مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اندازه‌گیری هدایـت الکتریکی (Conductivity) و مجموع جامدات محلول (TDS) در آب و فاضلاب

۱. اهمیت اندازه‌گیری

• هدایت الکتریکی (EC) شاخص مستقیم غلظت یون‌های حل‌شده (نمک‌ها، فلزات) است.

• TDS (Total Dissolved Solids) مجموع جامدات محلول است که معمولاً از EC با ضریب تبدیل تقریب زده می‌شود.

• کنترل EC/TDS در:

  • آب آشامیدنی (حد مجاز WHO ≤ 1 000 mg/L)

  • آب صنعتی (مشخصات بویلر، برج خنک‌کن)

  • فرآیندهای بیولوژیک (MBR، لجن فعال)

۲. روش‌های انجام آزمون

آزمون شرح واحد

Conductivity فروبردن پراب هدایت در نمونه؛ خواندن EC با جبران دما (25 °C)µS/cm یا mS/cm

TDS (محاسبه) TDS (mg/L)=EC (µS/cm)×k\text{TDS (mg/L)} = \text{EC (µS/cm)} \times kmg/L

TDS (گرما) فیلتراسیون → خشک‌کردن رسوب → توزین: ΔmV×106 \frac{\Delta m}{V} \times10^6mg/L

• k ضریب تبدیل: معمولاً 0.5–0.7 (بسته به ماتریس آب؛ آب شیرین k≈0.65)

• روش گرمابی (gravimetric) مرجع ولی زمان‌بر و مناسب آزمایشگاه است.

۳. دستگاه‌ها و مشخصات فنی

1. پراب هدایت پرتابل

   • محدوده: 0…200 mS/cm

   • دقت: ±0.5 % خوانش

   • تفکیک: 0.01 µS/cm (در محدوده پایین)

   • جبران دما خودکار یا دستی (β≈2 %/°C)

2. رومیزی (Benchtop) EC متر

   • محدوده: 0.01 µS/cm…1000 mS/cm

   • دقت: ±0.1 % خوانش

   • تفکیک: 0.01 µS/cm

   • کالیبراسیون چند نقطه‌ای با محلول‌های استاندارد (84, 1413, 12 880 µS/cm)

3. پراب TDS ترکیبی

   • نمایش مستقیم TDS با k قابل تنظیم

   • محدوده: 0…10 000 mg/L

4. کیفیت پراب

   • الکترود چهارپولی (4‐pole) برای دقت بالا و کاهش اثر پلاریزاسیون

   • مواد مقاوم به خوردگی (تیتانیوم، PEEK) برای فاضلاب

۴. استانداردها و روش‌های مرجع

• ISO 7888: اندازه‌گیری هدایت آب با الکترود شیشه‌ای/فلزی

• ASTM D1125: متر کردن EC آب

• EPA Method 120.1: هدایت الکتریکی در آب

• APHA 2510 B: اندازه‌گیری EC/TDS

• Standard Methods 2540 C: تعیین TDS (gravimetric)

۵. نکات اجرایی و مراقبتی

1. کالیبراسیون دوره‌ای

   • محلول‌های با EC شناخته‌شده: 84, 1413, 12 880 µS/cm

   • حداقل ماهی یک بار یا پیش از هر سری اندازه‌گیری

2. جبران دما

   • هدایت با دما تغییر می‌کند (~ 2 %/°C)

   • دستگاه‌های مدرن خودکار دما را به 25 °C تبدیل می‌کنند؛ در غیر این صورت β دستی تنظیم شود.

3. نگهداری پراب

   • شستشو با آب مقطر پس از هر نمونه

   • اجتناب از خشک‌شدن الکترود؛ در محلول نگهداری موقت (معمولاً محلول کالیبراسیون رقیق)

4. اثر ماتریس

   • آب فاضلاب غلیظ ممکن است نیاز به رقت (1:10 یا بیشتر) داشته باشد

   • ضریب k برای TDS باید براساس آزمون گرما (gravimetric) اصلاح و تعیین شود

5. رعایت حجم نمونه و همگن‌سازی

   • نمونه‌ی همگن و بدون حباب هوا

   • پراب کاملاً غوطه‌ور در حجم ≥ 50 mL

خلاصه:
EC/TDS را با پراب چهارپولی و کالیبراسیون استاندارد مطابق ISO 7888, EPA 120.1, و APHA 2510B اندازه‌گیری کنید. جبران دما (25 °C)، نگهداری صحیح پراب و تعیین ضریب k برای TDS ضروری‌اند تا نتایج دقیق و قابل‌اتکا حاصل شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

حذف جامدات معلق (TSS - Total Suspended Solids) و جامدات محلول (TDS - Total Dissolved Solids) از آب و فاضلاب، یکی از اهداف اصلی در فرآیندهای تصفیه است. این دو نوع آلاینده به دلیل تأثیرات منفی بر کیفیت آب، سلامت انسان و محیط زیست نیاز به روش‌های متفاوتی برای حذف دارند. در ادامه، روش‌های سنتی و نوین، بهینه‌سازی، فرمول‌ها و ساختارهای اجرایی ارائه می‌شود:

۱. حذف جامدات معلق (TSS):

روش‌های سنتی:

• ته‌نشینی (Sedimentation):

  • مکانیسم: استفاده از گرانش برای جداسازی ذرات سنگین (مانند شن، گل و لای) در مخازن ته‌نشینی.

  • فرمول استوکس (Stokes' Law):

    (9η)/(v=(2r2(ρp​−ρf​)g​

    • v: سرعت ته‌نشینی، r: شعاع ذره، ρp​: چگالی ذره، ρf​: چگالی سیال، g: شتاب گرانش، η: ویسکوزیته سیال.

  • مزایا: کم‌هزینه و ساده.

  • معایب: عدم کارایی برای ذرات ریز و کلوئیدی.

• انعقاد و لخته‌سازی (Coagulation & Flocculation):

  • مواد شیمیایی: آلوم (Al2(SO4)3Al2​(SO4​)3​)، کلرید فریک (FeCl3FeCl3​) یا پلیمرهای کاتیونی.

  • فرمول واکنش آلوم:

    ↑Al3++3HCO3−​→Al(OH)3​↓+3CO2

  • مزایا: کاهش کدورت و ذرات ریز.

  • معایب: تولید لجن شیمیایی.

روش‌های نوین:

• فیلتراسیون غشایی (Membrane Filtration):

  • انواع:

    • میکروفیلتراسیون (MF): حذف ذرات >۰٫۱ میکرون.

    • اولترافیلتراسیون (UF): حذف ذرات >۰٫۰۱ میکرون.

  • مزایا: بازده بالا (~۹۹٪) و عدم نیاز به مواد شیمیایی.

  • معایب: هزینه بالای نگهداری و گرفتگی غشاها.

• الکتروکواگولاسیون (Electrocoagulation):

  • مکانیسم: استفاده از جریان الکتریکی و الکترودهای آهن/آلومینیوم برای تولید هیدروکسیدهای فلزی و جذب ذرات.

  • فرمول واکنش:

    (آند)−Fe→Fe2++2e
  • ↓Fe2++2OH−→Fe(OH)2​

۲. حذف جامدات محلول (TDS):

روش‌های سنتی:

• تبادل یونی (Ion Exchange):

  • مکانیسم: جایگزینی یون‌های محلول (مانند +Ca2+, Na) با یون‌های بی‌خطر روی رزین.

  • فرمول کلی:

    +2R−Na+Ca2+→R2​−Ca+2Na

  • مزایا: مناسب برای حذف سختی آب.

  • معایب: نیاز به احیای دوره‌ای با نمک (NaClNaCl).

• تقطیر (Distillation):

  • مکانیسم: تبخیر آب و تقطیر مجدد برای جداسازی املاح.

  • مزایا: حذف کامل نمک‌ها و فلزات سنگین.

  • معایب: انرژی‌بر و گران.

روش‌های نوین:

• اسمز معکوس (Reverse Osmosis - RO):

  • مکانیسم: استفاده از غشاهای نیمه‌تراوا تحت فشار برای جداسازی یون‌ها و مولکول‌های کوچک.

  • فرمول شار جریان:

    Jw​=A(ΔP−Δπ)

    • Jw​: شار آب، A: نفوذپذیری غشا، ΔP: اختلاف فشار، Δπ: اختلاف فشار اسمزی.

  • بازده: ~۹۵–۹۹٪ حذف TDS.

• الکترودیالیز (Electrodialysis - ED):

  • مکانیسم: استفاده از غشاهای انتخابی و جریان الکتریکی برای انتقال یون‌ها.

  • مزایا: مناسب برای آب‌های شور و صنعتی.

بهینه‌سازی روش‌ها:

پارامتر مقدار بهینه

pH برای انعقاد ۶–۷ (آلوم)، ۴–۵ (کلرید فریک)

دوز مواد شیمیایی ۵۰–۲۰۰ mg/L (بسته به کدورت)

زمان تماس در RO ۱–۴ ساعت

ولتاژ در الکتروشیمیایی ۱۰–۳۰ ولت

دمای تقطیر ۱۰۰°C (با کاهش فشار)

فرمول‌های کلیدی:

• راندمان حذف (η):

  η=(1−Cf/Ci)×100

• ایزوترم جذب لانگمویر (Langmuir):

• Ce/qe=1/(KL*qm)+Ce/qm

• نرخ انتقال جرم در RO:

  N=Kw​⋅A⋅(ΔP−Δπ)

ساخت و اجرا:

۱. طراحی سیستم:

• برای TSS: ترکیب ته‌نشینی + انعقاد + فیلتراسیون غشایی.

• برای TDS: ترکیب تبادل یونی + RO + الکترودیالیز.

۲. مواد و تجهیزات:

• TSS: مخازن ته‌نشینی، پمپ‌های تزریق مواد شیمیایی، غشاهای UF/MF.

• TDS: رزین‌های تبادل یونی، غشاهای RO، الکترودهای گرافیتی.

۳. نصب و راه‌اندازی:

• ساخت مخازن با شیب مناسب برای ته‌نشینی.

• نصب سیستم‌های کنترل خودکار (PLC) برای تنظیم pH و دوز مواد شیمیایی.

• استفاده از پمپ‌های فشار بالا در RO.

۴. نگهداری:

• شستشوی معکوس (Backwash) فیلترها هر ۴۸–۷۲ ساعت.

• تعویض غشاهای RO هر ۳–۵ سال.

• نظارت مداوم بر TDS و TSS با استفاده از سنسورهای آنلاین.

نتیجه‌گیری:

• TSS: روش‌های فیلتراسیون غشایی و الکتروکواگولاسیون به دلیل بازده بالا (~۹۹٪) و کاهش لجن، برای سیستم‌های پیشرفته توصیه می‌شوند.

• TDS: اسمز معکوس و الکترودیالیز بهترین گزینه برای حذف املاح و نمک‌ها هستند.

• ترکیب روش‌ها: در سیستم‌های صنعتی، ترکیب روش‌های فیزیکی، شیمیایی و غشایی بهینه‌ترین راهکار است.

• هزینه و انرژی: بهینه‌سازی پارامترهایی مانند pH، دوز مواد شیمیایی و فشار عملیاتی، نقش کلیدی در کاهش هزینه‌ها دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

هدایت ویژه آب ، شاخص قابلیت آب 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.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

چکیده

به منظور مطالعه اثر کل مواد جامد محلول (TDS) آب مناطق مختلف استان اصفهان بر عملکرد جوجه های گوشتی، پس از بررسی بر روی منابع آبی موجود استان و دسته بندی اطلاعات حاصل از تکرار آزمایشهای    فیزیکی- شیمایی و میکروبیولوژیک ، ۶ تیمار در سطوح متفاوت TDS ( کمتر از ۱۰۰۰،۱۰۰۰تا ۲۰۰۰، ۲۰۰۰تا۳۰۰۰ ، ۳۰۰۰ تا ۴۰۰۰ ، ۴۰۰۰ تا  ۵۰۰۰  و بیشتر از ۵۰۰۰ قسمت در میلیون ) انتخاب گردید . آزمایشهای اصلی در یک طرح کاملاً تصادفی با استفاده از تعداد ۲۸۸ جوجه در فاصله ۷ تا ۵۶ روزگی ، با یکنواخت کردن عوامل محیطی و ژنتیکی و با استفاده از تیمارهای انتخابی در یک سالن دارای شرایط یکسان ، در ۳ تکرار انجام شد .

نتایج نشان داد که TDS آب بیشترین اثر را بر روی میزان درصد تلفات جوجه ها در یک دوره دارد ، به نحوی که در بالاترین سطح TDS باعث ۲/۵۶ درصد تلفات گردید . این اثر در سنین ۲۱-۷ روزگی بیشتر نمودار بود . در کل دوره میزان مصرف آب همبستگی مثبت و معنی دار (۷۴/۰ += r ) با TDS آب نشان داد    (۰۵/۰>P  ) . همبستگی TDS آب با رطوبت بستر نیز معنی دار (۰۵/۰ > P ) و مثبت بود (۶۵/۰ +=r  ) . اختلاف وزن نهایی فقط بین گروه شاهد و TDS بالاتر از ۵۰۰۰ قسمت در میلیون معنی دار بود (۰۵/۰ > P ) . مصرف غذا متأثر از سطح مختلف TDS بود و نتایج مشابهی را نسبت به وزن بدن نشان داد . اثر میزان TDS بالای آب بر روی کاهش چربی محوطه بطنی جوجه های ماده و وزن خاکستر استخوان ران جوجه های نر معنی دار بود  (۰۵/۰ >P ) . نتیجه این که در توسعه مرغداریهای صنعتی کیفیت آب مصرفی باید به عنوان یک عامل مهم مورد توجه قرار گیرد . بنابراین توصیه می شود آب دارای کیفیت خوب ( حداقل TDS کمتر از ppm ۳۰۰۰ ) استفاده شود و در غیر این صورت از دستگاههای مناسب برای بهسازی ترکیب فیزیکی و شیمیایی آب مصرفی استفاده گردد.

واژه های کلیدی – سختی آب ، جوجه گوشتی ، کل مواد جامد محلول ، تلفات

مقدمه

کیفیت آبهای روان و زیر زمینی بسته به میزان و ترکیب مواد معدنی در خاک و بافتهای زمین شناسی در مناطق مختلف متفاوت است . میزان شوری PH سختی ، غلظت مواد معدنی و مواد آلی محلول از جمله عوامل مؤثر بر کیفیت آب هستند . کیفیت آب مصرفی می تواند رشد و عملکرد طیور را تحت تأثیر خود قرار دهد . برای مثال ، وجود بیش از حد بعضی املاح معدنی و یا باکتری ها در آب بر عملکرد و سلامت طیور تأثیر منفی دارد (۸) . تعادل اسید – باز بدن که به وسیله کاتیون ها و آنیون ها کنترل می شود ، یکی از عوامل بسیار مهم در سلامت و عملکرد مطلوب حیوانات از جمله طیور محسوب می شود . تغییر در تعادل کاتیون ها و آنیون ها به هر دلیل که باشد موجب کاهش رشد و بدتر شدن ضریب تبدیل غذا در جوجه های گوشتی می شود ، زیرا در حالتی که اسیدوز یا آلکالوز ناشی از عدم تعادل یون های منفی و مثبت حادث شود ، بسیاری از مسیرهای متابولیک به خوبی فعالیت نکرده ، بیشتر درتنظیم محیط داخلی بدن درگیر می شوند و کمتر به فرآیندهای تولیدی می پردازند (۱۶) . هنگامی که هر کدام از املاح گوگرد ، کلر ، سدیم ، پتاسیم ، کلسیم و منیزیم بیشتر از حد مصرف شوند ، رشد و عملکرد کاهش می یابد ( ۱۸و۱۹) . کاهش رشد و نامطلوب بودن ضریب تبدیل غذا به دلیل مصرف بیش از حد برخی از املاح معدنی گزارش شده است (۱۴).

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

معمولا" آب درون ديگ هاي بخار داراي مقادير مختلفي از نمك ها و مواد معدني است كه بصورت محلول يا نا محلول وجود دارند. ميزان سختي كل آب با پارامتري بنام TDS (Total Disolved Solids )مشخص  مي گردد كه در واقع بیانگرميزان وجود نمك هاي معدني ، كلسيم و منيزيم به اشكال مختلف بوده و واحد آن ( PPM ) است.

كنترل TDS بسيارمهم بوده و درصورت بيشتر بودن ازحد مجاز، باعث تشكيل رسوب ، كاهش تبادل حرارتي و تشكيل نقاط داغ ( Hot Spot ) بر روي لوله هاي درون ديگ خواهد گرديد و در نتيجه لزوم سرویس و تميز كردن سريعتر ديگ را به همراه خواهد داشت.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب