مواقع به صورت دائم روشن است.
  • از دیگر تفاوت‌های میان این دو دستگاه می‌توان به مقیاس اندازه و خروجی دبی آب اشاره کرد. به طوری که کوچک‌ترین سایز آب شیرین کن دامداری از 25 و 50 متر مکعب در شبانه روز استفاده می‌کند.
  • از دیگر تفاوت های تجربی دستگاه تصفیه آب دامداری با صنعتی این است که معمولا آب ورودی به دستگاه آب شیرین کن دامداری دارای املاح بالایی است که بایستی به توان پمپ‌ها و قابلیت تولید آب فیلتر ممبران توجه کرد.

موارد استفاده آب شیرین کن دامداری

پرورش دام و تولید گوشت از بزرگترین صنایع در جهان است. برای تولید حدود نیم کیلو گرم گوشت گاو، نزدیک به 6000 هزار لیتر آب و مقدار زیادی علوفه نیاز است. از این رو آب شرب احشام قیمت عمده از خوراک آنها است. از عمده ترین موارد استفاده آب شیرین کن دامداری می توان به موارد زیر اشاره کرد.

صنایع گوشت گاو و لبنیات پر سود ترین شاخه های صنعت کشاورزی هستند ، با این حال ، این منابع همچنین پرمصرف ترین منابع آبی هستند تا به امروز از دستگاه آبشیرین کن برای تامین آب شرب دام استفاده می کنند. این گاوها بیشتر در عملیات متمرکز تغذیه حیوانات یا CAFO ها پرورش می یابند. به طور متوسط ​​، یک گاو بالغ در هر جایی از هفت تا بیست و چهار گالن آب در روز مصرف می کند. گاوهایی که شیرده هستند تقریباً میزان شیردهی آنها دو برابر می شود.

طیور : یکی از مهمترین کاربردهای دستگاه آب شیرین کن دامداری، در حیطه پرورش طیور (مرغ، بلدرچین، بوقلمون وشتر مرغ) است. زیرا آنها از این طریق برای حمل مواد غذایی از طریق سیستم خود و کمک به هضم استفاده می کنند. علاوه بر این، دامداران برای اندازه گیری سلامت کلی پرندگان خود، بر مصرف آب طیور نظارت می کنند. با بزرگتر شدن پرندگان، آنها تقریباً سه برابر آب مصرف کنند. برای مثال فقط در سه هفته، مصرف آب 1000 قطعه جوجه باید حدود 10 گالن در روز افزایش یابد.

تنظیم PH: دامداران می توانند pH آب را با استفاده از دستگاه آب شیرین کن دامداری تنظیم کنند. با این حال، آب اغلب حاوی کربناتها و مواد جامد محلول دیگر است که می تواند در مدیریت pH اختلال ایجاد کند. هنگامی که آب مورد استفاده در محصولات دامی به مقدار زیادی از مواد محلول در آن افزوده می شود (سختی بالا)، کیفیت آب کم می‌شود و محصولات دامی نیز متضرر می شوند. به همین دلیل تصفیه آب مهم است.

پارامترهای تاثیر گذار در قیمت آب شیرین کن دامداری

پارامتر اصلی مورد بررسی شامل ظرفیت دستگاه آب شیرین کن است. معمولا ظرفیت تولید این دستگاه‌ها از 50 متر مکعب در شبانه روز به بالا محاسبه می شود.

از دیگر عوامل تاثیر گذار بر قیمت این دستگاه‌ها، قطعات مورد استفاده در حین ساخت آن می باشد. این قطعات شامل موارد زیر هستند:

توان و مارک پمپ های استفاده شده در دستگاه آب شیرین کن: در حال حاظر بهترین برندهای های آب شیرین کن موجود در بازار نوع گراند فوس، لوارا، اتک، ابارا و دانفوس از معتبر ترین برندهای موجود بازار است. البته پمپ CNP و LEO نیز از برندهای معتبر می باشد.

لوله کشی فشار پایین معمولا از جنس Upvc  است که در حال حاظر برند پیمتاش ترکیه از مرغوب ترین برندهای بازار می باشد و قیمت و کیفیت بیشتری نسبت به لوله های ایرانی دارد.

لوله کشی فشار بالا هم یکی دیگر از عوامل تاثیر گذار در قیمت دستگاه اسمز معکوس دامداری می باشد، معمولا برای آب چاه از لوله استیل304 رده 10 تا 30 بستگی به فشار کاری استفاده می شود.

پرشر وسل های استفاده شده در دستگاه آب شیرین کن که معمولا از نوع فشار قوی 450PSI تا 300 بوده که فشاری تا حد 30  بار را می تواند تحمل کند. در حال حاظر پرشر وسل کدلاین هیدروتک، پایرو ساخت کشور چین و کودلاین ساخت کشور امریکا از معتبر ترین برندها محسوب می شود.

عواملی از جمله شاسی استیل یا آهن، گیج فشار خظی یا تابلویی، تابلو برق دستی یا PLC، ادوات ابزار دقیق و شیرهای ریسایکل، سیستم CIP  اتوماتیک یا دستی و ..  می‌تواند تاثیر زیادی در قیمت تمام شده دستگاه داشته باشد.