Меню Рубрики

Санитарно химический анализ природных вод

Для того чтобы оценить сточные воды бытовой канализации обычно производят санитарно-химические анализы полного типа. Иногда можно ограничиться и санитарно-химическим анализом сокращенного типа.

Полный химический анализ сточных вод — это определение следующего:

  • * Окраса.
  • * Запаха.
  • * Температуры.
  • * Прозрачности.
  • * Определение значения рН.
  • * Наличия сухого остатка.
  • * Наличия плотного остатка.
  • * Объема взвешенных веществ.
  • * Объема и веса осадка.
  • * БПК (биологической потребности в кислороде).
  • * ХПК (химической потребности в кислороде).
  • * Процента содержания аммонийного, общего и нитритного азота, хлоридов, сульфатов, фосфатов.
  • * Процента содержания концентрации токсичных веществ, СПАВ, биологических загрязнений и растворенного кислорода[3].

Температура — один из важных технологических показателей, функцией температуры является вязкость жидкости и, следовательно, сила сопротивления оседающим частицам. Поэтому температура — один из определяющих факторов процесса седиментации. Важнейшее значение имеет температура для биологических процессов очистки, так как от нее зависят скорости биохимических реакций и растворимость кислорода в воде. Запах органолептический показатель, характеризующий наличие в воде пахнущих летучих веществ. Обычно запах определяют качественно при температуре пробы 20°С и описывают как фекальный, гнилостный, керосиновый, фенольный и т.д. При неясно выраженном запахе определение повторяют, подогревая пробу до 65°С. Иногда необходимо знать пороговое число — наименьшее разбавление, при котором запах исчезает. Окраска один из органолептических показателей качества сточных вод. Хозяйственно-фекальные сточные воды обычно слабо окрашены и имеют желтовато-буроватые или серые оттенки. Наличие интенсивной окраски различных оттенков — свидетельство присутствия производственных сточных вод. Для окрашенных сточных вод определяют интенсивность окраски по разведению до бесцветной, например 1:400; 1:250 и т.д.

Прозрачность характеризует общую загрязненность сточной воды нерастворенными и коллоидными примесями, не идентифицируя вид загрязнений. Прозрачность городских сточных вод обычно составляет 1-3 см, а после очистки увеличивается до 15 см. Концентрация ионов водорода выражается величиной рН. Этот показатель чрезвычайно важен для биохимических процессов, скорость которых может существенно снижаться при резком изменении реакции среды. Установлено, что сточные воды, подаваемые на сооружения биологической очистки, должны иметь значение рН в пределах 6,5-8. Производственные сточные воды (кислые или щелочные) должны быть нейтрализованы перед сбросом в водоотводящую сеть, чтобы предотвратить ее разрушение. Городские сточные воды обычно имеют слабощелочную реакцию среды (рН = 7,2-7,8).

Плотный остаток — это суммарное количество органических и минеральных веществ в профильтрованной пробе сточных вод (в мг/л). Определяется при таких же условиях, что и сухой остаток. После прокаливания плотного остатка при t = 600°С можно ориентировочно оценить соотношение органической и минеральной частей растворимых загрязнений сточных вод. При сравнении прокаленных сухого и плотного остатков городских сточных вод определено, что большая часть органических загрязнений находится в нерастворенном состоянии. При этом минеральные примеси в большей степени находятся в растворенном виде.

Сухой остаток характеризует общую загрязненность сточных вод органическими и минеральными примесями в различных агрегативных состояниях (в мг/л). Определяется этот показатель после выпаривания и дальнейшего высушивания при t = 105 °С пробы сточной воды. После прокаливания (при t = 600°C) определяется зольность сухого остатка. По этим двум показателям можно судить о соотношении органической и минеральной частей загрязнений в сухом остатке.

Оседающие вещества — часть взвешенных веществ, оседающих на дно отстойного цилиндра за 2 ч отстаивания в покое. Этот показатель характеризует способность взвешенных частиц к оседанию, позволяет оценить максимальный эффект отстаивания и максимально возможный объем осадка, который может быть получен в условиях покоя. В городских сточных водах оседающие вещества в среднем составляют 50-75% общей концентрации взвешенных веществ. Взвешенные вещества показатель, характеризующий количество примесей, которое задерживается на бумажном фильтре при фильтровании пробы. Это один из важнейших технологических показателей качества воды, позволяющий оценить количество осадков, образующихся в процессе очистки сточных вод. Кроме того, этот показатель используется в качестве расчетного параметра при проектировании первичных отстойников.

Количество взвешенных веществ один из основных нормативов при расчете необходимой степени очистки сточных вод. Потери при прокаливании взвешенных веществ определяются так же, как для сухого и плотного остатков, но выражаются обычно не в мг/л, а в виде процентного отношения минеральной части взвешенных веществ к их общему количеству по сухому веществу. Этот показатель называется зольностью. Концентрация взвешенных веществ в городских сточных водах обычно составляет 100-500 мг/л. Перманганатная окисляемость кислородный эквивалент легко-окисляемых примесей. Основная ценность этого показателя быстрота и простота определения. Перманганатная окисляемость используется с целью получения сравнительных данных. Тем не менее, есть такие вещества, которые не окисляются. Определяя ХПК, можно достаточно полно оценить степень загрязненности воды органическими веществами.

Под окисляемостью понимают общее содержание в воде восстановителей органической и неорганической природы. В городских сточных водах подавляющую часть восстановителей составляют органические вещества, поэтому считается, что величина окисляемости полностью относится к органическим примесям. Окисляемость групповой показатель. В зависимости от природы используемого окислителя различают химическую окисляемость, если при определении используют химический окислитель, и биохимическую, когда роль окислительного агента выполняют аэробные бактерии этот показатель биохимическая потребность в кислороде — БПК. БПК — кислородный эквивалент степени загрязненности сточных вод биохимически окисляемыми органическими веществами. БПК определяет количество кислорода, необходимое для жизнедеятельности микроорганизмов, участвующих в окислении органических соединений. БПК характеризует биохимически окисляемую часть органических загрязнений сточной воды, находящихся в первую очередь в растворенном и коллоидном состояниях, а также в виде взвеси.

В городских сточных водах до их очистки азот в окисленных формах (в виде нитритов и нитратов), как правило, отсутствует. Нитриты и нитраты восстанавливаются группой денитрифицирующих бактерий до молекулярного азота. Окисленные формы азота могут появиться в сточной воде лишь после биологической очистки. Азот находится в сточных водах в виде органических и неорганических соединений. В городских сточных водах основную часть органических азотистых соединений составляют вещества белковой природы фекалии, пищевые отходы. Аммонийный азот в большом количестве образуется при гидролизе мочевины продукта жизнедеятельности человека. Кроме того, процесс аммонификации белковых соединений также приводит к образованию соединений аммония.

Хлориды и сульфаты показатели, концентрация которых влияет на общее солесодержание. Источником соединений фосфора в сточных водах являются физиологические выделения людей, отходы хозяйственной деятельности человека и некоторые виды производственных сточных вод. Концентрации азота и фосфора в сточных водах важнейшие показатели санитарно-химического анализа, имеющие значение для биологической очистки. Азот и фосфор, необходимые компоненты состава бактериальных клеток. Их называют биогенными элементами. При отсутствии азота и фосфора процесс биологической очистки невозможен.

Источник тяжелых металлов производственные сточные воды машиностроительных заводов, предприятий электронной, приборостроительной и других отраслей промышленности. В сточных водах тяжелые металлы содержатся в виде ионов и комплексов с неорганическими и органическими веществами.

В группу тяжелых металлов и других токсичных элементов входит большое число элементов, которое по мере накопления знаний о процессах очистки все более возрастает. К токсичным тяжелым металлам относят железо, никель, медь, свинец, цинк, кобальт, кадмий, хром, ртуть; токсичным элементам, не являющимся тяжелыми металлами, мышьяк, сурьма, бор, алюминий и т.д.

Нефтепродукты неполярные и малополярные соединения, экстрагируемые гексаном. Концентрация нефтепродуктов в водоемах строго нормируется, и поскольку на городских очистных сооружениях степень их задержания не превышает 85%, в поступающей на станцию сточной воде также ограничивается содержание нефтепродуктов.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) органические соединения, состоящие из гидрофобной и гидрофильной частей, обусловливающих растворение этих веществ в маслах и в воде. Примерно 75% общего количества производимых СПАВ приходится на долю анионо-активных веществ, второе место по выпуску и использованию занимают неионогенные соединения. В городских сточных водах определяют, СПАВ этих двух типов. Санитарно-бактериологические показатели включают: определение, общего числа аэробных сапрофитов (микробное число), бактерий группы кишечной палочки и анализ на яйца гельминтов. Растворенный кислород в поступающих на очистные сооружения сточных водах отсутствует. В аэробных процессах концентрация кислорода должна быть не менее 2 мг/л.

Микробное число оценивает общую обсемененность сточных вод микроорганизмами и косвенно характеризует степень загрязненности воды органическими веществами источниками питания аэробных сапрофитов. Этот показатель для городских сточных вод колеблется в пределах 106-108.

источник

Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод

Показатели санитарно-химического анализа состава сточных вод позволяют оценить возможность использования тех или иных методов и технологий для очистки воды. Для очистных станций важнейшими задачами санитарно-химического анализа являются контроль за процессами очистки и оценка эффективности работы каждого сооружения.

Полный санитарно-химический анализ воды проводится на станциях биологической очистки обычно 1 раз в 10 суток. При этом анализируются среднесуточные пробы, поступающих на станцию сточных вод, и пробы сточных вод после каждого этапа очистки. По результатам анализов рассчитывается эффективность работы очистной станции в целом и отдельных сооружений. Кроме того, измеряются среднесуточные расходы поступающих на станцию сточных вод и выходящих очищенных вод.

Каждый показатель качества воды определенным образом увязан с другими показателям. Комплексная оценка состава воды может быть сделана только на основании сопоставления всех показателей санитарно-химического анализа. Однако, в зависимости от целей выполнения анализа могут быть выделены наиболее значимые показатели. Расчет необходимой степени очистки, прежде всего, выполняется по показателям взвешенных веществ и по БПК.

Сточные воды считаются слабозагрязненными при концентрации взвешенных веществ и величине БПКП0ЛН 100 мг/л каждый, средне загрязненными – при концентрации взвешенных веществ и БПКПОли -100-500 мг/л, при величине этих же показателей более 500 мг/л – концентрированными.

Количество органических примесей, поддающихся биохимическому окислению, может быть оценено разностью ХПК – БПКП0Л„, отношение величин БПКП0ЛН и ХПК также характеризует способность примесей сточных вод к биохимическому окислению. Для бытовых сточных вод это отношение составляет величину 0,86, а для производственных – изменяется в широких пределах, но, как правило, оказывается ниже, чем для бытовых. Для сточных вод, прошедших сооружения биологической очистки, соотношение величин БПКполн и ХПК существенно уменьшается.

Рассмотрение показателей БПК, аммонийного азота и фосфатов позволяет оценить количество биогенных элементов, необходимых для процесса биологической очистки. В соответствии со СНиП 2.03.04-85 отношение БПКП0ЛН:1Ч:Р должно соответствовать пропорции 100:5:1.

Хлориды не влияют на биологические процессы очистки сточных вод даже при концентрациях 10 г/л, но во избежание засолонения водоемов – приемников очищенных вод – необходимо предотвратить сброс высокоминерализованных производственных сточных вод в городские системы водоотведения. Определение хлоридов необходимо также при анализе сточной воды на ХПК.

Присутствие СПАВ в сточных водах сказывается на всех стадиях очистки. Эти соединения ухудшают процесс седиментации взвешенных частиц, образуют в каналах и аэрируемых сооружениях большое количество пены, тормозят биохимические процессы в биоокислителях. Попадая с очищенной водой в водоем, они серьезно усложняют дальнейшее использование его для бытовых и промышленных целей. СПАВ, в зависимости от степени биологического окисления, подразделяются на три категории: мягкие – 75-85% окисления; промежуточные – 60% и жесткие – менее 50%).

Сопоставление отдельных показателей санитарно-химического анализа позволяет оценить точность выполнения анализов, так величина плотного осадка всегда меньше величины сухого, а разность величин сухого и плотного примерно равна концентрации взвешенных веществ.

Анализируя показатели загрязнений Курьяновской станции аэрации, можно рассчитать эффективность работы сооружений по основным этапам очистки и оценить работу станции в целом.

По взвешенным веществам эффективность очистки: – на сооружениях механической очистки- 37,4-39,4%), величина показателя снижается до значений 92-146 мг/л; – после биологической очистки эффект – 89,6-93,2%), при этом концентрация взвеси снижается до 15,2-16,3 мг/л.

По показателю БПК5 эффективность очистки составила: – на сооружениях механической очистки – 33,6-34,3%), снижение величины показателя до значений – 65-101 мг/л; – после биологической очистки БПК5 – 10,3-10,6 мг/л, эффект очистки при этом – 89,6-93%.

После фильтрации концентрация взвешенных веществ и показатель БПК5 имеют значения соответственно – 5,5-5,7 мг/л и 3,4-4,1 мг/л.

Анализ этих данных позволяет сделать вывод об эффективной работе станции аэрации по основным технологическим этапам очистки, а также в целом.

МГП «Мосводоканал» организован аналитический центр «Роса», который оснащен современными аналитическими приборами, в основном, зарубежных фирм. Анализы выполняются в автоматическом режиме с использованием компьютерной техники.

Показатели полного санитарно-химического анализа сточных вод Курьяновской станции аэрации

Возможности центра «Роса» весьма широкие – перечень показателей общего санитарно-химического анализа составляет 141 наименование. В этот состав входят обобщенные показатели (ХПК, БПК, сухой осадок и др.), а также ионы металлов, различные органические и неорганические соединения, летучие галогенные соединения, фенолы, хлорфенолы, пестициды и др. Кроме того, в центре «Роса» возможен анализ микробиологических показателей воды – это коли-индекс, колиформы, яйца гельминтов и др. – всего более 20 микроорганизмов. В центре предусмотрено также выполнение гидробиологических исследований с определением фитопланктона и зоопланктона водоемов – более 70 видов микроорганизмов.

Создание таких центров, как «Роса», на городских очистных сооружениях даст возможность точно и оперативно выполнять анализы по широкому спектру загрязнений и, следовательно, более эффективно управлять процессами очистки. Такие аналитические центры могут быть организованы и обслуживать различные очистные сооружения больших регионов.

Состав бытовых сточных вод относительно стабилен. Установлено, что количество загрязнений, поступающее в канализацию от 1 жителя в сутки – величина достаточно постоянная. Исследования позволили определить норму загрязнений на 1 человека в сутки.

По норме загрязнений и норме водоотведения сточных вод можно рассчитать концентрацию бытовых сточных вод по любому из выше приведенных показателей:
Сб = а1000/п,

где Сб – концентрация загрязнений бытовой сточной воды, мг/л; а – норма загрязнений, г/(чел сут); п – норма водоотведения, л/(чел сут).

Концентрация загрязнений в городских сточных водах рассчитывается как средняя величина в соответствии с концентрациями загрязнений бытовой и производственной составляющих:
Сг.с.в. = (СбЯб + Спр qnp)/(q6 + qnp),

где Спр – концентрация загрязнений производственных сточных вод, мг/л; Чб и qnp – расход бытовых и производственных сточных вод соответственно, м3/сут.

Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод

источник

1. Санитарно-химический анализ воды централизованного водоснабжения

В наше время качество питьевой воды, которая подается центральными системами водоснабжения, должно соответствовать целом ряду санитарно-эпидемиологических норм и правил — согласно СанПиН2.1.4.1074-01 «Питьевая вода». Также вода должна соответствовать, требованиям по контролю качества СанПиН 2.1.4.2496-09 «Питьевая вода» (отвечает за нормы гигиенических требований).

Это очень важно, так как вода, которая идет по трубам централизованного водоснабжения, пока дойдет до квартиры, может поддаваться загрязнениям органических и неорганических типов. Поэтому качество воды по централизованному водоснабжению проверяется, исходя из санитарно-химических показателей. Также подобная проверка необходима перед вводом зданий в эксплуатацию (для горячего водоснабжения проводится анализ по 6 показателям, для холодной — по 9 показателям).

2. Санитарно-химический анализ воды нецентрализованных источников водоснабжения

Степень загрязненности воды в подземных источниках, зависит от многих факторов, основные — это глубина, с которой подается вода, протекание через водоносный слой загрязнения, влияние промышленных предприятий и степень загрязнения сельскохозяйственных полей.

Следует отметить и тот показатель, что большую группу риска составляют потребители воды, которая подается из неглубоких (песочных) скважин 20-40 метров — колодцы, родники: именно эти воды наиболее подвержены загрязнению. Исходя из этого, настоятельно рекомендуется проводить анализ воды после процесса бурения скважин и рытья колодцев.

Читайте также:  Анализ на фосфаты в воде

Санитарные нормы и правила закреплены в СанПиН 2.1.4.1175-02 в разделе «Гигиенические требования к качеству воды не централизованного водоснабжения. Санитарная охрана источников», они подразумевают обязательный контроль физических и химических показателей качества, который оценивается по 15 критериям. Если воду намерены использовать как минеральную или питьевую, проводится также ряд дополнительных исследований.

3. Санитарно-химический анализ сточных вод (общесплавные и ливневые стоки)

Проверка сточных вод, которые отводятся в систему коммунального водоотведения города, производится, в первую очередь, для выяснения условий договоров на слив воды, а также прием сточных вод в канализацию и города и не допускают сброс загрязняющих веществ, которые запрещены для слива в канализацию города.

В компании «Экологическое проектирование» проводится специальный химический анализ сточных вод, по нормам и правилам, которые установлены в постановлении правительства РФ от 29 июля 2013 г. N 644 — «Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации». Также проводится ряд других исследований по критериям, которые зависит от типа конкретного предприятия.

4. Санитарно-химический анализ вод бассейна

Эффективность химических реагентов, а также уровень защиты фильтрующих систем, которые служат для обеззараживания бассейнов, необходимо определять, отталкиваясь от реального состава воды, результат которой был получен при проведении анализа, по нормам и показателям СанПиН. Согласно 2.1.2.1188-03 «Плавательные бассейны. Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды. Контроль качества».

5. Санитарно-химический анализ бутилированных и минеральных вод

Все нормы гигиенических требований к качеству питьевой воды, разлитой по емкостям — бутилированной воды, должны соответствовать санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам СанПиН2.1.4.1116-02 согласно пункту «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества»

Стоит отметить, что данные требования не относятся к воде минерального типа. Это связано с тем, что качество минеральной воды должно соответствовать другим нормам и требованиям, таким как ГОСТ Р 54316-2011 «Воды минеральные природные питьевые». Также, согласно законодательству, ежегодно должен проводиться полный анализ всей минеральной воды бутилированного типа по требованиям СанПиН 2.1.4.1116-02.

Если вас интересует качество вашей воды, которую вы пьете, наша компания предлагает провести как сокращенный, так и глубокий анализ, который включает проверку на следующие показатели:

  • уровень загрязнения воды;
  • соответствие химических свойств воды тем, которые указаны производителем на этикетке.

Глубокий анализ по всем показателям, согласно ГОСТ Р 54316-2011, необходимо проводить предприятиям, которые непосредственно выпускают минеральную воду.

Полный химический анализ по всем показателям ГОСТ Р 54316-2011 должен проводиться предприятиями, выпускающими минеральную воду.

Если вы обеспокоены качеством минеральной воды, которую вы покупаете, можно сделать анализ и установить химический состав воды и сравнить их с теми свойствами, которые производитель указал на этикетке.

Продукция (вода), которая входит в «Единый перечень товаров, подлежащих санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю) на таможенной границе и таможенной территории таможенного союза» также должна пройти анализ, к ним относятся как минеральные воды, так и газированные. Анализ проводится в соответствии всем техническим регламентам РФ и Таможенного Союза в соответствии с едиными санитарно-эпидемиологическими и гигиеническими нормами к товарам, которые подлежат санитарно-эпидемиологическому контролю.

6. Химический анализ дистиллированной воды

«Экологическое проектирование» проводит специальный химический анализ воды согласно нормам, установленным по ГОСТ 6709-72.

источник

При санитарном анализе воды обычно определяют ряд показателей, характеризующих:

а) органолептические, в том числе физические, свойства воды;

в) безопасность воды в эпидемиологическом отношении, о которой судят по показателям загрязнения водоисточника.

Человек охотно отдает предпочтение воде с хорошими органолептическими свойствами, т. е. возможно более прозрачной, бесцветной, лишенной неприятного запаха или постороннего привкуса.

Прозрачность и мутность. Прозрачность определяется способностью воды пропускать видимый свет. Степень прозрачности воды зависит от oналичия в ней взвешенных частиц минерального или органического происхождения. Воду считают достаточно прозрачной, если через 30-сантиметровый слой ее можно прочитать шрифт определенного размера.

Качество, противоположное прозрачности, называется мутностью. Ухудшая прозрачность воды, мутность снижает ее органолептические свойства, а в ряде случаев увеличение мутности указывает на загрязненность воды сточными водами или на недостатки в оборудовании колодцев, скважин или каптажных устройств родников (каптаж — оборудование родника, которое включает устройство стока для родниковой воды, отделку места выхода воды с целью предупреждения заиливания и загрязнения его). Мутные воды хуже обеззараживаются и в них создаются лучшие условия для выживания микроорганизмов.

Мутность измеряется количеством миллиграммов взвешенных веществ на 1 л воды; мутность водопроводной воды не должна превышать 1 мг/л.

Цветность. Цветность поверхностных и неглубоких подземных вод обусловливается наличием в них вымываемых из почвы гуминовых веществ, которые придают воде окраску от желтой до коричневой. Кроме того, окраска воды открытого водоема может быть вызвана размножением водорослей (цветение) и загрязнением сточными водами.

При очистке на водопроводах цветность воды естественного происхождения может быть снижена в желаемой степени.

При лабораторных исследованиях сравнивают интенсивность окраски воды с условной шкалой стандартных хромовокобальтовых растворов и результат сравнения выражают в градусах цветности. Цветность (естественного происхождения) водопроводной воды выше 20-30° нежелательна.

Вкус и запах. Вкус и запах воды зависят от многих причин. Наличие органических веществ растительного происхождения и продуктов их распада сообщает воде землистый, илистый, травянистый или болотистый запах и привкус. При гниении органических веществ возникает гнилостный запах. Присутствие и разложение водорослей при цветении воды придают ей ароматический, рыбный или огуречный запах. Причиной запаха и привкуса воды может явиться загрязнение ее бытовыми и промышленными сточными водами, пестицидами, а в военных условиях боевыми отравляющими веществами.

Привкусы и запахи глубоких подземных вод происходят от растворенных в них минеральных солей и газов, например сероводорода. При обычно применяемой на водопроводах технологии очистки привкус и запах воды улучшаются ненамного.

При исследовании воды характер запаха и привкуса, а также интенсивность их определяют в баллах: 1 — очень слабый, определяемый лишь опытным лаборантом; 2 — слабый, еще не привлекающий внимания потребителя; 3 — заметный, вызывающий у потребителя неодобрение; 4 — ясно выраженный, делающий воду неприятной; 5 — очень сильный, делающий воду непригодной для употребления. В питьевой водопроводной воде интенсивность запаха или привкуса не должна превышать двух баллов.

Температура. Наилучший эффект в отношении удовлетворения жажды, освежающего действия, стимулирующего влияния на функцию пищеварительного тракта дает вода, имеющая температуру 8-12°. Вода низкой температуры может оказать охлаждающее действие и приобрести таким образом значение простудного фактора. С другой стороны, чем больше температура воды приближается к температуре тела человека, тем хуже такая вода удовлетворяет жажду. Теплая вода для питья неприятна и всасывается медленнее.

Активная реакция. pH большинства природных вод колеблется в пределах от 6,5 до 9,0. Наиболее кислыми из природных вод являются болотистые воды, содержащие гуминовые вещества, щелочными — подземные воды, богатые бикарбонатами; pH воды открытых водоемов вне пределов 6,5-8,5 указывает на загрязнение сточными водами.

Плотный остаток. Плотный остаток характеризует степень минерализации воды. Его определяют путем выпаривания профильтрованной воды и высушивания остатка при 110° до постоянного веса. Результат высчитывают в миллиграммах на 1 л воды. На основании ранее изложенного считают, что плотный остаток питьевой воды не должен превышать 1000 мг/л. В районах, где отсутствуют подобные воды, по согласованию с органами здравоохранения в отдельных случаях может быть разрешено использование водопроводами воды, содержащей до 1500 мг солей в 1 л.

Общая жесткость. Общая жесткость воды преимущественно обусловливается присутствием в ней кальция и магния, которые находятся в виде углекислых, двууглекислых, хлористых и сернокислых солей.

Жесткость воды измеряют в миллиграмм-эквивалентах на 1 л: 1 мг-экв/л жесткости соответствует содержанию 28 мг/л CaO (или 20,16 мг/л MgO). Жесткость воды можно также характеризовать в градусах: 1° жесткости соответствует содержанию 10 мг окиси кальция в 1 л воды. Следовательно, 1 мг-экв/л жесткости равен 2,8°. Воду до 3,5 мг-экв/л (10°) жесткости называют мягкой, от 3,5 до 7 мг-экв/л (от 10 до 20°) — средней жесткости, свыше 7 мг-экв/л (20°) — жесткой и свыше 14 мг-экв/л (40°) — очень жесткой.

С увеличением жесткости воды ухудшается развариваемость мяса и бобовых, увеличивается расход мыла, поскольку пена при намыливании образуется лишь после того, как весь кальций и магний воды будут связаны жирными кислотами мыла. После мытья головы из-за оседания кальциевых и магнезиальных солей жирных кислот волосы становятся жесткими. Увеличивается образование накипи в паровых котлах и радиаторах, что приводит к излишнему расходу топлива, необходимости частой очистки котлов и радиаторов и иногда к взрывам паровых котлов.

При резком переходе от пользования мягкой к пользованию жесткой водой, что может иметь место в военных или экспедиционных условиях, а также при перемене места жительства, могут наступать временные диспепсические явления. Гипотеза о значении жесткой воды в этиологии и патогенезе почечнокаменной болезни до сих пор не нашла окончательного подтверждения. Тем не менее экспериментальные и статистические исследования ряда авторов свидетельствуют о том, что употребление жесткой воды, особенно в условиях жаркого климата, может вызвать образование почечных камней или ускорить увеличение их размеров. Желательно, чтобы общая жесткость питьевой воды не превышала 7 мг-экв/л (20°). В тех районах, где такие воды отсутствуют, по согласованию с органами здравоохранения в отдельных случаях может быть разрешено временное использование воды с жесткостью до 10-14 мг-экв/л.

Железо. Железо находится в подземных водах главным образом в виде бикарбоната закиси железа [Fe(HCO3)2]. При контакте воды с воздухом двууглекислое железо окисляется с образованием бурых хлопьев гидрата окиси железа [Fe(OH)3], придающего воде мутность и окраску. Содержащееся в поверхностных водах гуминовокислое железо более устойчиво.

При содержании железа в воде подземных источников свыше 0,3-0,5 мг/л внешний вид воды может ухудшиться (опалесценция, мутность), а содержание железа свыше 2 мг/л придает воде, кроме мутности и окраски, неприятный вяжущий привкус. Кроме того, высокое содержание железа в воде портит вкус чая, при стирке белья придает ему желтоватый оттенок и оставляет ржавые пятна, ведет к усиленному размножению железистых микроорганизмов в водопроводных трубах, что уменьшает их просвет, а при отделении отложений со стенок труб ухудшает внешний вид и вкус водопроводной воды.

Содержание железа в водопроводной воде не должно превышать 0,3 мг/л.

Хлориды (хлор-ион). Обычно в проточных водоемах содержание хлоридов невелико (до 20-30 мг/л) и может значительно возрастать в водоемах, не имеющих стоков. Незагрязненные колодезные воды в местах с несолонцовой почвой обычно содержат до 30-50 мг/л хлоридов. Воды, фильтрующиеся через солонцоватую почву или осадочные породы, богатые хлористыми соединениями, могут содержать сотни и даже тысячи миллиграммов хлоридов в 1 л, будучи безукоризненными в других отношениях.

Воды, содержащие хлор-ион в количестве, превышающем 350-500 мг/л, имеют солоноватый привкус и неблагоприятно влияют на желудочную секрецию. Поэтому считают, что содержание хлоридов в водопроводной воде не должно превышать 350 мг/л.

Сульфаты (сульфат-ион). Сульфаты в количествах, превышающих 500 мг/л, придают воде горько-соленый вкус, неблагоприятно влияют на желудочную секрецию и могут вызывать диспепсические явления (особенно при одновременно большом содержании магния в воде) у лиц, не привыкших пользоваться водой такого состава.

Нитраты (нитрат-ион). Высокие концентрации нитратов встречаются преимущественно в воде колодцев, питающихся грунтовыми водами, загрязненными продуктами разложения органических веществ. С целью предупреждения заболеваний детской воднонитратной метгемоглобинемией содержание нитратов в воде не должно превышать 40 мг/л (при расчете на азот нитратов — 10 мг/л).

Фториды (фтор-ион). Фтористые соединения вымываются водой из почв и горных пород. Содержание фтора в природных водах СССР в основном колеблется от сотых долей миллиграмма до 12 мг/л. Вода 95% открытых водоемов и свыше 50% подземных источников содержит мало фтора (менее 0,5 мг/л). Высокие концентрации фтора встречаются преимущественно в подземных водах.

Некоторое количество фтора необходимо организму для нормального развития и хорошей минерализации костей и зубов. Проведенные во многих странах исследования показали, что при прочих равных условиях заболеваемость кариесом зубов закономерно снижается с повышением концентрации фтора в воде. При употреблении воды, содержащей 1-1,5 мг/л фтора, заболеваемость кариесом зубов минимальна.

Однако при большей концентрации фтора вода оказывает уже неблагоприятное действие на организм, вызывая флюороз. Такие места на земном шаре называются очагами эндемического флюороза; имеются] они и в нашей стране. При флюорозе в первую очередь поражаются зубы. Резорбированный в желудочно-кишечном тракте фтор воздействует на чувствительные к нему зачатки зубов и нарушает их формирование и минерализацию, внешним проявлением чего служит так называемая пятнистая эмаль, обнаруживаемая на прорезывающихся постоянных и реже молочных зубах. При концентрации фтора в воде до 2 мг/л поражения характеризуются наличием мело- и фарфороподобных пятен на симметрично расположенных зубах. При больших концентрациях фтора в воде появляются тяжелые поражения зубов, характеризующиеся пигментированными в желтый или коричневый цвет пятнами и дефектами эмали — эрозиями. Такие зубы обезображивают прикус, отличаются хрупкостью и преждевременно стираются. В Северной и Южной Африке, Южной Америке, Китае, Индии и других странах описаны местности, в которых население пользовалось источниками, содержавшими 5-12 мг/л фтора. У лиц, употреблявших эту воду в течение 10-30 лет, кроме поражения зубов, наблюдались случаи остеосклероза с кальцификацией связок, что приводит к ограничению подвижности позвоночника и ряду нарушений со стороны нервной системы, печени и других органов. Оптимальным содержанием фтора в питьевой воде считают 0,7-1 мг/л. При таком содержании фтора в воде среди населения, пользующегося этой водой, не наблюдается флюороза зубов, и отмечается достаточно высокая устойчивость к кариесу. Предельно допустимая концентрация фтора в питьевой воде 1,5 мг/л.

Присутствие токсических концентраций других (кроме фтора) веществ в незагрязненных природных водах признается крайне редким явлением. Оно обычно бывает следствием спуска в водоемы неочищенных или недостаточно очищенных промышленных сточных вод. В этих случаях ознакомление с технологией производства позволяет врачу решить вопрос о том, какими исследованиями необходимо дополнить программу обычного анализа воды. Например, если в водоем спускаются сточные воды, содержащие свинец и мышьяк, то исследование воды должно быть дополнено количественным анализом этих элементов.

Советскими гигиенистами разработаны предельно допустимые концентрации в питьевой воде меди, цинка, свинца, мышьяка и многих других элементов и токсических соединений. Например, количество свинца в питьевой воде не должно превышать 0,1 мг/л, мышьяка — 0,05 мг/л, меди — 1 мг/л, бериллия — 0,0002 мг/л. Превышение указанных концентраций меди приводит к появлению специфического металлического привкуса воды, а свинца, мышьяка и ряда других элементов — к хронической интоксикации.

источник

Таким образом, зная рН модно легко вычислить рОН и наоборот.

Основная шкала рН охватывает 14 единиц: от 0 до 14. Этот интервал имеет практическое значение. Принципиально могут существовать концентрированные растворы сильных, полностью диссоциированных кислот в которых рН будет иметь отрицательное значение.

Так же могут существовать растворы с рН ≥14.

Самый простой и поэтому наиболее распространенный способ определения рН состоит в применении кислотно-основных индикаторов. Точность этого способа определения рН обычно невелика и составляет около одной единицы рН.

Читайте также:  Анализ на днк и околоплодные воды

Индикаторы – это чаще всего органические соединения, которые меняют окраску под влиянием кислоты или основания. Общей чертой индикаторов является то, что они подвергаются в растворе кислотной или основной диссоциации и являются слабыми электролитами.

Кислотный индикатор: HInd ↔ H + + Ind –

Для определения константы диссоциации используем закон действующих масс

Концентрации ионов Н + и ОН – будут равны:

Рассмотрим изменение окраски индикатора в зависимости от реакции среды, на примере индикатора – слабой кислоты.

При какой-то определенной реакции среды количество диссоциированных молекул равно количеству недиссоциированных. В этом случае [HInd] = [Ind – ],

т.е. их отношение равно 1. Следовательно в этом случае [H + ] = Ккисл. Взяв отрицательный логарифм, получим рН = рК.

рК – называется точкой перехода индикатора – это то значение рН при котором количество недиссоциированных и диссоциированных молекул одинаково.

Сдвиг реакции среды в ту или иную сторону от точки перехода сопровождается нарушением соотношения окрашенных форм индикатора и следовательно, изменением цвета, указывающего на преобладание в растворе кислотных или щелочных форм. Так, например для индикатора метиловый красный при рН рК преобладает окраска анионов – желтая, при рН=рК окраска будет смешанная (оранжевая).

Точки перехода разных индикаторов соответствуют различным значениям рН. Область значений рН, в которой происходит различимое глазом изменение цвета индикатора, называется зоной перемены окраски индикатора. Величина этой зоны выражается приблизительно в 2 единицах рН, т.е.

Различные индикаторы имеют разную ширину своей зоны. Чем уже зона, тем чувствительнее индикатор. Точка перехода каждого индикатора лежит приблизительно в середине зоны перемены окраски.

Чтобы индикатор мог выполнять свою функцию его кислотная форма должна отличаться по окраске от основной. Метилоранж, метиловый красный относятся к так называемым двухцветным индикаторам (оранжевый – щелочной раствор, красный — кислый).

Фенолфталеин – одноцветный индикатор (красный – кислый раствор, бесцветный – щелочной).

Для определения рН раствора с большей точностью, чем 1 – 2 единицы рН применяют колориметрический и потенциометрический методы измерения. На практике значительно чаще используют потенциометрический метод при котором значение рН определяют с помощью прибора, который называется потенциометр или рН-метр. Он позволяет точно измерить Э.Д.С. элемента, состоящего из двух электродов, погруженных в исследуемый раствор. Один из этих электродов выполняет функцию электрода сравнения, т.е. электрода с постоянным и известным потенциалом. Относительно этого электрода измеряют потенциал второго индикаторного электрода. Его потенциал линейно связан с логарифмом концентрации ионов водорода. В качестве основного индикаторного электрода используют водородный, хингидродный, сурьмяный или стеклянный электроды. Электродом сравнения служит каломельный электрод.

Санитарно-химический анализ природных вод

Для оценки качества природной воды ее подвергают физико-химическому анализу, который заключается в определении химических и физических показателей качества воды.

При санитарно-химическом анализе проводят следующие основные определения:

Общее содержание примесей

Сухой, плотный и прокаленный осадок

Щелочность и соединения угольной кислоты

Содержание ионов тяжелых металлов

Содержание кремниевой кислоты

Биохимическая потребность в кислороде (БПК)

Содержание отдельных ионов (Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Mn 2+ , Na + , Cl – , SO4 2– , F – , I – )

Хлороемкость или хлоропоглощаемость

Азотсодержащие вещества (ионы аммония, нитриты, нитраты)

Физические показатели качества воды

Мутность и прозрачность. Грубодисперсные примеси обуславливают мутность воды (взвешенные частицы глины, песка, ила, органические взвеси). Мутность присуща водоемам с достаточно большой скорость течения. Величина мутности зависит от характера питания водоема, свойств береговых пород, климатических условий. Максимальные значения мутности наблюдаются в предпаводковый период и во время паводка. Мутность питьевой воды не должна превышать 1,5 мг/л.

Воды, содержащие незначительное количество взвешенных частиц – прозрачны. Поэтому качество таких вод характеризуется величиной обратной мутности – прозрачностью. Прозрачность воды выражается высотой столба жидкости, через который просматривается «крест» (толщина линий 1 мм), нанесенный черной краской на белую фарфоровую пластинку или определенный шрифт. Вода, идущая для хозяйственно-питьевого водоснабжения, должна иметь прозрачность «по кресту» не менее 300 см и по «шрифту» не менее 30 смю

Запах и вкус воды – обусловлены растворенными солями, газами, органическими соединениями, образующимися в результате жизнедеятельности растительных и животных организмов. В соответствии с происхождение запахав их делят на естественные и искусственные. Естественные запахи (рыбный, гнилостный, болотный и др.) возникают в результате жизнедеятельности водных организмов, а также при разложении органических веществ. Искусственные запахи (фенольный, хлорфенольный и др.) появляются при загрязнении водоемов сточными водами.

Определение запаха проводят при температуре 20 градусов и при подогреве до 60 градусов.

У воды может быть 4 вкуса – горький, сладкий, кислый, соленый. Все остальное относится к привкусам.

Количественно запах и вкус воды оценивают по пятибалльной шкале запахов и вкусов. Интенсивность запаха воды должна быть не более 2 баллов (при 60 градусах), вкус – не более 2 баллов (при 20 градусах).

Температура – температура природной воды зависит от местоположения источника и подвержена значительным колебаниям, обусловленными климатическими условиями.

Наиболее благоприятная температура питьевой воды – 7-12 градусов Цельсия. При этой температуре воды имеет наиболее приятный и освежающий вкус.

Бактериальное загрязнение воды

Природные воды содержат разнообразные микроорганизмы. Количество их определяется характером водоисточника, его загрязнением, содержанием в воде питательных веществ, температурой, насыщенность воды кислородом и другими факторами. Кроме постоянных обитателей водоемов в воду могут попасть патогенные или болезнетворные микроорганизмы.

Патогенность – это потенциальная способность некоторых видов микроорганизмов вызывать инфекционный процесс. Патогенные микроорганизмы специфичны, т.е. каждый вид вызывает определенный вид инфекционного заболевания. Существует ряд инфекционных заболеваний, возбудители которых могут передаваться человеку через воду к таким заболевания относятся например брюшной тиф, дизентерия, полиомиелит и др. Источники водоснабжения заражаются патогенными микроорганизмами в результате попадания в них бытовых сточных вод при непосредственном их спуске или при просачивании через почву вместе с грунтовыми водами.

Для того, чтобы обеспечить гибель патогенных микроорганизмов и предотвратить их попадание в водоемы и дальнейшее заражение источников водоснабжения, необходимо знать методы санитарно-бактериологического исследования и обеззараживания воды.

Самым общим санитарно-бактериологическим показателем является количество микроорганизмов, содержащееся в единице объема воды. Эта величина может быть определена путем высева небольшого объема исследуемого образца воды на плотную питательную среду и подсчета выросших микробных колоний после определенного срока инкубации. Число микроорганизмов, выращенное за этот период, содержащееся в 1 мл воды называется общим микробным числом (число образующихся колоний бактерий не должно быть более 50 в 1 мл).

О загрязнении воды патогенными микроорганизмами можно судить по наличию в ней бактерий группы кишечной палочки, обитающих в кишечнике человека и животных. Эти бактерии безвредны для человека, но присутствие их в воде указывает на возможную опасность распространения через воду инфекционных заболеваний.

Для количественной характеристики загрязненности воды кишечной палочкой служат 2 показателя: коли-титр и коли-индекс.

Коли-титр – это наименьший объем воды в мл, содержащий одну кишечную палочку. К-Т питьевой воды – не менее 300 мл.

Коли-индекс – это количество кишечных палочек в 1000 мл воды. К-И питьевой воды – не более 3.

Микробиология – это наука, изучающая строение, жизнедеятельность и изменения микроскопических организмов. Название микроорганизмы относится к различным микроскопическим представителям растительного и животного мира: ультрамикробам (бактериофагам и вирусам), не обладающим клеточной структурой и по простоте устройства стоящими на нижней границе земных форм жизни, бактериям с одноклеточной структурой, составляющими наиболее многочисленную часть одноклеточных организмов, микроскопическим растениям и животным, имеющих более сложное многоклеточное строение. К ним относятся растительные организмы – грибы и водоросли, а также низшие ракообразные.

СТРОЕНИЕ, ПИТАНИЕ, ДЫХАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ

Основными частями клетки являются – оболочка, протоплазма и ядро. Строительным материалом оболочки служит целлюлоза. Протоплазма представляет собой сложное коллоидное образование. В этой коллоидной системе дисперсионной средой является вода, а дисперсной фазой биополимеры, в состав которых входят органические вещества клетки. В протоплазме находятся также мельчайшие гранулы – рибосомы, которые состоят из рибонуклеиновой кислоты и белка. В рибосомах происходит белковый синтез

Микроорганизмы не имеют специальных органов питания. Все необходимые для их жизни вещества попадают в клетку путем осмотического всасывания через мельчайшие поры клеточной оболочки. Поступающие в клетку питательные вещества используются для синтеза белков, жиров и углеводов. Часть их идет на рост клетки, другая расходуется в процессе дыхания. Вещества, которые не могут быть использованы клеткой, переводятся в растворимое состояние и выбрасываются через поры клетки в окружающую среду. По способу питания микроорганизмы делятся на две группы

Первые – синтезируют необходимые для построения тела клетки органические вещества из углекислоты, воды и других минеральных веществ. Необходимую для жизнедеятельности энергию они получают путем использования солнечной энергии, как зеленые растения. Другая группа этих микроорганизмов получают энергию за счет окисления некоторых минеральных веществ

Вторая группа (гетеротрофные) нуждаются в готовых органических соединениях для синтеза своего организма. Большинство используют для питания органические вещества неживых организмов. Их называют сапрофитами или метатрофами (большинство микробов – гнилостные, микробы брожения, плесневые грибы, дрожжи). Некоторые микроорганизмы нуждаются в живом растительном или животном белке. К ним относятся все болезнетворные микроорганизмы. Их называют паразитами, т.к. они питаются органическими веществами, входящими в состав живого организма.

В процессе дыхания микроорганизмы получают энергию, необходимую для роста, размножения и движения. В микробиологии под термином дыхание подразумевается биологический процесс окисления в бактериальной клетке. Любой процесс окисления в бактериальной клетке представляет собой модификацию химической реакции одного из типов:

прямое окисление, происходящее с участием молекулярного кислорода

непрямое окисление, происходящее без участия молекулярного кислорода

Эти процессы протекают с участием биологических катализаторов, которые присутствуют внутри бактериальной клетки. По способу дыхания микроорганизмы делятся на аэробные и анаэробные.

Аэробные – нуждаются в кислороде при дыхании, дыхание анаэробов происходит без доступа молекулярного кислорода, на них кислород действует губительно. Поскольку дыхание анаэробов идет без участия кислорода, то необходимую энергию они получают путем расщепления сложной молекулы органического вещества на более простые. При этом выделяется гораздо меньше энергии, чем при аэробном дыхании.

Некоторые микроорганизмы могут осуществлять свою жизнедеятельность как в присутствии молекулярного кислорода, так и в его отсутствии. Такие микроорганизмы относятся к условным анаэробам (молочнокислые бактерии, дрожжи).

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ НА РАЗВИТИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ

Микроорганизмы появляются всюду, где есть условия, способствующие их развитию:

наличие достаточной влажности

Следовательно существование микроорганизмов определяется внешними условиями, к которым относятся:

элементы питания (углерод, азот, фосфор, сера, водород, кислород)

с учетом многообразия и особенностей воздействия внешних факторов на жизнедеятельность микроорганизмов выделяют следующие группы факторов внешней среды : физические, химические, биологические.

температура – проявление жизненной активности у микроорганизмов чаще всего протекает в интервале температур от 0 до 80 градусов Цельсия, а для большинства от 3 до 45 0 С. По отношению к температуре микроорганизмы делятся на три группы: холодолюбивые – развиваются при температуре близкой к 0 0 С, мезофильные – при средней 5 – 40 0 С (оптимум 32 – 35 0 С), термофильные – с минимумом около 40 0 и максимумом 80 0 (оптимум 55 0 С).

влияние света – чувствительность к свету различна. Для водорослей, пурпурных и зеленых бактерий свет это основное условие существования. На патогенную микрофлору свет действует губительно.

влажность – все жизненные процессы микроорганизмов осуществляются в водных растворах. В растворенном состоянии поступают в клетку питательные вещества. Поэтому недостаток влаги отрицательно сказывается на жизнедеятельности микроорганизмов.

действие излучений – влияние излучений зависит от длины волны. Инфракрасное излучение оказывает тепловое действие. Ультрафиолетовое с длиной волны 200-300 нм обладает наиболее сильно выраженным бактерицидным действием. На прямом солнечном свету отмирание микроорганизмов происходит в тонком слое воды через 20-30 минут. Ионизирующее излучение в зависимости от его интенсивности оказывает разное влияние на развитие микроорганизмов. Малые дозы – способствуют некоторой стимуляции жизнедеятельности, достаточно большие – прекращают размножение, большие – вызывают отмирание.

давление – повышение давления существенно не влияет на жизнедеятельность микроорганизмов.

влияние механического воздействия – микроорганизмы, живущие в проточной воде, обладают меньшей чувствительностью к механическому воздействию.

К химическим факторам относятся:

концентрация растворенных веществ. В процессе эволюции микроорганизмы приспособились к различным концентрация растворенных веществ в окружающей среде. Одно и то же вещество может по разному влиять на жизнедеятельность микроорганизмов. В малых концентрациях оно может быть стимулятором развития микроорганизмов, а при повышении – задерживать их рост и даже вызывать отмирание. При изменении химического состава окружающей среды (например при спуске сточных вод) химический состав клеток микроорганизмов остается постоянным. Это обусловлено наличием в клетках механизмов регуляции солевого состава, которые обеспечивают сохранение жизнедеятельности микроорганизмов в водах с различным химическим составом.

величина рН. рН определяет не только условия существования микроорганизмов, но и направленность биохимических процессов. Для каждого вида бактерий существует оптимальная величина рН, при которой проявляется его наибольшая биологическая активность. Влияние рН на водные микроорганизмы может быть прямым и косвенным. Прямое заключается в изменении проницаемости клеточной оболочки. При отклонении значений рН от оптимального происходит изменение в обмене веществ. Влияет величина рН и на водно-солевой состав микроорганизмов. Косвенное влияние заключается в изменении формы содержания растворенных в воде веществ в зависимости от рН. Та в щелочной среде подавляется и даже прекращается жизнедеятельность многих водорослей из-за уменьшения растворимости соединений железа. Отк5лонение рН от оптимального значения ведет к потере устойчивости коллоидного состояния белков цитоплазмы.

Степень воздействия влияния рН на водные микроорганизмы зависит от их видовых особенностей. Оптимальные значения рН для многих микроорганизмов находятся в пределах от 6 до 9. Некоторые из них приспособились к жизни в кислых водах, выдерживая понижение рН до 3,5. Микроорганизмы обладают способностью к некоторому регулированию рН если концентрация ионов водорода в окружающей среде выше оптимальной, то они выделяют вещества, обладающие щелочными свойствами и наоборот, повышение щелочности нейтрализуется веществами, обладающими кислыми свойствами

Различные группы организмов, объединенные единой средой обитания, взаимодействуют между собой определенным образом, образуя естественные сообщества организмов – биоценозы. Взаимные связи между различными членами биоценоза могут быть прямыми и косвенными. Прямые предусматривают непосредственный контакт взаимодействующих организмов. Косвенное влияние одних микроорганизмов биоценоза на жизнедеятельность других осуществляется путем изменения физико-химических свойств внешней среды под действием продуктов их жизнедеятельности.

Взаимодействие между различными группами микроорганизмов и другими организмами можно охарактеризовать следующими типами: симбиоз, метабиоз, антагонизм, паразитизм.

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД С ПОМОЩЬЮ МИКРООРГАНИЗМОВ

При очистке сточных вод, как правило, отделяют твердую фазу от жидкой, затем обрабатывают их в аэробных или анаэробных условиях. При аэробных процессах создается активный ил, при анаэробных – сброженный осадок. В обоих случаях скорость процесса минерализации зависит от массы, т.е. от поверхности участвующих микроорганизмов и от их контакта с загрязняющими воду веществами.

На всех очистных сооружениях, работающих в аэробных или анаэробных условиях, механизм очистки сточных вод сводится двум процессам:

Читайте также:  Анализ на чистоту воды очищенной

адсорбция загрязняющего воду вещества на активном компоненте (активном иле, биологической пленке и т,д,)

минерализация загрязнений микроорганизмами

Первый процесс протекает быстро (в течение 10-15 минут), второй в течение длительного времени.

АЭРОБНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ

В аэробных условиях очищают жидкую фазу сточных вод, эти процессы проводят в аэротенках, биофильтрах различной конструкции, полях орошения и полях фильтрации. Сооружения эти по своему техническому оформлению различны, но все они рассчитаны на использование окислительного аэробного процесса.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ – это сооружения, состоящие их корпуса, загрузки и распределительных устройств для сточной воды и воздуха.

В них сточная вода фильтруется через слой загрузки, покрытой пленкой из микроорганизмов, которая выращивается на фильтрующей загрузке в пусковой период. Основными компонентами биопленки является микробное население. В биоценозы пленки входят водоросли, простейшие, личинки насекомых, жучки, черви грибы и бактерии.

Все микроорганизмы принимают участие в очистке сточных вод. Бактерии минерализуют органические вещества, используя их как источник питания и энергии, простейшие питаются бактериями, водоросли выделяют кислород и фитонциды. Черви прорывают ходы между частицами загрузки , разрыхляют биологическую пленку и тем самым облегчают доступ в нее кислороду. Кроме этого, черви, питаясь органическими веществами переваривают и разлагают ряд стойких соединений – хитин и клетчатку. Таким образом из сточной воды удаляются органические вещества, а масса активной биопленки увеличивается. Отработанная биопленка смывается протекающей сточной жидкостью и выносится из биофильтра.

В качестве загрузки биофильтров используют материалы с высокой пористостью, малой плотностью и большой удельной поверхностью (шлак, щебень, галька).

Полной очистки на биофильтрах не достигается.

АЭРОТЕНКИ – железобетонные резервуары прямоугольной формы, глубиной 3-6 метров.

При работе аэротенка через него медленно протекает подвергшаяся аэрации сточная жидкость, смешанная с активным илом, состоящим из скопления микроорганизмов. Подача воздуха осуществляется воздухонагнетательными машинами. Аэрация способствует большему контакту активного ила с загрязнениями сточной жидкости.

Биологическое окисление в аэротенках протекает в две стадии. Первая – сорбция загрязнений, вторая – непосредственное окисление загрязнений сточной воды.

Биоценоз активного ила развивается в условиях ярко выраженных окислительных аэробных процессов. Кроме одноклеточных бактерий в активном иле развиваются нитчатые бактерии, дрожжи и грибы. Микрофауна представлена простейшими, коловратками, круглыми червями, одноклеточными животными. При нормальной работе аэротенка устанавливается равновесие между всеми представителями микрофлоры и микрофауны. Нарушение этого равновесия свидетельствует об ухудшении работы очистных сооружений, поскольку изменение численного состава микробного населения в активном иле связано с изменением физико-химических свойств очищаемой сточной жидкости. Причинами, нарушающими работу аэротенка , являются: перегрузка очистных сооружений органическими веществами, образование анаэробных зон, недостаток биогенных элементов, резкое изменение температуры или рН, попадание в очищаемую воду токсичных веществ.

В сточной жидкости, очищаемой в аэротенках, происходят следующие изменения:

снижение концентрации загрязнений вследствие разбавления жидкостью, транспортирующей активный ил

адсорбция загрязнений на активном иле (первая фаза окисления)

постепенное уменьшение содержания органических веществ, растворенных в воде и адсорбированных на активном иле (вторая фаза окисления)

Основными минерализаторами органических веществ в аэротенках являются бактерии. Саркодовые, питаясь иловыми частицами, переводят ряд сложных веществ в более простые. Инфузории и другие простейшие выполняют роль регуляторов развития бактерий и тем самым создают благоприятные условия для процесса минерализации.

Перед спуском в водоем очищенных сточных вод их необходимо подвергать обеззараживанию, т.к. аэротенки не могут гарантировать полную очистку от патогенных микроорганизмов.

Аэробные методы биологической очистки могут протекать и в естественных условиях – в биологических прудах, на полях орошения и полях фильтрации.

Эти методы используют для анаэробной обработки осадка сточных вод. Цель анаэробной переработки:

изменение физической структуры осадка для облегчения его последующего использования или уничтожения

уменьшение массы осадка за счет превращения органического вещества в газы брожения и растворимые соли

утилизация части органического вещества в виде газов брожения, а остатка после брожения в виде удобрения

Одним из методов обработки осадков, выделенных из сточных вод, является метановое брожение, в процессе которого происходит преобразование сложных органических веществ в простые.

Метановое брожение – сложный процесс, протекающий при участии нескольких групп микроорганизмов. Направленность биохимических процессов и развитие определенных групп метанобразующих микроорганизмов определяются химическим составом разлагающегося вещества, температурными условиями и нагрузкой на сооружение по органическому веществу. Сущность основных закономерностей метанового брожения заключается в сбраживании органических кислот, спиртов, образующихся на первой стадии брожения, с выделением метана и диоксида углерода. Одновременно может проходить восстановление диоксида углерода с водородом до метана. Для метанового брожения характерно участие воды или образование ее в процессе биохимических реакций.

источник

Сточные воды — отводимые канализационные стоки из многоквартирных жилых домов или, например, систем канализации на дачах. Это сложная неоднородная система, загрязненная разнообразными веществами, которые представлены в ее составе в растворенном и нерастворенном виде, а также в коллоидном состоянии.

В составе сточных вод всегда есть органические и неорганические элементы загрязнений. Вещества органического происхождения в бытовых стоках представлены белками, углеводами, жирами и продуктами физиологической переработки.

Помимо этого, в бытовых сточных водах содержатся и крупные примеси – отходы растительного происхождения, бумага, тряпье, а также синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ). Неорганические элементы содержатся в сточной воде в виде ионов хлора, натрия, кальция, магния, калия, карбонатов и сульфатов. Также сточные воды характеризуются наличием таких элементов, как углерод, азот, фосфор, сера, калий.

В составе сточных вод обязательно присутствуют и биологические загрязнения, в виде плесневых и дрожжевых грибков, яиц глистов, бактерий, в основном выделенных человеком, мелких водорослей, вирусов. Именно из-за присутствия биологических загрязнений сточные воды представляют значительную опасность для человека, растительного и животного миров в эпидемиологическом плане.

Чтобы определить состав сточных вод необходимо сделать множество различных анализов, как химических, так и санитарно-бактериологических. Для оценки бытовых сточных вод делают санитарно-химические анализы полного и сокращенного типа.

Полный санитарно-химический анализ — это условное понятие, поскольку проведение даже не одного десятка исследований не позволит получить исчерпывающее представление обо всем множестве составляющих сточной воды.

Есть достоверные и авторитетные разъяснения о том, что безусловной доскональности состава получить почти что невозможно и прилагать усилия для достижения этого не следует. Характеристики, несущие «технологические сведения», т.е. позволяющие осуществлять контроль процесса очистки сточных вод и управление этим процессом, а также делать заключение о санитарно-эпидемиологическом состоянии воды, принято считать обязательными.

Полный анализ предполагает определение таких показателей, как окрас, запах, температура и прозрачность воды, значение pH, наличие сухого остатка и убыли при прокаливании этого остатка, наличие плотного осадка и убыль при прокаливании плотного остатка, объем взвешенных веществ и потери при их прокаливании, объем и вес оседающих веществ, биологическая потребность в кислороде (БПК) и химическая потребность в кислороде (ХПК), процент содержания нитратного, аммонийного, нитритного и общего азота, сульфатов, хлоридов и фосфатов, концентрация токсичных веществ, процент содержания СПАВ, концентрация растворенного кислорода, наличие биологических загрязнений.

Сокращенный анализ дает неполную характеристику воды, представляя сведения о величине pH, прозрачности, взвешенных веществах, а также концентрации растворенного кислорода и биологической потребности кислорода.

Температура. От показателя температуры зависит скорость не только осаждения взвеси, но и протекания биологических процессов, которые играют основную роль в очистке сточных вод.
Окраска. Как правило, бытовые сточные воды имеют слабо выраженный окрас. Интенсивная окраска свидетельствует о неблагоприятном качестве сточной воды.

Запах. Бытовая сточная вода имеет достаточно характерный запах, представленный смесью тяжелый запаха продуктов распада органических веществ и фекалий.

Прозрачность. Прозрачность является показателем степени загрязненности воды и определяется методом «шрифта». Показатель прозрачности бытовых вод, как правило, колеблется от1 до 5 см; вод, очищенных биологическим путем – превышает 15 см.

Величина pH. Для измерения реакции среды используют стеклянные и каломельные электроды. Очистка сточных вод, сбрасываемых в систему автономной канализации, должна давать реакцию среды, близкую к нейтральной – от 6,5 до 8,5.

Плотный осадок. Плотный осадок определяется по фильтрату исследуемой пробы. Требования СНиП ограничивают его содержание — не более 10 г/л.

Взвешенные вещества. В городских сточных водах концентрация взвешенных веществ, как правило, составляет 100-500 мг/л, а их зольность — 25-35%.

БПК и ХПК. Величины ХПК и БПК — кислородные эквиваленты содержания в сточных водах органических веществ, выражающие не число органических веществ, а объем кислорода, расходуемого на окисление данных веществ, биологическим (БПК) и химическим путем (ХПК).

В биологическом окислении бактерии выполняют роль окислителя, а источником питания им служат органические вещества. В процессе обмена происходит переработка бактериями органических веществ с участием кислорода и происходит их окисление или минерализация. Химическая потребность в кислороде выражается количеством кислорода, необходимого для окисления органических веществ, которые, в результате, распадаются на углекислый газ, воду и аммиак.

По сути, значение ХПК всегда должно превышать значение БПК за любое время инкубирования, вплоть до БПК полной, поскольку при установлении на БПК приходится только та часть, которая необходима для энергетических нужд. В основном в сточных водах на БПК полное приходится 50-80% ХПК, а для биологически очищенных — этот показатель не больше 40%. Чем глубже очищается вода, тем меньше это соотношение.

Формы азота, фосфор. При оценке сточных вод исследуют четыре формы азота: общий, аммонийный, нитритный и нитратный.

До очистки в городских сточных водах встречается азот только в двух формах — общий и аммонийный. Нитриты и нитраты появляются только после того, как произведена очистка сточных вод с помощью аэрационных станций с установленными аэротенками и биофильтрами. Появление окисленных форм свидетельствует о глубоко прошедшем процессе, поскольку процесс нитрификации аммонийного азота возможен только после почти полного снижения БПК, когда углеродсодержащие соединения уже окислились.

Установление азотных форм в сточных водах — важная деталь анализа, поскольку азот необходим для питания клетки наряду с фосфором. Для определения достаточности содержания в сточных водах питания для бактерий используется соотношение главных показателей анализа БПК полное : азот :фосфор. В России, согласно СНиП, такое соотношение = 100 :5 :1

Бытовые сточные воды всегда содержат в достаточном для бактерий объеме доступный азот, а вот при недостатке фосфора добавляются фосфаты и хлористый аммоний.

Сульфаты. Хлориды. Содержание в сточных водах хлоридов и сульфатов не изменяется в результате ее обработки механическим и биологическим методами. Это постоянство может быть этаким своеобразным контролером по степени точности проделанных анализов.

Уровень концентрации сульфатов в городских сточных водах составляет 100 мг./л. Содержание хлоридов в сточных водах не оказывает существенного влияния ни на физико-химические, ни на биохимические процессы очистки сточных вод. Значение имеет только верхний предел концентрации хлоридов, определяющий возможность существования бактерий. В ходе исследований был выявлен порог существования микроорганизмов, определенный в 5000 — 20000 мг/л хлоридов для производственных стоков и 150 — 300 мг/л — для городских.

Для определения ХПК необходимы сведения о концентрации хлоридов. При превышении концентрации свыше 200 мг/л требуется поправка, поскольку происходит расход части окислителя на окисление хлоридов до молекулярного хлора. Установление ХПК также может осуществляться посредством предварительного осаждения хлоридов в виде Ag Cl. Очистка сточных вод на концентрацию хлоридов влияния не оказывает.

Токсичные элементы. Некоторые вещества и элементы отрицательно влияют на жизнедеятельность организмов. Они выделены в отдельную группу — токсичные. Контроль за содержанием этих веществ необходим для того, чтобы их концентрация не превышала предельно допустимую концентрацию (ПДК). К этой группе относят сульфиды, цианиды, кадмий, медь, ртуть, свинец, многие СПАВ, группу красителей и некоторые другие вещества.

Синтетические поверхностно — активные вещества. Наличие в сточных водах данных соединений представляет угрозу для санитарного состояния водоемов, к тому же, отрицательно влияет на работу очистных сооружений. Различают СПАВ четырех видов: анионоактивные, неоногенные, катионоактивные и амфотерные. На долю анионоактивных веществ приходится около трех четвертей всего мирового производства СПАВ. Второе место занимают неионогенные СПАВ. Городские сточные воды содержат СПАВ как раз этих двух видов. Наличие СПАВ в стоках сказывается на эффективности производительности первичных отстойников: ухудшается оседание взвеси, замедляются биохимические процессы и в отстойниках появляется пена. Присутствие СПАВ в водоемах также негативно влияет и на их процесс самоочищения от остаточных загрязнений, поступаемых с очищенными водами. Не зависимо от вида СПАВ, по отношению к их степени биохимической окисляемости, подразделяют на три категории: «мягкие» — удаление и окисление при биологической очистке сточных вод составляет 75-85%, «промежуточные» — 60% и «жесткие» — меньше 60%. ПДК сооружениях биологической очистки для значительной части СПАВ составляет 10-20 мг/л. Нормы СНиП не допускают сброс в канализацию «жестких» СПАВ.

Растворенный кислород. Загрязненные сточные воды растворенный кислород либо не содержат вовсе, либо концентрация его не бывает больше 0,5-1 мг/л. Для оценки очищенных сточных вод и степени насыщения кислородом биоокислителя необходимо Установление численности растворенного кислорода. Для поддержания нормальной жизнедеятельности микроорганизмов наименьшее содержание кислорода должно составлять 2 мг/л. Поэтому контролю за наличием необходимой концентрации кислорода уделяется большое внимание, поскольку очищенные сточные воды не должны разрушать кислородный режим в водоеме.

Биологические загрязнения. Анализ на биологические загрязнения позволяет выявить численность бактерий, питающихся средой МПА; бактерий , питающихся средой Эндо; гельминтов. Устанавливается численность бактерий «общего счета» и CoLi. Численность бактерий — сапрофитов и CoLi -в сточных водах напрямую зависит от степени загрязненности воды и ее температуры. Исходя из среднегодовых данных, в городских стоках количество бактерий, питающихся МПА, равняется нескольким сотням тысяч в 1 мл; а бактерий CoLi — нескольким десяткам тысяч в 1мл воды. С помощью станций биологической очистки вода обезвреживается более чем на 95%, при этом, почти 50% приходится на первичное отстаивание воды ( снижение концентрации бактерий обеспечивается сорбцией микробов на оседающих частицах взвеси).

Содержание в сточных водах гельминтов дает представление об общей и видовой зараженности населения гельминтами. Многочисленные виды гельминтов в сточных водах наиболее часто представлены яйцами аскарид (до 92%), реже — яйцами других видов : остриц, широкого лентца, власоглавов. Повышение общей культуры населения наряду с увеличением водопотребления способствует сокращению содержания яиц гельминтов в бытовых сточных водах. Очистка сточных вод от яиц гельминтов на станциях полной биологической очистки — дегельминтизация — осуществляется на 90% и выше. Очистные сооружения сточных вод позволяют снизить концентрацию гельминтов порядка на 40-55%. В канализационном хозяйстве обширно используется понятие суточной нормы загрязнений на человека, введенное профессором С.Н.Строгоновым. Он установил, что на одного жителя эта норма находится в очень узком диапазоне — 6 — 8 г, что соответствует стандартной суточной норме усвояемого белка. Также установлено, что при нормальном потреблении поваренной соли содержание хлоридов в сточных водах составляет 8 — 9 г. на человека. Для фосфатов эта норма составляет 1,5-1,8 г/сут на человека. Все эти данные позволили составить рекомендации по расчету норм состава загрязнений бытовых сточных вод на одного жителя в сутки.

источник