اکسیژن محلول در فاضلاب یا DO (Dissolved Oxygen) از مهم ترین پارامترهای کیفیت فاضلاب هستند که کل اکسیژن محلول در فاضلاب و آب را اندازه گیری می کند. علاوه بر مولکول های اکسیژن متصل به هیدروژن، در فاضلاب O2 های آزاد وجود دارند که توسط آبزیان و باکتری های مصرف میشوند. این پارامتر تاثیر مستقیم بر سلامت آبزیان و کیفیت پساب دارد و به همین دلیل باید مقدار آن در سطح استاندارد باشد. مقدار استاندارد اکسیژن محلول در فاضلاب، نحوه اندازه گیری آن و هر آنچه که باید درباره این شاخص مهم بدانید را در ادامه بررسی خواهیم کرد.
اکسیژن محلول در فاضلاب چیست؟
اکسیژن مهم ترین عنصر در فاضلاب است که به دو هیدروژن متصل میشود. علاوه بر این، در فاضلاب اکسیژن های غیرمحلول و غیرترکیبی به صورت O2 وجود دارند که به آن DO یا Dissolved Oxygen گفته میشود. اکسیژن محلول در پساب برای تنفس ماهی ها و آبزیان استفاده میشود. علاوه براین، باکتری ها و میکروارگانیسم های موجود در فاضلاب برای تجزیه مواد آلی به این اکسیژن احتیاج دارند. هر اندازه مقدار این شاخص بالاتر باشد، شرایط برای زیست آبزیان و سلامت فاضلاب بهتر است و با کاهش آن احتمال مرگ و میر آنها و افت کیفیت فاضلاب وجود دارد.
استاندارد اکسیژن محلول در فاضلاب
با توجه به تاثیر اکسیژن محلول در فاضلاب بر کیفیت پساب و زندگی آبزیان، مقدار آن باید در سطح استاندارد قرار داشته باشد. مقدار استاندارد DO که یکی از پارامترهای کیفی فاضلاب است، بر اساس اطلاعات ارائه شده توسط (National Aquatic Resource Surveys) NARS نباید از یک میلی گرم بر لیتر کمتر باشد. البته در فاضلاب استاندارد کمترین مقدار این شاخص 3 میلی گرم بر لیتر است و کمتر از یک میلی گرم بر لیتر به معنی فاضلاب بدون اکسیژن و غیرقابل استفاده خواهد بود. فاضلاب با DO کمتر از یک را، فاضلاب هیپوکسیک می گویند و آبزیان و گیاهان آبزی امکان زندگی در آن را ندارند.
نقش DO در آب
بر اساس تعریفی که ارائه شد، اکسیژن محلول در فاضلاب برای زندگی آبزیان ضروری است. علاوه براین، با کاهش این شاخص به مرور باکتری ها امکان تجزیه مواد آلی را پیدا نمی کنند. به همین دلیل فاضلاب کدر و آلوده شده و نور به لایه های پایین فاضلاب نفوذ نخواهد کرد. در نهایت این روند باعث رشد بسیار زیاد قارچ و جلبک میشود که به شدت در آلوده شدن فاضلاب نقش دارد.
نقش DO در فاضلاب
در تصفیه بیولوژیکی باکتری ها نقش بسیار مهمی برای تجزیه مواد آلی دارند. این باکتری ها برای رشد و تکثیر به اکسیژن و مواد غذایی احتیاج دارند و به همین دلیل اکسیژن محلول در فاضلاب را مصرف می کنند. در پکیج تصفیه فاضلاب یکی از شاخص های مهم برای انتخاب روش تصفیه، DO است. به طوریکه اگر مقدار این شاخص پایین باشد، با دستگاه های هوادهی تلاش میشود تا به سطح استاندارد برسد.
خاصیت خورندگی اکسیژن فاضلاب و آب
افزایش بیش از اندازه این شاخص نیز می تواند مضرات متعددی را به همراه داشته باشد که مهم ترین آنها، خاصیت خورندگی فاضلاب است. اکسیژن محلول در فاضلاب اکترون ها از سطوح فلزی جذب نموده و باعث اکسایش آنها میشود. خاصیت اکسیدکنندگی فاضلاب برای دیگ های بخار و لوله و اتصالات صنعتی خطرات زیادی را به همراه دارد. به همین دلیل با تزریق مواد شیمیایی مختلف از جمله سولفیت سدیم و هیدرازین اکسیژن کاهش پیدا می کند.
راه های افزایش DO در فاضلاب
کاهش بیش از اندازه DO مشکلات متعددی را به همراه دارد که مهم ترین آنها، کدروت فاضلاب، مرگ آبزیان و اختلال در روند تصفیه فاضلاب است. برای افزایش و بهبود این شاخص روش های متعددی وجود دارد که از مهم ترین آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
استفاده از سیستم های هوادهی
یکی از بهترین روش ها برای افزایش اکسیژن محلول در فاضلاب استخرهای پرورش ماهی، تصفیه خانه های فاضلاب و سایر فاضلاب ها، استفاده از سیستم های هوادهی است. بلوئرها، دیفیوزر و سایر سیستم ها با ورود هوا به داخل فاضلاب DO را بهبود می دهند.
به جریان انداختن فاضلاب
یکی از دلایل مهم در کاهش اکسیژن محلول فاضلاب، راکد بودن فاضلاب است. چون هوا نمی تواند وارد فاضلاب راکد شود. با ایجاد تلاطم در فاضلاب و شکل گیری موج های کوچک هوا و اکسیژن به لایه های داخل فاضلاب انتقال پیدا می کند. به همین دلیل با جلوگیری از راکد بودن فاضلاب می توان از کاهش این شاخص جلوگیری کرد. به عنوان مثال با قراردادن فواره در استخر و حرکت فاضلاب رو به بالا و پایین می توان شرایط را برای ورود اکسیژن به فاضلاب فراهم کرد.
کاهش کدورت فاضلاب
کدورت فاضلاب از دیگر شاخص های کیفی فاضلاب است که تاثیر منفی بر فتوسنتز گیاهان آبزی ایجاد می کند. گل و لای و مواد معلق در فاضلاب باعث کدر شدن آن میشود. در نتیجه نور نمی تواند به گیاهان دریایی لایه های پایین برسد. در نتیجه گیاهان امکان فتوسنتز را پیدا نکرده و اکسیژن وارد فاضلاب نمی شود. با تصفیه فاضلاب و حذف گل و لای و مواد آلاینده می توان شرایط را برای فتوسنتز گیاهان در فاضلاب فراهم کرد که در نهایت منجر به بهبود DO میشود.
روش اندازه گیری اکسیژن محلول در فاضلاب
روش های متعددی برای اندازه گیری اکسیژن محلول در فاضلاب وجود دارد. از بهترین آنها استفاده از دستگاه DO متر است. این دستگاه ها با توجه به نوع سنسورهای تعبیه شده در آنها به شیوه های مختلفی اندازه گیری را انجام می دهند. در حالت کلی سه نوع دستگاه و کیت DO متر وجود دارد که عبارتند از:
دستگاه اندازه گیری اکسیژن محلول در فاضلاب با سنسور نوری
در این دستگاه ها سنسورهایی نصب میشود که کلاهک هایی به رنگ فاضلابی دارند. تابش نور باعث تغییر رنگ فاضلابی به قرمز در این سنسورها می شود. این سنسورها تعداد اکسیژن محلول در فاضلاب را با شمارش تعداد لومینست های خاموش شده انجام می دهد. چون اکسیژن لومینست ها را تحت تاثیر قرار داده و خاموش کننده به شمار می رود. بعد از شمارش تعداد لومینست های خاموش شده، مقدار آن را با مقدار شاخص مقایسه نموده و در نهایت DO اندازه گیری میشود.
دستگاه اندازه گیری اکسیژن محلول در فاضلاب با سنسور شیمیایی
برای اجرای این روش ابتدا الکترودهای سرب و نقره به ترتیب برای آند و کاتد انتخاب میشود. با برقراری جریان در فاضلاب، اکسیژن محلول از غشای داخل ظرف عبور می کند و به سنسور نزدیک میشود. سیگنال های الکتریکی تولید شده در این مرحله مقدار DO را نشان می دهد.
اندازه گیری اکسیژن محلول در فاضلاب به روش وینکلر
یکی از روش های آزمایشگاهی برای اندازه گیری اکسیژن محلول فاضلاب، وینکلر است. در این فاضلاب نمونه در دمای 22 درجه سانتی گراد قرار دارد و به آن 2 میلی لیتر مخلوط سود و یدور پتاسیم، یک میلی لیتر محلول کلرومنگنز اضافه میشود. بعد از چند دقیقه رسوب هیدروکسید منگنیز با پی پت 2.5 الی 5 میلی لیتری HCL وارد ظرف می شود. در نهایت این محلول با هیپوسولفیت 0.01N در مجاورت چسب و نشاسته تیتر میشود تا زمانیکه محلول بی رنگ گردد. مقدار اکسیژن محلول در فاضلاب برابر با مقدار کل محلول هیپوسولفیت سدیم 0.01 N خواهد بود.
جمع بندی
اکسیژن محلول در فاضلاب DO از مهم ترین شاخص های فاضلاب برای سلامت آبزیان، جلوگیری از خوردگی سطوح است که در تصفیه فاضلاب نیز نقش مهمی ایفا می کند. ورود گل و لای زیاد به فاضلاب منجر به اختلال در فتوسنتز گیاهان دریایی و کاهش اکسیژن فاضلاب میشود. علاوه براین، راکد بودن فاضلاب و نداشتن تلاطم نیز عامل دیگری در کاهش DO است. با استفاده از سیستم های هوادهی و کاهش کدورت فاضلاب می توان این شاخص را بهبود داد. بر اساس استانداردها، این شاخص برای فاضلاب نباید از 3 میلی گرم کمتر شود و آبزیان در فاضلاب با DO کمتر از یک میلی گرم امکان رشد و زندگی ندارند.
