مقدمه:
آب این ماده حیاتی و با اهمیت در دنیا نقش بسیار مهمی را درشکل گیری تمدنها و استمرار آنها داشته است مروری بر سوابق تمدنهایی که در طول تاریخ شکل گرفته اند و شکوفا شده اند نشانگر این واقعیت است که وجود آب و امکان دسترسی به آن یکی از کلیدی ترین عوامل فراگیری و استمرار آنها بوده است . افزایش تقاضا برای آب و اوجگیری رقابت بین مصرف کنندگان مختلف موجب شده انسان برای ایجاد موازنه وتعادل بین توزیع نیازها و منابع آب موجود مستقیما در وضعیت طبیعی رودخانه ها دخالت کند و با ایجاد تاسیسات گوناگون ذخیره و توزیع آب شرایط طبیعی را به منظور تامین نیازهای خود تغییر دهد .
آب معدنی و آب شرب بعنوان یکی از نیازهای اساسی روزمره انسان و استمرار حیات میباشد . میزان نیاز روزمره هر فرد ۱ تا ۲ لیتر میباشد که بستگی به شرایط آب و هوایی و سن و سال دارد . استفاده از آب آشامیدنی سالم و گوارا یکی از مهمترین فاکتورهای مصرف آب میباشد که از سالیان بسیار دور به آن توجه شده است . منشا حدود ۸۰٪ از بیماریهای انسان عدم دسترسی به آب سالم است . ۷۵٪ از مردم جهان سوم از امکانات آب برای مصارف بهداشتی محرومند بنابر این زمان این تصور نادرست که آب سالم به هر میزان که مورد نیاز باشد به وفور در دسترس است دیگر سپری شده است واقعیت آن است که آب سالم و گوارا کمیاب و گرانبها میباشد آلودگیها با ایجاد تغییرات نامطلوب در خواص فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی کیفیت آب را تنزل میدهند و در مراحلی آب را از حیطه انتقاع ساقط مینمایند . برخی از آلودگی ها زوال پذیرند و به آسانی تجزیه و یا تقلیل داده میشوند نظیر مواد زائد کشاورزی و حیوانی و فاضلابهای انسانی بعضی از آلاینده ها نیز انحطاط ناپذیرند مانند جیوه و سرب و برخی از ترکیبات پلاستیکها که از افزایش آنها در آب باید جدا جلوگیری شود .
آب معدنی:
تعریف : آب معدنی محصول بسته بندی شده آب گوارا و قابل شربی است با ویژگیهای فیزیکوشیمیایی و میکرو بیولوژی و ارگانو لپیتیکی تعریف شده که مستقیما از چشمه و یا نقاط حفر شده از طبقات زیر زمینی به دست میآید و دارای خواص بهداشتی و درمانی باشد و در معرض هیچگونه پالایش خارج از استانداردهای مربوطه قرار نگیرد و در محل چشمه و یا منابع آبی مربوطه در شرایط خاص بهداشتی بسته بندی میگردد .
انواع آب معدنی :
الف : ۱- گازدار ۲- بدون گاز ۳- گاز دار شده
آب معدنی گازدار : آبی است که پس از تصفیه های لازم و بسته بندی مقدار گاز آن برابر با مقدار گازی میباشد که آب در مظهر چشمه دارد .
آب معدنی بدون گاز : آب معدنی است که پس از تصفیه و بسته بندی فاقد گاز کربنیک مازاد بر مقدار لازم جهت نگاهداری املاح بی کربنات موجود و یا گازهای دیگر باشد .
آب معدنی گازدار شده : آب معدنی است که پس از تصفیه های لازم از منبع دیگری گازکربنیک به آن اضافه شود .
ب : ۱- قلیایی ۲- اسیدی ۳- نمکین ۴- فلئوردار ۵- آهن دار
تعریف و منشا آبهای معدنی :
آبهای معدنی طبیعی و گازهای معدنی طبیعی ،آبها و گازهایی هستند که از تشکیلات زمین شناسی خارج و دارای خواص درمانی بوده که توسط مجمع علمی پزشکی شناخته و دارای اجازه رسمی دولتی برای بهره برداری می باشند .
منشاء آبهای معدنی :
1) سطحی یا ژئوترمال :
این دسته آبها دارای منشاء خارجی یا جوی بوده که به داخل زمین نفوذ کرده و حتی تا عمق زیاد پایین رفته و در این جریان تغییراتی در ترکیب شیمیایی آب حاصل و در یک شاخه صعودی به طرف بالا جریان پیدا کرده است . آب دو حرکت پایین رو سرد و حرکت صعودی گرم را دارا است . در صورتیکه ستون آبگرم در نزدیک زمین به یک منطقه بسته برخورد کند سفره آبدار محصور را بوجود میآورد در این صورت میتوان از این آبها به مقدار فراوان با حفر چاههای عمیق بهره برداری کرد و گاهی ترکیب شیمیایی این آبها مشابه آبهای خوراکی میباشد .
۲) عمقی یا ژوونیل:
آبهای عمقی یا سنتز شده یا بکر دسته آبهایی هستند که از اعماق بسیار زیاد زمین منشاء گرفته و میتوانند حاصل بخار آخرین مرحله ماگمای مذاب درون زمین بوده که با تظاهرات آتشفشانی در ارتباط میباشند . غالب آبهایی که در طبیعت وجود دارد از دسته آبهای با منشا خارجی میباشند و مقدار کمی عمقی هستند .
پروسه تولید آب معدنی بخش 2
تقسیم بندی چشمه ها بر اساس املاح محلول - گازهای محلول و درجه حرارت :
۱) چشمه های معدنی
به آبی گفته میشود که مقدار املاح محلول در آن حداقل یک گرم در لیتر باشد . به چشمه ای که املاح محلول در آن به میزان مذبور باشد چشمه آب معدنی گویند که در سطح زمین از راههای مختلف ظاهر میشود بسته به اینکه کدامیک از یونهای موجود در آب نسبت به یونهای دیگر برتری داشته باشد آبها را تقسیم بندی میکنند .
- آبهای سدیک کلروره : میزان یونهای سدیم و
کلسیم بیشتر از سایر یونها میباشد .
- آبهای کلسیم کلروره : مقدار کلسیم و کلر بیشتر از سایر یونها میباشد .
- آبهای سدیک هیدروژن کربنات : یون سدیم و هیدروژن کربنات بیشتری دارند .
- آبهای منیزیم - هیدروژن کربنات : یون منیزیم و هیدروژن کربنات بیشتری دارند .
- آبهای سدیک - سولفات : یون سدیم و سولفات بیشتری دارند .
- آبهای منیزیم - سولفات : یون منیزیم و سولفات بیشتری دارند .
- آبهای کلسیم سولفات : یون کلسیم و سولفات بیشتری دارند .
- چشمه های آهن دار چشمه هایی هستند که میزان آهن آن حداقل ۱۵ میلی گرم در لیتر باشد .
۲) چشمه های گاز دار :
در این گونه چشمه ها گازهای متعددی مانند اکسیژن و هیدروژن و ازت و انیدرید کربنیک و هیدروژن و سولفوره و متان و ..... وجود دارد .
منشا اکسیژن آبهای جوی است که هوا به داخل آب منتقل میکند هیدروژن در چشمه های آب فشان که منشاء عمیق و آتشفشانی دارد یافت میشود .
گاز هیدروژن سولفوره که در چشمه های گوگردی یافت میشود منشا آن عمدتا آتشفشان است . اندرید سولفوره و متان اغلب با هیدرو کربنها مرتبط است و همچنین در اثر احیاء سولفاتها به وجود میآید .
۳) چشمه های طبی :
نقش درمانی دارند و بیماریهای جلدی را از بین میبرند .
۴(چشمه های آبگرم :
در صورتی که با حرارت سنج معمولی درجه حرارت آب چند دهانه چشمه را اندازه بگیریم متفاوت خواهد بود . این دما در فصول مختلف و با توجه به گرمای زمین و فعالیت آتشفشانی در مناطق مختلف متفاوت است .
اختصاصات آبهای معدنی :
اختصاصات ظاهری :
املاح موجود در آب عموما سازنده اختصاصات ظاهری آب نیز میباشند . آبهای گوگردی میتوانند دارای کدورتی کم و بیش زیاد بوده که ممکن است از محل مظهر و یا پس از قرار گرفتن در مقابل هوا و یا بالاخره پس از رسوب گوگرد کلوئیدی ظاهر شده باشد همینطور هیدروژن سولفوره نیز ممکن است در مراحل مختلف از آب خارج گردد . غالبا آبهای معدنی بدون رنگ بوده ولی در برخی مواقع مانند آبهای آهن و یا گوگرددار به رنگهای قرمز و یا شیری میتوانند باشند . مزه آبهای معدنی نیز در رابطه با املاح موجود در آنهاست چنانچه آبهای کلرورسدیک شور و آهن دار قابض و منیزیم دار تلخ میباشد و بالاخره آبهای سیلیس دار دارای لمس چسبنده هستند .
اختصاصات فیزیکی :
الف ) آبده چشمه ها :
آبده چشمه عبارت از مقدار آب حاصله از چشمه در واحد زمان میباشد آبده چشمه ها همیشه ثابت نبوده و تحت اثر عوامل مختلفی مانند تغییرات فشار اتمسفر و باران و ذوب برف و یخچال و بسته شدن مجرای خروج گاز در اثر رسوبگذاری توسط خود آب و تغییرات سطح آب در اثر برداشت آب کم و زیاد میشود به هر حال وجود مجرایی ثابت جهت خروج آب معدنی لازم بوده تا بتوان با کاپتاژ مناسب از آب معدنی استفاده کرد .
ب ) درجه حرارت :
حرارت آب معدنی در رابطه با منشا آن میباشد عمق منشا آب ( در سه هزار متری از سطح زمین حرارت آب به صد درجه سانتیگراد میرسد ) و سرعت بالا آمدن آب دو عامل اصلی در درجه حرارت آب میباشند .
درجه حرارت آبهای معدنی با عواملی مانند حرکات ارتعاشی زمین و اختلاط با آبهای خارجی که باعث تغییرات فصلی میشود در رابطه است تغییرات ناگهانی درجه حرارت میتواند در اثر وارد شدن آب به سفره آبهای سطحی باشد که احتمالا باعث آلودگی میگردد . درجه حرارت آب چشمه ها از کم تا حد جوشش میباشد آبهای معدنی را از نظر درجه حرارت تقسیم بندی کرده اند که در زیر به یک نوع آن اشاره میشود :
آبهای خیلی گرم : بالای ۴۵ درجه سانتی گراد
آبهای گرم : ۳۵ الی ۴۵
آبهای نیمه گرم : ۲۸ الی ۳۵
آبهای معتدل : ۲۳ الی ۲۸
آبهای سرد : زیر ۲۳ درجه سانتی گراد
ب ) مقاومت الکتریکی
اندازه گیری مقاومت الکتریکی نشان دهنده میزان املاح موجود در آب میباشد این میزان در آبهای سنگین خیلی کم و برای آبهای سبک زیاد میباشد از این خاصیت برای کنترل آبهای معدنی استفاده میشود ( عکس مقاومت الکتریکی هدایت الکتریکی میباشد که گاهی آنرا محاسبه میکنند (
ت ) رادیو اکتیویته :
رادیو اکتیویته آبهای معدنی که یکی از اختصاصات درمانی آنها میتواند باشد مورد مطالعه فراوان بوده است رادیو اکتیویته به دو صورت گازی شکل که معمولا به صورت گاز رادن با نیمه عمر کم میباشد و یا به سبب عناصر رادیو اکتیویته آبها در رابطه با زمینهایی میباشد که آب از آن عبور کرده که عموما چشمه هایی که بیشتر رادیو اکتیو هستند از زمینهای قدیمی تر سرچشمه گرفته اند .
اختصاصات شیمیایی :
اختصاصات شیمیایی در رابطه با املاح و گازهای موجود میباشد که خود در رابطه با منشا آب است همچنین عواملی چون ترکیب زمینهایی که آب از آنها گذشته و فشار و حرارت و سرعت حرکت و مدت جریان آب در زمین نیز در آن موثر است در آبهای معدنی از نظر ترکیب شیمیایی اختلافاتی با آبهای سطحی خوراکی دیده میشود مانند عدم وجود ترکیبات ازته به طور طبیعی در آنها و چنانچه یافت شوند علامت آلودگی آنها میباشد ولی ممکن است نمکهای آمونیوم که از منشا آتشفشانی میباشد در آبها یافت شود پس از خروج از زمین در آبهای معدنی تغییرات سریع رخ میدهد مانند کم شدن رادیو اکتیویته آب و از دست دادن گازها - اکسیداسیون و تعلیق و احتمالا رسوب مواد آن .
الف - PH (حالت اسیدی قلیایی )
یکی از عوامل مشخص کننده آبهای معدنی است و در تفسیر نتایج آزمایش آب به کار میرود آبهایی با PH کم معمولا دارای اسید کربنیک آزاد - هیدروژن سولفوره آزاد و اسید های هومیک میباشند . آبهای زمینی آتشفشانی داری اسید کلرید ریک و اسید سولفوریک هستند آبهای زمینهای سیلیسی دارای PH پایینتر از ۷ میباشند . آبهای آهکی و سولفور سدیک دارای PH بالا بین ۸ الی ۱۰ و آبهای سولفوره کلسیک PH بین ۵/۶ تا ۷/۵ دارند . آبهای بی کربنات سدیک معمولا داری PH کمی پایینتر از ۷ میباشند . PH آب پس از خروج از چشمه در طول زمان تغییراتی را به سبب از دست دادن گاز کربنیک و یا اکسیداسیون و غیره حاصل میکند در اثر اکسیداسیون سولفورهای آب به سولفات تبدیل و در نتیجه PHآب کم میشود و چنانچه اسید کربنیک آب از دست داده شود PH زیاد میشود .
گازها :
گازهایی که در آبهای معدنی یافت میشوند عبارتند از اکسیژن که به ندرت به مقدار قابل تشخیص بوده و اگر در آب پیدا شود بیشتر دارای منشا خارجی میباشد . هیدروژن در آبهای آب فشانها که دارای منشا عمیق هستند یافت میشود . ازت دارای منشا خارجی بوده و در آبهای معدنی غالبا وجو دارد ولی این گاز میتواند دارای منشا آتشفشانی نیز باشد هیدروژن سولفوره که در آبهای سولفوره وجود دارد غالبا از هیدرولیز سولفورهای قلیایی خاکی و یا احیا سولفاتها حاصل میشود اندرید کربنیک که دارای منشا عمیق است تشکیل آن در رابطه با کربنات ها و خصوصا کربنات کلسیم میباشد . متان نیز از زمینهایی که دارای منابع هیدروکربور هستند مانند برخی از نقاط ایران از زمین خارج شده و یا از منشا تخمیری مواد عالی که باعث احیا سولفاتهای آبهای سولفاته کلسیک شدید میشوند منشا میگیرد در آبهای معدنی علاوه بر گازهای فوق گازهای کمیابی چون هلیم - نیون - آرگون - کریپتون و گزنون نیز به مقدار متفاوت یافت میشود .
املاح محلول :
۱- املاح تام
املاح تام آب که به وجود آورنده هدایت الکتریکی آب است یکی از عوامل مشخص کننده آبهای معدنی میباشد تغییرات آن نشان دهنده اختلاط آب معدنی با آبهای نافذ میباشد .
۲- هالوژنها
فلئور در آبهای معدنی به مقدار کم و بیش یافت میشود .
کلرورها که از زمینهای دوران سوم که نمکی میباشند گرفته میشود در آبهای معدنی با منشا سطحی به مقدار فراوان یافت میشود .
برم وید که در آبهای معدنی یافت میشود غالبا دارای منشا مردابی هستند .
گوگرد به صور مختلف در آبهای معدنی وجود دارد سولفات که به صورت املاح مختلف در آبهاست از زمینهای دوره تریاس و یا از اکسیداسیون آبهای زمینهای پیریتی حاصل میشود گوگردی که از نظر درمانی حائز اهمیت است به صورت تیوسولفات - پلی سولفور و سولفیت که از انواع سولفورها میباشند یافت میگردد .
ترکیبات ازته :
دارای اهمیت خاصی از آبهای مشروب میباشند و در آبهای معدنی هیچگونه اهمیتی نداشته و وجود آنها در آبهای معدنی میتواند نشان دهنده آلودگی با آبهای سطحی باشد . در موارد استثنایی در آبهای معدنی با منشا آتش فشانی نیترات و نمکهای آمونیوم یافت میشود .
آرسنیک :
در برخی از آبهای معدنی یافت میشود که در زمین به صورت ۳ ظرفیتی و پس از خروج اکسیده شده به ظرفیت های بالا تبدیل میشود .
کربن و کربناتها :
در آبهای معدنی کربن به صورت انیدریدکربنیک - کربنات و اسیدهای هومیک یافت میشود . انیدریدکربنیک نقش تنظیم کننده کربناتهای آب را دارا است پس از خروج از زمین یه سبک کم شدن فشار خارجی از آب خارج شده و باعث به هم زدن تعادل کربناتهای آب و در نتیجه عمل رسوبگذاری کربناتهای مختلف را در اطراف چشمه میشود .
سیلسیم :
غالب آبهای معدنی دارای مقداری سیلیس به صورت یونی یا کلوئیدی آزاد میباشند . سیلیکاتها در جریان تماس با آبها به صورت محلول در آمده که به سادگی در اثر عمل هیدرولیز به سبب کم قلیایی بودن آب تجزیه میشوند انیدرید کربنیک که در این عمل نقش مهمی را دارد باعث تجزیه آن در آب و ایجاد رسوبات کلوئیدی سیلیس میگردد .
بور :
در آبهای معدنی بطور پراکنده وجود دارد . منشا آن میتواند از سطح زمین و بیشتر از کانیهای براته یا عمقی باشد .
کاتیونهای قلیایی :
سدیم و پتاسیم که در طبیعت تقریبا بصورت مساوی وجود دارند در آبها نسبت آنها متفاوت و سدیم ۱۰ تا ۲۰ برابر پتاسیم میباشد . سدیم غالبابه همراه آنیون کلرور در آبهای معدنی وجود دارد . در کنار این دو عنصر روبیدیم و سزیم نیز به مقدار کمی در آبهای معدنی یافت میشوند . کلسیم در غالب آبهای معدنی وجود دارد و میزان آن با ازدیاد انیدرید کربنیک آزاد آب بالا رفته و عموما به صورت کربنات یا سولفات یا سولفور میباشد به همراه کلسیم و استرانسیم و باریم به مقدار کمی در آبهای معدنی وجود دارد . منیزیم و لیتیم نیز به مقدار ناچیز یافت میشوند .
آلومینیوم :
در آبهای معدنی به مقدار کمی وجود دارد .
آهن :
در غالب آبهای معدنی به مقدار کم یا زیاد آهن یافت میشود . آهن از انحلال اکسیدها یا کربناتهای آهن در اثر زیادی اسید کربنیک یا اسید سولفوریک حاصل از تجزیه پیریت در آب حاصل میشود . وجود آهن در آبهای معدنی مساله فلوکوله شدن آنرا پس از خروج از زمین یا در بطری کردن مطرح میسازد که برای جلوگیری از آن مقداری از آهن را از آب حذف میکنند منگنز نیز به مقدار کم همراه آهن وجود دارد در آبهای معدنی علاوه بر عناصر فوق عناصر کمیاب نیز یافت میشود مانند روی - کادمیم - مولیبدن - تنگستن - ژرمانیم - تلور - نیکل - کبالت - مس و نقره .
پروسه تولید آب معدنی بخش 3
- بررسی اجمالی تکنولوژی تولید آب معدنی و روش های آن و عرضه محصول در کشور و مقایسه با سایر کشورها
تکنولوژی و روش های تولید آب معدنی را میتوان بدوبخش عمده تقسیم نمود :
۱) آماده سازی و سالمسازی و پر کردن آب معدنی یا ( filling)
۲) تولید ظروف مورد نیاز جهت بسته بندی آب .
۱- آماده سازی و سالمسازی آب :
در این قسمت آب معدنی هدایت شده از منابع آب معدنی طی مراحل زیر جهت انتقال به خط پرکن آماده میگردد ازآنجائی که بر اساس تعاریف انجام شده - محصول آب معدنی - آب طبیعی خارج شده از منابع آب (چشمه یا چاه) میباشد که بدون هیچگونه تغییری در ترکیبات شیمیایی آن پر شده باشد لذا جهت آماده سازی صرفا از مراحل زیر استفاده میگردد .
الف ) انتقال آب از منابع آب : در این مرحله با توجه به محل استقرار چشمه و یا آب زیر زمینی آب از منابع مذکور به صور ت کاملا بهداشتی به منابع ذخیره آب هوایی یا زیر زمینی واحد منتقل میگردد . طی این مرحله ضمن ته نشینی مواد خارجی سنگین سعی میگردد از هر گونه آلودگی جنبی آب جلوگیری بعمل آید .
ب ) مخازن ذخیره آب : جهت هدایت آب به داخل واحد از منابع هوایی یا زیر زمینی باید با توجه به ظرفیت خط تولید استفاده گردد و این منابع از هرگونه آلودگی شیمیائی و میکروبیولوژیک به دور باشند .
ج ) فیلتراسیون آب : جهت حذف مواد معلق و شناور در آب از فیلترهای شنی مناسب در این مرحله استفاده میشود این فیلترها طوری طراحی میشود که آب با فشار معینی از یک بستر شنی با سایزهای متفاوت عبور داده میشود و مواد معلق در آن حذف میگردد این فیلتر ها با مکانیسم یکسان به صور مختلفی ساخته میشود که صرفنظر از نوع آلودگی همگی دارای مکانیسم یکسان و مشابه هستند .
د ) تعدیل طعم - رنگ و بوی آب (puriffication) : جهت حذف هرگونه بو احتمالی در آب و همچنین حذف رنگهای احتمالی آن در این مرحله آب را از یک بستر کربن اکتیوعبور میدهند که طی آن از هر گونه بو و رنگ غیر طبیعی عاری میگردد .
ه ) مرحله فیلتراسیون نهایی آب (polishing) : طی این مرحله آب از یک فیلتر کارتریجی به نام پولیشر عبور داده میشود با توجه به اینکه این فیلترها بسیار ریز است ( در حدود ۱۳۰ تا ۱۴۰ میکرون ) آب از هرگونه مواد معلق که با چشم غیر مسلح قابل رویت نمیباشد عاری میگردد این فیلترها با مکانیسم یکسان ولی به اشکال مختلف ساخته میشوند .
و ) مرحله استریلیزاسیون آب : جهت حذف هرگونه آلودگی احتمالی میکروبی در آب و بهداشتی کردن آن از یک سیستم uv استفاده میگردد در این مرحله آب با دبی و فشار معینی از یک بستر نور uv عبور داده میشود که طی زمان مذکور هرگونه آلودگی میکروبیولوژیکی آن از بین رفته و آب ۱۰۰٪ استریل و آماده پر کردن میباشد .
۲- تصفیه آب :
- شفاف کردن آب : ( clarification)
ساده ترین راه برای جدا کردن مواد معلق آب وارد کردن در حوضچه های بزرگ میباشد که به این حوضچه ها اصطلاحا شفاف کننده (clarifier) گویند . این حوضچه ها بدودسته تقسیم میشوند :
۱) ته نشین کننده های ساکن : آب آب وارد شده به اینها چندین ساعت راکد میمانند تا مواد معلق آن ته نشین شوند .
۲) ته نشین کننده های مداوم : این ته نشین کننده ها که به فرم های مختلف ساخته میشوند آب را دائما تصفیه و شفاف میسازند . ته نشین کننده های ساکن از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیستند و بیشتر ته نشین کننده های با جریان مداوم مورد مصرف دارد .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 27 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله پروسه تولید آب معدنی