شاید شما از فرایندهای لازم برای تصفیه آب آشامیدنی بی‌خبر باشید. آب بسته به منبع اولیه، ناخالصی و آلودگی‌هایی دارد که قبل از آماده شدن برای آشامیدن، باید حذف‌شده یا در حد استاندارد کاهش یابند. گرین سند ماده‌ای است که در فرآیند تصفیه آب و فاضلاب کاربرد دارد. آب‌های آزاد نسبت به آب چاه ناخالصی‌های آلی، مواد معلق و ناخالصی‌های معدنی بسیاریچ بیشتری دارند.
در عوض آب چاه املاح و دی‌اکسیدکربن بیشتری نسبتش به آب‌های سطحی دارد. غلظت آهن نو منگنز نیز در آب‌های سطحی خیلی بیشتر از آب چاه است. Greensand در فیلترهای تصفیه آب و فاضلاب به کار می‌رود و ماده‌ای بسیار ارزشمند در صنعت تصفیه آب و فاضلاب است که در ادامه مقاله بیشتر با نقش و نحوه عملکرد آن آشنا خواهیم شد.
گرین سند چیست؟
گرین سند دانه‌هایی شبیه شن یا خاک به رنگ سیاه یا قهوه‌ای تیره هستند که آهن، منگنز، سولفید هیدروژن و فلزات سنگینی چون آرسنیک و رودیم را از آب حذف کرده و کیفیت آب را برای استفاده‌های بعدی ارتقا می‌دهد؛ زیرا چه هدف تصفیه آب برای مناسب‌سازی آن جهت آشامیدن و چه هدف تصفیه فاضلاب برای کاهش بار آلودگی آن و تخلیه به محیط یا استفاده برای کشاورزی باشد، عناصر ذکرشده مضرات بسیاری برای انسان و محیط‌زیست به بار خواهند آورد.
اغلب از فیلترهای Greensand برای تصفیه آب‌های صنعتی استفاده می‌شود که این به دلیل غلظت بالای آهن، منگنز و فلزات سنگین موجود در آب خروجی از صنایع است. انواع مختلفی از این فیلترها در بازار موجود هستند که بعضی با مواد دیگر برای ارتقاء روند حذف آهن، منگنز، روی، سلنیوم، سولفید هیدروژن و آرسنیک تقویت شده‌اند.
چرا حذف آهن و منگنز از آب اهمیت دارد؟
آهن و منگنز به وفور در آب‌های زیرزمینی وجود دارند؛ زیرا خوراک بعضی از میکروارگانیسم‌ها هستند؛ اما در معرض هوای آزاد به‌صورت نامحلول درآمده و پیامدهای زیر را به بار می‌آورند:
- ایجاد لکه روی پارچه؛ لکه آهن روی پارچه زرد تا قهوه‌ای متمایل به قرمز و لکه منگنز روی پارچه به رنگ سیاه تا ارغوانی است.
- خلق طعم و بوی نامطبوع در آب
- ایجاد رنگ در آب
پس وجود آهن و منگنز در آب هم باعث کدورت و تغییر رنگ آب شده و هم باعث خسارات اقتصادی بر اموال مردم می‌شود. دانه‌های گرین سند این دو عنصر را با ضریب بسیار بالایی جذب کرده و از آب حذف می‌کنند. به این ترتیب فرایندهای تصفیه بعدی برای حذف کامل عوامل آلی یا سایر املاح و عوامل میکروبی و غیره با کارایی بهتر عمل می‌کنند.
چرا حذف سولفید هیدروژن از آب اهمیت دارد؟
علت الزام برای حذف این ماده نیز ایجاد بوی تخم‌مرغ گندیده در آب است؛ به‌طوری‌که حتی طعم آب هم تحت تاثیر قرار می‌گیرد. این بو به حدی قوی است که حتی اگر در مقادیر خیلی کم در آب وجود داشته باشد امکان تشخیص آن وجود دارد. البته سولفید هیدروژن در مقادیر کم از نظر سلامت برای انسان مشکلی ایجاد نمی‌کند.
چه آب‌هایی بیشتر آهن و منگنز دارند؟
همان‌طور که پیش‌تر اشاره شد، عمده استفاده از فیلترهای گرین سند در تصفیه فاضلاب صنعتی است که مقادیر سولفید هیدروژن، آهن، منگنز و آرسنیک خیلی بیشتر از استانداردهای آب خروجی از تصفیه‌خانه‌ها است. نباید آب تولیدشده در صنایع بدون گذراندن فرایندهای تصفیه و رساندن سطح آلاینده‌ها به سطح استاندارد به محیط تخلیه شود.
استفاده از این فیلترها در تصفیه آب باید توجیه اقتصادی هم داشته باشد؛ یعنی اگر مقادیر آهن، منگنز و سایر املاح مورد نظر در حدی باشد که با روش‌های دیگر یا قابل حذف نباشد و یا به دلیل آلودگی آب با پساب فاضلاب، مقادیر این املاح بیش‌از توان پالایش واحدهای تصفیه معمولی باشد، در آن صورت از فیلترهای حاوی Greensand استفاده می‌شود.
اجزای فیلتر گرین سند و نحوه عملکرد آن
یک فیلتر گرین سند به دو طریق املاح را از آب حذف میکند. روش اول به نام فیلترهای احیا شونده است. اصل فرآیند شیمیایی حذف املاح در سطح فیلتر انجام شده و تا مادامی که ظرفیت دانه‌های بستر برای حذف املاح اشباع نشده باشد، ادامه پیدا میکند ولی به محض اشباع شدن ظرفیت دانه‌های بستر حذف املاح به تدریج کاهش یافته و در نهایت متوقف می‌شود. نشانه رسیدن به این مرحله حضور املاح در آب خروجی از فیلتر است.
در این زمان فیلتر نیاز به شستشو و احیا دارد. برای احیاء فیلتر، رایج‌ترین ماده پرمنگنات پتاسیم است. روش دوم اکسیداسیون شیمیایی است این روش یکی از واحدهای اصلی در تصفیه‌خانه‌های آب است. در این شیوه قبلی از آب ورودی به فیلتر حاوی بستر مواد شیمیایی اکسیدکننده قوی به آب حاوی آلاینده‌ها افزوده شده و بعد وارد فیلتر می‌شود. رایج‌ترین ماده برای انجام عمل اکسیداسیون در این روش کلر است.
این فیلترها، به صورت شن یا خاک هستند و عملکرد آن‌ها شامل دو مرحله است: در مرحله اول آهن، منگنز و سولفید هیدروژن در اثر برخورد با پرمنگنات پتاسیم موجود در ترکیب این فیلتر از حالت محلول خارج می شود. و به صورت املاح نامحلول و قابل رویت در می‌آیند. در مرحله دوم، با عبور آب از بین ذرات بستر فیلتر، املاح نامحلول به‌صورت فیزیکی به دانه‌های بستر چسبیده و از آب حذف می‌شوند.
سخن پایانی
گرین سند نام ماده‌ای شبیه شن یا خاک دانه‌درشت و به رنگ سیاه یا قهوه‌ای تیره است که خاصیت جذب املاح آهن، منگنز، سولفید هیدروژن، آرسنیک و رودیوم از آب و تصفیه آب را دارد. از این فیلتر بیشتر در تصفیه‌خانه‌های صنعتی و تصفیه‌خانه‌های فاضلاب برای کاهش بار آلاینده‌های فاضلاب خروجی از صنایع و تصفیه‌خانه‌ها استفاده می‌شود. در تصفیه آب آشامیدنی هم از این فیلتر استفاده می‌شود.
مکانیسم عمل این فیلترها در مرحله اول اکسیداسیون شیمیایی و در مرحله دوم جذب فیزیکی املاحی است که بعد از گذر از مرحله اول به‌صورت نامحلول درآمده‌اند. مرحله اول گاهی در بستر خود فیلتر و گاهی قبل از ورود آب به فیلتر انجام می‌شود.
در صورت وجود آهن و منگنز در آب، رنگ آب تغییر میکند. بوی نامطبوع از آن استشمام می‌شود و روی پارچه لکه‌های زرد یا سیاه برجای می‌مانند. همچنین در صورت وجود سولفید هیدروژن در آب، بویی شبیه به بوی تخم‌مرغ گندیده در آب ایجاد می‌شود.
