خواص آب
آب حالت محلول ترکیبo2H می باشد یازده درصد وزنی آب را هیدروژن و 89 درصد آن را اکسیژن تشکیل می دهد. آب خالص در طبیعت یافت نمی شود و همیشه با مقداری مواد خارجی همراه است.
خواص فیزیکی آب های آشامیدنی
الف) درجه گرمای آب آشامیدنی: آب بسیار سرد اثرهای بدی بر دستگاه گوارش انسان دارد و آب با درجه گرمای بسیار حالت بی مزگی داشته و گوارا نیست. درجه گرمای آب آشامیدنی باید میان 5 تا 15 درجه باشد. مناسب ترین درجه گرمای آب آشامیدنی 8 تا 12 درجه سانتی گراد است.
ب) رنگ آب آشامیدنی: آب آشامیدنی باید بی رنگ باشد و در ضخامت های زیاد رنگ آبی مایل به سبز زلالی را داشته باشد.
ج) بوی آب آشامیدنی: آب آشامیدنی باید بی بو باشد وجود اسید سولفوریک، کلر، فنول، آمونیاک به آب بوی ناخوشایند می دهند. با 50 تا 60 درجه گرم کردن آب بوی آن بیشتر نمودار می گردد. آزمایش تعیین بو بهتر است در محل برداشت آب انجام گیرد تا اینکه پیش از آزمایش گازهای بودار از آب بیرون نروند.
د) مزه ی آب آشامیدنی: مزه آب گوارا باشد. آب با درجه سختی کم حالت بی مزگی ناخوشایندی را می دهد. شوری آب نشانه ی وجود نمک خوراکی و تخلی آن دلیل زیادی ترکیب های منیزیم می باشد. آب های قلیایی (9PH>) مزه آب صابون را دارند در حالی که آب های اسیدی (6PH<) ترش مزه هستند. وجود زیادی نمک های آهن و آلومینیوم مزه آب را گس می کند در حالی که مزه گندیدگی آب به علت آلودگی های آلی آنست که ممکن است همراه با میکروب های بیماری زا نیز باشد.
برای بررسی کیفیت آب در تصفیه خانه گام های زیر برداشته می شوند:
نمونه برداری از آب: در یک تصفیه خانه و یا یک منبع طبیعی آب، نمونه برداری از آب باید منظم و در چند نقطه از مسیر جریان آن انجام گیرد. نمونه برداری از نقطه ی وارد شدن آب به تصفیه خانه و نقطه ی بیرون رفتن آن کافی نیست بلکه برای کنترل کار واحدهای گوناگون نیز باید نمونه برداری ها و آزمایش های لازم انجام گیرد. بسته به وسایل آزمایش و سیستم کار در آزمایش گاه تصفیه خانه نمونه های برداشت. آب 2 تا 3 لیتر می باشد و باید هنگام برداشت توجه شود که هیچ گونه گازی از آن بیرون نرود و فوراً شیشه ی نمونه بسته شود. زمان میان برداشت نمونه و آزمایش آن نباید از 72 ساعت تجاوز کند. شیشه نمونه برداری باید قبلاً با آب مورد آزمایش چند بار شسته شود. فاصله دو نمونه برداری برای آزمایش های تعیین خواص فیزیکی و شیمیایی منبع های طبیعی آب حداکثر 3 ماه و برای آزمایش های باکتریولوژی در مورد شهرهای کوچک حداقل یک تا دوهفته و برای شهرهای بزرگ هر روز باید انجام گیرد. از آب تصفیه شده ای که برای فرستادن در شبکه آماده شده است باید هر روز نمونه برداری و آزمایش به عمل آید.
آزمایش آب
معمولاً دو گروه آزمایش روی آب انجام می گیرد:
نخست، آزمایش های روزمره- آزمایش های روزمره در یک تصفیه خانه شامل تعیین خواص فیزیکی نظیر تعیین درجه گرماـ رنگ ـ بو و مزه آب و تعیین خواص شیمیایی نظیر درجه سختی آب ـ درجه اسیدی ـ مقدار گازهای محلول در آب و مقدار ترکیب های 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 میلی لیتر آب و نوع آنها.
دوم، آزمایش کامل ـ برای طرح یک تصفیه خانه و انتخاب واحدهای مناسب برای تصفیه آب مورد نظر را و تعیین ابعاد یکان های نامبره نیاز به آگاهی کامل بر تمام خواص فیزیکی و شیمیایی آب می باشند. یکی از این آزمایش ها، آزمایش تعیین نوع و مقدار مواد منعقد کننده لازم برای ته نشینی مواد معلق می باشد. همچنین در این آزمایش تعیین مقدار همه نمک های موجود در آب حتی به مقدارهای بسیار ناچیز لازم است تا پیش بینی اثر آن مواد در بازده کار یکان های گوناگون تصفیه خانه امکان پذیر باشد برای این آزمایش ها باید نمونه برداری از آب در روزهای گوناگون سال و در ساعت های گوناگون روز انجام گیرد. ساعت و روز برداشت نمونه باید متناوباً تغییر کنند تا اینکه همه حالت های گوناگون آب در منبع طبیعی مورد برداشت بررسی شده باشند.
روش های تصفیه آب:
آبی که در طبیعیت بدست می آید معمولاً قابل استفاده نبوده و باید تصفیه گردد. این کار به ویژه برای آب های روی زمین خیلی لازم است. آب های آلوده را می توان به سه روش مکانیکی ـ شیمیایی و زیستی (بیولوژیک) تصفیه نمود. در تصفیه آب آشامیدنی ممکن است چند گونه از تصفیه های نامبرده تواماً در یک دستگاه انجام گیرد. مهمترین روش های متداول در تصفیه آب آشامیدنی عبارتند از:
1- گرفتن مواد درشت با کمک آشغال گیر
2- ته نشین کردن مواد خارجی معلّق در آب
3- تصفیه آب با کمک صافی ها
4- اکسید کرد مواد آلی موجود در آب با کمک هوا رسانی
5- گندزدایی آب توسط مواد شیمیایی
شبکه آشغال گیر
پیش از ورود آب به تصفیه خانه با کمک این شبکه هی فلزی مواد بزرگ شناور در آب گرفته می شوند. از این رو تنها برای برداشت از منبع روی زمینی مانند رودخانه ها به کار می روند. در صورت زیاد بودن مواد شناور در آب رودخانه و برای جلوگیری از بسته شدن شبکه های نامبرده آنها را در دو یا سه ردیف با سوراخهای گوناگون قرار می دهند شبکه های آشغال گیر درشت با سوراخهای 20 تا 30 میلیمتر و شبکه های ریز با سوراخ های 2 تا 5 میلیمتر و شبکه های خیلی ریز که به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند با سوراخ های 2/0 تا یک میلیمتر ساخته می شوند. مجموع سطح سوراخ های نخستین شبکه باید 5/1 تا 2 برابر سطح مقطع لوله آورنده آب به تصفیه خانه باشد و سرعت آب در سوراخ های شبکه نباید بیش از 66/0 متر بر ثانیه گردد.
روش ته نشین کردن مواد خارجی آب
ته نشین ردون استفاده از مواد شیمیایی: تصفیه در استخرهای ته نشینی را معملولاً تصفیه مقدماتی آب نیز می نامند. چون آب های موجود د رطبیعت درارای مقداری مواد معلق می باشند ه که در مرحله ی نخست باید از آب گرفته شوند نبابراین آّ را وارد استخرهای بزرگی می کنند و از سوی دیگر خارج می سازند آب پس از وارد شدن به استخر سرعتش کاسته شده و به 2 تا 10 میلیمتر در ثانیه می رسد این سرعت کافی است که به ذرات معلق امگان ته نشینی را بدهد. این کار ممکن است به شکل متناوب نیز صورت گیرد یعنی استخری را پر ا آب کرده بگذارند ته نشین گردد و سپس آب را خلی نموده و استخر را بشویند. ولی این شک لکار تنها برای دری های کم اجرا پذیر است و نیاز به تعداد زیادی استخر می گردد. از این رو امروزه کمتر از این روش استفاده می شود.
ته نشینی با استفاده از مواد شیمیایی
برای کوتاه کردن مدت زمان ته نشنی و نیز برا ی کم کردن مقدار نمک های محلول در آب غالباً استخرهای ساده ته نشینی کفایت نکرده و کاربرد مواد شیمیایی جهت تصفیه آب لازم می گردد. نوع و مقدار مواد شیمیایی لازم باید نسبت به نوع آب و مواد آن در آزمایشگاه تعیین گردد.
مواد شیمیایی که برای ته نشینی مواد خارجی آب مصرف می شوند به صورت زیر کار می کنند:
نخست ـ مواد شیمیایی مصرفی که بیشتر دارای بار الکتریکی مثبت می باشند مواد ریز معلق در آب را که معمولاً دارای بار منفی هستند به دور خود جذب کرده و ذرات معلق بزرگ و سنگین تری را می سازند و برای ته نشنی آماده می کنند این پدیده را انعقاد می نامند.
دوم: مواد شیمیایی با نمک های محلول در آب ترکیب شیمیایی نموده و از نمک های محلول نمک های نامحلول به وجود می آورند و آنها را برای ته نشینی آماده می سازند. مواد شیمیایی که در تصفیه آب آشامیدنی به کار می روند بسیار گوناگون می باشند و مهمترین آنها عبارتند از: سلوفات آلومینیوم (زاج سفید)(o2H18.3)4So)2Al) ـ آلومینیوم سدیم(2NaAlo) ـ کلرور آلومینیوم (o2H6,3Alcl) ـ کلرور آهن (o2H6,3Fecl)ـ سولفات آهن سه ارزشیo2H9,3(4So)2Fe ـ سولفات آهن (o2H7,4seF)ـ سولفات مس (کات کبود) (o2H5,4CuSo).
کاربرد روش های گوناگون تصفیه آب
بسته به نتایج آزمایش آب خام باید یک رشته تصفیه هایی برای آن پیش بینی نمود تا از نظر بهداشتی مناسب برای آشامیدن گردیده و تا آنجا که ممکن است جواب گوی نیازهای دیگری نیز مانند شستشوی روزانه و کاربرد در کارخانه ها باشد. مهم ترین کاربردهایی که از روش های گوناگون تصفیه آب در شهرها لازم می آیند به ترتیب اهمیت عبارتند از:
گندزدایی آب آشامیدنی: کارگندزدایی و کشتن باکتری های موجود در آب ممکن است به صورت شیمیایی و یا فیزیکی انجام گیرد. کم ترین تصفیه ایست که در شبکه آبرسانی هر شهر باید به اجرا درآید. گندزدایی به روش های زیر انجام پذیر است:
الف) کلر زدن: روش کلر زنی ارزان ترین 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 می باشد و سمی است . کلر و یا ترکیب های آن پس از ورود به آب تجزیه شده و تولید اسید هیپوکلروس clo , Hclo می کند که روی پرتو پلاسم سلول زنده اثر کرده و فعل و انفعال آنزیم از کار می اندازد. در مورد گاز کلر نتیجه می شود.
در صورت به کار بردن ترکیب هیپو کلریت کلسیم نتیجه می شود.
پس خاصیت گندزدایی Hclo بیشتر از clo- است. اگر آب دارای خاصیت قلیاتی باشد اسید مزبور خنثی شده و از خاصیت گندزدایی کلر کاسته می شود. پس مقدار کلر لازم برای گندزدایی آب با درجه pH آب بستگی دارد.
عامل دیگر که در میزان مصرف کلر موثر است درجه گرمای آب می باشد. برای نمونه اثر کلر در محیطی با درجه اسیدی ثابت در گرمای 30 درجه سه برابر اثر آن در 4 درجه است بجز دو عامل نام برده درجه آلودگی آب نیز در تعیین مقدار کلر لازم تاثیر 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 آب های آلوده است. ولی برای آب های خام مصرفی در آبرسانی معمولاً بیش از یک تا 3 گرم کلر برای هر متر مکعب آب خام مصرف نمی کنند. 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 می سازد از نظر بهداشتی تا 50 میلی گرم 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 می شود.
به جز روش های نامبرده می توان جذب کلر اضافی را از آب با کمک پودر زغال فعال که روی صافی ها قرار داده شده است انجام داد.
کلر ماده ایست 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 میکروب ها نیز رسیده و مقدار همه در آب باقی بماند. باید در نظر داشت که کلر در کار بعضی از واحدهای تصفیه خانه (هم چون واحدهای تصفیه زیستی و یکان های کم کردن آهن و منگنز) اخلال می کند. 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 می دهد. این گونه کلر زنی را کلر زنی پیشین می نامند. معمولاً در آخر تصفیه ممکن است به آب دوباره به مقدار کمی کلر بزنند که بنام کلرزنی نهایی نامیده می شود. هیپو کلریت کلسیم که از جذب گاز کلر بر روی آب آهک به دست می آید مخلوطی است از o2H4,2(clo)ca و می توان آن را به صورت پودر به بازار تهیه نمود. پودر نام برده را به نسبت ده درصد در آب حل کرده و پس از ته نشین شدن ترکیب های آهکی آن، بسته به نیاز از محلول آن برای افزودن به آب آشامیدنی استفاده می شود. در مصرف هیپوکلریت باید توجه نمود که نزدیک به ده درصد از کلر موجود در هیپوکلریت به صورت لجن هدر می رود. مصرف هیپوکلریت ساده تر و در روستاها کاربرد بیشتری دارد ولی اثر آن ضعیف تر از کلرگازی است. دستگاه های کلر زنی گازی ـ کلر گازی را مستقیماً وارد آب مورد تصفیه نمی کنند. بلکه نخست آن را با آب می آمیزند و سپس محلول به دست آمده را در لوله آب شهر تزریق و یا در منبع های ذخیره آب وارد و آنرا با آب مخلوط می کنند.
کاربرد اُزون: با کمک جریان متناوب برق با فشار 8 تا10 هزار ولت و با فرکانس 500 می توان اُزون (3o) تولید نمود و برای گندزدایی آب آشامیدنی به کار برد. مقدار اُزون مصرفی بسته به درجه آلودگی آب و نیز بر حسب اینکه تصفیه با اُزون به عنوان تنها وسیله ی تصفیه در نظر گرفته شده باشد و یا به هم راه صافی بکار رود تغییر می کند مقدار اُزون لازم برای گندزدایی آب 5/0 تا یک گرم اُزون در هر متر مکعب آب و مدت کار گندزدایی 10 تا 15 دقیقه می باشد. در این مدت زمان اُزون گازی شکل و مخلوط با هوا را باید به درون آب وارد نمود امتیاز کاربرد اُزون در این است که پس از گندزدایی در آب نمی ماند و ضمناً بو و مزه آب را بر خلاف کلر تغییر نمی دهد ولی در عوض گران بهاتر است.
گندزدایی با کمک اشعه ماوراء بنفش: این روش فیزیکی برای تصفیه خانه های کوچک قابل استفاده است طول موج های لازم 200 تا 300 میلی میکرون () مدت گندزدایی 3 ثانیه و مصرف برق حدود 40 وات ساعت برای هر متر مکعب آب می باشد.
کاربرد ید و برم: برای گندزدایی آب به اندازه های کم می توان از ید و برم استفاده نمود کار با آنها آسان است و امروزه قرص هایی از این مواد در بازار برای گندزایی آب وجود دارد.
جوشانیدن آب: عملاً باکتری ها در درجه گرمای 75 درجه در آب می میرند ولی از نظر اطمینان باید آب را جوشانید. گندزدایی آب به روش جوشانیدن خیلی گران تمام می شود و برای هر مقدار کم در خانه ها قابل استفاده است.
انواع منبع های ذخیره آب
مقدار مصرف شهری زیر تاثیر یک رشته نوسانهایی قرار می گیرند که مهم ترین آنها عبارتند از نوسان های سالانه و نوسنان های رزانه و نوسان های ساعتی و از سوی دیگر آب دهی منبع های طبیعی تهیه آب نیز بع علت تغییرات فصلی و سالانه در مقدار بارندگی نوسان هایی به همراه دارند. برای مطابقت دادن مقدار مصرف آب با مقدار آّ موجود در طبیعت همیشه نیاز به تاسیساتی بنام منبع های ذخیره آب هست که بتوانند در زمان پرآبی و یا کمی مصرف آب را در خود ذخیره نموده و در زمان کم آبی و یا زیادی مصرف آن را در اختیار مصرف کنندگان بگذارند.
منبع های ذخیره بسته به نوع نوسان های مصرف انواع گوناگونی دارند. منبع های ذخیره فصلی که غالباً در پشت سدها ایجاد می گردند. جبران نوسان های فصلی و سالانه را نموده، مصرف آب شهرها و آبیاری کشاورزی را تامین می کنند. همچنین سفره های زیرزمین منبع های طبیعی هستند که با تغذیه ی مصنوعی آنها در سال های پرباران، می توان در سال های که باران توسط چاه زنی آب مورد نیاز را دوباره از آنها برداشت نمود. منبع های ذخیره ای که در این بخش مورد بررسی قرار می گیرند برای تامین نوسان های ساعتی و روزانه مصرف آب شهرها به کار می روند. این منبع ها غالباً بجز جبران نوسان های مصرف شهر کار تامین فشار لازم در شبکه شهری را نیز انجام می دهند. این نوع منبع ها به نام منبع های بلند نامیده می شوند. برای ذخیره آب و تامین فشار در شهرک ها و یا شهرک و یا در ساختمان های بلند گاهی از منبع های زیر فشار نیز استفاده می گردد که مستقیماً توسط پمپی فشار درون آن در حد معینی ثابت نگه داری می شود.
منبع های زمینی هم تراز با ناحیه ی مصرف کننده ی آب ـ منبع های بلندـ منبع های زیرزمینی بلند.(از کتاب آبرسانی شهری)
کلر باقیمانده به روش کالیمتری DPD :
وقتی N-N دی اتیل P فنیلن دی آمین (DPD ) را به عنوان آب شامل کلر آزاد باقیمانده اضافه کنیم. واکنش فوری صورت می گیرد. و رنگ قرمز حاصل می شود. شدت این رنگ قرمز را که متناسب با غلظت کلر باقیمانده است می توان با روش کالیمتری تعیین کند.
معرف های مخصوص:
1- بسته های پودر کلر باقیمانده آزاد Hach DPD : این بسته ها برای ml 25 نمونه مناسب است.
2- بسته های پودر کلر کل باقیماندهH ach DPD : این بسته ها برای ml 25 نمونه مناسب است.
3- محلول ذخیره پرمنگنات پتاسیم: 891/0 گرم از پرمنگنات پتاسیم (4kmno) را وزن کرده و به بالن یک لیتری منتقل کنید. ابتدا پرمنگنات را در ml200 DDw حل کنید و سپس آن را به حجم یک لیتر برسانید.
4- محلول استاندارد پرمنگتات پتاسیم (معادل کلرmg/L 10): ml10 از محلول ذخیره 4Kmno را در بالن یک لیتری بریزید و آن را با DDw به حجم یک لیتر برسانید.
نیاز اکسیژن بیوشیمیایی BoD:
آزمایش BoD مقدار نسبی اکسیژن برای اکسیداسیون بیولوژیک فاضلاب ها، پس آب ها و آب های آلوده را تعیین می کند. این تنها آزمایش تعیین مقداراکسیژن لازم برای باکتریها است تا مواد آلی قابل تجزیه تثبیت شوند. تثبیت کامل برای مقاصد عملی نیاز به مدت زمان طولانی کشت دارد. بنابراین مدت زمان 5 روز استاندارد تلقی می شود. نمونه ها در تاریکی و دمای 20 در دستگاه انکوباتور نگهداری می شود. مقدار اکسیژن حل شده در ابتدا و در پایان 5 روز با استفاده از روش وینکر (روش اصلاح شده آزید) اندازه گیری می شود. نمونه 5 روز کشت داده شده باید از mg/L 2 اکسیژن حل شده را مصرف کرده باشد و بیش از mg/L 5/0 اکسیژن حل شده باقی مانده باشد.
آزمایش BoD را بلافاصله پس از جمع آوری نمونه انجام دهید. در کتاب روش های استاندارد (1989.صص 37-1) حداکثر زمان نگهداری نمونه برای آزمایش BoD، 6 ساعت توصیه می شود.
معرف ها و تجهیزات مخصوص:
1- انکوباتور BoD: دما را روی 20 میزان کنید. دمای روزانه را یادداشت کنید.
2- برای دقیق کردن آب
الف) محلول بافر صنفات :gr 5/8. 4po2kH , 6/44 گرم o2H12 , 4HPo2Na (4/33 گرم (o2H7 , 4HPo2Na ) و 7/1 گرم cl4NH را در ml 500DDw حل کنید و آن را به حجم یک لیتر برسانید. PH را در هر ماه چک کنید. PH باید 1/04/7 باشد. اگر PH بافر در این محدوده نبود آن را دور بریزید.
ب) محلول سولفات منیزیم: 5/22 گرم o2H7 , 4mgSo را در DDw حل کنید به حجم یک لیتر برسانید.
ج) محلول کلرید کلسیم: 5/27 گرم 2cacl ایندر (یا 4/36 گرم o2H2 . 2cacl ) را در DDw حل کنید و آن را به حجم یک لیتر برسانید.
د) محلول کلرید فریک: 25/0 گرم o2H2 , 3Fecl را در DDw حل کنید و آن را به حجم یک لیتر برسانید.
1- کلر زدایی:
الف) محلول سولفیت سدیم، N25% : 5/787 میلی گرم 3So2Na ایندر را در 500 DDw حل کنید این محلول را هر روز تازه تهیه کنید.
ب) محلول اسید سولفوریک، 7/507 1 : ml410 اسید 4So2H غلیظ را به ml150 DDw اضافه کنید. سپس آن را خنک و تا حجم ml20 رقیق کنید.
ج) محلول یدید پتاسیم: 10 گرم KI را در ml100 DDw حل کنید. این محلول را هر ماه تازه تهیه کنید. آن را در تاریکی نگهداری کنید. اگر محلول زرد رنگ شد، آن را دور بریزید.
1- برای میزان کردن PH:
الف) اسید سولفوریک، N1 : 40 گرم NaoH را همراه با همزن در DDw حل کنید. آن را خنک کنید به حجم یک لیتر برسانید.
بذر (seed): بذر عبارتست از یک جمعیت موجوات بیولوژیک که قادرند مواد آلی را اکسید کنند. یک نوع از این بذرها، فاضلاب خانگی تصفیه نشده ته نشین شده ای است که در cْ 20 به مدت 1 تا 36 ساعت نگهداری شده است. بعد از این مدت اولیه در cْ 20 بذر را در یخچال نگهدای کنید بهتر آن است که از بذر جمع آوری شده از منبعی که ارگانیسم های آن با ویژگی های فاضلاب تحت بررسی سازگار باشند، استفاده کنید.
کتاب روش های استاندارد (1989، ص 6-5) بذر پس آب سیستم تصفیه بیولوژیک فاضلاب را توصیه می کند. راه دیگر، تهیه بذر از محل بعد از تخلیه پس آب در آب های دریافت کننده می باشد.
روش کار
1- نمونه های رقیق نشده: اینگونه نمومه ها، از آب های دارای کیفیت بالا هستند که BoD پنچ روزه آنها کمتر از L/mgDo7 است. Do اولیه باید نزدیک به سطح اشباع باش، در غیر اینصورت، نمونه را تا رسیدن به حالت اشباع هوادهی کنید. Do اولیه را زود اندازه بگیرید. در 20 به مدت 5 روز کشت دهید و Do نهایی را اندازه بگیرید.
1D = اکسیژن حل شده اولیه
5D= اکسیژن حل شده 5 روزه.
2- نمونه های رقیق شده: چون قابلیت از حلال اکسیژن در آب محدود است، نمونه هایی را که مشکوک به داشتن BoD بالا هستند. باید رقیق کرد. همیشه برای رقیق کردن آب از DDw با کیفیت بالای آزمایشگاهی استفاده کنید. آب را با منبعی از هوای فشرده تمیز هوادهی کنید. آبی را که برای رقیق کردن به کار می برید باید دارای دمای 20 باشد. به ازای هر لیتر آب مورد نیاز برای رقیق کردن، ml1 از هر یک از محلول های بافر فسفات منیزیم ـ کلسیم و کلول فریک اضافه کنید. اگر آب مخصوص رقیق کردن را ذخیره می کنید، بافر فسفات را درست قبل از استفاده اضافه کنید. برای آزمایش کیفیت آب رقیق کردن، یک بطری پر از آب رقیق کردن را 5 روز در cْ20 کشت دهید. مقدار اولیه (1D) و 5 روز (5D) Do را تعیین کنید. مقدار Do مصرف شده را در 5 روز نباید بیشتر از L/mg 2/0 و بهتر است که بیشتر از L/mg 1/0 نباشد. اگر مصرف Do بیشتر از L/mg 2/0 باشد نتایج به دست آمده برای نمونه هایی که با این رقیق شده اند، مردود است. برای توصیه های مربوط به بهبود کیفیت آب رقیق کنده به کتاب روش های استاندارد (1989ـ ص 4-5 تا 6-5 ) و یانگ و همکاران (1981ـ ص 1259ـ1253) مراجعه کنید.
تقاضای شیمیایی اکسیژن (CoD)
خلاصه روش: اکسیژن مورد نیاز شیمیایی، معیاری از اکسیژن معادل با مقدار ماده آلی موجود در نمونه که قابلیت اکسید شدن با یک اکسید کننده شیمیایی قوی را دارد، به دست می دهد. روش رفلاکس دی کرومات برای تعیین CoD از این جهت انتخاب شده است که نسبت به اکسید کننده های دیگر از نظر قابلیت اکسید کردن و قابلیت کاربرد برای دامنه وسیعی از نمونه های و آسانی عمل، دارای مزایا و برتری هایی است. بیشتر مواد آلی در اثر جوشاندن با مخلوط اسید کرومیک و سولفوریک تخریب می شوند. نمونه را با مقدار مشخصی از دی کرومات پتاسیم و اسید سولفوریک رفلاکس می کنند و سپس مقدار اضافی دی کرومات را با سولفات مضاعف آمونیوم و آهن II تیتر می کنند. مقدار ماده آلی قابل اکسید شدن که به صورت اکسیژن معادل اندازه گیری می شود، متناسب با مقدار دی کرومات پتاسیم مصرف شده است. این روش برای فاضلاب های معمولی طراحی شده است. ولی با تغییراتی می توان آن را برای نمونه های دیگر نیز به کار برد، برای جزئیات بیشتر به کتاب روش های استاندارد (1989 ص 10-5 تا 14-5) مراجعه کنید.
تذکّر: 1- جیوه یک ماده خطرناک است. تمام محلول های زاید حاوی جیوه باید در ظرف برچسب دار نگهداری شوند.
2- در تعیین CoD ، مراقبت و تمیز کردن ظروف شیشه ای از اهمیت خاصی برخوردار است. زیرا کمترین مقدار آلودگی آلی نتایج آزمایش را بسیار تغییر می دهد. بالن و لبردها را باید قبل از هر بار مصرف با دقت با o4S2H 7/7 %50 و سپس با DDw شسته شوند.
اندازه گیری BoD و CoD
مهمترین عواملی که در تعیین شدت آلودگی فاضلاب یا پساب دخالت دارد و اندازه گیری آنها در آزمایشگاه نهایت ضرورت را خواهد داشت تعیین مقادیر BoD (Biochemical oxygen Demand) و CoD (Chemical oxygen demand) و (permangnat value) می باشد. چون اندازه گیری BoD در آزمایشگاه عملاً پنج روز به طول می انجامد لذا آن را به BoD5 نمایش می دهند، میزان اکسیژن تزریقی برای اکسیداسیون آلوده کننده فاضلاب را از روی رقم BoD5 محاسبه نمایند. بنابراین تعریف کلی BoD5 خواهد بود (اکسیژن لازم برای اکسیداسیون آلودگی های فاضلاب بطریقه بیولوژیکی).
CoD نیز که تعریف آن عبارت است از: (اکسیژن لازم برای اکسیداسیون آلودگی های فاضلاب بطریقه شیمیایی) در زمانی که حداکثر 2 ساعت تعیین می گردد.
از این رو در آزمایشگاه ها ترجیح می دهند برای اطلاع از شدت آلودگی فاضلاب یا پساب اغلب به اندازه گیری CoD اکتفا شود. چون در فاضلاب شهری و قسمت مهمّی از پساب های صنعتی نسبت به حدود 5/1 تا 2 است یا اندازه گیری CoD براحتی BoD5 را با تقریبی قابل قبول محاسبه می کنند. ممکن است بجای استفاده از نسبت مذکور بعد از تعیین CoD از منحنی هایی که نسبت بین CoD و BoD را تعیین نموده است برای محاسبه BoD5 استفاده کنند.
الف ) اندازه گیری BoD5:
برای اندازه گیری BoD لازم است فاضلاب یا پساب را با آبی که از نظر مواد غذایی مورد نیاز باکتری و همچنین اکسیژن محلول غنی اس و تحت عنوان آب رقیق کننده موسوم است رقیق نموده و مدت 5 روز در تماس قرار داده و سپس اکسیژن محلول در نمونه های رقیق شده را اندازه گیری و با استفاده از رابطه (Dob -DoI) = (BoD5) i/mg BoD5 را محاسبه نمود.
ظروف محتوی فاضلاب رقیق شده درمدت 5 روز در حرارت 20 درجه سانتی گراد در انکوباتور مخصوص نگهداری خواهد شد. برای تهیه آب رقیق کننده محلول های زیر مورد نیاز است:
1) محلول محتوی 5/22 گرم در لیتر سولفات منیزیم
2) محلول رقیق 25/0 گرم در لیتر کلروفریک
3) محلول محتوی 5/8 گرم در لیتر فسفات منو پتاسیک یا 75/21 گرم در لیتر فسفات دی پتاسیک و یا 4/33 گرم در لیتر فسفات دی سدیک و 4/1 گرم در لیتر کلرور آمونیم
4) محلول محتوی 5/27 گرم در لیتر کلرور کلسیم
5) محلول یا نرمال تیوسولفات سدیم ( این محلول بهتر است از رقیق نمودن محلول نرمال تیوسولفات تهیه گردد). هر میلی لیتر از تیوسولفات نرمال معادل 2/0 میلی گرم اکسیژن محلول است.
6) محلول حاصل از انحلال 480 گرم از تیو سولفات منگنز o2H4.MN4So یا 400 گرم در لیتر o2H2.MN4So و یا 364 گرم در لیتر o2H .MN4So .
7) محلول یدور پتاسیم قلیایی حاوی مخلوطی از 500 گرم در لیتر هیدروکسید سدیم یا 700 گرم در لیتر هیدروکسید پتاسیم و 135 گرم در لیتر یدور پتاسیم یا 150 گرم در لیتر یدور پتاسیم.
8) محلول اسید سولفوریک حجم به حجم.
9) معرف نشاسته تازه تهیه شده
10) ظروف مخصوص اندازه گیری BoD5 به ظرفیت تقریبی 250 میلی لیتر.
11) بورت ساده یا اتوماتیک 50 میلی لیتری.
در صورت وجود مواد معلق در نمونه توصیه کرده اند عمل رقیق نمودن در نمونه صاف شده بوسیله کاغذ صافی انجام گیرد.
پس از ریختن مقادیر تعیین شده از فاضلاب یا پساب در ظرف اندازه گیری BoD5 بقیه ظروف را با آب رقیق کننده که در هر لیتر آن یک میلی لیتر از محلول های 1، 2، 3، 4 ریخته شده و چندین ساعت نیز بطور مصنوعی در آن هوا دمیده شده است پر می نماییم و پر شدن باید طوری انجام می گیرد نیز حباب هوا داخل آن نشود پس از پنج روز که نمونه ها در حرارت 20 درجه سانتی گراد قرار گرفت به هر ظرف یا نمونه به ترتیب دو میلی لیتر از محلول های شماره 6 و 7 ریخته وقتی رسوبات حاصل در نیمه دوم ظرف ته نشین شده روی آن 2 میلی لیتر یا زیادتری از محلول شماره 8 تا انحلال رسوبات می ریزیم ممکن است محتویات ظروف را یکجا یا 100 میلی لیتر از آن را با تیو سولفات یا در حضور معرف نشاسته تیتراسیون نمود اگر Dob اکسیژن محلول آب رقیق کننده بدون فاضلاب یا پساب به عنوان شاهد 5 روز در انکوباتور قرار گرفته باشد و DoI اکسیژن محلول در نمونه رقیق شده به میلی گرم در لیتر باشد، مقدار BoD5 فاضلاب را از رابطه زیر محاسبه خواهد شد.
(BoD5) = ( Dob – DoI ) mg/i
اگر یکصد میلی لیتر از نمونه های رقیق شده بعد از آماده سازی برای اندازه گیری BoD5 بکار برده شود فرمول محاسبه میزان BoD5 به قرار زیر خواهد بود.
(BoD5) = ( Dob – DoI ) mg/i
ب) اندازه گیری CoD
همانطور که قبلاً گفته شد و ملاحظه گردید اندازه گیری BoD5 مدت زمانی در حدود 5 روز وقت می گیرد و این زمان به منظور دست یابی به مبانی طراحی تصفیه خانه فاضلاب یا پساب زمانی طولانیست. برای تعیین شدت آلودگی در زمانی کوتاه که از 2 ساعت متجاوز نیست. مبادرت به اندازه گیری CoD می نمایند سپس با روابط و منحنی هایی که بین تغییرات BoD5 و CoD حکمفرماست مقدار BoD5 محاسبه می گردد. محلول های مورد نیاز اندازه گیری CoD عبارتند از:
1) اسید سولفوریک غلیظ که در هر لیتر آن 10 گرم سولفات نقره حل شده باشد.
2) سولفات جیوه جامد
3) اندیکاتور فرئون مرکب از 485/1 گرم فنانترولین 1 و10-695/0 گرم سولفات فرو در یکصد میلی لیتر آب مقطر
4) محلول نرمال بیکرمات پتاسیم
5) محلول استاندارد سولفات فرو آمونیم از انحلال 98 گرم سولفات فرو آمونیم o2H6 و 2)4(So 2)4 Fe (NH در آب مقطر و افزون بیست میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ و رساندن حجم مخلوط به یک لیتر به دست می آید نرمالیته این محلول استاندارد با استفاده از بیکرمات نرمال از فرمول زیر محاسبه می شود.
نرمالیته محلول سولفات فرو آمونیوم =
برای اندازه گیری CoD معمولاً 25-50 یا بیشتر میلی لیتر نمونه به فاضلاب یا پساب را در بالن تقطیر 250 تا 500 میلی لیتر ریخته و روی آن 25 میلی لیتر محلول بیکرمات و 30 تا 50 میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ محتوی سولفات نقره و چند عدد بلور سولفات جیوه اضافه کرده و بالنی را به یک مبرد وصل و مخلوط را در مدت 2 ساعت حرارت می دهیم. این عمل علاوه بر نمونه های فاضلاب و پساب با آب مقطر به عنوان شاهد نیز انجام خواهد گردید. پس از 2 ساعت جوشاندن و سرد شدن بالن باقیمانده بیکرمات را در مجاورت اندیکاتور فرئون با محلول استاندارد سولفات فروآمونیوم تیتراسیون نموده و مقدار CoD را از رابطه زیر بدست می آوریم.
mg/L (CoD) =
A وB میلی لیتر های مصرف شده سولفات فروآمونیوم برای شاهد و نمونه هایی از فاضلاب یا پساب و N نرمالیته محلول سولفات فروآمونیوم و C ضریب تصحیح کلرور نمونه های فاضلاب است که در اغلب اندازه گیری ها از مقدار آن صرف نظر می نمایند.
تصفیه مقدماتی فاضلاب و پساب
اصولاً بعد از جمع آوری و انتقال فاضلاب و پساب به محل دفع قبل از هر عملی نسبت به تصفیه آنها اقداماتی به عمل می آید، تصفیه فاضلاب و پساب به منظور:
1) تقلیل شدت آلودگی فاضلاب و پساب در حدی که تخلیه تصفیه شده آنها درمحیط ایجاد آلودگی نکند.
2) حذف یا کشتن باکتری های بیماری زای موجود در فاضلاب به طوری که با اطمینان فاضلاب تصفیه شده در محیط تخلیه و یا در مصارفی که مجاز می باشد بتواند بکار رود.
تصفیه فاضلاب یا پساب در سه مرحله اساسی زیر انجام خواهد گردید:
الف) تصفیه مقدماتی
ب) تصفیه بیولوژیکی
ج) تصفیه و دفع لجن های حاصل از تصفیه
در بیشتر کشورهای جهان به منظور تامین سلامت افرادی که در تماس با فاضلاب یا پساب تصفیه شده قرار می گیرند، فاضلاب تصفیه شده را قبل از دفع یا بکار بردن در مصارف مختلف با استفاده از گاز کلر یا ترکیبات کلردار ضد عفونی می نمایند.
لجن حاصل از تصفیه که از مراحل مختلف تصفیه فاضلاب و پساب حاصل می گردد به علت داشتن مواد غذایی کافی و مناسب برای باروری زمین در کشاورزی به میزان قابل توجهی بکار برده می شود.
نکاتی که در انتخاب محل تصفیه خانه باید مورد توجه قرار گیرد ذکر می شود:
1) ایمن بودن محل تصفیه خانه از توسعه آینده شهر
2) ایمن بودن محل تصفیه خانه در برابر سیلاب
3) فاصله محل تصفیه خانه از آخرین نقطه مسکونی باید به اندازه ای باشد که مشکلاتی برای ساکنین به وجود نیاورد.
4) محل تصفیه خانه هر چه ممکن است باید به محل دفع فاضلاب و پساب تصفیه نشده نزدیک باشد.
