هناك العديد من آبار المياه الجوفية والمياه السطحية بعيدة بشكل كاف عن مصادر تلوث المياه، ويمكن ضخها من المنبع مباشرة عبر الشبكة إلى أي مستخدم، بما في ذلك الاستهلاك البشري والري الزراعي والاستخدامات الصناعية والسيطرة على الحرائق. غير أن منابع المياه العذبه هذه قليلة ونادرة جداً في أكثر بقاع الأرض، ولا سيما في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية أو في المناطق ذات الاستخدمات الزراعية الضخمة. ففي هذه الأماكن يجب أن يعالج الماء بطرائق مختلفة قبل أن يضخ إلى المستهلك. تنتقل الملوثات المختلفة مع ماء المطر وتمتزج بالمياه السطحية ثم تمر عبر سطح الأرض وبين جزيئات التربة لتصل إلى المياه الجوفية في باطن الأرض. وغالباً ما تكون هذه الشوائب ناتجة عن بعض النشاطات البشرية. مثل الكيماويات الناتجة عن المخلفات الصناعية والكائنات المسببة للأمراض. فإذا وصلت هذه الملوثات إلى منابع المياه فسوف تسبب مشاكل صحية. كما أن الإفراط في استخدام الطمي والمواد الصلبة الأخرى تلوث المياه جمالياً . يضاف إلى أن التلوث بالمعادن الثقيلة، بما في ذلك الرصاص والزنك والنحاس قد يكون ناتجاً عن تأكل في أنابيب نقل المياه من مصدرها إلى المستهلك. على الرغم من أنه يتم استخدام المياه من شبكات المياه العامة لأغراض مختلفة مثل الاستهلاك الصناعي ومكافحة الحريق، فإن أسلوب ودرجة معالجة الماء هو عامل مهم ، تحدده الغاية التي سيستخدم فيها هذا الماء.

حتى تصبح المياه نقية وصالحة للاستهلاك البشري، فذلك يحدد المواصفات الكيميائية والحيوية للماء وبالتالي شروط ونوعية المعالجة المطلوبة. يمكن أن نستعرض هنا تقنية المعالجة البسيطة للماء الخام ( ماء نهر مثلاً ) التي تنتج ماء

صالحاً للشرب، أو المياه التى تكون الى حد ما آمنة ومقبولة للاستخدام المنزلي. إن محطة معالجة المياه النموذجية تؤمن المعالجة الأنسب للماء متمثلة في الشكل(6-6). وهذه المحطة مصممة لإزالة الروائح والألوان والعكر وكذلك البكتيريا وغيرها من الملوثات. قد تتعكر المياه الخام التي تدخل محطة المعالجة بسبب الطين والطمي،

والتي تكون على شكل جسيمات ،غروية تحمل هذه الجسيمات الغروية شحنة كهربائية، تبقيها في حركة مستمرة وتمنعها من التجمع والتكتل. تضاف المواد الكيميائية مثل شب الألمنيوم ( كبريتات الألمنيوم إلى الماء سواء لتحييد الجزيئات كهربائياً وللمساعدة في جعلها أكبر حجماً والتي تدعى بالندف. وتصنف هذه العملية ضمن ما يسمى بالتخثر والتلبد ويتم تمثيلها ضمن مرحلتين كما في الشكل (6-6).

1-17-6 - التخثر والتلبد

تكون جزيئات الطمي بشكل طبيعي معلقة في الماء ويصعب إزالتها لأنها صغيرة جداً، بأحجام الجزيئات الغروية، وتملك شحنات سالبة، بالتالي فإنها لا تتجمع مع بعضها لتكوين الجزيئات الكبيرة لتترسب بسهولة. ومع ذلك، فإن طبقات الجزيئات المحيطة بها تشكل عائقا طاقياً بين الجسيمات. يتطلب فصل وإزالة هذه الجزيئات عن طريق التخثر الحد من هذه الطاقة وذلك بتعديل هذه الشحنات الكهربائية، وتمكين الجزيئات من التجمع إلى بعضها البعض. وتدعى هذه العملية بشكل عام بالتخثر، أم ابناء جسیم أكبر من جسيمات أصغر فيسمى بالتلبد.

إحدى وسائل تحقيق هذه الغاية هو إضافة شرجبات ثلاثيه التكافؤ الى الماء. ومن شأن هذه الشوارد أن تنقل شحنتها إلى الجسيمات المشحونة سلباً، لأنها تملك الشحنة الأقوى، حيث تستبدل عوضاً عن الشرجبات الأحادية التكافؤ. يقلل هذا التأثير من العائق الطاقي للشحنات السلبية وبالتالي يخفف من قوة التنافر ما بين الجزيئات كما في الشكل (6-7 ) . في هذه الحالة سوف تلتحم الجزيئات ببعضها البعض، ويمثل هذا انتقال للمحاليل من غرويه مستقرة (معلقة) الى غروية غير مستقرة (راسب). من أهم الشرجبات ثلاثيه التكافؤ المستخدمة في معالجة مثل هذه المياه هي أملاح الشبة (كبريتات الألمنيوم والبوتاسيوم)، والذي يتصف بتشكيله أكاسيد وهيدروكسيدات الألمنيوم.

2-17-6 - الترسيب

يتم تصميم خزانات الترسيب لتقليل الاضطراب الناشيء عن حركة الماء، وبالتالي السماح لجسيمات الرواسب المتشكلة بالهبوط إلى القاع. إن العاملين الأكثر أهمية في خزان الترسيب هما المدخل والمخرج لأنهما المكان ذاته الذي يتم ضمنه نشوء الاضطراب وذات المكان الذي يتم فيه الترسيب يبين الشكل (6-8) توضع مدخل ومخرج يستخدمان لتوزيع المواد المتدفقه الداخلة والخارجة في خزان الترسيب.

تعرف الجسيمات المترسبة في الأسفل بالكمخة. هذه الكمخة غير قابلة للتحلل الحيوي. تتراكم الكمخة في الجزء السفلي من الخزان الأمر الذي يتطلب إزالتها عادة بعد مرور الوقت.

وعلى نقيض الكمخة الناتجة عن معالجة ماء الشرب. نجد أن الأوحال (الكمخة) التي جمعت من محطات معالجة مياه الصرف الصحي تحتاج لبضع ساعات فقط قبل أن تبدأ في إنتاج غازات ذات رائحة كريهة، إضافة إلى تعويم بعض المواد الصلبة.

3-17-6 - التصفية والترشيح (الفلترة)

تساعد جزيئات التربة على تنقية المياه الجوفية لتخرج على شكل ينابيع خالية من العوالق والعكر. إن مبدأ هذه العملية هو المطبق في عملية الترشيح. في أغلب الحالات يستخدم الرمل لإنجاز عملية التنقية والترشيح.

عندما يقوم رمل التصفية بنزع جزيئات العوالق والأوساخ من الماء، فإن حبيبات الرمل تتسخ ولا بد من تنظيفها. لذلك فإن عملية الترشيح بالرمل السريع تشتمل على مرحلتين: الترشيح، والغسل العكسي . ينتقل الماء من أحواض الترقيد إلى المرشح ويمر من خلال الرمل والحصى المتدرج النعومة حيث يتخلص من عوالقه عبر هذه الطبقات ليمر بعدها إلى خزانات نظيفة للتخزين.

تتم عملية تنظيف المرشح من خلال عكس تدفق المياه عبر هذا المرشح (الفلتر). حيث يقوم المشغل أولا بتوقيف تدفق المياه إلى المرشح والسماح بالمرور لماء الغسل العكسي. إن هذا التدفق للمياه يدفع حبيبات الرمل والحصى للتحرك والاهتزاز، وتحتك مع بعضها، هذه العملية ستؤدي إلى التخلص من الجزيئات العالقة في المرشح وتخرج مع ماء الغسل. بعد 100-30 دقيقة من الغسل العكسي يوقف ماء الغسل ويعاد تشغيل المرشح (الفلتر) مجدداً.

قد تحتوي طبقات المرشح بالإضافة إلى الرمل، أوساط ترشيح (فلترة) أخرى. فعلى سبيل المثال يستخدم الفحم الفعال غالباً مع الرمل للحصول على مرشح ثنائي يعطي فعالية أعلى في الترشيح والتصفية والتخلص من المواد العضوية المنحلة والكلور الزائد.

4-17-6 -التعقيم

يتم تعقيم الماء بعد مروره بمرحلة التصفية والترشيح، وغالباً ما يتم استخدام غاز الكلور لهذا الغرض. يقوم التعقيم بقتل الكائنات الحية الدقيقة المتبقية في الماء والتي يكون البعض منها ممرضاً. حيث يتم ضخ غاز الكلور من اسطوانات بكميات مناسبة إلى الماء للحصول على المستوى المطلوب من الكلور الفعال في الماء. والذي يؤكسد المواد العضوية والتي من بينها الكائنات الحية الدقيقة، بينما يرجع هو. ينحل غاز الكلور بسرعة في الماء ليشكل حمض تحت الكلوري الهيبوكلوري) وفق التفاعل:

يتشرد حمض تحت الكلوري ذاتياً إلى شاردة الهيبوكلوريت وشاردة الهيدروجين:

عند درجات الحرارة التي تعمل عندها أنظمة تزويد الماء، فإن تحلل الكلور بالماء يتم خلال ثواني، في حين أن التشرد HOCl يتم بشكل لحظي.

يعتبر كل من HOCl و OCT مطهرات قوية وتدعى بالكلور الحر الفعال المتوافر في الماء. يقوم الكلور الحر المتوافر بقتل البكتريا الممرضة ويعقم الماء.

كانت العديد من شركات تزويد المياه تفضل أن تترك فائض من الكلور في الماء، لذلك فإن الفائض منه سيبقى في الماء، بعد أن يكون القسم الأول قد تفاعل مع العضويات الموجودة منذ البداية. ثم في حال دخول أي مادة عضوية مثل البكتريا إلى شبكة التوزيع فإن الكلور الفعال المتبقي سيقوم بالقضاء على هذه الملوثات الضارة بالصحة. إن تذوق الكلور ( بالطعم أو بالرائحة ) في ماء الشرب يدل على أن الماء قد احتفظ بالفائض من الكلور.

لكن من الممكن أن يكون للكلور الفائض تأثير ثانوي عكسي. حيث يعتقد أن يرتبط مع كميات صغيرة من المركبات العضوية في الماء ليشكل مركبات كلور عضوية والتي يمكن أن تكون مسرطنة أو لها تأثيرات سلبية على الصحة.

فقد أظهرت بعض الدراسات وجود علاقة بين سرطاني المثانة والقولون مع استهلاك مياه الشرب المكلورة، مشيرة إلى أنه من المحتمل وجود خطر قليل للإصابة بالسرطان. إن التعقيم باستخدام الأوزون من خلال ضخه في الماء من شأنه أن يتخلص من التأثيرات الجانبية للتعقيم بالكلور ، إلا أن التعقيم بالأوزون لا يترك فائض في الماء.

 تقوم العديد من الجهات بإضافة الفلور إلى ماء الشرب حيث أنه أظهر قدرة على مقاومة تسوس الأسنان عند الأطفال واليافعين. كما أن كمية الفلور المضافة صغيرة جداً بحيث أنها لن تسهم بأي عملية تعقيم تذكر.