К органолептическим свойствам воды относятся 2 страница

Обеззараживающее действие хлора зависит от многих факторов, среди которых доминирующими являются биологические особенности микроорганизмов, активность действующих препаратов хлора, состояние водной среды и условия, в которых производится хлорирование.

Процесс хлорирования зависит от стойкости микроорганизмов. Наиболее устойчивыми являются спорообразующие. Среди неспоровых отношение к хлору различное, например брюшнотифозная палочка менее устойчива, чем палочка паратифа, и т. д. Важным является массивность микробного обсеменения: чем она выше, тем больше хлора нужно для обеззараживания воды. Эффективность обеззараживания зависит от активности используемых хлорсодержащих препаратов. Так, газообразный хлор более эффективен, чем хлор.известь.

Большое влияние на процесс хлорирования оказывает состав воды; процесс замедляется при наличии большого количества органических веществ, так как большее количество хлора уходит на их окисление, и при низкой температуре воды. Существенным условием хлорирования является правильный выбор дозы. Чем выше доза хлора и чем продолжительнее его контакт с водой, тем более высоким будет обеззараживающий эффект.

Хлорирование производится после очистки воды и является заключительным этапом ее обработки на водопроводной станции. Иногда для усиления обеззараживающего эффекта и для улучшения коагуляции часть хлора вводят вместе с коагулянтом, а другую часть, как обычно, после фильтрации. Такой метод называется двойным хлорированием.

Различают обычное хлорирование, т.е. хлорирование нормальными дозами хлора, которые устанавливаются каждый раз опытным путем, суперхлорирование, т. е. хлорирование повышенными дозами.

Хлорирование нормальными дозами применяется в обычных условиях на всех водопроводных станциях. При этом большое значение имеет правильный выбор дозы хлора, что обусловливается степенью хлорпоглощаемости воды в каждом конкретном случае.

Для достижения полного бактерицидного эффекта определяется оптимальная доза хлора, которая складывается из количества активного хлора, которое необходимо для: а) уничтожения микроорганизмов; б) окисления органических веществ и количества хлора, которое должно остаться в воде после ее хлорирования для того, чтобы служить показателем надежности хлорирования. Это количество называется свободным остаточным хлором. Его норма 0,3-0,5 мг/л, при остаточном связанном хлоре 0,8-1,2 мг/л. Необходимость нормирования этих количеств связана с тем, что при наличии свободного остаточного хлора менее 0,3 мг/л его может быть недостаточно для обеззараживания воды, а при дозах выше 0,5 мг/л вода приобретает неприятный специфический запах хлора.

Главными условиями эффективного хлорирования воды являются перемешивание ее с хлором, контакт между обеззараживаемой водой и хлором в течение 30 мин в теплое время года и 60 мин в холодное время

На крупных водопроводных станциях для обеззараживания воды применяется газообразный хлор. Для этого жидкий хлор, доставляемый на водопроводную станцию в цистернах или баллонах, перед применением переводится в газообразное состояние в специальных установках - хлораторах, с помощью которых обеспечиваются автоматическая подача и дозирование хлора. Наиболее часто хлорирование воды производится 1 % раствором хлорной извести. Хлорная известь представляет собой продукт взаимодействия хлора и гидроксида кальция в результате реакции: 2Са(ОН)₂ + 2С1₂ = Са(ОС1)₂ + СаС1₂ + 2Н₂О

Техническая хлорная известь содержит обычно около 35 % активного хлора. При хранении ее в сыром помещении, на свету и при высокой температуре она разлагается и значительно снижает свою активность. Для обеззараживания воды допускается использование хлорной извести, содержащей не менее 25 % активного хлора. Поэтому, прежде чем использовать хлорную известь для хлорирования воды, необходимо определить в ней процентное содержание активного хлора.

Хлорирование нормальными дозами. Как выше указывалось, для определения необходимой дозы хлора при хлорировании нормальными дозами проводится пробное хлорирование воды. Упрощенно пробное хлорирование проводят в трех стаканах, в каждый из которых наливают по 200 мл исследуемой воды, вкладывают стеклянные палочки и с помощью выверенной пипетки (25 капель равны 1 мл) добавляют 1 % раствор хлорной извести: в первый - 1 каплю, во второй - 2 капли, в третий - 3 капли. Воду в стаканах хорошо перемешивают и через 30 минут определяют наличие в ней остаточного хлора. Для этого в каждый стакан прибавляют 2 мл 5 % раствора йодида калия, 2 мл хлористоводородной кислоты (1:5), 1 мл 1 % раствора крахмала и тщательно перемешивают. При наличии остаточного хлора вода окрашивается в синий цвет, тем более интенсивный, чем больше в ней содержится остаточного хлора. Воду в стаканах, где появилось синее окрашивание, титруют по каплям 0,7 % раствором тиосульфата натрия до обесцвечивания, перемешивая её после добавления каждой капли. Для расчета дозы выбирают тот стакан, где произошло обесцвечивание от 2 капель тиосульфата натрия, так как содержание остаточного хлора в этом стакане составляет 0,4 мг/л (1 капля 0,7 % раствора тиосульфата натрия связывает 0,04 мг хлора, что соответствует при пересчете на 1 л 0,045 = 0,2 мг/л). Если обесцвечивание произошло от 1 капли, содержание остаточного хлора недостаточно - 0,2 мг/л; при обесцвечивании от 3 капель содержание остаточного хлора избыточно - 0,6 мг/л.

В зависимости от результатов пробного хлорирования рассчитывают количество хлорной извести, необходимое для хлорирования 1 л воды.

Пример: для расчета дозы выбран 2-й стакан, где при определении остаточного хлора на титрование пошло 2 капли 0,7 % раствора тиосульфата натрия. В этот стакан на 200 мл воды было прибавлено 2 капли 1 % раствора хлорной извести; следовательно, на 1л воды потребуется 25 - 10 капель, или 0,4 мл 1 % раствора хлорной извести, так как в 1мл содержится 25 капель.

Количество сухой хлорной извести, содержащейся в 0,4 мл 1 % раствора, в 100 раз меньше (так как раствор однопроцентный) и составляет 0,4: 100 - 0,004 или 4 мг сухой хлорной извести, т.е. доза хлора равна 4 мг/л хлорной извести.

Определение остаточного хлора в водопроводной воде. В коническую колбу ёмкостью 500 мл наливают 250 мл водопроводной воды (до отбора пробы воду из крана необходимо спустить), 10 мл буферного раствора с рН 4,6* и 5 мл 10 % раствора йодида калия. Затем титруют выделившийся йод 0,005 н. раствором тиосульфата натрия до бледно-желтой окраски, приливают 1 мл 1 % раствора крахмала и титруют раствор до исчезновения синей окраски.

* для приготовления буферного раствора с рН 4,6 смешивают 102 мл 1 М раствора уксусной кислоты (60г 100% кислоты в 1 л воды) и 98 мл 1 М раствора ацетата натрия (136,1г кристаллической соли в 1 л воды) в доводят объём до 1 л прокипяченной дистиллированной водой.

Содержание остаточного хлора в воде (х) вычисляют по формуле:

где n - количество 0,005 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование, мл; К - поправочный коэффициент раствора тиосульфата; 0,177 - количество активного хлора, соответствующее 1 мл 0,005 н. раствора тиосульфата натрия, мг; V- объём воды, взятой для анализа, мл.

Суперхлорирование (гиперхлорирование) воды проводится по эпидемиологическим показаниям или в условиях, когда невозможно обеспечить необходимый контакт воды с хлором (в течение 30 мин). Обычно оно применяется в военно-полевых условиях, экспедициях и других случаях и производится дозами, в 5-10 раз превышающими хлорпоглощаемость воды, т. е. 10-20 мг/л свободного хлора. Время контакта между водой и хлором при этом сокращается до 15-10 мин. Суперхлорирование имеет ряд преимуществ. Основными из них являются значительное сокращение времени хлорирования, упрощение его техники, так как нет необходимости определять остаточный хлор и дозу, и возможность обеззараживания воды без предварительного освобождения ее от мути и осветления. Недостатком гиперхлорирования является сильный запах хлора, но его можно устранить добавлением к воде тиосульфата натрия, актввированного угля, сернистого ангидрида и других веществ (дехлорирование).

На водопроводных станциях иногда проводят хлорирование с преаммонизацией. Этот метод применяется в тех случаях, когда обеззараживаемая вода содержит фенол иди другие вещества, которые придают ей неприятный запах. Для этого в обеззараживаемую воду вначале вводят аммиак или его соли, а затем, через 1-2 мин, - хлор. При этом образуются хлорамины, обладающие сильным бактерицидным свойством.

К химическим методам обеззараживания воды относится озонирование. Озон является нестойким соединением. В воде он разлагается с образованием молекулярного и атомарного кислорода, с чем связана сильная окислительная способность озона. В процессе его разложения образуются свободные радикалы ОН и НО₂, обладающие выраженными окислительными свойствами. Озон имеет высокий окислительно-восстановительньй потенциал, поэтому его реакция с органическими веществами, находящимися в воде, происходит более полно, чем у хлора. Механизм обеззараживающего действия озона аналогичен действию хлора: являясь сильным окислителем, озон повреждает жизненно важные ферменты микроорганизмов и вызывает их гибель. Имеются предположения, что он действует как протоплазматический яд.

Преимущество озонирования перед хлорированием заключается в том, что при этом способе обеззараживания улучшаются вкус и цвет воды, поэтому озон может быть использован одновременно для улучшения ее органолептических свойств. Озонирование не оказывает отрицательного влияния на минеральный состав и рН воды. Избыток озона превращается в кислород, поэтому остаточный озон не опасен для организма и не влияет на органолептические свойства воды. Контроль за озонированием менее сложен, чем за хлорированием, так как озонирование не зависит от таких факторов, как температура, рН воды и т.д. Для обеззараживания воды необходимая доза озона в среднем равна 0,5 – 6 мг/л при экспозиции 3-5 мин. Озонирование производится при помощи аппаратов - озонаторов.

При химических способах обеззараживания воды используют также олигодинамические действия солей тяжелых металлов (серебра, меди, золота). Олигодинамическим действием тяжелых металлов называется их способность оказывать бактерицидный эффект в течение длительного срока при крайне малых концентрациях. Механизм действия заключается в том, что положительно заряженные ионы тяжелых металлов вступают в воде во взаимодействие с микроорганизмами, имеющими отрицательный заряд. Происходит электроадсорбция, в результате которой они проникают в глубь микробной клетки, образуя в ней альбуминаты тяжелых металлов (соединения с нуклеиновыми кислотами), в результате чего микробная клетка погибает. Данный метод обычно применяется для обеззараживания небольших количеств воды.

Перекись водорода давно известна как окислитель. Ее бактерицидное действие связано с выделением кислорода при разложении. Метод применения перекиси водорода для обеззараживания воды в настоящее время еще полностью не разработан.

Химические, или реагентные, способы обеззараживания воды, основанные на добавлении к ней того или иного химического вещества в определенной дозе, имеют ряд недостатков, которые заключаются главным образом в том, что большинство этих веществ отрицательно влияет на органолептические свойства воды. Кроме того, бактерицидное действие этих веществ проявляется после определенного периода контакта и не всегда распространяется на все формы микроорганизмов. Все это явилось причиной разработки физических методов обеззараживания воды, имеющих ряд преимуществ по сравнению с химическими. Безреагентные методы не оказывают влияния на состав и свойства обеззараживаемой воды, не ухудшают ее органолептических свойств. Они действуют непосредственно на структуру микроорганизмов, вследствие чего обладают более широким диапазоном бактерицидного действия. Для обеззараживания необходим небольшой период времени.

Наиболее разработанным и изученным в техническом отношении методом является облучение воды бактерицидными (ультрафиолетовыми) лампами. Наибольшим бактерицидным свойством обладают УФ-лучи с длиной волны 200-280 нм; максимум бактерицидного действия приходится на длину волны 254-260 нм. Источником излучения служат аргонно-ртутные лампы низкого давления (БУВ) и ртутно-кварцевые лампы (ПРК и РКС).

Для обеззараживания воды применяются специальные установки (напорные и безнапорные). Для обеззараживания большого объема воды используется установка ОВ-АКХ-1 большой производительности с применением бактерицидных ламп ПРК.

На небольших водопроводах используются аргонно-ртутные лампы низкого давления (БУВ-15, БУВ-30, БУВ-30П). Обеззараживание воды наступает быстро, в течение 1- 2 мин. При обеззараживании воды УФ-лучами погибают не только вегетативные формы микробов, но и споровые, а также вирусы, яйца гельминтов, устойчивые к воздействию хлора. Применение бактерицидных ламп не всегда возможно, так как на эффект обеззараживания воды УФ-лучами влияют мутность, цветность воды, содержание в ней солей железа. Поэтому, прежде чем обеззараживать воду таким способом, ее необходимо тщательно очистить.

Из всех имеющихся физических методов обеззараживания воды наиболее надежным является кипячение. В результате кипячения в течение 3-5 мин погибают все имеющиеся в ней микроорганизмы, а после 30 мин вода становится полностью стерильной. Несмотря на высокий бактерицидный эффект, этот метод не находит широкого применения для обеззараживания больших объемов воды. Его можно использовать в быту, детских учреждениях. Недостатком кипячения является ухудшение вкуса воды, наступающего в результате улетучивания газов, и возможность более быстрого развития микроорганизмов в кипяченой воде.

К физическим методам обеззараживания воды относится использование импульсного электрического разряда, ультразвука и ионизирующего излучения. В настоящее время эти методы широкого практического применения не находят.

Специальные способы улучшения качества воды. Помимо основных методов очистки и обеззараживания воды, в некоторых случаях возникает необходимость производить специальную ее обработку. В основном эта обработка направлена на улучшение минерального состава воды и ее органолептических свойств.

Дезодорация - удаление посторонних запахов и привкусов. Необходимость проведения такой обработки обусловливается наличием в воде запахов, связанных с жизнедеятельностью микроорганизмов, грибов, водорослей, продуктов распада и разложения органических веществ. С этой целью применяются такие методы, как озонирование, углевание, хлорирование, обработка воды перманганатом калия, перекисью водорода, фторирование через сорбционные фильтры, аэрация.

Дегазация воды - удаление из нее растворенных дурнопахнущих газов. Для этого применяется аэрация, т. е. разбрызгивание воды на мелкие капли в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе, в результате чего происходит выделение газов.

Умягчение воды - полное или частичное удаление из нее катионов кальция и магния. Умягчение проводится специальными реагентами или при помощи ионообменного и термического методов.

Опреснение (обессоливание) воды чаще производится при подготовке ее к промышленному использованию. Частичное опреснение воды осуществляется для снижения содержания в ней солей до тех величин, при которых воду можно использовать для питья (ниже 1000 мг/л). Опреснение достигается дистилляцией воды, которая производится в различных опреснителях (вакуумные, многоступенчатые, гелиотермические), ионитовых установках, а также электрохимическим способом и методом вымораживания.

Обезжелезивание - удаление из воды железа производится аэрацией с последующим отстаиванием, коагулированием, известкованием, катионированием. В настоящее время разработан метод фильтрования воды через песчаные фильтры.

Обесфторивание - освобождение природных вод от избыточного количества фтора. С этой целью применяют метод осаждения, основанный на сорбции фтора осадком гидроокиси алюминия и других адсорбентов.При недостатке в воде фтора ее фторируют. В случае загрязнения воды радиоактивными веществами ее подвергают дезактивации, т.е. удалению радиоактивных веществ.

1.Решите (по предложенным вариантам задач) вопрос о возможности использования воды как источника водоснабжения. Исследование проб воды дало следующие результаты:

Показатели	Источники водоснабжения
р.Исеть	р.Урай	р.Тверь	р.Болот
		3
запах	3 балла	3 балла	3 балла	3 балла
вкус	3 балла	2 балла		3 балла
цветность	120 град		160 град
жесткость	не более 7	7 мг экв/л	14 мг экв/л	7 мг экв/л
сухой остаток	1000 мг/л	1000 мг/л	1500 мг/л	1000 мг/л
железо	3 мг/л	2,8 мг/л	3,5 мг/л	4 мг/л
марганец			1,8 мг/л	1,5 мг/л
хлориды	350 мг/л	350 мг/л	350 мг/л	500 мг/л
сульфаты	500 мг/л	500 мг/л	600 мг/л	450 мг/л
окисляемость	15 мг/л	17 мг/л	25 мг/л	25 мг/л
ЛКП	9000 в 1л	17000 в 1л	25000 в 1 л	60000 в 1 л
аммиак (N)	1,9 мг/л	1,8 мг/л	2,0 мг/л	3,0 мг/л
нитраты	40 мг/л	25 мг/л	60 мг/л	60 мг/л
нитриты	3,0 мг/л	2,8 мг/л	3 мг/л	3,5 мг/л
мутность		7000 мг/л		8000 мг/л
нефтепродукты		0,08 мг/л
БПК		6 мг/л	7 мг/л	8 мг/л
Показатели	Вода отобрана для анализа из артезианской скважины глубиной 90 м, вокруг скважины организована зона строго режима шириной 20м. Вода из скважины не очищается, не обеззараживается. Пробы опечатаны.	Вода из артезианской скважины глубиной 80 м. Вокруг скважины отсутствует зона строго режима. Вода не очищается и не обеззараживается. Пробы воды доставлены в опечатанном виде 25 июня.

мутность	1,5 мг/л	1,5 мг/л	1,5 мг/л	8 мг/л	0,5 мг/л	9,5 мг/л
цветность	15 град	10 град	25 град	35 град	10 град	45 град
запах	3 балла	3балла	2 балла	3 балла	нет	3 балла
привкус	нет	нет	1 балл	нет	нет	нет
температура	11ْ	11ْ	12ْ	14ْ	11ْ	12ْ
осадок	-	-	-	-	-	отмеч.
сухой остаток	800мг/л	900 мг/л	1000 мг/л	750 мг/л	1100 мг/л	880 мг/л
рН	-	7,5		-	7,5
общ. жесткость	6 мг экв/л	3,5 мг экв/л	6 мг экв/л	5,5 мг экв/л	8 мг экв/л	6 мг экв/л
железо	8 мг/л	0,3 мг/л	8 мг/л	18 мг/л	0,3 мг/л	10 мг/л
сульфаты	350мг/л	70мг/л	250мг/л	350мг/л	70мг/л	150мг/л
фтор	1,1 мг/л	1,4 мг/л	1,2 мг/л	1,2 мг/л	1,6 мг/л	1,2 мг/л
хлориды	120 мг/л	80 мг/л	250 мг/л	350 мг/л	80 мг/л	360 мг/л
азот аммонийный	1,5 мг/л	0,9 мг/л	1,8 мг/л	1,8 мг/л	0,1 мг/л	2,0 мг/л
нитриты	-	0,05 мг/л	3,0 мг/л	3,0 мг/л	0,5 мг/л	3,0 мг/л
нитраты	40 мг/л	3,0 мг/л	25 мг/л	45 мг/л	12 мг/л	40 мг/л
окисляемость	4,5 мг/л	1,2 мг/л	4,5 мг/л	15 мг/л	1,2 мг/л	14 мг/л
БГПК	95 в 1л	2 в 1л	80 в 1л	7000 в 1л	2 в 1л	900 в 1л

Указать возможность использования источника для питьевого водоснабжения и, если необходимо, наметить мероприятия по улучшению качества воды.

Тестовый контроль по теме: «Выбор источников водоснабжения.

Методы улучшения качества питьевой воды»

1. Природные источники воды, используемые для хозяйственно-питьевых водопроводов:

2. Какой источник следует использовать в первую очередь для хозяйственно-питьевого водоснабжения?

А) реки Б) грунтовые воды В) артезианские воды Г) озера Д) водохранилища

А) более высокой прозрачностью и низкой цветностью по сравнению с открытыми водоемами

Г) надежной защитой от поверхностных загрязнений

Д) легкостью загрязнения при загрязнении почвы

Г) надежной защитой от поверхностных загрязнений

Д) легкостью заражения при загрязнении почвы

5.Чем характеризуются воды открытых водоемов?

Д)легкостью загрязнения за счет стока и спуска сточных вод