آزمایش کدورت آب

درواقع آب خالص در طبیعت به دلیل ویژگی حلالیت بالای آن وجود ندارد و دارای ناخالصی های گوناگون می باشد. ناخالصی های آب را به سه دسته کلی مواد جامد محلول، مواد جامد معلق و کلوئیدی و گازها دسته بندی می کنند. آب خالص بدون رنگ است ولی آب ناخالص با توجه به میزان و نوع مواد نامحلول و یا معلق در آن می تواند دارای رنگ باشد. برای مثال آب زرد رنگ می تواند نشان دهنده وجود اسیدهای آلی و آب قهوه ای رنگ نشانگر وجود یون های آهن باشد. کدورت بیش از 5 واحد معمولاً برای مصرف کننده قابل تشخیص است، اهمیت کدورت آب تا آنجاست که باعث شده تنها محور و اساس عملکرد فرآیندهای متعارف تصفیه آب بر حذف عامل های ایجاد کننده کدورت بنا نهاده شود و اصول طراحی تصفیه خانه ها نیز بر پایه زدایش کدورت آب استوار است.

آزمایش کدورت آب

امروزه معمولاً از نفلومتر برای اندازه گیری و آزمایش کدورت آب استفاده می شود. شکل زیر مبنای نفلومتر را نشان می دهد.

در نفلومتر، مقدار شدت نور پراکنده شده در زاویه ͦ  90 نسبت به جهش نور تابشی اندازه گیری می شود. هر چه ذرات معلق بیشتر باشد، شدت نور پراکنده شده و در نتیجه کدورت، بیشتر است. اندازه گیری و آزمایش کدورت آب برمبنای مقایسه شدت نور پراکنده شده توسط نمونه آب با شدت پراکنده شده توسط سوسپانسون استاندارد استوار است. روش های استاندارد برای آزمایش های آب و فاضلاب سوسپانسون فرمازین را به عنوان استاندارد معرفی کرده است؛ به طوری که کدورت سوسپانسون فرمازین استاندارد معادل 4000 یکای کدورت نفلومتری (NTU) است. برای مدرج کردن نفلومتر، با آب مقطر، سوسپانسون های رقیق تری از سوسپانسونفرمازین استاندارد تهیه می شود.

نمونه دستگاه اندازه گیری کدورت – کدورت سنج برند hach

در آزمایش کدورت آب باید توجه داشت که پراکندگی نور توسط ذرات معلق، به اندازه، شکل، ضریب شکست و ترکیب ذرات بستگی دارد. در ضمن، وقتی که تعداد ذرات از حدَ خاصی تجاوز کند، پراکندگی چند باره نیز رخ می دهد و جذب نور تابشی افزایش می یابد که نتیجه آن، کمتر نشان دادن کدورت است. توزیع فضایی و شدت نور پراکنده شده، به نسبت اندازه ذرات به طول موج تابشی بستگی دارد. برای ذراتی که کوچکتر از یک دهم طول موج نور تابشی هستند، پراکندگی نور تقریباً متقارن است. با افزایش نسبت اندازه ذرات به طول موج نور تابشی، پراکندگی نور در پشت ذره بیشتر از جلوی آن می شود. درضمن، شدت نور پراکنده شده، با طول موج نور تابشی تغییر می کند. برای مثال، نور آبی بیش از نور قرمز پراکنده می شود. پیچیدگی در اندازه گیری کدورت، مربوط به ذراتی همچون کربن سیاه است که اکثر نور تابشی را جذب کرده و فقط مقدار اندکی از آن را پراکنده می کنند؛ در چنین شرایطی مقدار کدورت اندازه گیری شده بسیار ناچیز است. حضور حباب های هوا در آب نیز باعث خطا در اندازه گیری کدورت می شود.

ملاحضاتی در مورد آزمایش کدورت آب

تحت شرایط یکسان اقلیمی، هرچه آب دریاچه ها و مخازن کدرتر باشد، معمولاً دمای آب آنها بیشتر است. این پدیده ناشی از جذب انرژی نورانی توسط ذرات معلق آب های کدر و تبدیل آن به حرارت است. ذراتی که باعث کدورت در آب می شوند، نه محلول بوده و نه ته نشین پذیرند. در آب های کدر، پرتو نور را می توان مشاهده کرد که این به دلیل پراکندگی نور توسط ذرات است، در صورتی که محلول های بدون کدورت، مسیر نور قابل رؤیت نیست. زیرا مولکول های حل شده به اندازه کافی بزرگ نیستند که بتوانند نور را پراکنده کنند. پراکندگی نور توسط ذرات در سیستم های کلوئیدی به اثر تیندال معروف است.

در آب های کدر، ذرات به طور کاتوره ای در حال حرکت اند، که به حرکت براونی معروف است و ناشی از بمباران ذرات توسط مولکول های آب است. در ضمن اکثر ذرات عامل کدورت، دارای بار الکتریکی اند که این بار لکتریکی ممکن است مثبت یا منفی باشد، ولی همه ذرات هم جنس معمولاً بار الکتریکی یکسانی دارند. با الکتریکی یکسان ذرات، باعث دفع ذرات از یکدیگر شده و عامل دیگری برای حرکت کاتوره ای است. اکثر ذرات موجود در آب های طبیعی دارای بار منفی هستند.

برای حذف ذرات باردار از آب (کاهش کدورت)، اول باید بار الکتریکی ذرات را خنثی کرد. سپس با ایجاد گرادیان سرعت در آب، ذرات بدون بار را به هم پیوند داد تا لخته های تهنشین پذیر تشکیل شوند. در تصفیه آب و فاضلاب، برای حذف کدورت از فرآیندهای انعقاد، لخته سازی و ته نشینی استفاده می شود. در فرایند انعقاد، بار الکتریکی ذرات، معمولاً با اضافه کردن یک ماده شیمیایی، موسوم به منعقد کننده خنثی می شود. برای مثال، برای خنثی کردن بار الکتریکی ذرات رس با بار منفی، معمولاً به آب، یون آلومینیم یا یون فریک اضافه می کنند. در تصفیه خانه های آب، برای تأمین یون های Al³⁺ و Fe³⁺ برای انعقاد، از منتعقد کننده هایی همچون آلومینیوم سولفات، فریک کلرید، یا فریک سولفات استفاده می شود.

در دریاچه ها و مخازن آب، معمولاً کدورت در طول زمان پایدار و در محدوده 1 تا NTU 20 است. برعکس گاهی کدورت آب رودخانه ها تغییرات زیادی می کند که عمدتاً مربوط به فرسایش خاک حوضۀ آبریز و بستر سواحل آبراهه ها توسط سیلاب است. کدورت آب رودخانه ها از 10 تا بیش از TTU 4000 متغییر است.در واقع بارندگی شدید، ممکن است فقط در مدت چند ساعت، کدورت آب رودخانه به چند صد NTU افزایش یابد که عامل آن پدیده پاک سازی اول در حوضحه  آبریز است. میزان تغییر کدورت آب رودخانه در مواقع شدید، افزایش کدورت بعد از بارندگی شدید، به مشخصات سطوح حوضۀ آبریز و نیز شدت و مدت بارندگی بستگی دارد.

در منابع آب، در طول روز، فوتوسنتز توسط جلبک ها و گیاهان آبزی انجام می گیرد. کدورت در منابع آب باعث محدود شدن نفوذ نور در آنها  و در نتیجه، محدود شدن فوتوسنتز و کاهش تولید گیادروایان و دیگر گیاهان آبزی می شود. کدورت ارزش تفریحی و زیبایی منابع آب را کاهش می دهد. به منظور حفاظت از منابع آب در مقابل تخلیه پساب ها در آنها، غلظت کل مواد جامد معلق، کدورت و رنگ آب نباید در حدی تغییر کند که فعالیت های فوتوسنتزی را بیش از 10 درصد کاهش دهد. استاندارد کیفیت آب آشامیدنی برای کدورت معمولاً NTU 5 است، ولی توصیه می شود که برای افزایش بازدهی گندزدایی آب، کدورت تا NTU 1 کاهش یابد.

کدورت آب و مواد جامد معلق

میزان پراکنده و یا پخش شدن نور توسط مواد جامد معلق را به عنوان کدورت آب در نظر می گیرند. در حقیقت کدورت پدیده ای است که میزان زلال بودن و یا شفافیت آب را مشخص می کند.

منابع کدورت آب

• بخش زیادی از کدورت در آب های سطحی از فرسایش مواد کلوییدی نظیر خاک رس و اکسیدهای فلزی حاصل از خاک است.
• ریشه های گیاهی و میکروارگانیسم ها
• فاضلاب های صنعتی و خانگی
• صابون ها و عوامل امولسیون

جامدات به دور صورت TDS جامدات محلول و TSS جامدات معلق در آب وجود دارند.

مواد جامدات معلق کدورت آب

• ذرات مواد جامد معلق در آب ممکن است از ذرات آلی یا معدنی یا از مایعات امتزاج ناپذیر تشکیل شده باشند
• فاضلاب شهری حاوی مقادیر زیادی جامدات معلق که عمدتاً ماهیت آلی دارند
• مواد آلی نظیر ریشه گیاهی، جامدات بیولوژیکی، سلول های جلبکب، باکتری ها
• مایعات امتزاج ناپذیر نظیر روغن ها، گریس ها