الزرنيخ هو أحد ملوثات المياه الجوفية الموجود بشكل طبيعي في الصخور والتربة، على الرغم من أنه قد ينتج أيضًا عن الأنشطة الصناعية. عند وجود الزرنيخ بمستويات تزيد عن 10 ميكروغرام/لتر، قد يؤثر بشكل ضار على صحة الإنسان ويجب معالجته في أسرع وقت ممكن. يمكن إزالته من المياه الجوفية عن طريق ال أكسدة متبوعًا بالترشيح أو ال هطول أو ال امتزاز أو عمليات التبادل الأيوني أو التناضح العكسي.التصاق طبقة رقيقة من السائل أو البخار أو الأيونات المذابة بمادة صلبة بدون تفاعل كيميائي.مواد فيزيائية أو كيميائية أو بيولوجية أو إشعاعية موجودة في المياه والتي قد تكون طبيعية أو من صنع الإنسان، وقد تؤثر على الصحة العامة إذا تواجدت بمستويات أعلى من تلك المحددة في معايير سلامة المياه.فقدان الإلكترونات أثناء تفاعل جزيء أو ذرة أو أيون، على سبيل المثال عندما يتفاعل الحديد مع الأكسجين، فإنه يشكل الصدأ لأنه قد تأكسد (فقد الحديد الإلكترونات) بينما انخفض الأكسجين (اكتسب الأكسجين إلكترونات).تكاثف بخار المياه الموجود في الغلاف الجوي ليعود إلى سطح الأرض في صورة على سبيل المثال، مطر أو ثلج أو ندى أو ضباب.

الشكل السائد للزرنيخ في المياه الجوفية هو الزرنيخ ثلاثي التكافؤ (As III)، والذي لا يمكن إزالته بسهولة مثل الزرنيخ الخماسي التكافؤ (As V) الذي يرتبط بمواد صلبة متنوعة، مثل أكاسيد الحديد. لذلك، يوصى بمرحلة ما قبل ال أكسدة من As III عن طريق الهواء أو المواد الكيميائية قبل معالجة المياه. فور التأكسد إلى As V، يمكن للأنظمة المنزلية إزالته من خلال ال امتزاز وال هطول والتبادل الأيوني.

اعتبارات التصميم

تتكون معظم الأنظمة المنزلية لإزالة الزرنيخ من وعائين/حجرتين، حيث يتأكسد As III أولاً إلى As V ثم تتم إزالة V في الحجرة الثانية عن طريق ال هطول أو ال امتزاز على مواد المرشح التجارية مسبقة الصنع. يتراوح حجم المياه التي يمكن ترشيحها بواسطة الأنظمة المنزلية بين 20-60 لترًا في اليوم. تعتمد كفاءات الإزالة على تصميم ومكونات المرشح، على الرغم من أنها تتراوح بين 85-99%. من السهل تشغيل مرشحات الزرنيخ المنزلية، ولكن يجب مراعاة وقت التلامس، ويجب أن تعمل المرشحات ببطء. سوف تتطلب جميع المواد تجديدًا فور ت شبعها، وهو أمر يصعب تحديده ويتطلب عمل اختبارات جودة المياه. وبالتالي يجب إنشاء سلسلة خدمة وظيفية.

إحدى التقنيات منخفضة التكلفة وشائعة الاستخدام هي مرشح Kanchan Arsenic Filter (KAF). إنه مرشح الرمل الحيوي(البيولوجي) المعدل H.5 مع حديد صفري التكافؤ (غالبًا على شكل مسامير صدئة) يضاف إلى حوض الناشر. يتم امتصاص الزرنيخ في الماء على أكسيد الحديد (من المسامير الصدئة) ثم يصبح محاصرًا على سطح الرمال داخل المرشح. ومثل غيره من مرشحات الرمال الحيوية، قد يكون جسم مرشح KAF مصنوعًا من الخرسانة أو البلاستيك أو الفولاذ المقاوم للصدأ. يحتوي على عمود من الصخور المسحوقة (الرمل) التي تعيش عليها الكائنات الحية الدقيقة.

المواد والمستلزمات

تشتمل مواد المرشح المناسبة على الراتنجات الاصطناعية للتبادل الأيوني، والألومينا المنشط، والكربون المنشط والمواد الصلبة ذات الأساس الحديدي (هيدروكسيد الحديديك الحبيبي أو الرمل المطلي بالحديد). مثال على مواد منخفضة التكلفة عبارة عن مصفوفة حديدية مركبة تتكون من قصاصات حديدية تنتج مادة ماصة جديدة عن طريق التآكل المستمر للحديد. تتم إزالة الزرنيخ المترسب المحتوي على الحديد ثلاثي التكافؤ عن طريق الترشيح عبر الرمل وطبقات الكربون المنشط. تتوفر العديد من راتنجات التبادل الأيوني القوية، على الرغم من أنه يجب استخدامها فقط للمياه منخفضة الكبريتات بسبب خطر إطلاق كميات كبيرة من الزرنيخ في وجود الكبريتات. تتوفر الألومينا المنشطة في صورة حبيبية أو على شكل أكسيد الألومنيوم، ويتم تبادل ال ملوثات مع هيدروكسيدات سطح الألومينا. يمكن ملء مادة المرشح في الأوعية المتوفرة محليًا. بالنسبة للأسر المتصلة بشبكة التوزيع، قد تكون المرشحات الغشائية (الترشيح النانوي أو التناضح العكسي) التي يتم تشغيلها باستخدام ضغط الصنبور المتاح إحدى الخيارات. في مراكز الخدمة من قبل موظفين مدربين تدريباً جيداً، حيث يجب التعامل مع المواد الكيميائية المطلوبة بعناية.

القابلية للتطبيق

قد يؤدي استهلاك المياه الملوثة بالزرنيخ على مدى فترة طويلة إلى تسمم مزمن بالزرنيخ. يؤدي التعرض الطويل الأمد للزرنيخ إلى حدوث تغيرات في تصبغ الجلد ويزيد من مخاطر الإصابة بأمراض مختلفة في الرئة والقلب. حددت منظمة الصحة العالمية (WHO، وفقًا للاختصار بالإنجليزية) قيمة إرشادية للزرنيخ في مياه الشرب عند 10 ميكروغرام/لتر، وهي قيمة مؤقتة بناءً على أداء المعالجة وإمكانية تحقيقها التحليلي. عندما تكون موجودة بتركيزات معتدلة، فإن الآثار الصحية ناتجة عن الاستهلاك طويل الأجل، وتكون التقنية ذات صلة بشكل أساسي بمرحلة التعافي وحالات الطوارئ الممتدة التي تحدث في المناطق التي ترتفع فيها مخاطر ارتفاع محتوى الزرنيخ. ومع ذلك، يجب إزالة الزرنيخ في أسرع وقت ممكن عند وجوده بتركيزات عالية. لذلك، يجب إجراء قياسات الزرنيخ قبل اختيار مصدر المياه في المناطق عالية الخطورة، وعندما تتوفر مصادر بديلة، يجب استخدام المصدر الذي لا يحتوي على تركيزات الزرنيخ أو التي تحتوي على تركيزات منخفضة منه. تتوفر خرائط المخاطر في منصة تقييم المياه الجوفية التي تعرض المناطق ذات الاحتمالية العالية لمحتويات الزرنيخ المرتفعة في المياه الجوفية.

التشغيل والصيانة

إن تشغيل مرشحات الزرنيخ بسيط نسبيًا، ويتطلب تعبئة يومية بالماء. يجب مراعاة وقت التلامس الضروري بين الماء وقاعدة المرشح، والذي يعتمد على تصميم المرشح والمواد المستخدمة، لضمان إزالة الزرنيخ بكفاءة. تشمل أنشطة الصيانة التنظيف الدوري/الدفق والتطهير وتبادل الرمل والكربون المنشط أو عناصر الحديد في المرشحات. يجب دعم مراقبة جودة المياه وصيانتها من قبل موزع/بائع المرشحات وتعتمد على تعاون المستخدم. عند استخدام مواد الترشيح التي تتطلب التجديد، يجب إجراء عملية التجديد

الصحة والسلامة

تشمل الآثار الصحية لتناول الزرنيخ لفترة طويلة تغييرات في لون الجلد بالإضافة إلى أعراض أخرى (مثل التهاب الشعب الهوائية وأمراض الأوعية الدموية) وزيادة خطر الإصابة بأنواع مختلفة من السرطان. على المدى القصير، يمكن أن يؤدي الزرنيخ إلى زيادة خطر الإصابة بالنوبات القلبية. يمكن أن تستمر هذه الآثار الصحية حتى بعد إزالة الزرنيخ. يتم إنتاج النفايات الغنية بالزرنيخ بواسطة أنظمة الترشيح ويجب التخلص منها بشكل صحيح نظرًا لارتفاع درجة السمية (مثل دفن النفايات بعيدًا عن مصادر مياه الشرب). لا تزيل مرشحات الزرنيخ التلوث الجرثومي. يحتمل وجود خطر تلوث المياه من خلال ممارسات النظافة الشخصية السيئة، وقد يلزم وجود عمليات الترشيح اللاحقة أو التطهير اللاحق. يجب دائمًا تخزين المياه المعالجة في مرشحات أو حاويات التخزين الآمن للمياه. عند استخدام راتنجات التبادل الأيوني، يجب مراعاة جودة المياه الخام بحذر، حيث يمكن للأيونات الأخرى ذات التقارب الأقوى للراتنج أن تحل محل As V، مما يؤدي إلى إطلاق عشوائي لكميات كبيرة من الزرنيخ في المياه المعالجة.

التكاليف

تتراوح تكلفة المرشحات التي يمكن إنشاؤها باستخدام المواد المتوفرة محليًا من 20 إلى 40 دولارًا أمريكيًا. تكاليف الألومينا المنشطة وراتنجات التبادل الأيوني مرتفعة، وقد لا تكون متوفرة محليًا.

الاعتبارات الاجتماعية والبيئية

يتم قبول مرشحات إزالة الزرنيخ جيدًا عندما يكون السكان على علم بالمشكلات الصحية المتعلقة بالزرنيخ في الماء. ومع ذلك، فإن إدخال تقنية جديدة هو عملية معقدة تحتاج إلى المشاركة منذ البداية وتضم جميع الأطراف المعنية. سيلزم حدوث تدخلات لتغيير المعلومات والسلوك (انظر X.16) لزيادة وعي السكان في المناطق التي لا يكونوا فيها على علم بهذه المشكلات. الآثار طويلة المدى للتسمم بالزرنيخ ليست واضحة، وقد يتردد المستخدمون في استخدام المرشحات بانتظام. تشكل محاليل التجديد أو مادة المرشح الم شبعة مخاطر بيئية وينبغي التخلص منها بأمان بعيدًا عن مصادر مياه الشرب أو الأراضي المستخدمة في الزراعة.