مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمایش‌های مربوط به چربی و روغن (FOG) در آب و فاضلاب

۱. روش‌های اجرایی

• استخراج مایع–مایع (LLE) گراومتریک

  • اسیدی‌سازی نمونه تا pH≈2 (HCl یا H₂SO₄) برای شکستن امولسیون

  • استخراج با حلال غیرقطبی (داي‌اکسان یا MTBE) در چند مرحله

  • خشک‌کردن عصاره با Na₂SO₄ بی‌آب، تبخیر حلال در ارلن تا حجم معین

  • خشک‌کردن نهایی رسوب در فر 105 °C و توزین برای محاسبه mg FOG/L

• استخراج مایکروویو (EPA 1664B)

  • نمونه و حلال در مایکروویو اکسیدور با کنترل دما (100–120 °C)

  • تبخیر خودکار و توزین گراومتریک

• FT‑IR (ASTM D7066)

  • استخراج با سیکلوهگزان یا داي‌اکسان

  • اندازه‌گیری باند C–H (2920/2850 cm⁻¹) در طیف‌سنج مادون‌قرمز

  • محاسبه بر اساس منحنی کالیبراسیون Oleic Acid

• GC–FID (ASTM D3925)

  • استخراج SPE یا LLE

  • تزریق عصاره به کروماتوگراف گازی با آشکارساز یونش شعله‌ای

  • شناسایی و کمی‌سازی زنجیره‌های هیدروکربنی (C₁₀–C₃₀)

• کیت‌های میدانی Colorimetric

  • کارتریج یا کیت تجاری (Hach, LaMotte) مبتنی بر واکنش امولسیون–رنگ

  • خوانش مستقیم در فتومتر دستی

۲. دستگاه‌ها و لوازم

• Centrifuge / Separatory Funnel برای LLE

• Digestion Block یا Microwave Extractor برای روش مایکروویو

• FT‑IR Spectrometer با سلول مایع کوتاه مسیر

• GC–FID با ستون DB‑5 یا مشابه

• SPE Manifold و کارتریج‌های C18 یا Florisil

• ترازو دقیق (±0.1 mg) و فر خشک‌کن (105 °C)

• فتومتر پرتابل برای کیت‌های میدانی

۳. استانداردها و روش‌های مرجع

• EPA Method 1664A/B: Extraction and Gravimetric (LLE/Microwave)

• Standard Methods 5520 B: Partition–Gravimetric Method

• ASTM D 7066: Oil & Grease by FT‑IR

• ASTM D 3925: Oil & Grease by GC–FID

• ASTM D 7575: Microwave Extraction

• APHA 5520 B: Similar to SM 5520

۴. نکات اجرایی و مراقبتی

• نمونه‌برداری بدون headspace در بطری قهوه‌ای و افزودن نگهدارنده اسیدی بلافاصله

• پرهیز از ظروف پلاستیکی و استفاده از شیشه تفلون‌شده یا HDPE با خلوص بالا

• کنترل دقت pH نمونه (pH 2±0.1) برای استخراج کامل

• استفاده از blank میدانی و آزمایشگاهی و نمونه spike (80–120 %) برای کنترل آلودگی و ریکاوری

• سردکردن و نگهداری در 4 °C و انجام آنالیز حداکثر طی 14 روز

• حجم نمونه مناسب (100 – 500 mL برای دمین FOG پایین) و تکرارآزمایی duplicate

• کالیبراسیون منحنی با استاندارد Oleic Acid یا مخلوط چندزنجیره‌ای

• ثبت دقیق زمان و دمای استخراج و وزن اولیه/نهایی برای تکرارپذیری

خلاصه:
اندازه‌گیری FOG با LLE gravimetric (EPA 1664A) یا مایکروویو (1664B) روش مرجع است. FT‑IR و GC–FID روش‌های تکمیلی برای مشتقات و زنجیره‌های هیدروکربنی هستند. رعایت نمونه‌برداری صحیح، کنترل pH، blank/spike controls و کالیبراسیون دقیق برای نتایج معتبر ضروری است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمایش‌های مربوط به زنجیره کربن (COD / BOD₅) قبل و بعد از تصفیه آب و فاضلاب

۱. COD (Chemical Oxygen Demand)

روش‌ها و مراحل کلی:

• نمونه‌برداری:

  • برداشت نمونه خام (influent) و نمونه پس از واحد تصفیه (effluent) در بطری‌های مقاوم به اسید (شیشه‌ای یا HDPE)

  • اسیدی‌سازی ملایم (< pH 2 با H₂SO₄) برای جلوگیری از رشد میکروبی و اکسایش غیراخته‌ای

  • نگهداری در 4 °C و آنالیز در ≤ 48 h

• هضم و اکسیداسیون:

  • Closed Reflux Method

    1. افزودن حجم معین (2–10 mL) از محلول K₂Cr₂O₇ و H₂SO₄ غلیظ + Ag₂SO₄ (کاتالیزور) به نمونه

    2. هضم در بلوک هضم در 150 °C به مدت 2 h

    3. خنک‌سازی و در موارد «رنگ‌سنجی» رقیق‌سازی و خوانش Absorbance در λ≈600 nm

• آشکارسازی:

  • Colorimetric در اسپکتروفوتومتر

  • Titrimetric (پس از هضم) با Fe²⁺ و نشانه‌گر نشاسته–برمیل

دستگاه‌ها و تجهیزات:

• بلوک هضم (digester) با کنترل دقیق دما (150 °C)

• اسپکتروفوتومتر یا فتومتر COD

• تیتراتور الکترونیک (برای روش تیترومتریک)

• ظروف مقاوم به حرارت و اسید

استانداردها و روش‌های مرجع:

• Standard Methods 5220 C (Closed Reflux, Colorimetric)

• Standard Methods 5220 B (Closed Reflux, Titrimetric)

• ISO 6060: Water quality — Determination of COD

• EPA Method 410.4

نکات اجرایی و مراقبتی:

• دمای هضم و زمان دقیق (150 °C × 2 h) برای اکسایش کامل

• افزودن Ag₂SO₄ جهت غلبه بر اکسایش ترکیبات کلردار

• اطمینان از رقیق‌سازی مناسب تا Abs بین 0.2–1.0

• اجرای blank، spike recovery و duplicate برای QC

• نمونه‌های فاضلاب مات را پیش‌صاف کنید (0.45 µm) تا رسوب روی مانع نشود

۲. BOD₅ (Biochemical Oxygen Demand in 5 days)

روش‌ها و مراحل کلی:

• نمونه‌برداری:

  • برداشت نمونه خام و تصفیه‌شده در بطری‌های BOD (300 mL)

  • نگهداری در 4 °C و آنالیز در ≤ 6 h برای جلوگیری از مصرف اکسیژن خودبه‌خودی

• تثبیت محیط:

  • افزودن محلول بافر فسفات (pH≈7.2) و املاح Mg, Ca, Fe

  • در صورت BOD₅ بالا، رقیق‌سازی با آب اکسیژن‌دار (DO≥7 mg/L)

• اندازه‌گیری DO:

  • ثبت DO₀ با روش وینکلر یا حسگر الکتروشیمیایی

  • انکوبه بطری‌ها در تاریکی و 20 ± 1 °C به مدت 5 روز

  • ثبت DO₅ پایان دوره

• محاسبه BOD₅:

  BOD5=(DO0−DO5)×VکلVنمونه×f \{BOD}_5 = \frac{(DO_0 - DO_5) \times V_{\{کل}}}{V_{\{نمونه}} \times f}

  که ff ضریب رقت است

دستگاه‌ها و تجهیزات:

• بطری‌های BOD شیشه‌ای یا پلی‌اتیلن مخصوص

• DO متر پرتابل یا وینکلر kit

• انکوباتور تاریک با دمای ثابت 20 °C

• پی‌اچ‌متر برای بررسی pH پیش و پس

استانداردها و روش‌های مرجع:

• Standard Methods 5210 B: BOD₅ (Dilution and Seeding methods)

• ISO 5815‑1/2: Determination of BOD

• EPA Method 405.1

• ASTM D 2572: BOD test methods

نکات اجرایی و مراقبتی:

• حفظ دمای دقیق 20 ± 1 °C و تاریکی کامل (جلوگیری از فتوسنتز)

• تضمین DO₅ ≥ 1 mg/L یا رقیق‌سازی بیشتر نمونه

• کالیبراسیون روزانه DO متر و پی‌اچ‌متر

• جلوگیری از نشت بطری و مصرف اکسیژن توسط ارگانیسم‌های داخل بطری مگر نمونه

• اجرای blank (فرمالین‌شده) و duplicate برای QC

۳. کاربرد قبل و بعد از تصفیه

• مشخص کردن Removal Efficiency

  • \{Removal %} = \frac{\{Influent} - \{Effluent}}{\{Influent}} \times 100

• پایش عملکرد واحدهای بیولوژیک و شیمیایی

  • کاهش COD نشان‌دهنده تخریب آلی شیمیایی و بیولوژیک

  • کاهش BOD₅ نمایانگر فعالیت بیولوژیک موفق

• تعیین نسبت BOD₅/COD

  • شاخص قابلیت بیولوژیکی (Biodegradability Index)

  • مقدار مطلوب قبل از تصفیه > 0.3 و پس از تصفیه < 0.1

جمع‌بندی:
COD و BOD₅ دو شاخص اصلی زنجیره کربن هستند که باید قبل و بعد از تصفیه اندازه‌گیری شوند تا کارایی فرآیندها و قابلیت بیولوژیکی ترکیبات آلی ارزیابی گردد. رعایت دقیق نمونه‌برداری، شرایط هضم و انکوباسیون، کالیبراسیون دستگاه‌ها و کنترل کیفیت برای نتایج معتبر ضروری است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمایش پروفایل قلیائیت و اسیدیته در آب و فاضلاب

۱. مفاهیم و تعاریف

• قلیائیت (Alkalinity): ظرفیت آب برای خنثی‌سازی اسید تا رسیدن به pH مشخص (معمولاً pH 8.3، 8.2 و 4.5)

• اسیدیته (Acidity): ظرفیت آب برای خنثی‌سازی قلیا تا pH 8.3 یا 8.2

۲. روش‌های اجرایی

• تیتراسیون با اسید استاندارد (برای قلیائیت):

  1. اندازه‌گیری حجم دقیق نمونه (50–100 mL)

  2. افزودن چند قطره نشانگر فنول‌فتالئین → تیتر تا ناپدید شدن رنگ (pH≈8.3) برای Phenolphthalein Alkalinity

  3. افزودن چند قطره نشانگر متیل اورانژ → تیتر تا تغییر رنگ به نارنجی (pH≈4.5) برای Total Alkalinity

  4. ثبت حجم اسید 0.02–0.1 N مصرف‌شده و محاسبه بر حسب mg CaCO₃/L

• تیتراسیون با باز استاندارد (برای اسیدیته):

  1. اسیدیته بالا: نمونه را با NaOH 0.02–0.1 N تیتر تا رسیدن به pH 8.3 (فنول‌فتالئین)

  2. در صورت نیاز، ادامه تا pH 10.0 (نشانگر پتاسیوم فسفات) برای تعیین Total Acidity

  3. ثبت حجم باز مصرفی و محاسبه اسیدیته بر حسب mg CaCO₃/L

• پروفایل pH در طی titration (Gran Plot):

  • استفاده از پروب pH‌متر با ثبت پیوسته pH حین اضافه کردن تیتر

  • رسم منحنی pH vs حجم تیتر برای تشخیص دقیق نقاط پایان و مشتقات آن

۳. دستگاه‌ها و تجهیزات

• پی‌اچ‌متر دیجیتال با پراب شیشه‌ای ترکیبی و دماسنج داخلی

• تیتراتور الکترونیک (بورت خودکار) برای دقت بالا در حجم تزریق

• محلول‌های استاندارد اسید/باز (HCl, H₂SO₄ یا NaOH 0.02–0.1 N) کالیبره‌شده

• نشانگرهای شیمیایی:

  • فنول‌فتالئین (pH≈8.3)

  • متیل اورانژ (pH≈4.5)

  • (در صورت نیاز) بنتزوتیمول بلو یا پتاسیوم فسفات برای pH بالاتر

• ظروف شیشه‌ای تمیز (ارلن، بورت، پیپت) بدون اثر بافرهای قبلی

• دفتر ثبت حجم تیتر و تغییرات pH برای رسم منحنی پروفایل

۴. استانداردها و روش‌های مرجع

• Standard Methods 2320 B/C/D: Alkalinity by titration

• Standard Methods 2310 B: Acidity by titration

• ISO 9963‑1/2: Water quality — Determination of alkalinity

• EPA Method 310.1: Alkalinity

• ASTM D1067: Alkalinity and acidity in water

۵. نکات اجرایی و مراقبتی

• کالیبراسیون pH‌متر: هر روز با بافرهای pH 4.00, 7.00, 10.00

• دمای نمونه: تیتراسیون در حدود 20–25 °C؛ در صورت تفاوت دما، تأثیر روی pH و حجم مصرفی را مد نظر داشته باشید

• حجم نمونه و رقت: برای نمونه‌های با قلیائیت/اسیدیته بسیار بالا یا پایین، حجم یا نرمالیته تیتر را متناسب انتخاب کنید

• انتخاب نشانگر مناسب: بر اساس محدوده pH نقطه پایان (pH 8.3، 4.5 یا دیگر)

• ثبت دقیق: حجم تزریق‌شده را بلافاصله بعد از هر نقطه پایان یادداشت کنید تا منحنی مشتق‌گیری دقیق شود

• تکرارپذیری: انجام duplicate حداقل برای هر نمونه و کنترل blank (آب مقطر + تیتر)

• پرهیز از CO₂: نمونه‌های قلیائی را سریع آنالیز کنید یا با نفوذ گاز بی‌اثر (N₂) از جذب CO₂ هوا جلوگیری نمایید

