آب و فاضلاب
مقدمه
فاضلاب و پس آبهای مراکز صنعتی ، کشاورزی و همینطور محلهای مسکونی از آلوده کننده‌های عمده آبهای زیرزمینی و آبهای سطحی بویژه آبهای رودخانه‌ها ، دریاها و دریاچه‌ها هستند. با این فاضلابها و همینطور عوامل مؤثر در آلودگی فاضلاب و پس آبها آشنا می‌شویم.

دید کلی

آب ، شرط وجود حیات می‌باشد و اکثر قریب به اتفاق واکنشهای شیمیایی در محیط آبی صورت می‌گیرد. آب به علت پاره ای خواص ویژه اساسی نقش تنظیم کننده‌ ای در طبیعت داشته و آن را در برابر تغییرات ناگهانی دما حفظ می‌کند. آب بعد از مصارف گوناگون (خانگی ، کشاورزی و صنعتی و …) تبدیل به پساب می‌شود. برای جلوگیری از آلودگی آب و محیط زیست توسط این پسابها باید راهکارهایی برای تصفیه و استفاده مجدد از آنها

اتخاذ کرد.

طبقه بندی آبهای آلوده
آبهای آلوده‌ای که پس از تصفیه دوباره می‌توان استفاده کرد:

۱٫ آبهای آلوده‌ای که در کارخانجات و مراکز صنعتی تولید شده ، به‌شدت سمی هستند و نمی‌توان برای مصارف خانگی استفاده کرد و برای برگشت دوباره به محیط زیست باید به‌صورت دقیق تصفیه شوند.
۲٫ آبهایی که مصارف خاصی داشته ، قابل استفاده مجدد نمی‌باشند. مانند آبهای صنایع -نوشابه سازی

فاضلابهای صنعتی
فاضلابهای صنعتی ، فاضلابهایی هستند که از صنایع مختلف

حاصل می‌شوند و نسبت به نوع صنایع ، ترکیبات شیمیایی مختلفی دارند و وقتی وارد دریاها می‌شوند، باعث آلودگی آب و مرگ آبزیان می‌گردتد.

مواد شیمیایی موجود در فاضلابهای صنعتی
بسته به نوع کارخانه‌ها و محصول تولیدی آنها ، ترکیبات شیمیایی و درصد آنها در پسابهای صنعتی متفاوت است. اما از مهمترین این ترکیبات می‌توان به آرسنیک ، سرب ، کادمیم و جیوه اشاره کرد. این مواد از طریق پساب کارخانجات تهیه کاغذ ، پلاستیک ، مو

اد دفع آفات نباتی ، استخراج معادن وارد آبهای جاری و محیط زیست می‌شود.

از مهمترین فجایع آلودگی با جیوه به فاجعه آلودگی آب رودخانه میناماتا در ژاپن با ترکیبات ارگانومرکوریک که به‌عنوان کاتالیزور در کارخانه پلاستیک‌سازی استفاده می‌شود، می‌توان اشاره کرد که طی آن مردم اطراف رودخانه به مرض اسرار آمیزی مبتلا شدند که ناشی از وجود جیوه فراوان در بدن آنها بود و هزاران نوزاد ناقص‌الخلقه و فوت تعدادی از مردم ، نتیجه آلودگی آب با پساب این کارخانه بود.

فاضلابهای کشاورزی
در این فاضلابها ، سموم کشاورزی مانند هیدروکربنهای هالوژنه ، DDT ، آلودین ، ترکیبات فسفردار نظیر پاراتیون وجود دارد. مخصوصا ترکیبات هالوژنه بسیار خطرناک هستند و هنگامی که توام با آب کشاورزی در لایه‌های زمین نفوذ نمایند یا به بیرون از محیط کشاورزی هدایت شوند، باعث ایجاد فاضلابهای کشاورزی فوق‌العاده خطرناک می‌شوند.

فاضلابهای شهری
این فاضلابها از مصرف خانگی آب حاصل می‌شود. در این پسابها انواع موجودات ریز ، میکروبها و ویروس‌ها و چند نوع مواد شیمیایی معین وجود دارد که عمده‌ترین آن آمونیاک و نیز مقداری اوره می‌باشد. این فاضلابها باید از مسیرهای سر بسته به محل تصفیه هدایت گردند. جهت خنثی سازی محیط قلیایی این فاضلابها که محیط مناسب برای رشد و نمو میکروبهاست، از کلر استفاده می‌شود.

انواع آلاینده‌های موجود در فاضلابهای شهری
• آلاینده بیولوژیکی:

از دفع پسابهای بیمارستانی و مراکز بهداشتی شهری ناشی می‌شود.
• آلاینده‌های شیمیایی:

بیشتر آلاینده های شیمیایی از دفع پسابهای خانگی شامل م

صرف شوینده‌هاست که روز به روز مصرف آنها بیشتر می‌شود. این آلاینده‌ها به‌علت وجود عامل حلقوی در ساختمان مولکول شوینده (ABS) ، غیر قابل تجزیه بیولوژیکی در تصفیه‌خانه‌ها هستند.
فرمول عمومی: LABS): linear Alkgl Benzo Sulturic acid = RŔ/ (C6 M5) SO3H)

امروزه در کشور ژاپن و آمریکا ، شوینده حلقوی را تبدیل به خطی نموده‌اند که قابل تجزیه بیولوژیکی در تصفیه‌خانه‌ها است. ولی در اکثر کشورها به‌علت ارزان بود

ن (LABS) هنوز هم از این ماده در صنعت شوینده‌ها استفاده می‌شود.

• سایر آلوده کننده‌ها :

مواد جامد و رسوبات ، مواد رادیواکتیو ، مواد نفتی و آلوده کننده های حرارتی مثل نیروگاهها.

آلودگی آب درجهان
حدود ۶۹ % آب مصرفی جهان ، صرف کشاورزی و عموما آبیاری می‌شود. ۲۳ % به مصرف صنایع می‌رسد و مصارف خانگی تنها حدود ۸ % را شامل می‌شود. در کشورهای توسعه یافته ، کشاورزی و صنایع ، بیشترین مصرف آب را داشته ، بالاترین نقش را در آلودگی آبها دارد.

پروژه GEMS
نزدیک به سه دهه است که سازمان بهداشت جهانی و برنامه محیط زیست سازمان ملل ، تحت پروژه‌ای به نام GEMS (سیستم مراقبت زیست محیطی ازجهان) ، کیفیت محیط زیست را از نظر اندازه گیری کیفیت هوا ، آب ، آلودگی مواد غذایی و شاخصهای بیولوژیکی مورد مراقبت قرار می‌دهند. برای جمع آوری اطلاعات در مورد کیفیت آب بیش از ۵۰ پارامتر انتخاب شده‌ است که مهمترین آنها عبارتنداز:

Do (اکسیژن محلول) ، BoD (اکسیژن مورد نیاز واکنشهای بیوشیمیایی) ، CoD (اکسیژن مورد نیاز واکنشهای شیمیایی) ، میزان کلروفرمها و نیتراتها و فلزات سنگین می‌باشد.
تصفیه آب و فاضلابها
آب و فاضلابها برای استفاده و برای برگشت به محیط یا استفاده مجدد نیاز به تصفیه دارند. روشهای مختلفی برای تصفیه آبها و فاضلابها وجود دارد که بسته به مصارف آب و نوع آلودگی از این روشها استفاده می‌شود. عمده‌ترین‌ روشهای تصفیه آب عبارت‌اند از:

۱٫ تصفیه مکانیکی آب
۲٫ تصفیه شیمیایی آب
۳٫ تصفیه آب به روش اسمز معکوس
۴٫ تصفیه بیوشیمیایی آب
۵٫ فیلتراسیون آب

پتانسیل و ظرفیت اکسیداسیون ، معیاری برای تعیین آلودگی فاض

لابها
پتانسیل و ظرفیت اکسیداسیون آبها ، یکی از معیارهای مهم آلودگی آنهاست. بطوری که می‌دانیم اکسیژن محلول در آب ، عامل اساسی زندگی و رشد حیوانات و گیاهان

است. زندگی این موجودات بستگی به حداقل اکسیژن محلول در آب دارد. ماهی بیش از سایر جانداران و بی مهره‌گان در درجه دوم و باکتریها کمتر از تمام موجودات آبزی به اکسیژن محلول در آب نیاز دارند. در یک آب معمولی که ماهی در آن پرورش می‌یابد، غلظت اکسیژن محلول نباید کمتر از ۵ میلیگرم در لیتر باشد و این مقدار در آبهای سرد به ۶ میلیگرم در لیتر افزایش می‌یابد.

در صورتی که مقدار اکسیژن محلول در آب کمتر از حداقل مجاز برای زندگی جانداران آبزی باشد، آن آب ، آلوده تلقی می‌گردد. وجود مواد آلی در آب ، موجب مصرف و تقلیل مقدار اکسیژن محلول می‌گردد. غالب ترکیبات آلی موجود در آب دارای کربن هستند و فعل و انفعال مهمی که در محیط آبی به کمک باکتریهای خاصی انجام می‌پذیرد به ترتیب زیر است:

در این واکنش به ازاء ۱۲ گرم کربن ، ۳۲ گرم اکسیژن مصرف می‌شود. اگر فرض کنیم که مقداری روغن که حاوی ۱۲ گرم کربن بوده ، در آب ریخته شود، با در نظر گرفتن حداکثر مقدار اکسیژن محلول در آب در شرایط معمولی (میلیگرم در لیتر) این مقدار روغن آبی در حدود ۳۵۵۵ لیتر را فاقد اکسیژن نموده و به معنی دیگر کاملا آلوده می‌نماید.

میزان مواد آلی در فاضلابها
بطوری که قابل پیش بینی است فاضلابها و پس آبها حاوی مقدار بسیار زیادی مواد آلی است. تقریبا آثار کلیه مواد مصرف در زندگی اجتماعی و همینطور صنایع ، در فاضلابها وجود دارد. تخلیه فاضلابها و پس آبها در آبهای معمولی آنها را به سرعت آلوده می‌کند و این در واقع زاییده وجود مقادیر بسیار زیاد مواد آلی در فاضلابها و پس آبها.

اکسیژن مورد نیاز جهت اکسیداسیون یک فاضلاب
اکسیژن مورد نیاز جهت اکسیداسیون یک فاضلاب ، پس آب و یا آب آلوده معیار مناسبی برای آگاهی از حدود مقدار مواد آلوده کننده موجود در آنهاست. دو روش تعیین میزان آلودگی که بر اساس یاده شده در بالا متکی هستند، تحت عناوین COD و BOD شناخته شده‌اند.

• (BOD (Biochemical Oxygen Demand:

 

BOD یک فاضلاب ، پس آب و یا آب عبارت است از میزان اکسیژن مور نیاز میکرو ارگانیسمها در اکسیداسیون بیوشیمیایی مواد آلی موجود در آن. در حقیقت BOD تعیین کننده مقدار اکسیژن مورد لزوم برای ثبوت بیولوژیکی مواد آلی نمونه مورد نظر خواهد بود. اگر BOD آبی در حدود ۱ میلیگرم در لیتر باشد، آب خوب و اگر به حدود ۳ برسد مشکوک و بیشتر از ۵ ، آلوده است.

• (COD (Chemical Oxygen Demand:
COD یک فاضلاب ، پس آب و یا آب آلوده ، عبارت است از میزان اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون مواد قابل اکسیداسیون موجود در آن. مقدار COD معمولا با استفاده از یک عامل اکسید کننده قوی در محیط اسیدی قابل اندازه گیر است. تعیین BOD با وجود ارزش فراوان به همراه دو نکته ضعف اساسی است. اولی طولانی بودن مدت آزمایش و دومی امکان مسموم شدن میکرو ارگانیسمهای مورد نظر در تماس با مواد آلوده در این مدت طولانی ، از اینرو COD ارزش فراوانی پیدا می‌کند.

درجه بندی فاضلابها
فاضلاب آبها بر حسب مقدار BOD درجه بندی می‌شود. فاضلابهایی که BOD آنها به ترتیب در حدود ۲۱۰ ، ۳۵۰ و ۶۰۰ میلیگرم در لیتر هستند، فاضلابهای ضعیف ، متوسط و قوی هستند. برای جلوگیری از آلودگی آبها در بیشتر نقاط جهان ، هیچ فاضلابی حتی بعد از تصفیه در صورتیکه BOD آن بیش از ۲۰ میلیگرم در لیتر باشد، مجاز به ورود به جریانهای سطحی و یا زیر زمینی نیست.

فاضلابهای غیر انسانی
باید دانست که در طبیعت تنها انسان نیست که با تولید فاضلاب یا پس آب باعث آلودگی آبها می‌شود. بلکه فعالیت حیوانات نیز در این آلوده سازی بسیار مؤثر است. در صورتیکه به عنوان مبنای مقایسه ، میزان آلودگی انسان را معادل یک BOD فرض کنیم، حیوانات دیگر نظیر اسب ، گاو ، گوسفند ، خوک و مرغ خانگی به ترتیب ۱۱٫۳ ، ۱۶٫۴ ، ۲٫۵ ، ۱٫۹ و ۰٫۹۱ خواهند ب

ود.

تخلیه بی رویه فاضلابهای صنعتی در آبهای سطحی
تخلیه بی رویه و پس آبهای صنعتی (و همینطور غیر صنعتی و کشاورزی

) در آبهای سطحی ، موجب مرگ و میر حیوانات آبزی بخصوص ماهیها می‌گردد. جالب توجه است که تلاشی اجساد همین حیوانات خود مزید بر علت موجب آلودگی هر چه بیشتر می‌گردد. از دیگر اثرات مهم این فاجعه تبدیل فعالیت باکتریهای آب از حالت هوازی (Aerobic) یعنی توأم با مصرف اکسیژن به حالت بی هوازی (Anaerobic) و بدون نیاز به اکسیژن می‌باشد.
فعالیت باکتریهای بی هوازی ، توام با پیدایش نامطبوع و مو

اد قابل اعتراض است، بطوری که بوی زننده‌ای دارد و قاب

ل اشتعال است. بدبو و بویی نظیر تخم مرغ گندیده دارد و ، سمی خطرناک بوده و بوی تند سیر می‌دهد. بطور کلی غالب محصولات از فعالیت باکتریهای بی هوازی برای زندگی دیگر موجودات بخصوص موجودات آبزی ، مضر است.

مواد شیمیایی ، ایجاد کننده اصلی فاضلاب صنعتی