טיהור מים

טיהור מים הוא תהליך של הסרת חומרים, כימיקלים, ומזהמים בלתי רצויים מהמים. מטרת הטיהור היא להפיק מים המתאימים למטרה מסוימת. רוב טיהור המים נעשה לשם צריכה אנושית (מי שתייה), אך הוא יכול להעשות גם לשם מטרות נוספות, כגון לרפואה, רוקחות, חקלאות ותעשייה.
השיטות לטיהור המים יכולות להיות פיזיות, כגון סינון או שיקוע, ביולוגיות ווכימיות, כמו הוספת כלור למים, ושימוש בקרינה אלקטרומגנטית בעזרת נורות על-סגול. תהליך הטיהור יכול להפחית את ריכוזם של חומרים ומזהמים, הכוללים חלקיקים מומסים שונים, טפילים, חיידקים, אצות, נגיפים, ופטריות.
תקן האיכות למי השתייה נקבע על ידי הממשלה או לפי סטנדרטים בינלאומיים. התקן כולל בדרך כלל ריכוזי מינימום ומקסימום למזהמים לפי השימוש שיעשה במים.
בלתי אפשרי להבחין באופן חזותי באיכותם של המים. פעולות פשוטות כגון הרתחה או סינון ביתי במסנן פחם פעיל אינן אפקטיביות כלפי כל סוגי המזהמים אשר יכולים להיות במים ממקור לא ידוע. אפילו מי מעיינות טבעיים, אשר נחשבו לבטוחים לכל שימוש במאה ה-19, צריכים להבדק על מנת לבדוק באיזה טיפול יש צורך. למרות המחיר היקר, אנליזה כימית היא הדרך היחידה לקבוע מהן השיטות הנחוצות לטיהור המים.
על פי דו"ח משנת 2007 של ארגון הבריאות העולמי, ל-1.1 מיליארד אנשים בעולם אין גישה למי שתייה ראויים, ו-88% מתוך 4 מיליארד מקרי השלשול בכל שנה מיוחסים למים שאינם בטוחים ותנאים סניטריים והיגיינים לקויים. בכל שנה מתים כ-1.8 מיליון אנשים ממקרים כאלה. לכן, הורדת מספר מקרי המוות ממחלות שמועברות על ידי מים לא ראויים הוא יעד מרכזי לשיפור בריאות הציבור במדינות מתפתחות.

הטיפול במים

התהליכים שלהלן הם הנפוצים במתקני טיהור המים. בחלקם לא יהיה צורך, תלוי באיכות המים. ישנן שיטות רבות נוספות והבחירה תעשה לפי יעוד המים והעלות.

איזון רמת ה-pH

רמת ה-pH של מים מזוקקים היא 7 (לא חומצי ולא בסיסי), ולמי ים ממוצע של 8.3 (בסיסיים מעט). אם המים חומציים, ניתן להוסיף להם סיד, נתרן קרבונט, או נתרן הידרוקסידי על מנת להעלות את ה-pH. חומצות כמו חומצה מלחית או חומצה גופרתית יוכנסו למים בסיסיים בנסיבות מסוימות על מנת להוריד את ה-pH. מים עם pH נמוך עשויים למוסס מתכות כבדות כמו עופרת מן הצינורות ולכן נוטים להשאיר את המים בסיסיים מעט.

הפתתה

הפתתה (מלשון פתית) היא תהליך הפיכת המים לצלולים, כלומר הסרת עכירות וצבע. שלב זה נעשה באמצעות הוספת חומרים שיגרמו להגדלת המוצקים על ידי התלכדות חלקיקים לפתית גדול יותר, ויצירת משקע, אשר ניתן להסיר אחר כך בסינון. המים מעורבבים באיטיות ליצירת מגע בין החלקיקים והתגבשותם לפתית גדול יותר. ניתן להשתמש בברזל (III) הידרוקסידי, אלומיניום הידרוקסידי או בPolyDADMAC.

שיקוע

מים שעברו את אגן ההפתתה נכנסים לאגן השיקוע. זהו מכל גדול בו זרימה איטית, אשר מאפשר לפתיתים לשקוע לתחתית. הזרימה מן האגן היא מעל סכר כך שרק השכבה העליונה עוברת. הזמן המינימלי למים באגן השיקוע הוא בדרך כלל 4 שעות. השכבה שנוצרת בתחתית היא משמעותית ומהווה בדרך כלל בנפח 3%-5% מנפח המכל, ולכן יש להסירה.

סינון

המים עוברים דרך מסנן נוסף להסרת הפתיתים שלא שקעו. שלב זה נעשה בדרך כלל בעזרת מסנן חול, בעל שכבה של פחם פעיל. אחר כך נעשה סינון בעזרת ממברנה. לצורך הסרת יונים מן המים משתמשים בחילוף יונים וממברנה חדירה למחצה.

חיטוי

המים צריכים לעבור חיטוי על מנת להוציא מהם גורמי מחלות. החיטוי נעשה גם על ידי סינון וגם על ידי הוספת חומרי חיטוי למים בשלב האחרון בטיהור מי שתייה. גורמי מחלות כאלה כוללים נגיפים, חיידקים (למשל שיגלה ו-Escherichia coli), ופרוטיסטים (טפילים) כגון Giardia lamblia.

חיטוי בכלור

השיטה הנפוצה ביותר לחיטוי היא באמצעות כלור או תרכובות שלו. כלור הוא מחמצן חזק, אשר הורג במהירות מיקרואורגניזמים רבים. מכיוון שכלור הוא גז רעיל, קיימת סכנה בשימוש בו. למרות שכלור יעיל כנגד חיידקים, הוא אינו יעיל כנגד טפילים היוצרים ציסטות במים.

חיטוי באוזון

אוזון הוא מולקולה בלתי יציבה אשר מוותרת בקלות על אטום חמצן אחד ובכך מייצרת מחמצן חזק אשר רעיל לרוב האורגנימים החיים במים. חיטוי באמצעי זה נמצא בשימוש נרחב בעיקר באירופה. חיטוי זה יעיל גם כנגד טפילים היוצרים ציסטות, וכמעט נגד כל גורמי המחלות. ניתן לייצר את האוזון על ידי העברת חמצן באור אולטרה סגול או פריקה חשמלית. כדי להשתמש בו האוזון חייב להווצר במקום ולבעבע למים. אחד החסרונות העיקריים של חיטוי באמצעות אוזון הוא שהוא לא משאיר חומר חיטוי במים.

חיטוי באמצעות אור אולטרה סגול

אור על-סגול יעיל מאוד במים בעכירות נמוכה (ויעילותו יורדת ככל שהמים עכורים יותר). החיסרון העיקרי שלו כמו האוזון, שהוא אינו משאיר חומר חיטוי במים.