سه شنبه 15 آذر 1390برچسب:, :: 23:48 :: نويسنده : amin
مهندسي محيط زيست مقدمه: مهندسي محيط زيست يك رشتة نسبتاً جديد است. قبلاً تحت عنوان بهداشت عمومي كارهايي در زمينة محيطزيست انجام ميشد. اما اين كارها بسيار محدود بود. امروز مهندسي محيطزيست يكي از رشتههاي مهم مهندسي ميباشد، كه در بخش مهندسي عمران در اغلب دانشگاههاي دنيا وجود دارد ما در اين درس با آلايندههاي مختلف محيطزيست آشنا خواهيم شد و روشهاي كنترل آنها را بررسي خواهيم كرد. عناويني كه مورد بحث و گفتگو در اين ترم قرار خواهند گرفت عبارتند از: 1- آلودگي آب 2- آلودگي هوا 3- آلودگي صدا 4- ضايعات جامد 5- آلودگي حرارتي ابتدا آلودگي آب را مورد بحث و بررسي قرار ميدهيم، و در اين مورد آلايندههاي آب و اثرات آن، منابع آلودگي آب، معرفي پارامترهاي كيفي آب شامل پارامترهاي فيزيكي، شيميايي، و بيولوژيكي، تصفيه طبيعي آبهاي سطحي، نحوه تغييرات DO ، Dissolved Dxygen يا اكسيژن محلول در آب، و حفاظت منابع آب را مورد مطالعه قرار ميدهيم. منابع آلودگي آب- بطور كلي منابع آلودگي آب عبارتند از: 1ـ فضولات صنعتي: صنايع نقش مهمي در آلودگي آبها دارند. فضولات صنعتي اكثر اوقات مواد سمي و خطرناكي هستند كه اگر وارد آب شوند، آب را اكوره خواهند كرد و آلودگي آب حيات آبزيها و انسان را بخطر مياندازد. بطوركلي فضولات صنعتي به دو دسته عمده تقسيم ميشوند: الف- فضولات آلي (Organic wastes) ب- فضولات معدني (Inorgonec wastes) فضولات آلي ممكن است از صنايعي چون صنايع رنگسازي، نساجي و پارچهبافي، داروسازي، لاستيكسازي و توليداتتميركننده، حشرهكشها، صنايع نفت و پتروشيمي و … منشا گرفته باشد. فضولات غيرآلي يا معدني از كارخانجاتي نظير آب فلزكاري (metal plating plants) كه در بيشتر مواقع مواد آلاينده آن تركيبات كرم(chromium) ميباشد، آينهسازي كه جيوه (Mercury) ماده آلاينده آن است، عكاسي كه داراي فضولات حاوي نقره (silver) ميباشد و سرب كه از فضولات كارخانجات باطريسازي و اسلحهسازي بحساب ميآيد. فلزات كرم، جيوه، نقره و سرب جزو فلزات اصلاحاً سنگين ميباشند (Heavy Metals) صنايع علاوه بر توليد فضولات آلي و غيرآلي گاهي اوقات مقدار زيادي آب مصرف ميكنند. اين آب پس از عبور از دستگاههاي مختلف داراي درجه حرارت بالايي ميشود. تخليه و واردكردن اين آب به نهرها و رودخانههاي مجاور باعث بالارفتن درجه حرارت اين آبها خواهد شد. با بالارفتن درجه حرارت آب، مقدار اكسيژن محلول در آب DO (Dissolved Oxygen) كم شده، با كمشدن مقدار اكسيژن محلول در آب فعاليت متابوليكي موجودات آبزي كه اكسيژن مصرف ميكنند زياد ميشود. بنابراين مقدار اكسيژن موردنياز بالا خواهد رفت. و هنگامي كه اكسيژن به اندازه كافي در آب موجود نباشد، ماهيها و ساير آبزيها با كمبود اكسيژن مواجه خواهند شد، و اين كمبود بعضي اوقات باعث مرگ اين موجودات ميشود. مرگومير ماهيها بهمين خاطر در تابستان كه مقدار DO آب كم ميشود، افزايش پيدا ميكند. 2- فضولات شهري: يكي ديگر از منابع آلودگي آبها فضولات شهري است، كه بعد از فضولات صنعتي در درجه دوم اهميت قرار دارند، و يكي از منابع مهم آلودگي آبها ميتوانند باشند. قبلاً فاضلابهاي شهري با آب خيابانها (آب باران و برف) هر دو با هم مخلوط ميشود. و از طريقي يك شبكه واحد فاضلاب (Combined sewer)( بدون تصيفه وارد رودخانهها و درگاها ميشدند. كه اين خود باعث آلودگي رودخانه و دريا ميشد. اين آلودگي حيات آبزيها را به مخاطره ميانداخت. در كشور ما ايران فاضلابهاي شهري معمولاً وارد چاههاي فاضلاب ميشوند كه اين امر در آلودگي منابع آبهاي زيرزمين نقش عمدهاي ايفا ميكند. با گسترش شهرها احتباج به فاضلاب احساس شد. بدين صورت در سيستم امكان ؟ و ديگري براي ؟ فاضلاب شهري. اين نوع سيستمها، به سيستمهاي جداگانه معروفند. تقريباً تمام شهرها با سيستم واحد فاضلاب ؟ داراي تصفيه خانههايي هستند كه ظرفيت تصفيه فاضلاب و هواي خشك ؟ را دراند. يا به عبارت ديگر فقط ؟ تصفيه فاضلاب شهري را دارند و تا زمانيكه ؟ نيست قادر به تصفيه فاضلاب شهري را ؟ دارند، در طول زمان بارندگي مقدار فاضلاب حاصله از آب باران و فاضلاب شهري در بعضي مواقع چندين برابر مقدار فاضلاب در هواي خشك را پيدا ميكند و بدين جهت تصفيهخانهها و درياها (درياچهها) ميشوند، اين آب تصفيهنشده، داراي پتانسيل آلودهكنندگي زيادي است. براي جلوگيري از اين مشكل دو راه وجود دارد. الف- فاضلاب اضافي حاصله در زمان بارندگي در سيستمهاي مخلوطي (واحد) در ؟ زيرزميني كه براي اين منظور ساخته ميشود جمع شدهاند و ذخيره شد و سپس در مراحل عادي مورد تصفيه قرار گيرد. اما ايجاد دو ساخت اين انبارهاي زيرزميني براي ذخيره فاضلاب اضافي گران ميباشد. ب- ايجاد دو سيستم جداگانه براي فاضلاب شهري و فاضلاب حاصله از بارندگي و برف، نيز گردن دست و زياد مقرون به صرفه نخواهد بود. علاوه بر فصولات صنعتي و شهرهاي آب از منابع ديگر آلوده ميشود. 3- فضولات كشاورزي و دامداري- فضولات كشاورزي و دامداري يكي ديگر از منابع آلودهكننده آبها ميباشند. ؟ آب جمعشده از زمينهاي كشاورزي ؟ آلوده ميشود. دامداري هم ؟ آبها موثر ميباشد هنگام بارندگي ؟ گاو و گوسفند با آب باران شسته شده و اين آب كه آلوده ميباشد وارد جريانهاي آب (نهرها، رودخانهها و درياها) ميشوند و اين آبها را آلوده خواهد كرد. بهمين صورت است زمينهائي كه براي پرورش (مرغ و اردك و غاز) مورد استفاده قرار ميگيرند. در آلودهكردن آبهاي سطحي سهيم خواهند بود. 4- نفت و تركيبات نفتي- نفت و تركيبات نفتي نيز ميتواند از منابع آلودگي آب باشد. معمولاً نفتخام بوسيلة كشتيها حمل و نقل ميشوند. گرچه مسيرهاي آبي براي كشتيها مشخص هستند و نقشههايي نيز وجود دارد اما بعضي مواقع اتفاقي رخ داده است كه باعث شست نفت خام و آلودگي آب درياها و اقيانوسها شده است. بعنوان مثال در سال 1961 ؟ نفتكش در آبهاي انگليس منجر به ؟ به نفتكش آسيب وارد آمده و باعث نشست نفت از نفتكش شده است. نفتخام فروشي ؟ بعد از اين سانحه، موارد ديگري نيز اتفاق افتاده است. مثلاً چند سال قبل يك كشي نفتكش در آبهاي آلاسكا دچار نشتي شده و نفت خروجي را از اين نفتكش قسمت گستردهاي از اين آبها را آلوده كرده زيرا حيوانا آبزي حتي پرندگان كه از ماهيها تغذيه ميكردند دچار آلودگي و مرگومير شدند. لازم به تذكر است كه بعضي از كشتيها فضولات ؟ درياها ميريزند و در اين صورت آب دريا را آلوده ميكنند. 5- معادن گوگرد- در بعضي مواقع معادن گوگرد در تماس با آب و اكسيداسيون بوسيله هوا توليد اسيدسولفوريك نموده و اسيدسولفوريك ؟ ؟ 6- رسوبات حصله از شتشوي آب باران و برف- آب باران زمينهاي كشاورزي…) زمينهايي كه براي ساختوساز ؟ همچين زمينهاي معادن استخراجي را بسادگي شسته و با خود مقادير زيادي رسوب در رودخانه و درياها ميكند. اين رسوبات كه بيشتر شامل مواد معدني هستند باعث پوشاندن قشر شي، كدركردن آب درياها و آلودگي آنها ميشود. با كدرشدن آب بعضي ماهيها ؟ موادغذايي خود به شكل مربوطه خواهند شد. در طول مدت رسوات ميتوانند يكي از منابع آلاينده مهم براي آبها بشمار روند. معرفي پارامترهاي كيفي آب شامل پارامترهاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي- اندازههاي كيفي آب براي تعيين مقدار ؟ آب لازم و ضروري است. بهمين دليل ما ابتدا پارامترهاي كيفي آب را معرفي ميكنيم. 1- اكسيژن محلور درآب (Dissolved Oxygen DO) 2- (Biochemical Oxygen Demond) BOD 3- (Chemrd Oxygen Demand) COD 4- مجموع كربن آهني ؟ 5- كدر بودن آب 6- رنگ و بو 7- PH 8- انجام جامد موجود در آب 9- اكسيژن موجود در آب 10- فسفر 11- ؟ 12- ويروسها 13- فلزات 14- ؟ چگونگي اندازهگيري كيفيت آب – براي تعيين كيفيت آب اولين قدم برداشت نمونه از آب موردنظر است. براي برداشتن نمونه لازم است اصول نمونهبرداري رعايت شود. 1- ظرف مورد استفاده براي نمونه عاري از هر گونه آلودگي باشد. 2- نمونه برداشته شده معرف كل آب موردنظر باشد. بنابراين اگر آب موردنظر در نقاط مختلف داراي كيفيتهاي مختلفي هستند بايد نمونه را بگونه گرفت كه نمونه برداشته شده معروف آب در نقاط مختلف باشد. 3- نمونه برداشته شده بايد طبق استانداردهاي بينالمللي نگاشته شود. 4- نمونه بايد طبق استانداردهاي بينالمللي تجزيه كيفي شود. سه نوع نمونهگيري مختلف وجود دارد: 1. نمونهبرداي بصورت ساده 2. نمونهبرداي بصورت مخلوط 3. نمونه برداري مناسب با مقدار جريان، حجم نمونه برداشته شده متناسب باشد و جريان در يك زمان مشخص است. 1ـ اكسيژن محلول در آب (Dissolved Oxygen ) DO باحتمال مهمترين پارامتر كيفي آب مقدار اكسيژن محلول در آب است. گرچه اكسيژن به مقدار كمي در آب محلول است، اما نقش اساسي در ادامه حيات آبزيها دارد. بدون وجود اكسيژن محلول به آب نهرها، رودخانهها، درياچهها و درياها محيط غيرقابل زندگي براي آبزيها خواهد شد. مقدار اكسيژن محلول در آب با درجه حرارت آب نسبت عكس دارد. (با بالارفتن درجه حرارت آب مقدار اكسيژن محلول در آب كم خواهد شد). حداكثر مقدار اكسيژن محلول در آبهائي كه در معرض هوا آزاد قرار دارد درجه حرارتهاي معمولي برابر 9ميليگرم در هر ليتر است. اين مقدار اكسيژن اشباعي با بالارفتن درجه حرارت بسرعت نزول خواهد كرد. جدول زير مقدار اكسيژن محلول در آب را نسبت به درجه حرارتهاي مختلف نشان ميدهد. اندازهگيري مقدار اكسيژن محلول در آب با دستگاه اندازهگيري اكسيژن ؟ يا توسط تيتراسيون يدو متريك؟ كه به آزمايش و نيكار معروف است (Winkler DO Test) معروف است انجام ميشود. فعلوانفعلات شيميايي در آزمايش ونيكلر بصورت زير است. 1- به آب يونهاي منگنز اضافه ميشود، يون منگنز با اكسيژن موجود در آب تركيب ميشود.
اكسيدمنگنر حاصله رسوب ميكند. 2- يونهاي يد به محلول اضافه ميشود. يونهاي يد با اكسيدمنگنز وارد محل شده و يد آزاد ميشود.
2- يد آزاد شده با تيتراسيون بوسيله تيوسولفات سديم اندازهگيري ميشود.
لازم به تذكر است كه تمام اكسيژن محلول در آب DO با تركيب ميشود، بنابراين اندازهگيري با يون كلر و اندازهگيري نيز آزادشده بوسيله تيتراسيون با محلول تيوسولفات سديم، مقدار اوليه DO محلول در آب را نشان خواهد داد. آزمايش ونيكلر Winkler test گرچه دقيق است، اما چون با مواد شيميايي كلروگاز دارد مشكلاتي در بردارد، و بطوكلي انجام اين آزمايشات ميسر است و در محل نهر و رودخانه عملي نخواهد بود. بنابراين استفاده از دستگاه اندازهگيري اكسيژن به وسيله يك الكترود است DO electrod و يا DO Proble ميباشد بيشتر عملي است. سادهترين و به عبارت ديگر اولين دستگاه اندازهگيري اكسيژن بشكل زير ميباشد. ؟ اساس كار اين دستگاه بر طبق سلول گاوانيك است. هر گاه الكترودهاي سرب و نقره در يك محلول الكتروليت قرار گيرند و ميكرومتري هم در مسير باشد. فعلوانفعال زير در الكترود سرب صورت ميگيرد.
همانطور كه ملاحظه ميشود در الكترودسرب الكترون آزاد ميشود. الكترونهاي آزاد شده از قسمت ميكرومتر عبوركرده تا به الكترود نقره برسند. در الكترود نقره فعلوانفعال زير بوقوع ميپيوندد.
همانطور كه ديده ميشود، اين فعلوانفعال در غياب اكسيژن صورت نميگيرد. و فقط هنگامي صورت ميگيرد كه اكسيژن آزاد در محيط وجود داشته باشد. و در صورت عدم وجود اكسيژن آزاد حاصل از DO ميركومتر جرياني را نشان نخواهد دارد. وقتي كه اكسيژن در محيط باشد، ميكروكنترلر جريان را نشان خواهد داد ه بستگي به مقدار اكسيژن موجود ميباشد. Biochemical Oxygen Demond BOD شايد حتي مهمتر از تعيين مقدار اكسيژن محلول در آب (DO) اندازهگيري ميزان اكسيژن مصرفي آب باشد. اكسيژن مصرفي بميزان كم آب مشخصكنندة حالات زير است. الف- آب ممكن است تميز باشد ب- ميكروارگانيسمهاي موجود در آب علاقهاي به مصرف موادآلي موجود در آب ندارند ج- ميكروارگانيزمها از بين رفته و يا در حال از بين رفتن هستند. ميزان اكسيژن مصرفي در آب، عموماً BOD آب ناميده ميشود. BOD آب صرفاً ميزان آلودگي مخصوصي از آب را نشان نميدهد، بلكه ميزان اكسيژن مصرفي بوسله ميكروارگانيزمها ميباشد كه موادآلي موجود در آب را تجزيه كرده و به مصرف خود ميرسانند. آزمايش BOD اولين بار براي اندازهگيري مقدار اكسيژن مصرفي آب يك رودخانه انجام شد، بدينصورت كه دو شيشه از آب رودخانه پر شد، مقدار اكسيژن محلول در آب (DO) يك شيشه اندازهگيري شد. شيشه ديگر در آب رودخانه انداخته شده ؟ شيشه ؟ را رودخانه گرفته و مقدار اكسيژن محلول در آب DO اندازهگير شد. اختلاف مقدار اكسيژن اوليه و ثانويه مقدار BOD يا ميزان اكسيژن مصرفي بر حسب ميليگرم اكسيژن مصرفي در هر ليتر از نمونه را نشان داد. اين آزمايش مزيت اينكه آزمايش اختصاصي براي رودخانه موردنظر است و آب در شيشه همان شرايط محيطي آب رودخانه را دارد، مقدار اكسيژن مصرفي DO رودخانه را بطور دقيقي نشان ميدهد، اما تقريباً مشكل است كه با اين روش مقدار BOD روخانههاي مختلف را با هم مقايسه كرد. بخاطراينكه شرايط محيطي رودخانههاي مختلف مانند درجه حرارت، نور، و زمان با هم متفاوت است، و هر يك از اين سه عامل نقش مهمي در ميزان BOD دارند، بهمين خاطر آزمايش تعيين BOD آبهاي مختلف را با هم مقايسه كرد. آزمايش استاندارد BOD در تاريكي، درجه حرارت Cْ25 و براي مدت زمان 5 روز انجام شود كه به معروف است. و معرف اكسيژن مصرفشده در 5 روز اول است. آزمايش ؟ نشان داده شده است. البته ممكن است كه BOD براي 2روز، 15 روز و يا هر تعدادي تعيين شود و يكي از اندازهگيريهاي BOD اندازهگيري BOD نهايي يا ؟ ميباشد. كه آن مقدار اكسيژن مصرفشده پس از يك زمان طولاني است. اگر مقدار اكسيژن DO چند نمونه هر روز براي مدت 5 روز متوالي اندازهگير شود در منحنيهاي مانند شكل زير ممكن است بدست آورريم. ؟ نمونه A مقدار اكسيژن محلول DO آن ابتدا 8ميليگرم در ليتر بوده است پس از 5روز مقدار اكسيژن محلول در آن به 2 تقليل مييابد. و بنابراين مقدار آن برابر است با نمونه B همچنين مقدار اكسيژن محلول (DO) آن ابتدا 8ميليگرم در ليتر بوده است. اما اكسيژن محلول در آن سريعاً تقليل پيدا كرده و در ظرف كمتر از دوروز به صفر رسيده است. بنابراين واضح است كه نمونة B بيشتر از بوده است، اما نميدانيم كه چقدر بيشتر از 8ميليگرم بوده است بخاطر اينكه ميكروارگانيزمها ممكن بود DO بيشتري مصرف ميكردند اگر موجود ميبود. براي نمونههاي كه داراي BOD بيشتر از 8 ميباشند، رقيقكردن آنها براي اندازهگيري BOD ضروري است. فرض شود كه نمونه C منحني نمونه B را نشان ميدهد كه به نسبت 1:10 رقيق شده است. BOD اين نمونه برابر است با:
ممكن است كه مقدار BOD هر ماده آلي (مثلاً شكر) اندازهگير شود. و اثر آنرا در آب رودخانه تخمين زد. گرچه ماده اوليه در حالن اصلي خود عاري از ميكروارگانيزمهاي لازم است. براي موادي كه عادي از ميكروارگانيسمهاي لازم هستند. اضافهكردن ميكروارگانيزمهاي مصرفكننده اكسيژن صورت ميگيرد. كه اين عمل تخم افشاني يا Seading ناميده ميشود. فرضاً نمونههاي آهني BOD آن منجر A است كه بعنوان آب حاوي ميكروارگانيزم Seed water كه مقدار آن 6 بوده استفاده ميشود. mL100 از محلول ناشناخته و برداشته در يك شيشه mL300 براي آزمايش BOD ميريزيم، به آن ml200 از آب A ميافزائيم. فرض كنيد DO اوليه اين مخلوط برابر 8 و DO نهايي آن 1 ميباشد، بنابراين مقدار اكسيژن مصرفي برابر 7 خواهد بود. قسمتي از اين DO مصرفي از آب حاوي مايكروارگانيزم (Seed water) است و قسمتي در نتيجه تجزيه ميكروارگانيزمي نمونه ناشناخته ميباشد. مقدار DO مصرفي از آب حاوي ميكروارگانيسم با Seed water عبارت است از:
بخاطر اينكه از شيشه از آب حاوي ميكروارگانيزم بود كه BOD آن مربوط به نمونه مورد آزمايش شده است. اگر آب حاوي ميكروارگانيزم و عمق رقيقسازي تركيباً در نظر گرفته شود و فرمول زير براي محاسبه BOD خواهد بود.
= DO اوليه شيشههاي نمونه آب جاري مقدار اركانيسم = DO نهايتاً شيشههاي نمونه و آب حانوي مقدار اركانيسم = DO اوليه آب جاري ميكروارگانيزم = DO نهايي آب حاوي ميكروارگانيزم = حجم آب حاوي ميكرواركانيسم در شيشه مورد آزمايش = حجم شيشه = دقت نمونه مثال- صفحه 55 – مقدار را با اطلاعات زير محاسبه نمائيد: · درجه حرارت Cْ20 · DO اوليه اشباعي است · دقت 1:30 · DO نهايي آب حاوي ميكروارگانيزم 8 · DO نهايي شيشههاي نمونه آب حاوي ميكروارگانيزم 2 · حجم شيشه mL300 حل : در جدول در جه حرارت DO برابر است با 9.2 بنابراين DO اوليه برابر چون رقت به نسبت 1:30 است محلول شامل mL10 نمونه در 290 محلول حاوي ميكروارگانيزم seeded dilution water است. و عبارت است از :
اگر بجاي توقف آزمايش بعد از پنج روز، ؟ آزمايش ادامه داده و اجازه دهيم كه فعلوانفعلات ادامه يابند و مقدار BOD را هر دور اندازهگيري نمائيم، ممكن است كه منحني همانند شكل زير بدست آوريم. منحني BOD در طول مدت ؟ شامل BOD نهايي مربوط به كربن و BOD مربوط به نيتروژن است. توجه كنيد همانطور كه از منحني پيداست، مدتي نسبتاً كوتاهي بعد از 5روز سختي يك جهش ناگهاني پيدا ميكند. اين بر اثر مصرف اكسيژن بوسيله ميكروارگانيزمها ميباشد كه موادآلي حاوي نيتروژن را شكست و بطرف ميرسانند. و اين مواد به نيترات كه مادة پايداري است تبديل ميشوند. بنابراين سختي حاوي دو قسمت مشخص ميباشد، كه يكي مربوط به BOD مربوط به كربن و ديكري BOD مربوط به نيتروژن، همچنين توجه شود به ؟ يا BOD نهايي كه در اين شرايط BOD مربوط به BOD كربن و BOD ؟ است. مهم است كه بخاطر بياوريم كه BOD اندازهگيري اكسيژن مصرفي يا پتانسيل اكسيژن مصرفي است. يك آب با BOD بالا كه به رودخانه وارد ميشود ممكن است براي رودخانه بسيار مضر باشد، اگر تمام اكسيژن محلول در آب رودخانه را از بين ببرد و يك محيط عاري از اكسيژن بوجود آورد. واضح است كه اگر مقدار آب ورودي به رودخانه در مقايسه با آب رودخانه ناچيز باشد. هر قدر هم كه آب وارد شونده BOD بالايي باشد . بخاطر حجم ناچيز اثر چنداني در آب رودخانه نخواهد. برعكس اگر آب با حجم زياد وارد رودخانه كوچكي شود، گرچه BOD آب وارد شودنده ممكن است بالا نباشد، اما بخاطر حجم زيادي كه دارد ممكن است اثر نه جدي به آب رودخانه وارد نمايد/ بهمين خاطر مهندسين اغلب مقدار وزن BOD وارد شونده به رودخانه را محاسبه ميكنند كه برابر است با: ؟ مقدار BOD فاضلاتب شهري حدود 250ميليگرم در ليتر ميباشد. بسياري از فاضلابهاي صنعتي ميدانند ؟ زيادي تا حد 30000 داشته باشد. مثلاً BOD كارخانههاي شير و مواد لبني حدود 20000 ميباشد. مقدار BOD كربني (Cabonaceous BOD) منحني BOD ميتواند بصورت معادله زير باشد.
= مقدار BOD يا اكسيژن مورد لزوم براي ميكروارگانيسم = مقدار BOD كربن نهايي = ضريب مصرف اكسيژن بر روز = زمان (روز) بعضي مواقع لازم است كه معادله فوق را تغييراتي داد و از آن يا بدست آورد. روشهاي مختلفي براي اين كار وجود دارد كه يكي از آنها روش Thmas توماس ميباشد.
با تغيير و تبديل معادله فوق معادله زير بدست ميآيد:
معادلة فوق به شكل معادله خطي زير ميباشد.
با رسم معادلة خطي ضريب زاويه اين خط b و محل تقاطع آن با محور عمودي a بدست ميآيد، همچنين
مثال- مقدار BOD برحسب زمان براي 5 روز از طريق آزمايش براي يك نمونه بدست آمد. اعداد زير نتايج اين آزمايش را نشان ميدهد. مقدار و همچنين را محاسبه كنيد. حل: مقدار را محاسبه مينماييم كه عبارت خواهد بود: , , از شكل فوق نتيجه ميشود: ؟ بنابراين
براي محاسبه عددي ميتوان با دردستداشتن از معادله استفاده كرد.
براي نهرها و رودخانههايي كه زمان مسير آنها بيشتر از ؟ است ؟ نهايي آنها بايد شامل BOD كربني و BOD نيتروژن باشد. گرچه اين BOD يا نهايي از منحني بطور تقريبي بدست ميآيد، اما اين BOD از معادله زير ميتواند محاسبه شود. ؟ ؟ يكي از نواقص آرايش BOD اين است كه مستلزم زمان ميباشد و معمولاً 5 روز به طول ميانجامد. اگر مواد موجود در آب بجاي اكسيداسيون بيولوژيكي، به طريق شيمياي بتوانند اكسيده شودند زمان لازم براي آزمايش بطور قابل ملاحظه تقليل مييابد. اين اكسيداسيون با آزمايش COD ؟ انجام ميشود. در اين آزمايش تقريباً تمام موادآلي اكسيد ميشوند، در صورتيكه در آزمايش BOD فقط مقداري از نمونه بوسيله ميكروارگانيزمها اكسيد ميشوند، بهمين خاطر مقدار COD هميشه بيشتر از مقدار BOD ميباشد. يكي از مثالهاي خوب در اين مورد فاضلاب حاصله از كارخانههاي چوب و كاغذسازي است كه بيشتر حاوي مواد سلولزي است. اين مواد براحتي از طريق شيميايي اكسيد ميشوند. بنابراين داراي COD بالائي است، اما چون سد بوسيله ميكروارگانيزمها بكندي اكسيد ميشود اين فاضلاب مقدار BOD كمي خواهد بود. عموماً بيكرمات پتاسيم بعنوان اكسيدكننده استفاده ميشود. اين ماده شيميايي ماده نسبتاً ارزاني است و بصورت خالص در دسترس ميباشد. مقدار مشخصي بيكرمات پتاسيم به نمونه موردنظر كه اندازهگيري شده است، افزوده ميشود و اين مخلوط حرارت داده ميشود تا بجوش آيد. فعلوانفعال زير انجام ميشود.
پس از جوشيدن و انجام واكنش، مقدار اضافي بيكرمات پتاسيم بوسيله يك احياكننده اندازهگيري ميشود. اختلاف مقدار اوليه و مقدار باقيمانده مقدار بيكرومات معرفي را براي اكسيدكردن ماده آلي نشان ميدهد. هر اندازه كه مقدار بيكرومات بيشتر مصرف شود، مقدار ماده آلي نمونه بيشتر و در نتيجه COD بالائي خواهد بود. مجموع كربن آلي ؟ چون در اثر اكسيداسيون كامل كربن ماده آلي توليد ميشود. بنابراين با احتراق كامل نمونه ميتوان مقدار ماده آلي موجود در آن را بدست آورد. براي اين منظور مقدار مشخصي از نمونه را رد لوله احتراق قرار داده و مقدار مقدار ماده آلي دو نمونه مشخص ميگردد. اين آزمايش بر آزمايش BOD و COD ترجيح دارد، اما بخاطر گراني وسايل مورد آزمايش، كاربرد زيادي ندارد. كدربودن- وقتي كه آب زلال نباشد و نور را نتواند از خود عبور دهد اصطلاحاً اين آب كدر ناميده ميشود. كدربودن ممكن است در نتيجه مواد مختلفي باشد. در تصفيه آب براي آشاميدن، كدر بودن اهميت خاصي دارد، اول انيكه آب كدر ظاهر خوبي ندارد، در ثاني ميكروبهاي بيماريزا ممكن است در اين مواد كدركننده موجود باشند. دستگاههاي مختلفي براي اندازهگيري مقدار كدربودن آب استفاده ميشود. اساس كار اين دستگاهها بر مبناي مقدار نور عبوري از نمونه است. هر قدر كدربودن آب بالا باشد مقدار نور عبوري از آن كم خواهد بود. رنگوبو- رنگ و بو هر دو در تصفيه آب مهم ميباشند. رنگ و بو و همچنين كدربودن آب، پارامترهاي فيزيكي و كيفيت آب محسوب ميشوند. رنگ و بو همانند كدربودن ظاهر خوشايندي به آب نميدهد. اگر آبي داراي رنگ و بوي نامطبوغ باشد، افراد از نوشيدن آن خودداري خواهند كرد، گرچه ممكن است اين آب از لحاظ بهداشتي كاملاً بيخطر و مطمئن باشد. رنگوبو هر دو در نتيجه حضور موادآلي در آب هستند. رنگ آب با رنگ آب استاندارد ( كه بوسيله مواد شيميايي ساخته شده) و همانند رنگ بسياري از آبهاي طبيعي است مقايسه ميشود. وقتي يك آب صنعتي از رنگهاي مختلف تشكيل شده باشد مقايسه آن با آب استاندارد يك مقايسه نامفهوم خواهد بود. سوي آب هم بوسله رقيقكردن مكرر آن با آب عاري از بو اندازهگيري