منتشر شده توسط

تاریخ انتشار مقاله :

تاریخ بروزرسانی مقاله : 18-08-1404

تعداد کلمات : 3600

آدرس مقاله : لینک مقاله

تشکیل تری هالو متان ها و روش های کنترل آن در تصفیه آب و فاضلاب

تشکیل تری هالو متان ها و روش های کنترل آن در تصفیه آب و فاضلاب

مقدمه

تری هالومتان ها (THMs) یک دسته برجسته از محصولات فرعی گندزدایی است که در تصفیه آب و فاضلاب تشکیل می شوند. وقتی از کلر برای گندزدایی آب استفاده می شود، این ماده با مواد آلی طبیعی موجود در آب واکنش می دهد و منجر به تشکیل تری هالومتان ها و سایر محصولات فرعی می شود. از زمان کشف آن ها در دهه ۱۹۷۰، تری هالومتان ها به دلیل خطرات بالقوه برای سلامت به یکی از نگرانی های عمده در کیفیت آب تبدیل شده اند. شرکت های آب و فاضلاب باید به دقت نیاز به از بین بردن عوامل بیماری زا را با نیاز به به حداقل رساندن تشکیل تری هالومتان ها متعادل کنند. هم تصفیه خانه های آب آشامیدنی و هم تأسیسات تصفیه فاضلاب با این چالش روبرو هستند، زیرا کلرزنی می تواند در صورت وجود پیش سازهای آلی، این ترکیبات ناخواسته را ایجاد کند. در چنین شرایطی، استفاده از گندزداهای کلردار با خلوص و کیفیت بالا اهمیت زیادی دارد؛ به همین دلیل بسیاری از کارشناسان توصیه می‌ کنند برای دستیابی به کلرزنی ایمن و کنترل‌ شده، از محصولات استاندارد و قابل اعتماد مانند خرید قرص کلر آکواپول استفاده شود که امکان تنظیم دقیق دوز کلر و کاهش تولید تری هالومتان‌ ها را فراهم می‌ سازد. در این مقاله به چگونگی تشکیل تری هالومتان ها، عوامل مؤثر بر سطوح آن ها و نیز مجموعه ای از روش های کنترل یا کاهش تشکیل این ترکیبات می پردازیم. با درک شیمی تشکیل تری هالومتان ها و پیاده سازی راهبردهای مؤثر کنترلی، متخصصان حوزه آب می توانند آب آشامیدنی ایمن برای عموم جامعه را تضمین کرده و اثرات زیست محیطی ناشی از تخلیه فاضلاب را کاهش دهند. بخش های زیر دیدگاهی جامع از چگونگی تشکیل تری هالومتان ها و رویکردهای عملی برای مدیریت سطح این ترکیبات در سامانه های آب و فاضلاب ارائه می دهند.

شناخت تری هالومتان ها در تصفیه آب

تری هالومتان ها ترکیبات شیمیایی هستند که یک اتم کربن دارند و سه اتم هالوژن (معمولاً کلر یا برم) به آن متصل اند. در زمینه تصفیه آب، تری هالومتان ها به گروهی متشکل از چهار ترکیب اصلی اطلاق می شود: کلروفرم، برمودیکلرومتان، دی برموکلرومتان و برموفرم. این ترکیبات در آب خام به صورت اولیه وجود ندارند بلکه به عنوان محصولات فرعی فرآیند کلرزنی تشکیل می شوند. اصطلاح تری هالومتان ها از ساختار مولکولی آنها (سه هالوژن + هسته متان) گرفته شده است و ترکیب شیمیایی آنها را نشان می دهد. تری هالومتان ها عموماً در دمای اتاق مایعاتی بی رنگ و فرار هستند. آنها تمایل دارند پس از گندزدایی در سیستم های توزیع آب تجمع یابند. به دلیل اثرات بالقوه بر سلامت، تری هالومتان ها جزء اولین گروه محصولات فرعی گندزدایی بودند که در آب آشامیدنی مشمول مقررات شدند. شناخت ماهیت تری هالومتان ها برای فهم اینکه چرا تشکیل آنها باید در فرایندهای تصفیه آب و فاضلاب کنترل شود اساسی است. اساساً هر زمان که کلر یا سایر مواد ضد عفونی کننده هالوژنه با برخی مواد آلی در آب واکنش دهند، ممکن است تری هالومتان ها تولید شوند. این ویژگی آنها را به یک شاخص کلیدی برای تشکیل محصولات فرعی گندزدایی و یک کانون توجه مهم در مدیریت کیفیت آب تبدیل می کند.

