أهم النقاط لعمليات اختبار جودة المياه في محطات معالجة مياه الصرف الصحي - الجزء العاشر

51. ما هي المؤشرات المختلفة التي تعكس وجود المواد العضوية السامة والضارة في الماء؟
باستثناء عدد قليل من المركبات العضوية السامة والضارة في مياه الصرف الصحي الشائعة (مثل الفينولات المتطايرة، وما إلى ذلك)، فإن معظمها يصعب تحللها بيولوجيًا وهي ضارة للغاية بجسم الإنسان، مثل البترول، والمواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية (LAS)، ومبيدات الآفات العضوية الكلورية والفوسفورية، وثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs)، والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs)، والبوليمرات الاصطناعية ذات الوزن الجزيئي العالي (مثل البلاستيك والمطاط الصناعي والألياف الاصطناعية، وما إلى ذلك)، والوقود والمواد العضوية الأخرى.
يفرض المعيار الوطني الشامل لتصريف مياه الصرف الصحي GB 8978-1996 لوائح صارمة بشأن تركيز المواد العضوية السامة والضارة المذكورة أعلاه، والتي تُصرفها مختلف الصناعات. تشمل مؤشرات جودة المياه المحددة: بنزو(أ)بيرين، والبترول، والفينولات المتطايرة، ومبيدات الفوسفور العضوية (محسوبة بوحدة P)، ورباعي كلوريد الكربون، ورباعي كلورو الإيثيلين، والبنزين، والتولوين، وميتا-كريسول، و36 مادة أخرى. تختلف مؤشرات تصريف مياه الصرف الصحي باختلاف الصناعات، مما يستدعي مراقبتها. ينبغي رصد مدى توافق مؤشرات جودة المياه مع معايير التصريف الوطنية بناءً على التركيب المحدد لمياه الصرف الصحي التي تُصرفها كل صناعة.
52. كم عدد أنواع المركبات الفينولية الموجودة في الماء؟
الفينول مشتق هيدروكسيلي للبنزين، حيث ترتبط مجموعة الهيدروكسيل مباشرةً بحلقة البنزين. وبحسب عدد مجموعات الهيدروكسيل على حلقة البنزين، يُصنف إلى فينولات أحادية (مثل الفينول) وفينولات متعددة. وبحسب قابليته للتطاير مع بخار الماء، يُصنف إلى فينولات متطايرة وفينولات غير متطايرة. لذا، لا يقتصر مصطلح الفينولات على الفينول فقط، بل يشمل أيضاً الاسم العام للفينولات المستبدلة بمجموعات الهيدروكسيل، والهالوجين، والنيترو، والكربوكسيل، وغيرها، في المواضع أورثو، وميتا، وبارا.
تشير المركبات الفينولية إلى البنزين ومشتقاته الحلقية الهيدروكسيلية. وهي أنواع عديدة. يُعتبر عمومًا أن الفينولات التي تقل درجة غليانها عن 230 درجة مئوية فينولات متطايرة، بينما تُعتبر الفينولات التي تزيد درجة غليانها عن 230 درجة مئوية فينولات غير متطايرة. أما الفينولات المتطايرة في معايير جودة المياه، فتشير إلى المركبات الفينولية التي يمكن أن تتبخر مع بخار الماء أثناء التقطير.
53. ما هي الطرق الشائعة الاستخدام لقياس الفينول المتطاير؟
بما أن الفينولات المتطايرة تُعدّ نوعًا من المركبات وليست مركبًا واحدًا، فحتى عند استخدام الفينول كمعيار، ستختلف النتائج باختلاف طرق التحليل المستخدمة. ولجعل النتائج قابلة للمقارنة، يجب استخدام الطريقة الموحدة المحددة من قبل الدولة. ومن طرق القياس الشائعة للفينولات المتطايرة قياس الطيف الضوئي لـ 4-أمينو أنتيبيرين المحدد في GB 7490-87، وقدرة البرومة المحددة في GB 7491-87.
تتميز طريقة قياس الطيف الضوئي باستخدام 4-أمينو أنتيبيرين بعوامل تداخل أقل وحساسية أعلى، وهي مناسبة لقياس عينات المياه الأنظف ذات محتوى الفينول المتطاير.<5mg>تُعدّ طريقة البرومة الحجمية بسيطة وسهلة التطبيق، وهي مناسبة لتحديد كمية الفينولات المتطايرة في مياه الصرف الصناعي التي تزيد عن 10 ملغم/لتر أو في مياه الصرف المعالجة من محطات معالجة مياه الصرف الصناعي. وتقوم هذه الطريقة على مبدأ أنه في محلول يحتوي على فائض من البروم، يتفاعل الفينول مع البروم لإنتاج ثلاثي بروموفينول، والذي بدوره ينتج بروموتريبروموفينول. ثم يتفاعل البروم المتبقي مع يوديد البوتاسيوم لإطلاق اليود الحر، بينما يتفاعل بروموتريبروموفينول مع يوديد البوتاسيوم لتكوين ثلاثي بروموفينول واليود الحر. بعد ذلك، يُعاير اليود الحر بمحلول ثيوكبريتات الصوديوم، ويمكن حساب محتوى الفينول المتطاير بدلالة الفينول بناءً على كمية الفينول المستهلكة.
54. ما هي الاحتياطات اللازمة لقياس الفينول المتطاير؟
نظرًا لأن الأكسجين المذاب والمؤكسدات الأخرى والكائنات الدقيقة قادرة على أكسدة أو تحلل المركبات الفينولية، مما يجعلها غير مستقرة في الماء، تُستخدم عادةً طريقة إضافة حمض الفوسفوريك (H3PO4) وخفض درجة الحرارة لكبح نشاط الكائنات الدقيقة، مع إضافة كمية كافية من حمض الكبريتيك. وتُزيل طريقة الحديدوز آثار المؤكسدات. مع ذلك، يجب تحليل عينات المياه وفحصها خلال 24 ساعة، ويجب حفظها في زجاجات زجاجية بدلًا من العبوات البلاستيكية.
بغض النظر عن طريقة قياس البرومة الحجمية أو طريقة قياس الطيف الضوئي باستخدام 4-أمينو أنتيبيرين، فإن احتواء عينة الماء على مواد مؤكسدة أو مختزلة، أو أيونات معدنية، أو أمينات عطرية، أو زيوت، أو قطران، وما إلى ذلك، سيؤثر على دقة القياس. لذا، يجب اتخاذ التدابير اللازمة للتخلص من هذه التأثيرات. على سبيل المثال، يمكن إزالة المؤكسدات بإضافة كبريتات الحديدوز أو زرنيخيت الصوديوم، ويمكن إزالة الكبريتيدات بإضافة كبريتات النحاس في ظروف حمضية، ويمكن إزالة الزيوت والقطران بالاستخلاص والفصل باستخدام مذيبات عضوية في ظروف قلوية قوية. أما المواد المختزلة مثل الكبريتات والفورمالديهايد، فتُزال باستخلاصها بمذيبات عضوية في ظروف حمضية، تاركةً المواد المختزلة في الماء. عند تحليل مياه الصرف الصحي ذات المكونات الثابتة نسبياً، وبعد تراكم فترة معينة من الخبرة، يمكن توضيح أنواع المواد المتداخلة، ثم يمكن التخلص من أنواع المواد المتداخلة عن طريق الزيادة أو النقصان، ويمكن تبسيط خطوات التحليل قدر الإمكان.
تُعدّ عملية التقطير خطوةً أساسيةً في تحديد الفينولات المتطايرة. ولتبخير الفينولات المتطايرة تمامًا، يجب ضبط درجة حموضة العينة المراد تقطيرها إلى حوالي 4 (نطاق تغير لون صبغة الميثيل البرتقالي). إضافةً إلى ذلك، ولأن عملية تطاير الفينولات المتطايرة بطيئة نسبيًا، يجب أن يكون حجم المُقطّر المُجمّع مساويًا لحجم العينة الأصلية المراد تقطيرها، وإلا ستتأثر نتائج القياس. إذا كان المُقطّر أبيض اللون وعكرًا، فيجب تبخيره مرةً أخرى في ظروف حمضية. إذا ظلّ المُقطّر أبيض اللون وعكرًا للمرة الثانية، فقد يكون ذلك بسبب وجود زيوت وقطران في عينة الماء، ويجب إجراء المعالجة اللازمة.
إن الكمية الإجمالية المقاسة باستخدام طريقة البرومة الحجمية هي قيمة نسبية، ويجب اتباع شروط التشغيل المحددة في المعايير الوطنية بدقة، بما في ذلك كمية السائل المضاف ودرجة حرارة التفاعل ووقته، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، فإن رواسب ثلاثي بروموفينول تغلف اليود بسهولة، لذلك يجب رجها بقوة عند الاقتراب من نقطة المعايرة.
55. ما هي الاحتياطات اللازمة لاستخدام مطيافية 4-أمينو أنتيبيرين لتحديد الفينولات المتطايرة؟
عند استخدام مطيافية 4-أمينو أنتيبيرين (4-AAP)، يجب إجراء جميع العمليات في خزانة تهوية، ويجب استخدام الشفط الميكانيكي لخزانة التهوية للتخلص من الآثار الضارة للبنزين السام على المشغل.
يعود ارتفاع قيمة كاشف الفراغ بشكل رئيسي إلى عوامل مثل التلوث في الماء المقطر والأواني الزجاجية وأجهزة الاختبار الأخرى، بالإضافة إلى تبخر مذيب الاستخلاص نتيجة ارتفاع درجة حرارة الغرفة، ويعود ذلك أساسًا إلى كاشف 4-AAP، الذي يتأثر بشدة بامتصاص الرطوبة والتكتل والأكسدة. لذا، يجب اتخاذ التدابير اللازمة لضمان نقاء 4-AAP. يتأثر تطور لون التفاعل بسهولة بقيمة الرقم الهيدروجيني (pH)، لذا يجب ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني لمحلول التفاعل بدقة بين 9.8 و10.2.
المحلول القياسي المخفف للفينول غير مستقر. يجب حفظ المحلول القياسي الذي يحتوي على 1 ملغ من الفينول لكل مل في الثلاجة، ولا يمكن استخدامه لأكثر من 30 يومًا. يجب استخدام المحلول القياسي الذي يحتوي على 10 ميكروغرام من الفينول لكل مل في يوم تحضيره. أما المحلول القياسي الذي يحتوي على 1 ميكروغرام من الفينول لكل مل، فيجب استخدامه بعد تحضيره، خلال ساعتين من التحضير.
تأكد من إضافة الكواشف بالترتيب وفقًا لإجراءات التشغيل القياسية، ورجّ المحلول جيدًا بعد إضافة كل كاشف. إذا لم يُرجّ المحلول المنظم جيدًا بعد إضافته، فسيكون تركيز الأمونيا في المحلول التجريبي غير متجانس، مما سيؤثر على التفاعل. يمكن للأمونيا غير النقية أن تزيد قيمة القياس المرجعي بأكثر من عشرة أضعاف. إذا لم تُستخدم الأمونيا لفترة طويلة بعد فتح الزجاجة، فيجب تقطيرها قبل الاستخدام.
يكون صبغ أمينو أنتيبيرين الأحمر الناتج مستقرًا لمدة 30 دقيقة تقريبًا في المحلول المائي، ويمكن أن يبقى مستقرًا لمدة 4 ساعات بعد استخلاصه في الكلوروفورم. إذا طالت المدة، سيتغير اللون من الأحمر إلى الأصفر. إذا كان لون العينة المرجعية داكنًا جدًا بسبب شوائب 4-أمينو أنتيبيرين، يمكن استخدام قياس الطول الموجي 490 نانومتر لتحسين دقة القياس. 4- عندما يكون الأمينو أنتيبيرين غير نقي، يمكن إذابته في الميثانول، ثم ترشيحه وإعادة بلورته باستخدام الكربون المنشط لتنقيته.