ميشود. رقيقكردن تا زماني ادامه مييابد كه ديگر بويي از آب رقيق شده احساس نميشود. پس واضح است كه اين واكنش بستگي به حساسيت بوياي شخص آزمايشكننده دارد. PH – PH يك محلول اندازه غلظت يون هيدروژن محلول درآن است اگر غلظت يون هيدروژن يك محلول زياد باشد آن محلول اسيدي و اگر غلظت يون هيدروژن يك محلول كم باشد آن محلول بازي خواهد بود. در عوض يك محلول بازي داراي غلظت يون هيدروكسيد OH بالايي است. ملكوب آب HOH (كه بصورت نوشته ميشود) خاصيت تجزيه و يا يونيزاسيون جزئي دارد. ويك آب كاملاً خنثي (نه اسيدي و نه بازي) يونهاي و با غلظت مساوي وجود دارند. اگر غلظت يونهاي و برحسب كل (وزن ملكولي در هر ليتر) اندازهگيري شود. حاصلضرب غلظت سوتهاي و همواره فودي ثابتي خواهد شد. ؟ ثابت تعادل آب ناميده ميشود. اگر غلظت يوني هيدروژني برابر ؟ باشد، طبق رابه بالا غلظت يوني هيدروكسيد ؟ برابر خواهد بود: ؟ چون ؟ از ؟ كوچكتر است محلول اسيدي است. چون غلظت يونهاي هيدروژن در يك محلول آبي مهم است يك روش سادهتر براي نشان دادن آن استفاده شده است. بجاي مولكول در ليتر غلظت يون هيدروژن يك محلول منفي لگاريتم اين غلظت بعنوان PH محلول ناميده ميشود. ؟ براي يك محلول خنثي غلظت يونهاي برابر است با يا . واضح است كه براي يك محلول با يونهاي هيدروژن بالا PH كمتر خواهد بود. و براي يك محلول با غلظت يونهاي هيدروژن كم (هيدروكسيدبالا) pH بالا خواهد بود. PH يك محلول رقيق (براي يكسال در ليتر كه اسيدي است) تا 14 (بازي) است. محلولهايي با غلظت يوني هيدروژن بيشتر از 1 در ليتر داراي PH منفي خواهد بود بعنوان مثال ؟ باشد . ؟ PH در تصفيه آب و فاضلاب نقش مهمي دارد. موجوددات آبزي حساسيت خاصي نسبت به تغييرات Ph دارند و در تصفيه بيولوژيكي آب لازم است كه PH كنترل و در يك ميزان خاصي نگهداشته شود. در تصفيه آب هم PH نقش مهم در فعلوانفعالات شمييايي تصفيه آب، گندزدايي آب و جلوگيري از خوردگي لولههاي فلزي دارد. اجسام جامد- يكي از مسائل عمده در تصفيه فاضلاب وجود اجسام جامد ؟ يكي از اهداف مهم تصفيه است. بطوركلي هر چيز غير از آب كه در فاضلاب موجود است. جامد محسوب ميشود بنا به تعريف معمول جامد هر جسم كه در حرارت Cْ103 بعد از بخار شدن باقي بماند جامد ناميده ميشود اجسام جامد كه اندازهگيري ميشوند. مجموع ؟ ناميده ميشود. اجسام جامد به دو دسته اجسام محلول و غيرمحلول تقسيم ميشوند اگر يك قاشق چايخوري يك به يك ليوان آب اضافه شود، كمك در آب حل خواهد شد و آب بدون تغيير بنظر ميرسد. پس از تبخير آب، نمك در ته ظرف باقي ميماند. اما اگر يك قاشق چايخوري شن به يك ليوان آب اضافه شود. شن در آب حل نخواهد شد و بصورت ذرات در آب باقي ميماند. يك مثالي از جسم محلول در آب و شن جسم غيرمحلول در آب محسوب ميباشد. براي جداسازي اجساي غيرمحلول و اجسام محلول در آب، آب را بوسيله ؟ عبور ميدهند. اجسام غيرمحلول روي صافي ميمانند و اجسام محلول از صافي با آب عبور ميكنند. اختلاف وزن محلول عبور شده از صافي با وزن اوليه محلول. مقدار جسم نامحلول را نشان ميدهد. و معمولاً بصورت ؟ نشان داده ميشود. اجسام جامد را بطرق ديگري نيز ميتوان دستهبندي كرد . دسته اول اجسام جامدي هستند كه در درجه حرارت بالا بصورت فرار در ميآيند. و دسته دوم آنهايي كه در درجه حرارت بالا ثابت باقي ميمانند. دسته اول از اجسام جامد فرار و دسته دوم از اجسام جامد غيرفرار يا ثابت ميمانند. معمولاً اجسام جامد فرار اجسام آلي هستند. گرچه در درجه حرارت خيلي زياد (حدود Cْ600) كه عمل احتراق صورت ميگيرد بعضي از اجسام غيرآلي تجزيه شده و بصورت فرار در ميآيند، اما بطور كلي به آنها اجسام جامد فرار اتلاق نميشود. مثال: در زير رابطه بين ؟ از كل اجسام جامد و مقدار اجسام جامد فرار را نشان ميدهد. مثال : وزن ظرف موردآزمايش برابر است با 48.6212 g . mL100 از نمونه را در ظرف ريخته و حرارت داد، تا آب آن تبخير شود. وزن ظرف و جسم جامد باقيمانده برابر است با 48.6432 g در مرحله بعد ظرف را در كوره حرارت Cْ600 براي مدتي قرار داده و سپس آن را سرد كرده و وزن مينماييم. وزن آن 48.630g شده است. مقادير زير را بدست آوريد. 1- مقدار كل جسم جامد 2- مقدار جسم جامد فرار 3- مقدار جسم جامد غيرفرار (ثابت) ؟ بعضي مواقع لازم است كه مقدار جسم فرار اجسام معلق را تعيين كنيم، اين دو حقيقت مقدار ميكروارگانيزم موجود را نشان ميدهد. براي تعيين مقدار جسم فرار نمونه را در كوره قرار داده و پس از سوزاندن در حرارت Cْ600 مجدداً آن را آزاد كرده به اختلاف وزن اوليه و وزن پس از سوزاندن مقدار جسم فرار (ميكروارگانيزم) . نيتروژن- نيتروژن در فعلوانفعلات بيولوژيكي نقش مهمي دارد. نيتروژن ممكن است در اجسام جامد با انرژي بالا همانن آمينواسيدها و آمينها ايجاد تركيب كرده باشد و نيتروژنت در اين تركيبات به نيتروژن آلي معروف است. يكي از مواد واسطهاي كه در متابولسيم بيولوژيكي تشكيل ميشود آموناك ميباشد. آمونياك و نيتروژن آلي با هم يكي از شاخصها آلودگي بشمار ميروند. اين دو شكل نيتروژن (نيتروژن آمونياك و نيتروژن آلي) با هم به نيتروژن گلدال؟ معروف است. در اثر اكسيداسيون و تجزيه مواد آلي نيتروژن دارد نيترو ؟ و انجام نيترات ؟ ايجاد ميشود. اگر در محلول مقدار بالاي نيتروژن نتيرات و مقدار كمي نيتروژن آمونياك باشد. مشخصكننده اين است كه آب بوسيله مواد نيتروژندار آلوده شده اما اين آلودگي زماني قبل صورت گرفته است كه فرصت كافي براي ايجاد نيترات از مواد آلي نيتروژن دارد وجود داشته باشد. تمام اشكال نيتروژن با روش تجزيهاي و بوسيله دستگاه سنجشرنگ ميتواند اندازهگيري شود. در اندازهگيري بوسيله سنجش رنگ، اساس كار بدينصورت است كه يون مورد مطالعه با يك جسم ديگر تركيب ميشود. و يك مايع رنگي توليد مينمايد شدت رنگي متناسب است با ميزان غلظت يون موردمطالعه در محلول- ميزان و شدت رنگ با مقايسة چشمي و يا بوسيله فتومتر اندازهگيري ميشود. فسفاتها- فسفر در مطالعه محيط زيست موجودات آب مهم ميباش. فسفر در فاضلاب ممكن است بصورت آلي يا غيرآلي وجود داشته باشد. گرچه منبع عمده فسفر غيرآلي در فاضلاب، مواد پاككننده هستند، فسفر آلي در مواد غذايي انسان وجود دارد. تمام فسفاتها موجود در طبيعت بوسيله تيتروارگانژم نهايتاً به صورت فسفر غيرآلي درميآيند تا مجدداً نتوانند بوسيله گياهان مورد استفاده قرار گيرند. فسفاتها در رشد گياهان آبزي موثر هستند. با وجود فسفر و نيتروژن رشد گياهان آبزي بيش از حد خواهد بود و اين مقدار DO آب را كاهش خواهد داد. اندازهگير فسفاتها با حرارت دادن آنها در محيط اسيدي صورت ميگيرد. فسفاتها در اثر اين عمل به مشكل فسفاتهاي غيرآلي درميآيند. اندازهگيري اين فسفات غيرآلي بوسيله تركيب آن با يك ماده الگوساز ديگر صورت ميگيرد شدت رنگ متناسب با مقدار فسفات موجود در محلول ميباشد. اندازهگيري باكتريها در آب- از لحاظ بهداشتي باكتريها در تنزل كيفي آب بهمان اندازه مهم هستند كه مواد شيميايي آب را آلوده ميسازند و كيفيت آنرا پايين ميآورند. بسياري از امراض توسط آب منتقل ميشوند. بهمين خاطر مهم است كه وجود و ياعدم وجود ميكروبهاي بيماريزا درآب مشخص شود، اما ميكروبهاي متنوعي ممكن است در آب موجود باشند كه براي تشخيص هر نوع روش خاص ممكن است لازم باشد، در بعضي مواقع تعداد اين ميكروبها باندازهاي كم است كه تشخيص آنها مشكل و يا غيرممكن است. در عين حال ممكن است كه وجود يك يا دو ميكروب در آب كافي باشد كه آب را آلوده ساخته و باعث بروز بيماري شود. چگونه ميتوان كيفيت آب را از لحاظ وجود ميكروبها در آن مشخص كرد. براي جواب دادن به اين سوال بايد گفت كه يك نوع ميكروبهاي شاخص مورد استفاده واقع ميشوند. ميكروبهاي شاخصي كه اغلب بكار ميروند كاليوم ؟ ناميده ميشوند، كه ميكروبهايي هستند كه در سيستم هاضمه حيوانان خونگرم وجود دارند بعلاوه اين ميكروبها : · به تعداد زياد وجود دارند و بنابراين مشكلي براي پيداكردن آنها وجود ندارد. · به آساني قابل تشخيص با آزمايشهاي ساده هستند. · اغلب بيضرر هستند بجز در مورد خاص · داراي ؟ خوبي هستند و از ساير ميكروبها بيشتر عمر ميكنند. بهمين خاطر كاليفرمها بعنوان ميكروبهاي شاخص معروفيت خاصيت پيدا كردهاند، اما وجود كاليفرمها، وجود ميكروبهاي بيماريزا را در كسب ثابت نميكند، اما اگر به تعداد زيادي در آب وجود داشته باشند شانس زيادي براي اينكه آب حاوي پيكرهاي بيماريزا است وجود دارد. سه روش براي اندازهگيري كاليفرمها وجود دارد. سادهترين روش عبوداردن نمونه از ميان يك صافي استريليزه شده و جمعآوري كاليفرم در روي صافي ميباشد. سپس كشت كاليفرم جمعآوري شده در روي صافي بمدت 24 تا 48ساعت ميباشد. پس از مدت كاليفرم كشت شده بصورت نقاط سياه براق ظاهر ميشوند كه با شمارش اين نقاط و با دردستداشتن حجم نمونه، مقدار از كاليفرم بر حسب تعداد در هر ميليليتر محاسبه ميشود. دمين روش براي اندازهگيري كاليفرم روش «بيشترين احتمال تعداد» يا ؟ ميباشد. در اين روش كاليفرم در محل لاكتوز قرار ميگيرد با قرارگرفتن كاليفرم در اين محلول گاز توليد ميشود و گاز توليدي محلول را ؟ ميسازد. توليد گاز با قراردادن يك لوله آزمايش بصورت وارونه در داخل يك لوله آزمايش بزرگتر كه از محلول قرار دارد مشخص ميشود. پس از كشت نمونه اگر گازي توليد شود قسمي از آن در داخل لوله آزمايش كه بصورت وارونه است جمع ميشود. و رنگ محلول بصورت تيره درميآيد، وجود گاز توليد رنگ ؟ مشخصكننده حداقل وجود يك كاليفرم نمونه ميباشد. لولههاي آزمايش بكار رفته شده براي آزمايش كاليفرم به روش MPN . مشكل اين روش اين است كه حتي وجود يك كاليفرم ميتواند جواب آزمايش را مشت بدهد و همان انرژي را داشته باشد كه يك سيليون از آنها خواهد داشت. بنابراين با داشتن يك لوله آزمايش نميتوان مقدار از كاليفرم را در نمونه مشخص كرد. اين مشكل را ميتوان با بكارگيري چند لوله آزمايش و برداشتن نمونههائي با حجمهاي مختلف حل كرد. واضح است كه يك نمونه 10ميليليتري تعداد كاليفرم بيشتري از يك نمونه 1 ميليليتر خواهد داشت. بعنوان مثال سه نمونه با حجمهاي 10، 1 و 0.1 ميليليتري براشته شده و كشت ميشوند. پس از كشت ممكن است نتايج زير بدست آيد. ؟ با داشتن نتايج آزمايش فوق و كمكگيري از محاسبات آماري ميتوان پس از محاسبات لازم به اين نتيجه رسيد كه جوابهاي مثبت و منفي بطريق فوق باحتمال زياد وقتي اتفاق ميافتند كه غلظت كاليفرمها و نمونهها 75 كاليفرم در 100ميليليتر نمونه باشد. نمونههاي با غلظتهاي بالاتر و باحتمال زياد تعداد جوابهاي مثبت بيشتري و نمونههاي با غلظت كمتر تعداد جوابهاي مثبت كمتري را بدست خواهند داد. وروش MPN بر همين اساس بنا شده است. سومين روش براي اندازهگيري كاليفرمها روش شمارش كولي ؟ ميباشد. در اين روش يك لاله حاوي مواد مغذي لازم در نمونه قرار ميگيرد و كاليفرم موجود در نمونه كشت ميشود، و سپس تعداد آنها شمارش ميشود. لايه طوري طرحريزي شده است كه فقط 1 ميليليتر از نمونه را به خود جذب مينمايد. و بنابراين كاليفرم شمارششده پس از كشت مشخصكننده تعداد آنها در 1ميليليتر نمونه ميباشد. ويروسها- ويروسها بخاطر اندازههاي ريزي كه دارند و بخاطر اينكه با غلظتهاي بسيار كمي وجود دارند، و همچنين بعلت اينكه بايد در روي بافتهاي زنده كشت شوند اندازهگيري آنها بسيار مشكل ميباشد بهمين خاطر روش استاندارد مشصي براي اندازهگيري آنها وجود نداشته. يكي از روشهايي كه ممكن است بر اين مشكل فائق آيد استفاده از ويروس شاخص همانند استفاده از كاليفرم در مورد باكتريها ميباشد. اين امر ممكن است با استفاده از ويروس كه فقط به نوع خاصي از باكتري حمله ميكند انجام ميشود، بعنوان مثال كاليچها ؟ به ارگانيزمهاي كاليفرم حمله ميكنند و بخاطر وجود آنها در فاضلاب ممكن است شاخص خوب باشند. آزمايش براي كالفيچها با استفاده از كشت آنها در محيط غني از كاليفرم صورت ميگيرد. كالفيچها به كاليفرمها حمله كرده و نقاط مشخص و قابل ديدن بر جاي ميگذارند كه قابل شمارش هستند و از آن ميتوان تعداد كالفيچها را در حجم مشخصي از نمونه محاسبه كرد. فلزات سنگين- فلزات سنگيني مانند آرسينك و جيوه حتي در تعداد كم براي ماهيها مضر ميباشند. بهمين خاطر روش اندازهگيري اين يونها در آب ؟ مهم ميباشد. روش اندازهگيري فلزات سنگين با استفاده از دستگاه ؟ جذب اتمي است. در اين روش يك محلول كلر ؟ به نمونه افزوده ميشود و سپس نمونه بر روي شعله بوسيله اتميكننده ؟ پخش ميشود. هر فلز رنگ مخصوص خود را به شعله ميدهد، كه شدت اين ؟ متناسب غلظت فلز ميباشد. موادآلي كمياب- مقدار كمي از كلروهيدروكربن و ساير مواد آلي كه در كشاورزي استفده ميشود بوسيله ؟ تعيين ميشود. ذرات چربي و روغن موجود در آب بوسيله عمل جداسازي اين مواد بوسيله ؟ و سپس تبخير ؟ و توزين مواد جامد جامانده از تبخير بدست ميآيد.
ضايعات جامد- Solid Wastes – ضايعات جامد شامل ضايعات خانگي، تجاري، صنعتي، و موارد ديگر هستند. موادي كه بعنوان ضايعات جامد محسوب ميشود، شامل زبالههاي خانگي، شاخ و برگ درختان، علفهاي حاصل از ؟ بخاري، يخچال، و اجاق گازهاي غيرقابل استفاده نخالههاي ؟ لجن تموليدي از تصفيه فاضلابها شبكههاي خالي و … هستند. بطوركلي ضايعات جامد شهري شامل سه مرحله بصورت زير هستند: 1- مرحله جمعآوري و حملونقل ضايعات خانگي، تجاري و صنعتي 2- استفاده مجدداً از بخش قابل استفاده اين ضايعات 3- دفع اين ضايعات نظرات شما عزیزان:
✓☂★★ سیرجانی ها ★★☂ درباره وبلاگ موضوعات پیوندهای روزانه پيوندها تبادل لینک هوشمند نويسندگان |
|||||
|