مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمایش مواد جامد معلق (TSS) در آب و فاضلاب

۱. اهمیت TSS

• نشان‌دهنده غلظت ذرات معلق در آب که می‌تواند حامل میکروب، مواد آلی و فلزات سنگین باشد

• معیار اصلی ارزیابی کارایی فیلتراسیون و فرآیندهای ته‌نشینی در تصفیه آب و فاضلاب

۲. روش انجام آزمون TSS

1. نمونه‌برداری

   • برداشت حداقل 500 mL در بطری شیشه‌ای یا پلاستیکی تمیز

   • حمل سریع به آزمایشگاه و نگهداری در یخچال تا 24 ساعت

2. آماده‌سازی و فیلتراسیون

   • وزن کوارتز یا فیلتر سلولزی خشک و خالی (W₁)

   • صاف کردن نمونه با دستگاه فیلتر خلأ یا سرنگ‌فیلتر (قطر منافذ 1.5–2 µm)

3. شستشو و خشک‌سازی

   • شستن فیلتر با چند میلی‌لیتر آب مقطر برای حذف نمک‌های محلول

   • خشک‌کردن فیلتر همراه با رسوب در فر با دمای 103–105 °C به مدت 1 ساعت

4. سردسازی و توزین نهایی

   • سردکردن فیلتر در دسیکاتور تا دمای آزمایشگاه

   • وزن مجدد فیلتر با رسوب (W₂)

5. محاسبه TSS

   TSS (mg/L)=W2−W1Vنمونه (L)×103\{TSS (mg/L)} = \frac{W_2 - W_1}{V_{\{نمونه (L)}}} \times 10^3

۳. دستگاه‌ها و لوازم مورد نیاز

• فیلتر خلأ یا سرنگ‌فیلتر با منافذ 1.5–2 µm

• پمپ خلأ یا منبع فشار برای عبور نمونه از فیلتر

• فر آزمایشگاهی قابل تنظیم در 103–105 °C

• دسیکاتور برای سردسازی فیلتر

• ترازو دقیق با دقت ±0.1 mg

• کوره شستشوی کوارتز یا فیلتر سلولزی

۴. استانداردها و روش‌های مرجع

• Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 2540‑D

• ISO 11923 (Determination of TSS in wastewater)

• EPA Method 160.2 (Total Suspended Solids, Gravimetric)

• ASTM D 5907 (Standard Test Method for TSS)

۵. نکات اجرایی و مراقبتی

• کالیبراسیون ترازو: قبل از هر سری اندازه‌گیری، با وزنه‌های مرجع

• تمیزی فیلتراسیون: اجتناب از پارگی یا سوراخ‌شدن فیلتر هنگام نصب

• حجم دقیق نمونه: ثبت حجم نمونه پس از صاف شدن (V)

• زمان خشک‌کردن کافی: اطمینان از دستیابی به وزن ثابت (دو توزین پشت سرهم با اختلاف < 0.5 mg)

• شستشوی ملایم فیلتر: جلوگیری از شسته‌شدن ذرات معلق روی فیلتر

• ثبت شرایط آزمایش: دما، رطوبت آزمایشگاه و زمان خشک‌کردن برای انطباق با استاندارد

• اجتناب از آلودگی محیطی: پوشاندن فیلترها هنگام سردسازی و حمل و نقل

خلاصه:
روش TSS با صاف‌سازی نمونه، خشک‌کردن رسوب روی فیلتر و توزین گراومتریک مطابق Standard Methods 2540‑D انجام می‌شود. دقت در کالیبراسیون ترازو، تمیزی و یکپارچگی فیلتر، و ثبت حجم نمونه و شرایط خشک‌سازی برای حصول نتایج دقیق ضروری است.

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

مقاله بررسی عملکرد برکه های تثبیت یزد در حذف مواد الی و جامدات COD,BOD,TSS شهر یزد 1388-1387
سیدوحید غلمانی - کارشناس عمران مسئول تصفیه خانه فاضلاب شهر یزد
اکبر صالحی وزیری - کارشناس بهداشت محیط بهره بردار تصفیه خانه فاضلاب شهر یزد
پروانه طالبی همت ابادی - کارشناس مسئول ازمایشگاه شیمی محیط دانشگاه علوم پزشکی شهید صدوقی یزد
حمید اکرمی - کارشناس ازمایشگاه تصفیه خانه فاضلاب شهر یزد
چکیده مقاله:
برکه تثبیت فاضلاب به طور گسترده ای برای تصفیه فاضلاب استفاده می شود برکه تثبیت فرایندی ساده کم هزینه با راهبری اسان و تجهیزات کم برای تصفیه فاضلاب های شهری حتی در نواحی گرمسیری جهان است هدف از انجام این مطالعه بررسی عملکرد برکه های تثبیت یزد با بررسی ورودی و خروجی فاضلاب نمونه فاضلاب از چهار نقطه ورودی، خروجی برکه بیهوازی و اختیاری اول و دوم در طی 26 مرحله بصورت هفتگی می باشد مقدار مواد الی با سنجش EC,PH,TSS,BOD5,COD و دما براساس دستورالعمل ازمایشهای آب و فاضلاب انجام گرفت. عملکرد نامناسب برکه ها م یتواند به دلیل نوع پیش تصفیه فاضلاب ، افزایش بار الی ورودی به برکه، نگهداری ناکافی ، طراحی نامناسب و زمان ماندن ناکافی ، افزایش زیاد زمان ماند و عدم پخش، همگن باکتریها و توزیع نامناسب فاضلاب باشد.
کلیدواژه‌ها:
برکه تثبیت ، فاضلاب شهری، برکه بی هوازی، برکه اختیاری

مرجع تخصصی آب و فاضلاب