مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه
جانداران موجود در اكوسيستم هاي آبي را مي توان به دودسته اتو تروف و هتروتروف تقسيم كرد .
اورگانيسم هاي اتوتروف Auto tropic با مصرف انرژي خورشيدي عناصر را از ماده ساده بي جان استخراج مي كند و در ملكولهاي پيچيده ، زيستي كه سازنده جانداران هستند تثبيت مي نمايد. به عبارت ديگر با مصرف انرژي خورشيدي مواد آلي را از مواد معدني سنتز مي نمايند و به آنها توليد كننده Producer مي گويند.
اورگانيسم هاي هتروترف Heterotrophic براي كسب انرژي و ادامه حيات خود مجبور هستند از مواد آلي توليد شده توسط موجودات اتوتروفيك بهره گيرند كه به آنها Con sumer  گويند.
حيات آبزيان تابع خواص فيزيكي ، شيميايي و توده بيولوژيكي است ، دما ، شفافيت ، تلاطم و اكسيژن و PH عوامل موثر بر حيات آبزيان مي باشد و حداقل اكسيژن محلول مورد نياز آبزيان پنج ميلي گرم در يك ليتر است. نقش ميكرو اورگانيسم ها در تحولات شيميايي :
باكتريها ، قارچ ها ، جلبك ها به عنوان كاتاليزور هاي زنده در تعدادي از فرايندهاي شيميايي در آب و خاك نقش دارند . از ديدگاه شيمي آب ميكرو ارگانيسم ها را مي توان در سه گروه عمده باكتريها ، قارچ ها و جلبك ها دسته بندي كرد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه :

گندزدايي  به عنوان مهمترين مرحله  از  مكانيسم غير فعال سازي  يا  انهدام  ميكروبهاي  بيماريزا ( پاتوژنها) محسوب ميشود كه به منظور جلوگيري از انتشار بيماريهاي ناشي از آلودگي آبها در محيط زيست و ساكنين حريم رودخانه ها بكار ميرود . نكته مهم اين است كه فاضلاب بايستي قبل از  گندزدايي  تصفيه شود تا اينكه  عمل گندزدايي بطور موثر انجام پذير باشد . جدول شماره يك ليست برخي ميكروارگانيسم هايي كه معمولا در فاضلاب خانگي يافت مي شود و بيماريهاي ناشي از آن را نشان ميدهد .
زماني كه مولكولهاي اكسيژن بوسيله يك منبع انرژي به اتم هاي اكسيژن تجزيه مي شوند و متعاقب آن اين اتم هاي  اكسيژن  با مولكول اكسيژن برخورد مي كنند گاز ناپايدارازن (O₃  (توليد ميشود كه براي گندزدايي فاضلاب بكار ميرود ، در بيشتر تصفيه خانه هاي فاضلاب  ازن از طريق عبور گاز حاوي اكسيژن از ميان جريان متناوب با ولتاژ بالا ( 6 تا 20 كيلوولت ) بين دو الكترود كه توسط دي الكتريك  و فاصله تخليه از هم جدا ميشوند توليد مي شود . ازن در محل تهيه مي شود زيرا بسيار ناپايدار است و در چند لحظه پس از توليد به عنصر اكسيژن تجزيه مي شود .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

جهان و كمبود آب شيرين

جمعيت جهان در حال افزايش و منابع آب آشاميدني رو به کاهش است؛ بنابراين ممکن است جهان در آينده با مشکل کمبود آب مواجه شود. افزايش مصرف آب و کمبود حاصل از آن که بر اثر آلودگي نيز تشديد مي‌شود سبب شده‌است تا تأمين آب بهداشتي به يکي از دغدغه‌هاي اساسي جامعه جهاني تبديل شود. امراض ناشي از آلودگي‌هاي آب هرروزه هزاران و شايد دهها هزار نفر را مي‌کشد.

