ריאקטור-בדיקת מי שפכים

מי שפכים הם מים משומשים שהושפעו משימוש ביתי, תעשייתי ומסחרי. הרכב מי השפכים הוא בדרך כלל 99.9% מים וה-0.1% הנותר הוא החומר שמוסרים. ה-0.1% הזה עשוי להכיל חומרים אורגניים, מיקרואורגניזמים ותרכובות אנאורגניות. מי שפכים משוחררים לסביבות מגוונות כמו אגמים, בריכות, נחלים, נהרות, שפכי נהרות ואוקיינוסים. מי שפכים כוללים גם נגר סערות, כאשר חומרים מזיקים נשטפים מכבישים, מגרשי חניה וגגות.

ישנם מדדים פיזיקליים, כימיים וביולוגיים שעשויים להשפיע על איכות מי השפכים, כולל טמפרטורה, מוצקים מרחפים כוללים (TSS), ערך pH, חמצן ודרישת חמצן, חנקן, זרחן, כלור ומיקרואורגניזמים. במאמר זה נדון במדדים הכימיים של איכות מי השפכים, כולל דרישת חמצן, חנקן אמוניה כולל, זרחן כולל וחנקן כולל.

בדיקת דרישת חמצן כימית (COD)

דרישת חמצן כימית (COD) היא שיטה לקביעת כמות הזיהום במים. ערך גבוה יותר של דרישת חמצן כימית מצביע על זיהום אורגני גבוה יותר בדגימת המים. בהשוואה לבדיקה של דרישת חמצן ביולוגית (BOD), COD מצריכה פחות זמן לעיבוד ולכן מומלצת כאשר המים מכילים רעילות וחומר אורגני שאי אפשר לקבוע על ידי בדיקת BOD.

שלבי בדיקת  COD

1. בחרו את הריכוז המתאים של מבחנה ריאגנטית בהתאם לריכוז COD בדגימה.
2. הוסיפו 2 מ"ל מים נקיים למבחנה ריאגנטית של COD כדוגמת ריק.
3. הוסיפו 2 מ"ל דגימת בדיקה למבחנה ריאגנטית של COD כדוגמת בדיקה.
4. סגרו את המבחנה ונערו בעדינות לערבוב אחיד.
5. הכניסו את המבחנות לתוך כור COD (CR 25), הפעלת תוכנית COD ב-150 מעלות צלזיוס, למשך שעתיים.
6. הוציאו את המבחנות וקיררו אותן לטמפרטורת החדר.
7. הפעילו את גלאי COD (CD 200) והכניסו לתוכו את דגימת הריק לאיפוס כיול.
8. הכניסו את דגימת הבדיקה לגלאי COD (CD 200) לקבלת ריכוז ה-COD בדגימה.

קביעת חנקן אמוניה כולל (TAN)

מהו חנקן כולל במי שפכים?

חנקן אמוניה הוא צורת חנקן המורכבת מאמוניה לא מיוננת (NH3) ויון אמוניום (NH4+). מדובר במזהם עיקרי במי שפכים. מולקולות אמוניה (NH3) ויוני אמוניום (NH4+) במים הופכים זה לזה בתנאי pH וטמפרטורה שונים.

נזקי חנקן אמוניה במים

במעגל החנקן בנוכחות חמצן מספק, חנקן אמוניה יכול להפוך לניטריט וניטרט, שעלולים לגרום לסרטן בגוף האדם. אמוניה מומסת יכולה להיות רעילה לדגים, ושחרור חנקן אמוניה למים עשוי לגרום לאאוטרופיקציה ולהפחתת רמות החמצן המומס. בשני המקרים עלולות להתרחש תמותות דגים.

קביעת חנקן אמוניה – שיטת סאליצילט

בשיטת סאליצילט, תרכובות אמוניה משתלבות תחילה עם היפוכלוריט ליצירת מונוכלורמין (1), שמגיב עם סאליצילט ליצירת 5-אמינוסאליצילט (2). 

חמצון של 5-אמינוסאליצילט מתבצע בנוכחות זרז, ניטרופרסיד או Fe(CN)5NO2– (הנקרא גם ניטרופריסיאניד), וכתוצאה מכך נוצר אינדוסאליצילט, תרכובת בצבע כחול. הצבע הכחול מוסתר על ידי הצבע הצהוב (מעודפי ניטרופרסיד), וגורם לתמיסה בצבע ירוק. עוצמת הצבע פרופורציונלית לריכוז האמוניה בדגימה.

קביעת זרחן כולל (TP)

מהו זרחן כולל?

זרחן כולל מורכב מזרחן אורגני, אורתופוספט ופוליפוספט. רוב הזרחן במים קיים בצורה של פוספט, שהוא מרכיב חיוני בתזונת הקרקע וביומסה של בעלי חיים וצמחים. זרחן כולל נבדק לאחר שכל צורות הפוספטים הופכות לאורתופוספט, ונמדד בדרך כלל במיליגרם זרחן לליטר מים (mg/L של P).

נזקי זרחן במים

זרחן עלול לגרום לאאוטרופיקציה ולהפחתת כמות החמצן המומס, תופעות העלולות להוביל למוות של אורגניזמים מימיים.

עיקרון שיטת מוליבדובנדיום

זרחן ריאקטיבי משתלב עם מוליבדט בסביבה חומצית ליצירת קומפלקס מוליבדופוספט. ונדיום, הנמצא בריאגנט מוליבדובנדיום, מגיב עם הקומפלקס ליצירת חומצה ונדיומוליבדופוספורית. עוצמת הצבע הצהוב שנוצר פרופורציונלית לריכוז הזרחן הריאקטיבי.

קביעת חנקן כולל (TN)

מהו חנקן כולל?

חנקן כולל הוא סך כל צורות החנקן במים, כולל חנקן אנאורגני כמו חנקן ניטרט (NO3-), חנקן ניטריט (NO2-), חנקן אמוניה (NH4+) וחנקן אורגני כמו חלבונים, חומצות אמינו ואמינים אורגניים. חנקן כולל הוא מדד חשוב לאיכות מים המשקף אאוטרופיקציה.

נזקי חנקן במים

ריכוז גבוה של חנקן עלול לגרום לאאוטרופיקציה, להפחתת רמות החמצן המומס, ולתוצאות כמו מות דגים, מים אנוקסיים או אאוטרופיקציה.

עיקרון שיטת פירסולפט

ישנן 3 שיטות עיקריות לקביעת TN (חנקן כולל):

1. קביעת TKN (NH3 + חנקן אורגני), NO2 ו-NO3, וסכימת כולם.
2. שיטת פירסולפט.
3. ספקטרומטריית בליעה מולקולרית שלב גזי (GPMAS).