Основные показатели качества воды, их определение

В зависимости от назначения потребляемая вода условно подразделяется на промышленную и питьевую. Содержание примесей в них регламентируется соответствующими стандартами.

Качество воды определяется физическим, химическим и бактериологическим анализами.

Важнейшими показателями качества воды являются:

1. Запах

2. Вкус

3. Прозрачность

4. Цвет

5. Содержание взвешенных веществ

6. Сухой остаток

7. Окисляемость

8. Активная реакция

9. Щелочность

10.Жесткость

11.Солесодержание

12.Содержание тяжелых металлов.

13.Бактериологические показатели.

Вкус и запах воды. В природной воде различают четыре вкуса: соленый, горький, сладкий и кислый. Природные воды, используемые для водоснабжения, могут обладать соленым и горьким вкусом, что связано с присутствием избытка растворенных солей. В частности, избыток MgSO вызывает горький вкус, избыток NaCl – соленый. Однако вкусовая гамма воды может быть значительно расширена. Например, некоторые соли железа и марганца придают воде чернильный или железистый привкус. Основной причиной запаха воды является наличие сложных смесей ароматических углеводородов и кислородсодержащих соединений (спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры). Они летучи, разрушаются сильными окислителями и хорошо поглощаются активированным углем. Характер и интенсивность запаха и вкуса воды определяется органолептически, т.е. при помощи органов чувств.

Прозрачность воды. Природные воды, особенно поверхностные, почти никогда не бывают прозрачными из-за наличия в них взвешенных частиц глины, песка, ила, водорослей. Ливневой смыв в период сильных дождей снижает прозрачность воды в несколько раз. Данный показатель определяется толщиной слоя воды, через который можно различить визуально или с помощью фотоэлемента изображение креста или определенного шрифта.

Цвет воды. Чистая вода, взятая в малом объеме, бесцветна. В толстом слое она имеет голубовато-зеленый оттенок. Изменение цветности воды в основном обуславливают органические соединения, которые в природных водах весьма разнообразны. Иногда источником изменения цвета воды служат промышленные и бытовые стоки. Цвет природных вод открытых водоемов чаще всего обусловлен гумусовыми веществами, окрашивающими воду в различные оттенки желтого и бурого цветов. Данный показатель устанавливают по оптической плотности с помощью фотоколориметра или методом стандартных серий. Цветность воды выражают в градусах

платиново-кобальтовой или кобальто-бихроматной шкалы (обе шкалы имеют максимальное значение 1000 градусов).

Содержание взвешенных частиц. Взвешенными веществами называются крупные частицы (диаметром более 10^-5 см), задерживающиеся бумажными фильтрами. Для определения данного показателя исследуемую воду фильтруют, затем фильтр сушат и взвешивают. По разнице весов фильтра после и до фильтрования находят количество примесей в пересчете на 1 л воды.

Сухой остаток – это высушенный при 105°С остаток, получающийся при выпаривании профильтрованной воды. Он характеризует суммарное количество (мг/л) минеральных и частично органических примесей, температура кипения которых заметно превышает 105°С, нелетучих с водяным паром и не разлагающихся при указанной температуре.

Окисляемость – масса кислорода, необходимая для окисления органических и некоторых неорганических (соединения закисного железа, сероводород, сульфиты, нитриты) веществ, присутствующих в ней. Окисляемость артезианских вод 1-3 мг/л, чистых озерных вод 5-8 мг/л, речных вод – до 60 мг/л, болотных вод – до 400 мг/л. Окисляемость определяют обработкой исследуемой воды кислородом или марганцовокислым калием с последующим пересчетом на кислород.

Активная реакция воды – это степень ее кислотности или щелочности. Количественно она характеризуется концентрацией (активностью) ионов водорода или значением водородного показателя (рН). Для нейтральных растворов рН=7, для кислых - меньше 7, для щелочных больше 7. Для большинства природных вод величина рН изменяется в пределах 6,5 – 8,5. Определение рН производят электрометрическим методом с использованием стеклянного электрода и рН-метра.

Щелочность воды. Общей щелочностью воды называется суммарная концентрация в воде гидроксильных ионов (ОН), анионов слабых органических и неорганических кислот (НСО, СО, РО и др.), выраженная в моль/л. В зависимости от типа анионов, обуславливающих щелочность различают гидрокарбонатную, карбонатную, гидратную, силикатную и др. щелочности. Общая щелочность воды равна сумме перечисленных щелочностей. Определяют данный показатель путем титриметрического анализа.

Жесткость воды характеризует содержание в воде катионов Са и Mg. Измеряется она в мг-экв/л или в ммоль/л. Различают карбонатную (временную) и некарбонатную (постоянную) жесткость. Первая вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния; ее можно устранять кипячением. Вторая – наличием сульфатов, хлоридов и нитратов этих металлов. Сумма временной и постоянной жесткости составляет общую жесткость. Различают воду мягкую (до 2 ммоль/л), средней жесткости (2 -10 ммоль/л) и жесткую (больше 10 ммоль/л). Использование жесткой воды приводит к образованию накипи в котлах и отопительных приборах.

Жесткость воды определяется методом комплексонометрического титрования.

Солесодержание показывает наличие в воде минеральных солей. По данному показателю природные воды подразделяются на пресные (менее 1 г/л), солоноватые (1 – 10 г/л), соленые (10 – 50 г/л) и рассолы (более 50 г/л). В свою очередь пресные воды подразделяются на воды малой минерализованности (до 0,2 г/л), средней минерализованности (0,2 – 0,5 г/л) и повышенной минерализованности (0,5 – 1 г/л).

Содержание тяжелых металлов. Допускается содержание в воде санитарно-бытового использования не более (мг/л): Co,Cu,Zn – 1,0; Fe – 0,5; Pb – 0,1; As – 0,05; Cd – 0,01.

Бактериологические показатели определяют содержание в определенном объеме воды микроорганизмов (бактерий). Отдельно устанавливается наличие в воде кишечной палочки.

Количественно присутствие ее характеризуют коли-индексом – числом кишечных палочек, находящихся в 1 л воды или, коли-титром, численно равным объему воды в мл, содержащему одну кишечную палочку.

Удаление из воды грубодисперсных частиц

При заборе воды из водоисточника ее процеживают через решетки и сита с целью извлечения крупных примесей, которые могут засорить трубы и каналы. Для дальнейшего удаления грубодисперсных примесей применяют метод отстаивания, при этом осаждение частиц происходит за счет действия силы тяжести. Осаждение частиц происходит по законам падения тел в среде, которая оказывает сопротивление их движению.

Скорость осаждения взвешенных частиц зависит от их формы, размера, плотности и физических свойств среды. В начале осаждения частицы падают ускоренно, но через некоторый момент времени, когда сопротивление жидкой среды уравновесит действие силы тяжести, они приобретают постоянную скорость осаждения. Согласно закону Стокса постоянная скорость осаждения может быть определена для ламинарного режима течения по уравнению:

где: d – диаметр шарообразной частицы;

g – ускорение свободного падения;

ρ_{mв –} плотность твердой частицы;

ρ_{с –} плотность среды;

μ – динамическая вязкость среды.

Для проведения данного процесса используют аппараты, которые называются отстойниками и песколовками.

Песколовки применяют для предварительного выделения примесей. Наиболее распространены горизонтальные песколовки глубиной до одного метра при скорости движения воды через них 2 м/мин. Они представляют собой резервуары с поперечным сечением в виде треугольника или трапеции.

Отстойники отличаются от песколовок большими размерами (до 200 м) и разнообразием конструкций. Они бывают горизонтальные, вертикальные, радиальные, трубчатые, пластинчатые. Некоторые из них снабжены скребковыми механизмами и имеют несколько камер.

Отстойники, из-за больших размеров, обладают высокой производительностью и способны обрабатывать до 50 000 кубометров воды в сутки.

1

-_-_-_2_-_-_-_-_-_-_-3-_-_-_-_-_-_- 4-_- 5

-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_

-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-

-_-_-_-_-_- - - - - - - - - - - - - - - - - -

-_-_-_-_-

-_-6-_-

-_-_-

-

7

Рис. 1. Горизонтальный отстойник: 1 – очищаемая вода;

2 – входной лоток; 3-отстойная камера; 4 - выходной

лоток; 5- очищенная вода; 6 – приямок; 7- шлам.

Для ускорения процесса осаждения твердых частиц и вовлечения в процесс частиц размером менее 5 мкм применяют действие центробежной силы. Центробежные силы создаются либо вращательным движением потока разделяемой жидкости, либо при направлении разделяемого потока во вращающийся корпус аппарата. Процесс проводят в гидроциклонах и центрифугах.