مهندسی عمران ایران

مطالب عمومی مهندسی عمران معماری شهرسازی

مهندسی عمران ایران

مطالب عمومی مهندسی عمران معماری شهرسازی

آب و اهمیت آن

1-1 آب و اهمیت آن

آب یکی از عجیب ترین پدیده های آفرینش است. آب از دو عنصری که در دمای معمولی گاز هستند تشکیل یافته است. هیدروژن عنصری است که می سوزد در حالی که اکسیژن برای سوزانیدن لازم است و این در حالی است که برای خاموش کردن آتش در بسیاری از موارد از آب استفاده می شود.

آب گواراترین نوشیدنی است اما آب سنگین ، که فقط بجای هیدروژن دو تریم یعنی ایزوتوپ آن جایگزین شده است، یک ماده سمی است.

آب یک سرمایه ملی است. تا بیست سال پیش مهمترین سرمایه ملی کشورها، انرژی بود اما در آینده ای نه چندان دور آب را با نفت معاوضه خواهند کرد. برای آنکه این تصور از آینده، زیاد دور از ارزان تر در دسترس بشر است اما جایگزینی برای آب فعلاً وجود ندارد و امروزه تأکید بر صرفه جویی و استفاده بهینه از منابع آبی است.

1-2-2 ویژگی آب های سطحی

1- زلال نیستند.

2- pH این آب ها حدود 8-7 می باشد.

3- مواد آلی موجود در این آب ها در نقاط مختلف فرق می کند. ممکن است حاوی دترجنت ها، نفت و روغن و فلزات سنگین باشند.

4- معمولاً آلوده به میکروارگانیسم ها هستند.

5- مقدار آمونیاک، فنل و نیترات، این آب ها ممکن است زیاد باشد.

6- اگر آب های سطحی از آب های کشاورزی، ناشی شوند معمولاً دارای نیترات، و فسفات، قابل توجهی هستند، به ویژه در مناطقی که از کودهای شیمیایی استفاده می شود.

1-2-3 ویژگی آب های شور

1- مقدار املاح این آب ها بسیار زیاد و معمولاً بیشر از ppm 1000 می باشد.

2- غلظت یون کلر و سدیم این آب ها بسیار زیاد و معمولاً بیش از ppm500 می باشد.

1-3 ناخالصی های آب

تقریباً هر ماده ای تا اندازه ای درآب محلول است و این حلالیت به دما، فشار، pH، پتانسیل شیمیایی و به غظلت نسبی دیگر مواد در آب بستگی دارد. در طبیعت این عوامل چنان بهم مربوط هستند که کمتر می توان حلالیت ماده ای را در آب بطور دقیق پیش بینی کرد. در واقع آب یکی از مشهورترین حلال هاست. مخصوصاً مواد قطبی ( مثل نمک ها ) به مقدار زیادی در آب حل می شوند.

از این رو آب بطور خالص در طبیعت وجود ندارد.

آب خالص یا ناخالص

برای آنکه ایده ای از قدرت حلالیت آب ارائه شود کافی است که به لیست عناصر و مواد موجود در آب دریا اشاره شود که یون کلر با ppm 19000 و سدیم ppm 10500 بیشترین غلظت را دارند و غلظت عناصری چون جیوه و نقره و طلا در حدود ppm 001/0 قابل اندازه گیری هستند و چه بسیاری از مواد دیگر که غلظت آنها در آب دریا آنقدر کم است که با دستگاههای اندازه گیری فعلی قابل تشخیص نیستند. اما یک نکته را نباید فراموش کرد که علیرغم این همه ناخالصی با غلظت های متفاوت در آب، هنوز هم آب یکی از خالص ترین مواد طبیعی است. چون بجز آب دریا، معمولاً غلظت کل مواد محلول در آب ( TDS ) در طبیعت کمتر از ppm 600 یا 06/0% می باشد در حالی که آهک خالص طبیعی 4% ناخالصی دارد و حتی مواد شیمیایی خالص چون سود سوزاور خالص مورد مصرف در تحقیقات 1% نمک طعام خالص حدود 07/0% ناخالصی دارد. بنابراین آب طبیعی هنوز از بسیاری از مواد تصفیه شده هم خالص تر است.

آب همیشه در حال انحلال، انتقال و یا رسوب گذاری است.

بخار آب موجود در هوا، در اثر میعان به صورت باران در می آید که در موقع باریدن مقداری گرد و خاک اکسیژن، دی اکسید کربن و دیگر گازها را در خود حل می کند. در روی سطح زمین، آب مقداری از مواد معدنی را در خود حل کرده و همراه مواد دیگر به نقاط مختلف منتقل می کند. حلالیت بعضی از نمک های معدنی در آب در جدول 1-1 آمده است. آب در موقع نفوذ در لایه های مختلف زمین، قسمتی از مواد معلق و میکروب ها را در لایه های مختلف زمین از دست می دهد. ناخالصی – های آب را می توان به سه دسته تقسیم کرد.

مواد معلق گازها نمک های محلول

1-3-1 مواد معلق

همانند باکتری ها، گل و لای، روغن، جلبک ها و مواد ریزه کلوییدی

جلبک ها، در هر تانک، دریاچه و یا منبعب که بتواند نیتروژن و فسفر برای تغذیه شان و نور خورشید برای تأمین انرژی شان فراهم آورد تمایل به رشد دارند.

جدول 1-1 حلالیت بعضی از مواد معدنی در آب

حلالیت ( % وزنی ) ترکیب کاتیون

9/41 HCl

بسیار زیاد

5/26 NaCl

1/52 NaOH

7/46

7/17

2/16

1/9

4/25 KCl

8/52 KOH

5/53

3/35

تقریباً صفر

2/26

7/4

17 %

تقریباً صفر

2/0

تقریباً صفر

8/40

تقریباً صفر

9/47

تقریباً صفر

1-3-2 گازها

همانند اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن سولفوره و متان. حلالیت گازها در آب تابع دما و فشار جزئی آن گاز است. هر چه دمای آب بیشتر باشد حلالیت گازها در آب کمتر می شود و هر چه فشار گاز در تماس با آب، بیشتر باشد، حلالیت آن گاز در آب بیشتر می شود.

عامل دیگری که بروی مقدار گاز موجود در آب تأثیر می گذارد، باکتری ها هستند. باکتری های هواز با مصرف اکسیژن محلول در آب، کاهش اکسیژن می شوند ولی باکتری های غیر هوازی با مصرف بعضی از ناخالصی های موجود در آب باعث تولید گاز متان، آمونیاک یا هیدروژن سولفوره در آب معرف فعالیت می شوند.

بنابراین وجود گازهایی چون متان، آمونیاک و یا هیدروژن سولفوره معرف فعالیت باکتری های غیر هوازی در آب است از این رو وجود چنین گازهایی می تواند نشانة آلودگی آب یه فاضلاب های صنایع شیمیایی و یا مواد آلی در حال فساد باشد. بهر حال هیدروژن سولفوره نمی تواند در آبی که حاوی اکسیژن محلول است، وجود داشته باشد چون اکسیژن محلول می تواند با هیدروژن سولفوره ترکیب شده و تولید گوگرد یا یون سولفات نماید.

اکسیژن، دی اکسید کربن و هیدروژن سولفوره در فرآیند رسوب گذاری و خورندگی بسیار مهم هستند.

این گازها در حضور آب بسیار فعال هستند. آب های طبیعی معمولاً حاوی دی اکسید کربن و یون بی کربنات می باشند. این دو با اسید کربنیک یک سیستم بافری بوجود می آورند که باعث می شوند pH آب های طبیعی بسیار کم دستخوش تغییر شوند.

pH آب ها در محدودة 5 تا 8 می باشد هر چند که pH آب های گرم معدنی می تواند کمتر از 2 باشد. آب در اثر تماس با هوا مقداری هوا را جذب می کند ولی غلظت زیاد در آب های زیرزمینی ناشی از تماس آب با مواد آلی در حال فساد است.

سؤال 1- می خواهیم pH یک متر مکعب آب در ساعت را از 6 به 8 افزایش دهیم. مطلو بست محاسبة مقدار سود یک نرمال مورد نیاز.

حلالیت بعضی از گازها در آب در دماهای مختلف در جدول 1-2 آمده است.

جدول 1-2 حلالیت گازها در آب

			Ar				درجه حرارت
Ppm وزنی در تعادل با اتمسفر. mmHg 760
1 8/0 6/0 4/0 3/0		9/0 7/0 6/0 5/0 4/0			15 11 9 8 6	23 19 16 14 11		0 10 20 30 50
Ppm وزنی در تعادل با فشار mmHg 760 گاز مورد نظر

3400 2300 1700 1300 760	7000 5200 3900 3000 1900			70 54 44 37 27		30 23 19 16 12	0 10 20 30 50

1-3-3 نمک های محلول

معمولاً نمک های محلول در آب به صورت کاتیون ها و یا آنیون ها هستند کاتیون مثل کلسیم، منیزیم، آهن، منگنز، سدیم و ... آنیون مثل بی کربنات، کربنات هیدروکسید، سولفات، کلراید، فسفات، نیترات و ...

مزة شور آب ناشی از غلظت یون کلر می باشد این شوری بستگی به ترکیبات شیمیایی آب دارد. اگر کاتیون سدیم باشد در آب هایی با غلظت کلر mg/l 250 مزة شور محسوس است اما اگر کاتیون کلسیم یا میزیم باشد تا غلظت mg/l 1000 یون کلر هم ممکن است مزة شور آشکار نشود.

حلالیت نمک ها در آب بستگی به دما pH و عوامل دیگر دارد. در 25 حاصلضرب حلالیت، بعضی از نمک های مطرح در آب های طبیعی در جدول 1-3 آمده است.

جدول 1-3 حاصلضرب حلالیت مواد در 25

Ksp نمک

*غلظت ها بر حسب مول در لیتر است.

Ksp گزارش شده مربوط به آب بدون یون است. حلالیت بسیاری از نمک ها چون هیدروکسید آلومینیم به pH دارد.

تلخی آب بخاطر وجود نمک های منیزیم می باشد. مزه مگس مربوط به آهن و آلومینیم محلول در آب است. املاح آلی موجب مزه گندیدگی آب می شوند.

آب هایی که ترش هستند pH کمتر از 3 دارند و مزه صابون داشتن آب نشانة pH بالاتر از 9 می باشد.

سؤال 1-2 مهمترین آلاینده های آب را می توان به سه دسته تقسیم کرد. مواد گازی، مواد معلق و مواد محلول ( نمک ها ). بنظر شما کدام دسته آلاینده، در آب های زیر نقش اصلی را دارند : آب رودخانه، آب باران و آب چاه ؟

1-4 لزوم تصفیه آب

چه برای مصارف آشامیدنی و چه برای مصارف صنعتی معمولاً آب طبیعی احتیاج به تصفیه دارد. تصفیه آب برای مصارف آشامیدنی هم آسان تر و هم ارزان تر از تصفیه آب برای مصارف صنعتی است. نگرانی های اساسی در مورد آب آشامیدنی عبارتند از :

1- وجود باکتری های بیماری زا ( پاتوژن ) در آب

2- کمبود و یا زیادی غلظت بعضی از یون ها که سلامتی انسان نقش دارند مثل یون فلوئور

3- ذرات معلق در آب

4- بو ومزه آب

دامنه نگرانی های اساسی در مورد آب های صنعتی بستگی به محل آب دارد. آب به صورت های متفاوت در صنایع وابسته به شیمی مطرح می شود :

الف – به عنوان ماده اولیه برای تهیه محصول نهایی، بدون اینکه تغییر شکل دهد

ب – به عنوان ماده اولیه برای شرکت در واکنش شیمیایی تهیه محصول نهایی

ج – به عنوان حلال موادی که در واکنش شیمیایی شرکت می کنن

د – به عنوان ماده واسطه انتقال حرارت از دمای زیر صفر ( آب نمک ) تا دمای بخار آب

ط – به عنوان ماده ذخیره کننده انرژی

ع – به عنوان ماده واسطه برای خارج کردن مواد ناخواسته ( زاید )

ه – به عنوان سپر محافظتی در برابر گرما و تشعشع ( آب سنگین مورد استفاده در نیروگاهها )

و- به عنوان ماده ای راحت و ارزان برای استاندارد کردن دستگاههای اندازه گیری دما – دانسیته و ویسکوزیته

ی – به عنوان ماده اصلی برای مبارزه با آتش ( اطفاء حریق ) بجز در موارد استثنایی مثل مواد نفتی.

به هر حال در مهندسی شیمی بسیاری از فرآیندها همانند نمک زدایی خشک کردن، تبخیر کردن، کریستالیزاسیون، اختلاط، رزین های تعویض یونی، رطوبت زدایی، جذب سطحی و غیره در ارتباط مستقیم با آب هستند.

مطلوب ترین آب برای هر صنعتی آب بدون یون است، اما هزینه تصفیه آب تا رسیدن به مرحله آب بدون یون بسیار زیاد است. برای هر صنعتی مطلوب ترین آب آن است که هزینه تصفیه آب کمتر از مخارج درمان عواقب زیان بخش ناخالصی هم باشد.

1-5 اثرات زیان بخش ناخالصی های آب

در اینجا پاره ای از اثرات زیان بخش ناخالصی های آب ذکر می شود.

الف – تولید رسوب در دستگاههای حرارتی و دیگ بخار. رسوب گرفتگی می تواند باعث کاهش انتقال حرارت، کاهش عمر مفید سرویس دادن اجزا و گاهی تعطیل کردن واحد گردد. که در نهایت باعث کاهش محصول می شود. رسوب های توپر و محکم در بویلرها ضریب هدایت حرارتی حدود 1/0 کاهش دهند و این بدان مفهوم است که برای ثابت نگهداشتن دمای آب یک بویلر می بایستی حرارت بیشتری به آن داد و هر چه که رسوب گرفتگی افزایش یابد مقدار بیشتر و بیشتری حرارت لازم خواهد داشت که در نهایت به شکستگی لوله منجر خواهد شد.

در شکل 1-1 که توسط سارنو و دانهو تهیه شده است دیده می شود که رسوب به ضخامت فقط 1/0 اینچ کربنات کلسیم روی یک سطح حرارتی می تواند تا 40% افت حرارتی را باعث شود.

ب – تولید بخار با کیفیت پایین. در فصول بعد خواهیم دید که مواد در آب تحت شرایطی

می توانند با بخار آب خارج شده و در مکان های نامناسب ته نشین شوند.

شکل 1-1 اثر ضخامت رسوب در کاهش حرارت انتقالی

این امر در مورد سیلیس از اهمیت خاصی برخوردار است. سیلیس همراه بخار شده و در اثر سردن شدن روی پره های توربین رسوب می کند که باعث کاهش راندمان می شود. بحث بیشتر در فصول آینده مطرح می شود.

ج- خوردگی بویلرها و دیگر سیستم های حرارتی و لوله ها.

د- اتلاف مواد شیمیایی مثل صابون. یون های کلسیم و منزیم موجود در آب با صابون ترکیب شده و آن را به صورت نامحلول در آورده و با رسوب دادن مواد صابونی، عملاً صابون را از نقش اصلی آن یعنی تمیز کردن باز می دارند.

س – باقی گذاردن لکه روی محصولات مواد غذایی و نساجی

1-6 رابطه بین سختی و خوردگی

رابطه بین سختی و خوردگی پیچیده است. آب طبیعی اگر سخت نباشد به مفهوم این است که اسیدیته آن بالاست ( دارای اسید محلول می باشد ) چنین آبی خورنده است و موجب خوردگی می شود. آب های سخت در بسیاری از موارد شدیداً خورنده می شوند.

عمل ایجاد رسوب در آب سخت همزمان باعث نرم شدن آب و آزاد شدن گاز ( دی اکسید کربن ) می شود.

رسوب در نقطه تشکیل مانع از خوردگی می شود ولی در نقاط دیگر که رسوب وجود ندارد آب خورنده می شود.

سؤال 1-3 تحقیق کنید که لکه های زرد متمایل به سیاهی که روی پارچه ها دیده می شوند ناشی از چیست ؟

تعاریف و اصول کلی در تصفیه آب

2-1 شکل گزارش آنالیز آب

همان گونه که می دانیم غلظت ناخالصی ها در آب بسیار کم است از این رو برای بیان غلظت یونها از واحد PPM « قسمت در هر میلیون » استفاده می کنند و این بیان به دو صورت ممکن است :

الف – بر حسب جرم یون

ب – برحسب اکی والان از یون

چون در فرآیندهای تصفیه آب با واکنش های شیمیایی سروکار داریم از این رو ترجیح دارد که غلظت ها بر حسب اکی والان بیان شوند اما بیان غلظت ها بر حسب اکی والان عدد کوچک و اغلب اعشاری است برای آنکه این مشکل حل شود غلظت اکی والان را در عدد 50 ضرب می کنند و به عدد حاصل، غلظت معادل کربنات کلسیمی ( as ) می گوین چون جرم هر اکی والان کربنات کلسیم 50 می باشد.

بنابراین بیان غلظت یون ها بر حسب معادل کربنات کلسیم محاسن زیر را دارد :

1- غلظت ها عدد نسبتاً بزرگی می شوند.

2- هر چند واحد معادل کربنات کلسیم جرمی است ولی در عین حال متناسب با اکی والان می باشد. از این رو با غلظت های معادل کربنات کلسیمی کی توان همانند غلظت اکی والان رفتارکرد. مثلاً همان گونه که یکی اکی والان از یک آنیون با یک اکی والان از یک کاتیون ترکیب می شود می توان گفت که اگر غلظت بر حسب معادل کلسیم باشد هر ppm از یک انیون با یک ppm از یک کاتیون ترکیب می شود.

3- غلظت یون های مختلف بر حسب معادل کربنات کلسیم جمع پذیر هستند مثلاً کلسیم و منزیم هر دو باعث سختی آب می شوند بنابراین برای بیان سختی کل آب می توان غلظت کلسیم و منیزیم را با هم جمع کرد و یا غلظت همه کاتیون ها را به هم جمع کرد که برابر غلظت همه آنیون ها می شود.

4- بیان غلظت یون ها بر حسب معادل کربنات کلسیم باعث می شود که انالیز آب را پس از هر مرحله تصفیه به راحتی پیش بینی کنیم که این موضوع در فصل آهک زنی روشن خواهد شد.

5- اگر غلظت یون ها بر حسب معادل کربنات سدیم باشد در آن صورت همواره مجموع کاتیون های آب مساوی مجموع آنیون های آب خواهد بود که به این تساوی اصل خنثایی الکتریکی آب گفته می شود.

در گزارش آنالیزها معمولاً غلظت آهن، منگنز و سیلیکا را به صورت یونی ( معادل کربنات کلسیمی ) بیان نمی کنند چون این مواد اغلب کلوییدی هستند.

مثال 2-1 :

اگر غلظت سولفات کلسیم در یک نمونه آب mg/l 18 باشد غلظت سولفات کلسیم بر حسب معادل کربناتی چقدر است ؟ ppm 18 = mg/l 18

جرم هر اکی والان سولفات کلسیم 68 می باشد

ppm معادل کربنات کلسیم 13=50×26/0

در شکل 2-1 فرم استاندارد گزارش آنالیز آب نشان داده شده است.

شکل 2-1 شکل استاندارد گزارش آنالیز آب

سؤال 2-1 ثابت کنید که اگر غلظت معادل کربناتی، یون کلسیم در آبی ppm 100 باشد غلظت یون ملسیم برحسب خودش برابر ppm 40 می شود.

جدول 2-1 به شما کمک می کند که به راحتی غلظت یون ها را بر حسب معادل کربناتی و یا برعکس غلظت معادل کربناتی را به غلظت بر حسب خود یون تبدیل کنید. مثلاً اگر غلظت آلومینیم برحسب یون آلومینیم باشد برای محاسبه غلظت معادل کربناتی باید غلظت را در 56/5 ضرب کنید و یا اگر غلظت سدیم برحسب معادل کربناتی باشد باید بر 18/2 تقسیم شود تا غلظت بر حسب یون سدیم بدست آید.

جدول 2-1 فاکتور تبدیل غلظت برحسب خود یون به غلظت معادل کربناتی

ضریب تبدیل از ppm برحسب خود یون به ppm معادل کربناتی

2-2 بیان غلظت ناخالصی ها با واحدهای دیگر

علاوه بر واحد معادل کربنات کلسیمی ( یا بطور مختصر معادل کربناتی ) که برای غلظت بسیاری از یون ها به کار می رود، واحدهای دیگری هم در تصفیه آب مطرح هستند که عبارتند از :

1- سختی آب

2- کل مواد جامد محلول

3- هدایت الکتریکی آب

4- نسبت جذب سدیم

5- مواد جامد معلق در آب

6- کدریت

7- ناخالصی های آلی در آب

2-2-1 سختی آب

همانطور که می دانیم مجموع غلظت کلسیم و منیزیم برابر سختی کل آب است برای بیان سختی علاوه بر معادل کربنات کلسیم از درجه آلمانی و فرانسوی هم استفاده می کنند. داریم :

1 درجه المانی سختی = ppm 8/17 معادل کربناتی

1 درجه فرانسوی سختی = ppm 10 معادل کربناتی

2-2-2 کل مواد جامد محلول ( TDS )

منظور از TDS کل مواد جامد محلول در آب است که برابر مجموع غلظت همه یون های موجود در آب می باشد. واضح است که اگر غلظت یون ها بر حسب معادل کربناتی باشند، غلظت یون های مختلف را می توان با هم جمع کرد و مجموع را با TDS بیان کرد. TDS آب های مختلف به صورت زیر است ( بر حسب ppm ).

آب دریا آب های شور مجاز آشامیدنی مطلوب آشامیدنی مطلوب صنعتی آب

40000 10000 1000 500 100 TDS

2-2-3 هدایت الکتریکی اب ( EC )

هدایت الکتریکی آب معرف یونی یک محلول برای انتقال جریان برق است. واحد آن qmho/cm ( میکرو موبر سانتی متر ) می باشد ( مو عکس اهم یعنی واحد مقاومت الکتریکی است ).

چون در محلول ها، یون ها جریان برق را منتقل می کنند از این رو EC با TDS رابطه دارد. در محلول های رقیق ارتباط این دو پارامتر به صورت زیر است :

وقتی غلظت ناخالصی زیاد می شود ( ) یون ها روی حرکت یکدیگر اثز منفی گذاشته و هدایت الکتریکی محلول همانند محلول رقیق متناسب با تعداد یون ها نمی باشد و رابطه بین TDS و EC برای هر نمونه آب فرق می کند ( شکل 2-2 ).

اهمیت این دو پارامتر در این است که سرعت خورندگی آب در شرایط یکسان ( از مقدار اکسیژن محلول و دیگر پارامترهای مؤثر در خورندگی ثابت بمانند ) با افزایش EC ( یا TDS ) افزایش می یابد و نیز با افزایش هدایت الکتریکی آب، درجه یونیزاسیون نمک های آب کاهش می یابد.

هدایت الکتریکی آب خالص در 25 برابر با 056/0 است.

محلول غلیظ

محلول رقیق

Text Box: TDS(mg/L) با افزایش یون ها در اثر مزاحمت

یون ها EC کمتر از حالت خطی

افزایش پیدا می کند.

هدایت (qmhos/Cm)

شکل 2-2 تغییرات TDS بر حسب EC بستگی به غلظت ناخالصی های آب دارد.

2-2-4 نسبت جذب سدیم ( SAR )

نسبت جذب سدیم معیاری برای ارزیابی خطر سدیم در آبهای کشاورزی است و چنین محاسبه می شود.

( غلظت ها بر حسب معادل کربناتی هستند )

اگر در آب کشاورزی مقدار کلسیم و منیزیم به اندازه مناسب باشد خاک کشاورزی رفتار دانه ای داشته و نفوذ پذیری خاک بهبود می یابد.

2-2-5 مواد جامد معلق در آب

اگر آب را از یک فیلتر بسیار ریز عبور دهیم، مواد جامد محلول و نیز مواد کلوییدی از فیلتر عبور می کنند و ذرات جامدی که روی فیلتر باقی می مانند همان موارد جامد معلق آب مورد نظر هستند.

مواد جامد معلق را خشک گرده و وزن می کنند که با توجه به وزن آب نمونه، وزن مواد معلق را به صورت ppm گزارش می کنند. گاهی باتوجه به حجم نمونه اولیه، غلظت مواد معلق را بر حسب mg/l بیان می کنند.

2-2-6 کدریت ( Turbi dity )

مواد کلوییدی، کدریت نمونه را تشکیل می دهند. کدریت در استاندارد چنین تعریف می شود :

یک خاصیت فیزیکی نمونه که باعث می شود نور تابیده شده و به نمونه متفرق و یا جذب شود ولی عبور نکند.

بنابراین برای اندازه گیری کدریت، نیاز به یک منبع نور و دستگاهی برای اندازه گیری نور متفرق شده می باشد. در ابتدا شخصی به نام جکسون با استفاده از شمع استاندارد درجه کدریت را مشخص کرد. از این رو یک واحد کدریت JTU می باشد که معرف واحد کدریت جکسون می باشد. امروزه بیشتر از واحد NTU استفاده می کنند. در واقع واحد JTU معرف نور عبور کرده از نمونه است ولی NTU معرف تفرق نور تابیده شده می باشد. این دو واحد کدریت رابطه ای با هم ندارند.

2-2-7 ناخالصی های آلی در آب

بعضی از مواد آلی به صورت ذرات کلوییدی هستند ( تانین Tannin ) اما بیشتر مواد آلی به صورت محلول هستند. آلاینده های آلی ممکن است باعث بو، رنگ و طعم نامطبوع آب شوند. به خاطر تنوع زیاد مواد آلی و نیاز به آزمایشات طولانی و بعضاً پرهزینه، روش معمول این است که ناخالصی های آلی را با چند تست گزارش کنند. این تست های شاخص، در عین سهولت و ارزانی، معرفهای خوبی از آلودگی آب به مواد آلی هستند. واحد این شاخص ها mg/l یا ppm است.

اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی ( BOD )

منظور از این شاخص، تعیین آن قسمت از آلاینده های آلی است که باکتری ها قادر به تجزیه آنها هستند. چون تجزیه مواد آلی توسط باکتری ها ( بطور طبیعی ) به دما و زمان بستگی دارد از این رو مقدار آن را در دمای 20 اندازه گیری می کنند. به تجربه ثابت شده است که BOD یک نمونه در طی ساعات و حتی روزهای اولیه متفاوت می باشد و امروزه در سطح جهانی مقدار این شاخص در طی پنج روز را به عنوان استاندارد انتخاب کرده و آن را به صورت نشان می دهند.

برای اندازه گیری از دستگاهی استفاده می شود که کاهش اکسیژن در نمونه را ( که توسط باکتری های هوازی مصرف می شود تا مواد آلی را تجزیه کنند ) در طی پنج روز با غظلت مواد آلی قابل تجزیه توسط باکتری مرتبط می سازد.

بالا بودن BOD معرف سهولت تعفن پذیری نمونه است.

اکسیژن مورد نیاز شیمیایی ( COD )

منظور از این شاخص دانستن مواد آلی در آب است که می توان انها را توسط اسید کرومیک اکسیده کرده و کربن را به صورت گاز دی اکسید کربن درآورد.

واضح است که این شاخص هم معرف مواد آلی قلبل تجزیه و هم غیر قابل تجزیه با باکتری می باشد. بنابراین COD با تقریب خوبی می تواند معرف ناخالصی های آلی نمونه باشد.

کل کربن آلی ( TOC )

با سوزاندن نمونه و در نتیجه تبدیل کربن به گاز دی اکسید کربن می توان ایده خوبی از غلظت مواد آلی موجود در نمونه بدست آورد. غلظت مواد آلی که به این روش تعیین می شود را TOC می گویند. می توان انتظار داشت که COD حدود دو تا سه برابر TOC باشد چون هر دو معرف مواد آلی موجود در نمونه هستند.

اشریشیاکلیفرم ( کلیفرم روده ای )

این شاخص معرف آلودگی آب به فاضلاب های انسانی بنابراین بهداشتی بودن آب را مدنظر دارد. چون علیرغم استفاده مکرر از این شاخص، بسیاری از افراد علمی درستی از آن ندارند، در این مورد توضیح بیشتری داده می شود.

کلیفرم روده ای ( مدفوعی ) به تعداد میلیونی در روده بزرگ انسان وجود دارد بنابراین بیماری زا نیست. دلایل استفاده از کلیفرم وده ای به عنوان شاخص بهداشتی بودن آب عبارتند از :

1- در برابر شرایط نامساعد محیط مثل دما و یا pH مقاومت بالایی دارند بطوری که اگر به خاطر نامساعد بودن محیط، کلیفرم روده ای از بین برود می توان با اطمینان گفت که هیچ ویروس و یا باکتری بیماری زایی نمی تواند در آن محیط وجود داشته باشد.

2- تعداد ( غلظت ) این باکتری بسیار زیاد است بنابراین حتی در اثر رقیق شدن های مکرر هم می توان اطمینان داشت که اگر هر نوع باکتری در نمونه باشد حتماً کلیفرم روده ای هم هست.

3- طرز تشخیص این باکتری در مقایسه با باکتری های بیماری زا بسیار ساده و ارزان است.

4- چون این باکتری بیماری زا نیست از این رو وجود آن در نمونه آب خطری ایجاد نمی کند.

با توجه به مراتب فوق می توان گفت که آلودگی آب طبیعی به این باکتری می تواند هشداری به احتمال آلودگی آب به باکتری های بیماری زا و فاضلاب های انسانی باشد و در نتیجه اقدامات لازم برای بهداشتی کردن آب مطرح می شود.

واحد بیان غلظت این شاخص MPN است. در شرایط استاندارد در فاضلاب تصفیه شده، MPN در یک لیتر از نمونه باید 200-300 باشد. در آب شرب MPN باید صفر باشد.

2-3 قدرت اسیدی آب pH

آب به صورت برگشت پذیر ولی به مقدار خیلی کم یونیزه می شود. تجزیه آب به صورت آنقدر کم است که در هر لیتر آب مقطر با همین مقدار در حال تعادل است. یعنی یک مولکول از هر مولکول آب به و تجزیه می شود ولیکن بسیاری از ویژگی های آب از همین مقدار کم یونیزاسیون ناشی می شود.

حاصلضرب یونی آب چنین تعریف می شود.

( 2-1 )

مقدار بستگی به دما دارد که در شکل 2-3 نشان داده شده است. رابطه (2-1) همواره صادق است و به ناخالصی های آب بستگی ندارد.

قدرت اسیدی هر محیط آبی توسط pH بیان می شود که چنین تعریف می شود.

که واحد غلظت مول بر لیتر است.

اندازه گیری pH، امروزه به سهولت با دستگاه pH متر امکان پذیر است. اما نباید فراموش کرد که هیچ آنالیز آبی بدون معلوم کردن pH کامل نخواهد بود و نیز توجه داشته باشید که pH به دما بستگی دارد.

2-4 قلیاییت آب

قلیایت آب نمایانگر ظرفیت آب برای خنثی کردن اسید افزوده شده تا رسیدن به pH حدود 5/4 است. هر چه قلیاییت آب بیشتر ظرفیت بافری آن بیشتر است. بنابراین دانستن قلیاییت آب مکمل دانستن pH آب می باشد، چون pH آب معرف قدرت اسیدی آب بوده ولی قلیاییت آب معرف مقاومت آب در برابر تغییرات pH است. آبی که حاوی ppm 1 گاز و ppm 10 قلیاییت باشد دارای همان pH است که حاوی ppm 10 گاز و pmm 100 قلیاییت است. اما اگر به آب اولی ppm 4 از گاز اضافه کنیم pH آن کاملاً تغییر می کند ولی اگر به آب دومی همان مقدار گاز اضافه کنیم، تغییر pH قابل توجه نیست و این معرف نقش قلیاییت در تولید محیط بافری در آب می باشد. قلیاییت آب طبیعی معمولاً برابر مجموع غلظت یون های بی کربنات، کربنات و هیدروکسیل است. غلظت انیون های دیگر چون فسفات یا سیلیکات در مقایسه با غلظت این سه یون قابل صرفنظر کردن هستند. در تصفیه آب نه فقط دانستن مجموع غلظت این سه یون قابل صرفنظر کردن هستند. در تصفیه آب نه فقط دانستن مجموع غلظت آنیون های تشکیل دهنده قلیاییت مهم است بلکه دانستن غلظت هر یک از آنیون ها هم مهم است. از این رو با اندازه گیری دو نوع قلیاییت، غلظت هر یک از سه آنیون تشکیل دهنده قلیاییت مشخص می شود.

دو نوع قلیاییت عبارتن از :

1- قلیاییت ساده یا قلیاییت نسبت به فنل فتالئین P

2- قلیاییت کل یا قلیاییت نسبت به متیل اورانژ M

2-4-1 روش اندازه گیری قلیاییت

محلول های لازم برای آزمایش

1- محلول N 02/0 سولفوریک اسید

2- معرف فنل فتالئین و متیل اورانژ

برای اندازه گیری قلیاییت، CC 100 از نمونه مورد نظر را در یک ارلن مایر CC 500 ریخته و 3 تا 4 قطره معرف فنل فتالئین بدان اضافه کنید. در صورتی که محلول ارغوانی شود، قلیاییت دارد و در غیر اینصورت قلیاییت ندارد. اگر محلول ارغوانی شود پس از ریختن به اندازه کافی سولفوریک اسید، رنگ ارغوانی از بین خواهد رفت که pH محلول در این شرایط 3/8 خواهد شد.

هر سانتیمتر مکعب از سولفوریک اسید مصرف شده معرف ppm 10 قلیاییت ساده بر حسب ( معادل کربنات کلسیم ) است. واکنش های انجام شده تا این مرحله به صورت زیر است.

اگر بخواهیم قلیاییت کل را پیدا کنیم باید در حضور معرف متیل اورانژ به تیتراسیون ادامه دهیم تا رنگ زرد پرتقالی ( پوست پیازی ) ظاهر شود pH در این نقطه حدود 5/4 می باشد. کل اسید مصرف شده از ابتدا تا pH حدود 5/4 را در 10 ضرب گردد تا قلیاییت کل پیدا شود. در محدوده قلیاییت کل ( که شامل محدوده قلیاییت ساده هم می شود ) واکنش های زیر انجام می شود.

شکل زیر می تواند به درک بهتر مفهوم دو نوع قلیاییت کمک کند.

14 3/8 5/4 0 pH

نارنجی ( رنگ اصلی معرف ) M>0 صورتی رنگ معرف متیل اورانژ M=0 قلیاییت ساده

ارغوانی P>0 بی رنگ P=0 رنگ معرف فنل فتالئین قلیاییت ساده

توجه کنید که در تصفیه آب pH برابر 7 به مفهوم pH سرنوشت ساز مطرح نیست. در واقع pH حدود 5/4 در تصفیه آب نقش مهمتری از pH برابر 7 دارد چون معرف عدم وجود قلیاییت در آب است.

سؤال 2-2 ثابت کنید که هر میلی متر از اسید مصرف شده برای تعیین قلیاییت معرف ppm 10 قلیاییت برحسب معادل کربنات کلسیم است.

می توان از فرمول زیر برای محاسبه قلیاییت آب استفاده کرد.

که در آن V حجم اسید مصرف شده با نرمالیته N است و W حجم آب نمونه است.

سءال 2-3 برای تعیین قلیاییت یک نمونه آب، cc 100 از نمونه آبی را با سولفوریک اسید 01/1 نرمال تیتر می کنیم برای رسیدن به 3/8 = pH به مقدار cc 10 سولفوریک اسید مصرف شده است. مطلوبست قلیاییت ساده و کل.

2-4-2 رابطه قلیاییت و pH

با دانستن قلیاییت ساده و کل می توان pH آب را هم طبق شکل 2-4 تعیین کرد.

در رابطه با شکل 2-4 به دو نکته توجه کنید:

1- شکل 2-4 نشان می دهد که هر چه قلیاییت ساده کمتر و قلیاییت کل بیشتر باشد، pH آب کمتر است و هرچه قلیاییت ساده بیشتر شود pH آب بیشتر می شود و این نکته قابل انتظار است چون قلیاییت ساده معرف غلظت یون های هیدروکسیل و کربنات است که در pH های خیلی قلیایی دارای غلظت قابل توجه هستند.

2- از شکل 2-4 می توانید برای کنترل دقت کار افراد آزمایشگاه استفاده کنید.

مثال 2-2.

تکنسین آزمایشگاه گزارش داده است که نتایج آنالیز نمونه آبی به صورت زیر است ( غلظت ها معادل کربناتی هستند ).

قلیاییت ساده ppm 60 قلیاییت کل ppm 115 pH 10 آیا آزمایش درست انجام شده است ؟

حل :

با توجه به شکل 2-4، pH آب برابر 6/10 می باشد و با تجه به تغییرات کند pH در فاصله 10 تا 11 به نظر می رسد که تکنسین اشتباه کرده است.

شکل 2-4 رابطه pH با قلیاییت ساده و کل

سه آنیون تشکیل دهنده قلیاییت آب نمی توانند همزمان وجود داشته باشند چون غلظت OH فقط در pH های بالاتر از 5/10 ( 5/10 < pH ) و غلظت بی کربنات در pH های کمتر از 10 ( 10 < pH ) و غلظت کربنات در pH های بزرگتر از 10 (10< pH ) قابل توجه می شوند.

2-4-3 تعادل گاز دی اکسید کربن و ترکیبات کربنات ها در آب

اسیدی ناپایدار در آب است و به صورت و در می آید. در آب می تواند به صورت های و تبدیل شود که بستگی به pH آب دارد. شکل زیر تعادل سه شکل و و را بر حسب pH نشان می دهد.

مثال 2-3 :

در pH=7 حداکثر و حداقل غلظت یون کربنات در آب چقدر است ؟

حل :

با توجه به شکل 2-5 می توان دریافت که در pH برابر 7 هیچ یون کربناتی نمی تواند در آب وجود داشته باشد.

شکل 2-5 درصدی از که در pH های مختلف به صورت و در می آید.

2-4-4 تعیین غلظت اجزاء قلیاییت

همان گونه که قبلاً ذکر شد با اندازه گیری P و M می توان با تقریب خوبی غلظت هر یک از سه آنتیون تشکیل دهنده قلیاییت آب را تعیین کرد.

در جدول 2-1 رابطه بین P وM و غلظت آنیونها آورده شده است.

جدول 2-1 رابطه بین p و M و غلظت انیون ها

قلیاییت

2P-M

2(M-P)

M-2P

P=0

P=M

سؤال 2-4 قلیاییت محلول 002/0 نرمال کربنات سدیم چقدر است ؟

در جدول 2-2 غلظت یون هیدروکسیل در pH های مختلف آمده است.

جدول 2-2 غلظت یون هیدروکسیل بر حسب pH

معادل کربنات OH mg/l

7/9

2/10

4/10

6/10

8/10

3-2

5-4

9-8

13-12

20-17

30-26

50-41

تذکر این نکته لازم است که غلظت های و که از روابط P و M بدست می آید، با آنچه که از روش ثابت های تفکیک حاصل می شود ( توزیع تئوری ) متفاوت است.

روابط تئوری می گویند که در pH حدود 4/10 که غلظت یون هیدروکسیل حدود ppm 10 معادل کربناتی است، غلظت کربنات و بی کربنات با هم برابرند در حالی که روابط P و M همواره غلظت یکی از سه یون تشکیل دهنده قلیاییت را صرفنظر کردنی می داند. این اختلاف بین مقادیر تئوری و تجربی ( آنچه که P و M پیش بینی می کند ) ناشی از این حقیقت است که حلالیت کربنات کلسیم در آب های معمولی با آب مقطر متفاوت است. می خواهیم نتیجه بگیریم که به علت وجود املاح محلول در آب، مشکل است که بتوان از روابط حاصلضرب حلالیت در مسایل تصفیه آب استفاده کرد و به همین دلیل است که یک مهندس تصفیه آب همواره متکی بر نتایج تجربی است که از کار واحدهای صنعتی بدست می آید.

2-5 انواع تصفیه

2-5-1 تصفیه خارجی ( خارج از سیستم )

اگر برای رهایی از مشکلات ناشی از وجود ناخالصیها در آب، سعی کنیم که قبل از ورود آب به داخل صنعتی، ناخالصی ها را از آب بزداییم در آن صورت تصفیه آب در خارج از سیستم ( واحد مورد نظر ) انجام شده و آن را تصفیه خارجی می نامیم. روش هایی چون آهک زنی، استفاده از رزین های تعویض یونی و یا فیلتراسیون جزء تصفیه خارجی هستند.

2-5-2 تصفیه داخلی

اگر دبی آب کم باشد ممکن است هزینه تصفینه خارجی ( ساخت تأسیسات و تجهیزات ) برای حذف ناخالصی ها از نظر اقتصادی توجیه پذیر نباشد ( در این باره بعداً بیشتر توضیح داده می شود ) و یا هزینه تصفیه خارجی ( از نظر قیمت مواد شیمیایی ) برای حذف کامل ناخالصی ها بسیار زیاد باشد در آن صورت با افزودن مواد شیمیایی مناسب به آب درخود واحد صنعتی از مشکلات احتمالی می کاهند که به آن تصفیه داخلی می گویند. با گسترش نیاز به آب با خلوص بالاتر، تصفیه داخلی از اهمیت زیادی برخوردار شده است و در کمتر واحد صنعتی است که نیاز به تصفیه داخلی نباشد. استفاده از مواد شیمیایی برای تنظیم pH و یا مواد ضد خورندگی در داخل واحد، جزء تصفیه داخلی می باشد.

2-6 روش های کلی تصفیه اب

روش های کلی حذف مواد زاید اب در جداول 2-3، 2-4 و 2-5 ذکر شده است. دیده می شود که در حذف ناخالصی های آب، از عملیات مختلفی همچون رزین های تعویض یونی، گاززدایی، فیلتراسیون و ته نشینی استفاده می شود. از این رو در این کتاب بجای آن که روی حذف هر ماده زاید موجود در آب بحث شود بیشتر به توضیح عملیات واحد مهم معمول در تصفیه آب پرداخته می شود. گفتنی است که بخاطر اهمیت ویژه ای که استفاده از رزین های تعویض یونی، اسمز معکوس و الکترودیالیز در سیستم های جدید تصفیه آب دارند، به این موارد در این کتاب اهمیت بیشتری داده شده است.

در شکل 2-6 روش های مختلفی که در تصفیه آب معمولی نشان داده شده است. منظور از آب خام تصفیه نشده است.

شکل 2-6 روش های مختلف تصفیه آب خام

جدول روش های مختلف کاهش غلظت یون ها در آب

1- کلسیم و منیزیم ( سختی آب )

الف – آهک و سودازنی چه سرد و چه گرم به همراه نشینی و فیلتراسیون.

ب – رزین تعویض یونی

ج – اسمز معکوس

2- کل مواد جامد محلول الف – تعویض یونی هیدروژنی

ب- اسمز معکوس

3- آهن و منگنز الف – هوادهی به همراه ته نشینی

ب – تعویض یونی

ج – اسمز معکوس

4- قلیاییت الف – آهک زنی تنها

ب – تعویض یونی هیدروژنی

ج – خنثی سازی

5- سولفات، کلراید، نیترات و فسفات الف – تعویض یونی آنیونی

ب – اسمز معکوس

6- سیلیکا الف – جذب سطحی با ترکیبات منیزیم دار

ب – تعویض یونی

7- فلوئور الف – ته نشینی

ب – جذب سطحی

جدول 2-4 روش های مختلف کاهش غلظت مواد معلق در آب

نا خالصی روش

ذرات معلق آب الف – فیلتراسیون تنها و یا انقعاد و فیلتراسیون

ب – انعقاد سازی و ته نشینی سپس فیلتراسیون

رنگ انعقاد سازی به همراه افزایش خاک رس و ته نشینی وفیلتراسیون

مواد آلی الف – کلر زنی یا افزایش پر منگنات و سپس فیلتراسیون

ب – حذب سطحی با ذرات کربن فعال

ج – جذب توسط رزین های تعویض یونی انیونی

سیلیکای معلق الف – انعقاد سازی و ته نشینی فیلتراسیون

ب – استفاده از رزین های کاتیونی و آنیونی

باکتری ها – ویروسها کلر زنی و فیلتراسیون

روغن فیلتراسیون یا فلوتاسیون

ذرات خوردگی در آب کندانسه الف – فیلتراسیون بهمراه استفاده از سلولز به عنوان کمک فیلتر

ب- رزین های یونی

ج- فیلتراسیون بهمراه استفاده از رزین های مختلط

جدول 2-5 روش های مختلف کاهش غلظت گازها در آب

ناخالصی دی اکسید کربن الف – هوادهی

ب – هوازدایی

ج – هوازدایی گرم

هیدروژن سولفوره الف – هوادهی

ب – کلرزنی

ج – هوادهی به همراه کلرزنی

آمونیاک الف – هوادهی

ب- رزین یونی هیدروژنی

متان هوادهی

اکسیژن الف – هوازدایی سرد

ب – هوازدایی گرم

ج – تزریق سولفیت سدیم یا هیدرازین

کلر اضافی باقیمانده الف – تزریق سولفیت سدیم

ب – استفاده از برج جذب کربن فعال

ج – فیلتراسیون در فیلترهای حاوی ذرات سولفیت کلسیم

قسمت اول - منابع آب

اب یک ماده حیاتی است که بطور یکنواختی در سطح کره زمین پراکنده نمی باشد . حرکت پیوسته بخار آب به هوا وبرگشت به زمین را گردش آب در طبیعت گویند . (شکل 1) . حرارت خورشید باعث تبخیر اب اقیانوسها ، رودخلنه ها و دریاچه ها می گردد . حرکت توده های هوا بخار آب را در هوا نگه داشته و می توان آن را بعنوان انبار ابر در نظر گرفت . ریشه گیاهان آب خاک را جذب کرده و از طریق سوراخ های تنفسی برگها به هوا می فرستد . بخار آب ذخیره در ابرها تحت شرایط معینی به صورت قطرات ریز آب با کریستال های ریز یخ در می آیند و تجمع آنها با یکدیگر که به انمدازه کافی سنگین شوند به صورت نزولات جوی ،مانند باران ، تگرگ ، برف و باران و برف توام به سطح زمین می رسد . بعد از مرطوب کردن زمین ، قسمتی از نزولات جوی به داخل زمین نفوذ نماید که بیشتر آب در ناحیه ریشه گیاهان که از چند سانتیمتر تا چند متر عمق دارد نگه داشته می شود . گیاهان مقداری از آب را جذب کرده و به هوا می فرستند . مقداری از آب نفوذ کرده از طریق عمل موئینه ای مجدداً به سطح زمین برگشته و تحت تأثیر حرارت خورشید به صورت بخار وارد هوا می شود. بقیه آب نفوذی از ناحیه ریشه گیاهان عبور کرده تا به طبقه آبخیز آب زیرزمینی برسد. این حرکت عمودی آب را پر کولاسیون نامند. آب زیرزمینی از منافذ طبقه آبخیز شده است، ظاهر گردد. در چنین نقاطی، آب زیزمینی به صورت چشمه و تراوش که بعضی اوقات آب رودخانه ها را در مواقع خشک تأمین می کند از زمین خارج می گردد. هنگامی که خاکسطحی از آب اشباع شود بقیه نزولات بر روی سطح شیب دار کره زمین جریان یافته سیلابهای سطحی را تشکیل می دهند که ممکن است رودخانه ها و دریاچه ها را بوجود آورده و سرانجام به اقیانوس ها می ریزند. اصولاً مقدار آب در جهان ثابت است. میانگین سالیانه باران در دنیا

2/76 سانتیمتر می باشد که حدود 3/97 % آب در اقیانوس ها ، 1/2% در یخهای مناطق قطبی و 6 /0 % در دریاچه ها ، رودخانه ها و زیر زمین وجود دارد . حدود 70 % میانگین سالیانه نزولات جوی از طریق تبخیر از دست می رود . سیلابهای ورودی به رودخانه ها حدود 30 % میانگین سالیانه بارندگی است و حدود جریان رودخانه ها به اقیانوس می ریزد . جدول 1 تخمین مقدار آب جهان را نشان می دهد .

الف ) آبهای سطحی

آبهای سطحی منبع اصلی آب مصرفی مردم است زیرا که بیشتر اب شهرهای بزرگ از آنها تهیه می شود . آبهای سطحی از دو منبع نزولات جوی و آبهای زیر زمینی تامین می شوند . همانطور که قبلاً گفته شد ، هنگامی که باران به سطح زمین می رسد قسمتی از آن به داخل خاک نفوذ کرده ، مقداری به هوا تبخیر شده و بقیه هم به صورت سیلابهای سطحی در می آید .اگر باران تنها منبع آبهای سطحی باشد تمام رودخانه ها مدت کوتاهی بعد از باران خشک می شوند در حالی که آب در بسیاری از آنها در سراسر سال جریان دارد . آب چنین رودخانه هائی از ذوب برف و آبهای زیر زمینی که از چشمه ها و نقاط تراوشی وارد رودخانه می شود ، تامین می گردد .

همانطور که آبهای زیر زمینی به بعضی از رودخانه ها وارد می شوند ، قسمتی از جریان بعضی از رودخانه ها نیز آبهای زیر زمینی را تامین می کند . ( شکل الف و ب)

عوامل متعددی بر سیلابهای سطحی اثر می گذارند که مهمترین آنها عبارتند از شدت و طول مدت بارندگی ، ترکیب و رطوبت خاک ، شیب زمین ، پوشش گیاهی سطح زمین و تغییراتی که انسان در محیط بوجود می آورد . معمولاً بارش ملایم و آهسته باعث جاری شدن سیلاب خیلی کم آبی گردیده ولی با افزایش شدت باران (بر حسب اینچ یا سانتیمتر در ساعت اندازه گیری می شود ) خاک سطحی از آب اشباع شده و بیشتر باران به صورت سیلاب بر روی زمین جاری می شود .

جدول 1 تخمین مقدار آب جهان

آب	حجم (کیلومتر مکعب × 1000 )	درصد آب تام
آب در زمین :
دریاچه های اب شیرین	125	009/0
دریاچه های اب شور و دریاها	104	008/0
روددخانه ها	25/1	0001/0
رطوبت خاک	67	005/0
آب زیر زمینی تا عمق 4000 متر	8350	61/0
یخهای قطبی	29200	14/2
جمع کل آب زمین	37800	8/2
هوا	13	001/0
اقیا نوس ها	320000	3/97
جمع کل	360000	100
تبخیر سالیانه
اقیانو س ها	350	026/0
آب های زمین	70	005/0
جمع کل	420	031/0
رسوبات سالیانه :
برروی اقیانو س ها	320	024/0
بر روی آبهای زمبن	100	007/0
جمع کل	420	031/0
سیلاب سالانه رودخانه ها و مناطق قطبی به اقیانوس ها	38	003/0
جریان آب زیر زمینی به اقیانوس ها	6/1	0001/0
جمع کل	6/39	0031/0

طول مدت ریزش باران نیز بر مقدار سیلاب موثر است و حتی اگر باران ملایم و آهسته برای مدت طولانی ببارد . سرانجام خاک از آب اشباع شده و منجر به سیلاب می شود . ترکیب خاک اثر زیادی بر مقدار سیلاب دارد . برای مثال ، سواحل شنی فضای خالی زیادی دارند و آب به آسانی از آن عبور می نماید . یک باران شدید ( تقریباً 5/2 سانتیمتر در ساعت ) در مناطق شنی ممکن است سیلاب کمی را بوجود آورد در صورتی که باران آهسته (تقریباً25/0 سانتیمتر در ساعت ) بر روی خاکهای بسیار فشرده ، مانند خاک رس ، منجر به سیلاب پر آب تری می شود می شود . خاکهای رسی نه تنها فضای خالی کمی دارند . بلکه بعد از مرطوب شدن متورم شده و فضاهای خالی آنها بسته گردیده و بدین ترتیب نفوذ آب در زمین کاهش یافته و سیلاب بیشتری جاری می شود . سیلاب درزمینهای مرطوب زودتر اززمینهای خشک جاری می شود ،درنتیجه رطوبت خاک بر مقدار سیلاب موثر است0 شیب زمین بر مقدار سیلاب موثر است بطوری که

20 % باران در زمین های صاف به صورت سیلاب در می آید 0 در صورتی که 80 % آن در زمینهای خیلی شیبدار جریان می یابد . سیلاب کم آب تری در زمین های پوشیده از گیاهان مناسب در مقایسه با زمین های لخت جاری می شود . ریشه و بقایای مواد آلی گیاهان فضای خالی خا کها را افزایش داده و آب بآسانی بداخل خاک نفوذ می کند . بعضی اوقات بارانهای بسیار تند خاک را فشرده و فضای خالی آنرا مسدود می کند . گیاهان و باقیمانده تجزیه شده آنها در خاک مانع فشرده شدن خاک می شوند و به ظرفیت نگه دارندگی و نفوذ آب به زمین کمک می نمایند . گیاهان سطح زمین از تبخیر رطوبت زمین جلوگیری می کنند تغییراتی که بشر در محیط بوجود می آورد برسیلابهای سطحی موثر است . تمام یا قسمتی از آب سیلابها در سد ها ، تونل ها ، کانال هل ، و گودالها جمع شده و خیابانها و نقاط اسفالت یا سنگفرش مقدار سیلابهای سطحی را افزایش می دهند .

آبهای سطحی در حین جریان مواد مختلف معدنی و آلی پوسته جامد زمین را به صورت محلول و کلوئیدی و شناور در خود نگه می دارند . کیفیت آبهای سطحی تقریباً بستگی زیادی به ترکیب و میزان مواد بستر جریان آب وشرایط جوی منطقه دارد . آبهای سطحی بیشتر از ابهای زیر زمینی در معرض آلودگی هستند و ورود سیلابها ، فاضلابهای خانگی ، صنعتی و کشاورزی به آبهای سطحی باعث آلودگی آنها می شود ، بنابراین آبهای سطحی را نباید بدون تصفیه مخصوصاً تصفیه میکروبی ، به مصرف خوراکی می رسانید .

ب - آبهای زیر زمینی

نفوذ آبهای سطحی از فضا ها و شکافهای خاک ها و صخره ها و تجمع در زیر سطح زمین آبهای زیر زمینی را تشکیل می دهد . یک روش ساده نشان دادن اب زیرزمینی این است که نصف ظرفی رااز شن پر کرده و آب بر روی آن بریزیم ( شکل 4) . آب از فضاهای خالی شن

عبور کرده تا به ته غیر قابل نفوذ ظرف برسد و آب اضافی باعث اشباع شن ها شده در نتیجه سطح آب (زیر سطح شن ) بالا می آید . به آب شن اشباع آب زیر زمینی و به شنی که آب زیر زمینی را نگه می دارد طبقه آبخیز گفته می شود . با حفر سوراخی در شن ظرف به آب می رسیم که سطح آب در سوراخ هم سطح آب شن می باشد ( شکل 4 ) که آنرا سطح آب نامند و سطح فوقانی آب سطح آب زیر زمینی یا ناحیه اشباع می باشد .

نصف منابع آب زیرزمینی در فاصله تقریبا ً 800 متری سطح زمین قرار گرفته و بقیه آن در طبقات آبخیز عمیق وجود دارد . یک طبقه آبخیز معمولاً یک لایه زیر زمینی سنگ ریزه ، شن ، سنگ شنی ، صخره خورده شده یا آهگی است که سطح زیر زمین آن غیر قابل نفوذ ، مانند خاک رس یا گرانیت ، است .

در یک ناحیه ممکن است بیش از یک طبقه آبخیز وجود داشته باشد ، مانند محلی که یک لایه سنگ رزه ، یک لایه دیگری از سنگ ریزه و یک لایه دیگر غیر قابل نفوذ در آن وجود دارد .

امکان آلودگی آبهای زیرزمینی نزدیک به سطح زمین وجود دارد از اینرو برای اطمینان از پاکی آب مصرفی از آبهای زیر زمینی عمیق استفاده می شود . مقدار آب یک طبقه آبخیز بستگی به اندازه و تخلخل آن دارد . اگر طبقه آبخیز شنی است . معمولاً آب عاری از میکوب و و ویروس است زیرا که آب ضمن عبور از لایه شنی زمین بطور موثری صاف می شود . در صورتی که چنین تصفیه ای در زمین های آهکی متخلخل صورت نمی گیرد . معمولاً آب زیرزمینی قشر شنی زمین مستقیماً بوسیله پمپ به شبکه توزیع آب شهرهای کوچک منتقل شده و اغلب بدون هیچ تصفیه ای به مصرف می رسند . بهر حال ، تصفیه میکروبی آبهای زیرزمینی از اهمیت ویژه ای برخوردار است و مانع انتشار بیماریهای عفونی انگلی ، میکروبی و ویروسی می شود . برداشت بیش از اندازه آبهای زیرزمینی مناطق ساسحلی باعث پیشروی آب شور به مخازن آبهای شیرین زیرزمینی شده و کیفیت آنها را تغییر می دهد . . بطور خلاصه ، مصرف آبهای زیرزمینی در محل خروج بدون احداث مخازن ذخیره از محاسن آنها می باشد و اغلب درجه حرارت آنها کم و از نظر میکروبی سالم هستند و بالا بودن مقدار مواد معدنی محلول و هزینه پمپاژ از عیوب آبهای زیرزمینی است . جدول 2 خلاصه عوامل موثر بر کیفیت آبهای سطحی و زیر زمینی را نشان می دهد .

جدول 2- خلاصه عوامل موثر بر کیفیت آبهای سطحی و زیر زمینی

عامل موثر	تغییرات عمده کیفیت آبهای سطحی
نزولات جوی	گازهای محلول هوا . گازهای محلول ناشی از فعالیتهای صنعتی انسان ، ذرات معلق از دودکش کارخانجات گرد و خاک و ذرات رادیو اکتیو . مواد شسته شده سطح زمین : مواد آلی مانند بر گها ، علف و سایر گیاهان که در مراحل مختلف تجزیه می باشند . باکتری سطح زمین (شامل ارگانیسم های روده ای ) . رس ،گل و لای و سایر ذرات معدنی عصاره های آلی گیاهان در حال تجزیه . باقیمانده علف کش ها و حشره کش ها
مصرف خانگی (به استثنا ء مصرف صنعتی )	موادآلی تجزیه نشده،مانند آشغال چرخ شده که به فاضلاب رو ها ریخته می شود و چربیها . مواد آلی که قسمتی از آنها تجزیه شده است مانند زوائد خام بدن انسان . مخلوط دو قسمت فوق بعد از درجات مختلف تجزیه بیولوژیکی تصفیه فاضلاب . باکتری ها ( شامل میکرو ب های بیماری زا ) ، ویروس ها ، تخم کرم ها ، سنگ ریزه از شستشوی زمین ، استخوان چرخ شده ، پوست تخم ماکیان . مواد آلی جامد گوناگون مانند کاغذ ، تکه پارچه ، پلاستیک ها و مواد مصنوعی -پاکننده ها
مصرف صنعتی	مواد آلی تجزیه پذیر بوسیله موجودات زنده که به اکسیژن زیادی نیاز دارند . مواد معدنی جامد . باقیمانده شیمیائی که شامل اسیدها و قلیائی های ساده تا مواد شیمائی بسیار پیچیده می شود . یون های فلزات
مصرف کشاورزی	افزایش غلظت یون ها و نمکها . باقیمانده کودهای شیمیائی . باقیمانده علف کش ها و حشره کش ها . گل و لای و ذرات خاک . آثار مواد آلی مانند باقیمانده محصولات کشاورزی
عامل موثر	تغییرات عمده کیفیت آبهای زیر زمینی
نزولات جوی	گاز ها مانند H2 ,SH2 , N2 , CO2 , O2 مواد معدنی محلول : انحلال بیکربنات ها و سولفات های کلسیم و منیزیم مواد معدنی زمین - انحلال نیترات ها و کلرور های کلسیم ، منیزیم ، سدیم و پتاسیم خاک باقیمانده مواد آلی فساد پذیر .
مصرف خانگی	نمکهای محلول آهن ، منگنز و فلوئور پاک کننده ها . نیترات ها ، سولفات ها و سایر باقیمانده های مواد آلی فاسد شدنی نمکها و یون های محلول دو منابع آب عمومی - ترکیبات مواد آلی محلول .
مصرف صنعتی	نمکهای محلول ناشی از نفوذ آبهای سطحی حاوی زوائد صنعتی
مصرف کشاورزی	تغلیظ نمکهای آبهای کشاورزی مواد دیگر مانند مواد نزولات جوی .
دفع زمینی زوائد جامد	نشت از خاکستر ها که تولید سختی می کنند . مواد گازی و شیمیائی محلول یا فساد مواد آلی

قسمت دوم - کیفیت آب

آب که یکی از فراوان ترین ترکیبات است هیچوقت خالص در طبیعت یافت نمی شود زیرا از یک سو نظر بقدرت حلالیتی که دارد تمام عناصر موجود در مسیر خود را کم یا بیش حل می کند و از سوی دیگر بشر آنرا مستقیم یا غیر مستقیم آلوده می کند . ضمن شرایط اقلیمی بر کیفیت آب اثر قابل می گذارد .

( جدول 3)

لکه هائی تولید می شود بعلاوه اندازه قلیائی این آب باید کم باشد . آبی که در لباسشوئ مصرف می گردد . باید سبک و بی آهن و منگنز باشد . وجود آهن و منگنز لکه هائی تولید می کند.

در صنعت کاغذ سازی برای تهیه کاغذهای اعلا ، آب باید رنگ ، آهن و منگنز نداشته باشد و مواد محلول آن نباید تا حدی باشد که پس از تبخیر در خمیر کاغذ باقیمانده قابل ملاحظه ای بگذارد ، ضمناً در چنین آبی آثار مواد نفتی و روغنی نباید وجود داشته باشسد . زیرا حضور این مواد لکه های نیمه شفافی در روی کاغذ باقی می گذارد . آبی که برای تهیه یخ مصرف می شود از نظر بهداشت یابد کاملا خالص و مقدار مواد محلول آن خیلی کم باشد . بعلاوه باید رسوب ، آهن ، منگنز بو و مزه نداشته باشد . بیکربنات های کلسیم و منیزیم اگر بیش از 70 میلی گرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم باشد رسوب هائی تولید می کنند و مقدار آهن بیش از 2 /0 میلیگرم در لیتر بر حسب یون فرو لکه یا روسبهای رنگی بوجود می آورد . آبی که برای تهیه مواد خوراکی بکار می رود باید از نظر بهداشت کاملا خالص و مقدارمواد محلول آن کم باشد . در بسیاری از صنایع آب را بعنوان یک عامل سرد کننده مصرف می کنند . درجه حرارت این آب بهتر است کم باشد و رسوب ، آلگ ، لجن یا مواد محلولی که هنگام جریان آب ایجاد قشری از رسوب می کند نباید داشته باشند به علاوه این آب باید خورنده نباشد . آبی که در دیگ های بخار به کار می رود زلال ، سبک وعاری از اکسیژن ، انیدرید ، کربنیک،اسیدهای آزاد و ترکیبات آلی باشد. سختی تام برای دیگهای معمولی از حدود 35 میلیگرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم نباید تجاوز مند ولی برای دیگ های بخاری که تحت فشار کارر می کنند سختی تام باید حتی المقدور نزدیک به صفر باشد . آبی که در دباغی بکار می رود باید مطلقاً عاری از آهن و ضمناً املاح آهکی آن کم باشد تا با تانن مواد رنگی و نامحلول تولید نکند .

آبی که در رنگرزی مصرف می شود باید زلال ، بی رنگ ، بدون آهن و بعلاوه مواد محلول آن کم باشد و آبی که در کارخانه های رنگ سازی بکار می رود باید pH ثابتی داشته باشد . جدول 4 کیفیت و جدول 5 مقدار آب مورد نیاز بعضی از صنایع را نشان می دهند .

غلظت نمکهای محلول بینهایت در کیفیت آبهای کشاورزی اثر می گذارد زیرا که تحمل گیاهان به مقدار و نوع مواد معدنی محلول در آب متفاوت است . چنانچه املاح سدیم آب بیش از حد مجاز باشد سبب خرابی جنس زمین و کم شدن قابلیت نفوذ آب در زمین می شود ، در صورتی که املاح کلسیم جنس خاک را بهتر می کنند .

وجود بر در آبهای زارعی قابل اهمیت است و زیادی آن باعث مسمومیت نباتات شده و کمبود آن هم سبب عدم رشد گیاه می شود ، همچنینن زیادی کلرور آب باعث وقفه در رشد گیاه می گردد. بطور کلی املاح معدنی خاک زارعی با املاح آب تجمع یافته و بتدریج باعث فساد و یا کندی رشد گیاه شده یا آنها را ازبین می برد ، بنابراین امروزه بررسی چگونگی و کیفیت مواد شیمیائی آب اهمیت بسزایی در کشاورزی دارد و در صورتی که مطالعه کافی جهت تعیین و تشخیص نوع آب زارعی انجام گیرد و می توان با اتخاذ تدابیر لازم اقدامات اساسی و ضروری برای بهبود رشد مناسب گیاه و ازدیاد محصول بعمل آورد . غلظت قابل قبول و حداکثر غلظت مجاز عناصر آبهای زارعی در جدول 6 آمده است .

در اینجا اختصاصات اب آشامیدنی مورد نظر می باشد زیرا که عوامل مختلف آب آشامیدنی چنانچه از حد مجاز بیشتر باشد بر سلامتی مصرف کنندگان اثرات نامطلوب می گذارد و کیفیت مناسب آب آشامیدنی اهمیت بسزائی در حفظ و ارتقاء سطح بهداشت جامعه دارد .

الف :

1- بدن خودگی

2- بدون تشکیل توده لزج ژلاتینی

3- ضرورت مطابقت با استانداردهای آب آشامیدنی

4- کلرور سدیم

5- گاز کربنیک آزاد

6- مس

7- کلسیم 200-100

8- کلسیم 500-200

ب: آب آلک دار یا بوی هیدروژن سولفوره

پ :لزوم قدری سختی

ت)آیابرای تقطیر باید همان شرایط کلی آب آبجو سازی را داشته باشد .

ث)آب صاف ، بی بو و اتریل برای تهیه شربت و نوشید نیهای کربناته

ج) شکلات های سفت

چ) ضرورت کنترل خورندگی وار گتنیسم های آب مانند باکتری های آهن و گوگرد مسبب توده های لزج ژلاتینی .

ح) مخصوصاً بیکربنات کلسیم مشکلاتی ایجاد می کند . بیکربنات منیزیم تولید رنگ سبز و گاز کربنیک کمک به جلوگیری از ترک خوردن می کند .

خ) لزوم حرارت و ترکیب یکنواخت . آهن مجاز نمی باشد . زیرا که سلولز آهن محلولهای رقیق را جذب می کند .

د) آهن ، منگنز یا کدورت بیش از اندازه تولید لکه و رنگ بر روی پوست و محصولات چرمی می نماید

د ) ترکیب ثابت ، باقیمانده آلومینیوم کمتر از 5/0 میلیگرم در لیتر .

کلسیم ، منیزیم ، آهن ، منگنز ، مواد معلق و مواد آلی محلول ممکن است موجب شکایت .

جدول 6 – راهنمای ارزیابی کیفیت آبهای زراعی

الف فاکتور کیفیت	ب غلظت حد آستانه	پ غلظت محدود کننده
ارگانیسم های کلی فرم	1000	ث
مواد جامد محلول تام	500	1500
هدایت الکتریکی ، میکروموس بر سانتیمتر	750	2250
نسبت جذب سدیم	5/8 -7	9-6
باقیمانده کربنات سدیم	6	15
میلی اکیوالاون	25/1	5/2
آرسنیگ	1	5
بر ، میلیگرم در لیتر	5/0	2
کلرور	صفر	350
سولفات	200	1000
مس	1/0	1

الف.MPN عبارت است ازمحتمل ترین تعداد کلی فرم در یک میلی متر آب.نسبت جذب سدیم بوسیله فرمول

تعییین می شود که غلظت ها بر حسب میلی اکیوالاون در لیتر است . باقیمانده کربنات سدیم عبارت است از مجموع اکیوالان های کربنات و بیکربنات منهای مجموع اکیوالان های کلسیم و منیزیم .

ب- چنانچه غلظت فاکتورهای کیفیت آب به حد آستانه برسد باید از آب اضافی جهت نشت استفاده شود . آبی که مقدار ترکیبات آن از حد آستانه کمتر باشد برای تقریباً تمام محصولات و خاکهای قابل کشت رضایت بخش می باشد .

پ- غلظت محدود کننده عناصر آب مقدار برداشت محصولات گران قیمت را بسیار کاهش می دهد یا این که کشاورز ممکن است مجبور شود که محصولات کم ارزش تر را کشت و زرع نماید .

ت- مقادیر مذکور نباید از غلظت 20 % بیست نمونه متوالی یا سه نمونه پی درپی بیشتر شود .

ث- هیچ حدی را نمی توان معین کرد با وجود این که میوه ها و سبزیها ممکن است خام خورده شوند در این صورت غلظت حد آستانه برای چنین محصولاتی محدود می شود .

قسمت سوم - اختصاصات ظاهری ، فیزیکی و شیمیائی آب آشامیدنی

آزمایشهای شیمیائی آب حتی االامکان می تواند تاریخچه آن را که آیا در گذشته و یا حال آلودگی داشته ، مشخص نماید . به منظور دستیابی به قابل مصرف بودن آب آشامیدنی مورد مصرف انسان باید معیارهای مشخص رعایت گردد .

موادی که بالقوه بحال مصرف کننده مضر هستند می باید محدود گردند و آن دسته از موادی که قابلیت پذیرش عمومی آب را تحت تاثیر قرار می دهند کنترل شوند . استانداردهای بین المللی سازمان بهداشت جهانیی برای آب آشامیدنی سالهای 1971 و 1983 و همچنین دستورالعملهای مجمع اروپائی سال 1980 بطور گسترده بعنوان استانداردهای کیفیت آب اشامیدنی مورد مصرف قرار می گیرند .

انسان بطور کلی به سه طریق با مواد شیمیائی مضر تماس پیدا می کند : تنفس ، خوردن و آشامیدن تماس بدن با ای مواد . مهمترین راه تماس انسان با این مواد سمی توسط دهان است که با خوردن و آشامیدن آنها خودر ا آلوده می سازد . برخی از سم شناسان معتقدند که پیدایش انواع مختلف سرطان و بروز بیماریهای روانی و عصبی ، ناراحتی های هورمونی ، غددی و ژنتیکی بستگی مستقیم یا غیر مستقیم به وجود اینگونه مواد سمی دارند که در محیط زیست ما یافت می شوند .

با توجه به مسایل فوق باید سعی مسئولین در کنترل مواد زیان اور موجود در محیط زیست برای انسان باشد . از انجائیکه آب آشامیدنی یکی از مهمترین عوامل انتقال این مواد می باشد ، باید توجه بیشتری به آلودگی آن نمود .

الف ) اختصاصات ظاهری آب آشامیدنی

1- بو و طعم

اساسی ترین مساله در مورد آب تصفیه شده عدم داشتن بو وطعم می باشد . بوی آب قاعدتاً باید ارتباط نزدیکی با طعم آن داشته باشد ، در صورتی که عوامل غیر فراری مثل کلرور سدیم وجود دارند که با تاثیر بر روی طعم آب ، هیچگونه اثری بر بوی آن نمی گذارند . عوامل مختلفی در ایجاد طعم و بوی آب موثرند ازجمله جلبکها ، تجزیه گیاهان آبزی ، محصولات حاصل از کلرینه کردن آب مثل کلروفنل ها و ابهای راکدی که در انتهای سیستم توزیع ساکنننن می مانند .

ذائقه انسان4نوع طعم اصلی ، شیرین ، شور ، تلخ و ترش را تشخیص داده و شناسائی طعم های دیگر از طریق مقایسه با احساسی که از چشیدن اجسامی که روزانه با آنها در تماس است ، انجام می گیرد. در مورد بوی آب نیز از استانداردهای بوی اجسامی که شناسائی آنها برای عموم مقدور است استفاده می شود .

2- کدورت

کدورت پدیده ای است که میزان شفافیت آب را مشخص می کند و بعنوان یک خاصیت ظاهری آب محسوب می گردد. کدورت باعث پراکندگی یاجذب نور در حین عبور آن بر روی یک خط مستقیم در آب می شود . اگر چه کدورت به علت وجود مواد معلق در آب نیز بوجود می آید ، ولی ارتباط دادن با اندازه های کمی مواد معلق در آب مانند شکل ، اندازه و ضریب شکست ذرات موجود در سوسپانسیون که همگی در خاصیت پراکنده ساختن نور دخالت دارند ، مشکل می باشد .

روش اولیه اندازه گیری کدورت ، قدرت عبور نور را از میان آب با قدرت پراکنده سازی و شکسته شدن آن مقایسه می نماید که این اندازه گیری اساس روش استاندارد تعیین کدورت آب بوسیله کدورت سنج شمعی جکسون می باشد . این کدورت سنج تشکیل شده است . از یک شمع مخصوص و یک لوله شیشه ای ته صاف که براساس درجات کدورت جکسون ( JTU ) درجه بندی شده است . این متد اندازه گیری برای کدورتهای بالای 20 واحد مناسب بوده و در حال حاضر از نظر تاریخی مهم می باشد . از آنجائی که کدورت آب تصفیه شده باید کمتر از یک باشد . الزاماً روشهای دیگری برای اندازه گیری کدورتهای پائین لازم است و در این حالت از روش های نفلومتری و جذب سنجی استفاده می شود . نفلومتر شدت پراکنده ساختن نور را در دایره خاصی تقریباً در زاویه طرف راست محل برخورد نور با سطح آب اندازه گیری می نماید . با این روش کدورتهای پائین تر از 05/0 واحد را نیز می توان اندازه گرفت و رنگ آب نیز در آن تاثیری ندارد . با روش جذب سنجی میزان جذب نور توسط ذرات موجود در آب اندازه گیری می شود . حساسیت روش جذب سنجی نسبت به کدورتهای خیلی پائین به اندازه نفلومتر نیست و رنگ آب در آن تاثیر دارد . استاندارد اولیه ای که برای تنظیم کدورت سنج ها بکار می رفت فورمازین نام داشت که می تواند واحد های جکسون را با سایر متدهائی که برای اندازه گیری کدورتهای پائین بکار می روند ، منطبق نماید . زمانی که فورسازین برای کالیبره کردن دستگاه نفلومتر استفاده می شود ، واحد کدورت فورمازین (FTU ) و واحد کدورت نفلومتر ( NYU ) قابل تبدیل به یکدیگر می باشند .

اندازه گیری کدورت اغلب بریا نشان دادن ÷یشرفت عمل در تصفیه آب بکار می رود . کدورت سنج را در خط تصفیه آب قرار می دهند تا میزان مواد فلکوله شده که در نتیجه انجام مرحله تصفیه ته نشینی وارد آب می شود و همچنین چگونگی عمل خود صافی ، تصفیه آب را کنترل نماید . بطور کلی اب آشامیدنی و آب مورد نیاز در صنایع باید صاف و زلال باشد .

3- رنگ

رنگ آب آلوده نشده می تواند از مواد در حال گندیدگی زمین و یا نمکهای فلزی موجود در طبیعت (معمولاً آهن و منگنز ) ناشی می شود آبهای حاوی آلودگیهای صنعتی می توانند طیف وسیعی از مواد رنگ کننده داشته باشند . رنگ آب معمولاً به واحد هازن که همان مقیاس پلاتین - کبا لت است ، بیان می شود . آب غالباً در اثر مواد معلق در خود رنگی بنظر می رسد ، ولی رنگ واقعی ان فقط پس از انجام عملیاتی چون صاف کردن ظاهر می گردد . میزان غیر قابل قبول نبودن رنگ آب بیشتر در ارتباط با عادت مصرف کننده قرار دارد .

طبق استانداردهای بین المللی سازمان بهداشت جهانی 1971 میزان رنگ مورد قبول آب 5 واحد و حداکثر میزان مجاز برابر 50 واحد می باشد . دستورالعملهای مجمع اروپائی مقدار کمتری را پیشنهاد می کند که معادل 1 میلیگرم در لیتر طبق مقیاس پلاتین - کبالت می باشد . اما در مورد آبهای بیشماری امکان کاربرد این استاندارد مقدور نیست و یا اصولاً ضرورتی ندارد .

ب- اختصاصات فیزیکی آب اشامیدنی

1- PH

رقم PH آب با غلظت یون های هیدروژن ، استدیته یا قلیائیت آب را مشخص می کند . PH یکی از مهم ترین خواص فیزیکو شیمیائی آب می باشد زیرا که بیشتر روشهای تصفیه آب به PH آن بستگی دارد . آب خالص به میزان خیلی کم به یون های و تجزیه می شود . در اصطلاح عمومی به محلولی خنثی گویند که تعداد یون های هیدروژن و هیدروکسل آن برابر باشد غلظت تقریبی یون ها در آب خنثی 7 - 10 مول در لیتر می باشد و در حرارت 25 درجه سانتیگراد و 7 = PH آب حالت خنثی دارد . وقتی که غلظت یون های هیدروژن بیش از هیدرو کسیل باشد و در PH کمتر از 7 ، اب دارای خاصیت اسیدی بوده و برعکس اگر غلظت یونهای هیدروکسیل بیش از هیدروژن باشد و در PH بالاتر از 7 ، اب خاصیت قلیائی خواهد داشت .

PH آب آلوده نشده اساساً رابطه بین دی اکسید کربن آزاد (CO2 ) و مقدار کربنات و بیکربنات ذا نشان می دهد . ابهای طبیعی معمولاً دارای PH بین 4 تا 9 می باشند و اکثر انها به علت انحلال کربنات ها و بیکربنات های قلیائی پوسته زمین کمی قلیائی می باشند .

آبهای اسیدی که از معادن ذغال سنگ می گذرند PH پائین داشته و دارای خاصیت خورندگی زیاد و طعم اسیدی یا نمکی می باشند . آبهای سخت که از زمینهای آهکی می گذرند PH بالائی دارند .

2- اسیدیته

آب اسیدی نوعی آب است که مفدار PH آن کمتر از 7 باشد . اسیدیته در آب آلوده نشده معمولاً توسط دی اکسید کربن حل شده درآب که باعث ایجاد اسید کربنیک ضعیف می گردد بوجود می آید . اسیدهای هومیک و فولویک و سایر اسیدهای آلی که از تجزیه گیاهان حاصل می شوند ، نیز می تواندد دلیلی بر اسیدیته آب بشمار آیند ، چنانچه این مساله در مورد آب زمینهای مردابی دارای تورب (ذغال سنگ نارس ) صادق است .

اگر اسیدیته آب منشا طبیعی داشته باشد (مانند آنچه در بالا ذکر گردید ) مقدار PH آن معمولاً بالای 7/3 می باشد . آبهای آلوده شده توسط فاضلابهای صنعتی ، اسیدتیه کانی آزاد گرفته شده از اسیدهای قوی و نمکهای آنها ، PH زیر 7/3 دارند . بطور کلی مرز مشخصی برای اسیدیته آب وجود ندارد ، ولی شرایط اصلی این است که آب خاصیت خورندگی نداشته باشد . عملیات تصفیه آب از جمله روش انعقاد با سولفات آلومینیوم PH آبرا کاهش داده و باعث اسیدی شدن آن می گردد . آبی که درپایان عمل تصفیه بدست می آید نباید خاصیت خورندگی داشته باشد ، در غیر این صورت باید PH آن را به میزان معین تصحیح نمود . اگر PH آبی تصحیح نشده وارد سیستم توزیع گردد امکان خورندگی ان محتمل بوده و می تواند به لوله های بتونی آسیب رسانده و باعث انحلال فلزات سنگین مانند مس ر سرب گردد .

3- قلیائیت

قلیائیت آب تقریباً در بیشتر موارد در اثر وجود یون های بیکربنات و کربنات که معمولاً همراه با یون های کلسیم ، منیزیم ، سدیم و پتاسیم می باشند ، و هیدروکسید در آب است. قلیائیت غالباً براساس مقدار کربنات و بیکربنات بر حسب کربنات کلسیم اندازه گیری می گردد . قلیائی بودن یک آب می تواند به دلیل ارتباط بین قلیائیت ، دی اکسید کربن و مقدار قلیائیت در زیر نقطه خنثی (7=pH ) بوجود آید . در PH بین 6/4 و 3/8 قلیائیت آب به شکل تعادل بین بیکربنات و دی اکسید کربن می باشد . موقعی که مقدار PH بالای 3/8 باشد ، دی اکسید کربن آزاد خاتمه یافته و قلیائیت به صورت کربنات و بیکربنات توام بروز می نماید ، در حالی که در PH بین 4/9 و 10قلیائیت به علت وجود هیدرو کسید در آب می باشد .

زمانی که قلیلئیت به علت کربنات باشد ، سختی موقت را نیز تشکیل می دهد و در صورتی که خیلی کمتر از سختی تام باشد ، نتیجه اختلاف سختی تام و قلیائیت ، سختی غیر کربنات یا سختی دائم می باشد .

آبهائی که سختی تام آنها کم تر از از میزان قلیائیتت شان باشد حاوی قلیائیت بیکربنات سدیم بوده که تاثیری بر روی سختی کل نمی گذارد .

حد مشخصی را نمی توان برای میزان قلیائی بودن آب مشخص نمود ، هر چند غلظت بالای بیکربنات سدیم مسائلی چون مزه را بدنبال دارد و میزان قلیائی بودن آبب در انعقاد های شیمیائی تصفیه آن نیز مهم می باشد زیرا ظرفیت بافری به آب می دهد .

4- قابلیت هدایت الکتریکی

قابلیت هدایت الکتریکی معیاری است جهت سنجش توانائی یک محلول برای انتقال الکتریکی ، از آنجائی که این توانائی تابعی

از حضور یون های موجود در یک محلول می باشد اندازه گیری قابلیت هدایت الکتریکی نشانگر خوبی در مورد کل مواد حل شده در آب شمار می آید واحد قابلیت هدایت الکتریکی میکروزیمنس بر سانتیمتر می باشد . در مورد غالب آبها فاکتورهای برابر 7/0 - 55/0 در نظر گرفته می شود که با ضرب کردن این فاکتور در میزان قابلیت هدایت الکتریکی ، مقدار مواد حل شده به میلیگرم در لیتر را بطور تقریب می توان بدست آورد . این فاکتور در مورد آبهای حاوی اسید آزاد کمتر از 55/0 است و بریا آبهای پر نمک بیش از 70 /0 می باشد . قابلیت هدایت الکتریکی تابعی است از حرارت که درموقع اندازه گیری آن باید دردرجه حرارت (معمولاً 20 تا 25 درجه سانتیگراد ) قید شود . یکی از مزایای اندازه گیری هدایت الکتریکی ، انجام آن در محل نمونه برداری و سهولت کنترل مداوم ان می باشد .

5- خاصیت خورندگی :

تعریف خاصی بریا کیفیت خورندگی اب وجود ندارد زیرا فاکتورهائی چند در این خاصیت نقش دارند که هر یک باید جداگانه بررسی گردند . با وجود این در بین عوامل فراوان خورندگی سه صفت ویژه آب خام در خورندگی فلزات بوسیله آن مسئول می باشند . این صفات بشرح زیر است :

1- pH پائین یا اسیدی بودن آب

2- co2 آزاد بالا ، یعنی دی اکسید کربن زیاد

3- عدم وجود سختی و قلیائیت موقت

آبهائی که دارای خاصیت خورندگی می باشند عبارتند از : آبهای سبک مردابی ، آبهای چاههای کم عمق دارای pH پائین با سختی موقت کم و سختی دائم زیاد ، آبهای آهن دار ، آبهای گچ و اهگ دار با محتوای co2 بالا ، ابهای حاوی ماسه سبزو ذغال سنگ و آبهای دارای کلز و ا کلر آزاد باقیمانده برای آزمایش خاصیت خورندگی آب می توان آن را مدتی در تماس با پودر سنگ مرمر یا گچ قرار داد . آزمایشهای اولیه و نهائی تعیین pH نشان می دهند که آیا آب کلسیم رادر خود حل نموده و یا اینکه کلسیم ته نشین شده است اگر کلسیم در آب حل شده باشد ، اب احتمالاً بر روی آهن و فولاد و همچنین سیمانن خورندگی دارد . مساله مهمی همواره در مورد آزمایشهای خورندگی آب باید کنترل نمود . بررسی قابلیت حل شدن سرب در آن می باشد ، زیرا از آنجائی که سرب عنصر سمی است و قابلیت تجمع در بدن دارد . مسائلی در رابطه با لوله کشی آب از جنس سرب پیش می آید .

6- مواد معلق

مواد معلق در اب مقدار ذرات را در آن اندازه گیری می نماید . این مواد شامل مواد آلی و غیر آلی مثل پلانکتون ، خاک و گل و لای می باشند . غلظت مواد معلق در آبهای سطحی بستگی به فصول مختلف و چگونگی جریان اب دارد ، چنانچه رودخانه هایی که در حال طغیان می باشند . چندین هزار میلیگرم در لیتر مواد معلق دراند . مواد معلق موجود در آب معمولاً براسا معیار وزنی - حجمی اندازه گیری می شوند و این روش هیچگونه اطلاعی در مورد نوع مواد معلق شونده ، چگونگی اندازه ذرات و کیفیت مواد نمی دهد .

پ - اختصاصات شیمیائی آب آشامیدنی

1- سختی

سختی آب مربوط به املاح خاصی است که در آب وجود دارند . این املاح شامل کاتیون هائی مثل منیزیم ، کلسیم ، استرانسیوم ، آهن ، آلومینیوم ،منگنز و مس بوده که با انیون های بیکربنات ف کربنات ، کلرور ، سولفات ، سیلیکات و نیترات به صورت محلول در آب وجود دارند . سختی کل شامل سختی موقت یا سختی کربناتی به اضافه سختی دائم یا سختی غیر کربناتی می باشد . سختی موقت در اثر جوشاندن آب ته نشین می شود و جرم داخل ظروف را تشکیل می دهد و به املاح کربنات و بیکربنات کلسیم و منیزیم مربوط می شود . جوشاندن آب به مدت چند دقیقه باعث تجزیه بیکربناتها و خارج شدن co2 و رسوب کربناتهای کلسیم و منیزیم می گردد . سختی دائم بواسطه وجود عناصری چون سولفات و کلرورهای منیزیم و کلسیم که در اثر جوشیدن رسوب نمی دهند ، پدید می اید سختی معمولاً به میلیگرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم بیان می شود .

مقایسه ای از میزان سختیها بشرح جدول 7 می باشد .

جدول 7 - تقسیم بندی سختی آبها

رده بندی (میلیگرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم )	میزان سختی
50- 0	سبک
100-05	نیمه سبک
150-100	کمی سخت
200-150	نیمه سخت
بیش از 200	سخت
بیش از 300	بسیار سخت

معمولاً مسایل بوجود آمده در اثر افزایش سختی ، مانند امکان تشکیل جرم در دیگ بخار و سیستم های آب گرم کن از نقطه نظر اقتصادی مورد توجه قرار می گیرد . ابهای سبکتر از 5 -30 میلیگرم در لیتر میل به خورندگی از خود نشان می دهند و باید همواره از نقطه نظر قابلیت حل کردن سرب در خود ازمایش شوند . یک رابطه آماری بین سختی آب و بروز بیماریهای قلبی و عروقی بدست آمده ولیرابطه علیتی در این زمینه مشخص نشده است که هرچهاب سبکتر باشد . امکان رویداد بیماری بیشتر می شود . معمولا ً سبک کردن آب کمتر از 150 میلیگرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم انجام نمی گیرد ، مگر در موارد صنعتی خاص . طبق پیشنهاد سازمان بهداشت جهانی در سال 1971 بالاترین حد مطلوب سختی برابر 100 میلیگرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم بوده و این مقدار بنظر کم و غیر سخت می آید و هیچگونه مطابقتی با حد مطلوب کلسیم که معادل سختی برابر 5/187 میلیگرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم می باشد ، ندارد . طبق نظریه دستورالعملهای مجمع اروپائی حداقل غلظت سختی آب سبک شده 60 میلیگرم در لیتر بر حسب کلسیم (معادل 150 میلیگرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم ) می باشد .

2- مواد معدنی

اجسام جامد حل شده در آب اجزا ء کانی آن را تشکیل می دهند . این مواد شامل کلیه آنیون ها و کاتیون های قابل حل و سیلیس و سیلیکات های موجود می باشند . معمولاً نتایج آنالیز مواد شیمیائی براساس میلیگرم در لیتر بیان می شوند . به منظور کنترل درست بودن تجزیه نمونه آب مقادیر بر حسب میلی اکیوالاون نیز محاسبه می شوند . کاتیون ها شامل کلسیم ،منیزیم ، سدیم و پتاسیم و آنیون ها شامل کربنات یا بیکربنات ، سولفات ، کلرور ، فسفات ، نیترات و سیلیکات می باشند .

1 - کاتیون

کلسیم

کلسیم در غالب آبهای طبیعی یافت می شود و میزان آن بستگی به گونه سنگی دارد که آب از آن گذر می نماید . کلسیم معمولاً به صورت کربنات ، بیکربنات و سولفات ظاهر می شود ، اگر چه در ابهای پر نمک کلرور و نیترات کلسیم را نیز می توان پیدا کرد . کلسیم همراه با بیکربنات سختی موقت یا سختی بیکربناتی ابراباعث می شود . سولفاتها ، کلرورها و نیترات ها تشکیل سختی دائم یا سختی غیر کربناتی را می دهند . کلسیم یکی از عناصر اصلی غذای انسان را تشکیل می دهد . ارزش غذائی کلسیم موجود در آب در مقایسه با سایر منابع غذایی ناچیز است و از نظر تندرستی زیادبودن غلظت آن در آب چندان اهمیت ندارد و زیادی کلسیم به صورت رسوب در آب ته نشین می گردد .

سازمان بهداشت جهانی ،حداکثر غلظت کلسیم را 200 میلیگرم در لیتر برحسب ca++ (500 میلیگرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم ) پیشنهاد می نماید که مازاد بر این به صورت رسوب می تواند باعث ایجاد مشکلاتی گردد .

منیزیم

منیزیم یکی از عناصر معمولی آب می باشد که نمکهای قابل حل تشکیل می دهد . منیزیم در آب هم سختی کربناتی و هم بیکربناتی تشکیل داده که معمولاً غلظت آن در مقایسه با اجزا ء ترکیبی کلسیم کمتر است . غلظت زیاد منیزیم در آبهای مصرفی منازل به علت تشکیل جرم درظروف و همچنین به این خاطر که منیزیم دارای خاصیت مدرو مسهلی می باشد بویژه اگر با مقدار زیادی سولفات توام باشد ، قابل قبول نیست . .استانداردهای بین المللی سازمان بهداشت جهانی 1971 میزان منیزیم معادل 30 میلیگرم در لیتر را برای سولفات های بیش از 250 میلیگرم در لیتر و حداکثر غلظت مجاز 150 میلیگرم در لیتر را بشرط اینکه غلظت سولفات کمتر باشد ، پیشنهاد می کند ، هیدرو کسید منیزیم به مقدار کمی در pH بالا (pH برابر 10 و بالاتر ) قابل حل می باشد و این مساله فاکتوری رد سبک کردن آب از طریق آهک - کربنات سدیم است

سدیم

عنصرسدیم علاوه بر اینکه یکی از عناصر فراوان می باشد ، به علت حلالیت زیاد آن در آب در بیشتر منابع آب طبیعی یافت می شود . مقدار سدیم از یک تا صدها میلیگرم در لیتر در آبهای نمکدار می رسد . حد آستانه طعم سدیم در آب آشامیدنی بستگی به فاکتورهائی چند از جمله آنیون های عمده تر موجود در آب و درجه حرارت آن دارد . غلظت طعم آستانه برای کلرور سدیم حدود 350 میلیگرم در لیتر (138 میلیگرم در لیتر برحسب سدیم ) و برعکس آن طعم آستانه برای سولفات سدیم می تواند 1000 میلیگرم در لیتر (348 میلیگرم در لیتر بر حسب سدیم ) باشد . استفاده از روش های آهک – کربنات سدیم یا تعویض کننده های قلیائی برای سبک کردن آبهای سخت باعث افزایش جزئی غلظت سدیم می گردد . افزایش غلظت سدیم از این طریق علاوه بر طعم آب ، برای افرادی که تحت رژیم غذائی با نمک محدود می باشند ، زیان آور است .

دستورالعملهای مجمع اروپائی ، از سال 1984 غلظت معادل با 20 میلیگرم در لیتر را بعنوان راهنما پیشنهاد می کند و حداکثر غلظت 175 را به 150 میلیگرم در لیتر کاهش داده است . دستورالعملهای مجمع اروپائی ایم مساله را قبول می کند که ظرفیت سدیم آبهای سبک می تواند بیش از این مقدار باشد و پیشنهاد می نماید : باید نهایت سعی در پائین نگهداشتن حتی الاسکان غلظت سدیم و حفظ سلامت عمومی نمود .

پتاسیم

پتاسیم با وجود اینکه یکی از عناصر فراوان می باشد ، غلظت آن در اغلب آبهای طبیعی از 20 میلیگرم در لتر افزایش نمی یابد . دستورالعملها حداکثر غلظت را 12 میلیگرم در لیتر و غلظت 10 میلیگرم در لیتر را بعنوان راهنما پیشنهاد می کنند .

2- انیون ها

دی اکسید کربن ، بیکربنات و کربنات

دی اکسید کربن یکی از اجزا ء تعدال کربنات در آب می باشد . مقدار دی اکسید کربن آزاد در آب بستگی به pH و قلیائیت آن دارد و می تواند در مورد خاصیت خورندگی اب نقش سهمی ایفا نماید . آبهای سطحی معمولاً کمتر از 10 میلیگرم در لیتر co2 آزاد دارند هرچند که برخی از آبهای زیر زمینی مربوط به حفاریهای عمیق حاوی از 100میلیگرم در لیتر co2 می باشند . روش ساده بریا کاهش میزان دی اکسید کربن در این گونه آبها ، هوا دهی پی در پی است .

انیدریک کربنیک ضمن انحلال در آب با عوامل موجود در آن ترکیب می شود و یا رد ترکیب با آب ، قسمتی از آن به صورت اسید کربنیک در آمده و قسمتی دیگر به یون های کربنات و بیکربنات تبدیل می شود . در آبهای طبیعی pH انها در حدود 8 باشد بین کربنات و بیکربنات کلسین موجود در آب تعادلی در اثر وجود co2 ایجاد می شود که از راسب شدن کربنات کلسیم جلوگیری می نماید . آن قسمت از co2 آزاد که باعث تعادل کربنات می گردد به نام co2 متعادل کننده و مازاد برآن را co2 آزاد موثر می نامند . co2 نام مجموع co2 متعادل کننده co2 متعلق به کربنات و بیکربنات و co2 آزاد می باشد .

کلر

کلر بعنوان یک ماده شیمیائی برای گند زدائی و از بین بردن موجودات مضر بکار می رود . حداکثر مقدار کلر باقیمانده مجاز که ممکن است در آب یافت شود تابعی از مزه ، بو و خورندگی می باشد . یکی از معایب کلر زدن آب ایجاد مزه کلری و کلروفنل است،علاوه بر این وجو مواد بیولوزیک هم می تواند در ایجاد مزه خاکی و یامزه های دیگر دخالت نماید . چنانچه کار بعنوان ساده پیش افزودنی قبل از تصفیه آب به آبهای رنگی و یا حاوی مواد آلی افزوده شود ،تری هالوستان ها نیز تشکیل می گردند . میزان کلر باقیمانده در آب آشامیدنی می تواند تا حدود 2/0 میلیگرم در لیتر باشد و در مواقع ضروری که آب استریل مورد نیاز باشد ، مقدار کلر باقیمانده تا 2 میلیگرم در لیتر یا بیشتر قابل قبول است .

کلرور

کلرور یعنی ترکیبات کلر با سایر عناصر و رادیکال هاتقریباً در کلیه ابهای طبیعی یافت می شود که غلظت انهامی تواند بسیار متفاوت باشد ، ولی غالب ترکیبات کلر با سدیم (نمک طعام ) و در درجه بعد با کلسیم و منیزیم می باشد . این مواد از اجزاء پایدار در اب بوده و غلظت آنها تحت تاثیر فرایندهای طبیعی ، فیزیکو شیمیائی و بیولوژیک تغییر نمی پذیرد . کلرورها از رسوبات کانی طبیعی ، از آب دریا هم از طریق نفوذ و هم بوسیله پراکنده شدن اب دریا در هوا ، در اثر انجام امور کشاورزی و آبیاری از فاضلابهای خانگی و صنعتی ناشی می شوند

اغلب رودخانه ها و دریاچه ها دارای غلظت کلرور کمتر از 50 میلیگرم در لیتر بر حسب cl- می باشند و هر گونه افزایش قابل توجه غلظت کلرور در آب ، نشانه ای از آلودگی احتمالی بشمار می آید . مقدرا کلرور فاضلابها در شرایط هوای خشک احتمالاً بیشتر از 70 میلیگرم در لیتر یعنی بیش از غلظت آن در منبع اصلی آب می باشد . موضوع اصلی که در اثر ازدیاد غلظت کلرور در آب بوجود می آید ، مساله مورد قبول قرار گرفتن آن بوسیله مصرف کننده است . با وجود اینکه کلرور ها معمولا برای سلامتی انسان مضر نمی باشند ولی مقدار نمک معمولی یا کلرور سدیم برای بیمارانقلبی و کلیوی باید محدود گردد . گرچه میزان دریافت نمک از آب آشامیدنی در مقایسه با نمک مواد غذائی بسیار کمتر است ، ولی با وجود این کوشش می شود که غلظت کلرور در آب پائین نگه داشته شود .

طبق استانداردهای بین المللی سازمان بهداشت جهانی 1971 حداکثر غلظت کلرور 200 و حداکثر غلظت مجاز آن 600 میلیگرم می باشد . دستورالعملهای مجمع اروپائی و راهنمای سازمان بهداشت جهانی سال 1983 مقدار کمتری کلرور معادل 25 میلیگرم در لیتر را توصیه می نمایند و معتقدند که اثرات نامطلوب می تواند بالای غلظت 200 میلیگرم در لیتررخ دهد . مقادیر پیشین معادل 200 و 600 میلیگرم در لیتر دررابطه با مزه و خورندگی در سیستم های آب گرم تعیین شده بودند که در حال حاضر نیز معتبر می باشند . حس چشائی حساس می تواند مقدار کلرور معادل 150 میلیگرم در لیتر احساس نماید . غلظتهای بالای 150 نیلیگرم در لیتر می تواند باعث شور شدن مزه آب گردد . هر چند که ابهای حاوی بیش از 600 میلیگرم در لیتر در برخی از مناطق لم یرزع و یا نیمه خشک که تامین آب آشامیدنی در آنجا مشکل می باشد مورد مصرف قرار می گیرند .

سولفات

غلظت سولفات در آبهای طبیعی از چند میلیگرم تا چند هزار میلیگرم در لیتر متغیر می باشد . سولفات ازمنابع مختلف می تواند درآبهای سطحی و زیرزمینی نفوذ کند از جمله : حل شدن ژیپس (سنگ گچ ) یاسایر رسوبات معدنی که حاوی سولفات می باشند . ، سولفات حاصل از آب دریا اکسید اسیون سولفید ها ، سولفیت ها و تیرسولفات ها در آبهای سطحی و فاضلابهای صنعتی در جائی که سولفات و اسید سولفوریک در صنایع بکار می روند مانند صنایع چرم سازی و تهیه خمیر کاغذ .

گاز هیدروژن سولفوره از طریق دودکشهای کارخانجات صنعتی در فضا پخش شد و باعث می شود که اب بارانهای این مناطق حاوی میزان محسوسی سولفات گردند . سولفات در آب آشامیدنی سهم عظیمی در سختی دائم یا غیر کربناتی دارد . غلظت بالای سولفات در تغییر طعمآب موثر بوده و اگر باکاتیون های منیزیم و سدیم ترکیب شده باشد اثرملین دارد .

در مناطقی که ساکنین آنها ناچار به مصرف آبهای با غلظت بالای سولفات هستند و هیچگونه منبع آب دیگریدر دسترس ندارد به غلظت بالای سولفات عادت م یکنند و مساله ای برای آنها پیش نمی آید . احیای سولفات بوسیله باکتری های بی هوازی تولید هیدروژن سولفوره با بوی بد تخم مرغ گندیده می نماید . این گاز در اب چاههای عمیق نیز تولید می شود که با هوا دادن کافی بسرعت بوی آن برطرف می گردد .

ترکیبات ازته آمونیاکی

آمونیاک یکی از اشکال ازت است که در آب آشامیدنی یافت می شود و معمولاً بر حسب میلیگرم در لیتر ازت بیان می گردد .

آمونیاک ازاد موجود در آب بر حسب میزان ازت می تواند به صورت ازت آمونیاکی ، آمونیاک نمک دار و یا آمونیاک آزاد وجود داشته باشد .

ازت آلبومینوئیدی در اثر اکسید اسیون شیمیائی قوی مواد آلی موجود در اب حاصل می شود . ترکیبات آمونیاکی از منابع مختلف منشا ء می گیرند که بعضی از آنها مانند تجزیه گیاهان ، بی خطر می باشد .

آبهای چاههای عمیق با کیفیت آب خوب ، می تواند حاوی مقدار زیادی آمونیاک آزاد باشند که ممکن است در اثر احیای نیترات ها ، یا بوسیله باکتریها و یا گذر آب ازلایه های سنگی زمین بوجود آمده باشد . وجود آمونیاک در آب دلیلی برآلودگی آن زا طریق فاضلاب خانگی یا صنعتی می باشد .

مقدار آمونیاک در اب پالایش نشده ا زنظر تعیین مقدار کلر بریا گندزدائی حائز اهمیت است . در این مورد تامیزان سه میلیگرم در لیتر ازت آمونیاک را می توان صرفنظر نمود و در مورد مقادیر بیشتر معمولاً باید منابع ترکیبات آمونیاکی را به منظور پائین نگه داشتن خطر آلودگی باکتریائی بیشتر برسی نمود .

میزان آمونیاک تا 4/0 میلیگرم در لیتر ، در آبهای تصفیه شده ای که وارد سیستم آبرسانی می گردد قابل قبول است ، زیرا آمونیاک در برخی موارد همراه با کلر به صورت ترکیب کلرامین در مرحله نهائی تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد . در این حالت رسوب بیشتری از مصرف کلر به تنهائی تشکیل می شود .

نیتریت و نتیترات

نیتریت (NO2 ) و ننیترات و (NO3 ) معمولا براسا میلیگرم در لیتر بر حسب ازت بیان می شوند .کل ازت اکسید شده برابر با مجموع ازت نیتریت ونیترات می باشد و نیتریت مرحل میانی اکسید اسیون ازت ، ازت ، ، در اکسید شدن بیوشیمیائی آمونیاک و تبدیل آن به نیترات می باشد ، همچنین در عمل احیا ء نیترات در شرایطی که کمبود اکسیژن وجود داشته باشد ، تشکیل می شود . آبهای سطحی بندرت بیش از 1/0 میلیگرم در لیت ربر حسب ازت نیتریت دارند، مگر اینکه بشدت بافاضلاب آلوده شده باشند .

بنابراین حضور نیتریت همراه با میزان بالایی از آمونیاک که درآبهای سطحی نشان دهنده آلودگی آب با فاضلاب می باشد . در مناطق اهن دار ، نیترات های موجود در آبهای زیرزمینی می تواند به نیتریت احیا شود ، چنین واکنشی در آجرکاریهای جدید دیواره چاهها نیز صورت می گیرد و در نتیجه آن نیتریت وارد آب چاه گردد .

نیترات آخرین مرحله اکسید اسیون آمونیاک و معدنی شدن ازت حاصل از مواد آلی بشمارمی آید . این عمل اکسیداسیون در خاک و آب بیشتر توسط باکتری های نیتریفیکاسیون صورت می گیرد و فقط می تواند در یک محیط با اکسیژن فراوان انجام شود .

باکتریهای مشابه درصافی پالاینده تصفیه خانه های فاضلاب های فعالیت می کنند که نتیجه آن مقدار زیادی نیترات می باشد . افزایش کاربرد کودهای کودهای شیمیائی ازت دار در چند دهه اخیر باعث افزودن نیترات در آبهای سطحی و زیر زمینی شده است . میزان نیترات در آب های سطحی غالباً تحت تاثیر تغییرات فصلی بوده ، بدینگونه که در ماههای زمستان در مقایسه با تابستان غلظتهای بیشتری مشاهده گردیده است . باآغاز باران های زمستانی و کاهش فعالیت بیولوژیکی درودخانه ها ، نیترات آب افزایش یافته ومنجربه زیاد شدن غلظت آن می گردد . در طول تابستان احتمالا میزان نیترات در اثر جذب و اعمال بیوشیمیائی جلبک ها کاهش می یابد و علاوه بر این عدم نیتریفیکاسیون باکتریایی و احیای غیر هوازی نیترات به ازت در سطح گل و لای ته نشین شده در مخازن ، غلظت نیترات را در آب کاهش می دهد . آبی که دارای غلظت بالائی از نیترات باشد بالقوه برای شیرخوران و کودکان مضر می باشد . باکتری های موجود در دستگاه گوارش می توانند نیترات غذا و آب را به نیتریت احیاکنند ، سپس نیتریت جذب جریان خون شده و هموگلوبین را تبدیل به مت هموگلوبین می نماید . مت هموگلوبین با اینکه بالقوه سمی نیست ولی کاهشی را که در ظرفیت حمل اکسیژن توسط هموگلوبین می دهد اثرت جدی بار می آورد بویژه در شیر خواران که در بدنشان حجم زیادی مایع نسبت به وزن دارند . نیتریت حاصل از احیای نیترات توسط باکتری ها ، در دستگاهگوارش با آمینهای نوع دوم و سوم ترکیب شده و تشکیل نیتروزآمین می دهد که این ماده سرطان زا می باشد .

دستور العملهای مجمع اروپادی ، بعنوان راهنما مقدار نیترات بر حسب (NO3 ) را معادل 25 میلیگرم در لیتر (6/5 میلیگرم در لیتر بر حسب ازت ) پیشنهاد می نماید . حداکثر غلظت مجاز معادل 50 میلیگرم در لیتر بر حسب (NO3 ) (3/11 میلیگرم در لیتر بر حسب ازت ) و حداکثر غلظت مجاز نیتریت معادل 1/0 میلیگرم در لیتر بر حسب NO2 (03/0 میلیگرم در لیتر بر حسب ازت ) در آب تصفیه شده تعیین گردیده است . برای کاهش غلظت نیترات و نیتریت در آب روش های ساده وجود ندارد . امروزه دوروش رایج کانی زدایی و زدایی بیولوژیکی تحت شرایط کنترل شده با استفاده ازنیتریفیکاسیون باکتری ها بکار می روند ول هیچکدام از این دو روش برای تصفیه در مقیاس زیاد مناسب نمی باشند .

فسفات

فسفات از طریق فاضلابهای خانگی که حاوی پاک کننده های سنتتیک تهیه شده از فسفات می باشند ، یا از پسآب های کشاورزی که از زمین های با کود معدنی عبور کرده باشند و سرانجام از فاضلاب های صنعتی وارد آبهای سطحی می شود . آبهای زیر زمینی معمولاً مقدار جزئی فسفات دارند مگر اینکه به عللی آلوده شده باشند . فسفر یکی از عناصر ضروری برای رشد جلبک ها می باشد و می تواند به مقدار قابل توجهی در اتروفیکاسیون مخازن آب ودریاچه ها دخالت نماید.

سیلیس

سیلیس به اشکال مختلف در آب یافت می شود که حاصل تجزیه سنگهای حاوی سیلیس مانند کوارتز و سنگ سیاه می باشد . سیلیس ممکن است یک میلیگرم در لیتر ، در آبهای سبک مناطق ذغال سنگی تا 40 میلیگرم در لیتر در آبهای سخت وجود داشته باشد . آبهای مناطق آتشفشانی و معدنی دارای میزان بالای سیلیس می باشند . اگر چه دلیل بر خطرناک بودن سیلیس در آب آشامیدنی در دست نیست ، ولی در مورد بعضی از صنایع مشکلاتی ایجاد می نماید زیرا سیلیس یک پوسته خیلی سخت تشکیل داده که جدا سازی آن مشکل می باشد.

3- مواد آلی

مواد آلی موجود در آب می تواند از منابع گوناگونی چون گیاهان ، جانوران ، فاضلاب های خانگی کاملاً تصفیه نشده و فاضلابهای صنعتی ناشی شود . کل مواد آلی موجود در آب را می توان از طریق اندازه گیری COD (اکسیژن لازم برای انجام واکنشهای شیمیایی ) BOD (اکسیژن لازم برای واکنش های بیوشیمیائی ) و کل کربن آلی و مواد حاصل از استخراج کربن کلروفرم تخمین زد . COD و BOD مقدار کسیژن لازم برای تجزیه مواد آلی را مشخص کرده ولی مستقیماً مقدار مواد آلی را معین نمی کنند . ترکیبات آلی مثل سموم دفع آفات و تری هالومتان ها با روش های خاص در آب تشخیص داده می شوند . ترکیبات آلی زیادی در آب و فاضلابها وجود دارند که در اثر تجزیه بیوشیمیائی حاصل می گردند ولی نسبتاً بی آزار هستند .

1- سموم دفع آفات

سموم دفع آفات شامل ترکیباتی مثل حشره کش ها ، علف کش ها ، مواد ضد قارچ و مواد ضد جلبک می باشند . این مواد حاوی عناصر غیر آلی مثل سولفات مس ، هیدروکربورهای کلردار مانند ددت ، دیلدرین ، آلدرین ، لیندان و ترکیبات فسفره آلی مانند پاراتیون و مالاتیون و تعداد بسیار دیگری می باشند . ورود سموم دفع آفات به آبهای طبیعی از طرق مختلف صورت می گیرد :بکار بردن مستقیم آنها برای کنترل گیاهان و حشرات در آب ، به علت عبور آب از زمینهای کشاورزی و از فاضلابهای صنعتی ، مواد آلی حتی در مقادیر کم بالقوه سمی هستند و بعضی از آنها مانند هیدروکربورهای کلردار در برابر تجزیه شیمیائی و بیو شیمیا ئی خیلی مقاوم می باشند . بنابراین سموم دفع آفات در بدن تجمع یافته در دارز مدت اثر کرده و مشکلاتی را بوجود می آورند . از آنجائی که سموم دفع آفات و ضد جلک در مورد کنترل آبزیان بکار می روند ، می توانند سبب تجزیه گیاهان شده و و اکسیژن آب را کم کنند که بدنبال کاهش اکسیژن آب مسایلی مانند حل شدن آهن و منگنز و در نتیجه تولید بو و طعم درآب بوجود می آید .

مقادیری از سموم ضد آفات که در آب آشامیدنی وجود دارد در مقایسه با مواد غذائی ناچیز است . ورود تصادفی سموم دفع آفات به مقدار زیاد در مسیر آنها می تواند مشکلات جدی بدنبال داشته و سبب مرگ ماهیان شود که در این صورت باید موقتاً از منبع آب استفاده نکرد .

بسیاری ازسموم دفع آفات و هیدروکربورهای کلردار خیلی سریع جذب رسوبات و یا مواد معلق می شوند و این خاصیت می تواند برای جدا کردن آنها در اعمال تصفیه آب از طریق روش انعقاد پس از رسوب کردن مواد معلق مورد استفاده قرار گیرد . روش بهتر جدا کردن این مواد از آب واکنش های اکسید اسیون از طریق اوزن ، کلر ، دی اکسید کار و یا پر منگنات پتاسیم می باشد . البته در برخی موارد کاربرد کلر می تواند پاره ای از سموم دفع آفات را به مواد سمی تر تبدیل کند و یا ممکن است با بعضی حلالها واکنش داده و تشکیل ترکیبات بودار دهد . برای بهتر جدا کردن این مواد م یتوان از جذب آنها بوسیله ذغال فعال استفاده کرد . پودر ذغال فعال ممکن است در مرحله آخر واحد های تصفیه ، بر روی صافیها و یا شفاف کننده ها قرار داده شود و یا ذغال فعال گرانول شده در مرحله آخر صاف کردن بکار رود . ترجیح داده می شود که میزان سموم دفع آفات را قبل از تصفیه کردن آب محدود ساخت .

2- ترکیبات فنلی

ترکیبات فنلی که در آبهای سطحی پیدا می شوند معمولاً نتیجه آلودگی ناشی از فضولات صنایع مانند صنعت پتروشیمی ، شستشوی حاصل از اسفالت جاده ها ، گاز های مایع و سطوح قطرانی شده می باشد .ترکیبات فنلی طبیعی از تجزیه آلگ ها یا گیاهان عالی بدست می آیند . فنل ها در آبهای زیر زمینی بخصوص در نواحی نفت خیز نیز وجود دارند . بیشتر ترکیبات فنلی در غلظت های کم با کلر حاصل از کلرینه کردن آب ترکیبات فنلی کلردار ( کلروفنل ها ) می دهند که در بو و طعم آب موثر می باشند .

طبق « استانداردهای بین المللی سازمان بهداشت جهانی سال « 1971 » حداکثر غلظتی از ترکیبات فنلی که مشکلی در آب ایجاد نم یکند 001/0 در لیتر می باشد .

در تصفیه آب ، ترکیبات فنلی را می توان بوسیله اکسید اسیون با اوزن ، کلرینه کردن زیاد آب و تجزیه شیمیائی آنها بوسیله سوپر کلر یتا سیون و جذب سطحی توسط ذغال فعال از آب جدا نمود .

3- هیدروکربورهای پلی سیکلیک

این ترکیبات از قطران و محصولات آن بدست می آیند و بعضی از آنها بعنوان مواد سرطان زا شناخته شده اند . مقدار جزئی هیدروکربورهای پلی سیکلیک در فاضلابهای صنعتی و خانگی وجود دارد . حلالیت این مواد در آب خیلی کم است ولی پاک کنندها وحلالهای آلی دیگر که ممکن است رد آب وجود داشته باشند حلالیت آنها را افزایش می دهند . هر چند این ترکیبات بریا زیست انسان چندان زیان آور نمی باشند ، ولی می توان آنها را بوسیله مواد جاذب از آب خارج نمود . امروزه دلیلی مبنب بر اثرات ناشی از خوردن هیدروکربورهای پلی سیکلیک در دست نیست و ورود این مواد به بدن بیشتر از طریق غذا یا سیگار صورت می گیرد تا ازراههای آبهای آشامیدنی . در مراحل تصفیه آب و مرحله جذب بوسیله ذغال فعال بدنبال مرحله انعقاد باعث برداشتن وجداسازی اینمواد از آب می شود . استانداردهای بین المللی سازمان بهداشت جهانی سال1971 پیشنهاد می کند که غلظت تام ترکیبات هیدروکربورهای پلی سیکلیک نباید بیش از 0002/0 میلیگرم در لیتر (2/0 میکروگرم در لیتر ) بعد از تصفیه آب باشد .

4- تری هالومتان ها

زمانی که کلر بعنوان ضد عفونی کننده رد تصفیه آب بکار می رود ، ترکیبات آلی کلردار در اثر ترکیب کلر با مواد آلی تشکیل می شود . دسته ای از این ترکیبات که اخیرا مورد توجه بسیار قرار گرفته اند ، تری هالومتان یا هالوفرم ها می باشد . این ترکیبات از ترکیب کلر با موادآلی اصلی آب مثل اسید فولویک و اسید هومیک که رد آبهای رنگی یافت می گردند ، بوجود می آیند . تری هالومتان اصلی عبارتند از : کلروفوم ، برمودی کلرومتان ، دی برومومتان و بروموفرم . شواهدی در دست است که این ترکیبات خاصیت سرطان زدایی دارند . دستورالعملهای مجمع اروپائی غلظت 001/0 میلیگرم در لیتر را بعنوان راهنما برای ترکیبات کلره آلی پیشنهاد می کند و معتقد است که غلظت ها لوفرم ها حتی الامکان باید کم باشد . رد حال حاضر هنوز تحقیقات بیشتری در این مورد انجام نگرفته و دقیقاً هیچگونه دلیلی دال بر خطرات ناشی از غلظتهای کم این مواد وجود ندارد و احتمالاً زیانهای نشیی از منابع دیگر دریافت این مواد مانند کلروفرم موجود در خمیر دندانها بیشتر خواهد بود . موثرترین روش کاهش ری هالومتان ها در آبهای آشامیدنی کاستن غلظت مواد آلی موجود درآب قبل از ضدعفونی آن با کلر می باشد ، همچنین باید کاربرد کلر را در مرحله قبل از کلرزنی محدود ساخت .

5- پاک کننده ها

پاک کننده ها یا مواد فعال کننده سطحی از جمله موادی می باشند که درآب تولید کف می نمایند . اشکالات مهمی که مصرف پاک کننده ها و تخلیه آنها از طریق فاضلاب در رودخانه بوجود می آورد ، عبارتند از :

1- ایجاد کف - 2- اثر بر رو یمزه و بوی آب 3- اشکال در امر انعقاد و ته نشینی و صاف کردن در تصفیه خانه ها ی آب 4- ایجاد واکنشهای فیزیولوژیکی در انسان و 5- اثر سو ء بر روی موجودات زنده .

در سالهای اخیر استفاده از مواد پاک کننده مصنوعی و قابل تجزیه بیولوژیکی که در مراحل مختلف تصفیه فاضلابها قابل جدا کردن می باشد ، منجر به کاهش باقی ماندن مواد پاک کننده در فاضلابها شده است . محدودیت اصلی در مورد پاک کننده ، جلوگیری کردن از تولید کف بوسیله آنها در آب آشامیدنی است ، معذالک برخی از اجزا ء ترکیبات فعال کننده سطحی آنیونی برای آبزیان سمی می باشند . آبهای سطحی مناطق شهری که به زیمن فرورفته و جریانهای زیر زمینی را تشکیل می دهند حاوی مواد پاک کننده هستند

دستورالعملهای مجمع اروپائی حداکثر غلظت این مواد را رد آبهای تصفیه شده 2/0 میلیگرم در لیتر پیشنهاد می کند .

6- پلی کلروبی فنیل ها

این ترکیبات که در ساختن روغنهای نفتی برای اتومبیل ها و مواد لاستیکی و همچنین در ساختن رنگها و لاکها مصرف می شوند ، در بدن ماهیان تجمع یافته و درشیرو تخم مرغ نیز رخنه می یابند .زیرا غذای دامها گاو که از ترکیبات خاصی است، دارای مقداری از اندامهای ماهی نیز می باشد . مقدار استاندارد پلی کلروبی فنییل ها در گوشت ماهیانی که بعنوان غذا مورد استفاده قرار می گیرند بادکمتر از 1/0 میلیگرم در هر کیلوگرم باشد ولی مقادیر بیشتر از یک میلیگرم در هر کیلوگرم ، در بدن ماهیان آب آلوده گزارش شده است . اثرات سمی پلی کلرود بی فنیل ها عبارتند از :

1- ترشحات زیاد : در چشم 2- تجمع رنگدانه ها های زیاد رد بافتها و ناراحتیهای پوستی . 3- اختلال دستگاه تنفسی . همچنین معلوم شده است که در موش ها سرطان کبد ایجاد می نماید .

یک نمونه از رخنه آلودگیهای ابهای زیر زمینی آلودگی نفتی است که بسیار خطرناک و مصیبت بار می باشد . نفت معمولاً بطور طبیعی در حفره های نفوذ ناپذیر وسیعی در زیرزمین که روی آنها را گاز طبیعی قرار گرفته است ، موجود می باشد . برای عملیات کشف نفت ، چاههای عمیقی در سطح زمین حفر می کنند که اگر به مخازن نفتی برسد ، بطور طبیعی نفت با فشار از این چاهها بیرون می آید . حال اگر درمنطقه ای بعد از حفر چاه سر آنرا مسدود سازند ، نفت با فشار به طرف زمین بالا می آید و در سر راه خود اگر به یکلایه نفوذ پذیر آب متصل شود ، الزاماً این منبع حیاتی آب راآلوده می سازد .

7- اکسیژن لازم برای واکنش های بیو شیمیائی ( BOD )

این آزمایش د لالت بر اکسیژن لازم برای تجزیه بیوشیمائی مواد آلی رد آب و همچنین اکسیژن موردنیاز به منظور اکسید اسیون مواد کانی مانند سولفید ها دارد . این آزمایش کاملاً تجربی است و نیاز اکسیژن نسبی آبهای سطحی ، آبهای آلوده به فاضلاب های خانگی و صنعتی را با یکدیگر مقایسه می نماید و تقلیدی از تصفیه خودبخود رد آبهای رودخانه و جویبار ها می باشد . تجزیه مواد آلی بوسیله موجودات بیولوژیکی نیاز به اکسیژن دارد که می باید از آب گرفته شود ، بنابراین اگر یک فاضلاب خانگی با BOD بالا وارد جریان رودخانه ای گردد ، باعث می شود که اکسیژن آب به مصرف برسد و در نتیجه ماهیها و گیاهان آبزی موجود در رودخانه از بین بروند . در سال 1915 در انگلستان مشاهده شد که رودخانه های آلوده نشده بندرت دارای BOD کمتر از 2 میلیگرم در لیتر می باشند و می توانند آلودگی بیشتر با 4 میلیگرم BOD در لیتر دریافت نمایند بدون اینکه زیان آور باشند . از اینجا حداکثر غلظت مجاز BOD معادل 20 میلیگرم در لیتر برای فاضلابی که وارد جریان آب آلوده نشده یا نسبت رقیق شدن 1 به 8 می شود تعیین شد .

4- عناصر سمی

عناصری مانند آرسنیک ، سیانیثد ومواد آفت کش از مواد سمی موجود در آب محسوب می شوند .سمیت یک عنصر در آب بستگی به عوامل مختلف دارد و با سمیت واقعی آن متفاوت می باشد ، چنانچه بعضی از عناصر سمی ممکن است در آب به محصولات غیر سمی ممکن است در آب به محصولات غیر سمی و بی خطر تبدیل شوند ، هر چند خود بالقوه سمی و خطرناک باشند . بعضی از مواد سمی مانند حشره کشها در مرحله ته نشینی از مراحل تصفیه آب و یا بوسیله جذب توسط مواد جاذب از آب جدا می شوند .

اغلب عناصر سمی به علت تصفیه ناقص آب و یا کنترل ضعیفی که بر دفع فاضلابهای صنعتی می شود ، وارد منابع آب آشامیدنی می گردند . از آنجائی که مراحل مختلف تصفیه آب اثر ناچیزی در کم کردن غلظت ای مواد دارد غلظت مجاز برای این عناصر معمولاً هم برای آب تصفیه شده و هم تصفیه نشده در نظر گرفته می شود .

1- آرسنیک

آرسنیک عنصری سمی است که اگر در آب پیدا شود باید به آن توجه و دقت لازم بشود حداکثر غلظت مجاز آرسنیک در آی آشامیدنی 05/0 میلیگرم در لیتر است که هماهنگ با مقادیر مجاز از نظر زهر شناسی می باشد . در ابهای سطحی و در مناطقی که معادن سنگفلزات آهنی وجود دارد ، یافت می شود ودر بیشتر مواقع و در نتیجه مصرف مواد ضد آفات نباتی ، حشره کش ها ها که حاوی آرسنیک می باشند و همچنین از طریق پس مانده های معادن وارد آب می گردد . استاندرادهای بین المللی سازمان بهداشت جهانی سال 1971 چنین اظهار می دارد که ارقام بزرگتری از آنچه در استانداردها آمده است در تعدادی از کشور های آمریکای لاتین بدست آمده و تا کنون میزان تا 2/0 میلیگرم در لیتر اشکالاتی بوجود نیاورده است .

آرسنیک در گیاهان و موجودات آبی مانند میگو که اغلب جنبه غذائی برای انسان دارند ، وجود ددارد که در اثر مصرف این موجودات توسط انسان خود بخود وار بدن شده و تجمع یافته و ایجاد مسمومیت می نماید . آرسنیک قادر است از عمل گروه SH آنزیمها ممانعت بعمل آورده و باعث بلو که شدن آنها گردد . املاح آن در معده جذب شده و ازراه پوست و ششها نیز قابلیت جذب دارند . مهمترین اثرات مسموم کنندگی آرسنیک بی اشتهائی ، کم شدن وزن بدن ، اسهال ،بهم خوردگی معده وناراحتی های عصبی می باشد . در کارگرانی که بطور دائم با ترکیبات آرسنیک سر وکار دارند ، سرطان پوست و ریه دیده شده و از این رو خاصیت سرطان زایی ان چندان بی پایه نمی باشد .

2- سیانور

سیانور و ترکیبات آن فقط در ابهای صنعتی و یا معدنی که از این عنصر استفاده می کنند یافت می شود . زمانی که PH آب برابر 8 یا پائین تر باشد : به صورت هیدروژن سیانید یا اسید سیانیدریک در می آید که برای آبزیان در مقایسه با یون آن به مراتب سمی تر است . اکثر ترکیبات سیاه نور برای موجودات زنده کشنده است و سیانید آب را می توان قبل از ورود به رودخانه ها ، از طریق اعمال شیمیائی حذف نمود .

3- سرب

سرب یکی از عناصر سمی قابل تجمع برای بدن بشمار می آید و طی سالیان بیشماری خطرات ناشی از آن یائبات رسیده است . مقدار سرب در غالب آبهای طبیعی ندرتاً بیش از 02/0 میلیگرم در لیتر می باشد ، بجز در مناطقی که آبهای اسیدی سبک با سنگ گالن (سولفور سرب ) و یا سنگهای دیگر سرب در تماس قرار می گیرد . میزان سرب به اندازه 05/0 میلیگرم در لیتر رد آب آشامیدنی ، معادل تقریباً 25 % دریافت روزانه سرب در آب بوسیله مصرف روزانه دو لیتر آب می باشد . منبع اصلی سرب در آب مصرفی از حل شدن آن در لوله کشیهای قدیمی ناشی می شود .

هر چند انحلال سرب در آب خیلی سبک اسیدی مناطق کوهستانی و مردابی بهتر انجام می گیرد . ولی در مناطق دارای آب سخت بویژه با سختی بیکربناتی نیز سرب در آب حل می گردد .

بنابراین مقدار سرب آب آشامیدنی باید همواره در مناطقی که از شبکه لوله کشی سربی استفاده می شود ، کنترل گردد . اگر ترکیبات سرب را بعنوان تثبیت کننده در انواع خاصی از لوله های پلاستیکی بکار برند ، میزان غیر قابل قبولی از سرب در آب حل خواهد شد .

حداکثر غلظت مجاز سرب 05/0 میلیگرم رد لیتر می باشد . استانداردهای بین المللی سازمان بهداشت جهانی سال 1971 ، بطور آزمایشی مقدار سرب رازا 05/0 به 1/0 میلیگرم در لیتر افزایش داده است . افزایش بر این پایه انجام گرفته که مقادیر بیشتری سرب در بسیاری از کشور ها برای سالیاندراز مورد مصرف قرار گرفته است . بدون اینکه اثری بر سلامتی انسان داشته باشد و دلیل دیگر این بوده که امکان پائین نکه داشتن مقدار سرب در مناطقی که از لوله های سربی استفاده می کنند با مشکلاتی روبرو شده است .

اغلب اعضا ء بدن سرب دارند ولی قسمت اعظم سرب بدن انسان در استخوانها موجو است و در استخوان یا کلسیم مبادله شده وناراحتی استخوانی تولید می نماید . سرب موجود در استخوان در مواقع تب می تواند به سایر اعضای بدن انقال یافته و ایجاد مسمومیت نماید .

4- جیوه

جیوه از طریق استخراج معادن جیوه ، کارخانجات تهیه کلر و سود ، کاغذ سازی ، پلاستیک سازی ، تهیه دفع آفات نباتی و بیمارستانها وارد محیط زیست انسان می شود .

جیوه در محیط آبی به صورت جیوه فلزی و ترکیبات معدنی یا آلی آن وجود دارد . جیوه به شکل متیل مزکوری با سایر ترکیبات در زنجیره غذائی از طریق تجمع در بدن موجودات آبزی وارد می شود . ترکیبات آلی جیوه بخصوص متیل مرکوری بسیار سمی تر از ترکیبات معدنی آن باعث ناهنجاریهای شدید در طفل می شود . جیوه با گروه سولفید ریل آنزیم ها ترکیب می گردد .

5- عناصر کمیاب

1- آلومینیوم

آلومینیوم رد بسیاری از آبهای طبیعی بگونه ای آشکار یافت می شود . غالباً ورود آلومینیوم در آب آشامیدنی از خورده شدن ظروف آلومینیومی مخازن و یا لوله ها و همچنین از افزایش نادرست سولفات آلومینیوم بعنوان منعقد کننده در تصفیه خانه ها حاصل می شود . اگر عملیات تصفیه آب بدرستی صورت گیرد . نباید هیچگونه هیدرو کسید آلومینیومی بعداز عمل صاف کردن آلومینیوم ته نشین گردد . آب آشامیدنی در حالت ایدال خود می یابد دارای کمتر از 05/0 میلیگرم در لیتر آلومینیوم بر حسب و حداکثر غلظت قابل قبول 2/0 میلیگرم در لیتر باشد . غلظت آلومینیوم در آب آشامیدنی برای کسانی که بیماری کلیه دارند و مجبورند از دیالیز از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشند .

2- برومور

آب دریا دارای 50 تا 60 میلیگرم در لیتر برومور است وجود برمور در چاههای آب نزدیک سواحل دریا از اینجا ناشی می شود . محدودیتی برای برمورها پیشنهاد نشده ولی مقدار تجربی آن رد آب مصرف ناچیزی می باشد .

3- مس

مس در آبهای آلوده نشده و طبیعی بندرت یافت می شود . هر چندگاهی نشانه ائی از آن در آبهای سبک اسیدی مناطق مردابی قابل تشخیص می باشند . نمکهای مس برای کنترل رشد جلبک ها در مخازن آب بکار می روند . و در نتیجه ، این منبعی برای ورود مس در آبهای سطحی به شمار می آید .مقدار 5/0 میلیگرم در لیتر نمک مس را به عنوان دوز اولیه و 1 تا 2 میلیگرم در لیتر به عنوان دوز بعدی به مدت یک روز به کار می برند . مسی که معمولا در آب مصرفی خانه ها پیدا می شود ، از خوردگیها مس و آلیاژ های آن که به عنوان لوله و اتصالات آن مصرف دارد ، ناشی می گردد . مس یعنوان یک عنصر اصلی در غذای انسان بشمار می آید ولی در غلظتهای بیش از 20میلیگرم در لیتر برای سلامتی انسان مضر می باشد . مس در آبهای جاری حدود 1 میلیگرم در لیتر یا کمتر می تواند در اتصالات لوله های آب منازل با ایجاد رنگ سبز رسوب نماید . میزان خورندگی فولاد گالوانیزه با حضور یک میلیگرم در لیتر می تواند افزایش یابد و مقدار 02/0 میلیگرم در لیتر آن می تواند در ظرف آلومینیومی ایجاد سوراخ نماید . طبق استانداردهای بین المللی سازمان بهداشت جهانی سال 1971 مناسب ترین غلظت مس در آب آشامیدنی 05/0 میلی گرم در لیتر بوده است و بالاترین میزان مجاز آن 5/1میلیگرم در لیتر می باشد .طبق دستورالعملهای مجمع اروپائی مقدار مس 01/0میلیگرم در لیتر بوده و بالاترین میزان مجاز آن 5/1 میلی گرم در لیتر می باشد . طبق دستورالعملهای مجمع اروپایی مقدار مس 01/0 میلیگرم برای آبهای تصفیه شده می باشد ولی تا میزان 3 میلی گرم در لیتر به عنوان آبهائی که مدت 12 ساعت در لوله های مسین قرار گرفته باشند ، مجاز است و بیش از این مقدار مسائلی چون مزه (قابض ) ، خورندگی و ایجاد رنگ سبز به دنبال خواهد داشت .

مس در مقادیر جزئی برای متابولیسم بدن مفید بوده و فقدان جزئی آن باعث کم خونی در اطفال می شود زیرا طبق مطالعات انجام شده مس بعنوان کاتالیزور در تشکیل هموگلوبین دخالت دارد . اطفال روزانه به ازای هر کیلو وزن بد نشان به 1/01/0 میلیگرم مس نیاز دارند . مس در غلظت موجود در آبهای آشامیدنی سمی نیست ولی مصرف مداوم آبهای مس دار ناراحتی کبد تولید خواهد نمود .

4- فلوئور

فلوئور ممکن است بطور طبیعی در آب وجود داشته باشد و یا در طول تصفیه به اندازه کنترل شده به آب اضافه شود . امروزه این واقعیت در کل مورد قبول قرار گرفته که افزودن فلوئور به آب آشامیدنی به میزان 1 میلیگرم ر لیتر بر حسب ، هم سالم و هم برای کاهش فساد دندان موثر می باشد . چنانچه آب فلوئور دارد . در زمان کودکی و در طول دوران دندان درآوردن مصرف شود ، احتمال فساد دندان کاهش می یابد . غلظت فلوئور باید دقیقاً کنترل گردد ، زیرا مقدار اضافی آن می تواند بیماریهائی چون فلوئور و زیس یعنی خط افتادن روی دندان ها و یا آسیبهای استخوانی هم در کودکان و هم در بزرگسالان بوجود آورد . بنابراین غلظت مناسب فلوئور باید در رابطه با شرایط آب و هوا و مقدار آب مصرفی قرار داده شود . روش های تصفیه ای خاصی برای خارج ساختن فلوئور اضافی از آب می توان بکار برد که همراه با هزینه های گزاف می باشد . افزودن فلوئور به آب مصرفی مساله ای که خیلی ها آن را نمی پذیرند .

میزان فلوئور مورد نیاز برای جلوگیری از پوسیدگی و همچنین ممانعت از مخطط شدن دندان ها را 6/0 تا 7/1 میلیگرم درلیتر نوشته اند .

5- ید

غالب آبهای طبیعی مقدرا خیلی ناچیز ، حدود میکروگرم در لیتر ید دارند . غلظتهای بیشتر در آبهای نمک دار و یا در آبهای تصفیه شده با ید ، بعنوان گند زدا یافت می شود . میزان ید در آبهای طبیعی احتمالا نیاز افراد با رژیم خاص را تأمین نمی نماید .

وجود این عنصر در آب از نظر صنعتی اهمیت چندانی ندارد ولی در آبهای آشامیدنی به علت احتیاج غده تیروئید برای ساختن تیروکسین نهایت ضرورت را دارد و اصولا تایید شده که عدم وجود ید در آبهای آشامیدنی حتی به مقدار کمتر از 01/0 میلیگرم در لیتر عارضه گواتر بدنبال خود دارد و اگر مقدار آن از حد معین تجاوز نماید در مصرف کنندگان تولید یدیسم می نماید .

بهر حال جذب ید از طریق آبهای آشامیدنی به مراتب سلهتر و بهتر از مواد غذائی غنی از ید صورت گیرد ، ولی با این وجود باید مردم را به خوردن غذاهای ید دار مانند ماهیها و سبزیها از جمله کلم و هویج و مایعاتی چون شیر تشویق نمود .

6- آهن

آهن در غالب آبهای خام و مقدار ناچیزی از آن معمولا در شبکه های آبرسانی در جائی که آب در تماس با لوله های آهنی قرار گرفته باشد یافت می شود . آهن می تواند به شکل های گوناگون در آب پیدا شود : در محلولها به صورت مواد کلوئیدی معلق و به صورت کمپلکس با کانیها با موادآلی .

این عنصر چندان مضر نیست ولی از نظر خواص ظاهری اب مناسب نمی باشد ، زیرا چنانچه به مقدار زیاد در آب وجود داشته باشد مزه تلخی به آن داده و آب را ناگوارا می سازد . در صورتیکه آهن موجود در آب زیاد باشد . در اثر قرار گرفتن در معرض هوا ، اکسیژن را جذب کرده و در نتیجه ته نشین شده و ایجاد رنگ قهوه ای در محل اتصالات لوله کشی می نماید . حتی مقدار کم آهن می تواند باعث جمع شدن رسوب در شبکه های آبرسانی شود که چنین رسوبی برای مصرف کننده مناسب نیست و باعث رشد باکتری های آهن شده که بنوبه خود سبب کاهش کیفیت آب از طریق تولید لجن و یا بوی غیر قابل تحمل می گردد اگر چه باکتری های آهن که آهن محیط را جدا و در خود ذخیره می نمایند . برای تقلیل آن در آبهای زیر زمینی بسیار اهمیت دارند . ، ولی نقش تخریبی آنها را بر جدار لوله های آهنین نمی توان نادیده گرفت . مکن است آبی قبل از جریان در لوله های سیستم آبرسانی عاری از آهن باشد ولی در صورتی که آب دارای گازهای محلول باشد مقداری آهن در اثر خورندگی در آب حل خواهد شد .

کلرورفریک و سایر املاح آهن فراوان ترین ترکیباتی هستند که در تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرند . بیکربنات آهن یکی از مهمترین ترکیبات آهن موجود در آب می باشد که ابتدا بیرنگ بوده و در مجاورت هوا به علت اکسیداسیون و پیدایش هیدرات فریک رنگی خواهد شد . محل اصلی و اساسی آهن در جذب اکسیژن و تشکیل هموگلوبین خون است ولی به علت دفع کم مقدار مورد نیاز روزانه آن بسیار ناچیز می باشد .

استانداردهای بین المللی سازمان بهداشت جهانی سال 1971 مقدار آهن قابل قبول را 1/0 و حداکثر غلظت مجاز آن را 1 میلیگرم در لیتر پیشنهاد می کند . دستور العملهای مجمع اروپائی میزان 05/0 میلیگرم در لیتر را بعنوان راهنما و حداکثر غلظت را تا 2/0 میلیگرم در لیتر مقرر می دارد باید یادآوری شود که مقادیر کمتر پیشنهاد شده از طرف مجمع اروپائی می تواند در رابطه با طبیعت زمینی که آب از آن گرفته می شود ، قرار گیرد و آبهای زیر زمینی که کیفیت خوبی دارند حتی می توانند بیش از 2/0 میلیگرم در لیتر آهن داشته باشند .

7- منگنز

منگنز حتی به مقدار کم عنصر زیان آوری در آب بشمار می آید . منگنز می تواند در حضور اکسیژن و یا پس از کلر زدن آب از آن جدا شده و ته نشین گردد که در شبکه آبرسانی لایه لجنی سیاه رنگی تشکیل می دهد . این لایه لجنی گاهی ازآب جدا شده و باعث ایجاد طعم بد و ظاهر ناخوشایند می شود .

غلظت منگنز در آب چاهها ندرتاً از یک میلیگرم در لیتر افزون می گردد . با وجود این غلظتهای بالاتری در اثر شرایط ویژه ای درآبهای زیر زمینی پیدا می شود . اگر آب مخازن فاقد اکسیژن شود منگنز از تهنشینهای کف آنها جدا شده ووارد آب می گردد . دگرگونی آب این مخازن در بهار و پاییز باعث افزایش منگنز در آب مصرفی می شود . عموما مقدار کمتری منگنز در مقایسه با آهن درآب سیستم آبرسانی موجود است ، زیرا هرچند رسوب دادن منگنز به آهستگی انجام می شود ولی مداوم می باشد و به همین علت پس از سرویس شبکه آبرسانی امکان وقوع مساله ای جدی تا 15 -14 سال بعد کم خواهد بود . دستورالعملهای مجمع اروپائی مقدار 02/0 میلیگرم در لیتر را بعنوان میزان راهنما و حداکثر غلظت مجاز را 05/0 میلیگرم در لیتر پیشنهاد می کند .

8- روی

روی به مقدار جزئی در آبهای سطحی و زیر زمینی آلوده نشده یافت می شود . روی در نتیجه خورندگی تانک ها و لوله های از جنس آهن گالوانیزه و اتصالات برنجی وارد آبهای آشامیدنی می گردد . غلظت هائی از روی که معمولا درآب آشامیدنی یافت می شود برای سلامتی انسان مضر نمی باشد . حد آستانه طعم روی تقریباً 5 میلیگرم در لیتر می باشد.

6- مواد رادیواکتیو

تعدادزیادی از منابع آب مقدار جزئی مواد رادیواکتیو دارند که بطور طبیعی بوجود آمده و ایزوتوپ رادیواکتیو عناصر طبیعی می باشند ، مانند پتاسیم -4- آبهای جاری درزمین های گرانیتی مقدار خیلی جزئی رادیوم دارند (رادیوم عنصر رادیو اکتیوی است که از اورانیوم تولید می شود ) . معمولا میزان مواد رادیواکتیو طبیعی در آب آشامیدنی آنقدر پائین است که سلامتی مصرف کننده را تهدید نمی کند . چندین سال است به این مساله پی برده اند که آب بعضی از چشمه های معدنی مقدار جزئی مواد رادیواکتیو دارند .

چهار نوع فعالیت زیر در آلوده سازی محیط و آب با مواد رادیواکتیو موثرترن :

1- استخراج معادن مواد رادیواکتیو .

2- مصرف مواد رادیواکتیو در مراکز تولید نیرو

3-مصرف مواد رادیواکتیو در مراکز تحقیقاتی پزشکی

4-مصرف مواد رادیواکتیو در انفجارات اتمی

سازمانی که پیشنهاداتی در مورد کنترل مواد رادیواکتیو می دهد و همچنین غلظت قابل قبولی از مواد رادیواکتیو را نیز مشخص می کند ، کمیسیون بین المللی حفاظت محیط زیست از مواد رادیواکتیو می باشد . این پیشنهادات به صورت حداکثر غلظت قابل قبول مواد رادیواکتیو در آب آشامیدنی ، در سال 1971 در استانداردهای بین المللی سازمان بهداشت جهانی آورده شده است . این مقادیر براساس مصرف 2/2 لیتر آب در روز پیشنهاد شده و شامل مواد رادیواکتیو با منشا ء طبیعی و مصنوعی می باشد . اشعههای آلفا و بتا در نقاط خاصی از بدن متمرکز می شوند مانند استرانسیوم 90 که در استخوان جمع شده و آسیب موضعی ایجاد می نماید .

حداکثر غلظت صادر کننده های اشعه آلفا و بتا به ترتیب 3 و30 پیکو کوری در لیتر پیشنهاد شده است . سازمان بهداشتجهانی در سال1983 نیز همین مقدار رابراساس بکلر پیشنهاد می کند (پیکوکوری = بکلر ) .

آلاینده های مهم در تصفیه فاضلاب

آلاینده های مهم مورد توجه در تصفیه فاضلاب را در جدول 3.2 آورده ایم.استانداردهای ثانویه فاضلاب به جداسازی مواد آلی تجزیه پذیر زیستی ،مواد جامد معلق و عوامل بیماری زا مربوط می شود.بسیاری از استانداردهای سخت گیرانه تری که اخیرا ارائه شده اند به جداسازی مواد مغذی و آلاینده های درجه اول مربوط می شوند.اگر قرار باشد پساب فاضلاب دوباره مصرف شود،جداسازی مواد آلی دیرگداز، فلزات سنگین و در پاره ای موارد، مواد جامد غیر آلی محلول از جمله این استانداردها خواهند بود.

روشهای تجزیه

روشهای تجزیه مورد استفاده برای تعیین مشخصه های فاضلاب از تعیین دقیق کمی شیمیایی تا تعیین کیفی زیست شناختی و فیزیکی متغیر است.

روشهای کمی تجزیه یا گرانشی هستند، یا حجمی و یا فیزیکی-شیمیایی. در روشهای فیزیکی-شیمیایی خواصی به غیر از جرم یا حجم اندازه گیری می شود.روشهای ابزاری تجزیه،مانند کدری سنجی، رنگ سنجی،پتانسیومتری، قطب نگاری،طیف نگاری جذبی،فلوئورسنجی،طیف نمایی و تابش هسته ای از انواع روشهای فیزیکی-شیمیایی هستند.شرح مربوط به روشهای مختلف تجزیه فاضلاب را می توان در روشهای استاندارد یافت ،که مرجعی است قابل قبول همگان و موضوع آن روشهای تجزیه آب و فاضلاب است.

یکاهای اندازه گیری پارامترهای فیزیکی و شیمیایی

نتایج تجزیه نمونه های فاضلاب را بر حسب یکاهای اندازه گیری فیزیکی و شیمیایی بیان می کنند.در جدول 3.3 رایجترین این یکاها ارائه شده است.مقدار پارامترهای شیمیایی را بر حسب یکای فیزیکی میلیگرم در لیتر (mg/l) یا گرم در متر مکعب (g/m3) بیان می کنند.غلظت اجزای کمیاب را معمولا بر حسب میکروگرم در لیتر (µg/l) بیان می کنند. در سیستمهای رقیق، این یکاها را می توان با قسمت در میلیون (ppm) که یک نسبت جرم به جرم است جایگزین کرد.

گازهای محلول،که اجزای شیمیایی قلمداد می شوند، بر حسب mg/l یا g/m3 اندازه گیری

جدول 3.1مشخصه های فیزیکی،شیمیایی و زیست شناختی فاضلاب و منابع آنها

مشخصه	منابع
خواص فیزیکی:
رنگ	مواد زاید خانگی و صنعتی،طبیعی و مواد آلی
بو	فاضلاب در حال تجزیه ،مواد زاید صنعتی
مواد جامد	منابع آب خانگی،مواد زاید صنعتی و خانگی،فرسایش خاک،آب ورودی/آب نفوذی
دما	مواد زاید خانگی و صنعتی
اجزای شیمیایی :
آلی :
کربوهیدراتها	مواد زاید خانگی،تجاری و صنعتی
چربیها،روغنها،گریس	مواد زاید خانگی،تجاری و صنعتی
سموم دفع آفات	مواد زاید کشاورزی
فنولها	مواد زاید صنعتی
پروتئینها	مواد زاید خانگی،تجاری و صنعتی
آلایندهای درجه اول	مواد زاید خانگی،تجاری و صنعتی
پاک کننده ها	مواد زاید خانگی،تجاری و صنعتی
ترکیبات آلی فرار	مواد زاید خانگی، تجاری و صنعتی
غیره	فساد طبیعی مواد آلی
قلیاها	مواد زاید خانگی،منابع آب خاکی، نفوذ آبهای زیرزمینی
کلریدها	مواد زاید خانگی،منابع آب خانگی، نفوذ آبهای زیرزمینی
فلزات سنگین	مواد زاید صنعتی
نیتروژن	مواد زاید خانگی و کشاورزی
PH	مواد زاید خانگی،تجاری و صنعتی
فسفر	مواد زاید خانگی ،تجاری و صنعتی
آلاینده های درجه اول	مواد زاید خانگی،تجاری و صنعتی
گوگرد	منابع آب خانگی،مواد زاید خانگی،بازرگانی و صنعتی
گازها :
هیدروژن سولفید	تجزیه مواد خانگی
متان	تجزیه مواد زاید خانگی
اکسیژن	منابع آب خانگی،نفوذ آبهای سطحی
اجزای زیست شناختی :
حیوانات	نهرهای روبازو تصفیه خانه ها
گیاهان	نهرهای روباز و تصفیه خانه ها
آغازیان:
باکتریهای زنده	مواد زاید خانگی،نفوذ آبهای سطحی،تصفیه خانه ها
بقایای باکتریها	مواد زاید خانگی،نفوذ آبهای سطحی،تصفیه خانه ها
ویروسها	مواد زاید خانگی

جدول 3.3 یکاهایی که معمولا برای بیان نتایج تجزیه به کار می رود.

اساس	کاربرد	یکا
تجزیه فیزیکی		Kg/m3
چگالی		(حجمی)%
درصد حجمی		(جرمی)%
درصد جرمی		Ml/l
نسبت حجمی		µg/l
جرم در واحد حجم		mg/l
		g/m3
		Ppm
نسبت جرمی
تجزیه شیمیایی:
مولالیته		mol/kg
مولاریته		mol/l
نرمالیته		Equiv/l
		Meq/l

تذکر: mg/l = g/m3

می شوند.گازهای جنبی حاصل از تصفیه فاضلاب،مانند کربن دیوکسید یا متان(تجزیه غیرهوازی) را بر حسب l, m3 یا ft3 اندازه گیری می کنند.نتایج آزمونها و پارامترهایی چون دما، بو، یون هیدروژن و ارگانیزمهای زیست شناختی را بر حسب یکاهای دیگری که در بخشهای 3.2، 3.3، و 3.4 تشریح شده است نشان می دهند.

3.2. مشخصه های فیزیکی : تعریف و کاربرد

مهمترین مشخصه فاضلاب عبارت است از کل محتوای جامد آن که شامل موارد شناور،مواد قابل ته نشینی،مواد کلوییدی و مواد محلول است.. سایر مشخصه های فیزیکی عبارتند از بو،دما، چگالی، رنگ و کدری.

شکل 3.1 رابطه متقابل بین مواد جامد موجود در آب و فاضلاب.در بسیاری از کتابهای مربوط به کیفیت آب، مواد جامدی که از صافی عبور می کنند را مواد جامد محلول می نامند.

کل مواد جامد

از دیدگاه مواد تجزیه،تعریف کل مواد جامد عبارت است تمامی ماده ای که به شکل پسمانده تبخیر فاضلاب در 103 تا c 105 باقی می ماند(شکل3.1 را ببینید).ماده ای که در این دما فشار بخار زیادی داشته باشد در خلال تبخیر از دست می رود و جامد خوانده نمی شود.مواد جامد قابل ته نشینی موادی هستند که در ته یک ظرف مخروطی (به نام مخروط ایمهاف)و در مدت 60 دقیقه ته نشین شوند(شکل3.2 را ببینید). مواد جامد قابل ته نشینی، که بر حسب ml/l بیان می شوند،معیار تقریبی از مقدار لجنی هستند که در رسوبگیری اولیه جدا می شود.کل مواد جامد،یا پسمانده تبخیر را می توان با عبور دادن حجم معینی از مایع از یک صافی به مواد صافی ناپذیر(معلق) و مواد صافی پذیر تقسیم کرد(شکل 3.3 را ببینید). در این مرحله از جداسازی اغلب از صافیهای الیاف شیشه ای(واتمن)

شکل 3.2 مخروط ایمهاف که برای تعیین مواد جامد قابل ته نشینی در فاضلاب به کار می رود.مقدار مواد جامدی که در ته مخروط جمع می شود را بر حسبml/l می کنند.

شکل 3.3 دستگاه مورد استفاده در تعیین مواد جامدمعلق.پس از صاف کردن نمونه فاضلاب، صافی الیاف شیشه ای که قبلا اندود شده است در ظرف آلومینیومی قرار می دهند تا قبل از توزین خشک شود.

شکل 3. 4 ریزنگارهای دو صافی آزمایشگاهی که برای اندازه گیری مواد جامد معلق در فاضلاب استفاده می شود: (الف) صافی الیاف شیشه ای با اندازه سوراخ نامیm µ 2و 1 و (ب) صافی غشای پلی کربناتی با اندازه سوراخ نامیµm 61

GF/C با سوراخهایی به اندازه نامی تقریبیm µ 2و1 و یا از صافیهای غشایی پلی کربناتی استفاده می شود.قابل توجه است که نتایج حاصل از صافیهای الیاف شیشه ای و پلی کربناتی با سوراخهای به اندازه نامی برابر، تا حدی با یکدیگر متفاوت است و این ناشی از ساختمان صافی است(شکل 3. 4 را ببینید)

بخش صافی پذیر و مواد جامد شامل مواد جامد کلوییدی و محلول است.بخش کلوییدی شامل ذراتی به اندازه تقریبی 0,001 تا µm 1 است.مواد جامد محلول شامل مولکولها و یونهای آلی و غیرآلی است که به شکل محلول محلول واقعی در آب وجود دارند.بخش کلوییدی را نمی توان با ته نشینی جدا کرد.برای جدا ساختن ذرات از سوسپانسیون ، اغلب اکسایش زیستی یا لخته سازی قبل از رسوبگیری ضروری است.در شکل 3. 5 انواع اصلی موادی که تشکیل دهنده مواد جامد صافی پذیر و صافی ناپذیر در فاضلاب اند و گستره اندازه های تقریبی آنها آمده است.

هر یک از دسته های مواد جامد را می توان بر اساس فراریت آنها در C 50 ±550 باز هم دسته بندی کرد.بخش آلی اکسید می شود و در این دما به شکل گاز خارج می شود و بخش غیر آلی به صورت خاکستر باقی می ماند.بدین ترتیب اصطلاحات «مواد جامد معلق فرار» و «مواد جامد معلق ثابت» به ترتیب به محتوای آلی و غیرآلی (یا معدنی) مواد جامد معلق اطلاق می شود. در دمای C50±550، تجزیه نمکهای غیرآلی منیزیم به کربنات محدود می شود که در C350 به منیزیم اکسید و کربن دیوکسید تجزیه می شود.جزء اصلی نمکهای غیرآلی ،یعنی کلسیم کربنات، تا C825

شکل 3. 5 گستره های اندازه آلاینده آلی در فاضلاب و فنون اندازه گیری و جداسازی اندازه ها که در تعیین مقادیر از آنها استفاده می شود.

داده های نمونه وار توزیع مواد صافی پذیر در فاضلاب در جدول 3. 4 آمده است همان طور که در جدول 3. 4 اشاره شد که مواد صافی پذیر با استفاده از صافیهای غشای پلی کربناتی تعیین می شود.کوچکترین اندازه سوراخ مورد استفاده 0,1µm است.جالب توجه است که در بین اندازه های 1و 0 تا 1و0مقدار معتنابهی ماده دارد که اندازه گیری نمی شود. بر اساس نتایج یکی از مطالعات اخیر گفته می شود که صافیهای دارای سوراخهایی به اندازه µm1 و 0 برای جدا کردن مواد جامد صافی پذیر بهترند.پیش بینی می شود که در آینده اطلاعات مربوط به توزیع اندازه مواد جامد فاضلاب نقش مهمتری در طراحی تاسیسات سیستمهای جمع آوری و تصفیه داشته باشند.

بوبوی فاضلاب شهری معمولا از گازهای حاصل از تجزیه مواد آلی یا از مواد افزوده شده به فاضلاب ناشی می شود.فاضلاب تازه بوی مشخص و تا حدی ناخوشایند دارد و بوی آن کمتر از بوی فاضلابی که تجزیه غیرهوازی (بدون اکسیژن) شده،آزار دهنده است. مشخصترین بوی فاضلاب مانده یا عفونی ، بوی هیدروژن سولفید است که به وسیله میکرواورگانیزمهای غیر هوازی که سولفات را به سولفید تبدیل پایدار می ماند.تجزیه مواد جامد فرار بیشتر در مورد لجنهای فاضلاب و به منظور اندازه گیری پایداری زیست شناختی آنها به کار می رود. محتوای مواد جامد فاضلاب نیمه قوی را می توان تقریبا به صورت نشان داده شده در شکل 3 .6 دسته بندی کرد.

مثال 3 .1 تحلیل داده های مواد جامد

نتایج آزمونی زیر از یک نمونه فاضلاب که در محل ورود به تصفیه خانه گرفته شده، به دست آمده است.تمامی آزمونها با استفاده از یک نمونه 50 میلی لیتری انجام شده است. غلظت کل مواد جامد، کل مواد جامد فرار، مواد جامد معلق و مواد جامد معلق فرار را تعیین کنید.

نمونه های مورد استفاده در تجزیه مواد جامد همگی تبخیر،خشک و یا تا سرحد رسیدن به وزن ثابت سوزانده شده اند.

جرم کسر شده ظرف تبخیر = g 5433و53

جرم ظرف تبخیر به علاوه پسمانده تبخیر در C105=g 5793و53 MT

جرم ظرف تبخیر به علاوه پسمانده پس از سوزاندن در C 550=g 5772و53

جرم کسر شده صافی واتمن GF/C=g5433و1

پسمانده روی صافی واتمن GF/C پس از خشک کردن در C105=g 5533و1

پسمانده روی صافی واتمن GF/C پس از سوزاندن در C550=g 5531و1

جدول3. 4 داده های نمونه وار توزیع مواد جامد صافی پذیر در نمونه های مختلف فاضلاب تصفیه نشده

درصد جرم باقیمانده بین اندازه های نشان داده شده ربر حسب میکرون

نمونه	(ساعت و تاریخ	غلظتmg/l	0و1>	0و3>	0و 5>	0و8>	0و12>	0و12>
UCD	(11 صبح،14/7/82)	2و62	5و12	9و12	8و5	8و3	6	8و58
UCD	(11 صبح،14/7/82)	9و129	1و16	1و25	0و0	0و0	0و0	8و58
LV	(2 بعداز ظهر 3/8/83)	0و284	8و1	6و32	5و11	1و11	8و1	2و41
LV	(30و8 بعداز ظهر،8/8/83)	1و146	2و14	4و32	9و6	0و0	5و6	0و40
LB	(2 بعدازظهر 3/8/83)	0و268	5و20	7و18	7و6	0و3	1و10	0و41

الف.نمونه های گرفته شده در دانشگاه کالیفرنیا،دیویس،کالیفرنیا،لاس وگاس،ولوس بانوس،کالیفرنیا

ب.جرم مواد باقیمانده بر روی صافی غشایی و پلی کربناتی با سوراخهایی به اندازه µm 1و0

می کنند به وجد می آید.فاضلاب صنعتی ممکن است ترکیبات بودار و یا ترکیبات دیگری داشته باشند که در طی فرایند تصفیه فاضلاب تولید بو می کنند.

بو نخستین عامل دل مشغولی مردم در هنگام ایجاد تاسیسات تصفیه فاضلاب است.در خلال چند سال گذشته،کنترل بویکی از ملاحظات اصلی در طراحی و بهره برداری تاسیسات جمع آوری ،تصفیه و دفع فاضلاب، به ویژه با توجه به اهمیت پذیرش این گونه تاسیسات از سوی مردم،بوده است.در بسیاری از مناطق،پروژه هایی به سبب ترس ناشی از احتمال وجود بو رد شده است.با در نظر گرفتن اهمیت بو در کنترل فاضلاب مقتضی است که آثار ناشی از بو، چگونه شناسایی، تشخیص و اندازه گیری آن بررسی می شود.

آثار بو.اهمیت بو در غلظتهای پایین برای انسان در درجه اول مربوط به تنش روانی می شود که در او ایجاد می کند و نه به آسیبی که به او می رساند.بوهای ناخوشایند باعث کم اشتهایی،مصرف کمتر آب، اختلال در تنفس،تهوع و استفراغ و آشفتگی ذهنی می شود.در موارد بسیار شدید ،این بوها منجر به سقوط غرور فردی و اجتماعی می شود،در روابط انسانی ایجاد اختلال میکند، مانع سرمایه گذاری مالی می شود، سطح اقتصادی-اجتماعی را پایین می آورد و مانع رشد می شود.این مسائل می تواند منتج به سقوط ارزش فروش و اجاره املاک،درآمدهای مالیاتی و تجارت در منطقه شود.

تشخیص بو.ترکیبات بدبوی که باعث تنش روانی در انسان می شوند به وسیله دستگاه بویایی او تشخیص داده می شوند.

ترکیب بودار	فرمول شیمیایی	بو،کیفیت
آمینها	CH3NH2(CH3)3H	بوی ماهی (زهم)
آمونیاک	NH3	آمونیاکی
دیامینها	Nh2(CH2)4NH2,NH2(CH2)5NH2	لاشه گندیده
هیدروژن سولفید	H2S	تخم مرغ گندیده
مرکاپتنها
(مثلا متیل و اتیل)	CH3SH,CH3(CH2)3SH	کلم گندیده
مرکاپتنها
(مثلا بوتیل و کروتیل=T)	(CH3)3CSH1CH3(CH2)3SH	بوی راسو
سولفیدهای آلی	(CH3)2S,(C6H5)2S	کلم گندیده
اسکاتول	C9H9N	مدفوع

اما مکانیسم این تشخیص هنوز به خوبی شناخته نشده است.از سال 1870 تا کنون،بیش از 30 نظریه برای توضیح حس بویایی ارائه شده است.یکی از اشکالهای موجود بر سر راه ارائه نظریه جامع،عدم وجود توجیهی برای دلیل اختلاف بوی ترکیبات مشابه شیمیایی و نیز تشابه بوی ترکیبات مختلف شیمیایی بوده است.در حال حاضر، به نظر می رسد که توافقی همگانی در این نکته وجود دارد که بوی هر مولکول احتمالا به کل آن مولکول مربوط می شود.

در طی سالها، تلاشهایی صورت گرفته است که بوها را به صورت اسلوبمند دسته بندی کنند.دسته های اصلی بوهای ازار دهنده و ترکیبات آنها در جدول 3. 5 آمده است.تمام این ترکیبها ممکن است در فاضلاب شهری وجود داشته باشند و یا در آن به وجود آید که این بستگی به شرایط محلی دارد. در جدول 3. 6 آستانه های احساس بو و شناسایی ترکیبات خاص بدبویی که در فاضلاب تصفیه نشده وجود دارد ارائه شده است.

تعیین مشخصه های بو و اندازه گیری آن چهار عامل عمده برای تعیین کامل مشخصه های بو پیشنهاد شده است : شدت، نوع، خوشایندی، و قابلیت تشخیص.

قابلیت تشخیص بو تنها عاملی است که تا به امروز در تعیین مقررات قانونی برای بوهای مزاحم مورد استفاده قرار گرفته است.

بو را می توان با روشهای حسی اندازه گیری کرد و غلظتهای خاص بو را می توان با روشهای ابزاری اندازه گرفت.برخی نشان داده اند که در شرایط دقیقا کنترل شده،اندازه گیری حسی بو با دستگاه بویایی

انسان اطلاعات معنی دار و قابل اعتمادی به دست می دهد . از این رو ، اغلب برای اندازه گیری بوهای متصاعد شده از تأسیسات تصفیه فاضلاب از روش حسی استفاده می کنند . دستگاه خوانش مستقیم هیدروژن سولفید (شکل 3.7 را ببینید ) برای تشخیص غلظتهای پایین تا حد ppb 1 از ابداعات مهم در این زمینه است .

در روش حسی ، افراد مورد آزمون ( اغلب یک گروه ) را در معرض بوهایی که با هوای بدون بو رقیق شده است قرار می دهند و تعداد رقیق سازیهای لازم برای تقلیل هر بو به حداقل غلظت آستانه قابل تشخیص آن بو ( (MDTOC را ثبت می کنند و غلظت قابل تشخیص بو را به صورت رقیق سازی به نسبت MDTOC که آن را D/T ( رقیق سازی نسبت به آستانه ) می خوانند ، ثبت می کنند . بدین ترتیب ، اگر لازم باشد چهار حجم هوای رقیق شده به حجم هوای نمونه اضافه شود تا بو با MDTOC خود کاهش یابد ، غلظت بو را چهار رقیق سازی به MDTOC گزارش می کنند . از اصطلاحات دیگر که عموما" اندازه گیری شدت بو استفاده می شود 50 ED است . مقدار 50 ED نشان دهنده تعداد دفعاتی است که نمونه هوای بودار باید رقیق شود تا یک فرد معمولی (50 صدک ) به سختی بتواند آن بو را در نمونه رقیق شده حس کند . شرح روش آزمون در {2} آمده است . در هر حال ، تعیین حسی این آستانه حداقل غلظت می تواند در معرض چندین خطا باشد . عادت و رفع عادت ، همکوشی ، ذهنیت و تغییر

جدول 3. 6 آستانه بوی ترکیبات بودار در فاضلاب تصفیه نشده

		آستانه بویایی	ppmV
ترکیب بودار	فرمول شیمیایی	احساس بو	شناسایی
آمونیاک	NH3	17	37
کلر	‍CI2	080و0	314و0
سولفید دی متیل	(CH3)2S	001و0	001و0
سولفید دی فنیل	(C6H5)2S	0001و0	0021و0
مرکاپتن اتیل	CH2CH2SH	0003و0	001و0
هیدروژن سولفید	H2S	00021و0	00047و0
ایندول	C8H7N	0001و0	-
متیل آمین	CH3NH2	7و4	-
متیل مرکاپن	‍CH3SH	0005و0	001و0
اسکاتول	C9H9N	001و0	019و0

الف.برگرفته از 13 و 33

قسمت در میلیون حجمی.

جدول 3. 7 عواملی که برای تعیین کامل مشخصه های بو باید در نظر گرفته شوند.

عامل توصیف

نوع	به تداعیهای ذهنی مربوط می شود که احساس بو ایجاد می کند، تعیین آن می تواند کاملا ذهنی باشد
قابلیت تشخیص	تعداد رقیق سازیهای لازم برای کاهش بو به حداقل آستانه قابل تشخیص غلظت بو (MDTOC)
خوشایندی	خوشایندی یا ناخوشایندی نسبی بویی که فرد مورد آزمایش حس می کند.
شدت	تندی حس شده بو،معمولا با بوسنج بوتانل اندازه گیری می شود یا در صورت وجود رابطه ، از روی نسبت رقیق سازی به آستانه (D/T) محاسبه می شود.

در خصوص اندازه گیری ابزاری بوها باید گفت که بوسنجی هوای رقیق شده ، روشی قابل استفاده برای اندازه گیری غلظتهای بوی آستانه است . تجهیزات مورد استفاده برای تجزیه بو عبارتند از (1) بو سنج دینامیکی مثلثی ، (2) چراغ بوتانول ، و (3) بوسنج . بوسنج مثلثی به متصدی امکان می دهد که نمونه با غلظتهای مختلف را به شش ظرف متفاوت (شکل 3.8 ) وارد کند . هر ظرف دو ورودی هوای خالص و یک ورودی نمونه رقیق شده دارد . معمولا" از شش نسبت رقیق سازی استفاده می شود ، که از 4500 تا 15 برابر متغیر است . نسبتهای بالای رقت را می توان با استفاده از رقیق کننده کربنی به دست آورد .

تمامی نمونه های رقیق شده هوای خالص به طور مستمر و با سرعتی در حدود ml/min 500 به ظرفهای مکنده وارد می شوند . هر فرد عضو گروه ( که معمولا" شش نفرند ) هر یک از سه ورودی را بو می کند و آن ورودی را که فکر می کند حاوی نمونه مورد نظر است انتخاب می کند . چرخ بوتانول دستگاهی است که به منظور اندازه گیری شدت بو بر حسب مقیاس غلظتهای مختلف بوتانول به کار می رود . بوسنج (شکل 9.3 ) دستگاهی دستی است که در آن هوای بودار از دهانه های مدرج عبور می کند و با هوای که با گذر از بسترهای کربن فعال تمیز شده است ، مخلوط می شود . نسبتهای رقیق سازی از روی نسبت میزان ورودی بودار به ورودی خالص شده به دست می آید . بوسنج وسیله بسیار مفیدی برای تعیین بو در منطقه ای بزرگ در اطراف تصفیه خانه است . عموما" برای انجام آزمایش در محل از آزمایشگاه متحرک بو

جدول 8.3 انواع خطا در تشخیص حسی بوها

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

نوع خطا شرح

عادت و رفع عادت هنگامی که فرد به طور مستمر در معرض غلظت خاصی از بو قرار

گیرد، قادر به تشخیص همان بو در غلظتهای پایین نخواهد بود . اگر او

را از محل آن بو دور کنند ، دستگاه بویایی او به سرعت به حال طبیعی

بر خواهد گشت . حاصل آنکه ، فردی که دستگاه بویایی او به بویی

عادت یابد قادر به تشخیص وجود بویی که به آن عادت کرده است

نخواهد بود.

تغییر نمونه هم غلظت و هم ترکیب گازها و بخارهای بودار در ظرفهای نمونه و

دستگاه های تشخیص بودچار تغییر می شوند . به منظور به حداقل

رساندن مسائل ناشی از تغییر نمونه ،مدت نگهداری نمونه باید به حداقل

یا به صفر برسد و تماس گاز با سطوح واکنش را نیز به حداقل برسد.

ذهنیت وقتی فردی نسبت به وجود بویی آگاهی دارد ،خطاهای تصادفی می تواند

در اندازه گیری حسی دخالت یابد .اغلب ، آگاهی از وجود بو از طریق

علایم حسی دیگری چون صدا،منظره و یا تماس حاصل می شود .

همکوشی وقتی بیش از یک بو در نمونه وجود داشته باشد،دیده شده است که فرد

نسبت به یک بوی خاص به دلیل وجود بوی دیگر حساسیت بیشتری نشان

می دهد.

نمونه (جدول 8.3 را ببینید )از خطاهای اصلی هستند. به منظور جلوگیری از بروز خطا بر اثر تغییر نمونه در طول مدت نگاهداری نمونه ها در ظروف جمع آوری ، دستگاه بوسنج خوانش مستقیم ساخته شده است که بوها را در منبع خود و بدون استفاده از ظروف نمونه گیری اندازه گیری می کند.

بوی آستانه هر نمونه آب یا فاضلاب را با رقیق سازی نمونه با آب بی بو تعیین می کنند .«عدد بوی آستانه(TON )» به رقیق ترین نمونه آب بی بویی مربوط می شود که در آن بو به سختی محسوس باشد. مقدار توصیه شده نمونه ml 200 است . مقدار عددی TON به روش زیر به دست می آید:

(1.2)

که در آن A وb ،به ترتیب حجم نمونه و حجم آب بی بو بر حسب mlاست .بوی متصاعد شده از نمونه مایع را افراد (معمولا" به صورت گروهی ) به شرح بالا تعیین می کنند .

آب و اهمیت آن

چهارشنبه 27 خرداد 1394 ساعت 18:46

0 نظر

مهندسی عمران ایران

نظرسنجی

پیوندها

دسته‌ها

جدیدترین یادداشت‌ها

بایگانی

جستجو

آب و اهمیت آن