מדדי איכות שפכים הם מתודולוגיות בדיקת מעבדה להערכת התאמת מי השפכים לסילוק או לשימוש חוזר. הבדיקות שנבחרו ותוצאות הבדיקה הרצויות משתנות בהתאם לשימוש המיועד או למיקום הפריקה. בדיקות מודדות את המאפיינים הפיזיים, הכימיים והביולוגיים של מי הפסולת.
בדיקות יקבעו את איכות מי השפכים הללו.
תוכן
1 מאפיינים גופניים
1.1 טמפרטורה
2 מאפיינים כימיים
2.1 מימן
2.2 חמצן
2.3 חנקן
2.4 פוספטים
2.5 כלור
3 מאפיינים ביולוגיים
4 ראה גם
5 הפניות
6 קריאה נוספת
7 קישורים חיצוניים
מאפיינים פיזיים
טמפרטורה
אורגניזמים מימיים אינם יכולים לשרוד מחוץ לטווחי טמפרטורה ספציפיים. נגר השקיה וקירור מים של תחנות כוח עשויים להעלות את הטמפרטורות מעל לטווח המקובל עבור מינים מסוימים. טמפרטורה מוגברת יכולה גם לגרום לפריחת אצות אשר מפחיתה את רמות החמצן. ניתן למדוד טמפרטורה בעזרת מדחום מכויל .
מוצק
חומר מוצק בשפכים עשוי להיות מומס, מושעה או מיושב. סה"כ מוצקים מומסים או TDS (לפעמים נקראים שאריות סינון ) נמדדים כמסת השאריות שנותרה כאשר מתאדים נפח מדוד של מים מסוננים . המסה של המוצקים היבשים שנותרו על המסנן נקראת מוצקים מושעים מוחלטים (TSS) או שאריות בלתי ניתנות לסינון. מוצקים ניתנים לצפייה נמדדים כנפח הנראה שנצבר בתחתית חרוט אימהוף לאחר שהמים התיישבו במשך שעה. עכירות היא מדד ליכולת פיזור האור של חומר תלוי במים. מליחות מודדת את צפיפות המים או שינויים במוליכות שנגרמים על ידי חומרים מומסים.
מאפיינים כימיים
כמעט כל כימיקל יכול להימצא במים, אך בדרך כלל בדיקות שגרתיות מוגבלות לכמה אלמנטים כימיים בעלי משמעות ייחודית.
מימן
מים מייננים לתוך קטיונים הידרוניום ( H3O ) ואנונים הידרוקסיליים (OH) . הריכוז של מימן מיונן (כמים פרוטונומיים) בא לידי ביטוי כ- pH .
חמצן
מרבית בתי הגידול המימיים מאוכלסים על ידי דגים או בעלי חיים אחרים הדורשים ריכוזי מינימום מסוימים של חמצן מומסים כדי לשרוד. ריכוזי חמצן מומסים ניתנים למדידה ישירה בשפכים, אך כמות החמצן שעשויה להיות כימית בכימיקלים אחרים בשפכים נקראת דרישת חמצן. כמקור מזון ישמש חומר אורגני מפורק או מושעה במי שפכים. חומר מחולק דק זמין בקלות למיקרואורגניזמים שאוכלוסיותיהם יגדלו כדי לעכל את כמות המזון הזמינה. עיכול מזון זה דורש חמצן, כך שתכולת החמצן של המים תפחת בסופו של דבר בכמות הנדרשת לעיכול המזון המומס או התלוי. ריכוזי חמצן עשויים לרדת מתחת למינימום הנדרש על ידי בעלי חיים ימיים אם שיעור ניצול החמצן עולה על החלפת חמצן אטמוספרי.
בעיקרון, התגובה לחמצון ביוכימי עשויה להיכתב כ:
חומר מחומצן + חיידקים + מזין + O 2 → CO 2 + H 2 O + אורגני חמצון כמו NO 3 - או SO 4 2−
צריכת חמצן על ידי הפחתת כימיקלים כמו סולפידים וניטריטים מתאפיינת כדלקמן:
S 2− + 2 O 2 → SO 4 2−
NO 2 - + ½ O 2 → NO 3 -
מכיוון שכל נתיבי המים הטבעיים מכילים חיידקים וחומרים מזינים, כמעט כל תרכובות פסולת המוכנסות בנתיבי מים כאלה יפתחו תגובות ביוכימיות (כמו המוצג לעיל). התגובות הביוכימיות הללו יוצרות את מה שנמדד במעבדה כדרישת החמצן הביוכימי (BOD).
כימיקלים ניתנים לחמצון (כגון הפחתת כימיקלים) המוחדרים למים טבעיים יפתחו באופן דומה תגובות כימיות (כמו המוצג לעיל). התגובות הכימיות הללו יוצרות את מה שנמדד במעבדה כדרישת החמצן הכימי (COD).
הן בדיקות ה- BOD והן ה- COD הן מדד להשפעת דלדול החמצן יחסית של מזהם פסולת. שניהם אומצו באופן נרחב כמדד להשפעת הזיהום. מבחן ה- BOD מודד את דרישת החמצן של מזהמים מתכלים ואילו מבחן COD מודד את דרישת החמצן של מזהמים מתכלים בתוספת דרישת החמצן של מזהמים בלתי ניתנים להתכלה.