توانايي بازيافت آب، امکان دسترسي به يک منبع مناسب براي مصارف گوناگون را ايجاد مي‌کند. با به کارگيري فناوري‌هاي الکتريکي و مکانيکي به ‌سادگي مي‌‌توان آب آلوده را براي استفاده در کشاورزي و يا حتي براي مصارف خانگي بازيافت نمود. بدين‌ترتيب فيلترنمودن آب با فيلترهاي نانومتري، تحولي عظيم در بازيافت و استفاده مجدد از آب‌هاي صنعتي و کشاورزي ايجاد مي‌کند. فيلترهاي فيزيکي با منافذي در حد نانومتر مي‌توانند باکتري‌ها، ويروس‌ها و حتي واحدهاي کوچک پروتئين را صددرصد غربال کنند. با جداساز‌هاي الکتريکي که يون‌ها را به وسيله صفحات ابرخازن جذب مي‌کند مي‌توان نمک‌ها و مواد سنگين را جذب کرد. بررسي‌ فعاليت‌هاي مختلف دنيا، شامل برنامه‌هاي در دست اجرا و برنامه‌هاي آتي مراکز صنعتي و پژوهشي، نشان مي‌دهد که حوزه تصفيه يکي از حوزه‌هاي کاربرد فناوري‌نانو در صنعت آب است؛ و با بهره‌گيري از آن، هزينه‌هاي تصفيه آب به ميزان زيادي کاهش خواهد يافت.

دو زمينه اصلي در اين عرصه عبارتند از:
فيلترهاي نانومتري به منظور افزايش بازيابي آب در سيستم‌هاي موجود؛
نانوحسگرهاي زيستي به منظور تشخيص سريع و کامل آلودگي‌هاي آب.

فيلتراسيون عبارت است از عملي كه جرياني اعم از گاز يا مايع با فشار از طريق يك فيلتر براي جداسازي مواد معلق يا كلوئيدي كه مي تواند از جنس مواد گرانولي مانند شن ،  پارچه بسيار ظريف ، چيني بدون لعاب و يا كاغذ مخصوص باشد ، از آن عبور كند .

تكنولوژي مدرن فيلتراسيون به طور ويژه طي 30 سال گذشته مطابق با پيشرفت هاي علمي در شيمي پليمر به وجود آمده است . امروزه رنج وسيعي از عمليات فيلتراسيون ( با جريان مقطعي ) با غشاهاي پليمري انجام مي شود كه عموما غشاهاي نانوفيلترهاي تجاري ، پليمري مي باشند . نانوفيلتراسيون (NF ) يك جريان تحت فشار است كه با غشاي متخلخلي با فشار ( 500-150 ) پوند بر اينچ مربع و يا ( 34-10 ) بار ، ذراتي باوزن مولكولي 1000-200 ( دالتون ) را جدا مي كند .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

-اگر قطره ای که از یک قطه چکان در حال خروج است را در نظر بگیرید، این قطره در مقایسه با آب داخل یک لیوان نسبت آب شیرین در دسترس جهان به آبهای شور آن را نشان می دهد. به عبارت دیگر آب شیرین قابل دسترس جهان قطره ای در مقایسه به کل آب بیش نیست.
-کمبود آب یکی از چالشهای مهم جهان در هزاره سوم است.
-بطور متوسط 70 درصد این آب به مصرف کشاورزی می رسد که در کشور ما این رقم به بیش از 90درصد برآورد کرده اند.
-اکنون میزان سرانه آب در دنیا یک سوم کمتر از مقدار آن در 30 سال پیش است
-خاورمیانه متمرکزترین منطقه کم آب دنیاست و از میان 14 کشور، 9 کشور کم آب هستند.
-با توجه به اینکه تمام رودخانه های خاورمیانه بین چند کشور مشترک است، تنش بر سر حق آب در سرتاسر -این منطقه به یک مساله مهم سیاسی تبدیل شده است و ممکن است در آینده این موضوع به درگیریهایی منجر شود.
-با کاهش آب کشاورزی، واردات مواد غذایی افزایش می یابد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

هدايت هيدروليکى
مقدار جريان يا سرعت جريان آب از يک نقطه به نقطه ديگر متناسب با اختلاف پتانسيل است. اختلاف پتانسيل نسبت به فاصله نيز برابر با شيب هيدروليکى است که معادل است با تغييرات پتانسيل کل نسبت به فاصله بين دو نقطه. شيب هيدروليکى بين نقطه ۱ و ۲ را مى‌توان به‌صورت زير توصيف کرد:

dΦ / ds = ( Φ۱-Φ۲ ) / ( S۱-S۲ )

که ds فاصله بين نقاط ۱و ۲ مى‌باشد. همچنين در صورتى که اختلاف پتانسيل اسمزى ناچيز باشد و بتوان از آن صرف‌نظر کرد به جاى پتانسيل کل مى‌توان پتانسيل هيدروليکى يا h را بکار برد. بنابر اين شيب هيدروليکى (dh/ds) برابر است با:


dh / ds = (h۱-h۲) / ( S۱-S۲ )

چنانچه V سرعت جريان آب در خاک باشد اين سرعت متناسب با گراديان هيدروليکى است و ضريب تناسب عدد ثابت آن مى‌باشد:

V = -K ( dh / ds )
مقدار K را ضريب هدايت هيدروليکى مى‌ناميم. ملاحظه شود که جلوى K علامت منفى گذاشته شده است اين علامت نقشى در مقدار سرعت ندارد و فقط از نظر تعيين جهت جريان است. مثلاً اگر هميشه نقطه ۱ سمت راست و نقطه ۲سمت چپ انتخاب شود چنانچه با در نظر گرفتن علامت در جلو معادله نتيجه عدد مثبتى شد جريان از سمت چپ به راست و اگر عدد منفى بدست آمد جريان از راست به چپ خواهد بود.


توجه داشته باشيد که سرعت محاسبه شده با فرمول فوق سرعت ظاهرى است و سرعت واقعى آب که از منافذ بين ذرات خاک صورت مى‌گيرد به مراتب بيشتر از مقدار فوق است. زيرا آب فقط از داخل خلل و فرج عبور مى‌کند. چنانچه تخلخل خاک n باشد سرعت واقعى آب يا به اصطلاحى سرعت منفذى (Vp) عبارت است از:

Vp = V / n

در طراحى آبيارى سروکار ما با سرعت ظاهرى حرکت آب است، اما در بررسى انتقال مواد شيميايى در خاک و يا برخى مسائل زهکشى مى‌بايست سرعت منفذى نيز در نظر گرفته شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

طبقه بندي روش هاي آبياري سطحي

يك روش واحدي براي طبقه بندي روش هاي آبياري سطحي وجود ندارد. در يك طرح دو نوع وجود دارد- آن هايي كه از شيار براي هدايت آب استفاده مي كنند و آن هايي كه چنين نيستند. در هركدام، روش هايي را مي توان تعريف نمود كه در درجۀ كنترل آب و مقدار شيب متفاوت هستند. در ذيل چنين آمده اند:

در آبياري سطوح شيبدار، چه در هدايت آب در جهت شيب و چه در كنترل جريان در طي پهناي مجموعۀ آبياري، توجه بيشتري داشت. اين اقدامات، اغلب بر اقدامات زراعي و نياز نيروي كار براي رسيدن به عملكرد بيشتر، چيرگي دارد. برخي از اين اقدامات در ذيل توضيح داده مي شوند. در صورتيكه شيب حذف شود؛ اين اقدامات ديگر لازم نيستند. يا حداقل تفاوت فاحشي دارند. لذا، حوضچه هاي مسطح، با تمايز كم بين اينكه شيارها در حوضچه استفاده مي شوند يا خير؛ اغلب در نوع متفاوتي از آبياري سطحي قرار داده مي شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه

آب آشاميدني آب گوارائي است كه عوامل فيزيكي , شيميائي و بيولوژيكي آن در حدي باشد كه مصرف آن عارضه سوئي در كوتاه مدت و يا دراز مدت در انسان ايجاد نكند .

با توجه به اينكه در هنگام عبور آب در لوله‏ ها امكاناتي جهت آلودگي وجود دارد لذا دو نكته اساسي بايد مورد توجه قرار گيرد .

الف : فشار آب درون شبكه لوله كشي بايد در كليه قسمتها بنحوي حفظ گردد كه امكان انتقال , الودگي از خارج بدرون لوله ‏ها فراهم نگردد .

ب : ميزان كلر باقيمانده بايد در حدي باشد كه آلودگيهاي اتفاقي در شبكه را از بين ببرد

ويژگيهاي بيولوژيكي و حدمجاز آلودگي باكتريولوژيكي آب آشاميدني
ويژگيهاي ميكربي آب آشاميدني مبناي قضاوت در مورد تعيين قابليت شرب آبها از نقطه نظر بيولوژيكي قرار مي‏گيرد . البته قضاوت صحيح بدون رعايت ساير جوانب از جمله شرايط و دوره تناوب نمونه برداري  نگهداري نمونه‏ها و بالاخره دقت در انجام آزمايشها ميسر نخواهد بود .

اصولا آبي كه بمصرف آشاميدن ميرسد بايد از ميكرو اورگانيسم‏هاي بيماريزاي شناخته شده و همچنين باكتريهاي نشانگر  كه نشانه آلودگي آب با مدفوع است عاري باشد . كليفرمها مهمترين باكتريهاي نشانگر هستند كه در آزمايش باكتريولوژيكي آبها مورد توجه قرار ميگيرند . گرچه اين باكتريها غير از مدفوع در منابع ديگر نظير آب و خاك نيز ممكن است يافت شوند ولي فراواني بسيارشان در مدفوع انسان و ساير حيوانات خونگرم و دارا بودن ويژگيهاي ديگر است كه باعث مي‏شود اين باكتريها در آزمايشهاي مستمر آبهاي آشاميدني از اهميت خاصي برخوردار باشند . باكتريهاي كليفرم را مي‏توان چنين تعريف نمود : " كليه باكتريهاي گرم منفي ميله‏اي شكل بدون هاگ كه مي‏توانند در حضور املاح صفراوي رشد كرده و در مدت 24 تا 48 ساعت در دماي 35 تا 37 درجه سانتيگراد از قند لاكتوز اسيد , گاز والدئيد توليد كرده و اكسيد از منفي باشند ". آن دسته از كليفرم‏ها كه مي‏توانند در دماي 44 درجه سانتي گراد تا مدت 48 ساعت از اسيد آمينه تريپتوفان , اندول توليد نمايند بعنوان اشريشياكلي  شناخته مي‏شوند كه در صورت لزوم مي‏توان آزمايشهاي تائيدي IMVIC را انجام داد .

باكتريهاي نشانگر ديگر مانند استرپتوكوكوس‏هاي مدفوعي  و كلوستريديوم‏هاي  احيأ كننده سولفيت نيز ميتوانند در تعيين منشأ آلودگي آب با مدفوع و ارزشيابي كارآيي روش كلرينه كردن مورد استفاده قرار گيرند .
- استانداردهاي باكتريولوژيكي آب آشاميدني

آب آشاميدني بايد از باكتري‏هاي كلي فرم عاري باشد . هنگاميكه استانداردهاي باكتريولوژيك توصيه مي‏گردد بايد توجه داشت كه بين آب شبكه‏هاي بزرگ كه توسط عده زيادي از مردم مصرف مي‏شود و چاه‏هاي خانگي يا چشمه‏ها و چاه‏هائي كه توسط عده‏ كمي از مردم مورد استفاده قرار مي‏گيرد تفاوت از نظر نحوه آبرساني وجود دارد . بعنوان مثال : در مورد اجتماعات كوچك ممكن است لوله‏كشي از منبع آب از نظر اقتصادي عملي نباشد . بايد در نظر داشت كه آيا آب لوله‏كشي كلرينه شده است ؟ و نمونه‏برداري قبل و يا بعد از وارد شدن آب به شبكه توزيع  صورت گرفته است . نحوه نمونه‏برداري جهت آزمايش باكتريولوژيك آب داراي اهميت بسياري است .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب