دانلود پروژه تصفیه فاضلابهای صنعتی

از قدیم الایام آب را عامل حیات می‏دانستند.

زندگی انسان و حیوانات و گیاهان بدون آب ممکن نیست، علاوه بر موارد مذکور پیشرفت‏های عظیم صنعتی در هر اجتماعی بوجود و فراوانی آب مربوط می‏باشد.

آب مورد نیاز کلیه فعالیت‏های انسان در هر مصرفی تابع کیفیت شیمیایی خاصی است و بندرت اتفاق می‏افتد از یک منبع آب بتوانیم در تمام مصارف استفاده نمائیم، براساس شواهد موجود اجتماعات میزان آب مصرفی معیار تشخیص پیشرفتهای بهداشتی مردم آن اجتماع است، خلاصه کلام آب که به مصداق «وجعلنا من الماء کل شیء حی» آغازگر حیات بوده، ادامه دهنده حیات نیز می‏باشد و زندگی انسان و تمام موجوداتی که بنحوی با او در ارتباط هستند بدون آب امکانپذیر نخواهد بود.
آبهای مصرف شده در زندگی بنحوی به منابع اولیه برگردانیده می‏شود ولی اغلب آبی که پس از کاربرد به منابع اولیه خود برگرانیده می‏شود همان آب اولیه نیست بلکه بصورت مایعی است که علاوه بر تشکیل دهنده‏های آب مصرفی انتقال دهنده انواع و اقسام موادی است که در زندگی روزمره مورد استفاده انسان واقع شده است.
مهمترین مواد موجود در آبهای مصرف شده بوسیله انسان می‏توان به پروتئین، چربی‏ها، کربوهیدراتها، مواد پاک کننده صابونی یا دترجنت‏ها اشاره نمود.

اگر آبهای مصرف شده که به منابع اولیه خود برگردانیده می‏شود حاصل فعالیتهای صنعتی باشد محتوی هزاران ترکیب شیمیایی که در صنایع مورد مصرف قرار گرفته خواهد بود.
معمولاً آبهای مصرف شده روزانه بوسیله انسان را که به محیط برمیگردانند، فاضلاب محلول رقیقی است که 9/99% آنرا مواد جامد یا سایر مواد تشکیل داده است، فاضلاب علاوه بر موادی که قبلاً نام برده شد ممکن است محتوی عوامل بیولوژیکی و باکتریهای بیماریزا نیز باشد.

مجموعاً هر‏گونه تغییری در کیفیت منابع آب در دنیا در اثر تخلیه فاضلاب یا پساب رخ دهد بنحوی که به سادگی و یا با تصفیه اندک نتوانیم از این منابع در مصارف عادی استفاده نمائیم آلودگی گویند.

بنابراین اولین نتیجه فعالیت‏های اجتماعی و صنعتی انسان به صورت ویرانگری و تخریب محیط زندگی از طریق آلوده سازی منابع آب خاک هوا و تمام چیزهایی که در بهتر زیستن او دخالت دارند ظاهر می‏شود
مجموعاً هر‏گونه تغییری در کیفیت منابع آب در دنیا در اثر تخلیه فاضلاب یا پساب رخ دهد بنحوی که به سادگی و یا با تصفیه اندک نتوانیم از این منابع در مصارف عادی استفاده نمائیم آلودگی گویند.

بنابراین اولین نتیجه فعالیت‏های اجتماعی و صنعتی انسان به صورت ویرانگری و تخریب محیط زندگی از طریق آلوده سازی منابع آب ـ خاک ـ هوا و تمام چیزهایی که در بهتر زیستن او دخالت دارند ظاهر می‏شود.

متأسفانه بْعد این ویرانگری به علت پیشرفت‏های اجتماعی و صنعتی به حدی رسیده است که حتی برای خود انسان غیر‏قابل تحمل شده است و ناچاراً مسائل مربوط به آلودگی محیط را بصورت منطقه‏ای و جهانی در نشست‏های مختلف مورد بررسی و بحث قرار داده تا راه حلهای مناسبی برای مبارزه با آلودگیها پیدا کند.

عواملی چون افزایش جمعیت، پیشرفتهای تکنولوژی، بهای اندکی که انسان برای محیط زیست بعلت رایگان بودن قائل است و بسیاری عوامل دیگر در تشدید ویرانگری محیط مؤثر است، بعضی از جامعه شناسان عامل فقر اجتماعی را نیز یکی از عوامل مهم آلوده‏سازی محیط می‏دانند، بقول جامعه‏شناسان بین‏المللی جهان درگیر 3 نوع بیماری است، آلودگی،‌ جمعیت و فقر.

تنها آبهای سطحی نیستند که در معرض آلودگیهای ناشی از فعالیت‏های اجتماعی و صنعتی انسان قرار گرفته‏اند بلکه تخلیه فاضلاب و پسات در زمین می‏تواند آبهای زیرزمینی را بشدت آلوده سازد.

در بعضی شهرهای ایران در اثر اینگونه آلودگی‏ها به غلظت بسیار بالای یون نیترات که گاهی تا 3 برابر حد مجاز استاندارد جهانی است برمی‏خوریم.

این موضوع مؤید این است که نفوذ مقادیر زیادی فاضلاب در زمین به مرور خاصیت تصفیه خاک را زایل نموده و لایه‏های خاک که می‏توانستند سهم مهمی در تغییرات کیفیت فاضلاب دفعی در زمین داشته باشند دیگر قادر به انجام این تغییرات نیستند از این رو تشکیل دهنده‏های فاضلاب بدون هیچ تغییری به آبهای زیرزمینی می‏پیوندد.

در اینگونه موارد تنها راه چاره نجات آب‏های زیرزمینی از آلودگی جمع‏آوری و دفع بهداشتی فاضلاب شهری است.

