خواص‌آب
آب حالت محلول ترکیبo2H می‌باشد یازده درصد وزنی آب را هیدروژن و 89 درصد آنرا اکسیژن تشکیل می‌دهد. آب خالص در طبیعت یافت نمی‌شود و همیشه با مقداری مواد خارجی همراه است.
خواص فیزیکی آب‌های آشامیدنی
الف) درجه گرمای آب آشامیدنی: آب بسیار سرد اثرهای بدی بر دستگاه گوارش انسان دارد و آب با درجه گرمای بسیار حالت بی‌مزگی داشته و گوارا نیست. درجه گرمای آب آشامیدنی باید میان 5 تا 15 درجه باشد. مناسب‌ترین درجه گرمای آب آشامیدنی 8 تا 12 درجه سانتی‌گراد است.
ب) رنگ آب آشامیدنی: آب آشامیدنی باید بی‌رنگ باشد و در ضخامت‌های زیاد رنگ آبی مایل به سبز زلالی را داشته باشد.
ج) بوی آب آشامیدنی: آب آشامیدنی باید بی‌بو باشد وجود اسید سولفوریک، کلر، فنول، آمونیاک به آب بوی ناخوشایند می‌دهند. با 50 تا 60 درجه گرم کردن آب بوی آن بیشتر نمودار می‌گردد. آزمایش تعیین بو بهتر است در محل برداشت آب انجام گیرد تا اینکه پیش از آزمایش گازهای بودار از آب بیرون نروند.
د) مزه‌ی آب آشامیدنی: مزه آب گوارا باشد. آب با درجه سختی کم حالت بی‌مزگی ناخوشایندی را می‌دهد. شوری آب نشانه‌ی وجود نمک خوراکی و تخلی آن دلیل زیادی ترکیب‌های منیزیم می‌باشد. آب‌های قلیایی (9PH>) مزه آب صابون را دارند در حالی که آب‌های اسیدی (6PH<) ترش مزه هستند. وجود زیادی نمک‌های آهن و آلومینیوم مزه آب را گس می‌کند در حالی که مزه گندیدگی آب به علت آلودگی‌های آلی آنست که ممکن است همراه با میکروب‌های بیماری‌زا نیز باشد.
برای بررسی کیفیت آب در تصفیه خانه گام‌های زیر برداشته می‌شوند:
نمونه‌برداری از آب: در یک تصفیه خانه و یا یک منبع طبیعی آب، نمونه‌برداری از آب باید منظم و در چند نقطه از مسیر جریان آن انجام گیرد. نمونه‌برداری از نقطه‌ی وارد شدن آب به تصفیه خانه و نقطه‌ی بیرون رفتن آن کافی نیست بلکه برای کنترل کار واحدهای گوناگون نیز باید نمونه‌برداری‌ها و آزمایش‌های لازم انجام گیرد. بسته به وسایل آزمایش و سیستم کار در آزمایشگاه تصفیه‌خانه نمونه‌های برداشت. آب 2 تا 3 لیتر می‌باشد و باید هنگام برداشت توجه شود که هیچ‌گونه گازی از آن بیرون نرود و فوراً شیشه‌ی نمونه بسته شود. زمان میان برداشت نمونه و آزمایش آن نباید از 72 ساعت تجاوز کند. شیشه نمونه‌برداری باید قبلاً با آب مورد آزمایش چند بار شسته شود. فاصله دو نمونه‌برداری برای آزمایش‌های تعیین خواص فیزیکی و شیمیایی منبع‌های طبیعی آب حداکثر 3 ماه و برای آزمایش‌های باکتریولوژی در مورد شهرهای کوچک حداقل یک تا دوهفته و برای شهرهای بزرگ هر روز باید انجام گیرد. از آب تصفیه شده‌ای که برای فرستادن در شبکه آماده شده است باید هر روز نمونه‌برداری و آزمایش به عمل آید.
