نگاه کلی

هدایت ویژه آب ، شاخص قابلیت آن در هدایت یک جریان الکتریکی است و از این نظر که قابلیت هدایت الکتریکی ویژه ، نسبت معین و مستقیمی با TDS و مواد محلول موجود در آب دارد، لذا اندازه گیری آن به‌منظور کنترل کیفیت آب از اهمیت زیادی برخوردار است. در صنعت ، هدایت آب در کنترل تخلیه جوشاورها و آبهای برگشتی سیستمهای خنک کننده اهمیت زیادی دارد.

هدایت ویژه با عکس مقاومت الکتریکی نسبت مستقیمی دارد. آب خالص دارای مقاومت بالای الکتریکی و هدایت ویژه پایین می‌باشد. واحد هدایت الکتریکی در سیستم (یکای هدایت الکتریکی مواد در سیستم SI) ، زیمنس می‌باشد.

تاثیر یونهای هیدروکسید در هدایت الکتریکی آب

وجود یونهای هیدروکسید در نمونه‌های قلیایی ، باعث ایجاد خطا شده ، قابلیت هدایت را بطور غیر منتظره بالا می‌برد. از اینرو ، وقتی هدف ، تعیین کل مواد محلول در آب باشد، لازمست که نمونه ، قبل از اندازه گیری هدایت الکتریکی ، خنثی شده باشد. برای این منظور ، از اسید گالیک استفاده می‌شود. اسید گالیک به میزان بسیار کم تفکیک می‌شود، از اینرو در هدایت الکتریکی تاثیر کمی دارد. افزودن اسید گالیک در اندازه گیری آبهای صنعتی بویژه آب بویلرها انجام می‌شود و برای آبهای سطحی و آب چاه که قلیائیت کمی دارند، نیازی به افزودن اسید نمی‌باشد.

تاثیر گازهای محلول در هدایت الکتریکی آب

در صنعت آب ، گاهی با آبهای بسیار خالص روبرو هستیم که در آنها نیازی به خنثی سازی آب نیست، اما در این آبها علاوه بر وجود یونهای مربوط به نمکهای محلول ، گازهای محلول در آب نیز در مقدار قابلیت هدایت الکتریکی تاثیر دارند. گازهای CO₂ و NH₃ در صنعت آب اهمیت زیادی دارند و معمولا در آب مقطر برگشتی حاصل از بخارات بویلرها قابل اندازه گیری هستند و در اندازه گیری هدایت الکتریکی این آبها باید ضریب تصحیحی برای این گازها در نظر گرفت.

عوامل دیگر

هدایت الکتریکی خود تابعی از دماست و اگر دمای نمونه‌های مورد آزمایش در محدوده 20 یا 25 درجه سانتی‌گراد نباشد، تصحیحهای لازم در مقدار اندازه گیری شده ، با توجه به ضریب دمای مربوطه انجام می‌گیرد. البته این روش در اندازه گیری مقدار جامدات غیر الکترولیت مانند اکثر مواد آلی کارایی لازم را ندارد.

محاسبه TDS از روی نتایج هدایت الکتریکی

پس از تنظیم دستگاه هدایت سنج بر حسب زیمنس و شستن الکترود دستگاه با آب مقطر ، الکترود را وارد نمونه می‌کنیم. قرائت هدایت بعد از ورود الکترود به محلول انجام می‌شود تا زمان کافی جهت ایجاد تعادل لازم در اطراف الکترود وجود داشته باشد. بین TDS آبهای سطحی و چاهها (آب نهری) و هدایت الکتریکی ویژه (FC) رابطه تجربی به صورت زیر وجود دارد.

(TDS_PPM = EC(µ_s/Cm) × (0.63~0.7

این رابطه برای محاسبه TDS آبهای صنعتی به صورت زیر اصلاح می‌شود:

(TDS_PPM = EC(µ_s/Cm) × (~0.9

• البته در برخی از متون علمی جدولهایی وجود دارد که به کمک آنها می‌توان مقدار TDS را بطور مستقیم بر اساس قابلیت هدایت الکتریکی آب بدست آورد.
• میزان TDSدر آبهای آشامیدنی بهتر است کمتر از 500PPM باشد. اما کمی بیش از 500PPM هم اشکال اساسی ایجاد نمی‌کند

تعاریف :
آب آشامیدنی :

منظور آبی است که عوامل فیزیکی ، شیمیایی ، بیولوژیکی و رادیونوکلوئیدی در حدی باشد که مصرف آن جهت آشامیدن عارضه سوئی در کوتاه مدت  یا دراز مدت در انسان ایجاد نکند.دفع فاضلاب :

منظور سیستم فاضلابی است که طبق اصول بهداشتی به چاههای جاذب با مخزن سپتیک و یا شبکه جمع آوری و تصفیه وصل می گردد. دسترسی خانوار به منابع تأمین آب بهسازی شده :
۱ – حداقل بیست لیتر برای هر نفر در شبانه روز۲ – دسترسی خانوار به شبکه لوله کشی توسط شیر برداشت به انشعاب عمومی یا انشعاب خصوصی ، چشمه بهسازی شده ، قنات بهسازی شده ، چاه بهسازی شده یا برکه بهسازی شده و جمع آوری آب باران۳- منابع تأمین آب در فاصله ۱ کیلومتری محل سکونت خانوار یا حداقل ۳۰ دقیقه پیاده روی واقع شده باشد .
 

روش انجام کلرسنجی از آب:
۱ - باز گذاشتن شیر آب بمدت یک دقیقه۲ - شستشوی محفظه کیت کلرسنج با آب مورد نظر۳ - استفاده از معرف ها یا قرص طبق دستورالعمل سازنده کیت۴ - اختلاط کامل نمونه آب با معرف۵ - قرائت میزان کلر آزاد باقیمانده بلافاصله بعد از اختلاط۶ - مطابقت با مقدار توصیه شده در استاندارد ملی ۱۰۵۳ ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی آب آشامیدنی۷ - شستشوی کیت در پایان کارتست pH آب:
• شستشوی کیت با آب مورد نظر
• پر کردن محفظه کیت از آب مورد نظر تا خط نشانه
• اضافه کردن معرف فنل رد ( طبق دستورالعمل سازنده کیت)
• اختلاط کامل معرف با نمونه آب
• قرائت میزان  pH آب بلافاصله بعد از اختلاط و ثبت آن
• شستشوی کیت در پایان کار
• مطابقت با مقدار توصیه شده در استاندارد ملی ۱۰۵۳
نمونه برداری آب جهت آزمایش باکتریولوژیکی:
• جدا کردن کلیه متعلقات شیر آب ( شلنگ و……)
• تمیز کردن خروجی شیر با دستمال تمیز
• باز کردن شیر آب بمدت ۲-۱ دقیقه قبل از برداشت
• ضد عفونی کردن شیر آب با پنبه الکل مشتعل بمدت یک دقیقه
• باز کردن شیر آب بمدت ۲-۱ دقیقه قبل از برداشت
• برداشتن درب شیشه نمونه برداری آب به آهستگی
• پرکردن شیشه نمونه برداری از نمونه آب تا ۳/۲ فضای شیشه
• قرار دادن درب شیشه روی ظرف
• آزمایش کلر ازاد باقیمانده ؛ pH ؛ کلر ترکیبی ( طبق دستورالعمل کلرسنجی)• ثبت مشخصات روی بر چسب نمونه :
Ø  نوع منبع آبØ آدرس دقیق نقطه برداشتØ ساعت برداشتØ تاریخ برداشتØ میزان تست کلر آزاد و کلر ترکیبیØ میزانpH
Ø نام نمونه بردار
• استفاده از کلمن حاوی  Icepack جهت حمل نمونهنمونه برداری جهت آزمایش شیمیایی آب :
برای هر ماده شیمیایی در کتاب استاندارد متد دستورالعمل خاص روش نمونه برداری آب تدوین گردیده است.
- ظروف مورد استفاده از جنس پلی اتیلن  در حجم حداقل ۲ لیتر
- باز گذاشتن شیر آب بمدت ۱-۲ دقیقه
- ظرف بایستی تمیز و فقط مختص به برنامه نمونه برداری آب باشد.
- شستشوی ظرف چند بار با آب موردنظر
- پرکردن ظرف از آب مورد نظر
- در نهایت جهت تعدادی از فاکتورهای شیمیایی خاص ؛ تا ارسال نمونه به آزمایشگاه و آزمایش طبق دستورالعمل استاندارد متد ؛ مواد نگهدارنده تغییرات  pHو …. به نمونه آب اضافه می گردد.
- در صورت تهیه تجهیزات مورد نیاز؛ درجه حرارت ،  pH ،  هدایت الکتریکی در محل تعیین گردد.
توجه:
- اندازه گیری کلر آزاد باقیمانده در نمونه برداری جهت آزمایش شیمیایی برای بعضی از پارامترها ضروری است زیرا قبل از آزمایش باید کلر آزاد باقیمانده خنثی شود

کاربرد ید در ضد عفونی آب شرب

تهیه کننده : مهندس حسین معصوم بیگی

خلاصه :

ید عنصر شیمیایی است به مقدار کمی در آب حل می شود (۳۴/ گرم در لیتر ). متداولترین ترکیباتی ید که مورد استفاده قرار می گیرند یدید سدیم (NaI  ) و یدات پتاسیم( KIO₃)  است . در امور پزشکی ، ترکیبات رنگی ، فتوگرافی ترکیبات آلی و شیمیایی و داروسازی کاربرد دارد . ید 127 ایزوتوپ پایدار و ید 131 یک رادیو ایزوتوپ مصنوعی با نیمه عمر 8 روز می باشد . فقط مقادیر جزئی یدید ها در آب خام یافت می شود . آب دریا محتوی مقدارزیادی ید ( ۶۰-۵۰گرم در لیتر ) می باشد . در ضد عفونی آب استخرهای شنا و ضد عفونی آب شرب هم کاربرد دارد . مقدار ید باقی مانده در آب استخرهای شنا باید 6/ - 2/ میلی گرم در لیتر  باشد با این غلظت حتی انتروویروسها را تحت شرایط کنترل شده ، غیر فعال می کند . مقدار باقی مانده ید در آب جهت ضد عفونی مؤثر 1 میلی گرم در لیتر  می باشد . ید باکتری کش و ویروس کش و آمیب کش در دقت های 50- 5 میلی گرم در لیتر  می باشد ، ید عنصری جزئی مورد نیاز و ضروری در ساخت هورمون تیروئید است .

مقدار ید مورد نیاز روزانه 159 – 80  میلی گرم در لیتردر بالغین است و کاهش جذب روزانه ید منجر به بروز بیماری گواتر می شود . در ایالت متحده آمریکا برای پیشگیری از گواتر100 میلی گرم  یدید پتاسیم را به ازای هر گرم کلرید سدیم اضافه می کنند . بیشترین جذب ید از غذا بویژه غذاهای دریافتی می باشد . دریافت در  3 – 2 گرم ید ممکن است کشنده باشد . اگر بندرت چنین شرایط حادی ایجاد می شود . اینکه ید در هر گسترده ای جهت ضد عفونی آب کاربرد ندارد ، بدلیل اثرات فیزیولوژی یکی است که روی فعالیت غده تیروتید دارد و هزینه آن هم نسبا بالا ست و نیازمند کنترل و نظارت مداوم بر روی کیفیت آب است و توصیه می شود .

ید سریعا در مجاری گوارشی به یون یدید تبدیل شده و در فرایند متابولیسم به اندازه کاغی جذب می شود سمیت حاد ید خیلی بندرت و کم است . ولی سمیت مزمن ید (یدیسم ) بیشتر متداول  است و ثابت شده که در بعضی از مناطق ژاپن مصرف تا  80 میلی گرم در لیتران بدون بروز اثرات بیماری بوده است . از طرفی مصرفg/ man ۱۲ ید ، بمدت 12 هفته اول هیچگونه اثرات بیماری را در افراد نظامی نداشته است . البته دانشمندان محدودیت مصرف g/ man ۱۹/۲ دو میلی گرم درروز را تعیین کرده اند. وقتی مقدار ید جذب شده ۱۹/۱ میلی گرم در لیتر باشد اثرات نا مطلوب در پی خواهد داشت با توجه به اینکه فقط20 % ان ازطریق مصرف اب جذب شده باشد.وهمچنین وقتی انسان درمصرف مقادیربالای 5/16میلی گرم در لیتر ید قرار گیرد نباید مدت ان بیش از هفت روز باشد تا اثرات حاد بروز نکند .

ید موجود در هوا ۷/ میلی گرم بر متر مکعب در اتمسفر۸/۱ میلی گرم در لیترودر اب بارانی که به سطح زمین میرسد 5/8-8/1 میلی گرم در لیتر  می باشد. وقتی مقادیر ید موجود در اب کشور هندوستان۲/ میلی گرم در لیتر کمتر بوده میزان بروز گواتر فراوان و زیاد بوده است در حالی که در کشور نپال که میزان ید موجود در اب انها ۹میلی گرم در لیتر بوده میزان بروز گواتر بسیاراندک بوده وبعضاً نداشته اند.

در هر صورت وجود ید در اب اشامیدنی به عنوان یک hale elementضر ورتی ندارد به همین علت استانداردی در این خصوص در اب شربت تعیین نشده است ضمناٌ در مواقعی که از ید ضرورتاٌ برای ضد عفونی استفاده می شود بهتر است از هیپویدات پتاسیوم      ₍k io₃₎  که نسبت به سایر ترکیبات بیشتر در اب قابل حل شدن میباشد استفاده گردد.

اصلی ترین ویژگیهای آبهای سطحی وزیر زمینی:

آبهای سطحی وزیرزمینی بدلیل دردسترس بودن وهزینه کم بهره برداری بعنوان منابع اصلی تامین آب مورد نیاز بشر می باشند .

 آبهای سطحی (رودخانه ها – دریاها – اقیانوسها) دارای ویژگی های خاصی هستند.اصلی ترین این پارامترها عبارتند از:

1.این آبها معمولاً مواد معلق ( TS) و کدورت زیادی دارند(زلال نیستند).

2.مقدارpH  در این آبها بین 7 تا 8 می باشد.

4.حاوی شوینده ها ،مواد آلی و فلزات سنگین می باشند.

5.معمولاً آلوده به میکرواورگانیزمها هستند.

6.مقدار آمونیاگ ، فنول ، فسفاتها و نیتراتها در آنها زیاد است.

واصلی ترین پارامترهای آبهای زیر زمینی عبارتند از:

1.معمولاً زلالند.

2.مقدار مواد آلی در آنها بسیار ناچیز است.

3.مقدار فلزاتی مانند آهن و منگنز در آنها زیاد است.

4.معمولاً آلودگی میکروبی کمی دارند.

5.مقدار کل مواد جامد حل شده (TDS) در آنها تقریباً بالاست.

6.بدلیل وجود زوج بافری (H₂CO₃ – HCO₃^— ) خاصیت بافری دارند.

7.اسیدیته آنها بین 6.5تا 7.9 می باشد.

این ویژگیها فرایندهایی که بمنظور بهبود کیفیت بر روی آنها باید انجام گیرد را مشخص می کنند.

اصلی ترین پارامترهای تعیین کیفیت آب و پساب:

در ذیل عمده ترین ویژگیهایی که مقدارآنها تعیین کننده کیفیت آبها است به اختصارمعرفی می شوند.

 1.COD :اکسیژن مورد نیاز شیمیایی.

بر طبق استاندارد فاضلاب تا 99 در صد از آب تشکیل شده است و یک درصد مواد خارجی در فاضلاب وجود دارد که نیمی از آن آلی و نیمی مواد معدنی هستند.مواد آلی موجود در فاضلاب عامل اصلی آلودگی فاضلابها است واز آنجایی که میزان مواد آلی را بصورت مستقیم   نمی توان بدست آورد ،برای مشخص کردن میزان مواد آلی در یک نمونه فاضلاب ، میزان اکسیزن مورد نیاز برای تجزیه این مواد را اندازه می گیرند وآن را باپارامتر

CHEMICAL OXYGEN DEMAND)COD) (اکسیژن مورد   نیاز شیمیایی) بعنوان اصلی ترین پارامتر تعیین آلودگی فاضلاب نشان می دهند.

