Su ve Atık Su Mühendisliğinde Kullanılan Yöntemler

Su kirliliği kontrol altına alınmadan önce, kirleticilerin nicel ölçümleri gereklidir. Su ve atık su mühendisliğinde kullanılan analitik yöntemler APHA'da (Amerikan Halk Sağlığı Birliği) verilen standart yöntemlerdir.

I. Çözünmüş oksijen:

Suda çözünen oksijen miktarı genellikle bir oksijen probu veya eski standart ıslak teknik olan Winkler Çözünmüş Oksijen Testi ile ölçülür. Bu test, diğer tüm yöntemlerin karşılaştırıldığı standarttır.

Winkler testinin kimyası aşağıdaki gibidir:

Örneğe eklenen Mn ++ iyonları mevcut oksijenle birleşir

Mn ++ + 02 → 7 Mn02 bir çökelti oluşturur.

İyodür iyonları ilave edilir ve mangan oksit iyodür oluşturmak için iyodür iyonlarıyla reaksiyona girer.

Mn02 + 2 1 + 4 H + → Mn ++ + I 2 + 2H 2 0

İyot miktarı, sodyum tiyosülfat ile titre edilerek ölçülür.

1 2 + 2S 2 O 3 → S 4 O 6 - + 21 -

Çözünmüş oksijenin tamamı Mn ++ ile birleşir, böylece Mn02 miktarı çözeltideki oksijen ile doğru orantılıdır. Bu testin bazı dezavantajları var. Birincisi, kimyasal girişim ve ikincisi, sahaya ıslak bir laboratuar taşımak veya numuneleri laboratuvara getirmek ve üçüncü, taşıma sırasında oksijen kaybı veya oksijen kazanma riski. Bütün bu problemler, genellikle prob olarak adlandırılan çözünmüş bir oksijen elektrotu kullanılarak giderilir.

En basit prob, Şekil 2.15'te gösterilmektedir ve çalışması, bir galvanik hücreninkidir. Kurşun ve gümüş elektrotlar arasında mikro ampermetreli bir elektrolit çözeltisine konulursa, kurşun elektrottaki reaksiyon,

Pb + 2 OH 2 PbO + Hp + 2 e -

Elektrotta, aşağıdaki reaksiyonların gerçekleştiği mikro ampermetreden gümüş elektrota geçen elektronlar serbest bırakılır.

2e - + 1/20 2 + H20 → 20H -

Serbest çözünmüş oksijen bulunmadığı sürece reaksiyon devam etmeyecek ve mikro ampermetre herhangi bir akım kaydetmeyecektir. İşin püf noktası, bir metrenin, elektrolit çözeltisindeki oksijen konsantrasyonuyla orantılı olacak şekilde kaydedilmesi ve kalibre edilmesidir.

II. Biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD):

BOİ dolaylı su kalitesinin ölçüsü olarak alınır. Aslında, ayrışabilen organik maddeyi stabilize ederken mikropların ihtiyaç duyduğu oksijen miktarının bir ölçüsüdür. İki şişe akım suyu ile doldurulur, bir içindeki çözünmüş oksijeni (DO) ölçer ve akışta başka bir tane yerleştirir. Birkaç gün içinde ikinci şişe alınır ve DO ölçülür. Oksijen seviyelerindeki fark BOİ idi (örneğin litre başına kullanılan mg mg olarak). BOİ testi, karanlıkta 5 gün boyunca (BOİ) standart bir BOİ şişesi (Şekil 2.16) kullanılarak yapılır.

III. Kimyasal oksijen ihtiyacı (COD):

BOİ testinin çalışması beş gün sürer. COD'de organikler biyolojik olarak değil kimyasal olarak okside olur, dolayısıyla daha kısa sürede. Neredeyse tüm organik maddeler COD'de oksitlendiğinden, daima BOD'lerden daha yüksektir. Potasyum dikromat genellikle oksitleyici bir madde olarak kullanılır. Bu kimyasalın bilinen bir miktarı ölçülen miktarda bir numuneye eklenir ve karışım kaynatılır.

Cx Hy Oz + Cr20 = 7 HA C02 + Hp + Cr3

Bir asitle kaynatıldıktan sonra, fazla dikromat, genellikle demir içeren amonyum sülfat olan bir indirgeyici madde eklenerek ölçülür. İlk başta eklenen kromat ile kalanı arasındaki fark, organiklerin oksitlenmesi için kullanılan kromattır. Ne kadar fazla kromat kullanılırsa, numunede o kadar organik olur ve dolayısıyla COD de o kadar yüksek olur.

IV. bulanıklık:

Su kirliyse, yani ışık iletimi engelleniyorsa, bulanık su olarak bilinir. Bulanıklık ölçmenin standart yöntemi, ilk olarak 1900 yılında geliştirilen Jackson Candle Turbid metredir. Mumun altına yerleştirilen uzun düz dipli bir cam tüpten oluşur. Bulanık su, alevin dış çizgisi artık görünmeyene kadar cam borunun içine dökülür. Tüpteki su santimetre daha sonra ölçülür ve standart bulanıklık birimi ile karşılaştırılır;

1 mg / 1 Si02 = 1 birim → bulanıklık.

V. Katılar:

Toplam katılar, 100 ° C'de buharlaşmaya bırakılan artıklardır. Toplam katılar, çözünmüş katılar ve asılı katılar olmak üzere iki fraksiyona sahiptir. Askıya alınan katılar, çözünmüş olanlardan bir Gooch potası vasıtasıyla ayrılır (Şekil 2.17). Bu potada, üstüne bir cam elyaf filtresinin yerleştirildiği delikler vardır.

Numune bir vakum yardımı ile pota içinden alınır. Asılı katılar, filtre üzerinde tutulur, oysa erimiş kısımlar geçer. Potanın ve filtrenin başlangıçtaki kuru ağırlığı biliniyorsa, bunun toplam potanın, filtrenin ve filtre üzerine tutulan kurutulmuş katıların ağırlığından çıkarılması, mg / litre olarak ifade edilen askıda katı maddelerin ağırlığını verir.

VI. Azot ve fosfatlar:

Organik azot (Amino asitler ve aminler) ve inorganik (NH3) azot analitik olarak kolorimetri ile ölçülür. Söz konusu iyon, bir renk oluşturmak için bir miktar bileşik ile bir araya getirilmek üzere yapılmıştır. Örneğin, NH3 sarı-kahverengi bir kloit vermek üzere Nessler reaktifi ile birleştirilmiştir. Renk standart olarak bilinen NH3 konsantrasyonunu alarak metrik olarak ölçülür.

Toplam fosfatlar, ilk önce numunenin, tüm fosfatları inorganik formlara dönüştüren asit çözeltisi içinde kaynatılmasıyla ölçülür. Bunlar, daha sonra fotometriye maruz bırakılan bir renk üretmek için bir kimyasalla reaksiyona girmesi için yapılır.

Katı Atık Yönetimi:

Biyolojik olarak bozunabilir kirletici maddeler tek başına su kirliliğinden sorumlu değildir, ancak bunlar kirlilik seviyesini gösterir (BOD değerleri ile). Bunların yanı sıra, suya dökülmüş ağır metaller, mineral yağlar, biyositler, plastik malzemeler vb. Gibi bozunmayan veya yavaş bozulan kirleticilerden de önemli bir kirlilik yüküne katkıda bulunur. Biyobozunur kirleticiler için kirlilik, kaynakların yeniden kullanımı ve geri dönüşümü için arıtılmasıyla kontrol edilebilir ve tahrip edilemez toksik maddeler uygun yöntemlerle sudan çıkarılabilir. Bu yöntemlere ek olarak, bazı standartlar, koşullar ve gereksinimler Govt tarafından yasal olarak uygulanacaktır. Elçilerin İşleri aracılığıyla. (Çevre Kanunu, 1986).

Su kirliliğinin kontrolü için önerilen çeşitli yollar / teknikler şunlardır:

(I) Ekosistemin dengelenmesi:

Su kirliliğini kontrol etmenin en bilimsel yolu budur. İlgili temel prensipler, atık girdi hasadı ve biyokütlenin giderilmesi, besinlerin hapsolması, balık yönetimi ve havalandırmadaki azalmadır. Kirliliği önlemek için su kütlesindeki tür çeşitliliğini ve ekolojik dengeyi yeniden sağlamak için biyolojik ve fiziksel olarak çeşitli yöntemler kullanılabilir.