تشکیل شیمیایی تری هالومتان ها در هنگام گندزدایی

تشکیل تری هالومتان ها در طی کلرزنی یا سایر مراحل گندزدایی مبتنی بر هالوژن رخ می دهد. وقتی کلر در آب حل می شود، اسید هیپوکلروس (HOCl) تشکیل می دهد. این اکسیدکننده با مواد آلی طبیعی (NOM) موجود در آب واکنش نشان می دهد. این واکنش ها مولکول های آلی پیچیده را تجزیه کرده و اتم های هالوژن را در آنها وارد می کنند و ترکیبات مختلف هالوژنه را شکل می دهند. برخی از این محصولات فرعی، تری هالومتان ها هستند که هر یک دارای سه اتم هالوژن بر روی یک ساختار تک کربنه هستند. برای مثال، اگر یون برمید در آب وجود نداشته باشد، عمده‌ترین تری هالومتانی که تشکیل می‌شود، کلروفرم (CHCl₃) است. اگر یون برمید در هنگام کلرزنی حضور داشته باشد، کلر آن را به برم (HOBr) اکسید می کند. برم حاصل سپس با مواد آلی واکنش کرده و تری هالومتان های برم دار مانند برمودیکلرومتان، دی برموکلرومتان و برموفرم را تولید می کند. میزان تشکیل تری هالومتان به عواملی مانند غلظت واکنش‌دهنده‌ها، زمان تماس و دما بستگی دارد. این فرآیند معمولاً در طول چند دقیقه تا چند ساعت، هنگامی که آب از مراحل تصفیه و شبکه توزیع عبور می‌کند، اتفاق می‌افتد. به طور مشابه وقتی از کلر برای گندزدایی پساب فاضلاب استفاده می شود، همین سازوکار می تواند در صورت حضور مواد آلی کافی منجر به تولید تری هالومتان ها شود.

انواع رایج تری هالومتان ها در آب

در فرآیند تصفیه آب، تری هالومتان ‌ها به چهار ترکیب اصلی اشاره دارند که در اثر واکنش کلر با مواد آلی طبیعی موجود در آب تشکیل می ‌شوند. کلروفرم (CHCl₃) معمولاً در منابع آبی با برمید کم یا فاقد برمید، ترکیب غالب است، اما با افزایش غلظت برمید، ترکیبات برم ‌دار اهمیت بیشتری پیدا می ‌کنند. برمودیکلرومتان (CHBrCl₂) در حضور مقدار متوسطی برمید تشکیل می ‌شود و دارای یک اتم برم و دو اتم کلر است، در حالی که دی ‌برموکلرومتان (CHBr₂Cl) با افزایش بیشتر برمید غالب ‌تر می‌ شود و شامل دو اتم برم و یک اتم کلر است. در نهایت، برموفرم (CHBr₃) در آب‌ های با غلظت بالای برمید، مانند منابع تحت تأثیر آب دریا، غالب ‌ترین نوع THM محسوب می ‌شود. این چهار ترکیب پس از تشکیل از پایداری نسبی برخوردارند و می‌ توانند در شبکه توزیع آب باقی بمانند. به دلیل اثرات بالقوه بر سلامت انسان، وجود آن‌ ها در آب آشامیدنی تحت مقررات سختگیرانه کنترل می‌ شود و معمولاً مجموع غلظت آن ‌ها به ‌عنوان شاخص کل تری هالومتان ‌ها اندازه‌ گیری می‌ شود. همچنین، نوع و نسبت هر یک از این ترکیبات می‌ تواند نشانگر ویژگی ‌های شیمیایی منبع آب و میزان برمید موجود در زمان کلرزنی باشد.

