در فرآیند تصفیه آب و فاضلاب، یکی از شاخص‌های مهم و کاربردی برای ارزیابی کیفیت آب، پارامتر TSS یا کل مواد معلق (Total Suspended Solids) است. این شاخص بیانگر مقدار ذرات جامدی است که در آب معلق بوده و به‌راحتی در آن حل نمی‌شوند. وجود این ذرات، علاوه بر تأثیر منفی بر ظاهر و شفافیت آب، می‌تواند نشانه‌ای از آلودگی‌های شیمیایی، میکروبی یا آلی نیز باشد. در این مقاله به‌صورت جامع بررسی می‌کنیم که TSS چیست، چگونه اندازه‌گیری می‌شود، چه عواملی بر آن تأثیر می‌گذارند و چرا کنترل آن در تصفیه‌خانه‌ها اهمیت دارد.
تعریف TSS (Total Suspended Solids)
به‌طور ساده، TSS به مقدار مواد جامدی گفته می‌شود که در آب معلق مانده‌اند و از فیلترهایی با منافذ بسیار ریز (معمولاً ۲ میکرون) عبور نمی‌کنند. این ذرات ممکن است شامل مواد آلی مانند بقایای گیاهان، جلبک‌ها، میکروارگانیسم‌ها و مواد معدنی همچون شن، رس، و ذرات فلزی باشند.
واحد اندازه‌گیری TSS معمولاً میلی‌گرم در لیتر (mg/L) است و بیانگر جرم مواد معلق موجود در هر لیتر از نمونه آب است.
تفاوت TSS با TDS و SS
گاهی اوقات TSS با سایر شاخص‌های مشابه مانند TDS (کل مواد محلول) یا SS (مواد جامد معلق) اشتباه گرفته می‌شود. تفاوت اصلی این پارامترها در حالت فیزیکی ذرات است:
-
TSS (Total Suspended Solids): ذرات معلقی که در آب حل نمی‌شوند و می‌توان با فیلتراسیون از آن‌ها جدا شد.
-
TDS (Total Dissolved Solids): ذرات محلولی که در آب حل شده‌اند (مانند نمک‌ها و مواد معدنی) و از فیلتر عبور می‌کنند.
-
SS (Suspended Solids): در بسیاری از منابع، مترادف TSS در نظر گرفته می‌شود.
در واقع، TSS + TDS = TS (Total Solids) یعنی مجموع مواد جامد محلول و معلق برابر با کل مواد جامد موجود در آب است.
منابع ایجاد مواد معلق در آب
منشأ افزایش TSS در آب می‌تواند طبیعی یا انسانی باشد. برخی از منابع رایج عبارت‌اند از:
-
فرسایش خاک و رواناب‌های سطحی: بارندگی یا ذوب برف باعث شسته شدن ذرات خاک، ماسه و رس به داخل رودخانه‌ها می‌شود.
-
فعالیت‌های صنعتی: تخلیه پساب کارخانه‌ها، کارگاه‌های معدنی یا نساجی حاوی ذرات جامد معلق.
-
پساب شهری: ورود فاضلاب خانگی که شامل مواد آلی و میکروارگانیسم‌هاست.
-
جلبک‌ها و مواد آلی طبیعی: رشد بیش از حد جلبک‌ها در منابع آبی نیز می‌تواند باعث افزایش TSS شود.
-
ساخت‌وساز و پروژه‌های عمرانی: عملیات حفاری، خاک‌برداری و بتن‌ریزی منجر به افزایش ذرات معلق در آب‌های سطحی می‌گردد.
روش اندازه‌گیری TSS
اندازه‌گیری TSS معمولاً از طریق روش فیلتراسیون و توزین انجام می‌شود. روند کلی به‌صورت زیر است:
-
مقدار مشخصی از آب (معمولاً ۱۰۰ تا ۵۰۰ میلی‌لیتر) از فیلتر با منافذ مشخص عبور داده می‌شود.
-
فیلتر پس از عبور آب خشک و وزن می‌شود.
-
اختلاف وزن فیلتر قبل و بعد از فیلتراسیون، نشان‌دهنده جرم مواد معلق است.
-
نتیجه بر حسب میلی‌گرم در لیتر (mg/L) گزارش می‌شود.
روش استاندارد اندازه‌گیری TSS در آزمایشگاه‌ها طبق استاندارد APHA 2540 D انجام می‌شود.
تأثیرات منفی TSS بالا بر کیفیت آب
افزایش میزان مواد معلق در آب اثرات زیان‌بار متعددی دارد که شامل موارد زیر می‌شود:
-
کاهش شفافیت آب: باعث تیرگی و کدورت آب می‌شود و زیبایی ظاهری را کاهش می‌دهد.
-
کاهش نفوذ نور: در منابع طبیعی مانند دریاچه‌ها و رودخانه‌ها، مانع از رسیدن نور به گیاهان آبزی می‌شود.
-
اختلال در فرآیند فتوسنتز جلبک‌ها و گیاهان آبزی.
-
افزایش بار میکروبی: مواد آلی معلق محیط مناسبی برای رشد باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌ها فراهم می‌کنند.
-
افزایش هزینه تصفیه: ذرات معلق می‌توانند فیلترها و تجهیزات تصفیه‌خانه را مسدود کنند.
-
کاهش اکسیژن محلول (DO): تجزیه مواد آلی موجود در TSS باعث مصرف اکسیژن محلول در آب و مرگ آبزیان می‌شود.
اهمیت کنترل TSS در تصفیه‌خانه‌ها
در تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب، کنترل مقدار TSS یکی از مراحل کلیدی برای تضمین کیفیت نهایی آب است.
در بخش تصفیه فاضلاب، بالا بودن TSS معمولاً نشانه عملکرد نامناسب واحد ته‌نشینی یا هوادهی است. در مقابل، کاهش TSS خروجی بیانگر کارایی مناسب فرآیند تصفیه است.
در تصفیه آب آشامیدنی نیز باید مقدار TSS به حداقل برسد تا از نظر ظاهری، بهداشتی و طعم، آب کیفیت مطلوبی داشته باشد.
روش‌های کاهش TSS در آب و فاضلاب
برای کاهش مقدار مواد معلق در آب، از روش‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی استفاده می‌شود. برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:
-
ته‌نشینی (Sedimentation): در این روش ذرات سنگین‌تر از آب ته‌نشین شده و از فاز مایع جدا می‌شوند.
-
انعقاد و لخته‌سازی (Coagulation & Flocculation): افزودن مواد شیمیایی مانند آلومینیوم سولفات یا پلی‌الکترولیت‌ها باعث چسبیدن ذرات ریز و تشکیل لخته‌های درشت‌تر می‌شود که به‌راحتی ته‌نشین می‌گردند.
-
فیلتراسیون: عبور آب از فیلترهای شنی، کربنی یا ممبران برای حذف ذرات معلق.
-
شناورسازی (DAF): استفاده از حباب‌های هوا برای بالا آوردن ذرات سبک‌تر و جمع‌آوری آن‌ها در سطح آب.
-
تصفیه بیولوژیکی: در فاضلاب، میکروارگانیسم‌ها می‌توانند بخشی از مواد آلی معلق را تجزیه کنند.
محدوده مجاز TSS در استانداردها
مقادیر مجاز TSS بسته به نوع آب (آشامیدنی، فاضلاب، صنعتی یا کشاورزی) متفاوت است. به‌طور کلی:
-
آب آشامیدنی: کمتر از ۵ میلی‌گرم در لیتر (برای شفافیت بالا)
-
پساب خروجی از تصفیه‌خانه فاضلاب شهری: حداکثر ۳۰ تا ۴۰ میلی‌گرم در لیتر
-
پساب صنعتی: بسته به نوع صنعت، بین ۵۰ تا ۲۰۰ میلی‌گرم در لیتر
رعایت این حدود طبق استانداردهای سازمان محیط‌زیست و WHO الزامی است.
تفاوت TSS در آب خام و پساب صنعتی
آب خام طبیعی معمولاً دارای مقدار کمی مواد معلق است (کمتر از ۲۰ mg/L)، اما در پساب صنعتی ممکن است مقدار آن تا صدها میلی‌گرم در لیتر افزایش یابد.
برای مثال، در صنایع غذایی، نساجی یا کاغذسازی مقدار TSS بسیار بالاست و نیاز به سیستم‌های پیشرفته تصفیه دارد.
جمع‌بندی
TSS یا کل مواد معلق در آب (Total Suspended Solids) یکی از مهم‌ترین شاخص‌های سنجش کیفیت آب است که نقش تعیین‌کننده‌ای در فرآیندهای تصفیه و حفظ سلامت محیط زیست دارد.
اندازه‌گیری و کنترل دقیق TSS نه‌تنها به بهبود کارایی تصفیه‌خانه‌ها کمک می‌کند، بلکه از آلودگی منابع آب و مشکلات زیست‌محیطی جلوگیری می‌نماید.
با انتخاب صحیح تجهیزات فیلتراسیون، به‌کارگیری روش‌های انعقاد و ته‌نشینی مؤثر و پایش مستمر، می‌توان سطح TSS را در محدوده مجاز نگه داشت و کیفیت آب را به شکل قابل‌توجهی بهبود داد.