(II) Atıkların tekrar toplanması ve geri dönüşümü:

Endüstriyel atıklar kâğıt hamuru veya diğer endüstriyel kimyasallar, belediye ve diğer sistemlerin lağım / sülfatları ve termal kirleticiler (atık su vb.) İçeren çeşitli atık türleri, faydalı kullanım için geri dönüştürülebilir. Örneğin, daha ucuz yakıt gazı ve elektrik üretmek için kentsel atıklar (atık su / sülfat) geri dönüştürülebilir.

NEERI, Nagpur, atomik enerji santrallerinin radyoaktif atıklarının ve kimyasal atıklarının yönetimi, atık suların geri kazanımı ve ucuz borulu gazın temin edilmesi ve kentsel atıkların geri dönüştürülmesiyle üretilen elektriklerin sağlanması için teknoloji geliştirebilir. NEERI ayrıca su ürünleri yetiştiriciliği yoluyla atık su ıslahı için uygun teknolojinin geliştirilmesi, tarımsal evsel ve endüstriyel atık suların kullanılması ve atıklardaki fenol ve siyanürlerin biyolojik yollarla detoksifikasyonu için de yer almaktadır. Gujarat'taki bir içki fabrikası günlük 450.000 litre atığı işleyebiliyor ve 10 ton kömürün ürettiği enerjiye eşit enerji üretebiliyor.

(III) Kirleticilerin giderilmesi:

Su kütlesinde bulunan çeşitli kirleticiler (radyoaktif, kimyasal, biyolojik) adsorpsiyon, elektro diyaliz, iyon değişimi, ters ozmoz gibi uygun yöntemlerle giderilebilir. Ters osmoz, tuzların ve diğer maddelerin zorla çıkarılarak alınmasına dayanır. ozmotik basıncı aşan bir basınç altında yarı geçirgen bir membrandan geçen su.

Bundan dolayı akış ters yönde gerçekleşir. Bunun için çözücüyü çeken ve çözüneni geri iten bir güç zarı kullanıyoruz. Ters osmoz, acı suların tuzunu gidermek için yaygın olarak kullanılır ve ayrıca lağım suyundan arıtmak için de kullanılabilir.

Araştırmacılar, farklı kirleticilerin sudan başarılı bir şekilde uzaklaştırılması için aşağıdaki teknikleri önermişlerdir:

1. Amonyak:

Bu iyon değişim tekniği ile sanayi atık suyundan uzaklaştırılabilir. NH3'ü amonyum sülfat formunda alan zayıf bir asidik katyon değişimi geliştirilmiştir. Bu gübreler için kullanılabilir.

2. Civa:

Bu cıva seçici iyon değişim reçinesi kullanılarak klor-alkali atık su tesislerinden uzaklaştırılabilir.

3. Fenolikler:

Bu, kağıt hamuru ve kağıt değirmenlerinin atık sularından, karbonizasyon tesislerinden, petrol rafinerilerinden, tabakhanelerden ve reçine tesislerinden polimerik emici maddeler kullanılarak uzaklaştırılabilir.

4. Suyun renginin giderilmesi:

Baskı ve sari boyama endüstrilerinden gelen atık su, elektrolit ayrışma tekniği ile renklendirilebilir.

5. Sodyum tuzları:

Bunlar ters osmoz yöntemiyle temizlenebilir. Bir rayon değirmeni atık suyundan sodyum sülfat kolayca çıkarılabilir. Yeniden kullanma suyu da bu yöntemle geri kazanılabilir. Bazı Amerikan laboratuvarlarının araştırmaları kirli suları temizleyerek güneş enerjisini ucuza kullandığını iddia etti. Deneyler, güneş ışığı ve titanyum dioksit gibi bir katalizör kombinasyonunun suyun kimyasal toksik maddelerini parçalayabildiğini gösterdi. Bu fotokatalitik reaksiyonlar böcek ilaçlarını, patlayıcıları, çözücüleri, PCB'leri, dioksinleri ve siyanürleri tahrip edebilir.