خلاصه:
پروفایل قلیائیت و اسیدیته با تیتراسیون دقیق (Phenolphthalein & Methyl Orange indicators) و پایش pH مطابق Standard Methods 2320/2310, ISO 9963, EPA 310.1 انجام می‌شود. برای دقت بالا از تیتراتور الکترونیک، کالیبراسیون روزانه pH‌متر، کنترل دما و رسم منحنی pH vs حجم بهره ببرید.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمایش‌های تست سمیت حاد آبزیان (Acute Toxicity) در آب و فاضلاب

برای ارزیابی سریع اثرات سمی نمونه‌های آب یا پساب بر ارگانیسم‌های آبزی از مجموعه آزمون‌های استاندارد «تست سمیت حاد» استفاده می‌شود. در ادامه روش‌های متداول، تجهیزات موردنیاز، استانداردهای مرجع و نکات اجرایی هر آزمون فهرست شده است.

۱. تست‌ زنده‌مانی دافنیا (Daphnia Acute Immobilization Test)

• روش اجرایی:

  • استفاده از میگوک مانند Daphnia magna یا D. pulex، سن جوان (< 24 h پس از دگردیسی)

  • پرورش در شرایط کنترل‌شده (۲۰ ± ۲ °C، نور چرخه 16:8 h نور/تاریکی)

  • آماده‌سازی رقت‌های سریالی (مثلاً 5–7 غلظت) در حجم 50–100 mL در کوپک‌های شیشه‌ای

  • قرار دادن 5–10 ایندیوید در هر غلظت، همراه با شاهد (control)

  • عدم تغذیه حین آزمون؛ پس از 24 و 48 h شمارش ایندیویدهای متحرک/ immobilized

  • محاسبه EC₅₀ (غلظتی که 50 % دافنیاها ناتوان می‌شوند)

• تجهیزات و لوازم:

  • انکوباتور یا اتاقک دمایی 20 ± 2 °C

  • کوپک‌های 50–100 mL شیشه‌ای شفاف، بدون headspace

  • منبع نور ثابت (LED یا فلورسنت)

  • ترازوی دقیق برای وزن کردن محیط پرورش

  • نرم‌افزار یا جدول MPN برای محاسبه EC₅₀

• استانداردها و روش‌های مرجع:

  • OECD Guideline 202: Daphnia sp. acute immobilisation test

  • ISO 6341: Water quality — Determination of the inhibition of the mobility of Daphnia magna

  • EPA 821-R-02-012: Short-term methods for estimating the chronic toxicity of effluents

• نکات اجرایی و مراقبتی:

  • استفاده از آب سخت تهیه‌شده استاندارد (hardness 60–100 mg CaCO₃/L)

  • تهویه ملایم بدون ایجاد جریان قوی که دافنیا را جابجا کند

  • نگهداری کلونی‌های مادر مسلط و تغذیه استاندارد (آلوئلا، خشک‌شده ریزجلبک)

  • اجرای duplicate یا triplicate برای هر غلظت

  • کنترل pH (±0.2) و DO (> 3 mg/L) در آغاز و پایان آزمون

۲. تست زنده‌مانی ماهی (Fish Acute Toxicity Test)

• روش اجرایی:

  • استفاده از گونه‌هایی مانند Pimephales promelas (fathead minnow) یا Oncorhynchus mykiss (rainbow trout)

  • انکوبه در تانک‌های 7–10 L با جریان ثابت یا مفیدسازی مکرر (renewal)

  • قرار دادن 7–10 ماهی جوان (اندازه و سن مشخص) در هر غلظت، بعلاوه شاهد

  • عدم تغذیه حین 96 h آزمون

  • ثبت mortalities هر 24 h و محاسبه LC₅₀ (غلظتی که 50 % ماهیان می‌میرند)

• تجهیزات و لوازم:

  • تانک‌های شیشه/پلاستیک با حجم مناسب و سیستم هوادهی

  • پمپ هوا و سنگ هوا برای حفظ DO

  • سیلندر مدرج برای رقت‌سازی دقیق

  • صافی جریان یا apparatus renewal برای تعویض دوره‌ای آب

  • کالیبراسیون دما و pH

• استانداردها و روش‌های مرجع:

  • OECD Guideline 203: Fish, acute toxicity test

  • ISO 7346‑1: Determination of acute lethal toxicity to fish in an aqueous medium

  • EPA 821-R-02-012: Short-term methods for estimating the chronic toxicity of effluents (Fish acute)

• نکات اجرایی و مراقبتی:

  • شرایط تهویه و DO ≥ 60 % اشباع در کل آزمون

  • دمای ثابت ±1 °C (به‌ویژه برای گونه‌های آب سرد)

