شیمی 10 - تعادل و تأثیرات محیطی

دفع فاضلاب در اجتماعات کوچک

• تصاویر مربوط به روش های مختلف دفع فاضلاب در اجتماعات کوچک را نشان می دهد.
• این تصاویر، روش های سنتی و مدرن دفع فاضلاب را به نمایش می گذارند.

خصوصیات شیمیایی فاضلاب

• خصوصیات شیمیایی فاضلاب به دو دسته معدنی و آلی تقسیم می شوند.
• ترکیبات شیمیایی معدنی شامل مواد مغذی (نیتروژن و فسفر)، ترکیبات غیر فلزی، فلزات و گازها می باشند.
• ترکیبات آلی فاضلاب به دو دسته کل مواد آلی و ترکیبات آلی خاص طبقه بندی می شوند.

ترکیبات معدنی فاضلاب

• ترکیبات معدنی فاضلاب به دو دسته غیر فلزی و فلزی تقسیم می شوند.
• بخشی از این ترکیبات از طریق شستشوی زمین ها وارد شبکه آبرسانی می شوند.
• بخش دیگر از مصرف خانگی و صنعتی به فاضلاب وارد می شوند.
• آب‌های زیر زمینی با غلظت بالای مواد معدنی و نفوذ آب‌های زیرزمینی به شبکه جمع‌آوری فاضلاب نیز از منابع ترکیبات معدنی محسوب می‌شوند.
• سختی گیری آب خانگی و صنعتی نیز بر افزایش محتوای معدنی فاضلاب تأثیرگذار است.

pH

• غلظت یون هیدروژن (pH) یک پارامتر کیفی مهم در آب‌های طبیعی و فاضلاب است.
• pH بیانگر لگاریتم عکس غلظت مولی یون هیدروژن است.
• محدوده pH مناسب برای حیات اکثر موجودات زنده بین 6 تا 9 است.
• تصفیه بیولوژیکی فاضلاب با pH نامطلوب، دشوار است.
• دامنه pH مجاز برای پسآب‌های تصفیه شده که به محیط تخلیه می‌شوند، بین 6/5 الی 8/5 است.

کلراید

• کلراید (Cl) یکی از ترکیبات مهم فاضلاب است که بر استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه شده تأثیر می‌گذارد.
• کلراید از شستشو سنگ ها و خاک های حاوی کلراید، پیشروی آب شور در نواحی ساحلی و همچنین فاضلاب های خانگی، کشاورزی و صنعتی ناشی می شود.
• فاضلاب انسان حاوی حدود 6 گرم کلراید در هر نفر در روز است.

قلیائیت

• قلیائیت، توانایی آب (یا فاضلاب) در خنثی سازی یون‌های هیدروژن و ظرفیت بافری آب و فاضلاب را نشان می‌دهد.
• قلیائیت ناشی از وجود یون‌های هیدروکسید، کربنات و بیکربنات و همچنین عناصری مانند کلسیم، منیزیم، پتاسیم و آمونیوم است.
• منابع قلیائیت فاضلاب شامل آب مصرفی، آب زیرزمینی و مواد اضافه شده در مصارف خانگی می‌باشند.
• قلیائیت در تصفیه‌های شیمیایی و بیولوژیکی فاضلاب برای حذف مواد مغذی و آمونیاک اهمیت دارد.

نیتروژن (ازت)

• نیتروژن، یک عنصر ساختمانی ضروری در سنتز پروتئین است.
• غلظت نیتروژن در فاضلاب برخی صنایع کم و باید کنترل شود.
• منابع نیتروژن شامل ترکیبات نیتروژنه با منشاء گیاهی و حیوانی، نیترات سدیم و نیتروژن اتمسفری است.

نیتروژن آلی

• نیتروژن آلی با روش کجلدال تعیین می‌شود.
• ابتدا، نمونه آبی جوشانده می‌شود تا آمونیاک خارج شود.
• سپس، نمونه هضم می‌شود تا نیتروژن آلی به آمونیاک تبدیل شود.
• کل نیتروژن کجلدال، مجموع نیتروژن آلی و آمونیاکی است و با روش مشابهی اما بدون خارج کردن آمونیاک تعیین می‌شود.
• نیتروژن آمونیاکی در محیط آبی به صورت آمونیوم و گاز آمونیاک (NH3) وجود دارد.

نیتریت و نیترات

• نیترات نسبتا ناپایدار و به راحتی به نیترات اکسید می شود.
• غلظت نیتریت در فاضلاب کمتر از 1 mg/l است.
• غلظت نیتریت در آبهای سطحی و زیرزمینی کمتر از 0.1 mg/l است.
• نیتریت در پساب فاضلاب توسط کلر اکسید می شود و باعث افزایش مصرف کلر می شود.
• غلظت نیترات در پساب تصفیه خانه فاضلاب معمولاً بین 10 تا 20 mg/l است.

سرنوشت ترکیبات ازت در تصفیه فاضلاب

• نیتروژن در فاضلاب، به صورت ترکیبات آلی (مانند پروتئین ها و اوره) وجود دارد.
• باکتری‌های نیتروژن آلی، این ترکیبات را به آمونیاک تبدیل می‌کنند.
• در محیط هوازی، باکتری‌ها آمونیاک را به نیتریت و سپس نیترات تبدیل می‌کنند.
• افزایش غلظت نیترات، نشان‌دهنده ثبات از نظر اکسیژن خواهی فاضلاب است.

اثرات مضر تخلیه نیتروژن به محیط زیست

• سمیت: آمونیاک غیر یونیزه برای ماهیان سمی است و سمیت آن عمدتاً در pH بالا مشاهده می شود.
• افت اکسیژن در آبهای پذیرنده
• اوتریفیکایسون آبهای سطحی
• اثر آمونیاک بر راندمان کلرزنی

فسفر

• فسفر به اشکال ارتوفسفات، پلی فسفات و فسفات آلی در محیط آبی یافت می‌شود.
• ارتوفسفاتها برای متابولیسم بیولوژیکی به راحتی مورد استفاده قرار می گیرند.
• تعیین غلظت ارتوفسفاتها با استفاده از مولیبدات آمونیوم میسر است.

گوگرد

• یون سولفات در اغلب منابع آب به طور طبیعی وجود دارد و در فاضلاب نیز یافت می شود.
• گوگرد برای سنتز پروتئین لازم است و در اثر تجزیه آنها آزاد می شود.
• سولفات در شرایط بی هوازی به سولفید تبدیل می شود.
• سولفید هیدروژن ایجاد شده در فاضلاب، خطر انفجار دارد و می تواند به لوله های فاضلاب آسیب برساند.

اکسیژن محلول

• اکسیژن محلول برای تنفس میکروارگانیسم های هوازی و سایر حیات ضروری است.
• غلظت اکسیژن محلول در آب به حلالیت گاز، فشار جزئی آن در جو، دما و غلظت ناخالصی ها بستگی دارد.
• حضور اکسیژن محلول در فاضلاب، از تشکیل بوهای نامطلوب جلوگیری می کند.

سولفید هیدروژن

• سولفید هیدروژن (H2S) ترکیب بی رنگ و قابل اشتعالی است و بوی تخم مرغ گندیده دارد.
• سولفید هیدروژن سمی است و در محیط های بیهوازی تشکیل می شود.
• سیاه شدن فاضلاب و لجن معمولاً از تشکیل H2S ناشی می شود.

متان

• مهمترین محصول جانبی فرایندهای بیهوازی تجزیه مواد آلی در فاضلاب، گاز متان است.
• متان بی رنگ، بی بو، قابل احتراق است و ارزش سوختی بالایی دارد.
• گاز متان در فاضلابروها خطر انفجار دارد.

بو

• بو یکی از مهمترین دلایل احداث تصفیه خانه فاضلاب است.
• ترکیبات بودار در فاضلاب، شامل آمونیاک، سولفید هیدروژن، مرکاپتان‌ها، اسكاتول و غیره می باشند.
• بوی این ترکیبات، بسته به نوع ترکیب، متفاوت است.

ترکیبات معدنی فلزی

• مقادیر جزئی از فلزات مانند کادمیوم، کروم، مس، آهن، سرب، منگنز، جیوه، روی و نیکل به صورت طبیعی در منابع آب یافت می شود.
• این فلزات، در غلظت های بالا برای موجودات زنده سمی هستند.

ترکیبات آلی فاضلاب

• ترکیبات آلی فاضلاب به کل مواد آلی و ترکیبات آلی خاص تقسیم می شوند.
• کل مواد آلی شامل پروتئین ها، کربوهیدرات‌ها و چربی ها و اوره هستند.
• فاضلاب حاوی مقادیر کمی از مولکول های آلی مصنوعی با ساختارهای پیچیده است.

اندازه گیری کل مواد آلی

• روش های متفاوتی برای اندازه گیری غلظت مواد آلی در فاضلاب وجود دارد.
• تعدادی از روش های آزمایشگاهی یا دستگاهی برای این منظور استفاده می شوند.
• این روش ها بر اساس میزان اکسیژن مصرفی، کل کربن آلی و یا سایر معیارهای شیمیایی عمل می کنند.