آب یکی از مهم ترین ارکان تمام اکوسیستم های زنده محسوب می شود. به همین دلیل بررسی کیفی این منابع از ارکان مهم توسعه پایدار است.

شناخت کیفیت آب، نیازی اساسی برای رسیدن به استانداردها و خدمات رسانی مناسب و همچنین ارزیابی اثرات محیط زیستی فعالیت ها به شمار می رود، در این راستا، در بحث پایش آنلاین آب و فاضلاب، هریک از منابع آب شامل آب جاری در رودخانه‌ها، مخازن، دریاچه های پشت سد و سفره های آب زیر زمینی، پساب های صنعتی و شبکه های فاضلاب، همواره از نظر کیفیت آب مورد سنجش قرار می گیرند.

به منظور مدیریت پیشرفته شبکه های فاضلاب و نظارت بر کیفیت آب و فاضلاب باید تلاش های پیوسته و مبرمی انجام داد، به همین منظور سنجش وضعیت کیفی منابع آب از طریق پایش و بررسی مستمر ویژگی های مختلف شامل پارامتر های فیزیکی و شیمیایی و بیولوژیکی انجام می پذیرد.

رویکردی جدید در نظارت کیفیت آب

فناوری های خودکار و آنلاین نظارتی، رویکرد جدیدی در نظارت کیفیت آب است که امروزه در بسیاری از نقاط دنیا به عنوان قانون و الزامات کنترل کیفیت محیط زیست و آب و فاضلاب استفاده می شود.

پایش کیفیت آب به یک ابزار مدیریتی پیشرفته در مدیریت سیستم ها و شبکه های فاضلاب و آبرسانی تبدیل شده است. در سالهای اخیر بحث ایجاد سامانه جامع کنترل کیفیت فاضلاب کارخانه ها با هدف ثبت لحظه ای اطلاعات مطرح شده است.

مزایای سیستم پایش آنلاین آب و فاضلاب

از جمله مزیت های به کارگیری سیستم های پایش آنلاین آب و فاضلاب، سرعت دریافت اطلاعات بالا، به روز بودن اطلاعات (پایش لحظه ای)، هزینه عملیاتی و راهبری بسیار پایین، از بین رفتن خطاهای انسانی ناشی از حمل و نقل نمونه و انجام آزمایشات روی آن، کنترل از راه دور مراحل و فرایندها، انتقال اطلاعات به روشهای تله متری و کاهش هزینه نیروی انسانی می باشد.

همچنین با به کارگیری سیستم پایش آنلاین آب و فاضلاب محیط زیست قادر خواهد بود در هر لحظه ضمن اطلاع از مقادیر سنجش شده، بدون حضور فیزیکی نظارت ویژه ای را بر واحدهای آلاینده در حوزه استحفاظی خود اعمال نماید و اخطارهای لازم به صنایعی که به هر دلیلی ایجاد آلودگی می نمایند داده شود.

این امر نقش بسزایی در کنترل مستمر واحدها خواهد داشت. بدینوسیله همراه با توسعه صنایع، نظارت و کنترل آلاینده های زیست محیطی نیز بر اساس سیاست ها و وظایف محوله به بهترین نحو انجام خواهد شد.

هدف از نصب ایستگاه پایش آنلاین (آنالایزرهای آنلاین آب و فاضلاب)

آنالایزرهای آنلاین آب و فاضلاب در مدلها و متدهای مختلف در دنیا وجود دارند. هر متد دارای مزایا و معایب مخصوص بخود میباشد که در موقع طراحی آنالایزرهای آنلاین آب و فاضلاب در نظر گرفته شود.

بایستی در اینجا به این نکته مهم اشاره نمود که معمولا هدف از نصب ایستگاه پایش آنلاین (آنالایزرهای آنلاین آب و فاضلاب) در درجه اول اطلاع از روند کلی کیفیت آب و فاضلاب میباشد و لزوما تجهیزات اندازه گیری آنلاین نیاز به نمونه برداری و انجام آزمایشهای دقیق را منتفی نمیکند.

اما میتتواند تعداد حضور آزمایشگاه در محل را در زمان موردنیاز تشخیص داد و در صورتیکه وضعیت آلاینده های خروجی تغییر چندانی نکرده باشند نیازی به نمونه برداری بالتبع نخواهد بود. روشهای محتلفی برای نصب این سیستمها علاوه بر متدهای گوناگون انالیز پارامترها وجود دارد.

ضرورت انجام پایش آنلاین خروجی های فاضلاب و پساب های صنعتی

پساب های صنعتی به دلیل تاثیرات مخربی که بر سلامتی اکولوژیکی و انسانی می گذارند که از آن جمله می توان به آلودگی خاک، آب های سطحی و زیرزمینی، آلودگی محصولات کشاورزی اشاره کرد،

مورد توجه افکار عمومی و فعالان محیط زیستی و سازمان های محیط زیستی می باشند، به همین جهت پایش پیوسته و آنلاین خروجی های فاضلاب، می تواند یک ابزار مناسب در راستای اجرای سیاست های کاهش بار آلودگی و مدیریت موثر آلودگی ها، برای کنترل نشت صنعتی شبکه های فاضلاب، و همچنین حفاظت تصفیه خانه های فاضلاب و تجهیزات شبکه ها از آلودگی ها باشد.

انواع آلودگی آب در صنایع

به طور کلی، در روند تولید صنایع مختلف، آب به عنوان یکی از منابع لاینفک مورد استفاده قرار می گیرد در این صورت این آب طی عملیات بهره برداری به مواد مختلف آلوده می شود که البته نوع و میزان این آلودگی در صنایع مختلف متفاوت است.

در گذشته اطلاعات شرکت ها پس از تهیه نمونه با تاخیر بیش از یک ماه در بانک اطلاعاتی ثبت می شدند، اما در سال های اخیر با فراهم شدن زیر ساخت های لازم، امکان به روز کردن این اطلاعات در لحظه بوجود آمده است.

همان طور که پیش تر ذکر شد، استفاده از آب در صنایع مختلف امری معمولا امری اجتناب ناپذیر است. هر صنعتی متناسب با پروسه تولید خود آب را استفاده کرده و بالتبع این آب درطی این عملیات بهره برداری به مواد مختلف آلوده میشود. نوع و میزان آلودگی آب صنایع در مورد هر صنعت متفاوت است.

بعنوان مثال فاضلاب صنایع لبنی که حاوی مقادیر زیادی الاینده های بیولوژیکی است با فاضلاب صنایع فلزی با غلظت بالای آلاینده های شیمیایی متفاوت است. بنابراین انتخاب پارامتر مناسب در درجه اول برای پایش وضعیت خروجی پسآب کارخانه الزامی است.

در گام بعد باید محدوده اندازه گیری مورد نظر با احتساب وضعیت کلی فرآیندهای صنعت موردنظر تعیین گردد. علاوه بر این موارد در نصب آنالایزرهای آنلاین آب و فاضلاب شرایط محیطی محل نصب و امکانات موردنیاز نصب نظیر برق و پوشش شبکه های مختلف انتقال اطلاعات تعیین کننده است.

صنایع مختلف در دسته های گوناگون نظیر صنایع نساجی، لبنی، داروسازی، بسته بندی، کاغذ سازی، غذایی، تفریحی،فلزی، اتومبیل سازی و غیره دسته بندی میشوند. امان بطور کلی گروه بندی آلاینده های این صنایع در قالب آلاینده های شیمیایی، بیولوژیکی و خواص فیزیکوشیمیایی میتوان تقسیم بندی نمود.

پارامترهای مورد نظر در ایستگاه های پایش

در ایستگاه های پایش منابع آب سطحی و زیرزمینی پارامترهای متعددی نظیر باران، دمای خاک، رطوبت نسبی، سرعت باد، فشار، تبخیر، سطح آب، میزان تشعشع خورشید مورد اندازه گیری و بررسی قرار می گیرند.

اما لازم به ذکر است، به طور سنتی، کیفیت پساب فاضلاب توسط پارامترهای جهانی مانند BOD ،COD ،TOC و TSS اندازه گیری می شود. که اطلاعات حیاتی در کیفیت پساب فاضلاب و راندمان تصفیه را نشان می دهد.

اما در بسیاری از تصفیه خانه های فاضلاب، پایش متوالی کیفیت فاضلاب وجود ندارد. اتوماسیون فاضلاب مانند دیگر فرایندهای صنایع توسعه یافته نیست، که عمدتا به دلیل محیط های نامناسبی است که سنسورها در آن قرار می گیرند.

فقدان سنسور مناسب برای پایش آنلاین در زمان واقعی اغلب به دلیل عدم قطعیت در مورد تکرار پذیری روش های موجود است. در حالیکه تاکید بر روش ها و تکنیک های دقیق و حساس آزمایشگاهی وقت گیر است و نیاز به جمع آوری نمونه و تجزیه و تحلیل آن دارند.

شناخت دقیق و رفتار سنجی منابع آب یکی از مهم ترین شاخص ها است

علاوه بر وضعیت کیفی منابع آب شاخصه ها و موارد دیگری نیز حائز اهمیت می باشند.

جهت مدیریت منابع آب شناخت دقیق و رفتار سنجی منابع آب یکی از مهم ترین شاخص ها می باشد که تحقق این امر مستلزم کسب آمار و اطلاعات دقیق از طریق ایستگاههای پایش منابع آب می باشد.

در حال حاضر پارامترهای لیست زیر را میتوان با توجه به پیشرفتهای موجود در تکنولوژی اندازه گیری نمود :

Biological Oxygen Demand (BOD) میزان اکسیژن خواهی بیولوژیکی

Chemical Oxygen Demand (COD) میزان اکسیژن خواهی شیمیایی

Total Organic Carbon (TOC) کل کربن آلی

Dissolved Organic Carbon (DOC) کل کربنهای محلول

Nitrate (NO۳) نیترات

Nitrite (NO۲) نیتریت

Phenol, Glycol, BTEX فنل، گلیکول، بنزن،، تولوئن،

Phosphate (PO۴) (فسفات (اوروفسفاتها

Silica سیلیکا

Ammonia (NH۴) آمونیوم

Chlorine ( Free , Residual, Total)

Total Suspended Solids (TSS)

Total Dissolved Solids (TDS)

Electrical Conductivity (EC) ضریب هدایت الکتریکی

pH

Oxygen Reduction Potential (ORP) پتانسیل کاهش اکسیژن محلول

Oil in Water (refined Oil, Crude Oil) FOG روغن، چربی و نفت

Chlorophyll (Chl) کلروفیل

Dissolved Oxygen (DO) اکسیژن محلول

آنالایزرهای پایش لحظه ای زیست محیطی، پارامترهایی از جمله pH, TOC, EC, TDS, TU ،DO را اندازه گیری می کنند. همچنین آنالایزرهای فاضلاب پارامترهایی نظیر COD, TOC, BOD, PH, DO, EC, H۲S Turbidity را اندازه گیری می کنند.

پارامترهای پیچیده دیگری مانند آرسنیک، فنل، کروم ۶، آهن، منگنز، کلرید، سختی، هاردزین، سیانید، مواد مغذی و مواد دیگر را نیز می توان بصورت آنلاین اندازه گیری نمود.

البته لازم به ذکر است کسب آمار و اطلاعات از هریک از پارامترها به واسطه نیروی انسانی و با دستگاه ها و تجهیزات مکانیکی باعث ایجاد خطاها علی الخصوص در مرحله جمع آوری اطلاعات می شود.

تجهیز ایستگاهها به وسایل الکترونیکی و حذف تجهیزات مکانیکی موجب کاهش خطاها می گردند.

انواع پایش آنلاین آب و فاضلاب

پایش آنلاین آب و فاضلاب معمولا در کشور ما در دو نوع مستغرق و استخراجی وجود دارد. در پایش آنلاین آب و فاضلاب استغراقی یا usit-in سنسورهای اندازه گیری کننده، بصورت مستقیم در داخل آب قرار داده میشود.

در مدلهای استخراجی یا eextractiv نمونه آب پس از پمپ شدن به کابینت حاوی دتکتورهای مختلف، مورد آنالیز قرار می گیرد. هر دو سیستم مزایا و معایبی دارند که بایستی متناسب با وضعیت و شرایط هر پروژه ای انتخاب شود.

معمولا پایش آنلاین آب مدل استخراجی در صنایع آب آشامیدنی استفاده میشود که دارای ذرات معلق و کدورت کمتری در مقایسه با پایش آنلاین فاضلاب می باشند. در کنار این برای پایش آنلاین آب و فاضلاب نصب شده با سیستمهای مستغرق یا usit-in بایستی سنسور با جنس بدنه مقاوم و شویندههای اتوماتیک مناسب تعبیه شوند.

پایش آنلاین منابع آب بر ۳ پایه اصلی استوار است

پایش آنلاین منابع آب بر ۳ پایه اصلی استوار است شامل سنسورها (جهت اندازه‌گیری هریک از پارامترها)، RTU (جهت ذخیره و ارسال اطلاعات ارسالی از سنسورها به سرور مرکزی)، نرم افزار تجمیع و آنالیز داده‌های پایش.

استاندارد محل نصب سامانه های پایش لحظه ای و بر خط آلودگی آب و پساب

تعیین صحیح محل نمونه برداری برای نصب سامانه های پایش لحظه ای و برخط آلودگی آب و پساب از اهمیت بالایی برخوردار می باشد و عوامل بسیار زیادی در تعیین این نقطه موثر است.

در این خصوص توجهه موارد زیر ضروری است:

۱- حسگرها الزاما باید در محل هایی نصب شوند که جریان سیال بصورت پیوسته و همیشگی باشد.

۲- در خصوص تصفیه خانه های فاضلاب، آخرین نقطه در خروجی تصفیه خانه باید مورد پایش قرار گیرد.

۳- در محل نصب حسگر ها هیچ گونه تلاطم سیال نباید وجود داشته باشد.

۴- در حوضچه های هوا دهی، بهترین محل برای سنجش DO در فاصله ۵ / ۱ تا ۲ متر از سطح فاضلاب می باشد.

۵- محل نصب سنسورهایی که به روش نور اندازه گیری می نمایند، باید حداقل ۲۵ سانتیمتر از بدنه و کف کانال و دیگر سنسور ا فاصله داشته باشند.

۶- کلیه موارد ایمنی و امنیتی حسگر ها باید در محل نصب مورد نظر قرار گیرد.

۷- در رودخانه ها، بسته به نوع بستر و جریانات رودخانه لازم است تا علاوه بر موارد ذکر شده در بالا (از قبیل وجود جریانات دائمی و عدم تلاطم شدید) محل مورد سنج بیانگر کیفیت کلی آب رودخانه باشد. (حاشیه رودخانه در شرایطی که آب بصورت مرداب باشد محل مناسبی برای نصب سامانه لحظه ای و برخط نیست).

۸- وجود مکان مناسب برای اندازه گیری های مرجع در محل مورد نظر.

۹- چنانچه در تالاب یا مرداب نسرت به سنج پارامتر ها اقدام می گردد، بهتر است تا سنجش به صورت دستی یا خودکار در فواصن زمانی مشخص در مناطق، مختلف با شعاع ثابت انجام پذیرد.

۱۰- برای سنجش فلو در آبراه ها، رودخانه ها و کانالها لازم است حسگر حداقل ۱۵ برابر عرض آبراه از پیچ آبراه فاصله داشته باشد.باید حسگر در عمیق ترین نقطه آبراه نصب گردد.