در بعضی نقاط آلودگی‏های حاصل از تخلیه فاضلاب در زمین منحصر به بالا رفتن غلظت یون نیترات نیست بلکه آب‏های زیرزمینی از ناحیه بالا رفتن غلظت یون فلزات سنگین ـ دترجنت و آلودگی‏های میکروبیولوژیکی مورد تهدید قرار گرفته‏اند.

خساراتی که در اثر آلودگی آب‏های سطحی بصورت مرگ و میر آبزیان مخصوصاً ماهی‏ها که نقش مهمی در تأمین پروتئین انسان به عهده دارند در دنیا اتفاق کم نیست و حتی این قبیل مرگ ومیرها در کشور ما نیز به کرات اتفاق افتاده است و نیازی به ذکر مواردی از آنها نیست.

کمتر اتفاق می‏افتد که حداقل سالی چند مورد نشت نفت در سواحل کشورهای مختلف دیده نشود، بعضی مواقع تعداد پرندگان ساحلی تلف شده یک کشور در اثر اینگونه آلودگی‏ها به چند صدهزار می‏رسد.

2-1- انواع فاضلاب و خصوصیات آنها در اجتماعات معمولاً 3 نوع فاضلاب بشرح زیر وجود دارد: فاضلاب شهری که شامل موارد زیر است: ـ فاضلاب‏های ناشی از مسائل بهداشت فردی ـ فاضلاب ناشی از شستشوی لباس و ظروف ـ فاضلاب حاصل از شستشوی عموی منازل 2) پسابهای صنعتی نشد آبها در اجتماعات شهری ممکن است فاضلاب به تنهای یا به صورت مخلوط با پسابهای صنعتی جمع‏آوری و مورد تصفیه قرار گیرد.

گاهی اوقات به منظور احتراز از مشکلات اختلاط پساب و فاضلاب، انجام تصفیه مقدماتی بر روی پسات قبل از اختلاط توصیه می‏شود.

فاضلاب شهری را از نظر ترکیب فیزیکی و شیمیایی و بیولوژیکی در سه گروه قوی، متوسط و ضعیف مطابق جدول شماره (1-1) طبقه‏بندی نموده‏اند.

رنگ فاضلاب شهری که نشان‏دهنده عمر آن است در صورت تازه بودن خاکستر است و اگر کهنه و گندیده باشد تیره تا سیاه خواهد بود.

بوی فاضلات که ناشی از متلاشی شدن مواد آلی آن تحت فعالیت باکتریهای غیرهوازی با گازهای موجود در آن است، در صورت تازه بودن بوی شبیه کف صابون یا بوی ناداشته و اگر کهنه باشد بوی آن شبیه بوی تخم مرغ گندیده است.

PH یا حالت اسیدی یا قلیایی فاضلاب از خواص و کیفیت‏های مهم آن بوده که اغلب در تصفیه آن نقش مهمی دارد معمولاً برای اطلاع از کیفیت فاضلاب شهری یا پساب صنعتی اقدام به نمونه برداری و انجام آزمایشات لازم بر روی نمونه‏های اخذ شده می‏نماید.

در نمونه‏برداری که ممکن است ساعتی یک نمونه یا دو ساعت و بالاخره هر چهار ساعت یک نمونه باشد می‏توان نمونه‏های اخذ شده را تک تک مورد آزمایش قرار داد و براساس دبی فاضلاب در وقت نمونه‏بردای و حجمی از آن که برای آزمایش مورد نیاز می‏باشد از مخلوط نمونه‏های اخذ شده نمونه واحدی نیز تهیه و مورد آزمایش قرار داد.

توضیح فوق مؤید این است که در هنگام نمونه‏برداری ساعتی از فاضلاب اندازه‏گیری دبی ضرورت خواهد داشت.

جدول 1-1 طبقه بندی انواع فاضلاب‏ها اگر بترتیب V1 و V2وV3 و...Vm دبی فاضلاب در ساعات نمونه‏برداری باشد و حجمی از فاضلاب که برای آزمایش مورد نیاز است 200 میلی لیتر تعیین شده باشد.

باید به نسبت و و ....

هر نمونه را برداشته و از اختلاط آنها نمونه واحد و مخلوطی تهیه و مورد آزمایش قرار داد.

مهمترین عواملی که در تعیین شدت آلودگی فاضلاب یا پساب دخالت دارد و اندازه‏گیری آنها در آزمایشگاه نهایت ضرورت را خواهد داشت.

تعیین مقادیر BOD (Biochemical oxygen Demand) و COD(Demand Oxygen Chemical ) و (Permangnat Value ) می‏باشد چون اندازه گیری BOD در تصفیه آزمایشگاه عملاً پنج روز بطول می‏انجامد.

لذا آنرا به BOD5 نمایش می‏‏دهند.

بنابراین تعریف کلی BOD5 خواهد بود: (اکسیژن لازم برای اکسیداسیون آلودگی‏های فاضلاب بطریقه بیولوژیکی) COD نیز که تعریف آن عبارت است از: (اکسیژن لازم برای اکسیداسیون آلودگی‏های فاضلاب بطریقه شیمیایی).

در زمانی حداکثر 2 ساعت تعیین می‏گردد.

از این رو در آزمایشگاهها ترجیح می‏دهند برای اطلاع از شدت آلودگی فاضلاب یا پساب اغلب به اندازه‏گیری COD اکتفا شود.

چون در فاضلاب شهری و قسمت مهمی از پساب‏های صنعتی نسبت حدود 5/1 تا 2 است با اندازه‏گیری COD براحتی BOD5 را با تقریبی قابل قبول محاسبه می‏کنند.

ممکن است بجای استفاده از نسبت مذکور بعد از تعیین COD از منحنی‏هایی که نسبت بین COD و BOD را تعیین نموده است برای محاسبه BOD5 استفاده کنند.

فرمول دیگری که در تعیین شدت آلودگی بکار می‏رود فرمول Mcgowan نام دارد: P 5/6+N 5/4= شدت آلودگی در این رابطه N معادل ازت آمونیاکی و آلی بحسب قسمت در 100000 و P معادل پرمنگنات مصرفی در محیط اسیدی و 27 درجه سانتیگراد جهت اکسیداسیون مواد آلی بحسب قسمت در 100000 است، ضریب 5/4 میزان اکسیژن مصرفی جهت اکسیداسیون به نیترات است و ضریب 5/6 راکلرو ـ سولفات ـ کلسیم ـ منیزیم به همان اندازه که در آب آشامیدنی موجود است.

N پسابهای صنعتی را برقم 4 تقلیل می‏دهند، فاضلاب‏ها را بر حسب BOD5 و فرمول Mcgowan به ترتیب زیر طبقه‏‏بندی کرده‏اند: جدول 2-1 طبقه بندی فاضلابها برحسب BOD5درفرمول MCGOWAN رابطه بین مقدار میلیگرم در لیتر BOD5 و شدت آلودگی برحسب طبقه فرمول Mcgowan به قسمت در 100000 به شرح جدول زیر خواهد بود: جدول 3-1شدت آلودگی برحسب فرمول MCGOWAN در بیشتر کشورها بجای پرمنگنات از پرمنگنات در محیط اسیدی و 28 درجه سانتیگراد برای تعیین اکسیژن لازم برای اکسیداسیون مواد آلی فاضلاب استفاده می‏نمایند، طبقه‏بندی فاضلاب با توجه به این نوع مطلب در جدول زیر آمده است.

جدول 4-1طبقه بندی فاضلابها برحسب پرمنگنات در فاضلاب‏ها و پساب‏ها علاوه بر BOD5 و COD مقدار مواد معلق یا SS (Suspended Solid ) که در طراحی تصفیه‏خانه‏ها اهمیت خاصی دارد باید در نمونه‏های اخذ شده ساعتی مورد آزمایش قرار گیرد.

پساب‏های صنعتی ممکن است شامل قسمت‏های زیر باشد: 1ـ پساب‏های حاصل از شستشوی ماشین آلات و مواد اولیه 2ـ پساب‏های ناشی از روش‏های تولید محصولات صنعتی 3ـ فاضلاب فعالیت پرسنل کارخانه نشد آبها مخصولاً در نقاطی که سطح آبهای زیرزمینی بالا است از اهمیت بیشتری برخوردار خواهد بود، مهمترین آلودگی‏‏های حاصل از اثر دفع نادرست پسابهای صنعتی عبارتند از: ـ مواد آلی و آلوده کننده‌ که باعث مصرف اکسیژن محلول محیط دریافت کننده می‏شود.

ـ عوامل بیماریزا ـ ترکیبات آلی شیمیایی ـ مواد غذایی گیاهی ـ مواد معدنی ـ رسوبات ـ نفت و روغن ـ حرارت ـ مواد رادیواکتیو از کل مواد جامد موجود در فاضلاب 30 درصد آن معلق و 70 درصد آن مواد آلی است.

مواد آلی فاضلاب شامل 10 درصد چربی و روغن ـ‌25 درصد کربوهیدراتها و 65 درصد پروتئین است.

مطالب فوق در جدول شماره (5-1) نشان داده شده است، ضمناً جدول (6-1) اهم بیماری ناقله بوسیله فاضلاب را نشان می‏دهد.

ضمناً به منظور مقایسه کیفیت فاضلاب شهری در نقاط مختلف جهان با آنچه که در شهر تهران در نتیجه نمونه‏برداری مکرر و انجام آزمایشات در طول مسیر مطالعات فاز اول فاضلاب تهران بدست آمده به جدول (5-1) که نشان دهنده ترکیب فاضلاب در کشورهای جهان اشاره می‏کنیم.

جدول5-1 ترکیبات فاضلاب شهری فاضلاب 1/0 درصد 9/99 درصد مواد جامد آب 30% مواد معدنی 70% مواد آلی فلزات مواد دانه‏ای 10% چربی و روغن 65% پروتئین املاح 25% کربوهیدراتها جدول 6-1 انواع بیماری‏هایی که بوسیله آب آلوده انتقال می‏یابد.

3-1- سرانه فاضلاب BOD5 و مواد معلق سرانه تولید فاضلاب بستگی کامل به میزان آب مصرفی، عادات مردم، شرایط اجتماعی و مذهبی و بسیاری عوامل دیگر دارد.

معمولاً بر حسب شرایط اقلیمی 80-65% آب مصرفی شهری به فاضلاب تبدیل می‏شود.

در آمریکا بر اساس گزارش Anderson Farrel-Watson برای منازل مسکونی با احتساب تعداد ساکنین هر خانواده 5 نفر، بسته به شرایط اجتماعی سرانه تولید فاضلاب شهری به شرح زیر تعیین شده است.

اجتماعات با زندگی خوب 250 لیتر اجتماعات با زندگی متوسط 170 لیتر اجتماعات با زندگی پایین و روستاها 90 لیتر جدول 7-1 کیفیت شیمیایی فاضلاب در کشورهای مختلف فاضلابها را بر مبنای میزان BOD5 و COD مطابق جدول بعد طبقه‏بندی نموده‏اند.

جدول8-1طبقه بندی فاضلابهابرحسبBOD5,COD میزان BOD5 سرانه در فاضلاب‏های مختلف ناشی از مصارف گوناگون آب در آمریکا و نقاط گرمسیر به شرح زیر است: جدول 9-1میزان سرانه BOD5درفاضلابهای مختلف ضمناً ارتباط بین سرانه فاضلاب (لیتر در روز) و مقدار BOD5 میلی گرم در لیتر در شکل (1-1) نمایش داده شده است و ارتباط بین تغییرات BOD و COD نیز مطابق شکل (2-1، الف و ب) خواهد بود.

شکل 1-1 منحنی تغییرات BOD برحسب سرانه فاضلاب در رابطه بین تغییرات BOD5 برحسب تولید سرانه فاضلاب شکل (4-1) نیز ارائه گردیده است.

در مورد محاسبات تصفیه خانه‏های فاضلاب اختصاصی مثل کارخانجات ـ هتلها، بیمارستانها و غیره تولید سرانه فاضلاب مطابق جدول صفحه بعد است: جدول 10-1تولیدسرانه فاضلاب شکل 2-1.

الف ـ تغییرات BOD برحسب COD شکل 2-1، ب ـ رابطه بین BOD و COD شکل 3-1.

تغییرات BOD5 برمبنای میزان فاضلاب سرانه.

4-1- جمعیت معادل آلودگی در بیشتر کشورهای جهان برای تعیین شدت آلودگی پساب‏های صنعتی از جمعیت معادل آلودگی یا PE (Populatoion equivalent) که از فرمول مقابل بدست می‏آید، استفاده می‏نمایند.

PH = دراین فرمول F = میزان پساب به میلیون گالن در روز، B = میلیگرم در لیتر BOD5 آن و X = معادل BOD5 سرانه در کشورهای مختلف که بین 12/0 تا 17/0 پوند نفر منظور می‏گردد، می‏باشد.

در سیستم متریک F به حسب متر مکعب در روز و X بحسب گرم در روز محاسبه شده و نیازی به کاربرد ضریب برای تبدیل واحدها به سیستم متریک نخواهد بود.

بعضی پساب‏ها هستند که شدت آلودگی آنها براساس مقدار BOD5 یا C.O.D تعیین نمی‏شود بلکه مثلاً غلظت فلزات سنگین نظیر کرم، جیوه، مس، سرب، کادیوم و مواد سمی نظیر سیانور و غیره تعیین کننده میزان آلودگی آنهاست.

از آن میان می‏توان به پساب کارخانجات آبکاری اشاره نمود.

در پساب کارخانجات نساجی میزان رنگ و حذف تا حدود استاندارد‏های تعیین شده اهمیت خاصی خواهد داشت.

در جدول11-1 معادل جمعیت آلودگی بعضی صنایع داده شده است.

همانطور که مقدار BOD5 جدول 11-1 جمعیت معادل برای صنایع گوناگون به ازای هر واحد تولید یا مصرف شدت آلودگی فاضلاب و پساب را معین می‏سازد مقدار آن در آبها نیز تعیین کننده کیفیت آب از نظر آلودگی است.

جدول زیر در این مورد تدوین گردیده است: نوع آب میلیگرم در لیتر BOD5 آب آشامیدنی 0 آب تمیز (خوب) 1 آب مشکوک به آلودگی 3-1 آب آلوده 8- 5 آب کاملاً آلوده 20 5-1- تصفیه خودبخود آب‏های دریافت کننده آلودگی اگر فاضلاب یا پسابی در منابع آب تخلیه گردد، مواد آلی موجود در آن وارد جریان‏های آب خواهد شد.

باکتری و موجودات زنده در محیط زنده در محیط ضمن استفاده از این مواد در مجاورت اکسیژن محلول آب شروع به رشد و تکثیر می‏نمایند.

بعضی از موا آلی که به صورت خیلی پیچیده‏ای در فاضلاب و پساب موجود است نمی‏تواند مورد استفاده باکتری‏ها قرار گیرد.

در این صورت فرم اکسید شده آنها به عنوان غذای باکتری‏ها به مصرف خواهد رسید.

با این توضیح دیده می‏شود که دفع فاضلاب در منابع آب که توأم با یک سلسله فعل و انفعالات بیوشیمی است باعث خواهد شد آلودگی‏های ورودی به منابع آب به مرور از بین رفته و آب آلوده بعد از مدتی به حالت اولیه خود بازگردد این پدیده شگرف را که در آن اکسیژن محلول، فعالیت باکتری به صورت کاملاً پیچیده‏ای دخالت دارند، تصفیه خودبخود گویند.

ممکن است اکسیژن محلول آب کافی برای اکسیداسیون مواد آلی نباشد، در این صورت نوع دیگری از اکسیداسیون با استفاده از اکسیژن ترکیبی ترکیبات موجود در آب یا فاضلاب و پساب انجام خواهد شد.

اکسیداسیون نوع اول را که با استفاده از اکسیژن محلول انجام می‏شود تجزیه هوازی و اکسیداسیون نوع دوم را تجزیه غیرهوازی گویند.

مواد حاصل از اکسیداسیون‏های دوگانه فوق شکل شماره (4-1) نشان داده شده است.

در ملاحظه اجمالی شکل مشاهده می‏شود که مواد حاصل از اکسیداسیون هوازی مثل نیترات‏ها، فسفات‏ها اغلب مواد بی‏بو و در آخرین مرحله‏ای از اکسید شدن هستند،‌ در حالیکه مواد تولیدی در تجزیه غیر هوازی مانند هیدروژن سولفوره، فسفین(( ، آمونیاک و متان تماماً عوامل مولد بو می‏‏باشند.

در تصفیه فاضلاب نیز به منظور جلوگیری از تجزیه غیرهوازی اکسیژن و هوا به صورت دستی به فاضلاب تزریق خواهد گردید.

بعضی از مواد حاصل در اثر تجزیه غیرهوازی مانند هیدروژن سولفوره در خطوط جمع‏آوری و انتقال فاضلاب که عملاً در آنها اکسیژن محلولی که بتواند مورد استفاده باکتری قرار گیرد موجود نیست، تولید می‏گرد و چون این جسم خاصیت اسیدی دارد باعث خوردگی شدید جدار لوله‏ها می‏شود.

کمبود و کاهش اکسیژن محلول جریان‏های آب در هنگام روز در اثر فعالیت گیاهان سبز آبی به کمک نور خورشید جبران خواهد شد، زیرا این گیاهان در برابر نور خورشید ضمن مصرف گاز کربنیک و تشکیل کلروفیل، اکسیژن در محیط آبی آزاد می‏نمایند، این پدیده را فتوسنتز گویند.

4-1 .

نحوه متلاشی شدن مواد آلی در اثر فعالیت باکتری 2-1 مشخصه‏های فیزیکی، شیمیایی و زیست شناختی فاضلاب در بحثی که پی می‏آید اجزای فیزیکی و زیست شناختی؛ آلایندهای مهم در تصفیه فاضلاب، روشهای تجزیه ویکاهای مورد استفاده در تعیین مشخصه‏های آلاینده‏های فاضلاب به اجمال معرفی می‏شود.

1-1-2 اجزای فاضلاب فاضلاب را از روی فیزیکی، و زیست شناختی آن شناسایی می‏کنند.

خواص فیزیکی اصلی و اجزای شیمیایی و زیست شناختی فاضلاب و منابع هر یک از آنها را در جدول ( 1-2 ) آوردهایم.

قابل توجه آنکه بسیاری از پارامترهای ارائه شده در جدول 1-2 با یکدیگر ارتباط متقابل دارند.

مثلاً دما،‌ که خاصه‏ای فیزیکی است،‌ هم بر فعالیت زیست شناختی در فاضلاب و هم بر مقدار گازهای محلول در آن تأثیر دارد.

2-2-2 آلایندهای مهم در تصفیه فاضلاب استانداردهای تصفیه ثانویه فا ضلاب به جداسازی مواد آلی تجزیه‏پذیر زیستی، مواد جامد معلق و عوامل بیماری زا مربوط می‏شود.

بسیاری از استانداردهای سخت گیرانه‏تری که اخیراً ارائه شده‏اند به جداسازی مواد مغذی و آلاینده‏های درجه اول مربوط می‏شوند.

اگر قرار باشد پساب فاضلاب دوباره مصرف شود، جداسازی مواد آلی دیرگداز، فلزات سنگین و در پاره‏ای موارد،‌ مواد جامد غیر آلی محلول از جمله‌ این استانداردها خواهند بود.

3-1-2 روشهای تجزیه روشهای تجزیه مورد استفاده برای تعیین مشخصه‏های فاضلاب از تعیین دقیق کمی شیمیایی تا تعیین کیفی زیست شناختی و فیزیکی متغیر است.

روشهای کمی تجزیه یا گرانشی هستند، یا حجمی و یا فیزیکی ـ‌ شیمیایی.

در روشهای فیزیکی ـ شیمیایی خواصی به غیر از جرم یا حجم اندازه‏گیری می‏شود.

روشهای ابزاری تجزیه، مانند کدری سنجی، رنگ سنجی، پتانسیومتری، قطب نگاری،‌ طیف نگاری جذبی،‌فلوئور سنجی، طیف نمایی و تابش هسته‏ای از انواع روشهای فیزیکی ـ شیمیایی هستند.

4-1-2 یکاهای اندازه‏گیری پارامترهای فیزیکی و شیمیایی نتایج تجزیه‌ نمونه‏های فاضلاب را برحسب یکاهای اندازه‏گیری فیزیکی و شیمیایی بیان می‏کنند.

در جدول (2-2 ) رایجترین این یکاها ارائه شده است.

مقدار پارامترهای شیمیایی را معمولاً بر حسب یکای فیزیکی میلیگرم در لیتر (mg/l)‌ یا گرم در متر مکعب (mg/3) بیان می‏کنند.

غلظت اجزای کمیاب را معمولاً برحسب میکروگرم در لیتر (g/l) بیان می‏کنند.

در سیستهای رقیق، این یکاها را می‏توان با قسمت در میلیون (ppm)‌ که یک نسبت جرم به جرم است جایگزین کرد.

گازهای محلول،‌ که اجزای شیمیایی قلمدا می‏شود، بر حسب mg/l یا g/m3 اندازه‏گیری می‏شوند.

گازهای جنبی حاصل از تصفیه فاضلاب، مانند کربن دیوکسید یا متان (تجزیه غیرهوازی)‌ را بر حسبm3 ،‌ l یا ft3 اندازه‏گیری می‏کنند.

جدول 2-2 یکاهای اندازه‏گیری پارامترهای فیزیکی و شیمیایی جدول 1-2خواص اصلی فاضلاب 2-2 مشخصه‏های فیزیکی: تعریف و کاربرد مهمترین مشخصه‏های فاضلاب عبارت است از کل محتوای جامد آن که شامل مواد شناور،‌ مواد قابل ته‏ نشینی، مواد کلوییدی و مواد است.

سایر مشخصه‏های فیزیکی عبارتند از بو، دما، چگالی، شکل 1-2 رابطه‌ متقابل بین مواد جامد در آب و فاضلاب،‌ در بسیاری از کتابهای مربوط به کیفیت آب، مواد جامدی که از صافی عبور می‏کنند را مواد جامد محلول می‏نامند 1-2 رابطه‌ متقابل بین مواد جامد 2-2-1 کل مواد جامد از دیدگاه مواد تجزیه، تعریف کل مواد جامد عبارت است تمامی ماده‏ای که به شکل پسانده تبخیر فاضلاب در 103 تا C1050 باقی می‏ماند (شکل1-2)‌ ماده‏ای که در این دما فشار بخار زیادی داشته باشد.

در خلال تبخیر از دست می‏رود و جامد خوانده نمی‏شود.

مواد جامد قابل ته نشینی موادی هستند که در ته یک ظروف مخروطی (به نام مخروط ایمهاف) و در مدت 60 دقیقه ته نشینی شود.

مواد جامد قابل ته نشینی،‌ که برحسب ml/l بیان می‏شوند، معیار تقریبی از مقدار لجنی هستند که در رسوبگیری اولیه جدا می‏شود.

کل مواد جامد، یا پسمانده تبخیر را می‏توان با عبور دادن حجم معینی از مایع از یک صافی به مواد صافی ناپذیر (معلق) و مواد صافی پذیر تقسیم کرد.

در این مرحله از جداسازی اغلب از صافیهای الیاف شیشه‏ای (واتمنGF/C) با سوراخهایی به اندازه نامی تقریبی m2/1 و یا از صافیهای غشایی پلی کربناتی استفاده می‏شود.

قابل توجه است که نتایج حاصل از صافیهای الیاف شیشه‏ای و پلی کربناتی با سواخهای به اندازه ‌نامی برابر، تا حدی با یکدیگر متفاوت است و این ناشی از ساختمان صافی است.

بخش صافی پذیر و مواد جامد شامل مواد جامد کلوییدی و محلول است.

بخش کلوییدی شامل ذراتی به اندازه تقریبی 0.001 تا m1 است.

مواد جامد محلول شامل مولکولها و یونهای آلی و غیرآلی است که به شکل محلول واقعی در آب وجود دارند.

بخش کلوییدی را نمی‏توان با ته نشینی جدا کرد.

برای جدا ساختن ذرات از سوسپانسیون،‌ اغلب اکسایش زیستی یا لخته سازی قبل از رسوبگیری ضروری است.

هر یک از دسته‏های مواد جامد را می‏توان براساس فراریت آنها در C500550 باز هم دسته‏بندی کرد.

بخش آلی اکسید می‏شود و در این دما به شکل گاز خارج می‏شود و بخش غیر آلی به صورت خاکستر باقی می‏ماند.

بدین ترتیب اصطلاحات «مواد جامد معلق فرار» و« مواد جامد معلق ثابت» به ترتیب به محتوای آلی و غیرآلی (یا معدنی) مواد جامد معلق اطلاق می‏شود.

در دمای C500550 ، تجریه نمکهای غیرآلی منیزیم به کربنات محدود می‏شود که در C3500 به منیزیم اکسید و کربن دیوکسید تجزیه می‏شود.

جزء اصلی نمکهای غیرآلی، یعنی کلسیم کربنات، تا C8250 پایدار می‏ماند.

تجزیه مواد جامد فرار بیشتر در مورد لجنهای فاضلاب و به منظور اندازه‏گیری پایداری زیست شناختی آنها به کار می‏رود.

شکل 2-2 .گسترده‏های اندازه آلاینده آلی در فاضلاب و فنون اندازه‏گیری و جداسازی اندازه‏ها که در تعیین مقادیر از آنها استفاده می‏شود.

2-2-2 بو بوی فاضلاب شهری معمولاً از گازهای حاصل از تجریه مواد آلی یا از مواد افزوده شده به فاضلاب ناشی می‏شود.

فاضلاب تازه بوی مشخص و تا حدی ناخوشایند دارد و بوی آن کمتر از بوی فاضلابی که تجزیه غیرهوای (بدون اکسیژن) شده، آزار دهنده است.

مشخصترین بوی فاضلاب مانده یا عفونی، بوی هیدروژن سولفید است که بوسیله میکرواورگانیزمهای غیر هوازی که سولفات را به سولفید تبدیل می‏کنند به وجود می‏آید.

فاضلاب صنعتی ممکن است ترکیبات بودار و یا ترکیبات دیگری داشته باشند که در طی فرایند تصفیه فاضلاب تولید بو می‏کنند.

آثار بو: اهمیت بو در غلظتهای پایین برای انسان در درجه اول مربوط به تنش روانی می‏شود که در او ایجاد می‏کند و نه به آسیبی که به او می‏رساند.

بوهای ناخوشایند باعث کم اشتهایی، مصرف کمتر آب، اختلاط در تنفس، تهوع و استفراغ و آشفتگی ذهنی می‏شود.

در موارد بسیار شدید،‌ این بوها منجر به سقوط غرور فردی و اجتماعی می‏شود،‌ در روابط انسانی ایجاد اختلال می‏کند، مانع سرمایه‏گذاری مالی می‏شود، سطح اقتصادی ـ‌ اجتماعی را پایین می‏آورد و مانع رشد می‏شود.

این مسائل می‏توانند منتج به سقوط ارزش فروش و اجاره‌ املاک، درآمدهای مالیاتی، و تجارت در منطقه شود.

تشخیص بو: ترکیبات بدبوی که باعث تنش روانی در انسان می‏شوند بوسیله دستگاه بویایی او تشخیص داده می‏شوند، اما مکانیسم این تشخیص هنوز به خوبی شناخته نشده است.

جدول 3-2 ترکیبات بودار موجود در فاضلاب تصفیه نشده در طی سالها، تلاشهایی صورت گرفته است که بوها را به صورت اسلوبمند دسته‏بندی کنند.

دسته‏های اصلی بوهای آزاردهنده و ترکیبات آنها در جدول 3-2 آمده است.

تمام این ترکیبها ممکن است در فاضلاب شهری وجود داشته باشد و یا در آن به وجود آید، که این بستگی به شرایط محلب دارد.

در جدول 4-2 آستانه‏های احساس بو و شناسایی ترکیبات خاص بدبویی که در فاضلاب تصفیه نشده وجود دارد ارائه شده است.

تعیین مشخصه‏های بو و اندازه گیری آن چهار عامل عمده برای تعیین کامل مشخصه‏های بو پیشنهاد شده است: شدت،‌ نوع، خوشایندی و قابلیت تشخیص (5-2 را ببینید) قابلیت تشخیص بو تنها عاملیب است که تا به امروز در تعیین مقررات قانونی برای بوهای مزاحم مورد استفاده قرار گرفته است.

بو را می‏توان با روشهای حسی اندازه‏گیری کرد و غلظتهای خاص بو را می‏توان با روشهای ابزاری اندازه گرفت.

برخی نشان داده‏اند که در شرایطی دقیقاً کنترل شده، اندازه‏گیری حسی بو با دستگاه بویایی انسان اطلاعات معنی‏دار و قابل اعتمادی به دست می‏دهد.

از این رو اغلب برای اندازه‏گیری بوهای متصاعد شده از تأسیسات تصفیه فاضلاب از روشی حسی استفاده می‏کنند.

دستگاه خوانش مستقیم هیدروژن سولفید برای تشخیص غلظتهای پایین تا حد ppb1 از ابداعات مهم در این زمینه است.

جدول 4-2 آستانه بوی ترکیبات بودار در فاضلاب تصفیه نشده جدول5-2 عواملی که برای تعیین کامل مشخصه‏های بو باید در نظر گرفت شوند.

در خصوص اندازه‏گیری ابزاری بوها باید گفت که بوسنجی هوای رقیق شده، قابل استفاده برای اندازه‏‏گیری غلظتهای بوی آستانه است.

تجهیزات مورد استفاده برای تجزیه بو عبارتند از (1)‌ بوسنج دینامیکی مثلثی (2) چراغ بوتانول، و (3) بوسنج.

بوسنج مثلثی به متصدی امکان می‏دهد که نمونه با غلظتهای مختلف را به شش ظرف متفاوت وارد کند.

هر ظرف دو ورودی هوای خالص و یک ورودی نمونه رقیق شده دارد.

معمولاً از شش نسبت رقیق سازی استفاده می‏شود،‌ که از 4500 تا 15 برابر متغیر است.

نسبتهای بالای رقت را می‏توان با استفاده از رقیق کننده کربنی به دست آورد.

تمامی نمونه‏های رقیق شده هوای خالص به طور مستمر و با سرعتی در حدود ml/min 500 به ظرفهای مکنده وارد می‏شوند.

هر فرد عضو گروه (که معمولاً شش نفرند) هر یک از سه ورودی را بو می‏کند و آن ورودی را که فکر می‏کند حاوی نمونه مورد نظر است انتخاب می‏کند.

چرخ بوتانول دستگاهی است که به منظور اندازه‏گیری شدت بو برحسب مقیاس غلظتهای مختلف بوتانول می‏رود.

بوسنج دستگاهی دستی است که در آن هوای بودار از دهانه‏های مدرج عبور می‏کند و با هوای که با گذر از بسترهای کربن فعال تمیز شده است، مخلوط می‏شود.

نسبتهای رقیق سازی از روی نسبت میزان ورودی بودار به ورودی خالص شده به دست می‏آید.

بوسنج وسیله بسیار مفیدی برای تعیین بو در منطقه‏ای بزرگ در اطراف تصفیه‏خانه است.

عموماً برای انجام آزمایش در محل از آزمایشگاه متحرک بو استفاده می‏کنند که بوسیله نقلیه‏ای است که در آن چندین نوع تجهیزات بویایی و تجزیه نصب کرده‏اند.

معمولاً شناخت ترکیبات خاص تولید کننده بو ضروری است.

گرچه برای این منظور از رنگ‏نگاری گازها همواره با موفقیت استفاده شده است، کاربرد آن در شناسایی و اندازه‏گیری بوهای حاصل از تأسیسات جمع‏آوری، تصفیه و دفع فاضلاب به آن اندازه موفقیت آمیز نبوده است.

طیف سنج سه مرحله‏ای چهار قطبی (جرمی) دستگاهی است که برای تجزیه شیمیایی بوها ساخته شده و مفید واقع شده است.

این طیف سنج را می‏توان به منزله یک طیف جرمی برای بدست آوردن طیفهای جرمی ساده و یا به مثابه یک چهار قطبی سه مرحله‏ای بدست آوردن طیفهای جداسازی {مولکولی} به روش برخورد مولکولی به کار برد.

در روش اول، توده‏ها از یونهای مولکولی یا یونهای مادر موجود درنمونه‏ها بدست می‏آید در حالی که در روش دوم شناسایی مؤثر ترکیبات ممکن می‏شود.

انواع ترکیباتی که می‏توان با این دستگاه شناسایی کرد عبارتند از آمونیاک، اسید آمینه و اسیدهای آلی فرار.

3-2-2دما به سبب افزودن شدن آب گرم از منابع صنعتی و خانگی دمای فاضلاب عموماً بالاتر از دمای آب شهر است.

از آنجا که گرمای ویژه آب بسیار بیشتر از هواست، در بیشتر طول سال دمای فاضلاب از دمای محیط بالاتر است و فقط در طول گرمترین روزهای تابستان این دما از دمای محیط کمتر است.

بسته به موقعیت جغرافیایی، میانگین دمای سالانه فاضلاب از حدود C100 تا C10/21( F 500 تا F700 ) متغیر است؛ مقدار نمونه واراین دما C60/15 (F 600) است.

تغییرات مورد انتظار دمای فاضلاب ورودی در شکل2-6 نشان داده شده است.

بسته به مکان و موقع سال، دماهای خروجی ممکن است بالاتر یا پایینتر از دماهای ورودی مشابه باشد.

شکل 3-2 تغیرات نمونه‏وار دمای فاضلاب دمای آب به سبب اثر آن بر واکنشهای شیمیایی و آهنگ واکنشها، حیات آبی و تعیین قابل استفاده بودن آب برای مصارف سودمند پارامتر بسیار مهمی است.

مثلا، افزایش دما ممکن است گونه ماهیهای موجود در آب دریافت کننده‌ فاضلاب را تغییر دهد.

دمای آب ورودی در تأسیسات صنعتی که از آبهای سطحی برای خنک کردن استفاده می‏کنند اهمیت ویژه دارد.

علاوه بر اینها، اکسیژن در آب گرم کمتر از آب سرد حل می‏شوند.

افزایش آهنگ واکنشهای زیست شیمیایی که همراه افزایش دما صورت می‏گیرد در کنار کاهش مقدار اکسیژن موجود در آبهای سطحی معمولاً باعث افت شدید غلظت اکسیژن محلول در خلال ماههای تابستان می‏شود.

هنگامی که مقادیر بسیار زیاد آب گرم به آب طبیعی دریافت کننده فاضلاب تخلیه شود، این گونه آثار تشدید می‏شود.

همچنین باید در نظر داشت که تغییر ناگهانی دما ممکن است منجر به افزایش آهنگ مرگ و میر در حیات آبی شود.

علاوه بر آن دمای بالا و غیر عادی رشد گیاهان آبی ناخواسته و جلبکهای فاضلابی می‏شود.

دماهای بهینه برای فعالیتهای باکتریها در گسترده C250 تا C 350 قرار دارد.

هنگامی که دما به C 500 افزایش یابد، تجزیه هوازی و شوره‏سازی متوقف می‏شود.

اگر دما به حدود C150 برسد،‌ باکتریهای تولیدکننده متان کاملاً غیرفعال می‏شوند و در حدود C 50 ، باکتریهای شوره‏ساز خودپرور عملاً از فعالیت باز می‏ایستند.

در C 20 حتی باکتریهای شیمی دگرپروری که بر روی مواد کربن دار عمل می‏کنند غیر فعال می‏شوند.

4-2-2 چگالی چگالی فاضلاب( PW) را به صورت جرم واحد حجم آن تعریف و برحسب kg/m3 بیان می‏کنند.

چگالی، به سبب امکان تشکیل جریانهای چگالی در مخازن ته نشینی و در سایر واحدهای تصفیه، از مشخصه‏های مهم فاضلاب تلقی می‏شود.

چگالی فاضلاب خانگی که حاوی مقدار زیادی فاضلاب صنعتی نباشد در دمای یکسان اساساً برابر چگالی آب در همان دماست.

در برخی موارد، چگالی نسبی فاضلاب (Sw)‌ را که عبارت ست از که در آن چگالی آب است، به جای چگالی به کار می‏برند.

هم چگالی و هم چگالی نسبی فاضلاب به دما بستگی دارد و با غلظت کل مواد جامد در فاضلاب تغییر می‏کند.

جدول 6-2 اطلاعات نمونه‏وار مربوط به وزن مخصوص و غلظت لجن حاصل از مخزنهای ته نشینی اولیه 5-2-2 رنگ در گذشته اصطلاح «وضعیت» را به همراه دو اصطلاح ترکیب و غلظت برای توصیف فاضلاب به کار می‏بردند.

وضعیت به عمر فاضلاب اطلاق می‏شود که تعیین کیفی آن با رنگ و بوست.

فاضلاب تازه معمولاً رنگ خاکستری مایل به قهوه‏ای روشن دارد.

اما با افزایش زمان حرکت آن در شبکه جمع آوری و ایجاد شرایط غیرهوازی‏تر، رنگ فاضلاب به ترتیب از خاکستری به خاکستری تیره و در نهایت به سیاه تغییر می‏کند.

وقتی رنگ فاضلاب سیاه شود آن را عفونی می‏گویند، برخی از فاضلابهای صنعتی نیز می‏توانند به فاضلابهای خانگی رنگ دهند.

در برخی موارد رنگ خاکستری، خاکستری تیره و سیاه فاضلاب به علت تشکیل سولفید‏های فلزی است که بر اثر سولفید‏های تشکیل شده تحت شرایط بی‏هوازی با فلزات درون فاضلاب بوجود می‏آیند.

6-2-2 تیرگی تیرگی، که معیاری از خواص انتقال نور آب است، آزمون دیگری است که برای تعیین کیفیت خروجی فاضلابها و آبهای طبیعی، از لحاظ مقدار مواد معلق اضافی و کلوییدی آنها مورد استفاده قرار می‏گیرد.

اندازه‏گیری تیرگی مبتنی بر مقایسه‏ای است بین شدت نور پراکنده شده به وسیله یک نمونه، با نوری که در همان شرایط یک سوسپانسیون مرجع پراکنده می‏کند مواد کلوییدی نور را پراکنده یا جذب می‏کنند و بدین ترتیب مانع انتقال آن می‏شوند.

به طور کلی در فاضلاب تصفیه نشده هیچ رابطه‏ای میان تیرگی و غلظت مواد جامد معلق وجود ندارد.

اما در خروجی ثانویه ته نشینی شده حاصل از فرآیند لجن فعال، بین تیرگی و مواد جامد معلق رابطه‏ای قابل فهم وجود دارد.