5) محل تصفیه خانه از نظر توپوگرافی باید در جایی باشد که انتقال فاضلاب و پساب جمع آوری شده به آن با نیروی ثقل انجام گیرد.
6) مقاومت زمین تصفیه خانه باید طوری باشد که مشکلات ساختمانی به وجود نیاید.
7) محل تصفیه خانه باید به منابع مطمئن انرژی نزدیک باشد.
8) محل تصفیه خانه باید از جاده های اصلی سرویس زیاد فاصله نداشته باشد.
9) اگر انتقال فاضلاب از آخرین محل جمع آوری به تصفیه خانه با پمپ انجام می شود، باید فاصله پمپاژ خیلی زیاد نباشد که در حین جریان گندیدگی در فاضلاب به وجود آید.
10) تصفیه خانه باید در محلی انتخاب شود که امکان توسعه آینده آن مقدور باشد.
11) بهتر است محل تصفیه خانه در جایی انتخاب شود که زمین های زیر کشت را از بین نبرد.
آزمایشگاه آب و فاضلاب قائم شهر
آزمایشگاه آب و فاضلاب قائم شهر در خیابان آیه ا.. صالحی مازندرانی (خ تهران) واقع شده است. در شهر قائم شهر 20 حلقه چاه عمیق و نیمه عمیق در اطراف شهر حفر شده که توسط پمپی که بالای چاه ها و جود دارد (پمپ های شاخدار یا پمپ های شناور) آب را از دل زمین بالا آورده وارد شبکه انتقال آب شهری می شود آب را وارد مخزن 25 هزار مکعبی می کنند. قبل از آب وارد مخزن شود توسط دستگاه کلرزنی گازی گندزدایی شده سپس وارد مخزن 25هزار مکعبی می شود.
این مخزن ها سه عمل را انجام می دهند:
1- ته نشینی ذرات معلق بر اساس وزن
2- زمان ماند لازم جهت تاثیر مانده گندزدا (ماده گند زدا اثر آنی ندارد، مثلاً کلر یک ربع تا نیم ساعت زمان دارد تا اثر خود را بگذارد).
3- کار ذخیره آب
وقتی آب وارد مخزن ذخیره می شود توسط پمپ هایی که داخل ایستگاه پمپاژ نصب یا تعبیه شده، آب پمپاژ شده وارد شبکه شهری می شود.
در سطح شهر قائم شهر دو مخزن هوایی پیش بینی شده است:
اولین مخزن، مخزن فلزی 300 متر مکعبی دخانیات
دومین مخزن، مخزن بتونی 400 متر مکعبی چهار راه حسن آباد
وقتی فشار شبکه از یک حد مشخصی بالاتر رود آب وارد مخزن هوایی شده تا از شکستگی شبکه شهری آب جلوگیری گردد.
زمانی که فشار شبکه شهری از یک حد مجاز کم شود آب از مخزن ذخیره ای وارد مخزن شهری می گردد.
برای آبهای شهری مخزن کلر 800 کیلویی وجود دارد.
دستگاه کلر سنجی که در شهر قائم شهر وجود دارد k/hr 5 کلر آب را تنظیم می کند.
دستگاه های موجود در آزمایشگاه آب و فاضلاب قائم شهر
1- دستگاه انکووباتور: این دستگاه دما را برای محیط کشت فراهم می کند، دما را تنظیم می کنیم معمولاً برای آزمایشات میکروبی دمای c ْ20 به مدت 5 روز برای تشخیص BoD فاضلاب مد نظر است.
2- دستگاه انکووباتور دوم: این دستگاه مانند دستگاه قبلی برای آزمایش میکروبی می باشد، نمونه در داخل دستگاه در دمای c ْ35 تا c ْ37 (دمای بدن انسان) به مدت 24 تا 48 ساعت می ماند.
3- آون یا فور (Fure) : برای استریلیزه کردن وسایل شیشه ای به کار می رود. در این دستگاه وسایل شیشه ای به مدت 2 ساعت در دمای c ْ170 استریل می شوند.
4- هدایت سنج: برای اندازه گیری هدایت الکتریکی (EC) و نیز کل جامدات نا محلول (TDS) از این دستگاه استفاده می شود.
5- PH متر: برای اندازه گیری PH نمونه آب از این دستگاه استفاده می شود.
6- فلیگل شوتر (FLAME PHOTO METER) : برای اندازه گیری سدیم (Na) و پتاسیم (K) آب استفاده می شود.
7- حمام آب گرم یا بن ماری: که دمای آن c ْ40 تا c ْ 44 می باشد.
8 و9- دستگاه آب مقطرگیری
10- اتو کلاو: برای استریل کردن محیط کشت نمونه میکروبی در دمای c ْ121 و فشار bar2 به مدت حداقل 20 دقیقه
11- هود: برای انجام آزمایشات میکروبی بکار می رود چون اشعه uv دارد ( آزمایشات میکروبی را زیر هود انجام می دهیم).
12- CoD متر (Reactor CoD) : نمونه را داخل دستگاه در دمای c ْ150 به مدت 2 ساعت قرار می دهیم واکنش انجام می شود.
13- هم زن مغناطیسی: این دستگاه هم، همزن، هم گرمکن می باشد. برای تهیه محیط کشت برای آزمایشات میکروبی از این دستگاه استفاده می کنیم. این نمونه را با آب مقطر به صورت یکنواخت در می آورد.
14- ترازوی حساس: برای وزن کردن محیط کشت که دقت آن بین 01/0 تا 0003/0 گرم می باشد.
15- دستگاه اسپکتو فتومتر : آزمایشات شیمیایی توسط دستگاه اسپکتو فتومتر انجام می شود.
16- بورت دیجیتالی: سختی و قلیاییت که با بورت دیجیتالی انجام می شود.
17- کدروت سنج(TURBIDIMETER): که کدروت آب را اندازه می گیرند. کدروت بین ppm 5-0 می باشد.
18- کیت کلر سنجی: که برای اندازه گیری کلر باقیمانده موجود در آب استفاده می شود و به روش رنگ سنجی معروف است.
آزمایشاتی که در آزمایشگاه انجام می شود :
آزمایشگاه یا بخش کنترل کیفی 3 کار مهم را در تشخیص آب شرب انجام می دهد :
1- تست کلر زنی که به صورت روزانه صورت می گیرد.
2- انجام آزمایشات میکروبی به صورت ماهانه
3- انجام آزمایشات شیمیایی به صورت فصلی
کلر زنی روزانه: آبی که وارد شبکه شهری می شود از نظر بهداشتی فاقد آلودگی می باشد با توجه به قدرت لوله های داخل شهر بعضی نقاط و اثر فشار زیاد آب باعث شکستگی شبکه شهری و امکان اینکه آب یا فاضلاب سطحی وارد شبکه شهری آب شود وجود دارد پس باید یک ماده گندزدا در داخل خطوط شبکه شهری ما باشد تا بتواند آلودگی ثانویه را از بین ببرد این عمل توسط ماده گندزدا مانند کلر صورت می گیرد این کلر هم وقتی به آب زده می شود سه عمل مهم را انجام می دهد:
1- ابتدای امر با مواد اکسید پذیر آب شامل آهن، منگنز، آمونیاک و غیره ترکیب شده و آنها را از بین می برد.
2- با آلودگی میکروبی احتمالی آب واکنش داده و باعث نابودی میکروارگانیزمهای احتمالی آب می شود.
3- باعث از بین رفتن طعم و بو و کدورت آب می شود.
کلر باید به اندازه خاصی به آب زده شود بسته به کیفیت آب میزان کلر تزریقی به آب تفاوت دارد.
معمولاً میزان کلر تزریقی به آب از gr1 تا gr5 می باشد.
ما در بخش کلر سه اصلاح داریم:
1- میزان کلر تزریقی یا مورد نیاز: همان مقدار کلری است که ابتدای امر به آب تزریق می شود.
2- کلر باقیمانده آزاد: مقدار کلری است که بعد از یک ربع تا نیم ساعت و واکنش با آب پس از، از بین بردن مواد اکسید پذیر و میکروارگانیزمها در آب باقی می ماند. تا با آلودگی ثانویه مبارزه کند مقدار آن بین 5/0 تا 8/0 میلی گرم بر لیتر یا ppm است.
3- میزان کلر ترکیبی: اختلاف بین کلر تزریقی (مورد نیاز) و کلر باقیمانده آزاد میزان کلر ترکیبی می باشد هر چه کلر ترکیبی بیشتر باشد کیفیت آب پایین تر است.
برای تعیین کلر باقیمانده آزاد معرفهایی به نام ارتوتولودین و DPD که به صورت رنگ سنجی است استفاده می شود. از ارتوتولودین به علت دقت پایین وسرطان زایی پوست یا استفاده نمی شود یا کمتر استفاده می شود. ارتوتولودین با کلر موجود در آب رنگ زرد و DPD با کلر موجود در آب رنگ نارنجی می دهد.
شهر قائم شهر را به 20 نقطه تقسیم کردند و 20 نقطه را در روز کلر سنجی می کنند. کلر یا یه صورت پودر که به پرکلریت به صورت علمی هیپوکلریت کلسیم )2(cacl که درصد خلوص بین %60 تا %70 است یا به صورت مایع که به آب ژاول معروف می باشد. درصد خلوص آب ژاول یا هیپو کلریت سدیم )2(Naocl بین 14 تا 20 درصد است. و یا به صورت گاز است که گاز 2cl بوده و درصد خلوص آن % 100 است در شبکه شهری کشور از این سه ماده استفاده می کنیم.
آزمایش میکروبی که ماهانه انجام می شود:
داخل آب انواع باکتریها و میکروارگانیزمهایی مفید و هم مضرر وجود دارد. ما باید تشخیص دهیم که داخل نمونه آب شرب باکتریهای بیماری زا یا مضر وجود نداشته باشد که از طریق آزمایش میکروبی مشخص می کنیم.
شرایط را به صورت مصنوعی داخل بدن انسان مهیا می کنیم. شرایط کشت برای این محیط دمای بدن انسان حدود c ْ 37 می باشد. شرایط مصنوعی آزمایشگاه دما را بین c ْ35 تا c ْ37 مهیا می کنیم.
محیط کشتی که استفاده می شود. شبیه مواد داخل بدن انسان (لاکتوز براس) می باشد. نمونه برداری آب برای انجام آزمایشات میکروبی.
معمولاً از ظروف نمونه برداری شیشه ای تیره رنگ ml25 استفاده می شود. شیشه ها در داخل آون یا فور تا دمای c ْ170 به مدت 2 ساعت استریل شوند. برای نمونه برداری از آبهایی که حاوی کلر باقیمانده است استفاده می کنیم. قبل از استریل کردن شیشه ها از محلول یا بلور تیوسولفات سدیم استفاده می کنیم. (جهت خنثی نمودن کلر باقیمانده آب) شیشه ها را کنار کیسه های یخ می گذاریم داخل ظرفهای مخصوص نمونه برداری آب محل یا منطقه ای که می خواهیم نمونه میکروبی از آنجا تهیه نمائیم برده منطقه ای را که می خواهیم نمونه برداری میکروبی انجام می دهیم اگر شیر برداشت باشد مدتی شیر را باز می کنیم تا آب داخل لوله تخلیه شود شیر نمونه برداری را به کمک پنبه و الکل وشعله آتش استریل می نمائیم و شیر برداشت را باز نموده تا آب داخل لوله دوباره تخلیه شود (چون آب گرم است احتمال دارد آلودگی را به خوبی نشان ندهد). درب ظرف نمونه را باز نموده و نمونه آب را داخل ظرف شیشه ای تیره می ریزیم حجم ظرف نمونه را از نمونه پر می کنیم را خالی می گذاریم. علت اینکه را خالی می گذاریم این است که اگر آب دارای کلر باشد باید در ظرف نمونه بلورتیوسولفات سدیم بریزیم تا کلر خنثی شود. اگر هوا گرم و راه خیلی طولانی باشد. ظرف نمونه را در ظرف مخصوص حمل نمونه در کنار یخ می گذاریم و سریع به آزمایشگاه منتقل می کنیم کل زمان نباید از 6 ساعت بیشتر باشد. هر ماه از منابع تامین آب که چاهها هستند یک نمونه میکروبی می گیریم.
آزمایش میکروبی طی سه مرحله انجام می شود.
1- مرحله احتمالی: محیط کشت لاکتوز براس می باشد که به صورت پودر است و شرکت مرک آلمان ساخته (پودر لاکتوز براس را وزن کرده در آب مقطر حل می کنیم).
2- مرحله تائیدی: محیط کشت بریان گرین می باشد که به صورت پودر است و شرکت مرک آلمان ساخته (پودر بریان گرین را وزن کرده در آب مقطر حل می کنیم).
3- مرحله تکمیلی: محیط کشت EC براس می باشد که به صورت پودر است که شرکت مرک آلمان ساخته (پودر EC براس را وزن کرده در آب مقطر حل می کنیم).
مرحله تکمیلی مرحله تشخیص کلریفرم مصنوعی است.
روش های مختلفی برای آزمایش میکروبی وجود دارد اما آنچه در آزمایشگاه آب و فاضلاب قائم شهر مرسوم است. روش MPN 9 لوله ای است.
9 لوله در سه رقت cc10 و cc1 و cc 1/0 نمونه آب است.
در مرحله احتمالی 2 رقت gr/lit 13 لاکتوز براس 6 لوله مورد نیاز است و یک رقت gr/lit 26 لاکتوز براس 3 لوله مورد نیاز است.
برای هر آزمایش 9 لوله که 3 لوله غلیظ (gr/lit 26) و 6 لوله رقیقی (gr/lit 13) یک لوله کوچک داخل هر 9 لوله موجود است که به لوله گروهام معروف است.
روش ساخت محیط کشت:
داخل لوله آزمایش cc10 محیط کشت می ریزیم درش را با پنبه محکم می بندیم داخل اتوکالو می گذاریم با درجه حرارت c ْ 121 و با فشار bar2 به مدت 20 دقیقه با بخار آب استریل می شود. پس از اتوکلاو بیرون می آوریم و می گذاریم در محیط اتاق قرار گیرد تا دمای آن به دمای اتاق (محیط) برسد وقتی به دمای محیط یا اتاق رسید آماده برای کشت دادن است.
در 3 لوله آزمایش که لاکتوز براس غلیظ (gr/lit 26) می باشد cc10 نمونه آب می ریزیم. و در 3 لوله آزمایش دیگر که لاکتوز براس رقیق (gr/lit 13) می باشد cc1 نمونه آب می ریزیم. در 3 لوله آزمایش سوم لاکتوز براس رقیق (gr/lit 13) می باشد cc 1/0 نمونه آب می ریزیم محیط کشت را که آماده کردیم در دمای انکووباتور به مدت 24 تا 48 ساعت قرار می دهیم. اگر باکتری هایی که باعث بیماری می شود تخمیر و تولید اسید و گاز کند اسید و گاز در داخل لوله گروهام جمع می شود و قابل تشخیص است می گوییم احتمالاً آلوده است.
اگر اسید و گاز تولید نشد صرف نظر می کنیم فاقد آلودگی بوده و قابل شرب است.
مرحله تائیدی: در این مرحله نمونه مثبت تائید می شود.
نمونه مثبت را می بریم در محیط بریان گرین (gr/lit40) همان مراحلی را که برای محیط کشت لاکتوز براس انجام دادیم برای این مرحله نیز انجام می دهیم. نمونه مثبت مرحله احتمالی را یک قطره در شرایط استریل می ریزیم در محیط بریان گرین می گذاریم. در انکووباتور 24 ساعت بماند اگر بعد از 24 ساعت آلودگی داشت یعنی اسید و گاز تولید و در لوله گروهام جمع شد منشا فاضلابی دارد. همزمان با مرحله تاییدی یک قطره محیط کشت احتمالی را در محیط کشت EC براس در شرایط استریل (gr/lit37) (همان شرایط قبلی را انجام می دهیم) می ریزیم.
EC براس در داخل حمام آب گرم یا بن ماری دمای c ْ44-40 به مدت 24 ساعت می ماند . بعد از 24 ساعت اگر این نمونه مثبت باشد یعنی یا فاضلابی یا مدفوعی و غیر قابل شرب است.
اگر هر سه مرحله تولید اسید و گاز شد نمونه دارای یک باکتری به نام اچ اچ شای کالی می باشد. اگر آلودگی قابل حل است باید حل کنیم ( با ماده گند زدا یا با رقیق کردن) قابل حل است.
نمونه هایی برای آزمایشات میکروبی
محل نمونه برداری
کلر باقیمانده
دما
PH
کدورت
MNP احتمالی
امام زاده یوسف رضا(ع)
3/0
ْ 6/17c
45/7
88/0
0-0-0
شهرداری
2/0
cْ 3/18
43/7
81/1
0-0-0
مدرسه شهید مسعود دهقان
2/0
cْ 5/18
42/7
11/2
0-0-0
آزمایشات شیمیایی که بصورت فصلی انجام می شود:
عناصر شیمیایی بصورت فصلی (موقعیت جغرافیایی منطقه) تغییر می کند. منطقه مازندران قطب کشاورزی، سختی آب کشاورزی هر فصل ما این آیتم ها را داریم:
فیزیکی: دما، کدورت، PH، هدایت الکتریکی (EC) و T.D.S
شیمیایی: آهن، سولفات، فسفات، نیترات، آمونیاک، منگنز، کلرور، فلوئور، سدیم، پتاسیم، قلیائیت، سختی آب.
قبلاً آزمایشات شیمیایی توسط تیتراسیون انجام می شد اما در حال حاضر با دستگاه اسپکتروفتومتر مقدار عناصر شیمیایی موجود در آب را اندازه می گیرند.
مراحل انجام آزمایشات شیمیایی:
آزمایش شیمیایی بیشتر رنگ سنجی است. اگر معرف آهن باشد شدت رنگ بیشتر باشد آن عنصر در نمونه زیاد است.
سختی و قلیائیت را از طریق تیتر کردن اندازه می گیریم.
برای تشخیص مقدار عناصر موجود در آب از دستگاه اسپکتوفتومتر استفاده می کنیم.
به این روش که اول کد هر عنصر را که می خواهیم اندازه بگیریم وارد کرده ENTER می زنیم.
پس دستگاه طول موج را به ما می گوید مثلاً برای آهن طول موج nm510 می باشد. با پیچ که در دستگاه موجود است طول موج را nm510 تنظیم می کنیم را می زنیم سپس درون شیشه های مخصوص این دستگاه که نمونه آب وجود دارد پودر و یا معرف های مایع هر عنصر را می ریزیم همزمان با ریختن پودر یا معرف ها shift Timer را می زنیم مثلاً 3 دقیقه Zero را می زنیم ابتدا شاهد ( برای نمونه هایی که پودر می ریزیم شاهد ما همان نمونه است اما برای نمونه هایی که معرف مایع می ریزیم شاهد ما آب مقطر است) را می گذاریم درون دستگاه که برای شاهد را نشان می دهد حال نمونه را در دستگاه می گذاریم Read را می زنیم مقدار آن عصنر در نمونه را به ما نشان می دهد . برای عنصر بعدی که می خواهیم اندازه بگیریم program می زنیم سپس همانند مراحل قبل عمل می کنیم.
عنصر آهن کد : 265
طول موج : nm 510
پودر آهن
عنصر سولفات کد : 680
طول موج : nm 450
پودر سولفات
عنصر نیترات کد : 355
طول موج : nm 500
پودر نیترات
عنصر نیتریت کد : 371
طول موج : nm 507
پودر نیتریت
عنصر فسفات کد : 490
طول موج : nm 890
پودر فسفات
عنصر فلوئورید کد : 190
طول موج : nm 580
پودر فلوئورید
عنصر آمونیاک کد : 380
طول موج : nm 425
cc 1 معرف mer coric -1
معرف ها cc 1 معرف استاپیلیزر -2
Dis per siny معرف -3
معرف اسید اسکوربیک -4
عنصر منگنز کد : 290 طول موج : nm 560
cc 1 (زرد) Pansolutiom -1
معرفها cc 1 (سفید) Pansolutim -2
cc 1 Alkaline cyamid Reagent -3
پودر -4
نمونه هایی برای آزمایشات شیمیایی – قیزیکی
محل نمونه برداری
دما
کدورت
PH
E0C
T.D.S
Fe آهن
نیترات
نیریت
فسفات
سولفات
MH3 آمونیاک
منگنز
کادر
قلیائیت
چاه شماره 4 قائمشهر
18
78/0
6/7
684
330
19/0
6/1
014/0
38/0
78
84/0
25/0
8/12
204
چاه شماره 7 قائمشهر
18
54/1
8/7
744
359
33/0
9/0
008/0
23/0
80
48/0
2/0
2/8
206
چاه شماره 9 قائمشهر
18
48/1
4/7
684
329
28/0
9/0
024/0
25/0
82
11/1
19/0
6
246
فهرست منابع
1- آبرسانی شهری – نوشته دکتر محمد تقی منزوی – انتشارات دانشگاه تهران
2- اصول تصفیه آب – نوشته دکتر محمود حالکش امیری- انتشارات اردکان اصفهان
3- اصول طراحی تصفیه خانه های فاضلاب شهری و پساب صنعتی- نوشته مهندس سید مرتضی حسینیان
4- راهنمای آزمایش آب و فاضلاب- نوشته و – دین آدامز- ترجمه خانم دکتر صادقی – انتشارات سازنان حفاظت محیط زیست.
کارشناسی شیمی گرایش کاربردی
عنوان :
آزمایش های آب و فاضلاب
استاد راهنما :
تهیه و تنظیم :
فهرست
عنوان صفحه
مقدمه
خواص فیزیکی و آب های آشامیدنی
کیفیت آب در تصمیم خانه
آزمایشات روی آب
ته نشین کردن مواد خارجی
کاربرد روش های گوناگون تصفیه آب
گندزدایی آب آشامیدنی
انواع منبع های ذخیره آب
کل باقیمانده به روش شالیهتری **** DPD
نیاز اکسیژن بیوشیمیایی (BOD)
تقاضای شیمیایی اکسیژن (COD)
اندازه گیری BOD5 , COD
اندازه گیری BOD5
اندازه گیری COD
تصفیه مقدماتی فاضلاب و پساب
نکاتی که در انتخاب محل تصفیه خانه باید مورد توجه قرار گیرد.
آزمایشات آب و فاضلاب قائم شهر
دستگاه های موجود در آزمایشگاه آب و فاضلاب قائم شهر
آزمایشاتی که در آزمایشگاه انجام می شود
تست کلرزنی
آزمایشات میکروبی
آزمایشات شیمیایی
مراحل انجام آزمایشات میکروبی
روش ساخت محیط کشت
نمونه های برای آزمایشات میکروبی
مراحل انجام آزمایشات میکروبی
نمونه هایی برای آزمایشات شیمیایی – فیزیکی
36