عوامل کلیدی مؤثر بر تشکیل تری هالومتان ها

مقدار بیشتر مواد آلی طبیعی (پیش سازها) در آب باعث تولید تری هالومتان های بیشتری در هنگام افزودن کلر می شود. دوز بالاتر کلر و زمان تماس طولانی تر نیز به طور مشابه تری هالومتان های بیشتری ایجاد می کنند، زیرا واکنش ها فرصت بیشتری برای پیشرفت دارند. دمای بالاتر آب واکنش های شیمیایی را تسریع می کند و در مقایسه با آب سرد به تشکیل THM بیشتری می انجامد. pH بالا تمایل دارد تولید THM را افزایش دهد، در حالی که pH پایین می تواند آن را مهار کند. همچنین حضور یون برمید به تشکیل بیشتر THM های برم دار منجر می شود و می تواند سطح کل THM را افزایش دهد. در نهایت، ماندگاری آب یا زمان اقامت آن در شبکه توزیع بر تجمع THM تأثیر می گذارد، آبی که پس از گندزدایی مدت بیشتری باقی بماند، تری هالومتان های بیشتری در آن انباشته خواهد شد. همه این عوامل به هم مرتبط است و درک آنها به تدوین راهبردهای کنترلی کمک می کند مثلاً تنظیم pH یا محدود کردن زمان تماس کلر می تواند به مدیریت سطح THM کمک کند.

مواد آلی طبیعی (NOM) به عنوان پیش سازهای تری هالومتان ها

مواد آلی طبیعی در اصل سوخت تشکیل تری هالومتان ها محسوب می شوند. NOM مخلوط پیچیده ای از ترکیبات آلی ناشی از تجزیه بقایای گیاهی و جانوری است. هرچه مقدار NOM در آب بیشتر باشد، THM بیشتری هنگام اضافه شدن کلر تشکیل خواهد شد. آب های سرشار از مواد هیومیکی (مثلاً رودخانه های باتلاقی یا مخازنی با برگ های در حال فساد زیاد) در هنگام کلرزنی سطوح بسیار بالاتری از THM تولید می کند, در حالی که آب بسیار زلال THM ناچیزی تولید می کند. به همین دلیل بسیاری از راهبردهای تصفیه روی حذف یا کاهش NOM پیش از گندزدایی تمرکز دارند برای مثال از انعقاد پیشرفته، فیلتراسیون یا کربن فعال برای حذف پیش سازها استفاده می کنند. با کاهش دادن پیش سازهای آلی، شرکت های آب و فاضلاب می توانند پتانسیل تشکیل THM را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. در واقع هرچه پیش ساز کمتری وجود داشته باشد، پس از افزودن کلر تری هالومتان کمتری تشکیل خواهد شد.

تأثیر برمید و سایر هالیدها بر تشکیل THM

یون برمید می تواند تشکیل تری هالومتان ها و نوع آنها را به شدت تحت تأثیر قرار دهد. اگر یون برمید در هنگام کلرزنی حضور داشته باشد، کلر این یون را به برم (HOBr) اکسید می کند. برم حاصل سپس با مواد آلی واکنش کرده و تری هالومتان های برم دار مانند برمودیکلرومتان، دی برموکلرومتان و برموفرم را تولید می کند. به طور کلی هرچه غلظت برمید بیشتر باشد نسبت THM های برم دار بالاتر می رود و ممکن است کل مقدار THM را نیز افزایش دهد. تری هالومتان های برم دار از کلروفرم سمی تر هستند و بنابراین حضور آنها نگران کننده است. یون یدید نیز در صورت وجود می تواند مقادیر جزئی از تری هالومتان های یددار تولید کند، هرچند این مقادیر معمولاً بسیار کم بوده و تحت مقررات قرار ندارند. وجود برمید چالشی برای کنترل THM است، زیرا حذف برمید دشوار بوده و مستلزم فرآیندهای پرهزینه ای مانند اسمز معکوس است. بنابراین در منابعی که برمید بالایی دارند، شرکت های آب معمولاً از گندزداهای جایگزین یا روش های دیگر استفاده می کنند تا تأثیر برم بر تشکیل THM را به حداقل برسانند. در نهایت دو منبع آب مشابه می توانند پروفیل تری هالومتان بسیار متفاوتی داشته باشند اگر یکی حاوی برمید باشد و دیگری فاقد آن.

