КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Нормирование качества воды в водоемах
Классификация примесей и их влияние на гидробионты. Свойства, классификация и ресурсы вод. ЗАЩИТА ВОДНОГО БАССЕЙНА ЛЕКЦИЯ 16. План лекции: 1. Свойства, классификация и ресурсы вод. 2. Классификация примесей и их влияние на гидробионты. 3. Нормирование качества воды в водоемах. 4. Методы контроля качества воды. 5. Расчет допустимого состава сточных вод. 6. Количественные оценки водопотребления и водоотведения. Вода играет решающую роль во многих процессах, протекающих в природе, и в обеспечении жизни человека. В промышленности воду используют как сырье и источник энергии, как хладоагент, растворитель, экстрагент, для транспортирования сырья и материалов и др. целей. Особенностью внутреннего строения молекулы воды является несимметричное расположение атомов водорода относительно атома кислорода. В результате этого внутримолекулярные силы компенсируются не полностью, и их избыток проявляется вне молекулы. В силу асимметричного распределения положительных и отрицательных зарядов молекула воды обладает ярко выраженной полярностью, значительно превосходящей разделение зарядов у других веществ. Этим объясняется хорошая способность воды растворять многие вещества. Вода - наилучший растворитель для многих газов, жидкостей и твердых соединений. В то же время вода химически не изменяется под действием большинства соединений, т.к. является инертным растворителем. Этим обеспечивается полноценное питание живых существ и возможность многократного использования в природе и технологических процессах. Вода обладает наибольшим поверхностным натяжением из всех известных жидкостей, за исключением ртути. Это свойство обусловливает возможность движения воды в стеблях растений, стволах деревьев, движение крови в тончайших сосудах организмов.
Химически чистая вода обладает следующими физическими свойствами: плотность при температуре 0°С - 1 г/см3, температура плавления - 0°С, температура кипения - 100°С, не обладает запахом и вкусом. Наибольшую плотность вода приобретает при температуре около 4°С, при замерзании увеличивает объем примерно на 10%. Ресурсы воды. Общее количество природной воды на земле составляет 1386 млн. км3. В основном (свыше 97,5 %) - это соленые воды. Количество пресной воды - 35 млн. км3. Подавляющая часть пресной воды является труднодоступной для людей, так как она в основном находится в полярных ледниках и водоносных слоях под землей. В России запас пресных поверхностных вод составляет 40,5 тыс. км. Объем потребления пресной воды в мире достигает приблизительно 3900 км3/год. Около половины этого количества потребляется безвозвратно, а другая половина превращается в сточные воды. Природная вода - это вода, которая качественно и количественно формируется под влиянием естественных процессов при отсутствии антропогенного воздействия. Ее качественные показатели находятся на естественном среднемноголетнем уровне. Классификация воды в зависимости от степени минерализованности приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Классификация вод По преобладающему аниону все воды делятся на гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные. Жесткость природных вод обуславливается присутствием в них солей кальция и магния и выражается концентрацией ионов Са2+ и Мg2+ в ммоль-экв/л. Различают общую, карбонатную и некарбонатную жесткость. Общая жесткость представляет собой сумму двух последних, карбонатная связана с присутствием в воде бикарбонатов кальция и магния, а некарбонатная - сульфатов, хлоридов, нитратов кальция и магния.
Сточные воды. В производстве образуются различные категории сточных вод. Сточная вода - это вода, бывшая в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через какую-либо загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на бытовые или хозяйственно-фекальные (БСВ), поверхностные и производственные (ПСВ). Бытовые сточные воды предприятий образуются при эксплуатации на его территории душевых, туалетов, прачечных, столовых. Они содержат примеси, из которых примерно 58% органических веществ и 42% минеральных. Предприятие не отвечает за качество данных сточных вод и направляет их на городские или районные станции очистки. Поверхностные сточные воды образуются в результате смывания дождевой, талой, поливочной водой примесей, скапливающихся на территории, крышах и стенах производственных зданий. Основными примесями этих вод являются твердые частицы, нефтепродукты, органические и минеральные удобрения. Каждое предприятие отвечает за загрязнение водоемов, поэтому необходимо знать объем сточных вод данного типа. Расход сточных вод рассчитывают по методу предельной интенсивности в соответствии со СНиП 2.04.03-85. "Нормы проектирования, канализация, наружные сети и сооружения". Производственные сточные воды. Они образуются в результате использования воды в технологических процессах. Их количество, состав и концентрация примесей определяется типом предприятия, его мощностью, видами используемых технологических процессов. В технологических процессах источниками сточных вод являются: 1. воды, образующиеся при протекании химических реакций (они загрязнены исходными веществами и продуктами реакций); 2. воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах и выделяющиеся в процессе переработки; 3. промывные воды после промывки сырья, продуктов и оборудования; 4. маточные водные растворы; 5. водные экстракты и абсорбенты; 6. воды охлаждения. Для обеспечения промышленных предприятий нашей страны ежегодно забирается из естественных источников водоснабжения примерно 100 млрд. м3 воды, при этом 90% этого количества возвращается обратно в водоемы с различной степенью загрязненности. Около 10% общего водопотребления приходится на машиностроительные предприятия, где воду используют для следующих целей:
1. охлаждение или подогрев исходных материалов и продукции, деталей и узлов технологического оборудования; 2. приготовление различных технологических растворов; 3. промывку, обогащение и очистку исходных материалов или продукции; 4. хозяйственно-бытовое обслуживание . Химически чистой воды в природе нет. Даже дистиллированная вода содержит микросоединения и растворенные углекислоту, азот, кислород. Природные воды являются сложными дисперсными системами, содержащими большое количество разнообразных минеральных и органических примесей. Дисперсной системой называют систему, которая состоит из очень мелких частичек распределенного вещества. При нахождении частичек в молекулярно-растворенном состоянии или в виде ионов система называется истинным раствором. Это, как правило, гомогенная, т.е. не имеющая внутренних поверхностей раздела, система. При наличии внутренних поверхностей раздела (гетерогенная система) в зависимости от степени раздробленности примеси образуют коллоидные растворы или взвеси. В природных водах наряду с неорганическими соединениями почти всегда присутствуют сложные органические вещества. Наиболее распространенными органическими примесями являются гумусовые вещества, придающие воде окраску. Гумусовые вещества представляют комплекс органических веществ - продуктов конденсации ароматических соединений фенольного типа с аминокислотами и протеинами. В природных водах гумусовые вещества представлены фульвокислотами и гуминовыми кислотами, а также их солями. Присутствие в природных водах органических соединений обусловливает цветность, запах и привкус воды, изменение физических показателей по прозрачности, преломлению света, снижению поверхностного натяжения, изменению способности растворять кислород. Это дало основание акад. Л.А. Кульскому предложить классификацию примесей воды по их фазово-дисперсному состоянию.
Сущность классификации заключается в том, что все примеси воды по их отношению к дисперсионной среде объединены в четыре группы с общей для них физико-химической характеристикой. Примеси первых двух групп образуют термодинамически неустойчивые гетерогенные системы, а примеси двух других групп - термодинамически равновесные и обратимые гомогенные системы. Связь между техникой очистки воды и принадлежностью удаляемых примесей и загрязнений к той или иной группе классификации определяется общими закономерностями, которым подчиняются процессы, происходящие в водной среде в зависимости от физико-химической характеристики этих примесей. Примеси первой группы, к которым относятся грубодисперсные вещества, образующие с водой суспензии, эмульсии, пены, а также планктон и патогенные бактерии - кинетически неустойчивы, удерживаются во взвешенном состоянии динамическими силами потока. Попадают такие вещества в водоемы в результате размыва пород, смыва почв, со сточными водами. Наиболее часто эти примеси представлены частицами глины, песка, почвы, ила, а также эмульсиями минеральных масел, нефтепродуктами и т.п. На поверхности частиц сорбируются патогенные бактерии, вирусы и т.п. В состоянии покоя для таких систем характерно осаждение (седиментация) частиц или всплытие в зависимости от их плотности. Примеси группы 1 эффективно удаляются под действием сил гравитации, сил прилипания (адгезии). Таблица 1 Классификация примесей воды
Примеси второй группы представляют собой коллоидные растворы, состоящие из гуминовых и фульвокислот, высокомолекулярных соединений естественного происхождения и попадающих со сточными водами, вирусы и другие микроорганизмы коллоидной степени дисперсности. Примеси второй группы образуют с водой кинетически и агрегативно устойчивые системы. Кинетически устойчивость данных примесей характеризуется соотношением сил гравитационного поля и броуновского движения, примеси практически не оседают, время седиментации измеряется годами. Эти примеси удаляются в результате коагуляции, сорбции, воздействия окислителей. Примеси третьей группы - растворенные газы, органические соединения биологического происхождения, соединения в производственных и бытовых стоках. Это, как правило, неэлектролиты или слабые электролиты: фенолы, его производные, амины, нитросоединения. Молекулы примесей третьей группы могут существенно изменять структуру воды и взаимодействовать и с ней, и друг с другом. В первом случае происходит гидратация молекул, во втором - ассоциация. Исключая случай образования химических соединений, эти взаимодействия в основном обусловлены силами Ван-дер-Ваальса. Молекулярно-растворенные вещества способны за счет водородных связей образовывать с водой непрочные соединения, существующие лишь в растворе. Большое значение имеют эти связи при ассоциации молекул растворенного вещества, необходимым условием возникновения таких связей является достаточная полярность валентных связей водорода в исходных веществах. Примеси четвертой группы образуются в результате диссоциации в воде солей, кислот, оснований. Примеси этой группы удаляются из воды в результате образования малорастворимых или малодиссоциированных соединений. Природные воды отличаются от водных растворов минеральных и органических веществ присутствием сложных сообществ живых организмов и концентрацией химически активных частиц и соединений. С участием этих организмов и частиц осуществляется синтез и разрушение органических веществ, преобразование их форм и миграция химических элементов. Водоем как водный источник связан с окружающей его природной средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного и подземного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственна и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых не свойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. При этом возможно химическое, физическое и биологическое загрязнение воды и водоемов. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической, так и органической природы. Физическое загрязнение связано с изменением параметров водной среды и определяется тепловыми, механическими, радиоактивными примесями. Биологическое загрязнение заключается в изменении свойств воды в результате увеличения количества не свойственных ей видов микроорганизмов, растений и животных, привнесенных извне. Основными неорганическими загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице 2. Таблица 2 Степень токсичности ряда загрязняющих веществ
Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным загрязнителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания. Они обусловливают широкий диапазон рН водной среды промышленных стоков (1,0-11,0) и способны изменять рН водной среды ниже 5,0 и выше 8,0, тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0-8,5.
Нормирование качества воды рек, озер и водохранилищ проводят в соответствии с "Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения" (1988 г). Эти правила устанавливают две категории водоемов (или их участков): 1. водоемы питьевого и культурно-бытового назначения; 2. водоемы рыбо-хозяйственного назначения. Состав и свойства воды водных объектов первого типа должны соответствовать нормам в створах, расположенных в водотоках на расстоянии 1 км выше ближайшего по течению, а в не проточных водоемах - в радиусе одного километра от пункта водопользования. Состав и свойства воды в рыбохозяйственных водоемах должен соответствовать нормам в месте выпуска сточных вод при рассеивающем выпуске (наличие течений), а при отсутствии рассеивающего выпуска - не далее, чем в 500 м от места выпуска. Нормируемые значения параметров воды водоемов: 1. Содержание плавающих примесей и взвешенных веществ; 2. Запах, привкус, окраска и температура воды; 3. Значение рН, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного кислорода; 4. Биохимическая потребность в кислороде; 5. Возбудители заболеваний, концентрация и состав ядовитых и вредных веществ. Вредные и ядовитые вещества нормируют по принципу лимитирующего показателя вредности (ЛПВ), под которым понимают наиболее вероятное неблагоприятное воздействие каждого вещества. При нормировании качества воды в водоемах питьевого и культурно-бытового назначения используют три вида ЛПВ: 1. санитарно-токсикологический; 2. общесанитарный; 3. органолептический. Для водоемов рыбохозяйственного назначения наряду с указанными используют еще два вида ЛПВ: 4. токсикологический; 5. рыбохозяйственный. Санитарное состояние водоема отвечает требованиям норм при выполнении соотношения: , где - концентрация вещества i-ro ЛПВ в расчетном створе водоема, мг/л, ПДКi - предельно допустимая концентрация i-ro вещества, мг/л. Для водоемов питьевого и культурно-бытового назначения проверяют выполнение трех, а для водоемов рыбохозяйственного назначения пяти неравенств. При этом каждое вещество можно учитывать только в одном неравенстве. "Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения" запрещают: 1. сбрасывать в водоемы сточные воды, если этого можно избежать (используя рациональную технологию, безводные процессы и системы повторного и оборонного водоснабжения); 2. если сточные воды содержат ценные отходы, которые можно утилизировать; 3. если сточные воды содержат сырье, реагенты и продукцию предприятий в количествах, превышающих технологические потери; 4. если сточные воды содержат вещества, для которых не установлены ПДК.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 2888; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |