دانلود گزارش کارآموزی آزمایش ‌های آب و فاضلاب

خواص‌آب

آب حالت محلول ترکیبo2H می‌باشد یازده درصد وزنی آب را هیدروژن و 89 درصد آن‌را اکسیژن تشکیل می‌دهد. آب خالص در طبیعت یافت ‌نمی‌شود و همیشه با مقداری مواد خارجی همراه است.

خواص فیزیکی آب‌های آشامیدنی

الف) درجه گرمای آب آشامیدنی: آب بسیار سرد اثرهای بدی بر دستگاه گوارش انسان دارد و آب با درجه گرمای بسیار حالت بی‌مزگی داشته و گوارا نیست. درجه گرمای آب آشامیدنی باید میان 5 تا 15 درجه باشد. مناسب‌ترین درجه گرمای آب آشامیدنی 8 تا 12 درجه سانتی‌گراد است.

ب) رنگ آب آشامیدنی: آب آشامیدنی باید بی‌رنگ باشد و در ضخامت‌های زیاد رنگ آبی مایل به سبز زلالی را داشته باشد.

ج) بوی آب آشامیدنی: آب آشامیدنی باید بی‌بو باشد وجود اسید سولفوریک، کلر، فنول، آمونیاک به آب بوی ناخوشایند می‌دهند. با 50 تا 60  درجه گرم کردن آب بوی آن بیشتر نمودار می‌گردد. آزمایش تعیین بو بهتر است در محل برداشت آب انجام گیرد تا اینکه پیش از آزمایش گازهای بودار از آب بیرون نروند.

د) مزه‌ی آب آشامیدنی: مزه آب گوارا باشد. آب با درجه سختی کم حالت بی‌مزگی ناخوشایندی را می‌دهد. شوری آب نشانه‌ی وجود نمک خوراکی و تخلی آن دلیل زیادی ترکیب‌های منیزیم می‌باشد. آب‌های قلیایی (9PH>) مزه آب صابون را دارند در حالی که آب‌های اسیدی (6PH<) ترش مزه هستند. وجود زیادی نمک‌های آهن و آلومینیوم مزه آب را گس می‌کند در حالی که مزه گندیدگی آب به علت آلودگی‌های آلی آنست که ممکن است همراه با میکروب‌های بیماری‌زا نیز باشد.

برای بررسی کیفیت آب در تصفیه خانه گام‌های زیر برداشته می‌شوند:

نمونه‌برداری از آب: در یک تصفیه خانه و یا یک منبع طبیعی آب، نمونه‌برداری از آب باید منظم و در چند نقطه از مسیر جریان آن انجام گیرد. نمونه‌برداری از نقطه‌ی وارد شدن آب به تصفیه خانه و نقطه‌ی بیرون رفتن آن کافی نیست بلکه برای کنترل کار واحدهای گوناگون نیز باید نمونه‌برداری‌ها و آزمایش‌های لازم انجام گیرد. بسته به وسایل آزمایش و سیستم کار در آزمایش‌گاه تصفیه‌خانه نمونه‌های برداشت. آب 2 تا 3 لیتر می‌باشد و باید هنگام برداشت توجه شود که هیچ‌گونه گازی از آن بیرون نرود و فوراً شیشه‌ی نمونه بسته شود. زمان میان برداشت نمونه و آزمایش آن نباید از 72 ساعت تجاوز کند. شیشه نمونه‌برداری باید قبلاً با آب مورد آزمایش چند بار شسته شود. فاصله ‌ دو نمونه‌برداری برای آزمایش‌های تعیین خواص فیزیکی و شیمیایی منبع‌های طبیعی آب حداکثر 3 ماه و برای آزمایش‌های باکتریولوژی در مورد شهرهای کوچک حداقل یک تا دوهفته و برای شهرهای بزرگ هر روز باید انجام گیرد. از آب تصفیه شده‌ای که برای فرستادن در شبکه آماده شده است باید هر روز نمونه‌برداری و آزمایش به عمل آید.

آزمایش آب

معمولاً دو گروه آزمایش روی آب انجام می‌گیرد:

نخست، آزمایش‌های روزمره- آزمایش‌های روزمره در یک تصفیه خانه شامل تعیین خواص فیزیکی نظیر تعیین درجه گرما رنگ‌ بو و  مزه آب و تعیین خواص شیمیایی نظیر درجه سختی آب‌ درجه اسیدی‌ مقدار گازهای محلول در آب و مقدار ترکیب‌های 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 میلی‌لیتر آب و نوع آنها.

دوم، آزمایش کامل‌ برای طرح یک تصفیه‌خانه و انتخاب واحدهای مناسب برای تصفیه ‌ آب مورد نظر را و تعیین ابعاد یکان‌های نامبره نیاز به آگاهی کامل بر تمام خواص فیزیکی و شیمیایی آب می‌باشند. یکی از این آزمایش‌ها، آزمایش تعیین نوع و مقدار مواد منعقد کننده لازم برای ته‌نشینی مواد معلق می‌باشد. همچنین در این آزمایش تعیین مقدار همه نمک‌های موجود در آب حتی به مقدارهای بسیار ناچیز لازم است تا پیش‌بینی اثر آن مواد در بازده کار یکان‌های گوناگون تصفیه ‌خانه امکان‌پذیر باشد برای این آزمایش‌ها باید نمونه‌برداری از آب در روزهای گوناگون سال و در ساعت‌های گوناگون روز انجام گیرد. ساعت و روز برداشت نمونه باید متناوباً تغییر کنند تا اینکه همه حالت‌های گوناگون آب در منبع طبیعی مورد برداشت بررسی شده باشند.

