Лекции / Л12 Экология гидросферы

Содержание взвешенных частиц (мг/л) - характеризует загрязненность воды твердыми нерастворимыми примесями в виде суспензий песка, глины, частиц почвы.

Сухой остаток характеризует суммарное количество минеральных и органических примесей, содержащихся в воде в истинно растворенном и коллоидном состояниях. Числовые значения его определяются взвешиванием остатка после выпаривания определенного объема предварительно профильтрованной воды и выражается в мг/л. Часть сухого остатка, которая удаляется при его последующем прокаливании, дает ориентировочное представление о содержании органических веществ.

Общая щелочность (Що) - суммарная концентрация содержащихся в воде

анионов ОH- , СО3- 2 , PО-4 3, SiО3- 2 и некоторых солей

слабых органических кислот (гуматов), выраженная в ммоль/л.

Поскольку все перечисленные ионы реагируют с кислотой, то общая щелочность воды определяется количеством кислоты, затраченной на титрование с индикатором метиловым оранжевым. В зависимости от типа аниона различают: гидрокарбонатную щелочность, Щгк ( НСО3-),

карбонатную, Щк ( СО3- 2 ), силикатную Щс (SiО3- 2 ), гидратную, Щг, ( ОH- ),

фосфатную, Щф ( H2 PO-4 , HPO-4 2 , PО-4 3). Общая щелочность

Що=Щгк + Щк + Щс + Щг + Щф В природных водах, как правило, в заметных количествах присутствуют

только НСО3-, поэтому для этих вод характерно, что Що=Щгк.

Косвенным путем качество воды можно определить по потреблению кислорода.

Химическое потребление кислорода ХПК, мг О2/л Н2О (бихроматное число K2Cr2O7) – количество органических и неорганических соединений,

21

которое в течение двух часов было окислено бихроматом калия. (Кроме бихроматного метода определения ХПК существует и другой стандартный метод - перманганатный, когда загрязнители окисляют перманганатом калия).

ХПК, мг О2/л Н2О – количество кислорода, которое было израсходовано в течение двух часов на окисление загрязняющих веществ в одном литре воды.

Вещества, склонные к окислению: нитриты, сульфиты, сульфиды, двухвалентное железо, большинство углеводородов и их производных.

Биологическое потребление кислорода БПК – количество кислорода, поглощаемое при аэробном окислении конкретного вещества микроорганизмами в определённый промежуток времени и выражается в мг О2/л Н2О.

С помощью БПК можно определить способность к окислению и всех индивидуальных веществ, и всех загрязняющих веществ в целом в водоёме. При определении БПК указывают также время. БПК5 – количество кислорода, которое расходуется за пять дней. БПК20 – количество кислорода, которое расходуется за двадцать дней. БПКпол – количество кислорода, которое расходуется за двадцать один – тридцать пять дней.

БПКпол<ХПК<ТПК Теоретическое потребление кислорода ТПК, мг О2/л Н2О – количество

кислорода, которое рассчитывается исходя из уравнения реакции.

22

Для ТПК нужно точно знать количество каждого загрязняющего вещества. Показатели, связанные с потреблением кислорода, приведены в табл.

По значению БПК вводятся две категории водоёмов, куда сбрасываются сточные воды:

1.БПК пол £3 мг О2/л Н2О (рыбохозяйственные водоемы)

2.БПК пол £6 мг О2/л Н2О (хозяйственно-бытовые источники).

Таблица. ПДК загрязняющих веществ в воде, мг/л

используются для различных нужд:

•Использование для нужд населения (I): хозяйственно-питьевой и пищевой промышленности; культурно-бытовое (купание, спорт).

•Использование для целей рыбного хозяйства (II): места нереста; сохранения ценных видов рыб.

Качество питьевой воды

Примеси, от которых зависит безопасность питьевой воды, подразделяют на три категории:

1.Неорганические химические вещества (и др.).

2.Органические химические вещества (фенолы, спирты и др.).

3.Микроорганизмы (микробы), вызывающие заболевания (тиф, холера и др.).

23

Вносимые в воду фосфаты и нитраты - источники питания для фотосинтезирующих водорослей, численность которых достигает катастрофических размеров, что вызывает "цветение" воды. В ночное время, когда водоросли поглощают кислород при дыхании, его уровень в воде может упасть ниже значений, необходимых для жизнедеятельности других организмов, что приводит к развитию анаэробных процессов.

Окисление органических отходов снижает содержание кислорода в воде. В такой воде рыбы жить не могут, и происходит замена на анаэробные условия жизни, продуктами которой может быть метан, сероводород. Токсичность в водной среде также характеризуют значениями ПДК – предельно допустимых концентраций.

Уровень загрязнения воды органическими отходами определяется значением БПК.

Опасные органические отходы подразделяются:

1)Токсичные вещества

2)Воспламеняющиеся отходы (создают потенциальную опасность пожара)

3)Отходы, вызывающие коррозию (кислоты)

4)Химически активные вещества (способные вступать в реакцию либо с

другими отходами, либо с воздухом или водой - гидролиз). Причины неприятного вкуса и запаха воды могут быть:

ÞРастворенный в воде сероводород (в воде, получаемой из скважин)

ÞМертвые, разлагающиеся органические вещества, вымываемые водой из водорослей и водных растений (вода водохранилищ)

ÞХимические соединения в сельском хозяйстве (для уничтожения сорняков и насекомых) и химические вещества промышленных сточных вод.

Водоподготовка - это очистка воды, которая берется из водоемов для потребления (питья), которая включает в себя методы, предотвращающие

24

рост и развитие бактерий и водорослей, методы, устраняющие имеющиеся вкус и запах, методы, удаляющие механические и химические примеси, и заключаются в следующем:

ÞАэрация, т.е. разбрызгивание воды в воздухе при помощи фонтанов для удаления растворенных в ней газов (например, H2S);

ÞДобавление хлора для уничтожения болезнетворных бактерий;

ÞДля удаления мельчайших взвешенных частиц применяют коагуляцию и сорбенты (уголь), далее воду пропускают через слой песка, снова хлорируют (второе хлорирование) для разрушения любых микроорганизмов, оставшихся после фильтрования через песок. Хлор добавляется в избытке, т.к. он способен реагировать с растворенными органическими веществами. Необходимо отметить, что образующиеся органические хлорпроизводные являются канцерогенами. Применение озона безопаснее, кроме того, он более сильный окислитель, чем хлор.

Рис. Типовая схема установки по очистке воды

Это самая упрощенная схема по очистке воды перед ее применением.

Ваша задача состоит в том, чтобы исследовать современные методы водоподготовки и предложить свою схему, обосновав ее оптимальность и эффективность. См. видео на портале.

Методы очистки СВ отдельно рассмотрены в файлах и презентациях!

25

Нормирование питьевой воды

Таблица. Нормативы примесей в питьевой воде, мг/кг

26