Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия биосферы. Учебное пособие для студентов направления подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность»
.pdf
21
Наличие в воде аммиака растительного или минерального происхождения
не опасно в санитарном отношении. Если же аммиак образуется в результате
разложения белка сточных вод, такая вода не пригодна для питья. Содержание
азота в аммонийных солях – 0-1 мг/л.
Кремний присутствует в природных водах в виде ионов, молекул и
коллоидных частичек. Содержание в воде 0,6 – 40 мг/л, редко до 65 мг/л.
Кремневая кислота не вредна для здоровья, однако повышенное содержание её в
воде делает воду непригодной для питания паровых котлов из-за образования
силикатной накипи.
Содержание ионов Cl- u SO
4
2-
колеблется в широких пределах от долей мг
до нескольких г/л. Обусловлено вымыванием солесодержащих пород или сбросом
в водоемы промышленных или бытовых сточных вод. Наличие в воде Cl- 350
мг/л или SO
4
2-
500 мг/л придает ей соленоватый привкус и приводит к
нарушению функционирования пищеварительной системы у людей. Такая вода
имеет также повышенную коррозионную активность, разрушает железобетон.
Соединения фосфора встречаются в небольших количествах в виде НРО
4
2-
и
органических комплексов фосфорной кислоты или в виде взвесей.
В природных водах в очень малых количествах содержатся ионы F-; Br-; I- и
другие. Эти микроэлементы значительно влияют на здоровье человека.
Недостаток или избыток фтора вызывает разрушение зубов и изменение в
скелете, недостаток иода приводит к заболеванию эндемическим зобом.
ГОСТ ограничивает содержание в воде F-; Br- и I-, радиоактивных
элементов, ионов Pb, Cu, Sr, Zn, Se, As. В природные воды они в основном
попадают в результате сброса неочищенных бытовых и промышленных сточных
вод. Для этих веществ часто должно выполняться соотношение 13:
+ + …+ ≤ 1 (13)
где дПДК = С/ПДК.
22
2.3 Органические вещества в природных водах
Самыми значительными поставщиками органических веществ в природную
воду являются почвенный и торфяной гумус, продукты жизнедеятельности и
разложения растительных и животных тканей, воды бытовых и промышленных
предприятий. Для технологии очистки наибольший интерес представляют
гумусовые вещества. Они окрашивают природные воды в различные оттенки
желтого и бурого цветов. Степень окраски вод, выражаемая в градусах платинокобальтовой шкалы, называется цветностью. Наибольшую цветность имеют воды,
расположенные в зонах торфяных болот и заболоченных лесов, наименьшую – в
лесостепных и степных зонах. Зимой содержание органики в воде минимальное.
В период половодья и паводков, а также летом в период массового «цветения»
водоёмов – она повышается.
Наличие в воде органических веществ резко ухудшает органолептические
показатели воды, вызывая различного рода запахи (землистый, гнилостный,
рыбный, болотный, аптечный, запах нефтепродуктов, хлорфенолов и другие), а
также повышает цветность, вспениваемость, оказывает неблагоприятное действие
на организм человека и животных.
Природные воды населяют огромное количество микро- и макроорганизмов
животного и растительного происхождения. Все они существенно влияют на
санитарно-гигиенические свойства воды.
23
ТЕМА 3. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД И ИХ
КЛАССИФИКАЦИЯ
3.1 Показатели качества природных вод
3.2 Требования к качеству хозяйственно-питьевой воды
3.3 Требования к качеству воды, используемой в сельском хозяйстве
3.1 Показатели качества природных вод
Качество воды природных источников определяют по наличию в ней
веществ неорганического и органического происхождения, а также
микроорганизмов. Оно характеризуется физическими, химическими,
бактериологическими и биологическими показателями.
К физическим показателям относятся температура, запах, вкус, мутность,
цветность, электропроводность.
Химическими показателями качества воды являются общее количество
растворенных веществ или сухой остаток, прокаленный остаток, активная реакция
или рН воды, окисляемость, щелочность, содержание газов, наличие
азотсодержащих соединений, хлоридов, сульфатов, Fe, Mn, Ca, Mg, некоторых
ядовитых и радиоактивных веществ.
Бактериологические или санитарные показатели характеризуют общую
бактериальную загрязненность воды, а также содержание в ней бактерий
кишечной палочки.
Биологические показатели определяют наличие водных организмов,
которые находятся на поверхности - планктон и в толще воды - нейстон или
располагающихся у дна водоема, берегов и на поверхности подводных предметов
- бентос.
24
3.2 Требования к качеству хозяйственно-питьевой воды
В нашей стране технические и гигиенические требования и нормы качества
воды, подаваемой центральными водопроводами для хозяйственно-питьевых
целей устанавливаются ГОСТ Р 56237- 2014 «Вода питьевая». Вода должна быть
безопасной в эпидемиологическом отношении, безвредной по химическому
составу и обладать высокими органолептическими качествами. Оптимальная
температура равна 7 – 11оС. Наиболее близки к этим условиям воды подземных
источников, их в первую очередь рекомендуется использовать для хозяйственнопитьевых целей.
Для большинства природных вод рН близок к 7. Постоянство рН воды
имеет большое значение для нормального протекания в ней биологических и
физико-химических процессов, приводящих к самоочищению. Для воды
хозяйственно-питьевого назначения он должен находиться в пределах 6,0 – 9,0.
Кроме указанных в ГОСТ Р 56237- 2014 допустимых концентраций
токсичных химических веществ в воде минздрав РФ установил для источников
центрального водоснабжения ПДК химических веществ, попадающих в
водоисточники с бытовыми, примышленными и сельскохозяйственными
загрязнителями. При отсутствии официальных норм ПДК вредных веществ
устанавливаются органами санэпидслужбы в каждом отдельном случае.
Органы санитарного надзора контролируют содержание токсичных
химических веществ в воде и проводят мероприятия по устранению их
поступления в водоёмы. Если устранить загрязнение водоёма токсичными
веществами невозможно, то предусматриваются надежные методы очистки воды.
Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) издаются Международные
и Европейские стандарты на питьевую воду, в которых приводятся требования к
качеству воды по химическим и биологическим показателям. В международных
стандартах изложены минимальные нормы, которые могут быть достигнуты во
всех странах мира. В Европейских стандартах установлены более жесткие
требования к качеству воды и по большему числу показателей.
25
К воде, используемой в пищевой и бродильной промышленности,
предъявляются такие же требования, как и к питьевой.
На некоторых производствах к воде предъявляются специфические
требования. Так вода, идущая на винокуренное производство, не должна
содержать хлоридов Са и Мg, влияющих на жизнедеятельность дрожжей. Вода,
применяемая для пивоварения не должна содержать гипса, препятствующего
брожению солода; вода, используемая для производства сахара, должна обладать
низкой степенью минерализации, поскольку повышенная концентрация солей
затрудняет варку и кристаллизацию сахара. В ней также не допускается наличие
гниющих веществ, обуславливающих брожение в диффузорах. В воде,
используемой в крахмальном производстве, должно отсутствовать железо и
другие вещества, окрашивающие крахмал.
3.3 Требования к качеству воды, используемой в сельском хозяйстве
Необходимо, чтобы вода, предназначенная для поения животных и птиц, в
основном отвечала требованиям, предъявленным к воде для хозяйственнопитьевых целей. Однако по таким показателям как цветность, прозрачность и
запах, требования могут быть несколько снижены. Tемпература должна быть 8-
150С. Допустимая степень минерализации воды определяется её вкусовыми
качествами.
Предельная степень минерализации воды на орошение, используемой в
ирригационных системах, в основном, не превышает 1,5 г/л. Превышение
допустимых концентраций солей может привести к засолению почв, снижению
или даже гибели урожая.
Установленных норм качества воды для орошения не существует:
допустимая степень её минерализации может меняться в широких пределах в
зависимости от условий полива, дренажа, метеорологических и агротехнических
фактов. Вода со степенью минерализации до 1г/л пригодна для орошения во всех
случаях. При плохих условиях дренажа и плохо фильтрующих грунтах
26
содержание солей не должно превышать приведённой выше нормы. NaCl, Na2SO4
и MgSO4 и особенно Na2CO3 засоляют почвы и делают их непригодными для
агротехнических целей. Воду, содержащую CaSO4 u MgCO3 в умеренных
количествах, можно использовать для орошения.
27
ТЕМА 4. ВИДЫ СТОЧНЫХ ВОД И ИХ ХИМИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ
4.1 Виды сточных вод и их загрязнения
4.2 Условия растворения и потребления кислорода в сточной воде
4.3 Биохимическая и химическая потребности в кислороде в сточной
воде
4.4 Фазовое состояние веществ, загрязняющих воду, как критерий
выбора методов её очистки
4.1 Виды сточных вод и их загрязнения
Сточные воды подразделяются на бытовые (хозяйственно-фекальные),
производственные (промышленные) и дождевые (атмосферные).
К бытовым сточным водам относятся воды, поступающие от раковин,
умывальников, ванн, трапов и прочие (хозяйственные воды); из санитарных
узлов, то есть загрязнённые в основном физиологическими отбросами (фекальные
воды); из бань, прачечных, душевых помещений, после мытья помещений и так
далее. В бытовых водах содержится примерно 60% загрязнений.
Бытовые воды содержат крупные нерастворенные вещества-остатки пищи,
овощей, тряпки, песок, фекалий, загрязнения органического и минерального
происхождения в нерастворенном, коллоидном и растворенном состояниях. Они
также содержат различные бактерии, в том числе болезнетворные, поэтому они
наиболее опасны с санитарной точки зрения.
К производственным сточным водам относятся воды, использованные в
процессах производства и загрязнённые теми же примесями. По составу они
могут быть весьма разнообразными. Количество загрязнений в этих водах резко
изменяется. Они подразделяются на загрязнённые и незагрязнённые.
Незагрязненные сточные воды могут без очистки спускаться в водоёмы или
дождевую сеть либо использоваться повторно.
28
Дождевые воды образуются вследствие выпадения атмосферных осадков в
виде дождя или таяния снега, которые смывают загрязнения на территории города
или промышленного предприятия.
В настоящее время от населённых пунктов и промышленных предприятий
приходиться отводить смесь бытовых и производственных, а иногда и дождевых
вод. Такие воды называются городскими сточными водами.
Со сточными водами в канализационную сеть поступают загрязнения
минерального, органического и бактериального загрязнения.
К минеральным загрязнениям относятся песок, глинистые частицы, частицы
руды, шлака, растворённые в воде соли, щелочи, кислоты и другие вещества.
Органические загрязнения бывают растительного и животного
происхождения. К растительным относятся остатки растений, плодов и злаков,
бумаги, растительные масла, гуминовые вещества и других. Основной
химический элемент, входящий в состав этих загрязнений – углерод.
К загрязнениям животного происхождения относятся физиологические
выделения людей и животных, остатки тканей животных, органические кислоты и
другое. Основной химический элемент этих загрязнений – азот.
К бактериальным загрязнениям относятся живые микроорганизмы –
дрожжевые и плесневые грибки и различные бактерии. А также болезнетворные
бактерии – возбудители заболеваний брюшного тифа, дизентерии, язвы и другие,
а также яйца гельминтов (глистов).
Загрязнения в сточных водах по своему физическому строению могут быть
в нерастворённом, коллоидном и растворённом состояниях. Нерастворённые
вещества находятся в сточных водах в виде грубой суспензии с размером частиц
более 100мк и в виде тонкой суспензии (эмульсии) с размером частиц 100-0,1мм.
Установлено, что в бытовых сочных водах количество нерастворённых
веществ постоянно и приходится 65 г/сутки на одного человека.
Производственные сточные воды делятся на малозагрязнённые (те которые
используются для охлаждения) и загрязнённые.
29
Загрязнённые делятся условно на группы, содержащие определённые
загрязнения:
а) преимущественно минеральные;
б) преимущественно органические;
в) органические и минеральные.
Производственные сточные воды в зависимости от концентрации
загрязнений могут быть высококонцентрированными и
слабоконцентрированными. Они также делятся в зависимости от рН среды на
малоагрессивные (слабокислые с рН 6,0- 6,6 и слабощелочные с рН 8,0- 9,0) и
сильноагрессивные (сильнокислые с рН < 6,0 и сильнощелочные с рН> 9,0).
Осадок, выпадающий из сточных вод при их отстаивании, может быть двух
видов:
а) зернистый – это песок, угольная пыль и рудничный шлам;
б) хлопьевидный – содержащий большое количество воды. Это
органические вещества животного и растительного происхождения.
По существующим нормам при отстаивании бытовых сточных вод в
течении 2 часов осадок с влажностью 95% составляет 0,8 л/сутки на одного
человека или 40г в пересчете на сухое вещество.
Для бытовых сточных вод количество химических веществ, вносимых с
загрязнениями, на одного человека более или менее постоянно. А именно: азота
аммонийных солей – 8 г, хлоридов – 9 г, фосфатов – 3,3 г.
Для производственных сточных вод количество и качество загрязнений
зависит от вида производства и, следовательно, сильно колеблется.
4.2 Условия растворения и потребления кислорода в сточной воде
Органическое вещество в сточной воде, подвергается биохимическому
окислению. Этот процесс имеет две фазы: в первой фазе окисляются
углеродоводородсодержащие вещества, выделяя СО2 и Н2О; во – второй
30
окисляются азотсодержащие вещества до нитритов и затем до нитратов. Второй
процесс называется нитрификацией.
Если кислорода в воде достаточно, то процесс окисления в первой фазе
подчиняется определённому закону: скорость окисления (или скорость
потребления кислорода) при одинаковой температуре пропорциональна
количеству оставшихся в сточной воде органических веществ.
Lt =La • 10
–K1·t
,
(14)
где Lt – количество кислорода, которое необходимо для окисления
органического вещества по происшествии времени t,
Lа – то же – в начале процесса,
К1 – константа скорости биохимического потребления кислорода. Для
многих вод К1 при 20оС = 0,1.
При недостатке кислорода процесс имитируется концентрацией
растворённого в воде кислорода или степенью ненасыщенности воды кислородом.
В этом случае закон растворения может быть выражен уравнением:
Д t = Д а • 10
–К2 t
,
(15)
где Д t – дефицит кислорода через время t,
Д а – в начальный момент,
К2 – константа скорости растворения кислорода, которая может быть принята
равной 0,2 при t = 20оС.
При отсутствии кислорода в воде для окисления веществ может частично
использоваться кислород, содержащийся в солях азотистой и азотных кислот.
Этот процесс носит название денитрафикации.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]