تری هالومتان ها در سامانه های تصفیه فاضلاب

تری هالومتان ها فقط محدود به آب آشامیدنی نیستند، در تصفیه فاضلاب نیز ممکن است هنگام گندزدایی پساب با کلر تشکیل شوند. پساب شهری همچنان حاوی مقدار زیادی مواد آلی (و گاهی برمید یا آمونیاک) است، بنابراین افزودن کلر می تواند به همان صورت منجر به تولید THM شود. البته تفاوت هایی وجود دارد: ترکیبات آلی در فاضلاب با آب خام متفاوت هستند و حضور آمونیاک باعث تشکیل کلرامین می شود که در ابتدا تولید THM را مهار می کند اما ممکن است محصولات فرعی دیگری ایجاد کند. بسیاری از تصفیه خانه های فاضلاب ملزم به پایش غلظت THM در خروجی خود هستند، به ویژه اگر پساب به آب های حساس تخلیه شود یا برای استفاده مجدد در نظر گرفته شود. برای کنترل THM در فاضلاب، تأسیسات ممکن است پس از مدت گندزدایی، کلر باقیمانده را خنثی کنند (کلرزدایی)، از گندزدایی با UV به جای کلر استفاده نمایند، یا مقدار و زمان تماس کلر را بهینه کنند. در موارد استفاده مجدد از پساب، پایین نگه داشتن سطح THM ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به طور کلی هرجا که از کلر برای گندزدایی استفاده شود تشکیل THM نیز مد نظر است، بنابراین اصول کنترلی مشابه آب آشامیدنی را می توان در فاضلاب نیز به کار بست.

خطرات بهداشتی مرتبط با تری هالومتان ها

نگرانی های بهداشتی پیرامون تری هالومتان ها یکی از عوامل اصلی وضع مقررات در تصفیه آب بوده است. مطالعات نشان داده اند که مواجهه درازمدت با سطوح بالای THM در آب آشامیدنی با افزایش خطر برخی سرطان ها به ویژه سرطان مثانه همراه است. برخی تحقیقات همچنین به ارتباط احتمالی با سرطان های روده بزرگ یا راست روده و نیز مشکلات تولیدمثلی (مانند افزایش احتمال سقط جنین یا کاهش وزن تولد نوزاد) اشاره داشته اند، هرچند این یافته ها به اندازه مورد سرطان مثانه مستحکم نیستند. مطالعات روی حیوانات آزمایشگاهی نشان داده است که برخی از THM ها (به ویژه انواع برم دار) می توانند در دوزهای بالا موجب بروز سرطان و آسیب به اندام ها شوند. از این رو تری هالومتان ها به عنوان ترکیبات احتمالاً سرطان زا در نظر گرفته می شوند و محدودیت های سختگیرانه ای برای آنها تعیین شده است. قابل ذکر است که سطح THM در آب آشامیدنی معمولاً بسیار پایین تر از دوزهایی است که در مطالعات آزمایشگاهی اثرات زیان بار نشان داده اند، اما با این حال اصل بر به حداقل رساندن این مواد برای ایمنی آب است.

استانداردها و مقررات THM در آب آشامیدنی

استانداردها و مقرراتی برای محدود کردن سطح تری هالومتان ها در آب آشامیدنی وضع شده است. در ایالات متحده، آژانس حفاظت محیط زیست (EPA) حداکثر میزان مجاز (MCL) مجموع تری هالومتان ها را ۸۰ میکروگرم در لیتر تعیین کرده است. نخستین استاندارد تعیین شده در سال ۱۹۷۹ مقدار ۱۰۰ میکروگرم در لیتر بود که بعداً به ۸۰ µg/L کاهش یافت. این بدان معناست که مجموع غلظت چهار THM اصلی باید به طور میانگین در حد ۸۰ میکروگرم در لیتر یا کمتر نگه داشته شود. در اتحادیه اروپا نیز حد مجاز کل THM در حدود ۱۰۰ میکروگرم در لیتر تعیین شده است. سازمان بهداشت جهانی (WHO) مقادیر راهنمایی برای THM ها ارائه کرده است مثلاً حدود ۲۰۰ میکروگرم در لیتر برای کلروفرم و حدود ۱۰۰ میکروگرم یا کمتر برای انواع برم دار تا به عنوان توصیه برای حفظ سلامت مورد استفاده قرار گیرد. بسیاری از کشورها محدوده ۸۰ تا ۱۰۰ میکروگرم در لیتر را به عنوان حد مجاز مجموع THM ها اتخاذ کرده اند. وجود این استانداردهای سختگیرانه باعث شده است که شرکت های آب و فاضلاب فرآیندهای تصفیه خود را اصلاح کنند و روش های کنترلی به کار گیرند تا سطح THM در آب عرضه شده همواره زیر حد مجاز بماند.

حذف پیش سازها برای کاهش تشکیل THM

یکی از مؤثرترین راه ها برای کاهش تشکیل THM این است که پیش سازهای آلی را پیش از کلرزنی از آب حذف کنیم. هرچه مواد آلی طبیعی کمتر باشند، تری هالومتان کمتری تشکیل خواهد شد. فرآیندهای متداول تصفیه مقداری از NOM را حذف می کنند اما غالباً این مقدار برای مهار تشکیل THM کافی نیست. انعقاد پیشرفته یکی از این روش ها است – در این فرآیند دوز منعقدکننده و pH را بهینه می کنند تا حذف کربن آلی محلول (DOC) به حداکثر برسد. استفاده از کربن فعال نیز روشی قوی است با افزودن کربن فعال پودری (PAC) در حین تصفیه یا بهره گیری از فیلترهای کربن فعال دانه ای (GAC) می توان ترکیبات آلی پیش ساز (و حتی گاهی خود THM ها را جذب و حذف کرد. فیلتراسیون غشایی (مانند نانوفیلتراسیون یا اسمز معکوس) نیز می تواند بخش اعظم NOM (و حتی برمید) را به طور فیزیکی حذف کند، هرچند این روش پرهزینه است. در برخی سیستم ها از بیوفیلتراسیون (صافی‌های زیستی) پس از ازن زنی استفاده می شود تا پیش سازهای آلی بیشتر تجزیه شوند. با کاهش قابل توجه محتوای آلی پیش از گندزدایی، پتانسیل تشکیل THM به طور مستقیم کاهش می یابد.

استفاده از کلرامین برای کاهش THM

یکی از راهبردهای پراستفاده برای کنترل THM استفاده از کلرامین به عنوان گندزدا است. کلرامین (که از ترکیب کلر با آمونیاک به وجود می آید) با مواد آلی بسیار کندتر از کلر آزاد واکنش می دهد و در نتیجه THM بسیار کمتری تشکیل می شود. بسیاری از شبکه های آبرسانی ابتدا آب را با کلر ضدعفونی می کنند و سپس با افزودن آمونیاک کلرامین تک کلره (مونوشکلرامین) را برای حفظ گندزدایی در سیستم توزیع ایجاد می کنند. در این روش، آب درون لوله ها عمدتاً دارای کلرامین (به جای کلر آزاد) است و با این کار، در طی زمان ماند آب در شبکه، تشکیل THM ها به شدت محدود می شود. تغییر از کلرزنی به کلرامین برای گندزدایی ثانویه در بسیاری از شهرها کاهش چشمگیری در سطح THM ایجاد کرده است. البته کاربرد کلرامین با چالش هایی همراه است: این ماده می تواند محصولات فرعی مضر دیگری مثلاً N-نیتروزودی‌متیل‌آمین یا NDMA که یک ترکیب بسیار سرطان زا است ایجاد کند و در شبکه توزیع نیز ممکن است در صورت عدم مدیریت صحیح موجب رشد باکتری های نیترات ساز (پدیده نیتریفیکاسیون) شود. با وجود این ملاحظات، کلرامین به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد زیرا روشی مؤثر برای رعایت حدود مجاز THM در عین حفظ گندزدایی کافی است.

روش های گندزدایی جایگزین برای به حداقل رساندن THM

از آنجا که THM ها عمدتاً محصول جانبی استفاده از کلر هستند، استفاده از روش های جایگزین گندزدایی می تواند تشکیل آنها را به میزان زیادی کاهش دهد. یکی از گزینه های رایج ازن (O₃) است، یک اکسیدکننده بسیار قوی که بدون استفاده از کلر میکروب ها را از بین می برد و هیچ THM تشکیل نمی شود. بسیاری از تصفیه خانه های پیشرفته از ازن به عنوان گندزدایی اولیه استفاده می کنند تا تشکیل محصولات فرعی مانند THM به حداقل برسد. البته ازن خود می تواند در حضور برمید محصول جانبی (برومات) ایجاد کند و نیز هیچ باقیمانده گندزدایی در آب باقی نمی گذارد، بنابراین اغلب پس از ازن زنی مقدار کمی کلر یا کلرامین به آب اضافه می کنند. گزینه دیگر فرابنفش (UV) است، با تاباندن نور ماوراءبنفش به آب، میکروب ها را غیرفعال می کند. این روش ماده شیمیایی به آب اضافه نمی کند و در نتیجه THM تولید نمی شود، هرچند هیچ اثر باقیمانده ای در آب نمی گذارد و نیازمند مصرف انرژی الکتریکی است. همچنین از دی اکسید کلر نیز گاهی استفاده می شود؛ این ماده THM ایجاد نمی کند اما محصولات فرعی دیگری (کلریت و کلرات) تولید می کند که باید کنترل شوند. هر یک از این روش های جایگزین مزایا و محدودیت های خاص خود را دارند (از نظر هزینه، پیچیدگی اجرایی و محصولات جانبی دیگر)، اما همگی امکان ضدعفونی آب را با حداقل تولید THM فراهم می کنند. در عمل بسیاری از سامانه ها ترکیبی از این روش ها را به کار می گیرند برای مثال از ازن یا UV برای گندزدایی اولیه و سپس از کلرامین برای حفظ باقیمانده گندزدایی استفاده می کنند تا ضمن تأمین ایمنی میکروبی، سطح THM را در حداقل ممکن نگه دارند.

بهینه سازی فرایندهای تصفیه برای کنترل THM

اپراتورهای تصفیه آب می توانند با بهینه سازی شرایط فرایند تشکیل THM را به حداقل برسانند. برای مثال، کنترل زمان تماس کلر با آب اهمیت دارد: با کاهش مدت تماس کلر با مواد آلی (قبل از مصرف شدن کلر)، فرصت کمتری برای تشکیل THM فراهم می شود. برخی تأسیسات برای این منظور کلر را در مراحل دیرتری از فرایند تصفیه اضافه می کنند یا به جای یک دوز بزرگ، دوزهای کوچک تر و متعدد کلر تزریق می کنند تا تماس مواد آلی با کلر محدود شود. تنظیم pH در هنگام کلرزنی نیز یک تاکتیک دیگر است، انجام کلرزنی در pH پایین تر می تواند تشکیل THM را سرکوب کند البته ممکن است برخی محصولات فرعی دیگر را افزایش دهد و لازم است پس از آن pH آب دوباره بالا برده شود. همچنین مدیریت زمان ماند آب در شبکه توزیع حیاتی است: آب اگر مدت زیادی در لوله ها یا مخازن بماند، به تشکیل بیشتر THM ادامه می دهد. شرکت های آب با تخلیه بخش های راکد شبکه، گردش منظم آب در مخازن و پرهیز از نگهداری طولانی مدت آب خصوصاً در هوای گرم که واکنش ها سریع تر پیش می روند سعی می کنند زمان ماند را به حداقل برسانند. با تنظیم دقیق عواملی مانند مقدار کلر، نقطه تزریق آن، زمان تماس، pH و شیوه ذخیره سازی، می توان سطح THM را بدون نیاز به سرمایه گذاری عمده به طور چشمگیری کاهش داد. این تغییرات عملیاتی معمولاً در کنار راهکارهای ساختاری کنترل THM به کار گرفته می شوند.

راهبردهای جامع برای کنترل THM

کنترل تری هالومتان ها در تصفیه آب و فاضلاب اغلب مستلزم ترکیبی از رویکردها است، زیرا هیچ روش واحدی برای همه شرایط کافی نیست. متخصصان معمولاً کیفیت منبع آب، فرآیند تصفیه و شرایط شبکه توزیع را ارزیابی می کنند تا یک راهبرد یکپارچه را پیاده سازی کنند. برای مثال، ممکن است یک شرکت آب با بهبود فرآیند انعقاد برای حذف پیش سازها، تغییر به کلرامین در مرحله گندزدایی ثانویه، و تنظیم pH و زمان تماس به طور همزمان همه این اقدامات را با هم به کاهش THM دست یابد. پایش مداوم سطوح THM در آب به این راهبردها جهت می دهد و امکان اعمال تنظیمات متناسب با شرایط (مثلاً تغییرات فصلی) را فراهم می کند. الزامات قانونی چنین برنامه ریزی جامعی را ایجاب کرده اند و بسیاری از تصفیه خانه ها طی سالیان ارتقا یافته اند تا با استانداردهای THM تطابق پیدا کنند. جدول زیر مهم ترین روش های کنترل THM را به طور خلاصه ارائه می دهد و نشان می دهد هر کدام چگونه ضمن حفظ اثربخشی گندزدایی به کاهش تشکیل THM کمک می کنند.

روش کنترل سازوکار کاهش THM مزایا محدودیت ها
انعقاد پیشرفته افزایش میزان ماده منعقدکننده (اغلب همراه با تنظیم pH) برای حذف بیشتر NOM پیش از کلرزنی. متوسط از فرآیند موجود استفاده می کند؛ نسبتاً کم هزینه. لجن بیشتری تولید می کند؛ ممکن است همه مواد آلی محلول را حذف نکند.
جذب کربن فعال به کارگیری کربن فعال پودری یا دانه ای برای جذب پیش سازهای آلی (و گاهی خود THM ها) از آب. متوسط-زیاد در حذف گستره وسیعی از ترکیبات آلی مؤثر است؛ بو و طعم آب را نیز بهبود می بخشد. نیاز به تعویض یا احیای مداوم رسانه دارد؛ می تواند پرهزینه باشد.
فیلتراسیون غشایی (NF/RO) استفاده از غشاهای نانوفیلتراسیون یا اسمز معکوس برای حذف فیزیکی NOM (و تا حدی یون برمید) از آب. زیاد بسیار مؤثر در کاهش پیش سازها و حتی حذف برمید؛ تشکیل THM را به حداقل می رساند. هزینه عملیاتی و مصرف انرژی بالا؛ نیاز به دفع جریان غلیظ دفعی (کنسانتره).
کلرامیناسیون افزودن آمونیاک به آب برای تشکیل کلرامین به عنوان ماده گندزدای باقی مانده به جای کلر آزاد. متوسط-زیاد تشکیل THM را در شبکه توزیع به طور چشمگیری کاهش می دهد؛ اثر گندزدایی ماندگار در آب باقی می گذارد. به تنهایی قدرت گندزدایی کمتری دارد؛ می تواند محصولات فرعی دیگری (مثلاً نیتروزآمین ها) ایجاد کند؛ نیازمند کنترل دقیق است.
گندزدایی با ازن استفاده از گاز ازن برای گندزدایی اولیه به جای کلر (هیچ کلری در ابتدا اضافه نمی شود). زیاد هیچ THM تشکیل نمی شود؛ در برابر بسیاری از پاتوژن ها مؤثر است. باقیمانده گندزدایی ندارد؛ در حضور برمید می تواند برومات تولید کند؛ هزینه و پیچیدگی بیشتر.
گندزدایی با UV استفاده از پرتو فرابنفش برای غیرفعال کردن میکروب ها، بدون استفاده از ماده گندزدای شیمیایی. زیاد هیچ محصول شیمیایی جانبی ایجاد نمی کند؛ برای بسیاری از پاتوژن ها مؤثر است. باقیمانده ندارد؛ برای حفظ گندزدایی در شبکه مؤثر نیست؛ نیاز به انرژی برق و نگهداری دارد.
تنظیم pH کاهش pH در زمان کلرزنی برای کند کردن واکنش های تولید THM. کم-متوسط روش کنترلی نسبتاً ساده شیمیایی؛ در سیستم های موجود نیز قابل اعمال است. ممکن است خورندگی آب را افزایش دهد؛ نیاز به تنظیم دوباره pH پس از آن؛ اثر محدود نسبت به روش های دیگر.
هوادهی (نوارزدا) پاشش آب یا دمیدن هوا برای تبخیر و حذف THM ها از آب پس از تشکیل. زیاد (برای THM های فرّار) می تواند سطح THM را در مخازن ذخیره آب یا پیش از توزیع کاهش دهد؛ به عنوان یک مرحله تکمیلی مفید است. نیاز به انرژی (دمنده های هوا) دارد؛ فقط THM های تشکیل شده را حذف می کند و مانع تشکیل آنها نمی شود؛ برای محصولات فرعی کم فرّار مؤثر نیست.

 

 

برآورد اثربخشی روش های مختلف کنترل تری هالومتان ها در تصفیه آب

مقالات مرتبط