آزمایش آب
معمولاً دو گروه آزمایش روی آب انجام میگیرد:
نخست، آزمایش‌های روزمره- آزمایش‌های روزمره در یک تصفیه خانه شامل تعیین خواص فیزیکی نظیر تعیین درجه گرما رنگ بو و مزه آب و تعیین خواص شیمیایی نظیر درجه سختی آب درجه اسیدی مقدار گازهای محلول در آب و مقدار ترکیب‌های شیمیایی گوناگونی که ممکن است در آب از حد مجاز بیشتر باشند. بالاخره تعیین خواص بیولوژیک و باکتریولوژیک یعنی کشت باکتری و تعیین تعداد موجودهای زنده در یک صد میلی‌لیتر آب و نوع آنها.
دوم، آزمایش کامل برای طرح یک تصفیه‌خانه و انتخاب واحدهای مناسب برای تصفیه آب مورد نظر را و تعیین ابعاد یکان‌های نامبره نیاز به آگاهی کامل بر تمام خواص فیزیکی و شیمیایی آب می‌باشند. یکی از این آزمایش‌ها، آزمایش تعیین نوع و مقدار مواد منعقد کننده لازم برای ته‌نشینی مواد معلق می‌باشد. همچنین در این آزمایش تعیین مقدار همه نمک‌های موجود در آب حتی به مقدارهای بسیار ناچیز لازم است تا پیش‌بینی اثر آن مواد در بازده کار یکان‌های گوناگون تصفیه خانه امکان‌پذیر باشد برای این آزمایش‌ها باید نمونه‌برداری از آب در روزهای گوناگون سال و در ساعت‌های گوناگون روز انجام گیرد. ساعت و روز برداشت نمونه باید متناوباً تغییر کنند تا اینکه همه حالت‌های گوناگون آب در منبع طبیعی مورد برداشت بررسی شده باشند.
روش‌های تصفیه آب:
آبی که در طبیعیت بدست میآید معمولاً قابل استفاده نبوده و باید تصفیه گردد. این کار به ویژه برای آب‌های روی زمین خیلی لازم است. آب‌های آلوده را می‌توان به سه روش مکانیکی شیمیایی و زیستی (بیولوژیک) تصفیه نمود. در تصفیه آب آشامیدنی ممکن است چند گونه از تصفیه‌های نامبرده تواماً در یک دستگاه انجام گیرد. مهمترین روش‌های متداول در تصفیه آب آشامیدنی عبارتند از:
گرفتن مواد درشت با کمک آشغالگیر
ته‌نشین کردن مواد خارجی معلّق در آب
تصفیه آب با کمک صافی‌ها
اکسید کرد مواد آلی موجود در آب با کمک هوا رسانی
گندزدایی آب توسط مواد شیمیایی
شبکه آشغالگیر
پیش از ورود آب به تصفیه‌خانه با کمک این شبکه‌هی فلزی مواد بزرگ شناور در آب گرفته می‌شوند. از این رو تنها برای برداشت از منبع روی زمینی مانند رودخانه‌ها به کار می‌روند. در صورت زیاد بودن مواد شناور در آب رودخانه و برای جلوگیری از بسته شدن شبکه‌های نامبرده آنها را در دو یا سه ردیف با سوراخهای گوناگون قرار می‌دهند شبکه‌های آشغالگیر درشت با سوراخهای 20 تا 30 میلیمتر و شبکه‌های ریز با سوراخهای 2 تا 5 میلیمتر و شبکه‌های خیلی ریز که به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرند با سوراخهای 2/0 تا یک میلیمتر ساخته می‌شوند. مجموع سطح سوراخهای نخستین شبکه باید 5/1 تا 2 برابر سطح مقطع لوله آورنده آب به تصفیه‌خانه باشد و سرعت آب در سوراخهای شبکه نباید بیش از 66/0 متر بر ثانیه گردد.
روش ته‌نشین کردن مواد خارجی آب
ته‌نشین ردون استفاده از مواد شیمیایی: تصفیه در استخرهای ته‌نشینی را معملولاً تصفیه مقدماتی آب نیز می‌نامند. چون آب‌های موجود د رطبیعت درارای مقداری مواد معلق می باشند ۀ‌که در مرحله‌ی نخست باید از آب گرفته شوند نبابراین آّ را وارد استخرهای بزرگی می‌کنند و از سوی دیگر خارج می‌سازند آب پس از وارد شدن به استخر سرعتش کاسته شده و به 2 تا 10 میلیمتر در ثانیه می‌رسد این سرعت کافی است که به ذرات معلق امگان ته‌نشینی را بدهد. این کار ممکن است به شکل متناوب نیز صورت گیرد یعنی استخری را پر ا آب کرده بگذارند ته‌نشین گردد و سپس آب‌را خلی نموده و استخر را بشویند. ولی این شک لکار تنها برای دری‌های کم اجرا پذیر است و نیاز به تعداد زیادی استخر می‌گردد. از این رو امروزه کمتر از این روش استفاده میشود.
ته‌نشینی با استفاده از مواد شیمیایی
برای کوتاه کردن مدت زمان ته‌نشنی و نیز برا ی کم کردن مقدار نمک‌های محلول در آب غالباً استخرهای ساده ته‌نشینی کفایت نکرده و کاربرد مواد شیمیایی جهت تصفیه آب لازم می‌گردد. نوع و مقدار مواد شیمیایی لازم باید نسبت به نوع آب و مواد آن در آزمایشگاه تعیین گردد.
مواد شیمیایی که برای ته‌نشینی مواد خارجی آب مصرف می‌شوند به صورت زیر کار می‌کنند:
نخست مواد شیمیایی مصرفی که بیشتر دارای بار الکتریکی مثبت می‌باشند مواد ریز معلق در آب را که معمولاً دارای بار منفی هستند به دور خود جذب کرده و ذرات معلق بزرگ و سنگین‌تری را می‌سازند و برای ته‌نشنی آماده می‌کنند این پدیده را انعقاد می‌نامند.
دوم: مواد شیمیایی با نمک‌های محلول در آب ترکیب شیمیایی نموده و از نمک‌های محلول نمک‌های نامحلول به وجود می‌آورند و آنها را برای ته‌نشینی آماده می‌سازند. مواد شیمیایی که در تصفیه آب آشامیدنی به کار می‌روند بسیار گوناگون می‌باشند و مهمترین آنها عبارتند از: سلوفات آلومینیوم (زاج سفید)(o2H18.3)4So)2Al) آلومینیوم سدیم(2NaAlo) کلرور آلومینیوم (o2H6,3Alcl) کلرور آهن (o2H6,3Fecl) سولفات آهن سه‌ارزشیo2H9,3(4So)2Fe سولفات آهن (o2H7,4seF) سولفات مس (کات کبود) (o2H5,4CuSo).
کاربرد روش‌های گوناگون تصفیه آب
بسته به نتایج آزمایش آب خام باید یک رشته تصفیه‌هایی برای آن پیش‌بینی نمود تا از نظر بهداشتی مناسب برای آشامیدن گردیده و تا آنجا که ممکن است جواب گوی‌نیازهای دیگری نیز مانند شستشوی روزانه و کاربرد در کارخانه‌ها باشد. مهمترین کاربردهایی که از روش‌های گوناگون تصفیه آب در شهرها لازم می‌آیند به ترتیب اهمیت عبارتند از:
گندزدایی آب آشامیدنی: کارگندزدایی و کشتن باکتری‌های موجود در آب ممکن است به صورت شیمیایی و یا فیزیکی انجام گیرد. کم‌ترین تصفیه‌ایست که در شبکه آبرسانی هر شهر باید به اجرا درآید. گندزدایی به روش‌های زیر انجام پذیر است:
الف) کلر زدن: روش‌کلر زنی ارزان‌ترین راه گندزدایی آب است. کلر را ممکن است به صورت گازی شکل (2cl) و یا به صورت ترکیب هیپوکلریت کلسیم 2(clo)ca و یا هیپوکلیریت سدیم cloNa (آب ژاول) بکار برده کلر گازی شکل دارای اثر بیشتری می‌باشد و سمی است . کلر و یا ترکیب‌های آن پس از ورود به آب تجزیه شده و تولید اسید هیپوکلروس clo , Hclo می‌کند که روی پرتو پلاسم سلول زنده اثر کرده و فعل و انفعال آنزیم از کار می‌اندازد. در مورد گاز کلر نتیجه میشود.
در صورت به کار بردن ترکیب هیپو کلریت کلسیم نتیجه میشود.
پس خاصیت گندزدایی Hclo بیشتر از clo- است. اگر آب دارای خاصیت قلیاتی باشد اسید مزبور خنثی شده و از خاصیت گندزدایی کلر کاسته میشود. پس مقدار کلر لازم برای گندزدایی آب با درجه pH آب بستگی دارد.
عامل دیگر که در میزان مصرف کلر مؤثر است درجه گرمای آب می‌باشد. برای نمونه اثر کلر در محیطی با درجه اسیدی ثابت در گرمای 30 درجه سه‌برابر اثر آن در 4 درجه است بجز دو عامل نام برده درجه آلودگی آب نیز در تعیین مقدار کلر لازم تأثیر اساسی دارد. برای کلرگازی شکل مقدار مصرف با توجه به عوامل یاد شده از 3/0 تا 5 گرم و یا بیشتر برای هر متر مکعب آب‌های آلوده است. ولی برای آب‌های خام مصرفی در آبرسانی معمولاً بیش از یک تا 3 گرم کلر برای هر متر مکعب آب خام مصرف نمی‌کنند. هنگام بیرون آمدن آب از تصفیه خانه باید کنترل نمود که کلر باقیمانده در آب از 3/0 در هر متر مکعب بیشتر نباشد. وجود کلر زیاد رنگ و بوی آب را تغییر داده آن را بد رنگ و بد بو می‌سازد از نظر بهداشتی تا 50 میلی‌گرم در لیتر (50 گرم در متر مکعب ) کلر در آب اثر مسمومیت آنی ندارد. در صورتی که هنگام تصفیه، کلر زیادی به آب زده باشند باید آن را دوباره از آب بیرون آورد. این کار معمولاً یا با کمک هوادهی و یا بوسیله افزودن مواد شیمیایی از قبیل تیو سولفات سدیم 3o2S2Na و یا گاز 2So انجام میشود.
به‌جز روش‌های نامبرده می‌توان جذب کلر اضافی را از آب با کمک پودر زغال فعال که روی صافی‌ها قرار داده شده است انجام داد.
کلر ماده‌ایست اکسید کننده پس در تعیین مقدار مصرف آن باید توجه نمود که آنقدر کلر به آب افزود تا بجز اکسید کردن مواد اکسید کردن مواد اکسیدپذیر آب به مصرف کشتن میکروب‌ها نیز رسیده و مقدار همه در آب باقی بماند. باید در نظر داشت که کلر در کار بعضی از واحدهای تصفیه‌خانه (هم‌چون واحدهای تصفیه زیستی و یکان‌های کم کردن آهن و منگنز) اخلال می‌کند. پس با توجه به این موضوع محل کلر مزیت را خواهد داشت که آب کلردار پس از عبور از صافی به ویژه وقتی در صافی از زغال فعال نیز استفاده شده باشد مقدار زیادی از بوی خود را از دست می‌دهد. این‌گونه کلر زنی را کلر زنی پیشین می‌نامند. معمولاً در آخر تصفیه ممکن است به آب دوباره به مقدار کمی کلر بزنند که بنام کلرزنی نهایی نامیده میشود. هیپو کلریت کلسیم که از جذب گاز کلر بر روی آب آهک به دست میآید مخلوطی است از o2H4,2(clo)ca و می‌توان آن را به صورت پودر به بازار تهیه نمود. پودر نام برده را به نسبت ده درصد در آب حل‌کرده و پس از ته‌نشین شدن ترکیب‌های آهکی آن، بسته به نیاز از محلول آن برای افزودن به آب آشامیدنی استفاده میشود. در مصرف هیپوکلریت باید توجه نمود که نزدیک به ده‌درصد از کلر موجود در هیپوکلریت به صورت لجن هدر می‌رود. مصرف هیپوکلریت ساده‌تر و در روستاها کاربرد بیشتری دارد ولی اثر آن ضعیف‌تر از کلرگازی است. دستگاه‌های کلر زنی گازی کلر گازی را مستقیماً وارد آب مورد تصفیه نمی‌کنند. بلکه نخست آن را با آب می‌آمیزند و سپس محلول به دست آمده را در لوله آب شهر تزریق و یا در منبع‌های ذخیره آب وارد و آنرا با آب مخلوط می‌کنند.