מה שנקרא 5 ימים BOD מודד את כמות החמצן הנצרכת על ידי חמצון ביוכימי של מזהמי פסולת בפרק זמן של 5 יום. כמות החמצן הכוללת הנצרכת כאשר מותר לתגובה הביוכימית להמשיך להשלמתה נקראת ה- Ultimate BOD. מכיוון ש- BOD האולטימטיבי כל כך רב זמן, ה- BOD בן 5 הימים אומץ כמעט באופן אוניברסאלי כמדד להשפעת זיהום יחסית.
ישנן גם הרבה בדיקות COD שונות ש- COD שלהן 4 שעות הוא כנראה הנפוץ ביותר.
אין שום התאמה כללית בין ה- BOD בן 5 הימים ל- BOD האולטימטיבי. באופן דומה אין מתאם כללי בין BOD ל- COD. אפשר לפתח קשרים כאלה עבור מזהמי פסולת ספציפיים בזרם שפכים ספציפי, אך לא ניתן להכליל קשרים כאלה לשימוש עם כל מזהמי פסולת או זרמי שפכים אחרים. הסיבה לכך היא שהרכב כל זרם שפכים שונה. כדוגמה, שפכים המורכבים מפיתרון של סוכרים פשוטים שעלולים להיפטר ממפעל קונדיטוריה עשויים להכיל רכיבים אורגניים שמתפרקים מהר מאוד. במקרה כזה, ה- BOD בן 5 הימים וה- BOD האולטימטיבי יהיו דומים מאוד מכיוון שנשאר מעט מאוד חומר אורגני לאחר 5 ימים. עם זאת, בשפכים סופיים של עבודות לטיפול בשפכים המשרתים אזור מתועש גדול עשויה להיות פריקה במקום בו ה- BOD האולטימטיבי היה גדול בהרבה מ- BOD למשך 5 הימים מכיוון שחלק גדול מהחומר המושפל בקלות היה מוסר בתהליך הטיפול בשפכים ותהליכים תעשייתיים רבים. פריקה קשה לפירוק מולקולות אורגניות.
נהלי בדיקת המעבדה לקביעת דרישות החמצן לעיל מפורטות בטקסטים סטנדרטיים רבים. הגרסאות האמריקאיות כוללות את "השיטות הסטנדרטיות לבחינת מים ושפכים."
חנקן
חנקן הוא חומר מזין חשוב לגידול צמחים ובעלי חיים. חנקן אטמוספרי זמין פחות מבחינה ביולוגית מחנקן מומס בצורה של אמוניה וחנקות . זמינות החנקן המומס עשויה לתרום לפריחת האצות . אמוניה וצורות אורגניות של חנקן נמדדות לעיתים קרובות ככמות החנקן הכוללת של Kjeldahl , וניתן לבצע ניתוחים עבור צורות חנקן אורגניות לצורך הערכות מדויקות יותר של תכולת החנקן הכוללת.
פוספטים
סך זרחן ופוספט, PO3
4
פוספטים נכנסים לדרכי המים דרך מקורות שאינם נקודתיים וגם מקורות נקודתיים. זיהום מקור שאינו נקודתי (NPS) מתייחס לזיהום מים ממקורות מפוזרים. ניתן בניגוד לזיהום מקור לא-נקודתי עם זיהום מקור-נקודה, כאשר הפרשות מתרחשות לגוף מים במקום אחד. המקורות הלא-נקודתיים לפוספטים כוללים: פירוק טבעי של סלעים ומינרלים, מי נגר של מי הסערה, נגר חקלאי, סחף ומשקעים, שקע אטמוספרי ותשומה ישירה של בעלי חיים / חיות בר; ואילו מקורות נקודתיים עשויים לכלול: מתקני טיהור מי שפכים ופרשות תעשייתיות מותרים. באופן כללי, זיהום המקורות שאינם נקודתיים בדרך כלל גבוה משמעותית ממקורות הזיהום הנקודתיים. לכן המפתח לניהול קול הוא להגביל את הקלט ממקורות נקודתיים וממקורות שאינם נקודתיים של פוספט. ריכוז גבוה של פוספט בגופי מים מהווה אינדיקציה לזיהום ואחראי במידה רבה להפחתה .
פוספטים אינם רעילים לאנשים או לבעלי חיים אלא אם כן הם נמצאים ברמות גבוהות מאוד. בעיות עיכול יכולות להופיע מרמות גבוהות ביותר של פוספט.
הסוכנות להגנת הסביבה האמריקאית המליצה על הקריטריונים הבאים לזרחן מוחלט .
לא יותר מ 0.1 מ"ג לליטר עבור נחלים שלא מתרוקנים במאגרים,
לא יותר מ- 0.05 מ"ג לליטר לנחלים המוזרמים למאגרים, ו
לא יותר מ- 0.025 מ"ג לליטר למאגרים.
הזרחן הוא בדרך כלל נמוך (<1 מ"ג="" ל="" ')="" במקורות="" מים="" ראויים="" לשתייה="" ובדרך="" כלל="" אינו="">
כלור
כלור נמצא בשימוש נרחב להלבנה , כחומר חיטוי ולמניעת זיהום ביולוגי במערכות קירור מים . ניתן למדוד שרידי ריכוז של חומצות היפוכלורוזיות מחמצנות ויוני היפוכלוריט , כשארית כלור כדי להעריך את יעילות החיטוי או כדי להראות את הבטיחות לפריקה למערכות אקולוגיות מימיות.
