سایت تخصصی بهداشت محیط

فتح الله غلامی بروجنی

فاضل محمدی مقدم

و

حشمت الله نور مرادی

موفقیت شما را در آزمون دکترای بهداشت محیط تبریک عرض نموده. موفقیت روز افزون شما را از خداوند منان خواستارم در پایان یک سبد گل از دشت لاله های واژگون را به شما تقدیم میکنم

دشت لاله(چهارمحال و بختیاری)                        (تونل کوهرنگ)

تولید بیوپلیمر کیتوزان از پوست میگو

در این تحقیق ابتدا یك پایلوت نیمه مداوم جهت تولید بیوپلیمر كیتوزان از پوست میگو، طراحی و ساخته شد. به منظور ارزیابی فنی كاربرد بیوپلیمر كیتوزان تولید شده به عنوان كمك منعقد كننده، ابتدا در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از دستگاه جارتست عملكرد كیتوزان تولیدی با كیتوزان تجاری و پلیالكترولیت مصنوعی مقایسه شد. پس ازاطمینان از مشابه بودن عملكرد این كیتوزان با كیتوزان تجاری و پلیالكترولیت مصنوعی، عملكرد كیتوزان تولیدی دركلاریفایر نیروگاه قم مورد ارزیابی قرار گرفت كه در این مورد نیز عملكرد مناسبی از خود نشان داد. محاسبات و بررسیهای انجام شده نشان میدهد كه استفاده از كیتوزان تولید داخل به عنوان كمك منعقدكننده، بسیار مقرون به صرفه است. همچنین تحقیقات انجام شده حاكی است كه استفاده از بیوپلیمر كیتوزان به عنوان كمك منعقد كننده نه تنها مشكل زیستمحیطی نداشته بلكه از ایجاد بسیاری مشكلات زیستمحیطی جلوگیری میكند.

سختپوستان دریایی نظیر خرچنگ، میگو، لابستر و برخی بندپایان دیگر دارای مواد معدنی، آلی و كیتین هستند.كیتین ماده اولیه تولید بیوپلیمر كیتوزان است. كیتین و كیتوزان در برخی كشورها بصورت تجاری تهیه میشوند. خصوصیات شیمیایی و بیولوژیكی بیوپلیمر كیتوزان موجب استفاده گسترده آن در بسیاری از فرآیندهای صنعتی، پزشكی، داروسازی، كشاورزی و غذایی شده است. بیشترین میزان مصرف كیتوزان در سیستمهای تصفیه آب و پساب به عنوان منعقدكننده و كمك منعقدكننده است. در سیستمهای تصفیه آب، كیتوزان به عنوان كمكمنعقدكننده به همراه منعقدكنندههای متداول آلوم و كلرورفریك استفاده میشود. این بیوپلیمر توانایی بالاتری در لختهسازی ذرات كلوئیدی نسبت به پلیالكترولیتهای مصنوعی دارد. كیتوزان برای تصفیه آبهای آلوده به مواد نفتی، سمی، رادیواكتیو و تركیبات آلی نظیر پلیكلروبیفنیل بكار میرود. این بیوپلیمر همچنین در تصفیه پسابهای حاوی حشرهكشهای د.د.ت، متیل استات جیوه، استالدئید، آرسنیك و تركیبات كلردار بنزین استفاده میشود.

●فرآیندهای تولید كیتوزان از پوست میگو

برای تولید كیتوزان از پوست میگو، ابتدا باید پوست میگو را شستوشو و خشك كرده، سپس آن را بوسیله آسیاب به دانههای ۲ الی ۶ میلیمتری ریز كرد. استخراج كیتین از دانههای فوق شامل دو مرحله است. در مرحله اول مواد معدنی نظیر كربنات و فسفات كلسیم با استفاده از محلول اسید كلریدریك و در مرحله دوم مواد آلی (پروتئین، چربی و رنگدانهها) با استفاده از محلول هیدروكسید سدیم، از دانهها جدا میشوند. سپس عملیات شستوشو و خشك كردن كیتین انجام شده و در انتها با دیاستیله كردن كیتین حاصل،كیتوزان تولید میشود.

لازم به ذكر است در این تحقیق یك پایلوت نیمه مداوم جهت تولید بیوپلیمر كیتوزان، در بحش طرحریزی فرآیندهای صنعتی شركت متن، طراحی و ساخته شد.

●ارزیابی فنی كاربرد كیتوزان تولیدی به عنوان كمك منعقدكننده

۱- ارزیابی فنی كاربرد كیتوزان تولیدی در مقایسه با كیتوزان تجاری، با استفاده از دستگاه جارتست

ابتدا ۶ نمونه آب با كدورت NTU۳۰ و هر یك به حجم نیملیتر را در ۶ بشر ریخته، سپس آنها را در زیر همزنهای جارتست قرارداده و به مقدار مورد نظر آلوم به آنها اضافه شد. همزدن نمونهها شامل دو مرحله اختلاط سریع، هدف توزیع همگن منعقدكننده است لذازمان این مرحله كوتاه و دور همزن بالا (rpm۱۴۰-۱۰۰) است اما در مرحله لختهسازی نیاز به اختلاط نمونه با سرعت كم (rpm ۴۰-۳۰) است تا امكان برخورد ذرات بدون بار با یكدیگر و ایجاد فلوك مهیا شود. اگر زمان لختهسازی بیش از حد باشد فلوكهای تشكیل شده مجدداً شكسته شده و باعث بالا رفتن كدورت خواهند شد. زمان لختهسازی، ۱۰ الی ۴۰ دقیقه پیشنهاد شده است كه برحسب شرایط و نمونه تعیین میشود. بنابراین پس از تزریق آلوم، اختلاط نمونهها با سرعت rpm۱۲۰ و به مدت یك دقیقه انجام شد، سپس سرعت همزن را به rpm۴۰ كاهش داده و عمل لختهسازی به مدت ۱۰ الی ۲۵ دقیقه صورت گرفت. بعد از این مرحله نمونهها از زیر همزن بیرون آورده شده و به صورت ساكن قرار داده شدند. پس از تهنشین فلوكها، با نمونهگیری از آب كدر، كدورت باقیمانده به وسیله دستگاه كدورتسنج اندازهگیری شد.

لازم به ذكر است كه به منظور ارزیابی عملكرد كیتوزان تولیدی در مقایسه با كیتوزان تجاری، افزایش مقادیر مختلفی از آلوم قبل از اختلاط سریع و كیتوزان تولیدی و تجاری قبل از اختلاط كند به نمونههای فوق در نظر گرفته شد.نتایج به دست آمد از آزمایشات دستگاه جارتست در زمینه كاهش كدورت آب كدر نشان داد كه كیتوزان تولیدی عملكردی مشابه با كیتوزان تجاری داشته و میتوان امیدوار بود كه با انجام اصلاحاتی در نحوه تولید كیتوزان، محصولی تولید كرد تا به راحتی به عنوان كمك منعقدكننده مورد استفاده قرار گرفته و بتدریج جایگزین پلیالكترولیتهای مصنوعی شود.

۲- ارزیابی فنی كاربرد كیتوزان تولیدی در مقایسه با پلیالكترولیت مصنوعی، با استفاده از دستگاه جارتست

جهت ارزیابی فنی كاربرد كیتوزان تولیدی در مقایسه با پلیالكترولیت مصنوعی، آزمایشاتی توسط دستگاه جارتست بر روی نمونههای آب خام نیروگاه قم انجام شد.

ابتدا پارامترهای شیمیایی مورد نیاز آب خام نیروگاه قم اندازهگیری شده، سپس ۴ نمونه آب قم هر یك به حجم یك لیتر، در ۴ بشر ریخته شدند. در ادامه به هر یك از بشرها مقدار ppm۳۰ كلرور فریك تزریق كرده و دستگاه با دور همزن rpm۲۰۰ تنظیم شد. سپس كربنات سدیم و آهك هر یك به ترتیب به میزان ۷۵۰ و ۳۲۰ میلیگرم به محلول اضافه شدند. بعد از گذشت ۲ الی ۳ دقیقه، به بشرهای ۱ الی ۴ به ترتیب ppm۱ بیوپلیمر كیتوزان، ppm۱ پلی الكترولیت مصنوعی، ppm۲ بیوپلیمر كیتوزان و ppm۲ پلیالكترولیت مصنوعی افزوده شده ودستگاه با دور همزن rppm۴۰-۳۰ تنظیم شد. عمل اختلاط به مدت ۲۰ دقیقه ادامه یافت تا عمل لختهسازی تكمیل و تهنشینی صورت گیرد.نتایج آزمایشات نشان میدهد كه هر دو پلیالكترولیت از نظر حذف سختی كل و سایر پارامترها دارای عملكرد تقریباً یكسانی هستند.

۳- ارزیابی فنی كاربرد كیتوزان تولیدی در مقایسه با پلیالكترولیت مصنوعی، با استفاده از كلاریفایر نیروگاه قم

تصفیه خانه نیروگاه قم شامل قسمتهای پیش تصفیه و تصفیه نهایی است. در قسمت پیش تصفیه، آب خام ورودی با سختی كل ppm۱۰۰۰ و هدایت الكتریكی &#۹۵۶;S/cm ۵۵۰۰ وارد كلاریفایر به حجم ۲۵۰ متر مكعب می شود. سختی این آب بیشتر از نوع غیركربناتی است لذا در فرآیند تصفیه باید از چهار نوع مواد شیمیایی شامل كربناب سدیم، آهك، كلرورفریك و پلیالكترولیت استفاده شود. بدین منظور ابتدا كلرورفریك به مقدار ppm۳۰ در مسیر آب خام ورودی به كلاریفایر در جایی كه اختلاط به شدت سریع است، تزریق میشود. بعد از این مرحله، آب خام وارد منطقه واكنش كلاریفایر میشود. در ابتدای ورود به این منطقه، آهك به مقدار ppm۳۲۰ تزریق شده و با توجه به اینكه كلاریفایر از نوع لجن برگشتی است از زیر منطقه واكنش، محلول لجن نیز وارد شده و توسط بهمزن كلاریفایر، اختلاط سریع صورت میگیرد. در فاصله كمی در این منطقه محلول كربنات سدیم به مقدار ppm۷۵۰ وارد واكنش شده تا عمل سختیگیری كامل شود. PH مناسب برای محیط حدود ۵/۱۰-۵/۸ است. پس از اینكه واكنشها تكمیل شدند، محلول پلیالكترولیت PPM۱، به آب اضافه شده و از منطقه واكنش خارج و وارد منطقه لختهسازی میشود. در این منطقه لختههای بزرگ تشكیل و سپس تهنشین میشوند. آب تصفیه شده پس از خروج از این منطقه به سمت بالا حركت كرده و از بالا خارج وپس از عبور از فیلترهای ثقلی در دو مخزن مخصوص ذخیره می شود. این آب در دو قسمت سرویس و تولید آب مقطر مصرف می شود.

جزوه انتقال وتوزیع آب-سازمان بر نامه ریزی-تدریس شده در دانشگاه علوم پزشکی ایران-دکتر علی امینی

دید کلی:

بسیاری از جوامع یا افراد قدر نعمت های موجود را نمی دانند و این قدرنشناسی را بهره برداری نادرست از این نعمت ها نشان می دهند. یکی از این نعمت های بزرگ خداوند ، آب است. چون منابع آب محدود است باید در استفاده از آنها دقت کافی به عمل آید.
در بخش کشاورزی عوامل زیادی سبب هدر رفتن مقدار زیادی از آب می شود که بر فراز آنها عبارتند از:

• آبیاری مزارع در زمان نامناسب:

آبیاری به هنگام ظهر که گرمای هوا سبب افزایش تبخیر می شود ، مقدار زیادی از آب را هدر می‌دهد.

• غرقابی کردن زمین کشاورزی و نفوذ دادن آب به اعماق زمین:

آب زیاد دادن به زمین سبب می شود که خاک تا عمق زیادی از آب پرشده و فضاهای خالی آن پر شود.

                                   

• آلودگی آبها:

به وسیله سموم دافع آفات گیاهی و یا ریختن کودهای شیمیایی ، آبها آلوده می‌شوند.

• آیا فکر جدیدی دارید که از هدر رفتن آب در کشاورزی جلوگیری کند.

تامین آب آشامیدنی شهر و روستا

مردم به آب سالم برای آشامیدن و پرداختن به امور بهداشتی نیاز دارند. تامین آب با صرف هزینه و سرمایه گذاری زیاد انجام می‌‌شود. در تامین آب سالم و مناسب ، به مراحل زیرین پرداخته می شود:

• کشف منابعی که برای آشامیدن و سایر مصارف مردم مناسب باشد.

• جمع آوری آبهای سطحی یا بهره برداری از آبهای زیرزمینی

• تصفیه آب برای از بین بردن آلودگیهای احتمالی

• انتقال آب از محل تصویه به محل های مصرف (شهر و روستا)

• مراقبت از تاسیسات ، کانالها و لوله های انتقال آب

همه موارد اخیر به تخصص ، هزینه و زمان نیازمند است. بنابراین ، در مناطق شهری و روستایی آبهای آشامیدنی لوله کشی شده یا تصفیه شده با صرف مخارج زیادی فراهم می شود و باید در استفاده از آنها دقت کافی به عمل آید. زندگی شهرنشینی و تراکم جمعیت در شهرها و توجه به امور بهداشتی آنها سبب شده که نیاز بیشتری به آب آشامیدنی سالم احساس شود. تامین آب مناطق شهری و روستایی گاهی سبب کاهش مورد نیاز کشاورزی و باغداری می شود.

  بهره برداری از اب در صنايع 

در اوایل قرن بیستم ، از کل مصارف آب در جهان ، حدود 6% در بخش صنایع مصرف می شد. هم اکنون این رقم 4.5 برابر شده است. در ایران فقط 5% از کل مصرف آب مربوط به صنایع می باشد. آبی که به صنایع می رسد، معمولاخیلی زود کیفیت خود را از دست می دهد. یا گرمای آن زیاد می شود و یا آلودگی شیمیایی و میکروبی پیدا می کند. گرمای آب مورد نیاز صنایع را می توان با برجک های خنک کننده گرفت و آب را دوباره یا چندباره مورد استفاده قرار داد. اما رفع آلودگی شیمیایی یا میکروبی به تخصص و هزینه زیادی نیاز دارد. البته آبهای آلوده صنعتی به مدت زیادی در طبیعت باقی می مانند.

بحران آب

روند افزایش جمعیت و گسترش منابع و نیاز به آب برای تامین غذای بشری سبب شده است که آب به عنوان یک عامل حیاتی و بوجود آورنده بحران تلقی شود. کافی است برای پی بردن به ارزش آب و نقش آن در ایجاد تنش های سیاسی به جدالهای سران کشورها بر سر تقسیم آبها و مرزهای آبی توجه شود.

برای حل این بحران استفاده از آب رودخانه ها تا یک سقف معینی مجاز است. آبهای مرزی حتی جنگهایی را بین کشورها به وجود آورده و اختلافات اساسی ایجاد کرده که با مصرف مناسب و برنامه ریزی دقیق در مصرف می شود از این بحرانها خلاصی یافت.

مصرف بهینه آب  

• بر اساس بررسی های به عمل آمده میانگین آب مصرفی سرانه جهان (صنعتی ، کشاورزی و آشامیدنی) در حدود 580 مترمکعب برای هر نفر در سال است. متاسفانه این رقم در ایران با کمبود منابع آب ، 1300 متر مکعب در سال است. این امر بیانگر اتلاف منابع آب و اسراف بیش از حد منابع حیاتی است.

• مقدار مصرف سرانه آب لوله کشی آشامیدنی در شهرهای ایران در حدود 142 متر مکعب در سال است که از مصرف سرانه برخی کشورهای اروپایی پرآب ، مانند اتریش (108 مترمکعب درسال) و بلژیک (105 مترمکعب درسال) بیشتر است. یکی از دلایلش این است که در ایران از آب آشامیدنی تصفیه شده برای شستشوی اتومبیل ، حیاط ، آبیاری باغچه ها ، استحمام ، لباسشویی و ظرفشویی استفاده می شود. در حالی که در اکثر کشورها آب آشامیدنی از آبی که به سایر مصارف می رسد ، جداست.

• برای بهره برداری درست از آبهای آشامیدنی بهداشتی ، شاید بهترین راه جدا کردن آب آشامیدنی از آبهای مصرفی دیگر است.

• در کشاورزی بایستی روشهای آبیاری متناسب با محیط باشد و یا از روشهای جدید آبیاری استفاده شود که اتلاف آنها کم است. مثلا آبیاری بارانی یکی از راه های بهره برداری از آبها در کشاورزی است.

• تهیه آبهای آشامیدنی بهداشتی شهر و روستا به علت اینکه تصویه می_ شوند، بسیار پرهزینه از آبهای کشاورزی و صنعتی است. بنابراین ، باید در مصرف این آبها دقت کافی به عمل آید.

آلودگی آبها

مسائل بهره برداری از منابع آب جهان فقط به مصرف نادرست بر نمی‌گردد. گاهی انسان با کارهای نادرستش ماهیت آب را تغییر می دهد که به آن آلودگی آب گویند. آلودگی آب تغییرات فیزیکی ، شیمیایی و زیستی (میکروبی) را شامل می شود. که عمده ترین این آلودگی‌ها را در زیر لیست می کنیم.

• وارد کردن زباله های صنعتی یا خانگی در آب

• ریختن فاضلاب صنعتی ، خانگی و بیمارستانی در آب

• آلودگی حرارتی آب که از طریق عملیات صنعتی در آب رودخانه ها ایجاد می شود. مثلا نیروگاه های تولید برق ، تولید فلزات و برخی کالاهای دیگر سبب آلودگی حرارتی آب می شوند. گرم شدن آب ارگانیسم موجودات زنده جهان را به هم می زند. زیرا برخی از گیاهان ، ماهی‌ها و موجودات زنده آبزی در آب رودخانه ها و دریاچه ها تا دمای خاصی می توانند تحمل کنند و دمای بیشتر یا کمتر از آنها حیات آنها را به خطر می اندازد. بنابراین ، آلودگی حرارتی نیز در نوع خود مهم است.

• وارد کردن سموم دافع آفات گیاهی و کودهای شیمیایی آب را آلوده می کند. ورود مواد شیمیایی و عناصر نامطلوب در آب ، سبب آلودگی شیمیایی آن شده و چون آب در طبیعت در گردش است ، آلودگی آب سریعا گسترش می یابد. جیوه ، سرب ، مواد شیمیایی سمی ، از خطرناکترین آلوده کننده های آب هستند و برخی از این مواد ، سالها در محیط باقی می مانند و حیات جانداران و گیاهان را به خطر می اندازند.

 چکیده: 

• میزان مصرف آب در بخش کشاورزی ایران بیش از سایر بخش هاست.

• تامین مصرف آب آشامیدنی شهر و روستاها با صرف هزینه ها و بحران آب منجر به بروز اختلافات و تنش ها بین کشورها می شود.

• یکی از راه های مصرف بهینه آب جدا نمودن آب آشامیدنی از سایر آبهای مصرفی است.

• انسان با فعالیت های خود سبب آلودگی آب به طرق مختلف می گردد.

سایت تخصصی بهداشت محیط