روش‌های تصفیه آب:

آبی که در طبیعیت بدست می‌آید معمولاً قابل استفاده نبوده و باید تصفیه گردد. این کار به ویژه برای آب‌های روی زمین خیلی لازم است. آب‌های آلوده را می‌توان به سه روش مکانیکی شیمیایی‌ و زیستی (بیولوژیک) تصفیه نمود. در تصفیه ‌آب آشامیدنی ممکن است چند گونه از تصفیه‌های نامبرده تواماً در یک دستگاه انجام گیرد. مهمترین روش‌های متداول در تصفیه ‌ آب آشامیدنی عبارتند از:

گرفتن مواد درشت با کمک آشغال‌‌گیر

ته‌نشین کردن مواد خارجی معلّق در آب

تصفیه آب با کمک صافی‌ها

اکسید کرد مواد آلی موجود در آب با کمک هوا رسانی

گندزدایی آب توسط مواد شیمیایی

شبکه آشغال‌گیر

پیش از ورود آب به تصفیه‌خانه با کمک این شبکه‌هی فلزی مواد بزرگ شناور در آب گرفته می‌شوند. از این رو تنها برای برداشت از منبع روی زمینی مانند رودخانه‌ها به کار می‌روند. در صورت زیاد بودن مواد شناور در آب رودخانه و برای جلوگیری از بسته شدن شبکه‌های نامبرده آنها را در دو یا سه ردیف با سوراخهای گوناگون قرار می‌دهند شبکه‌های آشغال‌گیر درشت با سوراخهای 20 تا 30 میلیمتر و شبکه‌های ریز با سوراخ‌های 2 تا 5 میلیمتر و شبکه‌های خیلی ریز که به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرند با سوراخ‌های 2/0 تا یک میلیمتر ساخته می‌شوند. مجموع سطح سوراخ‌های نخستین شبکه باید 5/1 تا 2 برابر سطح مقطع لوله آورنده آب به تصفیه‌خانه باشد و سرعت آب در سوراخ‌های شبکه نباید بیش از 66/0 متر بر ثانیه گردد.

روش ته‌نشین کردن مواد خارجی آب

ته‌نشین ردون استفاده از مواد شیمیایی: تصفیه در استخرهای ته‌نشینی را معملولاً تصفیه مقدماتی آب نیز می‌نامند. چون آب‌های موجود د رطبیعت درارای مقداری مواد معلق می باشند ۀ‌که در مرحله‌ی نخست باید از آب گرفته شوند نبابراین آّ را وارد استخرهای بزرگی می‌کنند و از سوی دیگر خارج می‌سازند آب پس از وارد شدن به استخر سرعتش کاسته شده و به 2 تا 10 میلیمتر در ثانیه می‌رسد این سرعت کافی است که به ذرات معلق امگان ته‌نشینی را بدهد. این کار ممکن است به شکل متناوب نیز صورت گیرد یعنی استخری را پر ا آب کرده بگذارند ته‌نشین گردد و سپس آب‌را خلی نموده و استخر را بشویند. ولی این شک لکار تنها برای دری‌های کم اجرا پذیر است و نیاز به تعداد زیادی استخر می‌گردد. از این رو امروزه کمتر از این روش استفاده می‌شود.

ته‌نشینی با استفاده از مواد شیمیایی

برای کوتاه کردن مدت زمان ته‌نشنی و نیز برا ی کم کردن مقدار نمک‌های محلول در آب غالباً استخرهای ساده‌ ته‌نشینی کفایت نکرده و کاربرد مواد شیمیایی جهت تصفیه آب لازم می‌گردد. نوع و مقدار مواد شیمیایی لازم باید نسبت به نوع آب و مواد آن در آزمایشگاه تعیین گردد.

مواد شیمیایی که برای ته‌نشینی مواد خارجی آب مصرف می‌شوند به صورت زیر کار می‌کنند:

نخست مواد شیمیایی مصرفی که بیشتر دارای بار الکتریکی مثبت می‌باشند مواد ریز معلق در آب را که معمولاً دارای بار منفی هستند به دور خود جذب کرده و ذرات معلق بزرگ و سنگین‌تری را می‌سازند و برای ته‌نشنی آماده می‌کنند این پدیده را انعقاد می‌نامند.

دوم: مواد شیمیایی با نمک‌های محلول در آب ترکیب شیمیایی نموده و از نمک‌های محلول نمک‌های نامحلول به وجود می‌آورند و آنها را برای ته‌نشینی آماده می‌سازند. مواد شیمیایی که در تصفیه آب آشامیدنی به کار می‌روند بسیار گوناگون می‌باشند و مهمترین آنها عبارتند از: سلوفات آلومینیوم (زاج سفید)(o2H18.3)4So)2Al) آلومینیوم سدیم(2NaAlo) کلرور آلومینیوم‌ (o2H6,3Alcl) کلرور آهن (o2H6,3Fecl) سولفات آهن سه‌ارزشیo2H9,3(4So)2Fe سولفات آهن (o2H7,4seF) سولفات مس (کات کبود) (o2H5,4CuSo).

کاربرد روش‌های گوناگون تصفیه آب

بسته به نتایج آزمایش آب خام باید یک رشته تصفیه‌هایی برای آن   پیش‌بینی نمود تا از نظر بهداشتی مناسب برای آشامیدن گردیده و تا آنجا که ممکن است جواب گوی‌نیازهای دیگری نیز مانند شستشوی روزانه و کاربرد در کارخانه‌ها باشد. مهم‌ترین کاربردهایی که از روش‌های گوناگون تصفیه آب در شهرها لازم می‌آیند به ترتیب اهمیت عبارتند از:

گندزدایی آب آشامیدنی: کارگندزدایی و کشتن باکتری‌های موجود در آب ممکن است به صورت شیمیایی و یا فیزیکی انجام گیرد. کم‌ترین تصفیه‌ایست که در شبکه آبرسانی هر شهر باید به اجرا درآید. گندزدایی به روش‌های زیر انجام پذیر است:

الف) کلر زدن: روش‌کلر زنی ارزان‌ترین 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 می‌باشد و سمی است . کلر و یا ترکیب‌های آن پس از ورود به آب تجزیه شده و تولید اسید هیپوکلروس clo , Hclo می‌کند که روی پرتو پلاسم سلول زنده اثر کرده و فعل و انفعال آنزیم از کار می‌اندازد. در مورد گاز کلر نتیجه می‌شود.  

در صورت به کار بردن ترکیب هیپو کلریت کلسیم نتیجه می‌شود.

پس خاصیت گندزدایی Hclo بیشتر از clo- است. اگر آب دارای خاصیت قلیاتی باشد اسید مزبور خنثی شده و از خاصیت گندزدایی کلر کاسته می‌شود. پس مقدار کلر لازم برای گندزدایی آب با درجه pH آب بستگی دارد.

عامل دیگر که در میزان مصرف کلر مؤثر است درجه گرمای آب می‌باشد. برای نمونه اثر کلر در محیطی با درجه اسیدی ثابت در گرمای 30 درجه سه‌برابر اثر آن در 4 درجه است بجز دو عامل نام برده درجه آلودگی آب نیز در تعیین مقدار کلر لازم تأثیر 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 آب‌های آلوده است. ولی برای آب‌های خام مصرفی در آبرسانی معمولاً بیش از یک تا 3 گرم کلر برای هر متر مکعب آب خام مصرف نمی‌کنند. 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 می‌سازد از نظر بهداشتی تا 50 میلی‌گرم 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 می‌شود.

به‌جز روش‌های نامبرده می‌توان جذب کلر اضافی را از آب با کمک پودر زغال فعال که روی صافی‌ها قرار داده‌ شده است انجام داد.

کلر ماده‌ایست 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 میکروب‌ها نیز رسیده و مقدار همه در آب باقی بماند. باید در نظر داشت که کلر در کار بعضی از واحدهای تصفیه‌خانه (هم‌چون واحدهای تصفیه زیستی و یکان‌های کم کردن آهن و منگنز) اخلال می‌کند. 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 می‌دهد. این‌گونه کلر زنی را کلر زنی پیشین می‌نامند. معمولاً در آخر تصفیه ممکن است به آب دوباره به مقدار کمی کلر بزنند که بنام کلرزنی نهایی نامیده می‌شود. هیپو کلریت کلسیم که از جذب گاز کلر بر روی آب آهک به دست می‌‌آید مخلوطی است از o2H4,2(clo)ca و می‌توان آن را به صورت پودر به بازار تهیه نمود. پودر نام برده  را به نسبت ده درصد در آب حل‌کرده و پس از ته‌نشین شدن ترکیب‌های آهکی آن، بسته به نیاز از محلول آن برای افزودن به آب آشامیدنی استفاده می‌شود. در مصرف هیپوکلریت باید توجه نمود که نزدیک به ده‌درصد از کلر موجود در هیپوکلریت به صورت لجن هدر می‌رود. مصرف هیپوکلریت ساده‌تر و در روستاها کاربرد بیشتری دارد ولی اثر آن ضعیف‌تر از کلرگازی است. دستگاه‌های کلر زنی گازی کلر گازی را مستقیماً وارد آب مورد تصفیه نمی‌کنند. بلکه نخست آن‌ را با آب می‌آمیزند و سپس محلول به دست آمده را در لوله آب شهر تزریق و یا در منبع‌های ذخیره آب وارد و آنرا با آب مخلوط می‌کنند.

كلر ماده‌ايست اكسيد كننده پس در تعيين مقدار مصرف آن بايد توجه نمود كه آنقدر كلر به آب افزود تا بجز اكسيد كردن مواد اكسيد كردن مواد اكسيدپذير آب به مصرف كشتن ميكروب‌ها نيز رسيده و مقدار همه در آب باقي بماند. بايد در نظر داشت كه كلر در كار بعضي از واحدهاي تصفيه‌خانه (هم‌چون واحدهاي تصفية زيستي و يكان‌هاي كم كردن آهن و منگنز) اخلال مي‌كند. پس با توجه به اين موضوع محل كلر مزيت را خواهد داشت كه آب كلردار پس از عبور از صافي به ويژه وقتي در صافي از زغال فعال نيز استفاده شده باشد مقدار زيادي از بوي خود را از دست مي‌دهد. اين‌گونه كلر زني را كلر زني پيشين مي‌نامند. معمولاً در آخر تصفيه ممكن است به آب دوباره به مقدار كمي كلر بزنند كه بنام كلرزني نهايي ناميده مي‌شود. هيپو كلريت كلسيم كه از جذب گاز كلر بر روي آب آهك به دست مي‌‌آيد مخلوطي است از o2H4,2(clo)ca و مي‌توان آن را به صورت پودر به بازار تهيه نمود. پودر نام برده را به نسبت ده درصد در آب حل‌كرده و پس از ته‌نشين شدن تركيب‌هاي آهكي آن، بسته به نياز از محلول آن براي افزودن به آب آشاميدني استفاده مي‌شود. در مصرف هيپوكلريت بايد توجه نمود كه نزديك به ده‌درصد از كلر موجود در هيپوكلريت به صورت لجن هدر مي‌رود. مصرف هيپوكلريت ساده‌تر و در روستاها كاربرد بيشتري دارد ولي اثر آن ضعيف‌تر از كلرگازي است. دستگاه‌هاي كلر زني گازي ـ كلر گازي را مستقيماً وارد آب مورد تصفيه نمي‌كنند. بلكه نخست آن‌ را با آب مي‌آميزند و سپس محلول به دست آمده را در لولة آب شهر تزريق و يا در منبع‌هاي ذخيرة آب وارد و آنرا با آب مخلوط مي‌كنند.

كاربرد اُزون: با كمك جريان متناوب برق با فشار 8 تا10 هزار ولت و با فركانس 500 مي‌توان اُزون (3o) توليد نمود و براي گندزدايي آب آشاميدني به كار برد. مقدار اُزون مصرفي بسته به درجة آلودگي آب و نيز بر حسب اينكه تصفيه با اُزون به عنوان تنها وسيله‌ي تصفيه در نظر گرفته شده باشد و يا به هم راه صافي بكار رود تغيير مي‌كند مقدار اُزون لازم براي گندزدايي آب 5/0 تا يك گرم اُزون در هر متر مكعب آب و مدت كار گندزدايي 10 تا 15 دقيقه مي‌باشد. در اين مدت زمان اُزون گازي شكل و مخلوط با هوا را بايد به درون آب وارد نمود امتياز كاربرد اُزون در اين است كه پس از گندزدايي در آب نمي‌ماند و ضمناً بو و مزة آب را بر خلاف كلر تغيير نمي‌دهد ولي در عوض گران ‌بهاتر است.

گندزدايي با كمك اشعه ماوراء بنفش: اين روش فيزيكي براي تصفيه خانه‌هاي كوچك قابل استفاده است طول موج‌هاي لازم 200 تا 300 ميلي ميكرون () مدت گندزدايي 3 ثانيه و مصرف برق حدود 40 وات ساعت براي هر متر مكعب آب مي‌باشد.

كاربرد يد و برم: براي گندزدايي آب به اندازه‌هاي كم مي‌توان از يد و برم استفاده نمود كار با آنها آسان است و امروزه قرص‌هايي از اين مواد در بازار براي گندزايي آب وجود دارد.

جوشانيدن آب: عملاً باكتري‌ها در درجه گرماي 75 درجه در آب مي‌ميرند ولي از نظر اطمينان بايد آب را جوشانيد. گندزدايي آب به روش جوشانيدن خيلي گران تمام مي‌شود و براي هر مقدار كم در خانه‌ها قابل استفاده است.

انواع منبع‌هاي ذخيرة آب

مقدار مصرف شهري زير تأثير يك رشته نوسانهايي قرار مي‌گيرند كه مهم ترين آنها عبارتند از نوسان‌هاي سالانه و نوسنان‌هاي رزانه و نوسان‌هاي ساعتي و از سوي ديگر آب‌دهي منبع‌هاي طبيعي تهية آب نيز بع علت تغييرات فصلي و سالانه در مقدار بارندگي نوسان‌هايي به همراه دارند. براي مطابقت دادن مقدار مصرف آب با مقدار آّ موجود در طبيعت هميشه نياز به تأسيساتي بنام منبع‌هاي ذخيرة آب هست كه بتوانند در زمان پرآبي و يا كمي مصرف آب را در خود ذخيره نموده و در زمان كم‌آبي و يا زيادي مصرف آن را در اختيار مصرف‌كنندگان بگذارند.

منبع‌هاي ذخيره بسته به نوع نوسان‌هاي مصرف انواع گوناگوني دارند. منبع‌هاي ذخيرة فصلي كه غالباً در پشت سدها ايجاد مي‌گردند. جبران نوسان‌هاي فصلي و سالانه را نموده، مصرف آب شهرها و آبياري كشاورزي را تأمين مي‌كنند. همچنين سفره‌هاي زيرزمين منبع‌هاي طبيعي هستند كه با تغذيه‌ي مصنوعي آنها در سال‌هاي پرباران، مي‌توان در سال‌هاي كه باران توسط چاه‌زني آب مورد نياز را دوباره از آنها برداشت نمود. منبع‌هاي ذخيره‌اي كه در اين بخش مورد بررسي قرار مي‌گيرند براي تأمين نوسان‌هاي ساعتي و روزانه مصرف آب شهرها به كار مي‌روند. اين منبع‌ها غالباً بجز جبران نوسان‌هاي مصرف شهر كار تأمين فشار لازم در شبكه شهري را نيز انجام مي‌دهند. اين نوع منبع‌ها به‌نام منبع‌هاي بلند ناميده مي‌شوند. براي ذخيرة آب و تأمين فشار در شهرك‌ها و يا شهرك و يا در ساختمان‌هاي بلند گاهي از منبع‌هاي زير فشار نيز استفاده مي‌گردد كه مستقيماً توسط پمپي فشار درون آن در حد معيني ثابت نگه‌داري مي‌شود.

منبع‌هاي زميني هم تراز با ناحيه‌ي مصرف كننده‌ي آب ـ منبع‌هاي بلندـ منبع‌هاي زيرزميني بلند.(از كتاب آبرساني شهري)

كلر باقيمانده به روش كاليمتري DPD :

وقتي N-N دي اتيل P فنيلن دي‌آمين (DPD ) را به عنوان آب شامل كلر آزاد باقيمانده اضافه كنيم. واكنش فوري صورت مي‌گيرد. و رنگ قرمز حاصل مي‌شود. شدت اين رنگ قرمز را كه متناسب با غلظت كلر باقيمانده است مي‌توان با روش كاليمتري تعيين كند.

معرف‌هاي مخصوص:

بسته‌هاي پودر كلر باقيماندة آزاد Hach DPD : اين بسته‌ها براي ml 25 نمونه مناسب است.

بسته‌هاي پودر كلر كل باقيماندهH ach DPD : اين بسته‌ها براي ml 25 نمونه مناسب است.

محلول ذخيره پرمنگنات پتاسيم: 891/0 گرم از پرمنگنات پتاسيم (4kmno) را وزن كرده و به بالن يك ليتري منتقل كنيد. ابتدا پرمنگنات را در ml200 DDw حل كنيد و سپس آن را به حجم يك ليتر برسانيد.

محلول استاندارد پرمنگتات پتاسيم (معادل كلرmg/L 10): ml10 از محلول ذخيره 4Kmno را در بالن يك ليتري بريزيد و آن را با DDw به حجم يك ليتر برسانيد.

نياز اكسيژن بيوشيميايي BoD:

آزمايش BoD مقدار نسبي اكسيژن براي اكسيداسيون بيولوژيك فاضلاب‌ها، پس‌آب ها و آب‌هاي آلوده را تعيين مي‌كند. اين تنها آزمايش تعيين مقداراكسيژن لازم براي باكتريها است تا مواد آلي قابل تجزيه تثبيت شوند. تثبيت كامل براي مقاصد عملي نياز به مدت زمان طولاني كشت دارد. بنابراين مدت زمان 5 روز استاندارد تلقي مي‌شود. نمونه‌ها در تاريكي و دماي 20 در دستگاه انكوباتور نگهداري مي‌شود. مقدار اكسيژن حل شده در ابتدا و در پايان 5 روز با استفاده از روش وينكر (روش اصلاح شدة آزيد) اندازه‌گيري مي‌شود. نمونة 5 روز كشت داده شده بايد از mg/L 2 اكسيژن حل شده را مصرف كرده باشد و بيش از mg/L 5/0 اكسيژن حل شده باقي مانده باشد.

آزمايش BoD را بلافاصله پس از جمع‌آوري نمونه انجام دهيد. در كتاب روش‌هاي استاندارد (1989.صص 37-1) حداكثر زمان نگهداري نمونه براي آزمايش BoD، 6 ساعت توصيه مي‌شود.

معرف‌ها و تجهيزات مخصوص:

1- انكوباتور BoD: دما را روي 20 ميزان كنيد. دماي روزانه را يادداشت كنيد.

2- براي دقيق كردن 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 كنيد و آن را به حجم يك ليتر برسانيد. PH را در هر ماه چك كنيد. PH بايد 1/04/7 باشد. اگر PH بافر در اين محدوده نبود آن را دور بريزيد.

ب) محلول سولفات منيزيم: 5/22 گرم o2H7 , 4mgSo را در DDw حل كنيد به حجم يك ليتر برسانيد.

ج) محلول كلريد كلسيم: 5/27 گرم 2cacl ايندر (يا 4/36 گرم o2H2 . 2cacl ) را در DDw حل كنيد و آن را به حجم يك ليتر برسانيد.

د) محلول كلريد فريك: 25/0 گرم o2H2 , 3Fecl را در DDw حل كنيد و آن را به حجم يك ليتر برسانيد.

1- كلر زدايي:

الف) محلول سولفيت سديم، N25% : 5/787 ميلي گرم 3So2Na ايندر را در 500 DDw حل كنيد اين محلول را هر روز تازه تهيه كنيد.

ب) محلول اسيد سولفوريك، 7/507 1 : ml410 اسيد 4So2H غليظ را به ml150 DDw اضافه كنيد. سپس آن را خنك و تا حجم ml20 رقيق كنيد.

ج) محلول يديد پتاسيم: 10 گرم KI را در ml100 DDw حل كنيد. اين محلول را هر ماه تازه تهيه كنيد. آن را در تاريكي نگهداري كنيد. اگر محلول زرد رنگ شد، آن را دور بريزيد.

براي ميزان كردن PH:

الف) اسيد سولفوريك، N1 : 40 گرم NaoH را همراه با همزن در DDw حل كنيد. آن را خنك كنيد به حجم يك ليتر برسانيد.

بذر (seed): بذر عبارتست از يك جمعيت موجوات بيولوژيك كه قادرند مواد آلي را اكسيد كنند. يك نوع از اين بذرها، فاضلاب خانگي تصفيه نشده ته‌نشين شده‌اي است كه در cْ 20 به مدت 1 تا 36 ساعت نگهداري شده است. بعد از اين مدت اوليه در cْ 20 بذر را در يخچال نگهداي كنيد بهتر آن است كه از بذر جمع‌آوري شده از منبعي كه ارگانيسم‌هاي آن با ويژگي‌هاي فاضلاب تحت بررسي سازگار باشند، استفاده كنيد.

كتاب روش‌هاي استاندارد (1989، ص 6-5) بذر پس‌آب سيستم تصفيه بيولوژيك فاضلاب را توصيه مي‌كند. راه ديگر، تهيه بذر از محل بعد از تخليه پس‌آب در آب‌هاي دريافت كننده مي‌باشد.

روش كار

1- نمونه‌هاي رقيق نشده: اينگونه نمومه‌ها، از آب‌هاي داراي كيفيت بالا هستند كه BoD پنچ روزة آنها كمتر از L/mgDo7 است. Do اوليه بايد نزديك به سطح اشباع باش، در غير اينصورت، نمونه را تا رسيدن به حالت اشباع هوادهي كنيد. Do اوليه را زود اندازه بگيريد. در 20 به مدت 5 روز كشت دهيد و Do نهايي را اندازه بگيريد.

1D = اكسيژن حل شدة اوليه

5D= اكسيژن حل شدة 5 روزه.

2- نمونه‌هاي رقيق شده: چون قابليت از حلال اكسيژن در آب محدود است، نمونه‌هايي را كه مشكوك به داشتن BoD بالا هستند. بايد رقيق كرد. هميشه براي رقيق كردن آب از DDw با كيفيت بالاي آزمايشگاهي استفاده كنيد. آب را با منبعي از هواي فشردة تميز هوادهي كنيد. آبي را كه براي رقيق كردن به كار مي‌بريد بايد داراي دماي 20 باشد. به ازاي هر ليتر آب مورد نياز براي رقيق كردن، ml1 از هر يك از محلول‌هاي بافر فسفات منيزيم ـ كلسيم و كلول فريك اضافه كنيد. اگر آب مخصوص رقيق كردن را ذخيره مي‌كنيد، بافر فسفات را درست قبل از استفاده اضافه كنيد. براي آزمايش كيفيت آب رقيق كردن، يك بطري پر از آب رقيق كردن را 5 روز در cْ20 كشت دهيد. مقدار اوليه (1D) و 5 روز (5D) Do را تعيين كنيد. مقدار Do مصرف شده را در 5 روز نبايد بيشتر از L/mg 2/0 و بهتر است كه بيشتر از L/mg 1/0 نباشد. اگر مصرف Do بيشتر از L/mg 2/0 باشد نتايج به دست آمده براي نمونه‌هايي كه با اين رقيق شده‌اند، مردود است. براي توصيه‌هاي مربوط به بهبود كيفيت آب رقيق كنده به كتاب روش‌هاي استاندارد (1989ـ ص 4-5 تا 6-5 ) و يانگ و همكاران (1981ـ ص 1259ـ1253) مراجعه كنيد.

تقاضاي شيميايي اكسيژن (‍CoD)

خلاصه روش: اكسيژن مورد نياز شيميايي، معياري از اكسيژن معادل با مقدار مادة‌ آلي موجود در نمونه كه قابليت اكسيد شدن با يك اكسيد كنندة‌ شيميايي قوي را دارد، به دست مي‌دهد. روش رفلاكس دي كرومات براي تعيين CoD از اين جهت انتخاب شده است كه نسبت به اكسيد كننده‌هاي ديگر از نظر قابليت اكسيد كردن و قابليت كاربرد براي دامنه وسيعي از نمونه‌هاي و آساني عمل، داراي مزايا و برتري‌هايي است. بيشتر مواد آلي در اثر جوشاندن با مخلوط اسيد كروميك و سولفوريك تخريب مي‌شوند. نمونه را با مقدار مشخصي از دي‌‌كرومات پتاسيم و اسيد سولفوريك رفلاكس مي‌كنند و سپس مقدار اضافي دي‌كرومات را با سولفات مضاعف آمونيوم و آهن II تيتر مي‌كنند. مقدار ماده آلي قابل اكسيد شدن كه به صورت اكسيژن معادل اندازه‌گيري مي‌شود، متناسب با مقدار دي‌كرومات پتاسيم مصرف شده است. اين روش براي فاضلاب‌هاي معمولي طراحي شده است. ولي با تغييراتي مي‌توان آن را براي نمونه‌هاي ديگر نيز به كار برد، براي جزئيات بيشتر به كتاب روش‌هاي استاندارد (1989 ص 10-5 تا 14-5) مراجعه كنيد.

تذكّر: 1- جيوه يك مادة‌ خطرناك است. تمام محلول‌هاي زايد حاوي جيوه بايد در ظرف برچسب‌دار نگهداري شوند.

2- در تعيين CoD ، مراقبت و تميز كردن ظروف شيشه‌اي از اهميت خاصي برخوردار است. زيرا كمترين مقدار آلودگي آلي نتايج آزمايش را بسيار تغيير مي‌دهد. بالن و لبردها را بايد قبل از هر بار مصرف با دقت با o4S2H 7/7 %50 و سپس با DDw شسته شوند.

اندازه‌گيري BoD و CoD

مهمترين عواملي كه در تعيين شدت آلودگي فاضلاب يا پساب دخالت دارد و اندازه‌گيري آنها در آزمايشگاه نهايت ضرورت را خواهد داشت تعيين مقادير BoD (Biochemical oxygen Demand) و CoD (Chemical oxygen demand) و (permangnat value) مي باشد. چون اندازه‌گيري BoD در آزمايشگاه عملاً پنج روز به طول مي‌انجامد لذا آن را به BoD5 نمايش مي‌‌دهند، ميزان اكسيژن تزريقي براي اكسيداسيون آلوده كننده فاضلاب را از روي رقم BoD5 محاسبه نمايند. بنابراين تعريف كلي BoD5 خواهد بود (اكسيژن لازم براي اكسيداسيون آلودگي‌هاي فاضلاب بطريقه بيولوژيكي).

CoD نيز كه تعريف آن عبارت است از: (اكسيژن لازم براي اكسيداسيون آلودگي‌هاي فاضلاب بطريقه شيميايي) در زماني كه حداكثر 2 ساعت تعيين مي‌گردد.

از اين رو در آزمايشگاه‌ها ترجيح مي‌دهند براي اطلاع از شدت آلودگي فاضلاب يا پساب اغلب به اندازه‌گيري CoD اكتفا شود. چون در فاضلاب شهري و قسمت مهمّي از پساب‌هاي صنعتي نسبت به حدود 5/1 تا 2 است يا اندازه‌گيري CoD براحتي BoD5 را با تقريبي قابل قبول محاسبه مي‌كنند. ممكن است بجاي استفاده از نسبت مذكور بعد از تعيين CoD از منحني‌هايي كه نسبت بين CoD و BoD را تعيين نموده است براي محاسبه BoD5 استفاده كنند.

الف ) اندازه‌گيري BoD5:

براي اندازه‌گيري BoD لازم است فاضلاب يا پساب را با آبي كه از نظر مواد غذايي مورد نياز باكتري و همچنين اكسيژن محلول غني اس و تحت عنوان آب رقيق كننده موسوم است رقيق نموده و مدت 5 روز در تماس قرار داده و سپس اكسيژن محلول در نمونه‌هاي رقيق شده را اندازه‌گيري و با استفاده از رابطه (Dob –DoI) = (BoD5) i/mg BoD5 را محاسبه نمود.

ظروف محتوي فاضلاب رقيق شده درمدت 5 روز در حرارت 20 درجه سانتي‌گراد در انكوباتور مخصوص نگهداري خواهد شد. براي تهيه آب رقيق كننده محلول‌هاي زير مورد نياز است:

محلول محتوي 5/22 گرم در ليتر سولفات منيزيم

محلول رقيق 25/0 گرم در ليتر كلروفريك

محلول محتوي 5/8 گرم در ليتر فسفات منو پتاسيك يا 75/21 گرم در ليتر فسفات دي پتاسيك و يا 4/33 گرم در ليتر فسفات دي‌سديك و 4/1 گرم در ليتر كلرور آمونيم

محلول محتوي 5/27 گرم در ليتر كلرور كلسيم

محلول يا نرمال تيوسولفات سديم ( اين محلول بهتر است از رقيق نمودن محلول نرمال تيوسولفات تهيه گردد). هر ميلي‌ليتر از تيوسولفات نرمال معادل 2/0 ميلي‌گرم اكسيژن محلول است.

محلول حاصل از انحلال 480 گرم از تيو سولفات منگنز o2H4.MN4So يا 400 گرم در ليتر o2H2.MN4So و يا 364 گرم در ليتر o2H .MN4So .

محلول يدور پتاسيم قليايي حاوي مخلوطي از 500 گرم در ليتر هيدروكسيد سديم يا 700 گرم در ليتر هيدروكسيد پتاسيم و 135 گرم در ليتر يدور پتاسيم يا 150 گرم در ليتر يدور پتاسيم.

محلول اسيد سولفوريك حجم به حجم.

معرف نشاسته تازه تهيه شده

ظروف مخصوص اندازه‌گيري BoD5 به ظرفيت تقريبي 250 ميلي ليتر.

بورت ساده يا اتوماتيك 50 ميلي‌ليتري.

در صورت وجود مواد معلق در نمونه توصيه كرده‌اند عمل رقيق نمودن در نمونه صاف شده بوسيله كاغذ صافي انجام گيرد.

پس از ريختن مقادير تعيين شده از فاضلاب يا پساب در ظرف اندازه‌گيري BoD5 بقيه ظروف را با آب رقيق كننده كه در هر ليتر آن يك ميلي‌ليتر از محلول‌هاي 1، 2، 3، 4 ريخته شده و چندين ساعت نيز بطور مصنوعي در آن هوا دميده شده است پر مي‌نماييم و پر شدن بايد طوري انجام ‌مي‌گيرد نيز حباب هوا داخل آن نشود پس از پنج روز كه نمونه‌ها در حرارت 20 درجه سانتي‌گراد قرار گرفت به هر ظرف يا نمونه به ترتيب دو ميلي‌ليتر از محلول‌هاي شماره 6 و 7 ريخته وقتي رسوبات حاصل در نيمه دوم ظرف ته‌نشين شده روي آن 2 ميلي‌ليتر يا زيادتري از محلول شماره 8 تا انحلال رسوبات مي‌ريزيم ممكن است محتويات ظروف را يكجا يا 100 ميلي‌ليتر از آن را با تيو سولفات يا در حضور معرف نشاسته تيتراسيون نمود اگر Dob اكسيژن محلول آب رقيق كننده بدون فاضلاب يا پساب به عنوان شاهد 5 روز در انكوباتور قرار گرفته باشد و DoI اكسيژن محلول در نمونه رقيق شده به ميلي‌گرم در ليتر باشد، مقدار BoD5 فاضلاب را از رابطه زير محاسبه خواهد شد.

(BoD5) = ( Dob – DoI ) mg/i

اگر يكصد ميلي‌ليتر از نمونه‌هاي رقيق شده بعد از آماده سازي براي اندازه‌گيري BoD5 بكار برده شود فرمول محاسبه ميزان BoD5 به قرار زير خواهد بود.

(BoD5) = ( Dob – DoI ) mg/i

ب) اندازه‌گيري ‍CoD

همانطور كه قبلاً گفته شد و ملاحظه گرديد اندازه‌گيري BoD5 مدت زماني در حدود 5 روز وقت مي‌گيرد و اين زمان به منظور دست‌يابي به مباني طراحي تصفيه خانه فاضلاب يا پساب زماني طولانيست. براي تعيين شدت آلودگي در زماني كوتاه كه از 2 ساعت متجاوز نيست. مبادرت به اندازه‌گيري CoD مي‌نمايند سپس با روابط و منحني‌هايي كه بين تغييرات BoD5 و CoD حكمفرماست مقدار BoD5 محاسبه مي‌گردد. محلول‌هاي مورد نياز اندازه‌گيري CoD عبارتند از:

اسيد سولفوريك غليظ كه در هر ليتر آن 10 گرم سولفات نقره حل شده باشد.

سولفات جيوه جامد

انديكاتور فرئون مركب از 485/1 گرم فنانترولين 1 و10-695/0 گرم سولفات فرو در يكصد ميلي‌ليتر آب مقطر

محلول نرمال بيكرمات پتاسيم

محلول استاندارد سولفات فرو آمونيم از انحلال 98 گرم سولفات فرو آمونيم o2H6 و 2)4(So 2)4 Fe (NH در آب مقطر و افزون بيست ميلي‌ليتر اسيد سولفوريك غليظ و رساندن حجم مخلوط به يك ليتر به دست مي‌آيد نرماليته اين محلول استاندارد با استفاده از بيكرمات نرمال از فرمول زير محاسبه مي‌شود.

نرماليته محلول سولفات فرو آمونيوم =

براي اندازه‌گيري CoD معمولاً 25-50 يا بيشتر ميلي‌ليتر نمونه به فاضلاب يا پساب را در بالن تقطير 250 تا 500 ميلي‌ليتر ريخته و روي آن 25 ميلي‌ليتر محلول بيكرمات و 30 تا 50 ميلي‌ليتر اسيد سولفوريك غليظ محتوي سولفات نقره و چند عدد بلور سولفات جيوه اضافه كرده و بالني را به يك مبرد وصل و مخلوط را در مدت 2 ساعت حرارت مي‌دهيم. اين عمل علاوه بر نمونه‌هاي فاضلاب و پساب با آب مقطر به عنوان شاهد نيز انجام خواهد گرديد. پس از 2 ساعت جوشاندن و سرد شدن بالن باقيمانده بيكرمات را در مجاورت انديكاتور فرئون با محلول استاندارد سولفات فروآمونيوم تيتراسيون نموده و مقدار CoD را از رابطه زير بدست مي‌آوريم.

mg/L (CoD) =

A وB ميلي ليتر‌هاي مصرف شده سولفات فروآمونيوم براي شاهد و نمونه‌هايي از فاضلاب يا پساب و N نرماليته محلول سولفات فروآمونيوم و C ضريب تصحيح كلرور نمونه‌هاي فاضلاب است كه در اغلب اندازه‌گيري‌ها از مقدار آن صرف نظر مي‌نمايند.

تصفيه مقدماتي فاضلاب و پساب

اصولاً بعد از جمع‌آوري و انتقال فاضلاب و پساب به محل دفع قبل از هر عملي نسبت به تصفيه آنها اقداماتي به عمل مي‌آيد، تصفيه فاضلاب و پساب به منظور:

تقليل شدت آلودگي فاضلاب و پساب در حدي كه تخليه تصفيه شده آنها درمحيط ايجاد آلودگي نكند.

حذف يا كشتن باكتري‌هاي بيماري‌زاي موجود در فاضلاب به طوري‌كه با اطمينان فاضلاب تصفيه شده در محيط تخليه و يا در مصارفي كه مجاز مي‌باشد بتواند بكار رود.

تصفيه فاضلاب يا پساب در سه مرحله اساسي زير انجام خواهد گرديد:

الف) تصفيه مقدماتي

ب) تصفيه بيولوژيكي

ج) تصفيه و دفع لجن‌هاي حاصل از تصفيه

در بيشتر كشورهاي جهان به منظور تأمين سلامت افرادي كه در تماس با فاضلاب يا پساب تصفيه شده قرار مي‌گيرند، فاضلاب تصفيه شده را قبل از دفع يا بكار بردن در مصارف مختلف با استفاده از گاز كلر يا تركيبات كلردار ضد عفوني مي‌نمايند.

لجن حاصل از تصفيه كه از مراحل مختلف تصفيه فاضلاب و پساب حاصل مي‌گردد به علت داشتن مواد غذايي كافي و مناسب براي باروري زمين در كشاورزي به ميزان قابل توجهي بكار برده مي‌شود.

نكاتي كه در انتخاب محل تصفيه خانه بايد مورد توجه قرار گيرد ذكر مي‌شود:

ايمن بودن محل تصفيه خانه از توسعه آينده شهر

ايمن بودن محل تصفيه خانه در برابر سيلاب

فاصله محل تصفيه خانه از آخرين نقطه مسكوني بايد به اندازه‌اي باشد كه مشكلاتي براي ساكنين به وجود نياورد.

محل تصفيه خانه هر چه ممكن است بايد به محل دفع فاضلاب و پساب تصفيه نشده نزديك باشد.

محل تصفيه خانه از نظر توپوگرافي بايد در جايي باشد كه انتقال فاضلاب و پساب جمع‌آوري شده به آن با نيروي ثقل انجام گيرد.

مقاومت زمين تصفيه خانه بايد طوري باشد كه مشكلات ساختماني به وجود نيايد.

محل تصفيه خانه بايد به منابع مطمئن انرژي نزديك باشد.

محل تصفيه خانه بايد از جاده‌هاي اصلي سرويس زياد فاصله نداشته باشد.

اگر انتقال فاضلاب از آخرين محل جمع‌آوري به تصفيه خانه با پمپ انجام مي‌شود، بايد فاصله پمپاژ خيلي زياد نباشد كه در حين جريان گنديدگي در فاضلاب به وجود آيد.