الطرق المستخدمة في هندسة المياه والصرف الصحي
تعد القياسات الكمية للملوثات ضرورية قبل التحكم في تلوث المياه. الطرق التحليلية المستخدمة في هندسة المياه والصرف الصحي هي الطرق القياسية الواردة في APHA (الجمعية الأمريكية للصحة العامة).
الأكسجين الذائب:
تقاس كمية الأكسجين المذابة في الماء عادةً بمسبار الأكسجين أو تقنية الرطب القياسية القديمة ، اختبار الأوكسجين الذائب في وينكلر. هذا الاختبار هو المعيار الذي تتم مقارنة جميع الطرق الأخرى.
اختبار كيمياء Winkler هو كما يلي:
أضيفت أيونات Mn ++ إلى العينة مع الأكسجين المتاح
Mn ++ + 02 → 7 Mn02 يشكل راسبًا.
يتم إضافة أيونات اليود ويتفاعل أكسيد المنغنيز مع أيونات اليود لتشكيل اليود.
MnO 2 +2 1 + 4H + → Mn ++ + I 2 + 2H 2 0
يتم قياس كمية اليود عن طريق المعايرة مع thiosulphate الصوديوم.
1 2 + 2S 2 O 3 → S 4 O 6 - + 21 -
يجمع كل الأكسجين المذاب مع Mn ++ بحيث تتناسب كمية Mn02 بشكل مباشر مع الأكسجين في المحلول. هناك بعض العيوب مع هذا الاختبار. واحد ، التداخل الكيميائي والثاني ، لحمل مختبر رطب إلى الميدان أو تقديم عينات إلى المختبر والثالث ، خطر فقدان أو كسب الأكسجين أثناء النقل. يتم التغلب على كل هذه المشاكل باستخدام القطب الأكسجين المذاب ، وغالبا ما يسمى التحقيق.
أبسط مسبار. هو مبين في الشكل 2.15 والعملية هي الخلية الكلفانية. في حالة وضع أقطاب الرصاص والفضة في محلول إلكتروليت بمقياس أحادي الصغرى ، فإن التفاعل في القطب الكهربائي للرصاص يكون
Pb + 2 OH 2 PbO + Hp + 2 e -
في القطب الكهربائي ، يتم تحرير الإلكترونات التي تنتقل عبر مقياس التيار الصغري إلى القطب الفضي حيث تحدث التفاعلات التالية.
2e - + l / 20 2 + H20 → 20H -
لن يستمر التفاعل ما لم يتوافر الأكسجين الذائب الحر ، ولن يسجل مقياس التيار الصغري أي تيار. وتتمثل الخدعة في بناء ومعايرة جهاز قياس بطريقة تتناسب وتناسبها الكهرباء المسجلة مع تركيز الأكسجين في محلول الإلكتروليت.
II. الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي (BOD):
يعتبر الطلب الأوكسجيني البيولوجي مقياسًا غير مباشر لجودة المياه. إنه في الواقع مقياس لكمية الأوكسجين التي تتطلبها الميكروبات أثناء تثبيت المادة العضوية القابلة للتحلل. يتم تعبئة زجاجتين مع ماء الدفق ، وقياس الأكسجين المذاب (DO) في واحد ووضع آخر في التيار. في غضون أيام قليلة يتم استرداد الزجاجة الثانية وقياس DO. كان الفرق في مستويات الأوكسجين هو الطلب الأوكسجيني البيولوجي (كمجموع الأكسجين المستخدم لكل لتر من العينة). يتم إجراء اختبار BOD باستخدام زجاجة BOD قياسية (الشكل 2.16) ، في الظلام في 2 لمدة 5 أيام (BODs).
III. الطلب على الأكسجين الكيميائي (COD):
يستغرق اختبار BOD خمسة أيام للتشغيل. في الكيمياء العضوية COD يتم تأكسد كيميائيا بدلا من بيولوجيا ، وبالتالي في وقت أقصر. بما أن جميع المواد العضوية تتأكسد في قيم COD تكون دائماً أعلى من BODs. يستخدم ثنائي كرومات البوتاسيوم كعامل مؤكسد. يضاف مقدار معروف من هذه المادة الكيميائية إلى كمية مقاسة من العينة ويغلي الخليط.
Cx Hy Oz + Cr 2 O 7 = HA C02 + Hp + Cr 3
بعد الغليان بحمض ، يتم قياس ثنائي الكرومات الزائد بإضافة عامل اختزال ، عادة كبريتات الأمونيوم الحديدية. الفرق بين الكرومات المضاف أصلاً ، والباقي المتبقي ، هو الكرومات المستخدم في أكسدة المواد العضوية. كلما زاد استخدام الكرومات ، كلما زاد عدد العناصر العضوية في العينة ، ومن ثم ارتفعت قيمة COD.
IV. التعكر:
إذا كان الماء متسخراً ، أي أن انتقال العدوى خفيف ، فإنه يعرف بالمياه العكرة. الطريقة المعيارية لقياس التعكر هي مقياس جاكسون للعكره الذي تم تطويره لأول مرة في عام 1900. وهو يتكون من أنبوب زجاجي طويل ذو قاع مستطيل تحته شمعة. يسكب الماء العكسي في الأنبوب الزجاجي حتى يصبح المخطط الخارجي للهب غير مرئيًا. ثم يتم قياس سنتيمترات الماء في الأنبوب ومقارنتها بوحدة التعكر القياسية ، والتي هي
1 مجم / 1 SiO2 = 1 وحدة → من التعكر.
المواد الصلبة:
المواد الصلبة الكلية هي البقايا المتبقية عند التبخر عند 100 ْم. تحتوي المواد الصلبة الكلية على جزئين ، المواد الصلبة الذائبة والمواد الصلبة العالقة. يتم فصل المواد الصلبة المعلقة من المواد المذابة عن طريق بوتقة جوش (الشكل 2.17). هذه بوتقة لديها ثقوب في القاع الذي يوضع عليه مرشح الألياف الزجاجية.
يتم رسم العينة من خلال بوتقة بمساعدة فراغ. يتم الاحتفاظ بالجوامد المعلقة على الفلتر ، في حين يمر الجزء المذاب. إذا كان الوزن الجاف الأولي للبوشتة والمرشح معروفين ، فإن انحلال هذا من الوزن الكلي للبوتقة والفلتر والمواد الصلبة المجففة التي تم اصطيادها على المرشح ينتج عنه وزن المواد الصلبة العالقة ، معبراً عنها بالملغم / اللتر.
السادس. النيتروجين والفوسفات:
يقاس النيتروجين العضوي (الأحماض الأمينية والأمينات) والنيتروجين غير العضوي (NH 3 ) من الناحية التحليلية عن طريق قياس الألوان. يتم إجراء الأيونات المعنية مع بعض المركبات لتشكيل لون. على سبيل المثال ، يتم دمج NH 3 مع كاشف Nessler لإعطاء غرواني أصفر-بني. يُقاس اللون بصورة تقريبية ، مع أخذ تركيز NH 3 المعروف كمعايير.
يقاس إجمالي الفوسفات عن طريق الغلي الأول للعينة في المحلول الحمضي ، الذي يحول جميع الفوسفات إلى أشكال غير عضوية. تُصنع هذه المواد للتفاعل مع مادة كيميائية لإنتاج لون يتم بعد ذلك إخضاعه لقياس الضوء.
ادارة النفايات الصلبة:
الملوثات القابلة للتحلل الحيوي وحدها ليست مسؤولة عن تلوث المياه ، على الرغم من أنها تشير إلى مستوى التلوث (من خلال قيم الطلب الأوكسجيني البيولوجي). وإلى جانب ذلك ، تساهم حمولة تلوث كبيرة في الملوثات غير القابلة للتحلل أو بطيئة التحلل ، مثل المعادن الثقيلة ، والزيوت المعدنية ، والمبيدات الحيوية ، والمواد البلاستيكية وما إلى ذلك التي يتم إلقاؤها في المياه. بالنسبة للملوثات القابلة للتحلل البيولوجي ، يمكن التحكم في التلوث عند المصدر من خلال معالجتها لإعادة الاستخدام وإعادة التدوير يمكن إزالة المواد السامة غير القابلة للتحلل من الماء بالطرق المناسبة. بالإضافة إلى هذه الأساليب ، يتم تنفيذ بعض المعايير والشروط والمتطلبات القانونية من قبل الحكومة. من خلال أعمال. (قانون البيئة ، 1986).
الطرق / التقنيات المختلفة المقترحة للتحكم في تلوث المياه هي كما يلي:
(أولاً) تثبيت النظام الإيكولوجي:
هذه هي الطريقة الأكثر علمية للسيطرة على تلوث المياه. وتتمثل المبادئ الأساسية في الحد من حصاد مدخلات النفايات وإزالة الكتلة الحيوية ، وحصر المغذيات ، وإدارة الأسماك والتهوية. يمكن استخدام طرق مختلفة بيولوجية وكذلك طبيعية لاستعادة تنوع الأنواع والتوازن البيئي في الجسم المائي لمنع التلوث.
(ثانيا) إعادة استخدام وإعادة تدوير النفايات:
يمكن إعادة تدوير أنواع مختلفة من النفايات التي تشمل عجائن الورق السائلة الصناعية أو غيرها من المواد الكيميائية الصناعية ، ومياه الصرف الصحي / التصريف للأنظمة البلدية وغيرها من الملوثات الحرارية (المياه المهدورة وما إلى ذلك) لاستخدامها على نحو مفيد. على سبيل المثال ، يمكن إعادة تدوير النفايات الحضرية (الصرف الصحي / الرواسب) لتوليد غاز ووقود أرخص للكهرباء.
يمكن لـ NERI ، Nagpur تطوير تكنولوجيا لإدارة النفايات المشعة والنفايات الكيميائية في محطات الطاقة الذرية ، واستصلاح مياه الصرف الصحي ، وتزويد الغاز بالأنابيب الرخيصة وتوليد الكهرباء عن طريق إعادة تدوير النفايات الحضرية. كما تشارك NEERI في تطوير التكنولوجيا المناسبة لاستصلاح مياه الصرف الصحي من خلال الاستزراع المائي ، واستخدام مياه الصرف المنزلية والصناعية في الزراعة وإزالة السموم من الفينول والسيانيد في النفايات بالوسائل البيولوجية. يمكن لمعمل تقطير واحد في غوجارات معالجة 450.000 لتر من النفايات يومياً وتوليد طاقة مساوية للطاقة الناتجة عن 10 أطنان من الفحم.
(ثالثا) إزالة الملوثات:
يمكن إزالة الملوثات المختلفة (المشعة والكيميائية والبيولوجية) الموجودة في الجسم المائي بالطرق المناسبة مثل الامتزاز ، والغسيل الكلوي ، والتبادل الأيوني ، والتناضح العكسي الخ. ويعتمد التناضح العكسي على إزالة الأملاح والمواد الأخرى عن طريق الإجبار المياه من خلال غشاء شبه منفذ تحت ضغط يتجاوز الضغط الاسموزي.
نتيجة لذلك ، يحدث التدفق في الاتجاه العكسي. لهذا ، نحن نستخدم غشاء الطاقة الذي يجذب المذيب ويصيب المذاب. يستخدم التناضح العكسي عادة لتحلية المياه المائلة للملوحة ويمكن أيضًا استخدامه لتنقية المياه من مياه الصرف الصحي.
اقترح الباحثون التقنيات التالية لنجاح إزالة الملوثات المختلفة من الماء:
1. الأمونيا:
يمكن إزالة هذا من مياه الصرف الصحي في الصناعة عن طريق تقنية التبادل الأيوني. هناك تطوير تبادل الكاتيون الحمضي ضعيفة ، والذي يزيل NH 3 في شكل كبريتات الأمونيوم. هذا يمكن استخدامه للأسمدة.
2. الزئبق:
ويمكن إزالة ذلك من محطات معالجة النفايات بالكلور والقلويات باستخدام راتنج التبادل الأيوني الانتقائي الزئبقي.
3. الفينولكس:
ويمكن إزالة هذا من مياه النفايات من مصانع اللب والورق ومحطات الكربنة ومصافي النفط والمدابغ والنباتات الراتنجية باستخدام مواد ماصة بوليمرية.
4. إزالة اللون من الماء:
يمكن التخلص من المياه العادمة الناتجة عن صناعات الطباعة وصناعة الساري من خلال تقنية التحلل الكهروكيميائي.
5. أملاح الصوديوم:
هذه يمكن إزالتها عن طريق طريقة التناضح العكسي. يمكن إزالة سلفات الصوديوم من مخلفات طاحونة الرايون بسهولة. ويمكن أيضا استعادة المياه لإعادة استخدامها من خلال هذه الطريقة. زعمت بعض الأبحاث في بعض المختبرات الأمريكية أنها تستخدم الطاقة الشمسية لتنظيف المياه الملوثة بثمن بخس. أظهرت التجارب أن مزيجًا من ضوء الشمس وحافزًا مثل ثاني أكسيد التيتانيوم يمكن أن يؤدي إلى تكسير المواد الكيميائية السامة للماء. يمكن لهذه التفاعلات التحليلية أن تدمر المبيدات الحشرية والمتفجرات والمذيبات ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور والديوكسين والسيانيد.
