Atık su kalite göstergeleri - Wastewater quality indicators

Testler bu atık suyun kalitesini belirleyecektir.

Atık su kalite göstergeleri , atık suyun bertaraf, arıtma veya yeniden kullanım için uygunluğunu değerlendirmek için laboratuvar test metodolojileridir . Arıtma seçeneklerinin yanı sıra kanalizasyon gücünü veya kalitesini değerlendirmek için ölçülen kanalizasyondaki ana parametreler şunları içerir: katılar, organik madde göstergeleri, azot, fosfor, dışkı kontaminasyonu göstergeleri. Seçilen testler, kullanım amacına veya deşarj konumuna göre değişir. Testler atık suyun fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerini ölçebilir. Fiziksel özellikler sıcaklık ve katıları içerir. Kimyasal özellikler arasında pH değeri, çözünmüş oksijen konsantrasyonları, biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD) ve kimyasal oksijen ihtiyacı (COD), nitrojen, fosfor, klor bulunur. Biyolojik özellikler, biyoanalizler ve sucul toksikoloji testleri ile belirlenir .

Hem biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD) hem de kimyasal oksijen ihtiyacı (COD) testleri, atık kirleticinin bağıl oksijen tükenmesi etkisinin bir ölçüsüdür. Her ikisi de kirlilik etkisinin bir ölçüsü olarak geniş çapta benimsenmiştir . Aerobik bir doğal su yolunda veya endüstriyel bir atık suda bulunan oksitlenebilir herhangi bir malzeme, hem biyokimyasal (bakteriyel) hem de kimyasal işlemlerle oksitlenecektir . Sonuç, suyun oksijen içeriğinin azalmasıdır.

Fiziksel özellikler

Sıcaklık

Sudaki organizmalar belirli sıcaklık aralıklarının dışında yaşayamazlar. Sulama akışı ve elektrik santrallerinin su soğutması , bazı türler için sıcaklıkları kabul edilebilir aralığın üzerine çıkarabilir. Yüksek sıcaklık, oksijen seviyelerini azaltan bir yosun oluşumuna da neden olabilir . ( Bkz. termal kirlilik .) Sıcaklık , kalibre edilmiş bir termometre ile ölçülebilir .

katılar

Atık sudaki katı maddeler çözülebilir, askıda kalabilir veya çökebilir. Toplam çözünmüş katılar veya TDS (bazen filtrelenebilir kalıntı olarak adlandırılır), ölçülen bir filtrelenmiş su hacmi buharlaştırıldığında kalan kalıntı kütlesi olarak ölçülür . Filtrede kalan kuru katıların kütlesine toplam askıda katı madde (TSS) veya filtre edilemeyen kalıntı denir. Çöken katılar , su bir saat boyunca çöktükten sonra bir Imhoff konisinin tabanında biriken görünür hacim olarak ölçülür. Bulanıklık , suda asılı kalan maddenin ışığı dağıtma yeteneğinin bir ölçüsüdür. Tuzluluk , çözünmüş malzemelerin neden olduğu su yoğunluğunu veya iletkenlik değişikliklerini ölçer .

kimyasal özellikler

Hemen hemen her kimyasal suda bulunabilir, ancak rutin testler genellikle benzersiz öneme sahip birkaç kimyasal elementle sınırlıdır .

PH değeri

Su, hidronyum (H 3 O) katyonlarına ve hidroksil (OH) anyonlarına iyonlaşır . İyonize hidrojenin konsantrasyonu (protonlu su olarak) pH olarak ifade edilir .

Oksijen ve oksijen ihtiyacı

Çözünmüş oksijen konsantrasyonları

Çoğu su habitatı, hayatta kalmak için belirli minimum çözünmüş oksijen konsantrasyonlarına ihtiyaç duyan balıklar veya diğer hayvanlar tarafından işgal edilir . Çözünmüş oksijen konsantrasyonları doğrudan atık su içinde ölçülebilir, ancak atık sudaki diğer kimyasalların potansiyel olarak ihtiyaç duyduğu oksijen miktarı oksijen ihtiyacı olarak adlandırılır. Atık sudaki çözünmüş veya askıda oksitlenebilen organik maddeler gıda kaynağı olarak kullanılacaktır. İnce bölünmüş malzeme, mevcut gıda miktarını sindirmek için popülasyonları artacak olan mikroorganizmalar için hazırdır. Bu gıdanın sindirimi oksijen gerektirir, bu nedenle suyun oksijen içeriği, çözünmüş veya askıya alınmış gıdayı sindirmek için gereken miktar kadar nihayetinde azalacaktır. Oksijen kullanım oranı, atmosferik oksijenle yer değiştirmeyi aşarsa, oksijen konsantrasyonları suda yaşayan hayvanlar için gereken minimum değerin altına düşebilir.

Temel olarak, biyokimyasal oksidasyon reaksiyonu şu şekilde yazılabilir:

Oksitlenebilir malzeme + bakteri + besin + O 2 → CO 2 + H 2 O + NO 3 − veya SO 4 gibi oksitlenmiş inorganikler 2−

Sülfürler ve nitritler gibi kimyasalları azaltarak oksijen tüketimi aşağıdaki gibi gösterilir:

S 2− + 2 O 2 → SO 4 2−
NO 2 − + ½ O 2 → NO 3 −

Biyokimyasal oksijen ihtiyacı ve kimyasal oksijen ihtiyacı

Ana maddeler: Biyokimyasal oksijen ihtiyacı ve Kimyasal oksijen ihtiyacı

Tüm doğal su yolları bakteri ve besin içerdiğinden, bu su yollarına verilen hemen hemen tüm atık bileşikler (yukarıda gösterildiği gibi) biyokimyasal reaksiyonları başlatacaktır. Bu biyokimyasal reaksiyonlar, laboratuarda biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD) olarak ölçülen şeyi yaratır .

Doğal bir suya verilen oksitlenebilir kimyasallar (indirgeyici kimyasallar gibi) benzer şekilde kimyasal reaksiyonları başlatacaktır (yukarıda gösterildiği gibi). Bu kimyasal reaksiyonlar, laboratuvarda kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) olarak ölçülen şeyi oluşturur .

Hem BOİ hem de KOİ testleri, bir atık kirleticinin bağıl oksijen tükenmesi etkisinin bir ölçüsüdür. Her ikisi de kirlilik etkisinin bir ölçüsü olarak geniş çapta benimsenmiştir . BOİ testi biyolojik olarak parçalanabilen kirleticilerin oksijen ihtiyacını ölçerken, KOİ testi oksitlenebilir kirleticilerin oksijen ihtiyacını ölçer.

Sözde 5 günlük BOİ, 5 günlük bir süre içinde atık kirleticilerin biyokimyasal oksidasyonu tarafından tüketilen oksijen miktarını ölçer. Biyokimyasal reaksiyonun tamamlanmasına izin verildiğinde tüketilen toplam oksijen miktarına Nihai BOİ denir. Nihai BOİ çok zaman alıcı olduğundan, 5 günlük BOİ, göreceli kirlilik etkisinin bir ölçüsü olarak neredeyse evrensel olarak benimsenmiştir.

Ayrıca 4 saatlik KOİ'nin muhtemelen en yaygın olduğu birçok farklı KOİ testi vardır.

5 günlük BOİ ile nihai BOİ arasında genelleştirilmiş bir korelasyon yoktur. Benzer şekilde BOİ ve KOİ arasında genelleştirilmiş bir korelasyon yoktur. Belirli bir atık su akışındaki belirli atık kirleticiler için bu tür korelasyonlar geliştirmek mümkündür, ancak bu tür korelasyonlar diğer atık kirletici maddeler veya atık su akışları ile kullanım için genelleştirilemez. Bunun nedeni, herhangi bir atık su akışının bileşiminin farklı olmasıdır. Örnek olarak , bir şekerleme fabrikasından tahliye edilebilecek basit şekerlerden oluşan bir çözeltiden oluşan bir atık suyun çok çabuk bozunan organik bileşenlere sahip olması muhtemeldir. Böyle bir durumda, 5 günlük BOİ ve nihai BOİ çok benzer olacaktır çünkü 5 gün sonra çok az organik madde kalacaktır. Bununla birlikte, büyük bir sanayileşmiş bölgeye hizmet veren bir kanalizasyon arıtma işlerinin nihai atıksu, nihai BOİ'nin 5 günlük BOİ'den çok daha büyük olduğu bir deşarja sahip olabilir, çünkü kolayca bozunan malzemenin çoğu, kanalizasyon arıtma işleminde ve birçok endüstriyel işlemde giderilmiş olacaktır. organik molekülleri parçalamak zor deşarj.

Yukarıdaki oksijen taleplerinin belirlenmesine yönelik laboratuvar test prosedürleri birçok standart metinde detaylandırılmıştır. Amerikan versiyonları arasında "Su ve Atık Su İncelemesi için Standart Yöntemler" bulunmaktadır.

Aerobik bir doğal su yolunda veya endüstriyel bir atık suda bulunan oksitlenebilir herhangi bir malzeme hem biyokimyasal (bakteriyel) hem de kimyasal işlemlerle oksitlenecektir . Sonuç, suyun oksijen içeriğinin azalmasıdır.

Azot

Azot , bitki ve hayvan büyümesi için önemli bir besindir. Atmosferik nitrojen biyolojik olarak amonyak ve nitrat formundaki çözünmüş nitrojenden daha az bulunur . Çözünmüş nitrojenin mevcudiyeti alg patlamalarına katkıda bulunabilir . Amonyak ve organik azot formları genellikle Toplam Kjeldahl Azotu olarak ölçülür ve toplam azot içeriğinin daha doğru tahminleri için inorganik azot formları için analiz yapılabilir.

Fosfor

Toplam Fosfor ve Fosfat, PO-3
4

Fosfatlar su yollarına hem noktasal hem de noktasal kaynaklardan girer. Noktasal olmayan kaynak (NPS) kirliliği, yaygın kaynaklardan kaynaklanan su kirliliğini ifade eder. Noktasal olmayan kaynak kirliliği, deşarjların tek bir yerde bir su kütlesine gerçekleştiği nokta kaynaklı kirlilik ile karşılaştırılabilir. Noktasal olmayan fosfat kaynakları şunları içerir: kayaların ve minerallerin doğal ayrışması, yağmur suyu akışı, tarımsal akış, erozyon ve tortulaşma, atmosferik birikim ve hayvanlar/yabani yaşam tarafından doğrudan girdi; nokta kaynaklar şunları içerebilir: atık su arıtma tesisleri ve izin verilen endüstriyel deşarjlar. Genel olarak, noktasal olmayan kaynak kirliliği tipik olarak nokta kirlilik kaynaklarından önemli ölçüde daha yüksektir. Bu nedenle, sağlam yönetimin anahtarı, hem noktasal hem de noktasal olmayan fosfat kaynaklarından gelen girişi sınırlamaktır. Su kütlelerindeki yüksek fosfat konsantrasyonu, kirliliğin bir göstergesidir ve ötrofikasyondan büyük ölçüde sorumludur .

Fosfatlar, çok yüksek seviyelerde bulunmadıkça insanlar veya hayvanlar için toksik değildir. Sindirim sorunları aşırı yüksek fosfat seviyelerinden kaynaklanabilir.

Toplam fosfor için aşağıdaki kriterler ABD Çevre Koruma Ajansı tarafından tavsiye edilmiştir .

  1. Rezervuarlara boşalmayan akarsular için 0,1 mg/L'den fazla olmamalıdır,
  2. Rezervuarlara boşaltılan akarsular için 0,05 mg/L'den fazla olmamalıdır ve
  3. Rezervuarlar için 0,025 mg/L'den fazla değil.

Fosfor, temiz içme suyu kaynaklarında normalde düşüktür (< 1 mg/l) ve genellikle düzenlenmemiştir;

Klor

Klor , ağartma , dezenfektan olarak ve su soğutma sistemlerinde biyolojik kirlenmeyi önlemek için yaygın olarak kullanılmaktadır . Oksitleyici hipokloröz asit ve hipoklorit iyonlarının kalan konsantrasyonları, dezenfeksiyonun etkinliğini tahmin etmek veya su ekosistemlerine deşarj için güvenliği göstermek için klor kalıntısı olarak ölçülebilir.

biyolojik özellikler

Su, başka bir kaynaktan gelen suyla karşılaştırıldığında atık sudaki suda yaşayan bir test türünün hayatta kalmasını karşılaştıran bir biyo-tahlil ile test edilebilir . Atık suyun yaklaşık biyolojik popülasyonunu belirlemek için su da değerlendirilebilir. Bir konakçıdan diğerine geçmek için suyu kullanan patojenik mikroorganizmalar kanalizasyonda mevcut olabilir . Koliform indeksi , diğer bağırsak patojenlerinin olası varlığının bir göstergesi olarak, sıcak kanlı hayvanların bağırsaklarında yaygın olarak bulunan bir organizmanın popülasyonunu ölçer.

Sudaki toksikoloji testleri, bir toksik maddenin suda yaşayan organizmalar üzerindeki olumsuz etkileri hakkında niteliksel ve niceliksel veriler sağlamak için kullanılır. Test türleri arasında akut (kısa süreli maruz kalma), kronik (yaşam süresi) ve biyobirikim testleri bulunur. ABD'deki birçok endüstriyel tesis, atık su deşarjları üzerinde, tipik olarak seçilen kirleticiler için kimyasal testlerle birlikte "tüm atık su toksisitesi" (WET) testleri yürütür.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Tchobanoglous, M, Mannarino, FL ve Stensel, HD (2003). Atık Su Mühendisliği (Arıtma Bertarafının Yeniden Kullanımı) / Metcalf & Eddy, Inc , 4. Baskı, McGraw-Hill Book Company. ISBN  0-07-041878-0