در گذشته مقدار این پارامتر را در آزمایشگاه بوسیله رفلاکس کردن نمونه و تیتراسیون باقیمانده آن تعیین می کردند.امروزه با پیشرفت روشهای اسپکترو فتومتری مقدار ان را با استفاده از روشهای نور سنجی تعیین می کنند.

 2.BOD:اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی.

BODیا اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی ،مقدار اکسیژنی است که باکتریها نیاز دارند تا مواد آلی موجود در فاضلاب را تبدیل به موادمعدنی قابل ته نشینی کرده، از فاضلاب جدا کنند ومعمولا مقدارآن 3/2 (دو-سوم) مقدار COD است. این پارامتر بسیار وابسته به تغییرات جوی –  پی اچ – میزانCOD اولیه و... است.

در آزمایشگاه این پارامتر را با استفاده از روش وینکلر(رشد دادن میکرواورگانیزمها) بدست می آورند.

 3.TDS : کلیه جامدهای حل شده در آب.

این پارامتر مقدارکل مواد جامد حل شده آب مانند انواع نمکها ویونها را نشان می دهد. متداولترین روش اندازه گیری آن روش هدایت سنجی و یا تبخیر مقداری نمونه صاف شده در دماهای متوسط است.

4.TSS : کلیه جامدهای معلق یا سوسپانسیون شده.

این پارامتر نشان دهنده تمامی مواد معلق شده در آب است که عامل کدورت آبها می باشد. معمولا در آزمایشگاه آن را ازروی میزان تفرق نور پلاریزه یا خشک کردن صافی و وزن کردن آن پس از عبور دادن نمونه از صافی بدست می آورند.

5.Hardness:سختی آب.

عمدتاً به مجموع غلظت یونهای کلسیم ،منیزیم واسترانسیم میگویند . کف نکردن صابون و یا مواد شوینده در آب نشان دهنده وجود این یونهاست.

سختی آب بصورت سختی دائم،موقت وکاذب وجود دارد ومعمول ترین روش اندازه گیری آن درآزمایشگاه تیتراسیون است.

6.قلیائیت: به میزان مقاومت یک نمونه آب در مقابل تغییرات غلظت یون هیدروژن و اسیدیته گویند وبه دو صورت قلیائیت  متیل اورانژ و قلیائیت فنول فتالئین وجود دارد.

در آزمایشگاه از روش تیتراسیون اسید- بازدردومرحله اندازه گیری می شود.

7.اسیدیته : (pH)

میزان غلظت یون هیدروژن در آب را گویند و در آزمایشگاه با استفاده از دستگاه پی-اچ متر وهدایت سنجی قابل اندازه گیری است.   

8.SAR :نسبت جذب سدیم.

معیاری برای اندازه گیری خطر یونهای سدیم در آبهای کشاورزی است.  برای تعیین آن میزان یون سدیم دریک نمونه را اندازه میگیرندو آن را برجذر اندازه سختی تقسیم میکنند.

 علاوه بر موارد ذکر شده فوق می توان غلظت فلزات و نافلزات و ترکیبات دیگرتاثیرگذار برکیفیت آب را از پارامترهایی دانست که با توجه به مورد استفاده آن با اهمیت است.

برای تعیین میزان آلودگی آبها باید دقت کرد که مورد استفاده آب مورد نظردرکجاست ، بعنوان مثال اگر قرار باشد آب تصفیه شده یک تصفیه خانه به مصرف کشاورزی برسد، مهمترین پارامترهای تعیین کننده کیفیت آن مقدار TDS،SAR، COD، BODویون Cl  است . حال اگرقرار باشد آب به مصرف شرب برسد میزان پارامترهایی که باید مدنظر قرار گیرد بسیار متعددترند.      

مقدمه آبی که ما می نوشیم حاوی املاح و مواد گوناگونی می باشد که پاره ای از آنها مضر و پاره ای دیگر نه تنها مضر نیستند بلکه برای سوخت وساز بدن بسیار مفید می باشند . مواد موجود در آب را می توان به شاخه های بیولوژیکی که عبارتند از انواع میکروبها و ویروسهاوانگلها و آمیب ها و ... ،و شیمیائی که عبارتست از عناصر ومواد شیمیائی نظیر بی کربنات وانواع کاتیونها آنیونها کربناتها سولفاتها فسفاتها و ... که وجود برخی از آنها در آب مایه سلامت و برخی دیگر عامل نقاهت و مرض می باشد .
آب یکی از مهمترینو پر قدرت ترین حلالهای شیمیایی می باشد لذا آب جاریبا توجه بهترکیبات شیمیایی بسترخود مقداری از عناصر را در خود حل می کند در زیر به بررسی اجمالی آنها می پردازیم.

ترکیبات موجود درآب عبارتنداز : نیترات ونیتریت ، آهن و منگنز، جامدات معلق،سولفات ، فسفات ،کلراید، فلوراید ،کلسیم و سدیم وعناصرناچیز
▪ درصد فراوانی عناصر در پوسته زمین:(۱)
ـ اکسیژن ۴۹.۵% سدیم ۲.۶۳% کلر ۰.۱۹% باریم ۰.۰۴%
ـ سیلیسیم ۲۵.۷% پتاسیم ۲.۴۰% فسفر ۰.۱۱% نیتروژن ۰.۰۳%
ـ آلومینیم ۷.۴% منیزیم ۱.۹۳% منگنز ۰.۰۹% فلوئور ۰.۰۳%
ـ آهن ۴.۷% هیدروژن ۰.۹% کربن ۰.۰۸% استرانسیم ۰.۰۲%
ـ کلسیم ۳.۴% تیتانیوم ۰.۶% گوگرد ۰.۰۶% سایر عناصر ۰.۴۷%
جامدات معلق:
جامدات معلق جامداتی هستند که محلول حقیقی نبوده و می توان با صاف کردن از محیط حذفشان نمود . جامدات کل معرف مجموع جامدات حل شده وجامدات معلق می باشد ( اکثر اوقات به مقدار جامدات کل مانده کل هم اطلاق می شود . در آب با منشأ، بستری است که آب در آن جاری می باشد از عوامل دیگر ایجاد مواد معلق می توان به نقش کارخانجات صنعتی و کارگاهها کودهای کشاورزی فاضلابهای شهری وصنعتی وکشاورزی و.... در ایجاد مواد معلق اشاره نمود .
استانداردهای سازمان بهداشت آب آشامیدنی آمریکا مقدار کل جامدات را برای یک آب قابل شرب خوب( ۵۰۰ ppm) خاطر نشان کرده است اما اگر در ایالتی و یا ناحیه ای نتوان به این استاندارد دست یافت مقدار(۱۰۰۰ ppm )نیز اجازه داده شده است .لازم به ذکر است که عملاً هیچ محدودیتی بطور مستقیم بر روی مقدار جامدات حل شده و معلق اعمال نگردیده و این محدوده توسط کدورت آب که نباید از (۱۰) واحد تجاوز کندکنترل می شود . (۲)
نیترات:
نیتریت ونیترات از دیگر مواد موجود درآب می باشند که معمولاً به مقدار نسبتاً کمی در آبهای طبیعی یافت می شوند ، احتمالاً ترکیبات نیتروژن دار از طریق فاضلاب های صنعتی و کشاورزی وتاحدودی صنعتی به این آبها وارد می شوند که با اکسید شدن این ترکیبات به نیترات توأم است، اداره بهداشت ایالات متحده آمریکا در ارتباط با استانداردهای آب آشامیدنی ،هیچگونه محدودیتی را در ارتباط با مقدار محتوی نیترات در آب عمل نکرده است . اخیراً،مشخص شده که وجود غلضت های بالایی از نیترات بالای ppm ۱۰ ? دلیل آبی شدن رنگ نوزادان تحت عنوان methem eglobinemia می باشد معمولاً وجود چنین غلظت های بالایی مربوط به آب چاههایی در مناطق روستایی و نزدیک به منابع نفوذ سطحی می باشد.( البته این تحقیق مربوط به کشور آمریکا می باشد.) (۳)
▪ میزان نیترات در آب چند نقطه در شهر اراک و دو نوع آب معدنی:
ـ منطقه دارایی ۳۹.۶۵ ppm دماوند(آب معدنی) ۷ ppm
ـ منطقه دانشگاه ۱۵.۲ ppm پلور( آب معدنی ) ۲ ppm
آهن: آهن به دو گونه آهن فرو و آهن فریک وجود دارد . آهن در فرم فریک کاملاً اکسیده شده در حالیکه در وضعیت فرو ، به گونه ای جزئی اکسیده می گردد . در آزمایش مقدار کل محلول شده و دو نوع ، یعنی آهن فرو و آهن فریک مورد سنجش قرار می گیرد . از آنجاییکه آهن یکی از فراوانترین عناصر پوسته جامد زمین می باشد در اکثر آبهای طبیعی وجود دارد .
آهن در آبهای سطحی به دلیل اکسید شدن توسط اکسیژن ، به صورت فریک می باشد ، اما آهن در آبهای چاه ، معمولاً بصورت فرو دیده می شود ، وقتی آب از درون چاه به سطح زمبن آورده می شود ،به محض تماس با هوای بیرون گاز دی اکسید کربن آزاد گشته و آهن فرو تبدیل به آهن فریک می گردد .
آهن در رده عناصر قشر ساز شبیه کلسیم و منیزیم قرار داده شده است و دلیل آنهم تشکیل رسوب از محلول و تولید یک لایه می باشد ، آهن در آب اشکالات زیادی را تولید می کند ، تولید لکه هایی میکند که لایه حفاظتی و بهداشتی دستشوئی ها را از بین برده و بر سایر ظروف مشابه تأثیرات سوئی می گذارد . از نقطه نظر قوانین بهداشتی دولت ایالات متحده آمریکا ،حداکثر مقدار این ماده دردرون آب قابل شرب حدود ۰.۳ ppm بصورتFeاست. (۲)(۳) از آنجا که حضور آهن به مقدار فراوان باعث ناهنجاریهای بهداشتی می گردد از اینرو حذف آن بسیار حائز اهمیت می باشد .
▪ حذف آهن از محیط به همراه فرآیندهای زیر صورت می گیرد(۴) ۱) هوا دادن ۲) منعقد ساختن ۳) نرم کردن توسط آهک و آهک کربنات سدیم ۴) تبادل یونی ۵) صافسازی تماسی
منگنز:
منگنز بیشتر در آبهای آهن دار با دامنه ای کمتر از آهن وجود دارد. اشکالاتی که در اثر حضور هریک از آنان بوجود می آید شبیه یکدیگر می باشد وروش حذف آهن بر منگنز نیز تأثیر می گذارد . منگنز بیشتر در آبها وجود داشته و معمولاً مقدارش بیشتر از ۳ ppm نمی باشد این عنصر ،مانندآهن از محلول راسب می شود و به فرم هیدروکسید منگنز قهوه ای یا سیاه رنگ در درون لوله های انتقال ، شیرها و غیره دیده می شود حضور منگنز تولید یکسری لکه های بد رنگ می کند . مقدار منگنز برای اکثر اهداف صنعتی نبایستی بیشتر از(۰.۱ ppm ۴) باشد و جهت تعدادی از فرایندها ، مانند تولید کاغذهای نرم و نازک ، این مقدار منگنز هم به عنوان آلوده کننده مطرح می شود .استاندارد اداره بهداشت آمریکا در این مورد بیشتر نبودن منگنز بصورت Mn درحدود ۰.۵ ppm ? در آب آشامیدنی را توصیه می نماید . (۳)
▪ روش های حذف منگنز از آب: ۱) هوادهی ۲) صاف سازی تماسی ۳) نرم کردن توسط آهک با آهک کربنات کلسیم ۴) نرم سازی توسط زئولیت
عناصر ناچیز موجود در آب : اصطلاح عنا صر ناچیز به آن دسته از عنا صر که به مقدار بسیار اندک (درحد اثر) در یک سیستم معین وجود داشته باشند اشاره دارد .
یک تعریف قابل قبول برای عناصر ناچیز چنین است ، عنصری که به مقدار چند قسمت در میلیون یا کمتر در نمونه وجود داشته باشد اصطلاح مواد ناچیز تعریف کلی تری است که هم برای مواد شیمیایی و هم برای عناصر بکار می رود .
جدول زیر مهمترین عنا صر ناچیز را که در آبها یافت می شوند را نشان می دهد ، بعضی از این عناصر به عنوان مواد غذایی برای زندگی جانوری وگیاهی شناخته می شوند ، ، بعضی از این عناصر به مقدار کم مورد نیاز حتمی هستند ولی مقدار زیاد آنها سمی است . بسیاری از مواد موجود در محیط زیست آبی دارای چنین رفتاری هستند.به خواص و ویژگی برخی از آنها در زیر اشاره شده است .
▪ وجود و اهمیت عناصر ناچیز در آبهای طبیعی و فاضلاب ها: (۳) ـ عنصر منبع تأثیر و اهمیت حدمجاز (ppm)
آرسنیک محصول فرعی استخراج معدن آفت کش ها سمی و احتمالاً سرطان زا ۵ ppm
کادمیم ضایعات صنایع فضولات استخراج معادن- آبکاری- لوله های آب در فرآیندهای شیمیایی جانشین روی می شود- باعث افزایش فشار خون وآسیب به کلیه ها و... ۰.۰۱ppm
بریلیم زغال سنگ و نیروگاههای هسته ای و صنایع فضایی مسمومیت حاد و مزمن و احتمالاً سرطان زا بور زغال سنگ،موادپاک کننده ،فضولات صنعتی سمی برای گیاهان ۱ ppm
کروم آبکاری فلزات، مواد افزودنی به برجهای خنک کننده عنصر ناچیز ضروری ۰.۰۵ ppm
مس آبکاری فلزات،فضولات صنعتی،زباله های شهری و معدنکاوی، عنصر ناچیز ضروری،برای جانوران سمی نیست ولی برای گیاهان سمی است ۱ ppm
فلوئور(یون) منابع ژئولوژیکی- پسمانده صنعتی بیش از ۱ppm باعث خرابی دندان میشود ۱.۷-۱.۸ ppm آهن پسمانده صنعتی-کان آب اسیدی ماده غذایی نه چندان سمی ضروری ۰.۰۵ppm سرب لوله های آب-بنزین معد نکاوی مسمومیت-نابودی حشرات ۰.۰۵ppm منگنز پسمانده صنعتی-کان آب اسیدی به مقدار زیاد برای گیاهان سمی ۰.۰۵p روی پسمانده صنعتی،لوله های آب آبکاری فلزات به مقدار زیاد برای گیاهان سمی ۵ ppm
فلوئور فلوئور (۰.۳)گرم به ازاء هر کیلو گرم از وزن پوسته زمین را شامل می شود . ترکیبات فلوئور در تولید آلومینیم مورد استفاده قرار می گیرند . و فلوراید در طی ساخت و استفاده کودهای فسفاته که تا ۴ درصد فلوئور دارندآزاد می شود مقادیر تماس روزانه با فلوراید بستگی به منطقه جغرافیایی دارد. اگر رژیم غذایی شامل ماهی، و چای باشد ،تماس از طریق غذا ممکن است به طور خاص زیاد باشد . در مناطق ویژه ،سایر غذاها و آلودگی هوا در محیط بسته ممکن است به مقدار قابل توجه در کل میزان تماس سهیم باشند مقادیر دریافتی بیشتر ممکن است از مصرف خمیردندان حاوی فلوراید ناشی شوند .
تماس با فلوراید از طریق آب آشامیدنی به مقدار زیاد بستگی به شرایط طبیعی دارد. مقادیر آن در آب خام معمولاًپایین تر از (۱.۵ mg/lit) است اما آبهای زیر زمینی ممکن است در مناطق غنی از مواد معدنی فلوئوردار ، محتوی حدود (۱۰ mg/lit) باشند برخی اوقات فلوراید جهت پیشگیری از پوسیدگی دندان به آب آشامیدنی افزوده می شود .فلورایدهای محلول پس از ورود آب آشامیدنی به بدن به سرعت در سیستم گوارش جذب میشوند. (۳)
در سال ۱۹۸۷ ، IARC (سازمان بین المللی پژوهش بر روی سرطان) فلورایدهای معدنی را در گروه ۳ طبقه بندی کرد. گر چه در یک مطالعه انجام شده بر روی موش های صحرایی نر ،شواهد دو پهلویی در خصوص سرطانزایی به دست آمده ولی مطالعات اپیدمیولوژی گسترده هیچ گونه شواهدی از سرطانزایی در انسان نشان نداده اند .
شواهدی دال بر اینکه مقدار رهنمودی (۱.۵ mg/lit) در سال ۱۹۸۴ نیاز به تجدیدنظر داشته باشد ، غلظت های بالاتر از این مقدار افزایش خط فلوروزیس دندان را به دنبال دارد و غلظت های بسیار بالاتر به فلوروزیس اسکلتی می انجامد . این مقدار بالاتر از آن چیزی است که برای فلوئورزنی مصنوعی آب توصیه شده است. (۵)
یکی از مطالبی که باید به آن اشاره کرداین نکته است که ترکیباتی مثل کربنات ? سولفات ودمای محیط وهمچنین pH برروی غلضت فلوراید مؤثر است. تأثیر سولفات بر فلوراید.(۱۱)
▪ آشنائی بیشتر با خواص فلوئور درآب در سال ۱۹۰۳ برای اولین بار در کلرادوی آمریکا یک دندان پزشک متوجه شد مردمی که ازآبهای دارای فلوئوراستفاده می کننداستحکام دندانهایشان بیشترمی شوداما لکه های قهوه ای رنگی روی دندانهایشان ایجاد می شود . مطالعات بعدی نشان داد که اگر میزان فلوئور آب حدود (۱mg/lit)یا به طور متوسط(۰.۷-۱.۵mg) باشد حداقل ۶۰% کاهش پوسیدگی دندان داریم و لکه های قهوه ای رنگ ایجاد نمی شود .
بررسی دیگری در آمریکا انجام شد . دو منطقه انتخاب شد که آب آنهاکمتر از(۷ mg/lit) یا PPM ( Parts Permillion ) فلوئور داشت.به آب یکی از مناطق فلوئور اضافه کردندو به آب منطقه دیگر فلوئور اضافه نشد. بعد از گذشت۱۰ سال کودکان را موردمطالعه قرار دادند . مشاهده کردند کودکانی که بعداز ۱۰ سال از اضافه شدن فلوئور۱۶ساله شده اند۴۰% پوسیدگی دندانهایشان نسبت به منطقه ای که به آب آن فلوئوراضافه نشده بودکاهش یافته است.و درکودکان۱۲ ساله در حقیقت ۴۸% از پوسیدگی دندانهاکاهش یافته بود.
بدین ترتیب اگراز بدو تولد بتوان فلوئور را به آب اضافه کرد و فلوئور مورد نیاز بدن را تأمین کرد، خطر پوسیدگی دندان ها کاهش می یابد.ضمن اینکه مطالعات بعدی نشان داداصولاً مردمی که ازآبهایی استفاده می کنندکه فلوئورکافی را دارد در آینده کلسی فیکاسیون عروق قلبی مخصوصاً عروق کروندوآئورت کمتر اتفاق می افتد.اما اگر میزان فلوئور از ۱.۵) (PPM تجاوز کند و به ۲برسد فلوئورزیس دندانی شروع می شودو اگر به ۲.۵ برسد معمولاً نشانه های انباشت فلوئور دردندانها که فلوئورزیس نام دارد مشاهده می شود. نکته مهم این است که اگر فلوئور آب در حد ۲.۵ PPM باشد فلوئورزیس ، زیبایی دندانها را از بین می برد .
منظره عمومی دندانها گچ می شود و شفافیت و براقی آنها را از بین می برد.روی این حالت کج دندانها ، یک نوار براق وجود دارد و روی این نوار براق لکه های قهوه ای رنگ دیده می شود . زمانی که فلوئور آب در حد۲.۵ PPM است.فلوئورزیس زیبایی دندانها را از بین می برد اما باعث استحکام دندانها می شود .
در حالی که وقتی مقدار فلوئور آب از حد ۲.۵ PPM بیشتر شود و مخصوصاً زمانی که به ۵-۶) (PPM برسد فلوئورزیس باعث استحکام دندانها نمی شود ، بلکه موجب تخریب بافت دندانی می شود و دندانها کاملاً قهوه ای رنگ شده و به مرور زمان پوسیده و پوک می شوندو کم کم می ریزند.
اگر فلوئور آب به بیش از۱۰ PPM برسدبرای افرادی که بیش از۳۰ سال در چنین منطقه ای زندگی می کنند نه تنها دندانها از بین می رود بلکه تئوزیز استخوانی هم ایجاد می شود. به گونه ای که اگر از ستون فقرات این افراد رادیولوژی تهیه کنیدیک لایه ستون یکنواخت به همراه زوائدی دیده می شودوافرادازدردهای استخوانی به شدت رنج می برند. نکته ای که حائز اهمیت است این است که در مناطقی که فلوئور آب زیاد است فلوئورزیس در دندانهای شیری معمولاً مشاهده نمی شود اما در دندانهای دائمی مشاهده می شود

روند تصفیه فاضلاب به روش برکه تثبیت :

 یکی از متداولترین روشهای تصفیه فاضلابهای شهری درتصفیه خانه های ایران ، روش برکه تثبیت بهمراه هوادهی می باشد، درذیل به اختصار به بررسی فرایندهایی که عمدتاً دراین گونه تصفیه خانه ها مورد استفاده قرارمی گیرد می پردازیم:

فرایندهای مورد استفاده در روش برکه تثبیت بطور کلی شامل موارد ذکر شده زیر می باشد که هرکدام از آنها به بخشهای مجزا تقسیم می شوند:

الف.فرایند فیزیکی یا مکانیکی

ب.فرایند بیولوژیکی

ج.فرایند شیمیایی

فرایندهای فیزیکی یا مکانیکی:

1.آشغالگیری

اولین مرحله ازفرایندهای فیزیکی در تصفیه خانه محسوب می شود که هدف ازآن حذف ذرات درشت ورودی به سیستم و جلوگیری از آسیب رساندن به سایر تجهیزات است.برای این منظورا زسرندهای مخصوص که با توجه به استانداردهای  فاضلاب مورد نظر طراحی شده است استفاده می گردد

معمولاً دو سری از این آشغالگیرها در یک تصفیه خانه وجود دارد که تفاوتشان در ابعاد شبکه های جمع آوری کننده می باشد و عبارتند از: 

الف.سرندهای دانه درشت ( Screen  coarse)

ب.سرندهای دانه ریز:(Screen File)

2.حوضچه های دانه گیر:(Grite Chamber)

در اکثر تصفیه خانه هایی که به روش برکه تثبیت کار می کنند حوضچه هایی طراحی شده است که در داخل آنها بوسیله سیستم هوادهی ، هوا با فشار از طریق دیفیوزرها وارد فاضلاب شده و این عمل باعث اکسیژن رسانی به سیستم جهت فرایند  بیولوژیکی و نیز کمک به ته نشینی وجداسازی ذرات شن وماسه وذرات چربی موجود در فاضلاب می شود.

بر روی حوضچه ها پلهای دانه روبی طراحی می شود که در هر بار حرکت رفت وبرگشتی خود بوسیله پاروها ذرات شن و ماسه را از کف و ذرات چربی معلق شده درروی سیستم را به ترتیب به سمت پمپهای دانه روب مستغرق درحوضچه ها و حوضچه های جداسازی چربی هدایت می کند.

3.کلاریفایرها:

از مهمترین دستگاههای موجود در تصفیه خانه های فاضلاب کلاسیفایر ها می باشند ومعمولاًدر مجاورت سیستم دانه گیر طراحی می گردد که قادر است ذرات شن و ماسه را از پساب پمپ شده توسط پمپهای دانه روب جدا کرده و پساب حاصل که ذرات شن و ماسه آن گرفته شده را دوباره به سیستم تزریق کند.

پس از این مراحل فاضلاب به سمت لاگونها (برکه ها) هدایت می شود تا در آنجا تحت اثر فعالیت باکتری ها فرایند بیولوژیکی آغاز گردد.

 فرایندهای بیولوژیکی:

فاضلابی که ذرات جامد و معلق آن تا حد زیادی گرفته شده است پس از خروج از حوضچه های دانه گیر وارد لاگونها که در ابعاد مختلف ( با توجه به حجم پساب ورودی – ظرفیت تصفیه خانه و...) طراحی شده اند میشود وآنجا درمجاورت نورخورشیدوتوسط انواع جلبکها وباکتریها به روش فتوسنتز فرایند بیولوژیکی که عمدتاً شامل مراحل وبخشهای زیر است انجام می پذیرد:

1.لاگون بی هوازی:

که در داخل آن باکتری های بی هوازی قسمت عمده ای از بار آلی ورودی که عامل اصلی آلودگی فاضلاب است را تجزیه و تبدیل به گاز مونو اگسید کربن ، متان، دی سولفید هیدروژن و اسید استیک و... می کنند.

2.لاگون اختیاری:

در این برکه باکتری های بی هوازی و هوازی( که دراثرتزریق هوا به داخل فاضلاب در داخل حوضچه ها با گذشت زمان فعال شده اند) دراعماق مختلف روند تجزیه مواد آلی را ادامه می دهند.

3.لاگون تکمیلی:

فرایند حذف مواد آلی و ناپایدار باقیمانده در اثرفعالیت باکتری های هوازی در این برکه تکمیل و تبدیل به ترکیبات پایداری مانند دی اکسید کربن و آب می شوند و بار آلی فاضلاب تا جای ممکن کاهش می یابد وسپس از طریق سرریز خروجی، پساب تصفیه شده با رنگ سبز آبی شفاف که مربوط به وجود انوع دیاتومه ها و جلبکهای سبزوآبیست خارج می شود.

  فرایند شیمیایی:

که درتصفیه خانه های آب بسیارحائزاهمیت وپرکاربرد است.این فرایند شامل افزودن مواد شیمیایی که کمک به فرایند تصفیه میکنند طی مراحل مختلف تصفیه به سیستم است و عمدتاْ این مواد شامل مواد منعقد کننده مانند ترکیبات آهن - آلومنیوم - پلیمرهای شبکه شونده (مقدار ماده منعقد کننده لازم برای یک نمونه آب یا پساب از روش آزمایش جارتست مشخص می شود) - افزودن کلر و... می باشد.در تصفیه خانه های فاضلاب معمولاً به افزایش کلر(کلرزنی) اکتفا میکنند  درکلرزنی سه هدف اصلی دنبال می شودکه عبارتند از:

1.گند زدایی

2.از بین بردن رنگ

3.از بین بردن بوی پساب خروجی

عمل افزایش کلردر تصفیه خانه ها بوسیله پکیج تزریق کلر و پمپدوزینگ انجام می گیرد.