تحقیق تعیین درجه آلودگی فاضلاب

مهمترین روش‌های تعیین درجه‌ی آلودگی فاضلاب عبارتند از:

الف- تعیین مقدار بی- او – دی  (BOD) [1] - چنانکه پیش از این اشاره شد از جمله‌ی موجودات زنده در فاضلاب دو گروه باکتری هستند که به تصفیه‌ی فاضلاب کمک می نمایند.

گروه نخست باکتری‌ها هوازی[2] می‌باشند که اکسیژن محلول در فاضلاب را جذب کرده، مواد آلی را یا بصورت تغذیه و یا بوسیله‌ی ترشح دیاستازهایی اکسید نموده و به ترکیبات پایدار معدنی تبدیل می نمایند. در این فعل و انفعال گاز اکسیژن مصرف شده، گاز  تولید و شمار باکتری‌ها افزیش می‌یابند.

گروه دوم باکتری های بی هوازی [3] هستند که اکسیژن مورد نیاز خود را از تجزیه‌ی نمک‌های موجود در فاضلاب بدست آورده، یعنی آنها را احیا می‌کنند. کار این باکتری‌ها توام با ایجاد گازهائی مانند اسید سولفیدریک (هیدروژن سولفوره)‌و متان بوده و از این رو این فرایند همراه با تعفن و بوئی ناخوشایند می‌باشئ.

تعیین (بی- او – دی) عبارتست از تعیین مقدار اکسیژن لازم که باید به فاضلاب داده شود تا باکتری‌های هوازی مواد آلی موجود در فاضلاب را اکسید نموده و به موادی پایدار نظیر نمک‌های معدنی تبدیل سازد. بنابراین مقدار BOD فاضلاب در زمانهای مختلف تغییر می کنند. این تغییرات نه تنها به غلظت مواد آلی فاضلاب بلکه به میزان لعایت باکتری‌ها ، درجه‌ی گرما و شدت درهمی (توربولانت) فاضلاب نیز بستگی دارد.

منحنی تغییرات BOD – از لحظه‌‌ای که فاضلاب در مجاورت اکسیژن قرار می‌یگرد، جذب اکسیژن توسط باکتری‌ها شروع شده و در دو مرحله‌ی مختلف زیربه انجام می‌رسد:

مرحله‌ی نخست- اکسیداسیون ترکیبات آلی کربن‌دار[4] - این مرحله از نخستین لحظات کار باکتری ها آغاز شده و در 20 درجه‌ی گرما تا مدت زمانی در حدود 20 شبانه روز ادامه می‌یابد. در این مرحله کربن موجود در ترکیبات ناپدیدار آلی تبدیل به ترکیباتی پایدار نظیر  شده و از حوزه‌ی عمل بیرون می رود.

مرحله‌ی دوم- اکسیداسیون ترکیبات آلی ازت داد[5]- این مرحله همزمان با اکسیداسیون ترکیبات آلی کربن‌دار شورع و از پیرامون دهمین روز پس از آغاز فعالیت باکتری‌ها شدت پیدا کرده و مدت‌های زیادی ادامه می‌یابد. در طی  این مرحله، مواد آلی ازت دار تبدیل به نیتریت‌ها و نیترات‌ها می گردند. در شکل شماره‌ی (1-1) منحنی‌های تغییرات BOD از تاریخ آغاز فعالیت باکتری‌ها تا 70 روز پس از آن برای سه درجه‌ی گرمای 9، 20 و 30 درجه کشیده شده‌اند. چنانکه از منحنی‌‌های نامبرده نتیجه‌گیری می شود، ئر گرمای 20 درجه قسمت بیشتر اکسیداسیون مربوط به مرحله‌ی یکم (حدود 68 درصد) در پنج روز نخستین رخ می دهد و پس از 20 روز تقریباً به پایان می‌رید. بدین جهت برای نشان دادن درجه‌ی آلودگی فاضلاب، معمولاً بی- او – دی پنج روزه  را تعیین می کنند که بنا بر تعریف عبارتست از:

مقدار میل گرم اکسیژنی که لازم است تا در پنج روز نخست باکتری های هوازی مواد آلی موجود در یک لیتر فاضلاب را در گرمای 20 درجه‌ی سانتیگراد اکسید نماید.

تغییرات BOD در مرحله‌ی یکم اکسیداسیون برای درجه‌ی گرماهای گوناگون و نسبت آنها به  در گرمای 20 درجه‌ی سانتیگراد در منحنی‌های شکل شماره‌ی (1-2) نمایش داده شده است.

نمایش ریاضی تغییرات BOD – آزمایش نشان می دهد که تغییرات BOD در مرحله‌ی یکم اکسیداسیون مواد آلی یعنی اکسیداسیون مواد آلی کربن‌دار تقریباً طبق رابطه‌ی شماره‌ (1-1) انجام می‌گیرد.

در رابطه‌ی (1-1) مقدار  برابر تمام BOD فاضلاب در مرحله‌ی یکم اکسیداسیون و K و K’ ضرایب قابتی هستند که بستگی به درجه‌ی گرمای فاضلاب (t) د اشته و از رابطه‌هیا (1-2) و (1-3) بدست می‌آیند.

مقدار K در 20 درجه‌ی گرما  با کمک آزمایش بدست می آید. مقدار  برای فاضلاب‌های مخلتف میان 16/0 تا 7/0 متغیر است که میانگین آن عدد 39/0 می‌باشد.

در محاسبات اولیه مقدار  را معمولاً 23/0 فرض می کنند. واحد K بر حسب معکوس زمان (روز/1) داده می‌شود [30,25,23,6,4,2] .

درجه‌ی آلودگی فاضلاب‌های شهری- درجه ی آلودگی فاضلاب‌های شهری بتسه به غلظت آنها و مقدار مصرف سرنه‌ی‌اب میان 200 تا 400 میلی گرم در لیتر  تغییر می کند. چنانکه در جدول شماره‌ی (1-1) ملاحظه می‌شود، غلظت  در فاضلاب شهری که مصرف سرانه‌ی آب در آن 200 لیتر در شبانه روز است نزدیک به 300 میلی گرم در لیتر می رسد. در صورتی که مصرف سرانه‌ی آب ساکنان شهر کمتر از 200 لیتر در شبانه روز باشد، معمولاً غلظت فاضلاب بر حسب  افزوده می‌شود ولی تولید سرانه‌ی آن بر حسب گرم در شبانه روز کاهش می یابد.

جدول شماره‌ی (1-3) تغییرات  را در گرماهای گوناگون پس از 25 روز از آغاز کار باکتری‌ها نسبت به BOD به صورت عددی نشان می دهد.

فاضلاب‌ هی سطحی ناشی از بارندگی بسته به طول و نوع مسری که در روی زمین طی می کنند می توانند کاملاً تمیز، نسبتاً تمیز و یا خیلی کثیف  و حتی در برخی موارد مانند آنچه در جدول شماره‌ی (1-2) ملاحظه می‌شود کثیف‌تر از فاضلاب‌های خانگی ‌باشد.

برای آشنائی به آلودگی آب‌های مخلتف جدول شماره‌ی (1-4) آنها را بسته به مقدار  مورد نیازشان بطور تقریبی رده‌بندی می کند.

برای محاسبه‌ی غلظت فاضلاب نسبت به  کافیست وزن بی- او- دی- پنج ی را که یک نفر در شبانه روز دفع می کند بر مقدار حجم فاضلابی که تولید می کند تقسیم نمائیم . منحنی شکل شماره‌ی (1-3) تغییرات غلظت فاضلاب‌های شهری را نسبت به  برای مصرف سرانه‌ی آب بطور تقریبی نشان می دهد.

کاربرد مواد اکسید کننده برای تعیین درجه آلودگی فاضلاب خیلی آسانتر از روش تعیین مقدار بی- او - دی می باشد ولی باید توجه نمود که بسته به نوع ماده دی اکسید کننده مصرفی ممکن است تمام مواد آلی فاضلاب و به ویژه مواد پاک کننده صابون ها با این روش کاملاً اکسیده نشوند بنابراین دقت این روش کم است و تنها برای مقایسه یک فاضلاب در مرحله های گوناگون تصفیه بکار می رود . محلولی از دی کرمات پتاسیم و اسید سولفوریک نتایج دقیقتری را داده و خیلی نزدیکتر به مقادیر تئوریکی اکسیژن مورد لزوم (  ThOD)[9] می باشد [6] بجز مواد اکسید کننده نامبرده از کلر نیز می توان برای تعیین درجه آلودگی فاضلاب استفاده نمود. برای اکسیداسیون کامل فاضلاب های خانگی تازه مقدار کلر لازم پیرامون 2 تا 5 گرم برای هر نفر در شبانه روز می باشد.