Контроль качества воды. Учебное пособие для магистрантов направления подготовки 08.04.01 «Современные методы очистки природных и сточных вод»

2.Содержащие неорганические примеси без специфических токсических свойств (взвешенные минеральные вещества и мелкие частицы пустой породы);

3.Содержащие органические примеси без специфических токсических свойств (сточные воды дрожжевых, пивоваренных,

картофелекрахмальных, сахарных заводов. Основные загрязнители в них -

нетоксичные органические вещества, которые поглощают растворённый в воде кислород и создают в водоёме кислородный дефицит; а также под действием бактерий, грибов и простейших претерпевают в водоёме сложные биохимические превращения с выделением часто газообразных ядовитых продуктов распада (сероводорода, аммиака, метана);

4. Содержащие органические примеси со специфическими токсическими свойствами (красители, смолы, фенолы, спирты, альдегиды,

нефтепродукты, сернистые соединения, сероводород).

В соответствии с действующей классификацией загрязнители водной среды подразделяются на четыре класса опасности. Для соединений I и II

классов риск развития неблагоприятных эффектов у человека при превышении установленных ПДК наиболее значителен.

2.6. Особенности химического состава шахтных вод

Так же как на железорудных предприятиях, шахтные воды откачиваемые при добыче угля в верхних и средних зонах, формируются за счет атмосферных осадков, поверхностных вод, а также различных техногенных объектов (накопители шахтных вод и жидких отходов и другие источники техногенных вод). Нижняя зона с застойным водным режимом характеризуется более высокой минерализацией воды, имеющей морское происхождение. По своему солевому составу воды этой зоны относятся к хлоридно-натриево-кальциевому типу.

21

Основное количество шахтных и карьерных вод угледобывающих предприятий сульфатно-хлоридного типа. Химический состав и другие показатели качества шахтных вод на различных добывающих предприятиях существенно отличаются. Так, общая концентрация солей в их составе в основном изменяется от 1,3 до 7,0 кг/м3, бикарбонатная щелочность от 3,0 до 28,0 г-экв/м3, а жесткость от 2,5 до 50 г-экв/м3.

Существенно изменяется также соотношение сульфат и хлорид ионов в их составе. На некоторых шахтах (преимущественно в западном регионе Донбасса) концентрация солей в шахтных водах достигает 22 кг/м3.

Карьерные воды угольных разрезов в основном характеризуются обшей концентрацией солей менее 1 кг/м3.

По данным ГРГП «Донецкгеология», ПО «Укруглегеология», Днеп-

ропетровского отделения Украинского государственного геологоразведочного института, других геологических предприятий, а

также результатам исследований, полученных в ОАО «УкрНТЭК» объем шахтных и карьерных вод с минерализацией до 1 кг/м3 составляет ~3 %; от 1 до 2-х кг/м3 – 15 %; от 2-х до 3-х кг/м3 – 45 %; от 3-х до 5 кг/м3 – 33 %, от

5 до 10 кг/м3 – 3 % и более 10 кг/м3 – около 1 %.

Химический состав по основным компонентам по перечисленным выше типам шахтных вод для наиболее характерных предприятий приведен в таблице 2.1.

22

Таблица 2.1. – Химический состав и показатели качества шахтных

вод некоторых угледобывающих предприятий Донбасса.

23

Микроэлементный состав шахтных вод приведен в таблице 2.2.

Таблица 2.2. – Концентрация микроэлементов в шахтных водах угледобывающих предприятий (из числа приведенных в таблице 2.1.)

24

Продолжение таблицы 2.2.

25

по – предел обнаружения, г/м3

н/о – не обнаружено;

н/оп – не определялось.

Таким образом, общая концентрация солей в шахтных водах, в

основном, изменяется от 1,3 до 7,0 кг/м3, бикарбонатная щелочность от 3,0

до 28,0 г-экв/м3, а жесткость от 2,5 до 50 г-экв/м3.. Объем шахтных и карьерных вод с минерализацией до 1 кг/м3 составляет ~3 %; от 1 до 2-х

кг/м3 – 15 %; от 2-х до 3-х кг/м3 – 45 %; от 3-х до 5 кг/м3 – 33 %, от 5 до 10

кг/м3 – 3 % и более 10 кг/м3 – около 1 %.

2.7. Показатели качества воды

Состав и свойства воды, водотоков и водоёмов в местах хозяйственнопитьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного водопользования оценивают физическими, химическими и санитарно-

биологическими показателями.

К физическим показателям относят температуру, содержание взвешенных веществ (мутность), окраску, запах, привкус и др.

Химический состав воды характеризуют ионным составом,

жёсткостью, щёлочностью, окисляемостью, активной концентрацией водородных ионов (pH), сухим остатком, общим солесодержанием,

содержанием растворённого кислорода, свободной углекислоты,

сероводорода, активного хлора и др.

Основными санитарно-биологическими показателями качества воды являются коли-титр (коли-индекс), общее микробное число, наличие патогенных бактерий и вирусов.

Оценка качества водных ресурсов осуществляется с помощью системы основных показателей:

- ПДКв – предельно допустимая концентрация загрязняющих веществ в воде водоёма, мг/дмЗ (г/мЗ);

26

-ПДКвр – предельно допустимая концентрация загрязняющих веществ в воде водоёмов, используемых для рыбохозяйственных целей, мг/дм3;

-ВДКв (ОБУВв) – временно допустимая концентрация

(ориентировочно безопасный уровень воздействия) загрязняющих веществ

вводе водоёмов, мг/дм3;

-ПДС – предельно-допустимый сброс, г/ч (кг/сут.). Регламентирует массу загрязняющего вещества в сточных водах, сбрасываемых в водоём;

-БПК (биохимическая потребность в кислороде) – количество кислорода, используемого при биохимических процессах окисления органических веществ (не включая нитрификации) за определённое время инкубации пробы (2, 5, 10 или 20 суток), в миллиграммах О2 на миллиграмм вещества;

-ХПК (химическая потребность в кислороде, определённая бихроматным методом) – количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде, в миллиграммах О2 на миллиграмм вещества;

-ППК (МНК) – подпороговая концентрация (максимальная недействующая концентрация) химического вещества при поступлении в организм с водой, мг/дм3.

В зависимости от величин гидробиологических и микробиологических показателей выделяют шесть классов качества воды:

I – очень чистые;

II – чистые;

III – умеренно загрязненные;

IV – загрязненные;

V – грязные;

VI класс – очень грязные.

27

ТЕМА 3. НОРМАТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОДЫ

3.1.Лимитирующий показатель вредности веществ, загрязняющих

воду.

3.2.Количественные оценки качества воды.

3.3.Формализованный суммарный показатель химического загрязнения воды (ПХЗ-10).

3.4.Индекс загрязнения воды (ИЗВ).

3.1.Лимитирующий показатель вредности веществ,

загрязняющих воду

Общие требования определяют допустимые состав и свойства воды,

которые оцениваются наиболее важными физическими,

бактериологическими и обобщенными химическим показателями.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) – это установленный уровень концентрации веществ в воде, выше которого вода считается непригодной для использования.

Все вещества в воде по характеру своего негативного влияния делятся на группы. Каждая группа объединяет вещества одинаковой признаки действия, называют признаком вредности. Само вещество при различных концентрациях может обнаружить различные признаки вредности.

Признак вредности, который сказывается при минимальной концентрации вещества, называют лимитирующим признаком вредности

(ЛПВ). В водных объектах коммунально-бытового и хозяйственно-

питьевого комплекса водопользования различают три ЛПВ –

органолептический, общесанитарный и санитарно-токсикологический.

К органолептическим показателям качества воды относятся: цвет,

запах, вкус, послевкусие и прозрачность. Цвет воды зависит от наличия в

28

ней органических и неорганических примесей. Например, гидрат оксида железа красит воду в желто-бурый и бурый цвет, а частицы глины придают воде желтоватые цвета.

К химическим показателям воды относятся: щелочная реакция воды,

сухой остаток, жесткость, окисляемость, наличие растворенного кислорода, аммиака, нитритов и нитратов, хлоридов, сульфатов, железа.

Жесткость воды обусловливают имеющиеся в ней соли кальция и магния,

в основном углекислые и сернокислые.

3.2. Количественные оценки качества воды

При оценке качества воды в водоемах коммунально-бытового и хозяйственно-питьевого водопользования учитывают также класс опасности вещества. Его определяют в зависимости от токсичности,

кумулятивности, мутагенности и ЛПВ вещества. Различают 4 класса опасности веществ: первый – чрезвычайно опасные; второй – высоко опасные; третий – опасные; четвертый – умеренно опасные.

При оценке качества воды учитывается принцип аддитивности – однонаправленного действия. Согласно этому принципу принадлежности нескольких веществ по тому же ЛПВ сказывается в суммировании их негативного влияния.

С учетом сказанного оценка качества воды с точки зрения экологической безопасности водопользования производится по следующей методике.

Водные объекты считаются пригодными для коммунально -

бытового и хозяйственно-питьевого водопользования, если одновременно выполняются следующие условия:

1) не нарушаются общие требования к составу и свойствам воды для соответствующей категории водопользования;

29

2) для веществ, принадлежащих к третьему и четвертому классам опасности, выполняется условие:

где С – концентрация вещества в водном объекте, г / м3 (или мг / л), (С / ПДК называется долей ПДК).

3) для веществ, принадлежащих к первому и второму классам

где Сi и ПДКкбі– соответственно концентрация и ПДКкб і -го вещества первого или второго класса опасности.

С и ПДК должны иметь одинаковую размерность, поэтому коэффициент 1,0 является безразмерной величиной. Если С и ПДК имеют различную размерность, то их надо привести к одинаковым размерностям.

При пересчете размерности следует учесть следующее:

1 мкг = 10-6 г, 1 мг = 10-3 г, 1 кг = 103 г, 1 т = 103 кг = 106 г. 1 мл = 10-3 л = 10-3 дм3 = 10-6 м3.

Водные объекты считаются пригодными для рыбохозяйственного водопользования, если одновременно выполняются следующие условия:

1)не нарушены общие требования к составу и свойствам воды для соответствующей рыбохозяйственной категории;

2)для веществ, принадлежащих к одинаковому ЛПВ, выполняется

условие:

где Сi и ПДКрхі – соответственно концентрация и ПДКрх і -го вещества с одинаковым ЛПВ.

30