بررسی تطبیقی گازهای کلر و ازن در استریل کردن

بررسی تطبیقی گازهای کلر و ازن در استریل کردن
مقالات 07 تیر 1401

آب، فراوان ترین ماده مرکب بر روی سطح زمین است و ادامه ی حیات جانداران مخصوصا انسان ها به آن بستگی دارد.بیش از 68 درصد سطح زمین را اب پوشانده است (4/3 سطح زمین) و کاربردی ترین سیال برای مصارف بشری است. از معضلات مهم امروزی ما انسان ها، می توان استفاده از آب بدون هیچ گونه آلودگی فیزیکی و شیمیایی نام برد که این مبحث کلیدی و از آلودگی های بسیار بحران ساز، آب آلوده به مواد بیولوژیکی است.

باکتری ها، انگل ها، قارچ ها، ویروس ها از انواع این الودگی ها به شمار می روند. در این میان روش های متنوع و مختلفی در راستای حل این معضل موجود است. استریل کردن اجسام به روشهای مختلف که می توان به روش شیمیایی و پرتو دهی و غیره اشاره کرد، ضد عفونی کردن آب مصرفی، یکی از عوامل بحث برانگیز در این مورد است.

این اتفاق باعث شده استفاده از گاز کلر در درجه اول و در عصر جدیدتر، گاز ازن به عنوان یکی از روش های استریلیزاسیون در این مقوله مورد بحث قرار گیرد. به عنوان نمونه، آبی که برای شرب استفاده می شود نه تنها نیازمند، عاری بودن از هر گونه آلودگی های بیولوژیکی است بلکه نیازمند بی بو و مزه بودن برای مصرف شرب و کمتر بودن املاح غیر ضروری برای استفاده راحت عموم مردم می باشد.

بیان مسئله استریل کردن

استفاده از آبهای آلوده باعث ضرر های غیر قابل جبران در سلامت انسان ها شده و با توجه به این که سلامت در درجه اول این مهم در انسان ها است و باید به آن توجه خاص شود. در شهر های صنعتی، کارخانه هایی مانند سیمان، فولاد که نیازمند استفاده از آب برای صنعت خود هستند باعث آلودگیهای شیمیایی می شوند که بعضا غیر قابل تصفیه به صورت طبیعی هستند و صدمات جبران ناپذیری بر روی سفره های زیر زمینی، آب های روان مانند انواع رود ها و چشمه ها و اکوسیستم می گذارند که بعد از حفر چاه و لوله کشی برای استفاده عموم نیازمند روشی نوین و کاربردی است.

استریل کردن آب با ازن و کلر به این اصل کمک می کند که این ضررهای موجود به حداقل خود ب هایی از قبیل سرطان و مسموم شدن شخص به وجود می آورد و در کشور های جهان سوم هنوز مورد استفاده قرار می گیرد که خود باعث مشکلات چشم گیررسد، اما تفاوتهایی بین این گاز ها وجود دارد، که باعث می شود کیفیت آب استریل شده به حداکثر خود برسد. مشکلاتی که گاز کلر برای پوست و بیماریی می شود و چرایی هایی به وجود می آورد و یکی از مشکلات عموم مردم اعتماد بیجا به مسئولین و سازما ن های تحت پوشش آن ها در راستای تمهیدات لازم جهت به حداقل رساندن مشکلات و تبعات ناشی از عوامل نامبرده است. (استفاده از آب دارای املاح مضر و دارای بو و مزه) و عدم درک مردم از سلامت مصرفی باعث بروز مشکلاتی جبران ناپذیر می شود.

سوالات تحقیقی درباره استریل کردن

با توجه به تبیین بیان مسأله و کلیات مشروح فوق سوالات تحقیق مطرح می شوند که عبارت است از:

  1. آیا استفاده از گاز کلر برای استریل کردن و گند زدایی در آب نسبت به گاز ازن تاثیر بهتری دارد؟
  2. آیا استفاده از گاز ازن نسبت به گاز کلر می تواند بر سلامت افراد تاثیر منفی داشته باشد؟
  3. تا چه میزان تاثیر گاز ازن نسبت به کلر بر اب می تواند بهینه و صرفه اقتصادی داشته باشد؟

فرضیات تحقیق استریل کردن

با توجه به بیان مسآله و همچنین تبیین سوالات تحقیق، فرضیات مطرح میشوند که پس از پروسه پژوهش تایید یا رد می گردد.

  • فرضیه اول: به نظر می رسد گاز کلر نسبت به گاز ازن تاثیر بهتری ندارد.
  • فرضیه دوم: استفاده از گاز ازن نسبت به گاز کلر بر سلامت افراد بازدهی بهتر و بیشتری دارد.
  • فرضیه سوم: به نظر می رسد تاثیر گاز ازن نسبت به بقیه گاز ها می تواند بهینه و به صرفه تر باشد.

اهمیت ضرورت تحقیق

استفاده از آب استریل شده و عاری از انواع بیماری در واقع گامیست به سوی سلامت وشادابی ، چرا که نگاه تعمقی به این مقوله و اعمال صحیح آن در سیستم تصفیه خانه های شهری، باعث به حداقل رساندن مشکلات و چالش های موجود در این موضوع در زمان حال و آینده و تاثیرات آن بر بهداشت عموم مردم خواهد بود با این توضیح که مصرف آبهایی که با روش های نوین و کارامد و بهینه، با بازدهی بهتر نسبت به روشها و مکانیزم های متداول استریل شده اند با توجه به کمبود آب شیرین، استفاده از آب های آلوده از توسعه آن کشور می کاهد.

استفاده از گاز کلر برای گندزدایی در سیستم تصفیه آب در شهرهای مختلف یکی از روش های بسیار رایج است که علاوه بر مزایایی که دارد، معایب قابل توجهی نیز دارد، که می توان به جایگزین کردن گاز ازن برای استریل کردن، محصولات خطرناک استفاده از کلر و مواردی که با کلرزنی از بین نمی رود را از بین برد و از تاثیر این گاز بر روی پوست بدن از جمله پوست و مو جلوگیری کرد، پس باید با توجه به این موضوع، یعنی استفاده از گاز ازن به عنوان ماده گندزدا و استریل کننده در فرآیند تصفیه آب ضرورت دارد.

اهداف تحقیق درباره استریل کردن

هدف اصلی از تالیف مقاله، در واقع بررسی تطبیقی نقش گاز کلر و ازن در استریل کردن آب و تاثیرات آن بر روی بدن انسان است که با توجه به بررسی های موردی بر روی تصفیه خانه ها و همچنین نگاه کلی به تاثیر گاز ها در استریل کردن آب و نیز عوارضی که در صورت عدم رعایت این اصل گریبانگیر عموم مردم می شود و تاثیرات منفی که این آب ها بر اکوسیستم می گذارد بحث می کنیم.

از دیگر اهداف مرتبط پژوهش حاضر می توان به مواردی همچون:

  1. کاهش مضرات آب های غیر متعارف به بدن انسان توسط تعریف مکانیزم جایگرین استریل آب با کلر.
  2. جلوگیری از بروز بیماری ها و صدمات جبران ناپذیر آن ها.
  3. استفاده از روش جایگزین، استریل آب توسط کلر برای بهینه سازی و کارآمدی بهتر.
  4. توضیح برتری استریل کردن آب توسط گاز ازن نسبت به کلر.
  5. معرفی گاز ازن و بررسی جنبه اقتصادی آن.

روش تحقیق

روش تحقیق دراین پژوهش،براساس هدف، کاربردی و بر اساس ماهیت، توصیفی، مروری میباشد که از یافته های پژوهش می توان به مواردی همچون بررسی تاثیر گاز ازن و کلر بر استریل کردن آب و تاثیرات آن بر بدن انسان نام برد.

روش گردآوری اطلاعات

با توجه به عنوان تحقیق و اهمیت موضوعی آن، از روش مطالعات کتابخانه ای اعم از، سایتهای مختلف علمی،کتب،مقالات مرتبط و همچنین پایان نامه های موردی استفاده شده است.

پیشینه تحقیق

(اسلامی، اکبر؛ بهنام باریک بین و محتشم غفاری وفرزانه فنائی 1395، با عنوان، برنامه ایمنی آب، راهبردی مفید برای مدیریت گام به گام خطردر سیستم های آبرسانی،نهمین همایش تازه های علوم بهداشتی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی تهران) به این یافته ها دست پیدا کرده اند که عبارت است از: دسترسی به آب آشامیدنی سالم یکی از نیاز های اساسی و حقوق اولیه انسان ها محسوب می شود.

از این رو سامانه های تامین، انتقال و توزیع آب شهری از جمله زیر ساخت های اساسی هر جامعه محسوب گردیده که مستقیما با نیاز های حیاتی و اولیه افراد جامعه در ارتباط می باشد. رویکرد مرسوم کنترل کیفیت آب آشامیدنی بر کنترل محصول نهایی استوار است، بنابراین یک استراتژی پیشگیرانه مناسب برای حفظ سلامت عمومی نمی باشد.

برای اطمینان از سلامت در تامین آب شرب علاوه بر پایش کیفی محصول نهایی، بایستی پارامتر های بییانگر صحت عملگرد پیشگیری های کنترل کننده نیز مد نظر قرار گیرد. به این منظور ایمنی آب توسط سازمان جهانی بهداشت ارائه شده است. برنامه ایمنی آب، رویکردی سیستماتیک جهت اطمینان از کیفیت و سالم بودن آب توزیع شده به مصرف کننده را ارائه می کند و شامل تشخیص و تعیین خصوصیات عوامل خطر ساز بر روی سلامت آب و پیش بینی و اجرای اقدامات کنترلی جهت نگهداری و حفظ کیفیت مطلوب آب بوده و به این منظور تمامی مراحل درگیر تامین آب از آبگیر تا نقطه مصرف را در بر می گیرد.

(حسینیان، مرتضی، 1353، با عنوان مقاله، استریل کردن آب با استفاده از مواد شیمیایی اکسید کننده، سامانه نشر مجلات علمی دانشگاه تهران) به یافته هایی دست یافته که عبارت است از:

هدف اصلی از ضد عفونی کردن آب از بین بدن و یا غیر فعال نمودن کلیه میکروارگانیسمهای مولد بیماری است.این میکرو ارگانیسمها میتوانند چندین هفته در حرارت 70 درجه فارنهایت و چندین ماه در حرارت پایین تر در آب به زندگی خود ادامه دهند. آب، اکسیژن محلول آب و فراوانی مواد مورد نیاز برای زندگی آنها در آب،PH علاوه بر حرارت شرایط محیطی مقاومت آنها در مقابل عوامل سمی آب، همکاری آنها با سایر ارگانیسمها و قدرت تولید اسپر بوسیله آنها در مدت حیات و زندگی میکروارگانیسمها موثر است. کلر در تزریق به آب علاوه بر از بین بردن باکتریها و انگل ها که باید آن ها را اثرات مفید کلر نامید اثرات نامطلوبی نیز به بار خواهد اورد که عبارت است از:

  1. بر روی تخم ماهی: تخم ماهی ها در مقابل کلر حساس هستند و اگر میزان کلر باقیمانده در آب از 0.1 میلی گرم در لیتر تجاوز کند تخم ماهی از بین می رود
  2. اثر خوردگی: گاز کلر اگر خشک باشد هیچگونه اثر خوردگی ندارد ولی در مقابل جزئی رطوبت بشدت خورنده است.

(حسن پور، داوود؛ علیرضا جمی، سیفعلی نرمانی، جواد چیت ساز، بیت اله قهرمانی، 1387، با عنوان تصفیه و گندزدایی آب استخر مجتمع سبز تهران با فرآیند ازن-پایه، دومین همایش و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست به یافته هایی دست پیدا کرده اند که عبارت است از: استفاده از کلر داخل استخرها و تاثیرات آن بر بدن از نظر کمی، بررسی ها نشان می دهند که یک شناگر 30 الی 50 میلی لیتر اوره و 3 گرم مواد آلی که شامل 2.2-0.8 گرم مواد آلی حاوی کربن را که منبع تغذیه برای رشد باکتری ها می باشد وارد سیستم می نماید. با در نطر گرفتن موارد فوق الذکر آب استخر به صورت مجموعه ای از مواد آلی، معدنی و انواع مواد بیولوزیکی می باشد که جهت حفظ سلامت و امنیت استفاده کنندگان و ایجاد محیطی جذاب و مناسب می بایست تصفیه گردد.

کلر برای گندزدائی آب استخر انتخاب خوبی است ولی دارای اثرات جانبی می باشد که به طور خلاصه بیان می شود.1- در اثر تجزیه عرق و ادرار در استخرها، آمونیاک به وجود می آید و در اثر واکنش آن با کلر، کلرامین ها در سیستم تولید می شوند.

محصول مونو کلرامین ها تولیدی، با مقادیر بیشتر کلر، ترکیب دی کلروآمین تولید می گردد که باعث التهاب چشم ها و خارش بینی می شود. قرار گرفتن در معرض کلر باعث ایجاد اشکالات تنفسی، خوردگی دندان ها، التهاب غشاء مخاطی بینی، افزایش حساسیت نسبت به بیماری سل، تهوع، احساس درد در ناحیه قفسه سینه،ورم ریه و حتی مرگ شود.

(مرجانلو، البولفضل اصغری، یونس مستوفی، اورنگ خاتمی، علی ساعی؛ 1387، با ارائه مقاله ای تحت عنوان، گاز ازن جایگزین مواد شیمیایی سنتیک، دومین همایش تخصصی مهندسی محیط زیست، به یافته هایی دست یافته اند که عبارت است از:

ازن با پتانسیل اکسید کنندگی بالا، قدمت طولانی درگندزدایی آب شهری، استخرهای شنا، پارک های آبی و جدیداً در فرآیند کردن فاضلاب ها فروش دارد. نسبت به کلر در برابر عوامل میکروبی اثرگذاری بیشتری داشته. پروتئین های PR و فیتوالکسین ها می شود و این در صورتی است که در مورد استفاده و مدت زمان قرار گیری درمعرض ازن بیشتر از حد مجاز نباشد. ازن فورا ” تجزیه شده و به اکسیژن تبدیل می شود و آلودگی های زیست محیطی مثل مواد شیمیایی را به جای نمی گذارد و به شرط رعایت اصول بهداشتی، می تواند در بسیباری از موارد چون تصفیه آب و فاضلاب، کشاورزی، انبار داری محصولات کشاورزی و بسیاری موارد دیگر مورد استفاده قرار گیرد.

(حسن پور ،داوود؛ علیرضا جمی،سیفعلی نرمانی،جواد چیت ساز،بیت اله قهرمانی، 1387، با عنوان تصفیه و گندزدایی آب استخر مجتمع سبز تهران با فرآیند ازن-پایه، دومین همایش و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست) به یافته هایی دست پیدا کرده اند که عبارت است از:

استفاده از گاز ازن شکل ساختمانی مولکول ازن ذاتا ناپایدار بوده ، لذا قابل حمل و نقل و ذخیره سازی نیست و باید در محل مصرف تولید شود. ازن دارای همان عملکردی مشابه با گاز کلر در فرآیند های تصفیه بوده و 3000 مرتبه سریعتر از کلر عمل می نماید، و در ضمن اثرات جانبی و نامطلوب آن را ندارد. همچنین، به علت اینکه از ماده اولیه اکسیژن تولید شده و در هنگام تخریب به اکسیژن تبدیل می شود ، اثرات زیست محیطی هم ندارد. تصفیه آب با ازن باعث ضد عفونی شدن آن گردیده، باکتری ها و ویروس های موجود در آب را از بین می برد. ازن به طور موثری باعث غیر فعال شدن ویروس های فلج اطفال، ویروس های مولد بیماری تنفسی و ویروس های تاول زای دهانی می شود. خاصیت اکسید کنندگی ازن باعث نامحلول شدن آهن و منگنز در آب شده و پیوند های فلزات سنگین را شکسته و باعث تخریب ترکیبات معدنی مانند:سولفایدها،سیانیدها،نیتریت ها، شده و به عنوان یک ماده لخته ساز، در لخته سازی، ته نشینی و فیلتراسیون جامدات معلق بسیار موثر می باشد. تاثیر گذاری ازن بستگی به غلطت ازن و زمان تماس آن دارد. با استفاده از ازن، کیفیت آب افزایش یافته و موجب صرفه جویی در هزینه مواد شیمیایی و آب جبرانی سیستم گردیده که به تبع آن هزینه انرژی جهت گرم کردن آب کاهش یافته و بوی نامطبوع کلر در سیستم حذف می شود.

مبانی نظری تحقیق در مورد استریل کردن

گاز کلر

کلر، عنصر شیمیایی با عدد اتمی ۱۷ و نماد Cl است. کلر در فرم عنصری خود (Cl2) تحت شرایط استاندارد، کلرید، اکسیدکننده قوی است که برای سفیدسازی پارچه‌ها و بعنوان ضد عفونی کننده رایج در استخرهای شنا برای تمیزی و بهداشت آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. کلر دو و نیم مرتبه از هوا سنگین تر، دارای بوی بسیار بد و خفه کننده و بسیار سمی است. کلر به‌ عنوان بخشی از نمکهای طعام و ترکیبات دیگر به مقدار زیادی در طبیعت و لزوماً در بیشتر جانداران وجود دارد. گاهی در اتمسفر فوقانی ترکیبات کلرداری مانند کلرفلوئورکربن وجود دارند که در تخریب لایه اوزون موثرند.

گاز کلر

ازن

اُزون یکی از آلوتروپهای اکسیژن است به فرمول O۳ که گازی با اکسیدکنندگی بسیار بالاست. ازن معمولاً ناپایدار بوده و در بسیاری از واکنش‌ها مانند کلر عمل می‌کند و با مکانیزم ترکیب شدن با پروتئین و بی‌اثر کردن آنزیم کاهنده که برای تنفس یاخته مهم است، به عنوان میکروب کش عمل می‌کند. خاصیت اکسیدکنندگی این گاز باعث می‌شود تا کاربردهای صنعتی زیادی داشته باشد و در غلظت‌های بالاتر از ۱۰۰ جزء در میلیارد اثر تخریبی شدیدی بر مخاط و اندام‌های تنفسی جانوران و بافت‌های گیاهان بگذارد. در نتیجه گاز ازن در فضای نزدیک به زمین از مهمترین آلاینده‌های هوا محسوب می‌شود اما ازن موجود در لایه ازن برای جانوران و گیاهان سودمند است چراکه از ورود نور ماوراء بنفش و پرتو های پر انرژی به زمین جلوگیری می‌کند.

استریل کردن

استریل کردن فرایندی است که میکروارگانیسمها و عوامل انتقال دهنده آنها از جمله قارچ، باکتریها، باکتری و ویروس را از سطح اجسام از بین می‌برد. فرایند استریل کردن بسته به جنس تجهیزات نیازمند به استریلیزاسیون شامل روشهای گرمایی‌خشک (فوور)، گرمایی‌مرطوب (اتوکلاو) شیمیایی، رادیواکتیو (پرتوگاما و فیلتراسیون) می‌شوند. استریل یا سترون به معنی کاملاً عاری از باکتری یا قارچ یا ویروس یا دیگر میکروارگانیسمهای بیماری‌زا و غیربیماری‌زا (در مورد اشیای بی‌جان) است. هدف از استریل کردن جلوگیری از انتقال عفونت است. تعریف استریلیزاسیون در پزشکی با محیط و مواد غذایی متفاوت است. در علم پزشکی S A L . 10 − 6 یعنی از ۱۰۰۰۰۰۰ ذره موجود در بسته استریل اگر یک میکروارگانیسم زنده وجود داشته باشد، آن استریل محسوب می‌گردد. در مواد غذایی و محیط این عدد بیشتر است.(همان)

عوامل بیولوژیکی

رشد تکنولوژی در دوره های مختلف تاریخی،هرچند زندگی را به ظاهر آسانتر کرده است ولی در اصل با بر هم زدن تعادل طبیعی محیط زیست انسان، اساس و بنیادهای حیات را به خصوص در قرن اخیر به مخاطره انداخته است
در برخی مشاغل به سبب شرایط کار، نوع فعالیت و همچنین تولید یا مصرف مواد گوناگون، کارکنان در معرض عوامل بیولوژیکی زیان آور در نتیجه ابتلاء به بیماری های عفونی قرار دارند

این بیماری ها، باتوجه به عامل به وجود آورنده به 5 دسته تقسیم می شوند:

  • بیماری های ناشی از ویروس ها مثل هپاتیت ویروسی و هاری.
  • بیماری های ناشی از باکتری ها مانند سیاه زخم
  • بیماری های ناشی از ریکتزیا مانند تب کیو،تیفوس اپیدمیک، آبله ریکتزیایی
  • بیماری های ناشی از قارچ مانند آسپرژیلوس
  • بیماری های ناشی از انگل ها مثل کرم قلابدار

متخصصین بهداشت حرفه ای با استفاده از تجربه، دانش و مهارت های خود محیط کار را مورد ارزیابی قرار میدهند. ارزیابی و تجزیه و تحلیل محیط کار اولین مرحله اساسی برای شناسایی پتانسیل خطر در شغل ها و ایستگاه های کاری است.
در طی انجام این کار متخصیصن بهداشت حرفه ای مواجهه خطرناک مواد را شناسایی و تعیین مقدار نموده و بدین ترتیب مشکلات شغل و احتمال خطرآنها تعیین می نمایند.

تصفیه خانه های شهری

یکی از قسمت های تصفیه آّب در تصفیه خانه ها

گند زدایی (ضدعفونی)

در این مرحله سعی بر آن است میکروارگانیسم های موجود از بین بروند و برای این منظور از روش های مختلفی استفاده می شود که به شرح زیر می باشد: ضد عفونی با استفاده از عوامل شیمیایی: در این بخش با استفاده از عوامل شیمیایی میکروارگانیسم های موجود را از بین می برد که پر کاربرد ترین آنها کلر و ترکیبات آن می باشد و غیره، امروزه از ازن نیز در این زمینه استفاده می شود اما به دلیل آنکه این ماده بی ثبات بوده و طی چند دقیقه ناپدید می شود و اینکه هیچ روش ساده ای برای تشخیص اینکه ازن کافی به آب اضافه شده یا خیر در دست نیست استفاده از این ماده در مقیاسهای بزرگ و مصرف آشامیدنی صورت نمی گیرد. (نفری، محمدرضا؛ 1382)

 

تصفیه خانه های شهری

استریل کردن آب با کلر

روش کلرزنی

با توجه به حجم آب مورد گندزدایی و وسعت پروژه، روش کلرزنی تعیین می‌گردد. کلر ممکن است به یکی از اشکال زیر در دسترس باشد:

  • گازکلر Cl2
  • کلرامین NH2 Cl و NHCl2
  • پرکلرین High Test Hypochlorit) H.T.H)
  • دی اکسید کلر Clo2

کلر اولین ماده انتخابی در گندزدایی آب است زیرا ارزان، موثر و کاربرد آن بسیار ساده است. برای جلوگیری از آثار سمی آن توسط دستگاه کلرزنی به آب اضافه می‌شود. ترکیب آمونیاکی کلر نیز برای گندزدایی آب به کار می‌رود لیکن اثر آن کندتر از اثر کلر است. این امر باعث محدودیت استفاده از آن شده است.

پرکلرین یا H.T.H یا هیپوکلریت پر قدرت، یکی از ترکیبات کلسیم است که 70ـ60 درصد کلر دارد. محلول ساخته شده از H.T.H و ترکیبات دیگر کلردار برای گندزدایی آب بکار می‌رود.

  • پرکلرین Ca(OCL)2 به صورت پودر یا کریستال ریز در بسته هایی با وزن مشخص تهیه و توزیع می‌گردد.
  • گرد سفید کلر CaOCL2 که کلر قابل استفاده آن 39ـ33.5% است.
  • محلول هیپوکلریت سدیم Naocl که دارای 5ـ3 و 16ـ10 درصد وزنی کلر قابل استفاده است.

به هر حال علی رغم ترکیبات جانبی کلر با مواد آلی آب و خطرات احتمالی آن برای سلامت هنوز کلر به عنوان یک ماده شیمیایی گندزدا برای بهسازی آب آشامیدنی مورد استفاده است.

روش کلر زنی مخازن آب

کلرینه کردن آب مخازن: ابتدا حجم مخزن را معین نموده، سپس به ازای هر متر مکعب (1000لیتر) آب از 3 تا 5 گرم پـــــــودرپرکلرین استفاده می شود. کلرینه کردن مخازن به روش هــای دستی و مکانیکی انجام می شود که در روش دستی لازم است حتماً پس از اضافه کردن محلول کلر آب مخزن به هم زده شود. بعد از گذشت نیم ساعت در صورت مناسب بودن نتیجه کلرسنجی آب قابل مصرف است. قابل ذکر است که نتیجه کلرسنجی در کلیه ساعات شبانه روز و در نقاط مختلف شبکه لوله کشی باید در حد مطلوب باشد. حد مطلوب آخرین شیر مصرفی شبکه 0.5 تا 1 PPM (قسمت در میلیون)

روش کلر زنی مخازن آب

مزایای گاز کلر برای استریل آب

  1. نابود کردن کلیه باکتری ها بیماری زا و ممانعت از رشد انگل ها
  2. تکمیل عملیات ته نشینی و جداسازی روغن از آّب که بوسیله اعمال کواگولاسیون مقدور نیست.
  3. کنترل بوی آب.
  4. ممانعت از فعالیت باکتری های غیر هوازی.
  5. از بین بردن هیدروژن سولفوره که عامل مهم خورندگیست.
  6. کلرزنی فرآیندی ارزان و کم هزینه جهت استریل کردن آب مصرفی انسان است.

مضرات استفاده از مکانیزم کلر زنی

منابع آلابنده آب بسیار بوده و این آلاینده ها در آب های سطحی و زیرزمینی وجود دارند. این منابع شامل مواد طبیعی خاک، روان آب های ناشی از فعالیت کشاورزی، پساب تصفیه خانه های فاضلاب شهری و صنعتی و مواد شیمیایی از محل های دفن زباله گزارش شده اند. نیمی از جمعیت در کشور های در حال توسعه از بیماری های مختلف آب،ناشی از کمبود آب شرب مناسب وآبهای آلوده به آلاینده های بیولوژیکی رنج می برند. گاز کلر و دیگر ترکیبات کلردار از رایج ترین گندزداها در تصفیه آب می باشند. محبوبیت کلر به دلیل پتانسیل اکسید کنندگی قوی تر و به جا گذاشتن مقدار اندگی کلر باقی مانده در شکبه توزیع و محفاظت در برابر آلودگی مجدد در طول شبکه است.

استفاده ازکلر زنی خطرآلودگی پاتوژنی و میکروبی را کاهش می دهد اما از نظرشیمیایی سلامت انسان را به دلیل وجود کلر باقی مانده و محصولات جانبی تشکیل شده که بیش از 300 گونه مختلف است، به خطر می اندازد. محصولات جانبی حاصل از گندزدایی تنها در صورتی تشکیل می شوند که آب خام دارای پیش سازهای آلی باشد. تشکیل این کمپلکس ها در آب آشامیدنی به عوامل مختلف دیگری از جمله دما، غلظت کلر تماسی، موادمعدنی و آلی موجود در منبع آب بستگی دارد. تشکیل این گونه محصولات جانبی در آب مانند تری هالومتان ها لزوم استفاده از روشهای جایگزین گندزدایی و فناوری های جدید را می طلبد. تری هالومتان ها که عبارت اند از کلروفرم، دی کلروپرومتان، دی بروموکلرومتان و بروموفرم از عمده ترین محصولات جانبی گندزدایی هستند.

علاوه بر تری هالومتانها هالواستیک اسیدها و هالواستونیتریل ها از محصولات کلرزنی و کلرآمین زنی هستند. کلرآمینها نیز باعث تشکیل سیانوژن کلرید و نیتروژن آمونیاکی می شوند. (صبوحی، محمد؛ فریاد مولانی، عباس جعفری گنگ، محمد مزرجی نژاد قوچانی، مجید بغدادی، 1393)

اثر استریل کردن با کلر بر روی سلامت انسان

استفاده از اکسیدکننده ها درآب باعث تولید محصولات جانبی فراوانی می شود که ثبات شده که نتایج نامطلوب و مضر روی سلامت انسان دارد. کلرزنی یکی از رایج ترین و مقرون به صرفه ترین روشهای استریل کردن است که در دنیا به کار گرفته می شود تا عوامل بیماری زا را از بین ببرد. ارتباط بین مصرف آب کلر زده شده و افزایش خطر ابتلا به سرطان مثانه و رکتال که منجر به مرگ و میر می شود در چندین مطالعه ی گسترده بررسی وگزارش شده است. (همان)

  • کلرباقیمانده در اثر ترکیب با مواد آلی موجود در آب تولید ترکیباتی موسوم به تری هالومتان ها را می کند که بیشتر متخصصان بر سرطان زا بودن این ترکیبات تاکید دارند.
  • کلرزنی باعث کشته شدن میکروارگانیزمهای موجود در آب می شود. این درحالی است که لاشه این میکرو ارگانیزمها در آب باقی می مانند و ممکن است خود منشا آلودگی شوند.
  • تماس کلر با پوست و موی انسان باعث ایجاد حساسیت، ریزش مو و مشکلات دیگر شود.
  • استنشاق گاز کلر (در استخر یا حمام) برای ریه انسان مضر می باشد.
  • گروهی از میکروارگانیزمها مانند کریپتوس پرودیوم نسبت به کلر مقاوم هستند و با این روش از بین نخواهند رفت.

تری هالومتان ها، محصول خطرناک کلرزنی

تری هالومتان ها (THM) معمولترین محصول فرعی حاصل از کلرزنی به آبهای آشامیدنی هستند و غلظت آنها از دیگر مواد آلاینده بیشتر است. هنگامی که کلر به عنوان گندزدایی کننده در تصفیه آب بکار می رود،‌در اثر ترکیب کلر با مواد آلی موجود در آب تولید تری هالومتان ها یا هالوفرم ها را سبب می شوند. تری هالومتان های اصلی عبارتند از کلروفرم، برمودی کلرومتان، دی برموکلرومتان و برموفرم. شواهدی در دست است که این ترکیبات خاصیت سرطانزایی دارند. در سال ۱۹۹۲ مجله امریکایی بهداشت همگانی گزارشی منتشر کرد که یک افزایش بین ۱۵ تا ۳۵ درصدی در انواع بخصوصی از سرطان برای افرادی که آب کلرزده مصرف می کنند نشان میداد. این گزارش همچنین بیان می کرد که مقدار زیادی از این اثرات ناشی از دوش گرفتن در آب کلرزده بود.

انستیتو ملی سرطان خطرات سرطان را برای مردمی که آب کلرزده مصرف می کنند ۹۳ درصد بالاتر از کسانی می داند که آب کلرزده مصرف نمی کنند. اثرات نوشیدن آب کلرزده شده بمدت چند دهه مورد بحث بوده اند. بهرحال بیشتر متخصصان حالا توافق دارند که بعضی ریسکهای قابل ملاحظه مرتبط با مصرف کلر و محصولات فرعی کلرزده شده وجود دارند. کریپتوس پوریدیوم، با کلرزنی از بین نمی رود. کریپتوس پوریدیوم تک یاخته انگلی است که در آب رودخانه ها و دریاچه ها به وفور یافت می شود خصوصا در اماکنی که آب با مدفوع و فضولات حیوانات و پرندگان در تماس باشد وارد آب می شود. این انگل باعث ایجاد عفونت در روده انسان شده و بیماری به نام کریپتوس پوریدیوسیس را باعث می شود. این انگل نسبت به روشهای سنتی ضدعفونی آب مانند کلرزنی مقاوم بوده و از بین نخواهد رفت. بهترین راه حذف این انگل، جوشاندن آب است. البته روشهایی نظیر اسمز معکوس نیز می تواند در حذف این انگل از آب موثر باشد. استفاده از اشعه ماوراء بنفش وروش اولترافیلتراسیون UF نیز توصیه می شود.

استفاده از گاز ازن برای استریل کردن آب

استفاده از گاز ازن در تصفیه آب و فاضلاب می تواند آب را ضد عفونی کرد، میزان مصرف ازن جهت استریل کردن آب آشامیدنی مقدار 0.5 تا 1 گرم برای هر مترمکعب است که میتواند کلیه آلودگی های میکروبی و باکتریهای آب را از بین ببرد. میزان مصرف ازن جهت ضدعفونی پساب و فاضلاب بسته به عناصر موجود در پساب، همچنین غلظت مواد آلی و سایر املاح متفاوت خواهد بود.

مکانیسم ضد عفونی کنندگی گاز ازن

میکروارگانیسم های گوناگونی مانند انواع ویروس ها، قارچ ها، مخمرها، باکتریها، پروتوزوئرها، هاگ ها و اسپورها منتشرشونده از راه آب و هوا را میتوان با استفاده از اکسیژن فعال از بین برد. باکتریها، تک یاخته هایی با ساختمانی ساده و ابتدایی هستند، اکثر باکتری ها به علت غلظت زیاد مواد محلول درون سلولی دارای فشار اسمزی داخلی حدود 5 تا 20 اتمسفر می باشند. با وجود اختلاف فشار اسمزی درون و بیرون باکتری دیواره سلولی همانند یک اسکلت محکم دور تادور سلول باکتری از انفجار و پارگی آن جلوگیری می کند. اما مولکول اکسیژن فعال با حمله به دیواره سلول باکتری موجب پارگی و تخریب آن و درنتیجه مرگ باکتری می گردد.

ویروس ها با اینکه جزء میکروارگانیسم ها می باشند اما از دیگر سلول ها متفاوت هستند، هر ذره ویروس دارای یک مولکول اسید نوکلوئیک (DNA) یا (RNA) می باشند که همچون ذره ای C مستقل تنها درون سلول میزبان تکثیر می یابند. کاپسید پوششی از جنس پروتئین است که اطراف این نوع مولکول ها قرار میگیرد و از اسید نوکلوئیک ویروس محافظت نموده، همچنین امکان اتصال و دخول ویروس به سلول میزبان را فراهم می کند. ملکول ها اکسیژن فعال از میان پوشش پروتئینی نفوذ و اسید نوکلوئیک ویروس را تخریب می کنند و حتی در غلظت های بالاتر با تخریب پروتئین کاسپید سبب انهدام ویروس می گردند. (همان)

مکانیسم ازن در تصقیه آب آشامیدنی

مزایای ازن برای استریل کردن آب

  1. ازن به منعقد کردن مواد آلی کمک می کند و قادر به حذف مواد کلوئیدی ریز می باشد.
  2. ازن با غلظت باقیمانده محلول 5 PPM و بالاتر از بین بردن ویروس، باکتری و قارچ را صد در صد تضمین می کند.
  3. ازن تولید شده به آرامی به اکسیژن بر می گردد و باعث ماندگاری اکسیژن محلول در آب و درخشندگی آن می شود.
  4. ازن هیچ باقیمانده سمی در آب باقی نمی گذارد.
  5. ازن در محل تولید شده و نیاز به نگهداری ندارد.
  6. ازن بر خلاف کلر باعث رسوب کربنات کلسیم و تشکیل رسوب در سطوح نمی گردد.
  7. اگر ازن را با کلر مقایسه کنیم، ازن 99 درصد از 60000 میلی لیتر / کلی فرم ها آب آلوده را در 8ثانیه با دوز 1 از بین می برد.این در حالی است که کلر با دوز مشابه به 15000 ثانیه زمان نیاز دارد.
  8. باکتری ها به مرور زمان نسبت به ازن مقاوم نمی شوند.
  9. ازن باکتری ها، ویروس ها، هاگ ها و جلبک ها را از بین می برد و 3000 بار سریع تر از کلر و سایر روش های ضدعفونی به شمار می رود.
  1. ازن آلودگی های آلی در آب را اکسید می کند.
  2. ازن به عنوان منعقد کننده باعث حذف مواد جامد کلوئیدی می شود.
  3. ازن مواد آلی را که موجب 99 درصد از طعم و مشکلات بو می شود، اکسید می کند و هیچگونه بو یا طعم خاصی نیز از خود بر جای نمی گذارد.
  4. ازن باعث حذف استفاده از کلر شده که هزینه نگهداری را به میزان قابل توجّهی کاهش می یابد.
  5. ازن کمتر از کلر باعث خوردگی جداره مخزن می شود.
  6. ازن سریع تر از سایر روش های ضدعفونی است.
  7. ازن 20 دقیقه نیمه عمر دارد و هیچگونه اثرات مضری به جای نمی گذارد.
  8. ازن عمر مفید آب را افزایش می دهد.
  9. ازن به دلیل برخورد مستقیم با غشا پلی ساکاریدی باکتری می تواند زمان ضد عفونی کردن (تقریباً 3000 بار) سریع تر از کلر به انجام رساند. در حالیکه کلر از غشا باکتری عبور کرده و هسته را تحت تأثیر می گذارد که این فرایند با زمان بیشتری صورت می گیرد.
  10. ازن به دلیل قدرت اکسید کنندگی بالاتر از سایر روش ها می تواند بر کلیه میکروارگانیسم ها حتی ویروسها و اسپورهائید غلبه کند.
  11. pH، کدورت و مقدار سختی آب روی عمل استریل ازن تأثیر نمی گذارد، در حالیکه ضد عفونی موارد فوق باید برای عملکرد کلر تعریف شده باشد.
  12. مقدار تزریق ازن در طول زمان های مختلف ضد عفونی (Tn=T20=T1) برابر و توسط سنسور آن لاین اندازه گیری می شود در حالیکه کنترل میزان کلر در زمان های متفاوت در عمل مشکل ساز می باشد.

معایب استفاده از ازن برای استریل کردن آب 

  1. تزریق ازن با غلظت پایین تر از غلطت بهینه، اثربخشی چندانی در از بین بردن ویروسها و قارچ ها ندارد.
  2. با توجه به اینکه ازوناسیون روش پیچیده تری نسبت به کلرزنی و استفاده از پرتو فرابنفش است. از اینرو به تجهیزات مدرنتر و روشهای تماس موثرتری نیازمند است.
  3. به دلیل واکنش پذیری بالای ازن، ضروری است که از متریالهای مقاوم در برابر خوردگی نظیر استیل در تجهیزات ازوناسیون استفاده شود.
  4. هزینه سرمایه گذاری اولیه در مقایسه با روشهای کلرزنی متداول بالاتر است.

استفاده از روش ازن ژنراتور در استخرها

کشورهای عضو اتحادیه اروپا در تصفیه و ضد عفونی آب استخرهای شنا از مقررات استاندارد DIN 19643 با عنوان ”تصفیه و ضد عفونی آب استخرهای شنا” استفاده می کنند. یکی از اولین دستورالعملهای این استاندارد تاکید میکند که کیفیت آب ورودی به استخرهای شنا بایست منطبق با کیفیت آب آشامیدنی باشد این بدان معنا است که غلظت ترکیبات تری هالومتان در آب استخر کمتر از ۳۵ میکرو گرم (۰٫۰۳۵ میلیگرم) در لیتر باشد. به دلیل به وجود آمدن ترکیبات تری هالومتان در اثر کلرزنی، استفاده از این روش ضدعفونی مورد تایید این استاندارد نمی باشد و با توجه به دستورالعملهای این استاندارد که مبتنی بر سلامت شناگران تنظیم شده است کاربرد ازن در تصفیه و ضد عفونی آب استخر همراه یک روش مکمل روز به روز در حال افزایش است.

ازن زنی در حال حاضر مطمئنترین و مؤثرترین سیستم ضدعفونی کننده شناخته شده در جهان برای تصفیه آب استخرها می باشدتصفیه با ازن کیفیت و شفافیت آب را افزایش میدهد، کلیه مکیروارگانیزمها مثل هپاتیت، وبا، ایدز، قارچها، باکتریها و تخم انگل معلق در آب را به سرعت از بین میبرد و باعث حساسیتهای تنفسی، خشکی و خارش پوست، سوزش چشم و … نمیشود.

تزریق ازن روشی بسیار طبیعی و مقرون به صرفه می باشدازن زنی سبب افزایش اکسیژن محلول در آب و محیط استخرمیشود که باعث افزایش نشاط و شادابی در شناگر میگردد با توجه به عوارضی که کلر برای سلامتی شناگران، از قبیل ابتلا به آسم، بیماریهای ریوی، سرطان مثانه و … دارد، از چند دهه قبل استفاده از این ماده شیمیایی در اروپا و آمریکا منسوخ شده است و دستگاههای مولد ازن با بهره گیری از فناوری کاملاً طبیعی برای استریل کردن آب استخرها جایگزین شده است. همچنین با توجه به عدم نیاز به تامین مواد اولیه در روش ازن زنی، از نظر اقتصادی به نفع صاحبان استخر می باشد. ازن حل شده در آب استخر، بینی شناگر را نمی سوزاند، پوست و چشم را تحریک نکرده، سبب خشکی پوست و تولید پوسته نمی شود. ازن هیچکدام از طعمهای نامطلوب مواد شیمیایی و بوی بد ناشی از آنها را بجا نمی گذارد، همچتین تغییری در PH به وجود نمی آورد.

ازن ژنراتور، آهن و منگنز و سایر فلزات سنگین را اکسید کرده، سولفید ها و نیترات ها را به انواع مواد غیر محلول تبدیل می کند. این مواد غیر محلول بوسیله فیلتراسیون حذف می شوند. فیلتراسیون خوب در زدودن مقادیر زیاد اکسیدهای معدنی بسیار مهم است. استخر ازن به این دلیل که چرک و روغنها و دیگر مواد را بسیار سریعتر از سیستمهای کلر اکسید می کند از کند شدن سیستم چرخشی و تعویض پی در پی فیلترها جلوگیری می کند. همچنین در صورت استفاده از فیلتر کربن اکتیو، ازن با اکسید کردن مواد و میکروارگانیسم های جذب شده روی این فیلتر ها، عمر مفید این فیلترها را افزایش می دهد. در حالیکه در سیستمهای ضد عفونی با کلر تعویض فیلتر سریعتر و سیستم چرخشی کند تر در نتیجه استخر کثیف تر خواهد بود. ازن همچنین به عنوان یک میکروفلوکولاسیون، راندمان تصفیه استخر را افزایش می دهد که نتیجه آن آبی پاکتر، صافتر و شفافتر است. (همان)

مکانیسم ژنراتور ازن در تصفیه آب استخر

جدول مقایسه گاز ازن و کلر در استریلیزاسیون

جدول شماره1

تاثیرات زیست محیطی ناسازگاریبا مواد دیگر قدرت ضدعفونی روش
نزدیکبه ایده آل وجود ندارد نزدیکبه ایده آل ازن
متوسط دورازایده آل متوسط کلریناسیون

مقایسه دو روش کلرزنی، ازن در حذف انواع آلاینده

(جدول شماره2 )

آلاینده ازن کلر
E.coli Yes Yes
Salmonella باکتری سالمونلا Yes Yes
Giardia نوعی انگل Yes Yes
Legionnaire باکتری لژیونه Yes No
Crypto-Sporidium قارچ Yes No
Virus ویروس Yes No
Algues Yes No
THM تری هالومتان No Yes

جدول مقایسه گاز کلر و ازن

( جدول شماره 3)

جدول مقایسه ازن و کلر ازن کلر
روش ضد عفونی شیمیایی شیمیایی
زمان تاثیرگذاری بر روی میکروب 600 ثانیه 1200ثانیه
تغییرات در ترکیب آب

 

دارد دارد
مواد شیمیایی زائد

 

ندارد دارد
پیدایش ترکیبات آلی و اکسیدهای خطرناک

 

ندارد دارد
تخریب محیط زیست

 

ندارد دارد
خطر انفجار و نشت گاز به محیط

 

ندارد دارد
امکان ایجاد آلرژی

 

ندارد دارد
تسریع زنگ زدگی

 

ندارد دارد
سرطان زایی

 

ندارد دارد
نیاز به نگهداری مواد شیمیایی

 

ندارد دارد

پتانسیل اکسیداسیون گاز ازن در مقایسه با دیگر مواد شیمیایی اکسید کننده

(جدول شماره 4)

 پتانسیل اکسیداسیون بر حسب ولت عامل اکسید کننده
2.07 ازن
1.77 پراکسید هیدروژن
1.67 پرمنگنات
1.57 دی اکسید کلر
1.49 هیپوکلرواسید
1.36 کلر
1.33 هیپوبرومواسید
1.23 اکسیژن
1.09 برم
0.99 هیپویدواسید
0.94 هیپوکلریت
0.76 کلریت
0.54 ید

آزمون فرضیه:

با عنایت به روند مطالعات صورت گرفته و همچنین درک عمیق از مقوله، استریل کردن آب با گاز های ازن و کلر، همچنین مکانیسم هی استریل کردن آنها و مقایسه مضرات و مزایای هر گاز مفروضات مورد واکاوی قرار می گیرد.

فرضیه اول: به نظر می رسد گاز کلر نسبت به گاز ازن تاثیر بهتری ندارد. با توجه به تشریح و تحلیل نمونه های موردی نتیجه حاصل از آن، این فرضیه تایید می گردد.

فرضیه دوم: استفاده از گاز ازن نسبت به گاز کلر بر سلامت افراد بازدهی بهتر و بیشتری دارد. استفاده از گاز ازن نسبت به گاز کلر با توجه به تشریح مزایا و مضرات و با نگاه به استاندارد های سلامت یک روش، با بازدهی بهتر و بیشتر نسبت به کلر در استاندارد سلامت است، با توجه به موارد گفته شده این فرضیه تایید می گردد.

فرضیه سوم: به نظر می رسد تاثیر گاز ازن نسبت به بقیه گاز ها می تواند بهینه و به صرفه تر باشد. با توجه به کلیات شرح داده شده درباره راهبرد اقتصادی مکانیسم ازن این فرضیه رد می شود.

نتیجه گیری

با توجه به پروسه تحقیق حاضر و همچنین آزمون فرضیات، کلیات مشروحه در پروژه فوق، اینگونه اثتنبات می شود که استریل کردن آب با ازن، با صرفه نظر از صرفه اقتصادی آن، برای سلامت انسان ها، بسیار کارآمد تر از گاز کلر می باشد.

از آنجایی که سلامتی انسان ها در اولویت قرار دارد، استفاده از روش استریل آب با گاز ازن با توجه به زمان تاثیر گذاری بر روی میکروب و نداشتن مواد زائد و تاثیرات زیست محیطی آن به صورت ایده آل نسبت به کلر است پس با توجه به این مهم گاز ازن برتری بالایی نسبت به گاز کلر دارد.

به این مطلب امتیاز بدهید
[مجموع: 1 میانگین: 5]
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.