کدورت آب چیست؟
توریدگی یا کدورت یا توربیدیتی ( Turbidity) به گل آلودی یا کدر بودن یک سیال گفته میشود که ناشی از تعداد زیادی از ذرات منفرد است که معمولاً به چشم غیر مسلح نامرئی هستند، مانند دود در هوا. اندازه‌گیری کدورت یک آزمون کلیدی در تعیین کیفیت آب است.
سیالات می‌توانند حامل مواد معلق جامد با ابعاد مختلفی باشند. برخی از مواد معلق به اندازه کافی بزرگ و سنگین هستند که در صورت ساکن قرار گرفتن مایع به سرعت به انتهای ظرف رسیده و ته‌نشین میشوند (مواد جامدات ته‌نشین شونده)، اما ذرات کوچک بسیار کند آرام می‌گیرند یا در صورتی که نمونه به‌طور منظم آشفته شود یا حامل ذرات کلوئیدی باشد به هیچ عنوان ذرات ته‌نشین نمی‌شوند. همین ذرات جامد کوچک هستند که باعث کدر شدن مایع میشوند.
اندازه‌گیری کدورت (یا مه آلودگی) در جامدات شفاف مانند شیشه یا پلاستیک نیز کاربرد دارد. در تولید پلاستیک، مه آلودگی به عنوان درصد نوری که بیش از ۲٫۵ درجه از جهت نور دریافتی منحرف میشود تعریف میشود.
کدورت چیست؟
کدورت آب یکی از عواملی است که، در کیفیت آب تاثیر بسیار زیادی دارد، همان طور که می دانید این عامل موجب کدر شدن رنگ آب می شود. برای تمام آلاینده های موجود در آب استاندارد تعیین می شود، نمونه ای از این آلاینده ها کدورت آب است. معمولا در آب های سطحی میزان کدورت آب خارج از محدوده استاندارد است و آب های زیر زمینی کدورت کمتری دارند. از آن جایی که در ایران بخش قابل توجهی از منابع آب آشامیدنی از آب های سطحی تامین می شود، میزان کدورت آب آشامیدنی ایران در وضعیت مناسبی قرار ندارد. بخش زیادی از کدورت آب از طریق فرسایش مواد کلوئیدی مثل خرده سنگ ها، خاک رس، اکسیدهای فلزی که ناشی از فرسایش خاک و مجاورت منابع آب با فعالیت های صنعتی هستند منشا می گیرد.
ذرات کلوئیدی که موجب کدورت می شوند عموما در آب ته نشین نمی شوند و امکان صاف کردن آن ها نیست. این ذرات با چشم دیده نمی شوند اما تاثیر بسیار بدی را در طعم و رنگ آب دارند. به طوری که با نگاه کردن به آب کاملا متوجه عدم شفافیت که یکی از ویژگی های آب است می شوید. از این عامل می توان برای تعیین کیفیت آب استفاده کرد و از مواردی که به راحتی می توان سطح کیفی آب را بر اساس میزان این آلاینده مشخص کرد. برای بررسی میزان کدورت آب در نظر گرفتن عامل مهم TDS که نشان دهنده میزان کل مواد جامد محلول در آب می باشد بسیار مهم است. در واقع TDS میزان شفافیت آب را نشان می دهد و هرچقدر بیشتر باشد بو، رنگ و طعم آب نامطلوب تر می شود. بنابراین هر چقدر که کدورت آب بیشتر باشد TDS آب بالاتر است و سطح کیفی پایین تری دارد.
برای این که این موضوع را بهتر متوجه شوید باید گفت که کدورت آب درست مانند آلاینده های موجود در هواست، به طوری که شما قادر به دیدن آن ذرات نیستید اما می توانید تاثیر آن را در کدورت هوا مشاهده کنید. بنابراین کدورت آب هم شامل ذراتی می شود که نمی توانید ببینید اما درست مانند آلاینده های هوا باعث کدر شدن آب می شوند و تاثیر نامطلوبی را در کاهش سطح کیفی آن دارند.
عوال موثر بر کدورت آب
عوامل متعددی بر کدر شدن آب و از دست رفتن شفافیت آن میشوند که شامل موارد زیر می باشد:
- ورود فاضلاب صنعتی، خاکستری و انسانی
فاضلاب حاوی مقدار زیاد مواد آلی، فلزات سنگین، مواد شیمیایی، ذرات کلوئیدی و روغنی هستند.
- فرسایش مواد کلوئیدی
فرسایل مواد کلوئیدی مثل گل و لای و مواد معدنی موجود درلایه های خاکی زمین ،خاک رس ، خرده سنگ ها ویا اکسید های فلزی خاک در آب های سطحی
- گیاهان، فیتوپلانکتون ها و جلبک ها
در صورت مناسب نبودن شرایط آب برای فتوسنتز گیاهان دریایی، به مرور از بین رفته و بعد از تجزیه و پوسیده شدن آب را کدر می کنند.
- فعالیت های انسانی
فعالیت های انسانی مانند ساخت و ساز، حفر معادن و کشاورزی می تواند باعث ایجاد کدورت شود که بعد از بارش باران این آلاینده ها به آب سطحی وارد می شوند.
-
سیلاب های محلی عوامل متعددی بر کدر شدن آب و از دست رفتن شفافیت آن میشوند که از مهم ترین آنها می توان به ورود فاضلاب صنعتی، خاکستری و انسانی اشاره کرد. فاضلاب حاوی مقدار زیاد مواد آلی، فلزات سنگین، مواد شیمیایی، ذرات کلوئیدی و روغنی هستند که به شدت آب را کدر می کنند. علاوه براین، گل و لای و مواد معدنی موجود در لایه های خاکی زمین نیز عامل دیگری در افزایش کدورت آب هستند.از دیگر عوامل موثر در افزایش کدورت آب، گیاهان، فیتوپلانکتون ها و جلبک های موجود در آب هستند. در صورت مناسب نبودن شرایط آب برای فتوسنتز گیاهان دریایی، به مرور از بین رفته و بعد از تجزیه و پوسیده شدن آب را کدر می کنند. ورود گل و لای حاصل از شستشوی لایه های خاکی توسط آب جوی و بارندگی ها نیز عامل دیگری در افزایش این شاخص است.یکی از اصلی ترین دلایلی که باعث پایین بودن کدورت آب چاه های عمیق و نیمه عمیق و رودخانه های شن و ماسه ای میشود، ته نشینی ذرات معلق در آب بر روی بستر شن و سنگ و ماسه است. در واقع در این منابع آبی تصفیه طبیعی توسط دانه های شن و ماسه انجام شده و شبیه به فیلتر شنی عمل می کند.
مقدار استاندارد کدورت آب
مقدار کدورت آب برای ورود به دستگاه تصفیه آب صنعتی بین بازه 1تا 5 NTU است. مقدار کدورت آب شرب زیر 1 NTU می باشد . آب با کدورت بالاتر از 5 در سطح غیراستاندارد قرار داشته و طعم آب را عوض می کند.
اندازه گیری کدورت
یکی از دقیق ترین روش ها برای اند ازه گیری میزان کدورت آب، روش نفلومتری است. در این روش میزان و شدت پراکندگی نور آب نمونه با آب استاندارد با هم مقایسه میشود. در این ابزارها عدسی، روزنه برای متمرکز شدن نور، آشکارسازی نوری و یک منبع نور وجود دارد. سپس میزان نور پخش شده در روزنه در زاویه 90 درجه اندازه گیری میشود.
علاوه براین روش، در آزمایشگاه ها از دستگاه های الکترونیکی برای شمارش تعداد ذرات موجود در مقدار مشخصی از آب استفاده میشود. این روش بالاترین دقت را دارد اما اندازه گیری کدورت با آن زمان بر است. به همین دلیل کدورت سنج NTU بیشتین کاربرد را دارد
روش های حذف کدورت آب
-
فیلتر های شنی و کربنی
فیلتر شنی یا سند فیلتر مخزنی است اغلب عمودی و در ظرفیتهای بالا بصورت افقی با جنس بدنه فلزی و یا فایبرگلاس كه با فیلتراسیون فیزیکی آب کدر از درون سیلیس و بستر شنی باعث حذف ذرات جامد معلق میشود. فیلترهای شنی برای تصفیه اولیه آب دارای ناخالصی و کدورت مورد استفاده قرار می‌گیرند. این روش یک فرآیند تصفیه آب و فاضلاب سازگار با محیط زیست، نسبتاً ساده و ارزان قیمت است. محیط تصفیه شامل چند لایه سیلیس با درجه بندیهای مختلف درون مخزن تحت فشار میباشد.
فیلتراسیون شنی یکی از فرآیندهای اساسی در علم تصفیه آب میباشد که به منظور جداسازی مواد جامد غیر قابل ته نشینی از آب از طریق عبور آن از یک بستر متخلخل شن یا سیلیس صورت می‌پذیرد. در تصفیه آب میتوان فیلتراسیون را با عبور از روزنه‌های در حد متوسط جهت حذف مواد جامد معلق آن در نظر گرفت. این فیلتراسیون سازگاری بسیار بالایی با فرآیندهای طبیعی دارد.
-
اولترافیلتراسیون
جداسازی ذرات ریز از آب را اولترافیلتراسیون می نامند که بر پایه افت فشار انجام می شود.
این تکونولوژی توانایی حذف ذرات ریز کلوییدی ، باکتری ها ، ویروس ها و سایر آلاینده های میکروبی را دارد ولی نمی تواند یون ها ومولکول های کوچک که املاح محلول
و سختی آب را تشکیل می دهد را از آب جدا کند.
جنس غشاها پلی وینیلا یدن فلوراید ( PVDF ) با قطر خارجی 1.3 میلی متر و قطرداخلی 7. میلی متر وقطر دیواره ا ی به ضخامت 3. میلی متر بوده
و قطرحفره های آن 05. میکرومتر می باشد به این خاطر قابلیت حذف بیش از نود درصد ذرات بزرگتر از 05. میکرون را دارد.
براساس جداول استانداردهای اندازه ذرات ،ویروس ها با اندازه ای بین 05. تا 5. میکرومتر ،کلوییدها با اندازه ای بین 01. تا 10 میکرومتر ، باکتری ها با اندازه ای بین 2. تا 1.5 میکرومترو
قارچ ها با اندازه ای بین 1 تا 10 میکرومتر به راحتی توسط این غشاها، قابل حذف شدن می باشند .
ازاین روش همچنین برای اطمینان ازتولید آب باکیفیت بالاتر برای واحدها ی پایین دستی استفاده میشود
و یک سرمایه گذاری معقول برای به روز رسانی واحدهای قدیمی تصفیه آب میباشد.
همچنین از روش اولترافیلتراسیون برای به روز و نو ساختن واحد های قدیمی تصفیه آب استفاده می شود.
دراین مورد مشخص واحدهای قدیمی با کمترین تغییر درجانمایی آن ها ارتقا می یابند .
بااستفاده از تکنولوژی فشرده واتوماتیک UF خطوط پیش تصفیه قدیمی شامل انعقاد ،لخته سازی ،فیلتراسیون وحتی لجن فعال جایگزین می گردند
و می توان مصرف مواد شیمیایی ،تولید لجن و نیروی انسانی را از طریق اتوماسیون سازی کم کرد.
-
میکروفیلتراسیون
میکروفیلتراسیون (Micro Filtration) یکی از قوی ترین غشاها برای جداسازی مواد جامد از مایع می باشد که در تصفیه آب کاربرد گسترده ای دارد. این گروه از غشاها به دلیل قطر کم منافذ قادر هستند تا ذرات 0.1 تا 10 میکرون را از مایعات حذف کنند.
مراحل تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون
فرآیند تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون MF شامل چند مرحله می باشد که عبارتند از:
به منظور حذف ذرات با اندازه 45 میکرون، ابتدا آب از فیلتر شنی عبور می کند. با انجام این عمل به عنوان پیش تصفیه، از آسیب وارد شدن به غشای میکروفیلتراسیون جلوگیری شده و راندمان کار را نیز تا حد مطلوبی افزایش می دهد.
آب خروجی از فیلتر شنی با کمک پمپ وارد هوزینگ حاوی غشای MF شده و تنها ذرات با اندازه کمتر از یک میکرون امکان عبور از منافذ غشا را پیدا خواهند کرد
لازم به ذکر است که به منظور احیا و تمیز کردن سطح روی غشای MF لازم است به روش های مختلف نسبت به شستشوی آنها اقدام شود. مدت زمان و تعداد دفعاتی که در هر بازه زمانی باید نسبت به تمیز کردن غشای میکروفیلتراسیون اقدام گردد، به میزان آلودگی موجود در آب بستگی دارد.
آب خروجی از این مرحله می تواند به عنوان پیش تصفیه برای اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس استفاده گردد.
