مؤشرات جودة مياه الصرف الصحي

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
ستحدد الاختبارات جودة مياه الصرف الصحي هذه.

مؤشرات جودة مياه الصرف الصحي هي منهجيات اختبار معملية لتقييم مدى ملاءمة مياه الصرف الصحي للتخلص منها أو معالجتها أو إعادة استخدامها. تشمل المعايير الرئيسية التي تُقاس في مياه الصرف الصحي لتقييم قوتها أو جودتها، بالإضافة إلى خيارات المعالجة، ما يلي: المواد الصلبة، ومؤشرات المواد العضوية، والنيتروجين، والفوسفور، ومؤشرات التلوث البرازي. [ 1 ] : 33 تختلف الاختبارات المختارة باختلاف الاستخدام المقصود أو موقع التصريف. يمكن للاختبارات قياس الخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية لمياه الصرف الصحي. تشمل الخصائص الفيزيائية درجة الحرارة والمواد الصلبة. وتشمل الخصائص الكيميائية قيمة الرقم الهيدروجيني، وتركيزات الأكسجين المذاب ، والطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD)، والطلب الكيميائي على الأكسجين (COD)، والنيتروجين، والفوسفور، والكلور. تُحدد الخصائص البيولوجية من خلال المقايسات الحيوية واختبارات السمية المائية .

يُعدّ كلٌّ من اختبارَي BOD وCOD مقياسًا لتأثير استنزاف الأكسجين النسبي الناتج عن ملوثات النفايات. وقد اعتُمد كلاهما على نطاق واسع كمقياس لتأثير التلوث . أي مادة قابلة للأكسدة موجودة في مجرى مائي طبيعي هوائي أو في مياه الصرف الصناعي ستتأكسد بفعل العمليات البيوكيميائية (البكتيرية) أو الكيميائية. والنتيجة هي انخفاض محتوى الأكسجين في الماء.

الخصائص الفيزيائية

درجة حرارة

لا تستطيع الكائنات المائية البقاء خارج نطاقات حرارية محددة. قد يؤدي جريان مياه الري وتبريد محطات توليد الطاقة إلى ارتفاع درجات الحرارة فوق النطاق المقبول لبعض الأنواع. كما يمكن أن تتسبب درجات الحرارة المرتفعة في ازدهار الطحالب ، مما يقلل من مستويات الأكسجين. ( انظر التلوث الحراري ). يمكن قياس درجة الحرارة باستخدام ميزان حرارة معاير . [ 2 ] : 125-126

المواد الصلبة

قد تكون المواد الصلبة في مياه الصرف الصحي ذائبة أو معلقة أو مترسبة. تُقاس المواد الصلبة الذائبة الكلية (TDS) (وتُسمى أحيانًا بالبقايا القابلة للترشيح) بكتلة البقايا المتبقية بعد تبخير حجم مُحدد من الماء المُرشح . تُسمى كتلة المواد الصلبة الجافة المتبقية على المرشح بالمواد الصلبة العالقة الكلية (TSS) أو البقايا غير القابلة للترشيح. تُقاس المواد الصلبة القابلة للترسيب بالحجم المرئي المتراكم في قاع مخروط إيمهوف بعد ترسب الماء لمدة ساعة واحدة. [ 2 ] : 89-98. العكارة هي مقياس لقدرة المواد العالقة في الماء على تشتيت الضوء. [ 2 ] : 131-137. تقيس الملوحة تغيرات كثافة الماء أو موصليته الناتجة عن المواد الذائبة. [ 2 ] : 99-100.

الخصائص الكيميائية

يمكن العثور على أي مادة كيميائية تقريبًا في الماء، ولكن الاختبارات الروتينية عادة ما تقتصر على عدد قليل من العناصر الكيميائية ذات الأهمية الفريدة.

قيمة الرقم الهيدروجيني

يتأين الماء إلى كاتيونات الهيدرونيوم (H₃O⁺ ) وأنيونات الهيدروكسيل ( OH⁻ ) . يُعبّر عن تركيز الهيدروجين المتأين (كماء مُبرتَن) بالأس الهيدروجيني ( pH ) . [ 2 ] : 406-407

الأكسجين والطلب على الأكسجين

تركيزات الأكسجين المذاب

تشغل الأسماك أو غيرها من الحيوانات معظم البيئات المائية، وهي تتطلب حدًا أدنى من تركيزات الأكسجين المذاب للبقاء على قيد الحياة. يمكن قياس تركيزات الأكسجين المذاب مباشرةً في مياه الصرف الصحي، ولكن يُطلق على كمية الأكسجين التي قد تحتاجها المواد الكيميائية الأخرى في مياه الصرف الصحي اسم "طلب الأكسجين". تُستخدم المواد العضوية القابلة للأكسدة، سواءً كانت ذائبة أو معلقة، في مياه الصرف الصحي كمصدر غذائي. تتوفر هذه المواد الدقيقة بسهولة للكائنات الحية الدقيقة التي تتكاثر لهضم كمية الغذاء المتاحة. يتطلب هضم هذا الغذاء الأكسجين، لذا سينخفض ​​محتوى الأكسجين في الماء في نهاية المطاف بمقدار الكمية اللازمة لهضم الغذاء الذائب أو المعلق. قد تنخفض تركيزات الأكسجين عن الحد الأدنى المطلوب للحيوانات المائية إذا تجاوز معدل استهلاك الأكسجين معدل تعويضه بالأكسجين الجوي. [ 3 ]

بشكل أساسي، يمكن كتابة تفاعل الأكسدة الكيميائية الحيوية على النحو التالي:

مواد قابلة للأكسدة + بكتيريا + مغذيات + أكسجين ← ثاني أكسيد الكربون + ماء + مواد غير عضوية مؤكسدة مثل النترات أو الكبريتات

يتم تصنيف استهلاك الأكسجين عن طريق اختزال المواد الكيميائية مثل الكبريتيدات والنتريتات على النحو التالي:

S 2− + 2 O 2 → SO 2− 4
NO − 2 + 1 ⁄ 2 O 2 → NO − 3

الطلب البيوكيميائي على الأكسجين والطلب الكيميائي على الأكسجين

بما أن جميع المجاري المائية الطبيعية تحتوي على بكتيريا ومغذيات، فإن أي مركبات نفايات تدخل هذه المجاري ستؤدي إلى تفاعلات كيميائية حيوية (كما هو موضح أعلاه). وتنتج هذه التفاعلات الكيميائية الحيوية ما يُقاس في المختبر باسم الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD).

تؤدي المواد الكيميائية القابلة للأكسدة (مثل المواد الكيميائية المختزلة) عند إضافتها إلى المياه الطبيعية إلى بدء تفاعلات كيميائية مماثلة (كما هو موضح أعلاه). وتنتج هذه التفاعلات الكيميائية ما يُقاس في المختبر باسم الطلب الكيميائي للأكسجين (COD).

يُعدّ كلٌّ من اختبارَي BOD وCOD مقياسًا لتأثير استنزاف الأكسجين النسبي الناتج عن الملوثات النفاياتية. وقد اعتُمد كلاهما على نطاق واسع كمقياس لتأثير التلوث. يقيس اختبار BOD الطلب على الأكسجين للملوثات القابلة للتحلل الحيوي، بينما يقيس اختبار COD الطلب على الأكسجين للملوثات القابلة للأكسدة.

يقيس ما يُسمى بـ "الطلب البيولوجي على الأكسجين لمدة 5 أيام" كمية الأكسجين المستهلكة في الأكسدة البيوكيميائية للملوثات خلال فترة 5 أيام. وتُسمى كمية الأكسجين الإجمالية المستهلكة عند اكتمال التفاعل البيوكيميائي "الطلب البيولوجي على الأكسجين النهائي". ونظرًا لأن حساب الطلب البيولوجي على الأكسجين النهائي يستغرق وقتًا طويلاً، فقد اعتُمد "الطلب البيولوجي على الأكسجين لمدة 5 أيام" على نطاق واسع كمقياس لتأثير التلوث النسبي.

وهناك أيضاً العديد من اختبارات COD المختلفة، ولعل اختبار COD لمدة 4 ساعات هو الأكثر شيوعاً.

لا توجد علاقة عامة بين الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) بعد 5 أيام والطلب البيولوجي النهائي على الأكسجين. وبالمثل، لا توجد علاقة عامة بين الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) والطلب الكيميائي على الأكسجين (COD). من الممكن وضع مثل هذه العلاقات لملوثات نفايات محددة في مجرى مياه صرف صحي معين، ولكن لا يمكن تعميم هذه العلاقات لاستخدامها مع أي ملوثات نفايات أو مجاري مياه صرف صحي أخرى. وذلك لأن تركيب أي مجرى مياه صرف صحي يختلف عن الآخر. على سبيل المثال، من المرجح أن تحتوي مياه الصرف الصحي الناتجة عن مصنع حلويات ، والتي تتكون من محلول سكريات بسيطة ، على مكونات عضوية تتحلل بسرعة كبيرة. في هذه الحالة، سيكون الطلب البيولوجي على الأكسجين بعد 5 أيام والطلب البيولوجي النهائي على الأكسجين متقاربين جدًا، نظرًا لقلة المواد العضوية المتبقية بعد 5 أيام. مع ذلك، قد تحتوي مياه الصرف الصحي النهائية لمحطة معالجة مياه الصرف الصحي التي تخدم منطقة صناعية واسعة على تصريف يكون فيه الطلب البيولوجي النهائي على الأكسجين أكبر بكثير من الطلب البيولوجي على الأكسجين بعد 5 أيام، لأن جزءًا كبيرًا من المواد سهلة التحلل يكون قد أُزيل في عملية معالجة مياه الصرف الصحي، كما أن العديد من العمليات الصناعية تُصرّف جزيئات عضوية يصعب تحللها.

تُفصّل العديد من المراجع القياسية إجراءات الاختبارات المعملية لتحديد متطلبات الأكسجين المذكورة أعلاه. وتشمل النسخ الأمريكية " الطرق القياسية لفحص المياه ومياه الصرف الصحي". [ 4 ]

أي مادة قابلة للأكسدة موجودة في مجرى مائي طبيعي هوائي أو في مياه الصرف الصناعي ستتأكسد بفعل العمليات البيوكيميائية (البكتيرية) أو الكيميائية. والنتيجة هي انخفاض محتوى الأكسجين في الماء.

نتروجين

يُعدّ النيتروجين عنصرًا غذائيًا هامًا لنمو النباتات والحيوانات. ويُعتبر النيتروجين الجوي أقل توافرًا بيولوجيًا من النيتروجين الذائب في صورة الأمونيا والنترات . وقد يُساهم توافر النيتروجين الذائب في ازدهار الطحالب . غالبًا ما تُقاس الأمونيا والأشكال العضوية للنيتروجين كنيتروجين كيلدال الكلي ، ويمكن إجراء تحليل للأشكال غير العضوية للنيتروجين للحصول على تقديرات أكثر دقة لمحتوى النيتروجين الكلي. [ 2 ] : 406-407

الفوسفور

إجمالي الفوسفور والفوسفات، PO 3− 4

تدخل الفوسفات إلى المياه السطحية عبر مصادر غير محددة ومصادر محددة . يشير التلوث الناتج عن المصادر غير المحددة إلى تلوث المياه من مصادر منتشرة. ويمكن تمييز هذا التلوث عن التلوث الناتج عن المصادر المحددة، حيث تحدث التصريفات في المسطحات المائية في موقع واحد. تشمل المصادر غير المحددة للفوسفات التحلل الطبيعي للصخور والمعادن، وجريان مياه الأمطار ، والتلوث الزراعي ، والتعرية والترسيب ، والترسبات الجوية ، والمساهمة المباشرة من الحيوانات/الحياة البرية. أما المصادر المحددة للفوسفور فقد تشمل محطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية والمصارف الصناعية. وبشكل عام، يكون التلوث الناتج عن المصادر غير المحددة أعلى بكثير من التلوث الناتج عن المصادر المحددة. لذلك، يكمن مفتاح الإدارة السليمة في الحد من مدخلات الفوسفات من كلا المصدرين، المحدد وغير المحدد. ويُعد ارتفاع تركيز الفوسفات في المسطحات المائية مؤشراً على التلوث، وهو المسؤول إلى حد كبير عن ظاهرة التخثث . [ 5 ]

لا تُعتبر الفوسفات سامة للإنسان أو الحيوان إلا إذا وُجدت بمستويات عالية جدًا. وقد تحدث مشاكل في الجهاز الهضمي نتيجةً لمستويات عالية للغاية من الفوسفات.

أوصت وكالة حماية البيئة الأمريكية بالمعايير التالية للفوسفور الكلي .

  1. لا تتجاوز النسبة 0.1  ملغم/لتر بالنسبة للجداول التي لا تصب في الخزانات،
  2. لا تتجاوز النسبة 0.05  ملغم/لتر في الجداول التي تصب في الخزانات، و
  3. لا تتجاوز 0.025  ملغم/لتر للخزانات. [ 6 ]

عادة ما يكون مستوى الفوسفور منخفضًا (< 1  ملغم/لتر) في مصادر المياه الصالحة للشرب النظيفة وعادة لا يتم تنظيمه؛ [ 7 ] [ 8 ]

الكلور

يُستخدم الكلور على نطاق واسع في التبييض ، والتطهير ، ومنع التلوث البيولوجي في أنظمة تبريد المياه . ويمكن قياس التركيزات المتبقية من حمض الهيبوكلوروس المؤكسد وأيونات الهيبوكلوريت ككلور متبقٍ لتقدير فعالية التطهير أو لإثبات سلامة تصريفه في النظم البيئية المائية. [ 2 ] : 309-315

الخصائص البيولوجية

يمكن اختبار جودة المياه عن طريق فحص بيولوجي يقارن معدل بقاء نوع مائي معين في مياه الصرف الصحي مع معدل بقاء نوع آخر من الكائنات الحية في مياه الصرف الصحي مقارنةً بمياه من مصدر آخر. [ 2 ] : 685-689. كما يمكن تقييم المياه لتحديد التعداد البيولوجي التقريبي للكائنات الحية في مياه الصرف الصحي. قد تتواجد في مياه الصرف الصحي كائنات دقيقة ممرضة تستخدم الماء كوسيلة للانتقال من عائل إلى آخر. يقيس مؤشر الكوليفورم تعداد الكائنات الحية الموجودة عادةً في أمعاء الحيوانات ذوات الدم الحار كمؤشر على احتمال وجود مسببات أمراض معوية أخرى. [ 2 ] : 875-877

تُستخدم اختبارات السمية المائية لتوفير بيانات نوعية وكمية حول الآثار الضارة للمواد السامة على الكائنات المائية. تشمل أنواع الاختبارات اختبارات السمية الحادة (التعرض قصير المدى)، واختبارات السمية المزمنة (خلال دورة حياة الكائن الحي)، واختبارات التراكم الحيوي. [ 9 ] تُجري العديد من المنشآت الصناعية في الولايات المتحدة اختبارات "سمية النفايات السائلة الكاملة" (WET) على مياه الصرف الصحي المُصرّفة، وعادةً ما يكون ذلك بالتزامن مع اختبارات كيميائية لملوثات مُحددة. [ 10 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ فون سبيرلينغ، م. (2007). "خصائص مياه الصرف الصحي ومعالجتها والتخلص منها" . مجلة Water Intelligence Online . 6 9781780402086. doi : 10.2166/9781780402086 . ISSN 1476-1777 . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2023-09-20 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-03-10 . تم نسخ النص من هذا المصدر، وهو متاح بموجب ترخيص Creative Commons Attribution 4.0 International License
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 فرانسون، ماري آن، الطرق القياسية لفحص المياه ومياه الصرف الصحي، الطبعة الرابعة عشرة (1975)، APHA، AWWA، WPCF ، ISBN 0-87553-078-8
  3. ↑ غولدمان، تشارلز ر. وهورن، ألكسندر ج. علم البحيرات (1983) ماكجرو هيل ISBN 0-07-023651-8ص 111
  4. ↑ إيتون، أندرو د.؛ غرينبيرغ، أرنولد إي.؛ رايس، يوجين دبليو.؛ كليسيري، لينور إس.؛ فرانسون، ماري آن إتش.، محرران. (2005). الطرق القياسية لفحص المياه ومياه الصرف الصحي ( الطبعة 21). الجمعية الأمريكية للصحة العامة. ISBN  978-0-87553-047-5متوفر أيضاً على قرص مضغوط وعبر الإنترنت عن طريق الاشتراك.
  5. ↑ ماكوثيون وآخرون، 1983
  6. ↑ وكالة حماية البيئة الأمريكية (1984)
  7. ↑ ندوكا وآخرون، 2008
  8. ↑ منظمة الصحة العالمية (1984)
  9. ↑ راند، غاري م.، محرر. (1995). أساسيات علم السموم المائية ( الطبعة الثانية). لندن: تايلور وفرانسيس. ISBN  1-56032-091-5.
  10. ↑ "حدود التصاريح - السمية الكلية للنفايات السائلة" . النظام الوطني لإزالة تصريف الملوثات (NPDES) . واشنطن العاصمة: وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA). 11-10-2021.

للمزيد من القراءة

  • تشوبانوغلو، م، مانارينو، ف. ل، وستينسل، هـ. د (2003). هندسة مياه الصرف الصحي (المعالجة، التخلص، إعادة الاستخدام) / ميتكالف وإيدي، الطبعة الرابعة، شركة ماكجرو هيل للنشر. ISBN 0-07-041878-0