اولین گام برای فرایند تصفیه آب، دانستن شاخص های مهم و مورد نیاز آب است که از طریق آزمایش آب خام حاصل میشود. آزمایش آب و بررسی آنالیز آب خام باعث کاهش هزینه و ارائه راهکارهای درست و مناسب تصفیه می شود. در بسیاری از موارد آگاهی از غلظت همه املاح و ناخالصی های آب ضرورتی ندارد. علاوه بر آن دانستن غلظت تمام املاح آب، اگر غیرممکن نباشد، بسیار پر هزینه و زمان گیر خواهد بود. در اغلب موارد نیازی نیست همه ناخالصی های آب به طور جداگانه بررسی شود. با دانستن چند شاخص مهم آب، می توان اطلاعات کافی برای بررسی دقیق و ارائه روش مناسب تصفیه آب صنعتی بدست آورد.
شاخص های مهم آنالیز آب
- الف) شاخص های املاح محلول آب
- ب) شاخص های مواد معلق آب
- ج) شاخص های ناخالصی های آلی آب
- د) شاخص بهداشتی بودن آب
جهت ارائه روش مناسب تصفیه برای نمونه آب مورد نظر، داشتن آنالیز آب خام که شامل شاخص های ذکر شده بالا باشد ضروری است.
الف) شاخص های محلول آب
فاکتورهای املاح محلول در آب شامل TDS, EC, TH, PH, P&M می باشد.
1. شاخص TDS یا Total Dissolved Solids
منظور از TDS کل مواد جامد محلول در آب می باشد که برابر مجموع غلظت همه یون های موجود در آب می باشد. TDS معمولا بر حسب ppm یا میلی گرم در لیتر بیان می شود. TDS یکی از مهمترین فاکتورها در بررسی نتایج آزمایش آب خام برای تصفیه آب می باشد.
2. شاخص EC یا Electrical Conductivity
2. شاخص EC یا Electrical Conductivityهدایت الکتریکی یا کنداکتیویته آب، معرف قدرت یونی یک محلول برای انتقال جریان برق است. در آنالیز آب، EC آب معمولا بر حسب µs/cm یا میکرو زیمنس بر سانتی متر بیان می شود.
3. شاخص TH یا Total Hardness
از نظر علمی سختی کل آب به مجموع غلظت کاتیون های دو ظرفیتی موجود در آب گفته می شود. ولی چون غلظت کلسیم و منیزیم در آب های طبیعی بیشتر از یون های دیگر است، در ادبیات تصفیه آب، منظور از سختی کل مجموع غلظت این دو یون می باشد. واحد رایج TH نیز ppm یا میلی گرم در لیتر است.
4. شاخص PH یا Power of Hydrogen
منظور از pH در آنالیز آب، غلظت یون هیدروژن است. بخاطر اهمیت آن در رفتار آب می توان ادعا کرد که هیچ آنالیز آبی بدون تعیین pH کامل نخواهد بود. pH آب های طبیعی عموما در محدوده 8-6 قرار دارد. باید توجه داشت که کنترل درست pH رمز موفقیت بسیاری از فرایندهای تصفیه آب صنعتی است.
5. شاخص P&M یا شاخص قلیائیت آب
قلیائیت آب برابر با مجموع غلظت یونهای کربنات، بی کربنات و هیدروکسیل موجود در آب است. غلظت سایر آنیونها در مقایسه با غلظت این سه یون قابل صرفنظر کردن است. قلیائیت آب معیاری از ظرفیت آن در خنثی سازی اسیدها است.
انواع قلیائیت آب
• قلیائیت ساده یا قلیائیت نسبت به فنل فتالئین (P Alkalinity)
• قلیائیت کل یا قلیائیت نسبت به متیل اورانژ (M Alkalinity)
رابطه EC با TDS
چون در محلول ها، یون ها جریان برق را منتقل می کنند، EC با TDS رابطه دارد. این ارتباط برای هر نمونه آب فرق دارد و به غلظت و نوع ناخالصی های موجود در آب بستگی دارد.
1. در محلول های رقیق ارتباط بین این دو پارامتر به این صورت است : TDS = 0.5 EC
2. برای آب هایی با pH بین 5 تا 9 و دمای بین oC 40-10 تأثیر دما به صورت زیر است.
TDS(mg/l) = 0.5(1.02)(T-25) EC (µmho/cm)
3. برای بسیاری از آبهای شهری و طبیعی داریم : TDS = 0.55 EC
نکته : وقتی غلظت ناخالصی ها زیاد می شود، یون ها روی یکدیگر اثر منفی گذاشته و هدایت الکتریکی محلول مانند محلول رقیق متناسب با تعداد یون ها نمی باشد.
اهمیت TDS و EC
اهمیت این دو پارامتر در این است که سرعت خورندگی آب در شرایط یکسان با افزایشEC افزایش می یابد. افزایش هدایت الکتریکی نیز باعث کاهش درجه یونیزاسیون نمک های آب می شود. توجه به سرعت خورندگی آب در دستگاه آب شیرین کن دریایی و آب شیرین کن صنعتی برای آبهای شور اهمیت زیادی دارد. در طراحی این دستگاهها باید از تجهیزاتی استفاده کرد که در برابر خوردگی مقاوم باشند.
انواع سختی آب
- سختی کل : مجموع سختی موقت و سختی دایم را سختی کل می نامند.
- سختی موقت یا بی کربناتی : قسمتی از سختی آب که در اثر حرارت دادن از بین می رود. از نظر علمی بخشی از سختی آب است که به صورت املاح بی کربنات می باشد. املاح بی کربنات کلسیم و منیزیم در اثر حرارت از حالت محلول به حالت غیرمحلول در می آیند و به شکل کربنات کلسیم و منیزیم رسوب می کنند. سختی موقت آب مضرات بیشتری برای سیستم های حرارتی و برودتی دارد. زیرا با افزایش دما در این سیستم ها باعث رسوب در لوله ها و تجهیزات می گردد و عملکرد آنها را مختل می کند.
- سختی دائم یا سختی غیرکربناتی : قسمتی از سختی آب که با حرارت تجزیه نمی شود. از نظر علمی سختی دایم آب در اثر وجود نمک های غیرکربناتی مثل سولفات، کلراید و نیترات می باشد.
از بین بردن سختی آب برای صنایع بسیار با اهمیت است. زیرا رسوبات حاصل از املاح موجود در آب صدمات فراوانی به سیستم ها میزند. گاه این صدمات باعث از کار افتادن و نیاز به تعویض قطعات دستگاهها می گردد. همچنین در تصفیه آب شرب نیز توجه به سختی آب برای سلامتی انسان ضروری است. برای از بین بردن سختی آب از دستگاه تصفیه آب صنعتی RO و یا دستگاه سختی گیر استفاده می شود.
رابطه قلیائیت و pH
1. هر چه قلیائیت ساده کمتر و قلیائیت کل بیشتر باشد، pH آب کمتر است.
2. هر چه قلیائیت ساده بیشتر شود، pH آب بیشتر می شود.
3. pH آب های طبیعی به هر دو قلیائیت ساده و کل بستگی دارد.
4. در تصفیه آب pH های مهم عبارتند از pH حدود 3/8 و 5/4 .
5. در pH کمتر از 3/8 قلیائیت ساده وجود ندارد و در pH کمتر از 5/4 قلیائیت کل، صفر است.
ب) شاخص های مواد معلق آب
شاخص مهم دیگری که در فرایند تصفیه آب صنعتی نقش مهمی دارد، شاخص مواد معلق آب می باشد. این شاخص ها شامل TSS, Turbidity, CU می باشند.
1. شاخص TSS یا Total Suspended Solids
فاکتور TSS در آزمایش آب شامل کل مواد جامد کلوئیدی غیر محلول در آب است. واحد اندازه گیری TSS میلی گرم در لیتر یا ppm است.
Turbidity .2 ( شاخص کدورت یا کدریت )
مواد ریز کلوئیدی، کدریت نمونه را تشکیل می دهند. طبق تعاریف استاندارد کدریت یک خاصیت فیزیکی است که باعث می شود نور تابیده شده به نمونه متفرق یا جذب شود ولی عبور نکند. NTU, JTU و FTU واحدهای اندازه گیری کدریت می باشند.
CU (Colour Unit) .3 یا شاخص رنگ
رنگ آب به دلیل وجود یون های فلزی، مواد گیاهی و اجزا خاک می باشد. اصطلاح رنگ آب در واقع به رنگ باقیمانده در آب پس از حذف کدورت اطلاق می شود.
ج) شاخص های ناخالصی های آلی آب
بعضی از مواد آلی به شکل ذرات کلوئیدی هستند اما بیشتر مواد آلی به صورت محلول هستند. آلاینده های آلی ممکن است باعث بو، رنگ و طعم نامطبوع در آب شوند. توجه به مقدار ناخالصی های آلی آب در آنالیز آب خام بسیار مهم است. ناخالصی های آلی معمولا در سه دسته زیر بررسی می شوند . واحد این شاخص ها ppm یا mg/l است.
1. شاخص BOD یا اکسیژن خواهی بیولوژیکی
فاکتور BOD آب یا Biological Oxygen Demand قسمتی از آلاینده ها را نشان می دهد که باکتریهای هوازی قادر به تجزیه آنها هستند. بالا بودن BOD معرف سهولت تعفن پذیری نمونه است.
2. شاخص COD یا اکسیژن خواهی شیمیایی
فاکتور COD آب یا Chemical Oxygen Demand در آنالیز آب معرف کل مواد آلی قابل تجزیه و غیرقابل تجزیه با باکتری می باشد. بنابراین با تقریب خوبی می تواند معرف کل ناخالصی های آلی نمونه باشد.
3. شاخص TOC یا کربن آلی کل
فاکتور TOC نشانه اختصاری Total Organic Carbon است. چنانچه نمونه مورد نظر سوزانده شود، کربن مواد آلی موجود در نمونه سوخته و به دی اکسید کربن تبدیل می شود. غلظت مواد آلی که با این روش تعیین می شود را TOC گویند.
4. شاخص TODیا Th.O.D
منظور از TOD یا Total Oxygen Demand کل اکسیژن مورد نیاز و منظور از Th.O.D کل اکسیژن مورد نیاز از نظر تئوری برای اکسیداسیون مواد آلی موجود در نمونه می باشد.
د) شاخص بهداشتی بودن آب
Vector drawing of the structure of Escherichia coli
از باکتری اشریشیاکلیفرم یا کلیفرم روده ای به عنوان شاخص بهداشتی بودن آب استفاده می شود. این شاخص معرف آلودگی آب به فاضلاب های انسانی است. بنابراین بهداشتی بودن آب را مد نظر دارد. واحد بیان غلظت این شاخص MPN می باشد.