  • جلوگیری از انباشت مواد زائد و آمونیاک با تعویض آب یا سیستم flow-through

  • کنترل سلامت ماهیان پیش از آزمون (observed behavior, absence of lesions)

۳. تست لجن فعال (Activated Sludge Respiration Inhibition)

• روش اجرایی:

  • نمونه لجن فعال خام (MLSS 2–4 g/L) از تصفیه‌خانه

  • تعادل اکسیژن مصرف پایه در دستگاه respirometer

  • افزودن رقت سریالی نمونه آب/پساب

  • اندازه‌گیری کاهش نرخ مصرف اکسیژن (OUR) طی 3–4 h

  • محاسبه IC₅₀ برای inhibition of respiration

• تجهیزات و لوازم:

  • Respirometer (مانند OxiTop, BODTrak) با حسگر DO یا فشار

  • دماسنج و همزن مغناطیسی ملایم

  • بطری‌های مخصوص BOD با حجم ~300 mL

• استانداردها و روش‌های مرجع:

  • ISO 8192: Determination of the inhibitory effect of water samples on the respiratory activity of activated sludge

  • OECD 209: Activated sludge, respiration inhibition test

• نکات اجرایی و مراقبتی:

  • تعادل اولیه OUR در شرایط dark و همزدن ملایم

  • تکرار آزمون حداقل duplicate

  • کنترل pH (7.0–7.5) و دما (20 ± 1 °C)

  • تهیه بیکرهای تهویه شوده برای پیش‌تصفیه لجن

۴. میکروارگانیسم‌های شاخص (Coliforms, E. coli, Clostridium perfringens)

• روش‌های اجرایی:

  • Membrane Filtration: فیلتر 0.45 µm، کشت روی محیط اختصاصی (m-Endo, m-TEC, m-CP)

  • Most Probable Number (MPN): لوله‌های Lauryl Sulfate Tryptose/Brilliant Green e.g. Colilert

  • Chromogenic Media: تفکیک سریع کل و مدفوعی

• تجهیزات و لوازم:

  • انکوباتورهای 35 °C و 44.5 °C

  • فیلتراسیون خلأ و فیلترهای استریل

  • Quanti-Tray/Colilert apparatus

• استانداردها و روش‌های مرجع:

  • ISO 9308‑1/2, ISO 6461‑2 (C. perfringens)

  • EPA 1603/9221 B, C

• نکات اجرایی و مراقبتی:

  • آنالیز حداکثر ≤ 8 h پس از نمونه‌گیری

  • استفاده از نمونه‌های کنترل مثبت/منفی

  • شرایط sterile در کل فرآیند

خلاصه:
برای آزمون سمیت حاد معمولاً از تست‌های Daphnia (OECD 202)، ماهی (OECD 203) و مهار تنفس لجن (OECD 209) بهره می‌گیرند. تجهیزات اساسی شامل انکوباتور، تانک/کوپک شیشه‌ای، respirometer و دستگاه‌های کراوماتوگرافیک نیستند؛ استانداردها ISO/EPA/OECD باید دقیقاً پیروی شوند. رعایت کنترل دما، pH، DO، replicate و blank/spike controls برای اعتبار نتایج حیاتی است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمایش تثبیت و ته‌نشینی لجن (Sludge Settling Tests)

۱. SVI (Sludge Volume Index)

• همان‌طور که پیش‌تر توضیح داده شد، SVI حجم لجن رسوب‌کرده پس از ۳۰ دقیقه بر حسب mL تقسیم بر غلظت MLSS (g/L) است.

• کاربرد: تعیین رفتار ته‌نشینی در فرایند بیولوژیک

۲. Zone Settling Test (Batch Settling Curve)

• روش اجرا:

  • نمونه لجن فعال مخلوط‌شده را در استوانه مدرج (۱ L) قرار دهید.

  • ثبت عمق لجن رسوب‌کرده در فواصل زمانی مشخص (مثلاً هر 1 min تا 30 min، سپس هر 5–10 min تا یک ساعت).

  • رسم منحنی عمق vs زمان؛ سه ناحیه: سریع (Zone I)، کند (Zone II) و فله‌ای (Zone III).

• پارامترها:

  • سرعت ته‌نشینی اولیه (V₀) از شیب zone I

  • نرخ کند ته‌نشینی (Zone II settling velocity)

  • حجم پایانی لجن برای طراحی clarifier

۳. Jar Test for Flocculation & Settling

• روش اجرا:

  • نمونه‌های آب یا فاضلاب را در چند جا بر اساس دُزهای منعقدکننده (آلوم، فریک کلرید) و فلوکولانت (پلیمر) قرار دهید.

  • همزدن سریع (100 rpm/1 min)، سپس همزدن کند (30 rpm/15 min)، بعد ایستادن (30–60 min).

  • اندازه‌گیری عمق لجن رسوب‌شده و کدورت فاز بالایی.

• کاربرد: انتخاب دُز بهینه منعقدکننده برای بهترین ته‌نشینی

۴. دستگاه‌ها و لوازم

• استوانه مدرج یا Imhoff cone برای zone settling و SVI

• همزن برقی (Jar test apparatus) با سرعت‌های قابل تنظیم

• پی‌اچ‌متر و دماسنج برای کنترل شرایط

• فتومتر یا کدورت‌سنج برای اندازه‌گیری ذرات معلق پس از رسوب

۵. استانداردها و روش‌های مرجع

• Standard Methods 2710 B: SVI

• Standard Methods 2540 F: Zone settling of suspended solids

• ISO 11734: Methods for settling characteristics in UASB reactors

• EPA Operation and Maintenance Manuals: Jar Test procedures

۶. نکات اجرایی و مراقبتی

• دمای محیط: ته‌نشینی و واکنش منعقدکننده به دما حساس است؛ ترجیحاً 20–25 °C

• همزدن یکنواخت: جلوگیری از ایجاد تلاطم و حباب در تست zone settling

• ثبت دقیق زمان و عمق: استفاده از ساعت کرنومتر و نشانگر واضح روی استوانه

• نمونه‌برداری یکنواخت: از نقاط مختلف مخزن لجن برای نمایندگی بهتر نمونه

• کنترل کیفیت: اجرای duplicate و بررسی تاثیر ماتریس (غلظت MLSS متفاوت)

خلاصه:
سختی کل را معمولاً با EDTA titration (SM 2340 C, ISO 6059) تعیین می‌کنند و برای بررسی ته‌نشینی لجن از SVI (SM 2710 B) و zone settling tests (SM 2540 F) استفاده می‌شود. Jar test ابزار کلیدی برای بهینه‌سازی منعقدسازی و ته‌نشینی در تصفیه آب و فاضلاب است. رعایت دقیق pH، دما، زمان‌بندی و کنترل کیفیت برای حصول نتایج معتبر ضروری است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمایش نیتروژن کل (TKN) در آب و فاضلاب

۱. روش‌های اجرایی

• روش کلاسیک کجلدال (Digestion‑Distillation–Titration)

  1. هضم: نمونه را با اسید سولفوریک غلیظ + کاتالیزور (سولفات پتاسیم + کبالت یا سلنیوم) در بلاک هاضم تا کربن ارگانیک به CO₂ و نیتروژن آلی به آمونیوم تبدیل شود.

  2. خنثی‌سازی و تقطیر: افزودن قلیای قوی (NaOH یا Na₂CO₃) → آزادسازی NH₃ → تقطیر آن به داخل محلول اسیدی (بوریک اسید).

  3. تیترومتری: تیتر محلول جذب‌شده با HCl استاندارد (یا H₂SO₄) تا رسیدن به نقطه پایان نشاسته–برمیل، محاسبه میزان NH₃ و تبدیل به TKN (mg N/L).

• دستگاه اتوماتیک کجلدال (Auto‑Kjeldahl Analyzer)

  • سیستم یکپارچه هضم گرمابی (مایکروویو یا بلاک)، تقطیر خودکار و تیتر الکترونیک.

  • کاهش مصرف اسید و دقت بالاتر در حجم‌های کوچک نمونه.

• روش‌های جایگزین (Semi‑Micro, Salicylate–Hypochlorite)

  • روش رنگ‌سنجی Salicylate: اکسیداسیون نمک‌های آمونیوم با هیپوکلریت → رنگ زرد–سبز با سالیسیلات → خوانش در λ≈660 nm؛ مناسب نمونه‌های با غلظت بالا پس از حذف ماتریس.

  • آنالایزر جریان‌تزریقی (FIA‑TKN): هضم آنلاین + جریان تزریقی + آشکارسازی رنگ‌سنج.

۲. دستگاه‌ها و تجهیزات مورد نیاز

• Digestion Block یا Kjeldahl Digester (حرارتی تا 420 °C)

• واسطه‌های هضم: کاتالیزور (K₂SO₄/Se یا Cu) و اسید H₂SO₄ غلیظ

• Titration Unit: بورت الکترونیک یا دستگاه تیتر خودکار با نشانه‌گر نشاسته–برمیل

• Distillation Apparatus: تقطیر کلاسیک شیشه‌ای یا تقطیر اتوماتیک با بخار

• Spe‑FIA System (اختیاری): آنالایزر رنگ‌سنج جریان‌تزریقی

• پی‌اچ‌متر برای تنظیم و کنترل pH محلول فرارگیری

۳. استانداردها و روش‌های مرجع

• Standard Methods 4500‑Norg B: روش Kjeldahl کلاسیک

• ISO 16754: Water quality — Determination of total nitrogen (Kjelldahl method)

• EPA Method 351.2: TKN by Automated Block Digestion and Distillation

• ASTM D 5176: Salicylate–Hypochlorite Method for Ammonia, applicable به TKN پس از هضم

• USGS I‑2540 B: Kjeldahl nitrogen in water

۴. نکات اجرایی و مراقبتی

• نمونه‌برداری و نگهداری

  • اسیدی‌سازی موقت نمونه (pH<2 با H₂SO₄ ملایم) برای جلوگیری از تبخیر NH₃

  • نگهداری در 4 °C و تحلیل در اسرع وقت (≤ 48 h)

• هضم کامل

  • استفاده از نسبت نمونه به اسید مناسب (50–100 mL آب + 5–10 mL H₂SO₄)

  • افزودن کافی کاتالیزور برای کاهش زمان هضم و اطمینان از شفافیت محلول

• خنثی‌سازی و تقطیر

  • افزودن قلیای کافی به بالای pH≈10.5 برای تضمین آزادسازی کامل NH₃

  • کنترل جریان بخار و حجم تقطیر (حدود 50–100 mL تقطیر)

• تیترومتری دقیق

  • کالیبراسیون بورت با محلول استاندارد HCl (0.1 N)

  • خوانش نقطه پایان با نشانه‌گر نشاسته–برمیل یا تیتر خودکار برای افزایش دقت

• کنترل کیفیت

  • اجرای blank digestion, matrix spike (80–120 % recovery) و duplicate (%RSD < 5)

  • استفاده از Standard Reference Material (SRM) نیتروژن آلی برای صحت نتایج

• محاسبه و گزارش

  • گزارش TKN به‌صورت mg N/L

  • ذکر موارد: حجم نمونه، حجم اسید مصرفی، زمان و دمای هضم، حجم تقطیر، حجم و نرمالیته تیتر

خلاصه:
روش کلاسیک Kjeldahl با هضم اسیدی + تقطیر + تیترومتری (Standard Methods 4500‑B, ISO 16754) همچنان مرجع است؛ روش‌های خودکار و رنگ‌سنجی Salicylate/FIA برای تسریع و کاهش مصرف مواد شیمیایی به‌کار می‌روند. کلید موفقیت «هضم کامل، کنترل pH و دما، تقطیر بهینه، تیترومتری دقیق و کنترل کیفیت مستمر» است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمایش شاخص حجم لجن (SVI) در آب و فاضلاب

۱. روش انجام آزمایش

• برداشتن نمونه‌ی شناور لجن فعال از راکتور (حجم≈۱ L) و انتقال آرام به سیلندر مدرج (Imhoff cone یا استوانه‌ی ۱ L)

• همزدن ملایم نمونه (۲۰–۳۰ s با شیشه همزن یا همزن دستی) تا لجن یکنواخت شود، اما در ایجاد حباب زیاده‌روی نشود

• قرار دادن سیلندر در حالت ایستا و صبر به مدت ۳۰ دقیقه

• خواندن حجم لجن رسوب‌کرده بر حسب mL (V₃₀) از نشانگر مدرج

• نمونه‌برداری از فاز بالایی برای تعیین MLSS (Total Suspended Solids): فیلتراسیون ۰.۴۵ µm → خشک‌کردن در ۱۰۳–۱۰۵ °C → وزن‌کردن → MLSS (g/L)

• محاسبه SVI:

SVI (mL/g)=V30 (mL/L)MLSS (g/L)\{SVI (mL/g)} = \frac{V_{30}\ (\{mL/L})}{\{MLSS (g/L)}}

۲. دستگاه‌ها و تجهیزات

• سیلندر مدرج یک لیتری (Imhoff cone یا استوانه‌ی شفاف با نشانگر mL)

• همزن دستی (شیشه یا میله هم‌زن)

• دستگاه فیلتراسیون خلأ و فیلم فیلتر GF/C یا ممبران 0.45 µm

• فر آزمایشگاهی (oven) با کنترل دمای ۱۰۳–۱۰۵ °C

• ترازو دقیق (دقت ±۰.۱ mg)

• دسیکاتور برای سردکردن فیلترها

• پی‌اچ‌متر (اختیاری برای ثبت شرایط pH)

• ترمومتر برای ثبت دمای نمونه

۳. استانداردها و روش‌های مرجع

• Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 2710 B: Sludge Volume Index

• ISO 11734 (روش UASB، ارجاع به SVI در پردازش لجن)

• EPA (روش‌های تصفیه فاضلاب): اشاره‌ی ضمنی به SVI در راهنماهای بهره‌برداری

۴. نکات اجرایی و مراقبتی

• دما: SVI وابسته به دماست؛ اندازه‌گیری در ۲۰–۲۵ °C یا ثبت دما برای مقایسه

• زمان رسوب‌دهی: حتماً دقیقاً ۳۰ دقیقه صبر شود؛ کمتر یا بیشتر باعث خطا می‌شود

• همزدن: یکنواخت باشد ولی حباب هوا کم؛ حباب‌های زیاد حجم ظاهری را افزایش می‌دهند

• MLSS: باید در همان روز و در دمای آزمایشگاه تعیین شود تا تغییرات بیولوژیک رخ ندهد

• نمونه یکنواخت: از نقاط مختلف راکتور نمونه‌برداری و مخلوط کنید تا نماینده باشد

• کنترل کیفیت: اجرا کردن duplicate و blank (آب) برای بررسی گیرش فیلتر و تکرارپذیری

• ثبت شرایط: pH، دما، زمان همزدن و زمان شروع/پایان رسوب‌دهی در گزارش مستند گردد

نکته نهایی:
SVI معیار مهم قوام لجن و کارایی ته‌نشینی در تصفیه بیولوژیک است؛ دقت در همزدن، زمان‌سنجی دقیق، کنترل دما و تعیین سریع MLSS برای نتایج معتبر و قابل‌مقایسه ضروری است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمایش TSS (Total Suspended Solids) و VSS (Volatile Suspended Solids)

۱. روش انجام آزمون TSS

• نمونه‌برداری: برداشتن حجم معینی (معمولاً 500 mL) در بطری تمیز و نگهداری در 4 °C تا 24 h.

• وزن اولیه فیلتر: خشک کردن فیلتر شیشه‌ای (GF/C یا ممبران 0.45 µm) در فر 103–105 °C تا وزن ثابت و سردکردن در دسیکاتور؛ وزن W₁.

• فیلتراسیون: عبور کل حجم نمونه از فیلتر تحت خلأ.

• شستشو: با چند میلی‌لیتر آب مقطر برای حذف نمک‌های محلول.

• خشک‌سازی: فر 103–105 °C به مدت 1 h تا وزن ثابت؛ سردکردن و وزن‌کردن فیلتر با رسوب؛ وزن W₂.

• محاسبه TSS:

TSS (mg/L)=W2−W1Vنمونه (L)×106\{TSS (mg/L)} = \frac{W_2 - W_1}{V_{\{نمونه (L)}}} \times 10^6

۲. روش انجام آزمون VSS

• پس از تعیین TSS و وزن W₂، فیلتر با رسوب را در مuffle furnace قرار دهید.

• مشعل مuffle: دمای 550 °C به مدت 15–30 min (بسته به ماتریس)

• سردکردن در دسیکاتور و وزن مجدد؛ وزن پس از احتراق W₃.

• محاسبه VSS:

VSS (mg/L)=W2−W3Vنمونه (L)×106\{VSS (mg/L)} = \frac{W_2 - W_3}{V_{\{نمونه (L)}}} \times 10^6

۳. دستگاه‌ها و تجهیزات مورد نیاز

• پمپ خلأ و قیف فیلتراسیون + ممبران یا فیلتر شیشه‌ای

• فر آزمایشگاهی (oven) با کنترل دما 103–105 °C

• مuffle furnace با دمای دقیق 550 °C

• دسیکاتور برای سردکردن فیلتراژ

• ترازوی دقیق (±0.1 mg)

۴. استانداردها و روش‌های مرجع

• Standard Methods 2540 D: Total Suspended Solids (Gravimetric)

• Standard Methods 2540 E: Volatile Suspended Solids (Ignition)

• ISO 11923: Determination of suspended solids in water by filtration and gravimetry

• EPA Method 160.2: Total Suspended Solids

۵. نکات اجرایی و مراقبتی

• اطمینان از خشک شدن کامل فیلتر برای تعیین دقیق W₁ و W₂ (دو توزین متوالی با Δ<0.5 mg).

• شستشوی ملایم فیلتر پس از فیلتراسیون تا ذرات معلق به‌خوبی حفظ شوند.

• سردکردن همه نمونه‌ها در دسیکاتور قبل از وزن‌کردن تا از جذب رطوبت هوا جلوگیری شود.

• حفظ یکنواختی دما مuffle (±5 °C) هنگام احتراق برای تکرارپذیری VSS.

• اجرای blank (فیلتر بدون نمونه)، duplicate و spike recovery برای کنترل کیفیت.

• ثبت دقیق زمان خشک‌سازی و زمان احتراق و دمای هر دستگاه در گزارش.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب