مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مس در آبهای آلوده نشده و طبیعی به‌ندرت یافت می‌شود. هر چند گاهی نشانه‌هایی از آن در آبهای سبک اسیدی مناطق مردابی قابل تشخیص می‌باشد. نمک‌های مس برای کنترل رشد جلبکها در مخازن آب به‌کار می‌روند و در نتیجه، این منبعی برای ورود مس در آبهای سطحی به‌شمار می‌آید. مقدار 5/0 میلی‌گرم در لیتر نمک مس را به‌عنوان دوز اولیه و 1 تا 2 میلی‌گرم در لیتر به‌عنوان دوز بعدی به مدت یک روز به‌کار می‌برند.‌

مسی که معمولا در آب مصرفی‌ خانه‌ها پیدا می‌شود، از خورندگی مس و آلیاژهای آن که به‌عنوان لوله و اتصالات آن مصرف دارد، ناشی می‌گردد. مس به‌عنوان یک عنصر اصلی در غذای انسان به‌شمار می‌آید، ولی در غلظت‌های بیش از 20 میلی‌گرم در لیتر برای سلامتی انسان مضر می‌باشد. مس با غلظت حدود 1 میلی‌گرم در لیتر یا کمتر در آبهای جاری می‌تواند در اتصالات لوله‌های آب منازل با ایجاد رنگ سبز رسوب نماید. میزان خورندگی فولاد گالوانیزه با حضور یک میلی‌گرم در لیتر می‌تواند افزایش یابد و مقدار 02/0 میلی‌گرم در لیتر آن می‌تواند در ظروف آلومینیومی ایجاد سوراخ نماید. رهنمود سازمان بهداشت جهانی (2006) برای مس در آب آشامیدنی 2 میلی‌گرم در لیتر است. طبق مقررات مجمع اروپائی مقدار مس 01/0 میلی‌گرم در لیتر برای آبهای تصفیه شده می‌باشد. ولی تا میزان 3 میلی‌گرم در لیتر برای آبهایی که به مدت 12 ساعت در لوله‌های مسین قرار گرفته باشند، مجاز است و بیش از این مقدار مسائلی چون مزه (قابض)، خورندگی و ایجاد رنگ سبز به دنبال خواهد داشت.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

جیوه از طریق استخراج معادن جیوه، کارخانجات تهیه کلر و سود، کاغذسازی، پلاستیک‌سازی، تولید آفت‌کشهای نباتی و بیمارستانها وارد محیط زیست انسان می‌شود.

جیوه در محیط آبی به صورت جیوه فلزی و ترکیبات معدنی یا آلی آن وجود دارد. جیوه به شکل متیل جیوه یا سایر ترکیبات در زنجیره غذائی از طریق تجمع در بدن موجودات آبزی وارد می‌شود.

ترکیبات آلی جیوه بویژه متیل‌جیوه بسیار سمی‌تر از ترکیبات معدنی آن می‌باشند. عبور ترکیبات آلی جیوه از جفت و ورود آن به بدن جنین مساله بزرگی است که باعث ناهنجاری‌های شدید در طفل می‌شود. جیوه با گروه سولفیدریل آنزیم‌ها ترکیب می‌گردد.

ترکیبات آلی جیوه بویژه متیل مرکوری که در آب محلول است بسیار سمی‌تر از ترکیبات معدنی آن می‌باشد. عبور ترکیبات آلی جیوه از راه جفت و ورود آن به بدن جنین باعث ناهنجاری‌های شدید می‌شود و باعث بروز بیماری میناماتا می‌شود. منابع جیوه شامل معادن استخراج جیوه، کارخانجات کاغذ سازی، پلاستیک سازی و سموم دفع آفات نباتی می‌شود. علایم مسمومیت با جیوه شامل افسردگی، عصبانیت، کوری، دیوانگی، نفریت-که باعث سختی بلغ، دردهای شکم، تهوع، استفراغ، اسهال خونی، شوک، تورم غدد بزاقی و ... می‌شود- می‌گردد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سرب یکی از عناصر سمی قابل تجمع برای بدن به‌شمار می‌آید و طی سالیان بیشماری خطرات ناشی از آن به اثبات رسیده است. مقدار سرب در غالب آبهای طبیعی به‌ندرت بیش از 02/0 میلی‌گرم در لیتر می‌باشد، بجز در مناطقی که آبهای اسیدی سبک یا سنگ کالن (سولفور سرب) و یا سنگهای دیگر سرب در تماس قرار می‌گیرد. منبع اصلی سرب در آب مصرفی از حل شدن آن در لوله کشی‌های قدیمی ناشی می‌شود. هر چند انحلال سرب در آب خیلی سبک اسیدی مناطق کوهستانی و مردابی بهتر انجام می‌گیرد ولی در مناطق دارای آب سخت بویژه با سختی بیکربناتی نیز سرب در آب حل می‌گردد. بنابراین مقدار سرب آب آشامیدنی باید همواره در مناطقی که از شبکه‌ی لوله‌کشی سربی استفاده می‌شود، کنترل گردد. اگر ترکیبات سرب را به‌عنوان تثبیت کننده در انواع خاصی از لوله‌های پلاستیکی به‌کار برند، میزان غیرقابل قبولی از سرب در آب حل خواهد شد.

 

سرب جایگزین کلسیم در استخوانها می‌گردد که ایجاد ناراحتی استخوانی می‌کند. منابع سرب شامل اتصالات سربی، فاضلاب کارخانجات باتری‌سازی، مهمات‌سازی و ... می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سیانور، آنیونی است که به‌ندرت در آبهای سطحی و زیرزمینی دیده می‌شود. ولی متاسفانه در صنعت به‌ویژه در صنایع آبکاری، مصرف زیاد آن باعث ورود آن در محیط زیست از طریق پسابهای صنعتی می‌گردد. سیانور و ترکیبات آن فقط در آبهای صنعتی و یا معدنی که از این عنصر استفاده می‌کنند یافت می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آلاینده‌های موجود در فاضلاب را با روشهای فیزیکی، شیمیایی و زیست‌شناختی جدا می‌کنند هر یک از این روشها را معمولا تحت عنوان عملیات واحد فیزیکی، فرایندهای واحد شیمیایی و فرایندهای واحد زیست‌شناختی دسته بندی می‌کنند.

عملیات واحد فیزیکی

روشهای تصفیه‌ای که در آنها کاربرد نیروهای فیزیکی غالب است، عملیات واحد فیزیکی می‌نامند این روشها از مشاهدات اولیه بشر د رطبیعت تکوین یافته‌اند، نخستین روشهایی بودند که در تصفیه‌ی فاضلاب به کار رفته‌اند نمونه‌هایی از این واحد عبارتند از: آشغالگیری، مخلوط کردن، انعقاد، ته‌نشینی، شناوری، صاف کردن و انتقال گاز.

فرایندهای واحد شیمیایی

روشهای تصفیه‌ای که در آنها جداسازی یا تبدیل آلاینده‌ها بر اثر افزودن مواد شیمیایی یا در نتیجه واکنشهای شیمیایی انجام می‌شود را فرایندهای واحد شیمیایی می‌گویند. ترسیب شیمیای، جذب سطحی و ضد عفونی کردن از رایجترین نمونه‌های مورد استفاده در تصفیه‌ی فاضلاب‌اند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فرآیند لجن‌فعال (Activated Sludge) یک تکنیک بیولوژیک برای تصفیه‌ی فاضلاب است که در سال 1900 میلادی توسط دو نفر انگلیسی تکمیل گردید. این فرآیند تصفیه‌ی فاضلاب شامل زندگی میکرو ارگانیسم‌ها همراه ماده‌ی آلی در یک محیط غنی از اکسیژن (هوازی) است. این فرآیند مشابه فرآیند بیولوژیکی است که در لایه‌های رویی خاک رخ می‌دهد و حاوی تعداد زیادی میکروارگانیسم است، با این تفاوت که میکروارگانیسم‌ها در فرآیند لجن‌فعال در یک محیط‌زیست مایع و کنترل شده نگهداری می‌شوند. مکانیسم اصلی فرآیند لجن‌فعال توسط واکنش بیولوژیکی زیر نشان داده شده است:

 انرژی + H2O+CO2 + میکروارگانیسم → میکروارگانیسم + ماده‌ی آلی

آلاینده‌ها توسط میکروارگانیسم‌هایی حذف می‌شوند که بعدا در فاضلاب ته‌نشین و خارج می‌شوند.

فرایند حذف آلاینده‌ها شامل مراحل زیر است:

استفاده میکروارگانیسم‌ها از مواد آلی پیچیده به عنوان منبع غذایی برای تولید میکروارگانیسم‌های بیشتر که نهایتا ته‌نشین و خارج می‌شوند ; گاز انیدرید کربنیک که در جو پراکنده می‌گردد، آب که بهمراه پساب خارج می‌شود، و انرژی که میکروارگانیسم‌ها برای ادامه زندگی خود مصرف می‌کنند. به عبارت ساده مواد آلی موجود در فاضلاب به میکروارگانیسم تبدیل شده و پس از ته‌نشینی از فاضلاب خارج می‌شوند.

فرایندی که توسط آن میکروارگانیسم‌ها مواد آلی پیچیده را می‌شکنند فرایندی مرکب است. فاضلاب دارای مواد آلی در حضور اکسیژن محلول و مدت زمان کافی با میکروارگانیسم‌ها مخلوط می‌شود و بدین ترتیب میکروارگانیسم‌ها قادر خواهند بود که مواد آلی پیچیده را بشکنند. در ابتدا یک نوع میکروارگانیسم خاص به یک بخشی از ماده‌ی آلی دارای ساختار پیچیده حمله می‌کند و میکروارگانیسم‌های دیگر به سایر بخشهای آن. میکروارگانیسم‌ها با جذب و هضم مواد آلی از اکسیژن محلول در فاضلاب نیز استفاده می‌کنند.

تشکیل لجن‌فعال

جمعیت بیولوژیکی میکروارگانیسم‌ها در فرآیند لجن‌فعال نقش عمده‌ای دارند. این میکروارگانیسم‌ها برای شکستن مواد آلی نیاز به آنزیم‌های ویژه‌ای دارند تا بتوانند آنها را به میکروارگانیسم‌های بیشتر، CO2 و H2O تبدیل نماید به این دلیل در سیستم تصفیه‌ی فاضلاب میکروارگانیسم‌ها قبلا باید به محیط مایع خو گیرند تا بتوانند آنزیمهایی لازم را ترشح کنند. در مرحله‌ بعد لخته‌سازی انجام می‌شود. به این صورت که میکروارگانیسم‌ها در حوضچه‌ی هوادهی به هم برخورد می‌کنند و ذرات بزرگی بنام لخته تشکیل می‌شود. این لخته‌ها به سهولت تنشین خواهند شد. همچنانکه اختلاط این سلولها در حوضچه‌ی هوادهی ادامه می‌یابد، با مواد معلق و کلوییدی نیز برخورد و اتصال پیدا می‌کنند. این اتصال سبب بزرگ شدن لخته می‌شود در نتیجه ته‌نشینی بهتر رخ می‌دهد.

لجن‌فعال در سه مرحله‌ی مشخص تشکیل می‌گردد:

1- مرحله‌ی انتقال

2- مرحله‌ی تبدیل

3- مرحله‌‌ی لخته‌سازی (هماوردی)

تمام این مراحل بطور همزمان و مداوم در حوضچه‌ی هوادهی و تا حدودی در حوضچه‌ی ته‌نشینی رخ می‌دهند. ماده در ابتدا به درون سلول منتقل می‌شود.

در مرحله‌ی انتقال، مواد آلی محلول از دیواره‌ی سلولی جذب میکروارگانیسم گردیده و در آنجا شکسته می‌شوند. ذرات غیر محلول در دیواره‌ی سلول جذب سطحی و نهایتا شکسته شده و سپس از دیواره‌ی سلولی جذب می‌شوند.

جذب سطحی مواد نسبتا سریع انجام می‌گیرد و معمولا 15 تا 30 دقیقه طول می‌کشد. انتقال مواد محلول از دیواره‌ی سلولی و فرآیند هضم و جذب به زمان طولانی تری نیازمند است. هنگامی که مواد جامد جذب سطحی دیواره‌ی سلولی شد، میکروارگانیسم‌ها مواد شیمیایی ترشح می‌کنند که مواد جامد غیر محلول را به شکل محلول درمی آورد و این مواد به همان روش آلاینده‌های محلول به درون سلول جذب می‌گردند.

پس از انتقال مواد به درون سلول، عمل هضم انجام می‌شود. مرحله‌ی تبدیل دومین گام بسوی تشکیل لجن‌فعال است. پس از آنکه میکروارگانیسم مواد آلی را در خود تحلیل برد، فرآیند تبدیل شروع می‌شود، فرآیند تبدیل شامل سنتز و اکسایش است. سنتز به سادگی به تکثیر سلولهای بیشتر اشاره می‌کند و اکسایش با تشکیل گاز دی اکسید کربن، آب و انرژی ارتباط دارد. این دو واکنش فرآیند متابولیک میکروارگانیسم را ایجاد می‌کنند.

بهتر است در سیستم تصفیه، جمعیت بیولوژیکی کثیری وجود داشته باشد، بطوریکه وقتی شماری از میکروارگانیسم‌ها آنچه را که قبلا گرفته‌اند هضم می‌کنند، دیگران مواد آلی فاضلاب را کاهش دهند.

میکروارگانیسم‌ها برای شکستن مواد آلی ماده شیمیایی به نام آنزیم (کاتالیستهای بیولوژیکی) تولید می‌کنند، آنزیم‌ها در درون میکروارگانیسم و در آب پیرامون آنها حضور دارند. برای شکستن مواد آلی مختلف نیاز به آنزیم‌های مخصوص هست بطوریکه جمعیت بیولوژیکی بتوانند آنها را به میکروارگانیسم‌های بیشتر، CO2 و H2O تبدیل نماید. به این دلیل است که در یک سیستم تصفیه‌ی فاضلاب می‌باید میکروارگانیسم‌ها قبلا به محیط مایع خو گیرند تا بتوانند آنزیم‌های لازم را ترشح کنند. در حین راه افتادن تصفیه‌خانه میکروارگانیسم‌ها هم یاد می‌گیرند که آنزیم مورد نیاز برای شکستن ماده‌ی آلی خاص موجود در فاضلاب را به وجود آورند، میکروارگانیسم‌ها باید کاملا به فاضلاب خو بگیرند تا بتوانند میزان آنزیم مورد نیاز را تولید کنند. نهایتا میکروارگانیسم‌ها به همدیگر پیوسته و یک لخته را تشکیل می‌دهند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

KMnO4 عمدتا جهت کنترل طعم و بو، حذف رنگ، کنترل رشد بیولوژیکی در تصفیه‌خانه‌ها، و حذف آهن و منگنز به‌کار می‌رود.

مزایای پرمنگنات پتاسیم

·         آهن و منگنز را اکسید می‌کند.

·         ترکیبات مولد طعم و بو را اکسید می‌کند.

·         حمل و نقل، ذخیره و کاربرد آسانی دارد.

·         تشکیل THM و دیگر DBPها را به خوبی کنترل می‌کند.

·         موجودات مزاحم را کنترل می‌کند.

·         استفاده از پرمنگنات پتاسیم اثر کمی روی دیگر فرایندهای تصفیه‌ی آب دارد.

·         پرمنگنات پتاسیم درمقابل ویروسهای معینی اثر ثابت‌شده‌ای دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

H2S در سیستم بی‌هوازی و سپتیک به وجود می‌آید و به دلیل تولید بوی نامطبوع (تخم مرغ گندیده) نامناسب است. H2S در pH پایین پایدارتر است. بنابراین افزایش میزان pH به سمت قلیایی موجب کنترل H2S می‌شود.

بخشی از H2S با آهن موجود در آب یا فاضلاب ترکیب شده و تشکیل FeS سیاهرنگ می‌دهد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب