امروزه با کاهش منابع آب در سراسر جهان، پایش و تضمین کیفیت آن بیش از هر زمان دیگری اهمیت پیدا کرده است. یکی از شاخص‌های کلیدی در این زمینه، کل کربن آلی (TOC) است. این پارامتر نشان‌دهنده میزان ترکیبات آلی موجود در آب بوده و نقش مهمی در طراحی و ارزیابی عملکرد سیستم‌های تصفیه، به‌ویژه در صنایع و تصفیه‌خانه‌های شهری، ایفا می‌کند.
TOC چیست و چرا باید به آن توجه کنیم؟
کل کربن آلی (Total Organic Carbon) در اصل به کل کربن موجود در مواد آلی معلق یا حل‌شده در آب اشاره دارد. این مواد ممکن است از منابع طبیعی همچون بقایای گیاهان یا اسیدهای هیومیک سرچشمه گرفته باشند یا منشأ آن‌ها فعالیت‌های انسانی و صنعتی باشد؛ برای مثال ترکیبات شیمیایی مصنوعی، انواع حلال‌ها یا مواد شوینده.
برخلاف پارامترهایی مانند COD که میزان اکسیژن لازم برای تجزیه ترکیبات را مشخص می‌کند، TOC صرفاً مقدار کربن آلی را بدون در نظر گرفتن قابلیت تجزیه‌پذیری یا واکنش‌پذیری اندازه می‌گیرد. به همین دلیل این شاخص روشی سریع و نسبتاً مستقل برای برآورد بار آلی آب و فاضلاب محسوب می‌شود.
*برای انتخاب مناسب ترین تصفیه فاضلاب، به صفحه خرید پکیج تصفیه فاضلاب پاک پساب اقلیم مراجعه بفرمایید.
نقش TOC در ارزیابی کیفیت آب
زمانی که مقدار کل کربن آلی (TOC) در آب یا پساب بیشتر از حد معمول باشد، معمولاً باید آن را نشانه‌ای از وجود آلودگی تلقی کرد. ترکیبات آلی موجود می‌توانند محیطی مناسب برای رشد میکروارگانیسم‌ها فراهم کنند و در مرحله گندزدایی با کلر واکنش دهند؛ واکنشی که در مواردی به تولید مواد زیان‌آوری مثل تری‌هالومتان‌ها منجر می‌شود.
اندازه‌گیری TOC برای موقعیت‌های مختلفی اهمیت پیدا می‌کند، از جمله:
- بررسی کیفیت آب آشامیدنی و تحلیل واکنش‌های احتمالی هنگام ضدعفونی
- شناسایی آلاینده‌های موجود در پساب صنایع مختلف، مثل داروسازی یا پتروشیمی
- پایش عملکرد فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی، مثلاً سیستم‌های MBR یا لجن فعال
از سوی دیگر، اگر TOC به‌درستی پایش نشود، ممکن است ورود ناگهانی آلاینده‌ها در منابع آب آشکار نشود. تغییرات غیرمنتظره در این شاخص می‌تواند نشانه اختلال در یکی از مراحل تصفیه باشد یا حتی نشان دهد که آلودگی از منبعی ناشناخته وارد سیستم شده است. به همین خاطر، بسیاری از کارشناسان آب و فاضلاب توصیه می‌کنند که TOC نه فقط به عنوان یک عدد، بلکه به‌عنوان ابزاری برای تحلیل کل سیستم در نظر گرفته شود. در بسیاری از کشورها، این شاخص یکی از ابزارهای پیش‌هشدار برای محافظت از منابع آبی محسوب می‌شود.
*همچنین بخوانید: اجزای اصلی فاضلاب را چه موادی تشکیل میدهند؟
روش‌های اندازه‌گیری TOC
روش‌های گوناگونی برای سنجش TOC وجود دارد که همگی بر اصل اکسیداسیون کامل ترکیبات آلی و تبدیل آن‌ها به دی‌اکسیدکربن استوارند. برخی از این روش‌ها عبارت‌اند از:
- احتراق حرارتی در دمای بالا
در این شیوه، نمونه آب تا دمای ۶۸۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود تا تمامی مواد آلی بسوزند و CO₂ آزاد شود. سپس میزان دی‌اکسیدکربن با دستگاه آشکارساز مادون‌قرمز ( NDIR) اندازه‌گیری می‌شود. این روش به دلیل دقت بالا در صنایع حساس متداول است. - اکسیداسیون شیمیایی(Wet Chemical Oxidation)
در این حالت از مواد اکسنده مانند پرسولفات یا پرمنگنات در محیط اسیدی همراه با تابش فرابنفش استفاده می‌شود. CO₂ تولیدشده یا به‌صورت هدایت‌سنجی یا با همان آشکارساز NDIR شناسایی می‌شود. این روش به‌ویژه برای نمونه‌هایی با رنگ و کدورت پایین کاربرد دارد.
- روش‌های آنلاین و اتوماتیک
در تصفیه‌خانه‌های پیشرفته، سنسورهای TOC به‌طور مداوم اطلاعات لحظه‌ای ارائه می‌کنند. این دستگاه‌ها عموماً بر پایه اکسیداسیون UV عمل کرده و امکان پایش مستمر را فراهم می‌کنند.
تفاوت TOC با COD و BOD
TOC تنها میزان کربن آلی را بیان می‌کند، در حالی که COD نشان‌دهنده مقدار اکسیژن لازم برای اکسید کردن همه ترکیبات آلی و معدنی است. معمولاً مقدار COD بیشتر از TOC است. از سوی دیگر، سنجش TOC سریع‌تر و دقیق‌تر از BOD و COD بوده و تکرارپذیری بالاتری دارد.
*پیشنهاد می شود از صفحه تزریق مواد شیمیایی دیدن فرمایید.
چرا کنترل TOC در پساب اهمیت دارد؟
در بسیاری از صنایع، فاضلاب حاوی غلظت‌های زیادی از ترکیبات آلی است که در صورت ورود مستقیم به محیط‌زیست، آسیب‌های گسترده‌ای به بار می‌آورند؛ برای نمونه:
- کاهش میزان اکسیژن محلول و تهدید حیات آبزیان
- رشد بی‌رویه جلبک‌ها و بروز پدیده اوتریفیکاسیون
- شکل‌گیری مواد سرطان‌زا در زمان ضدعفونی با کلر
- افزایش هزینه‌های تصفیه پیشرفته و نیاز به تجهیزات پیچیده‌تر
به همین دلیل پایش دقیق TOC هم برای رعایت مقررات زیست‌محیطی و هم به‌عنوان شاخصی از کارایی فرآیندهای تصفیه اهمیت دارد. بسیاری از قوانین بین‌المللی همچون مقررات اتحادیه اروپا یا سازمان حفاظت محیط‌زیست آمریکا ( USEPA) حد مجاز TOC را برای تخلیه فاضلاب تعیین کرده‌اند.
مزایای کاهش TOC در آب و پساب
کاهش سطح TOC نتایج مطلوبی به همراه دارد:
- بهبود اثربخشی ضدعفونی با کلر یا UV
- جلوگیری از تشکیل محصولات جانبی زیان‌آور
- کاهش رسوب‌گذاری در تجهیزات
- افزایش کیفیت آب تصفیه‌شده برای مصارف دوباره، از جمله کاربرد در کشاورزی یا سیستم‌های خنک‌کننده
سخن پایانی
TOC شاید در نگاه نخست فقط یک عدد باشد، اما در عمل معیاری کلیدی برای مدیریت کیفیت آب و پساب محسوب می‌شود. چه در مقیاس صنعتی و چه در آزمایشگاه‌های پایش کیفیت، سنجش منظم و دقیق این شاخص می‌تواند تصمیم‌گیری‌های بهتری را در راستای حفاظت محیط‌زیست و بهره‌برداری بهینه از منابع آب ممکن کند.
