Теоретические основы методов контроля качества очистки приемника сточных вод

Концентрация этих веществ в сточной воде (мг/л), меняется в зависимости от степени разбавления загрязнений водой: чем выше норма водоотведения тем ниже концентрация. Содержание в сточной воде железа и сульфатов зависит главным образом от присутствия их в водопроводной воде.

Количество указанных выше, а также других ингредиентов, поступающих с загрязнениями в ПСВ, сильно колеблется и зависит не только от содержания их в разбавляемой водопроводной воде и обрабатываемом продукте, но и от технологического процесса производства, режима поступления вод в производственную сеть и других причин. Следовательно, для данного вида производства можно установить лишь примерное количество загрязнений, содержащихся в сбрасываемых ПСВ. При проектировании производственной канализации необходимо иметь данные анализа ПСВ, и только в том случае, если такие данные получить нельзя, можно пользоваться данными по аналогичным производствам.

1.3 Состав сточных вод

Состав и количество ПСВ различны. Даже предприятия одного типа, например кожевенные заводы, в зависимости от характера технологического процесса могут сбрасывать сточные воды различного состава и в различных количествах.

Некоторые ПСВ содержат загрязнения, не больше, чем бытовые, но другие значительно больше. Так, вода от рудообоготительных фабрик содержит до 25000мг/л взвешенных частиц, от шерстомоек - до 20000мг/л.

ПСВ делятся на условно чистые и загрязненные. Условно чистые воды чаще те, которые использовались для охлаждения; они почти не загрязняются, а только нагреваются.

Загрязненные производственные воды делятся на группы, содержащие определенные загрязнения: а) преимущественно минеральные; б) преимущественно органические, минеральные; в) органические, ядовитые вещества.

ПСВ в зависимости от концентрации загрязнений могут быть высококонцентрированными и слабоконцентрированными. В зависимости от активной реакции воды производственные воды по степени агрессивности делятся на малоагрессивные воды (слабокислые с рН = 6 - 6,6 и слабощёлочные с рН = 8 - 9) и сильноагрессивные (с рН < 6 и сильнощёлочные - рН > 9).

1.4 Бактериальные загрязнения сточных вод

Флора и фауна сточных вод представлены бактериями, вирусами, бактериофагами, гельминтами и грибами. В сточной жидкости находится огромное количество бактерий: в 1мл сточной воды их может быть до 1млрд.

Большая часть этих бактерий относится к разряду безвредных (сапрофитные бактерии), размножающихся на мертвой органической среде, но имеются и такие, которые размножаются и живут на живой материи (патогенные бактерии), разрушая в процессе своей жизнедеятельности живой организм. Патогенные микроорганизмы, встречающиеся в городских сточных водах, представлены возбудителями брюшного тифа, паратифа, дизентерии, водной лихорадки, туляремии и др.

О загрязненности воды болезнетворными бактериями говорит присутствие в ней особого вида бактерий - группы кишечной палочки. Эти бактерии не болезнетворные, но их присутствие указывает, что в воде могут находиться и болезнетворные бактерии. Чтобы оценить степень загрязненности воды патогенными бактериями, определяют коли - титр, т.е. наименьшее количество воды в мл, в котором содержится одна кишечная палочка. Так, если титр кишечной палочки равен 100, то это значит, что в 10мл исследуемой воды содержится одна кишечная палочка. При титре, равном 0,1, количество бактерий в 1мл равно 10 и т.д. Для сточных городских вод титр кишечной палочки обычно не превышает 0,000001. Иногда определяют коли - индекс, или число кишечных палочек в 1л воды.

1.5 Водоём как приемник сточных вод

Приемниками сточных вод в большинстве служат водоёмы. Сточные воды перед спуском в водоём необходимо частично или полностью очистить. Однако в водоёме находится определенный запас кислорода, который может быть частично использован для окисления органического вещества, поступающего в него совместно со сточной водой; водоём обладает некоторой самоочищающей способностью, т.е. в нем с помощью микроорганизмов - минерализаторов могут окисляться органические вещества, но содержание растворенного кислорода в воде будет падать. Зная об этом, можно снизить степень очистки сточных вод на очистных сооружениях перед сбросом их в водоём.

Не следует преувеличивать возможности водоёмов, в частности рек, в отношении приема больших масс сточных вод даже в том случае, если кислородный баланс позволяет осуществить такой сброс без окончательной очистки.

Любой, даже небольшой, водоём используется для массового купания и имеет архитектурно - декоративное и санитарное значение.

1.6 Методы очистки ПСВ

ПСВ обычно делятся на 3 основные группы:

1. Чистые воды, используемые обычно для охлаждения;

2. Малозагрязненные, или условно чистые, воды, образующиеся от промывки готовой продукции;

3. Грязные воды.

Чистые и малозагрязненные воды можно направлять в систему оборотного водоснабжения или использовать для разбавления загрязненных вод для снижения концентрации загрязнения. Часто применяют раздельное отведение ПСВ и раздельную очистку этих вод теми или иными методами перед спуском в водоём. Это оправдывается экономически.

Для очистки ПСВ применяют следующие методы:

1. Механическая очистка.

2. Физико-химическая очистка.

3. Химическая очистка.

4. Биологическая очистка.

1.6.1 Механическая очистка ПСВ

Механическая очистка ПСВ предназначается для выделения из них нерастворенных и частично коллоидных примесей. К методам механической очистки относятся: а) процеживание; б) отстаивание; в) фильтрование; г) удаление нерастворенных примесей в гидроциклонах и на центрифугах.

Процеживание применяют для выделения из сточной жидкости крупных плавающих веществ и более мелких, главным образом волокнистых загрязнений. Для выделения крупных веществ применяют решетки, а более мелких - сита. Решетки для предварительной очистки обязательно устраивать для всех очистных станций. Сита применяют как самостоятельные устройства, после прохождения которых ПСВ могут быть сброшены либо в водоём, либо в городскую канализационную сеть.

Отстаиванием выделяют из ПСВ нерастворенные и частично коллоидные загрязнения минерального и органического происхождения. Отстаиванием удается выделить из сточной воды как частицы с удельным весом, большим, чем удельный вес воды (тонущие), так и с меньшим удельным весом (плавающие). Отстойники для очистки ПСВ могут представлять собой самостоятельные сооружения, процесс очистки на которых заканчивается, или же сооружения, предназначенные только для предварительной очистки. Для выделения тонущих нерастворимых примесей применяют как горизонтальные, так и радиальные отстойники по своей конструкции они мало отличаются от отстойников, применяемых для осветления бытовых сточных вод.

Фильтрование служит для задерживания взвеси, не осевшей при отстаивании. Применяют песчаные фильтры, диатомитовые фильтры и сетчатые фильтры с фильтрующим слоем.

Песчаные фильтры применяют при невысоком содержании взвешенных веществ. Хорошо зарекомендовали себя двухслойные фильтры. Нижний слой загрузки - песчаный крупностью зерен 1 - 2 мм, а верхний слой - антрацитовая крошка. Сточная вода подается сверху, затем подают промывную воду и отводят грязную.

Диатомитовые фильтры. В этих фильтрах сточная жидкость фильтруется через тонкий слой диатомита, наносимый на пористые поверхности. В качестве пористых материалов применяют керамику, металлическую сетку и ткань. Применяют также искусственные порошкообразные составы из диатомита с высокой адсорбционной способностью. Такие фильтры обеспечивают высокий эффект очистки.

Гидроциклоны применяют для осветления сточных вод и сгущения осадка. Они бывают открытые и напорные. Открытые гидроциклоны применяются для выделения из сточных вод структурных оседающих и грубодисперсных всплывающих примесей. Напорные гидроциклоны служат для выделения из сточных вод только оседающих агрегатоустойчивых грубодисперсных структурных примесей. Открытые гидроциклоны бывают без внутренних устройств, с диафрагмой и цилиндрической перегородкой и многоярусные. Последние применяют для выделения тяжелых неслеживающихся грубодисперсных примесей и нефтепродуктов.

1.6.2 Физико-химическая очистка ПСВ

К физико-химическим методам очистки относятся: а) экстракция; б) сорбция; в) эвапорация; г) кристаллизация; д) флотация.

А) Экстракция. Сущность экстракционного метода очистки производственных сточных вод состоит в следующем. При смешивании взаимонерастворенных жидкостей загрязняющие вещества, содержащиеся в них, распределяются в этих жидкостях соответственно своей растворимости.

Если в сточной воде содержится фенол, то для его выделения воду можно смешать с бензолом (растворителем), в котором фенол растворяется в значительно большей степени. Таким образом, последовательно действуя бензолом на воду, можно добиться почти полного удаления фенола из воды.

В качестве растворителей обычно применяют различные органические вещества: бензол, четыреххлористый углерод и т.д.

Экстракцию проводят в металлических резервуарах-экстракторах, имеющих форму колонн с насадками. Снизу подается растворитель, удельный вес которого меньше удельного веса воды, вследствие чего растворитель поднимается вверх. Загрязненная сточная вода подводится сверху. Слои воды, встречая на своем пути растворитель, постепенно отдают загрязняющие воду вещества. Очищенная от загрязнений вода отводится снизу. Таким приемом, в частности, можно очищать ПСВ, содержащие фенол.

Б) Сорбция. Этот процесс заключается в том, что загрязнения из сточной жидкости поглощаются телом твердого вещества (адсорбция), осаждаются на его активно развитой поверхности (адсорбция) или вступают в химическое взаимодействие с ним (хемосорбция). Для очистки ПСВ чаще всего пользуются адсорбцией. В этом случае к очищаемой сточной жидкости добавляют сорбент (твердое тело) в размельченном виде и перемешивают со сточной водой. Затем сорбент, насыщенный загрязнениями, отделяют от воды отстаиванием или фильтрованием. Чаще очищаемую сточную воду пропускают непрерывно через фильтр, загруженный сорбентом. В качестве сорбентов применяют: активированный уголь, коксовую мелочь, торф, каолин, опилки, золу и т. д. Лучшее, но наиболее дорогое вещество - активированный уголь.

Метод сорбции можно использовать, например, для очистки ПСВ от газогенераторных станций, содержащих фенол, а также ПСВ, содержащих мышьяк, сероводород и т.д.

В) Эвапорация. Эвапорацией называется отгонка с водяным паром летучих веществ, загрязняющих сточную воду. Отгоняют либо в периодически действующем аппарате, либо в непрерывно действующих дистилляционных колоннах.

Г) Кристаллизация. Этот метод очистки можно использовать только при значительной концентрации загрязнений в ПСВ и способности их образовывать кристаллы. Обычно предварительный процесс - выпаривание сточной воды, чтобы создать повышенную концентрацию загрязнений, при которой возможна их кристаллизация. Для ускорения процесса кристаллизации загрязнений сточная вода охлаждается и перемешивается. Выпаривание и кристаллизация сточной воды осуществляются обычно в естественных прудах и водоёмах. Этот способ очистки ПСВ неэкономичен, поэтому широкого применения не получил.

Д) Флотация. Процесс основан на всплывании дисперсных частиц вместе с пузырьками воздуха. Его успешно применяют в ряде отраслей техники и для очистки ПСВ. Процесс флотации состоит в том, что молекулы нерастворимых частиц прилипают к пузырькам воздуха и всплывают вместе на поверхность. Успех флотации в значительной степени зависит от величины поверхности пузырьков воздуха и от площади контакта их с твердыми частицами. Для повышения эффекта флотации в воду вводят реагенты.

1.6.3 Химические методы очистки ПСВ

К химическим методам очистки ПСВ относятся: коагулирование; нейтрализация и окисление.

Коагулирование. Сущность процесса коагулирования состоит в том, что к сточной воде добавляют реагент (коагулянт), способствующий быстрому выделению из нее мелких взвешенных и эмульгированных веществ, которые при простом отстаивании не осаждаются. Реагент добавляют обычно до направления сточной воды в отстойники. Взвеси вместе с коагулянтом осаждаются в отстойных бассейнах.

Этим способом обычно очищают сточные воды, содержащие мелкие взвеси, например: воды текстильных предприятий (красильные и отбельные отделения) и т.д.

В качестве коагулянтов применяют известь CaO, железный купорос FeSO₄, глинозем AL₂(SO₄)₃ и т.д.; иногда добавляют смесь этих реагентов.

Для интенсификации процесса смешивания, хлопьеобразования и осветления за рубежом применяют осветлители со «взвешенным фильтром» и осветлители с «хлопьевидной суспензией и циркуляцией».

Первый осветлитель работает по следующему принципу, сточная жидкость подается в центральную камеру осветлителя через распределительное кольцо. Сюда же подается коагулянт. В центральной камере происходит процесс хлопьеобразования. Здесь сточная жидкость перемешивается мешалками, а затем направляется в периферийную часть, где создается определенная скорость потока и образуется «взвешенный фильтр». Этот фильтр состоит из хлопьев коагулянта и способствует задержанию взвешенных частиц.

Нейтрализация. Сточные воды нейтрализуются при их химическом взаимодействии с веществами. ПСВ многих предприятий, которые содержат повышенное количество кислот и щёлочей, спускать в канализационную сеть, на очистные станции и в водоёмы нельзя без предварительного доведения концентрации этих загрязнений до допустимых значений.

Существует несколько способов нейтрализации ПСВ: а) непосредственное смешение кислых стоков со щёлочными перед спуском их в канализационные сети; б) использование активной щёлочи городских сточных вод или водоёма; в) добавление реагента в пропорциях, необходимых для нейтрализации; г) фильтрация загрязненных вод через нейтрализующие материалы.

Окисление. Это метод применяют, когда другие методы очистки, в том числе и биохимический, не позволяют разрушить или удалить вредные вещества, содержащиеся в ПСВ.

Комплекс сооружений для очистки сточных вод этим методом представляет собою реагентное хозяйство, которое состоит из склада реагентов, растворных баков и дозаторов, камеры реакции и отстойников.

1.6.4 Биологическая очистка ПСВ

Для биологической очистки ПСВ может быть использован любой из существующих способов биологической очистки бытовых сточных вод: очистка на полях орошения или полях фильтрации, на биофильтрах или аэротенках. Однако это возможно при соблюдении основных требований: 1) из ПСВ должны быть удалены жировые и смолистые вещества; 2) концентрация ядовитых веществ (циан, фенол, пикриновая кислота, древесный спирт) и солей тяжелых металлов (меди, цинка, висмута, хрома, ртути и т.д.) не должна превышать допустимых для биологического процесса пределов; 3) реакция сточных вод должна находится в пределах pH=6,5 - 8,5; 4) если сточные воды содержат крупные нерастворенные или волокнистые вещества, они должны быть удалены из стоков при помощи специальных устройств (сит, волокноуловитель и т.д.); 5) до биологической очистки сточные воды должны быть подвергнуты предварительному отстаиванию.

Поля орошения и поля фильтрации.

Полями орошения называются специально подготовленные земельные участки, предназначенные для очистки сточных вод и используемые одновременно для агрикультурных целей.

Если поля предназначены только для биологической, без выращивания на них сельскохозяйственных (с/х) культур, то они носят название полей фильтрации.

Различают следующие типы полей орошения: коммунальные поля, которые в первую очередь используются для очистки сточных вод, а во вторую - для с/х; земледельческие поля орошения, предназначенные для полной биологической очистки сточных вод с одновременным использованием их для увлажнения и удобрения с/х земель.

2. Практическая часть

2.1 Теоретические основы методов контроля качества очистки ПСВ

Для контроля качества очистки ПСВ необходимо создание специальных лабораторий, например, лаборатория промышленной санитарии.

Так как состав ПСВ довольно разнообразен, необходимо постоянное наблюдение за качеством очистки этих вод.

Государственным стандартом разработаны методики по определению содержания различных ингредиентов.

Рассмотрим некоторые из этих методик:

1. Методика определения азота аммонийного с реактивом Несслера.

2. Методика определения нитритов с реактивом Грисса.

3. Методика аргентометрического определения хлоридов.

4. Методика турбидиметрического определения сульфатов.

5. Методика определения железа с роданидом.

6. Методика определения хрома с дифенилкарбазидом.

7. Методика определения щёлочности титрометрическим методом.

2.1.1 Методика определения азота аммонийного с реактивом Несслера

Предельно допустимая концентрация (ПДК) аммиака и ионов аммония в воде водоёмов 2 мг/л по азоту (или 2,6 мг/л в виде иона аммония).

Принцип метода

Метод основан на способности аммиака (свободный аммиак и ионы аммония) образовывать с щёлочным раствором йодида одновалентной ртути окрашенные в желтый цвет соединения йодида меркураммония. При низкой концентрации аммиака и ионов аммония получают коллоидный раствор, пригодный к колориметрированию. При большом содержании (>3 мг/л) выпадает бурый осадок, в этом случае определение необходимо проводить после разбавления пробы безаммиачной водой.

Предел обнаружения ионов аммония 0,05 мг/л. Диапазон измеряемых количеств аммонийных ионов в пробе 0,005 - 0,150 мг.

Этим методом находят свободный аммиак, ионы аммония и аммиак, входящий в некоторые белковые соединения (например, альбуминоидный аммиак).

Проведению анализа мешают амины, хлорамины, ацетон, альдегиды, спирты и другие органические соединения, реагирующие с реактивом Несслера. В их присутствии обнаруживают после предварительной отгонки. Мешающие влияние жесткости воды устраняют, добавляя в раствор сегнетовой соли. Большое количество железа, сульфиды и муть удаляют осветлением пробы воды цинковой солью. К 100 мл пробы прибавляют 1 мл сульфата цинка (100 г сульфата цинка растворяют в безаммиачной воде, разбавляют до 1 л) и смесь тщательно перемешивают. Затем pH смеси доводят до 10,5, прибавляя 25% раствор гидроксида калия или натрия, проверяя рН стеклянным электродом или по индикаторной бумаге. После образования хлопьев осадок отделяют центрифугированием или фильтрованием через стеклянный фильтр. Можно также коагулировать цветные и мутные воды гидроксидом алюминия: 0,5 г сухого препарата или 2 мл суспензии добавляют к 300 мл воды, после 2-часового отстаивания верхний прозрачный слой осторожно сливают сифоном. Мешающее влияние хлора устраняют добавлением тиосульфата или арсенита натрия (растворяют в безаммиачной воде 3,5 г тиосульфата натрия или 1 г арсенита натрия Na3AsO3 и доводят до 1 л).

Реактивы

1. Безаммиачная вода. Устраняют следы аммиака фильтрованием дистиллированной воды через активированный уголь. Проверяют на наличие аммиака реактивом Несслера. Безаммиачную воду применяют для приготовления реактивов и разбавления пробы.

2. Реактив Несслера.

3. Тартрат калия-натрия (сегнетова соль), 50% раствор. В безаммиачной воде при нагревании растворяют 50 г сегнетовой соли, доводят объем до 100 мл и фильтруют. Прибавляют 6 мг реактива Несслера. После осветления и проверки на полное осаждение аммиака реактив готов к употреблению.

4. Гидроксид алюминия, суспензия для коагуляции.

5. Фосфатный буферный раствор, рН 7,4. В безаммиачной воде растворяют 14,3 г дигидроортофосфата калия и 90,15 г гидроортофосфата калия. После растворения солей объем доводят до 1 л.

6. Стандартные растворы хлорида аммония.

1) Основной раствор. Хлорид аммония высушивают до постоянной массы при температуре 100 - 105 градусов по Цельсию. Растворяют 2,965 г хлорида аммония в дистиллированной безаммиачной воде в мерной колбе вместимостью 1 л и доводят объем до метки той же водой, добавляют 2 мл хлороформа.

2) Рабочий раствор. Разбавляют 5 мл основного раствора в мерной колбе вместимостью 100 мл безаммиачной водой до метки. Применяют свежеприготовленным.

Ход определения. Прямое количественное определение.

В колбу помещают 50 мл исследуемой ил разбавленной пробы, приливают 1 мл 50% сегнетовой соли и 1 мл реактива Несслера, перемешивают. Через 10 минут фотоколориметрируют в кюветах с толщиной оптического слоя 2 см с фиолетовым светофильтром (длина волны - 425 нм) по отношению к безаммиачной воде, в которую добавлены соответствующие реактивы. Окраска устойчива 1 час.

Содержание ионов аммония (мг) находят по калибровочному графику или визуально сравнивая интенсивность окраски пробы и шкалы стандартных растворов, приготовленных одновременно.

Калибровочный график

В ряд мерных колб вместимостью 50 мл вносят 0 - 0,1 - 0,2 - 0,5 - 1 - 1,5 - 2 - 3 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию 0 - 0,005 - 0,01 - 0,025 - 0,05 - 0,075 - 0,1 - 0,15 мг ионов аммония. Доводят до метки безаммиачной водой и прибавляют реактивы, как при анализе. Фотометрируют через 10 минут после добавления реактивы Несслера. Калибровочный график строят в координатах оптическая плотность - содержание ионов аммония (мг) (см. приложение №1).

Концентрацию ионов аммония рассчитывают по формуле:

X=A 1000/V , где А - содержание ионов аммония, найденное по калибровочному графику или шкале стандартных растворов, мг; V - объем пробы, взятой для анализа, мл.

Например:

опыт №1: D=0,31 С=0,1045·20=2,09

опыт №2: D=0,314 C=0,104·20=2,08

опыт №3: D=0,316 C=0,105·20=2.1

среднее значение: D=0,31 C=0,1045·20=2,09

2.1.2 Методика определения нитритов с реактивом Грисса

ПДК нитритов в воде водоёмов 3,3 мг/л.

Принцип метода

Метод основан на способности нитритных ионов давать интенсивно окрашенные диазосоединения с первичными ароматическими аминами. При определении используется реакция с сульфаниловой кислотой и альфа-нафтиламином (реактив Грисса) с образованием розовой окраски, интенсивность которой пропорциональна содержанию нитритов в воде.

Предел обнаружения 0,002 мг/л. Диапазон измеряемых количеств нитритов в пробе 0,1 - 15 мкг.

Определению мешают взвешенные вещества, мутность, окраска воды, а также сильные окислители и восстановители. Обычно мутность и цветность удаляют фильтрованием и коагулированием.

Реактивы

1. Реактив Грисса, сухой препарат или 10% раствор в 12% уксусной кислоте. Если нет готового сухого препарата, то его готовят следующим образом. Растворяют 0,1 г альфа-нафтиламина в 100 мл дистиллированной воды при кипячении в течение 15 минут, охлаждают, добавляют 5 мл ледяной уксусной кислоты и 100 мл 1% сульфаниловой кислоты. Смесь хранят в склянке из темного стекла. Реактив должен быть бесцветным.

2. Уксусная кислота, 12% раствор. Дистиллированной водой разбавляют 25 мл ледяной уксусной кислоты до 200 мл (125 мл на 1 л).

3. Гидроксид алюминия, суспензия для коагулирования.

4. Стандартные растворы нитрита натрия.

1) Основной раствор. В мерной колбе вместимостью 1 л в бидистиллированной воде растворяют 1,497 г высушенного при температуре 105 градусов по Цельсию нитрита натрия и доводят до метки. Раствор консервируют, прибавляя 1 - 2 мл хлороформа.

2) Рабочий раствор. Его готовят разбавлением основного раствора бидистиллированной водой в мерной колбе сначала в 100 раз, а затем полученный раствор еще в 10 раз. Применяют свежеприготовленным.

Ход определения. Количественное определение.

В колбу или в стаканчик помещают 100 мл исследуемой воды, добавляют 5 мл 10% реактива Грисса и перемешивают. Окраска появляется через 40 минут и сохраняется в течение 3 часов. Через 40 минут растворы фотометрируют в кюветах с толщиной оптического слоя 5 см с зеленым светофильтром (длина волны 540 нм) по отношению к дистиллированной воде с добавлением реактива Грисса.

Содержание нитритов (мкг) находят по калибровочному графику или визуально сравнивая интенсивность окраски пробы и шкалы стандартных растворов.

Калибровочный график

В ряд мерных колб вместимостью 50 мл вносят рабочий стандартный раствор в количестве 0 - 0,1 - 0,2 - 0,5 - 1 - 2 - 5 - 10 - 15 мл, что соответствует содержанию 0 - 0,1 - 0,2 - 0,5 - 1 - 2 - 5 - 10 - 15 мкг нитрит ионов. В колбы доливают дистиллированную воду до метки и прибавляют реактивы, как при анализе пробы, перемешивают и через 40 минут фотометрируют. Строят калибровочный график в координатах оптическая плотность - содержание нитритов (мкг) ( см приложение №2).

Концентрацию нитритов (мг/л) рассчитывают по формуле:

X=A/V , где А - содержание нитритов, найденное по калибровочному графику или шкале стандартных растворов, мкг; V - объем пробы, взятой для анализа;

Например:

опыт №1: D=0,22, C=1,0:100=0,01

опыт №2: D=0,24, C=1,11:100=0,0111

опыт №3: D=0,23, C=1,05:100=0,0105

среднее значение: D=0,23, C=1,05:100=0,0105

2.1.3 Методика аргентометрического определения хлоридов

Концентрация хлоридов в водоёмах - источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л.

Принцип метода

Метод основан на титрометрическом осаждении хлоридов в нейтральной или слабощелочной среде нитратом серебра в присутствии хромата калия в качестве индикатора. После осаждения избыток ионов серебра образует оранжево-красный осадок хромата серебра. Метод применим практически для любого количества хлоридов в воде, однако при содержании менее 10 мг/л конец реакции менее отчетлив и погрешность возрастает. В этом случае пробу предварительно упаривают. Хлориды должны определяться при рН от 6 до 10. Если величина рН выходит за указанные пределы, то воду необходимо нейтрализовать по фенолфталеину. Мутную и окрашенную воду или с цветностью выше 50 градусов предварительно обесцвечивают и осветляют коагуляцией суспензией гидроксида алюминия (6 мл на 200 мл воды) или встряхивают с активированным углем, не содержащим хлоридов (0,5 г на 100 мл воды), с последующим фильтрованием через плотный бумажный фильтр «белая лента», предварительно промытый дистиллированной водой. Первые порции фильтрата отбрасывают.

Реактивы

1. Бидистиллированная вода, проверенная на отсутствии хлоридов. Применяют для приготовления всех реактивов и разбавления проб воды.

2. Хромат калия, 5% раствор. В небольшом количестве бидистиллированной воды растворяют 50 г хромата калия и прибавляют раствор нитрата серебра до появления красного осадка, через день фильтруют через промытый бумажный фильтр и разводят бидистиллированной водой до 1 л.

3. Хлорид натрия, титрованный раствор. В бидистиллированной воде растворяют 1,6490 г хлорида натрия, прокаленного при температуре 500 градусов по Цельсию до постоянной массы, и доводят объем до 1 л.

4. Нитрат серебра, титрованный раствор. В бидистиллированной воде растворяют 4,8 г нитрата серебра и доводят объем до 1 л.

5. Нитрат серебра, 10% раствор. В 90 мл бидистиллированной воде растворяют 10 г нитрата серебра и добавляют 1 - 2 капли азотной кислоты.

6. Гидроксид алюминия. Суспензия для коагуляции.

Ход определения. Количественное определение.

В коническую колбу помещают 100 мл исследуемой пробы, прибавляют 1 мл 5% раствора хромата калия, затем пробу титруют раствором нитрата серебра до появления слабо-оранжевого оттенка.

Концентрацию хлоридов (мг/л) рассчитывают по формуле:

X=A K н 1000/V , где А - объем раствора нитрата серебра, израсходованного на титрование, мл; К - поправочный коэффициент к титру раствора нитрата серебра (1,8); н - нормальность раствора нитрата серебра (0,5); V - количество соляной кислоты пошедшей на титрование.

Например:

опыт №1: Х=(0,4·1,8·0,5·1000):2=180

опыт №2: Х=(0,3·1,8·0,5·1000):2=135

опыт №3: Х=(0,4·1,8·0,5·1000):2=180

среднее значение: Х=(0,3·1,8·0,5·1000):2=135

2.1.4 Методика турбидиметрического определения сульфатов

Концентрация сульфатов в воде водоёмов - источников водоснабжения допускается до 500 мг/л.

Принцип метода

Метод основан на определении сульфат-ионов в виде ионов бария в кислой среде с помощью гликолевого реагента. Гликоль (этиленгликоль) при осаждении сульфата бария играет стабилизирующую роль и делает возможным турбидиметрическое и нефелометрическое определение сульфатов.

Предел обнаружения сульфатов 1 мг/л. Диапазон измеряемых концентраций сульфатов без разбавления пробы 1 - 20 мг/л.

Реактивы

1. Гликолевый реагент. Реактив А. Смешивают один объем 5% водного раствора хлорида бария с тремя объемами гликоля (этиленгликоля) и тремя объемами 96% этанола. Величину рН регулируют соляной кислотой (1:1) в пределах 2,5 - 2,8 и оставляют раствор на 2 суток. Раствор устойчив в течение 3 - 6 месяцев. Реактив Б. Готовят так же, как реактив А, но вместо раствора хлорида бария добавляют дистиллированную воду.

2. Хлорид бария, 5% раствор.

3. Соляная кислота, раствор 1:1.

4. Стандартные растворы сульфата калия.

Ход определения

К 5 мл исследуемой воды прибавляют 1 - 2 капли соляной кислоты (1:1) и 5 мл реактива А, тщательно перемешивают. Спустя 30 минут фотометрируют в кюветах с толщиной оптического слоя 2 см при светофильтре с длиной волны 364 нм по отношению к дистиллированной воде с добавлением реактива Б.

Калибровочный график

В ряд мерных колб вместимостью 50 мл вносят 0 - 0,1 - 0,2 - 0,4 - 0,6 - 0,8 - 1 - 1,2 - 1,4 - 1,6 - 1,8 - 2 мл основного стандартного раствора, что соответствует 0 - 1 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10 - 12 - 14 - 16 - 18 - 20 мг/л сульфатов, и доводят объем до метки дистиллированной водой. Из каждого раствора отбирают по 5 мл в колориметрические пробирки на 10 мл, прибавляют 1 - 2 капли соляной кислоты (1:1) и 5 мл реактива А, тщательно перемешивают и фотометрируют по отношению к дистиллированной воде, в которую добавлен реактив Б. Калибровочный график строят в координатах оптическая плотность - концентрация сульфатов (мг/л) (см. приложение №3).

Например:

опыт №1: D=1,1 С=81

опыт №2: D=1,15 C=85

опыт №3: D=1,07 C=79

среднее значение: D=1,1 C=81

2.1.5 Методика определения железа с роданидом

Предельно допустимая концентрация общего железа в воде водоёмов 0,3 мг/л.

Принцип метода

Метод основан на взаимодействии трехвалентного железа с роданид-ионом в сильнокислой среде с образованием окрашенного в красный цвет комплексного соединения. Интенсивность окраски пропорциональна концентрации железа. Определение проводят после предварительного окисления двухвалентного железа персульфатом аммония в кислой среде. Метод позволяет обнаружить трехвалентное железо, в этом случае анализируют, не добавляя персульфата аммония, а интенсивность окраски измеряют немедленно, так как она быстро меняется.

Предел обнаружения железа 0,05 мг/л. Диапазон измеряемых концентраций без разбавления пробы 0,05 - 2 мг/л общего железа. Проведению анализа мешают медь, кобальт, висмут в концентрациях более 5 мг/л.

Реактивы

1. Роданид аммония или роданид калия, 50% растворы.

2. Персульфат аммония кристаллический.

3. Соляная кислота (1:1).

4. Стандартные растворы железа.

Ход определения

В стаканчик отбирают 50 мл пробы. Прибавляют 1 мл соляной кислоты (1:1), несколько кристалликов персульфата аммония и 1 мл роданида аммония. Через 10 минут фотометрируют при сине-зеленом светофильтре (длина волны 440 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 2 см по отношению к дистиллированной воде, обработанной, как проба.

Содержание железа общего (мкг) находят по калибровочному графику ил визуально по интенсивности окраски пробы и шкалы стандартных растворов.

Калибровочный график

В ряд мерных колб вместимостью 50 мл вносят 0 - 0,5 - 1 -3 - 5 - 10 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию железа 0 - 2,5 - 5 - 15 - 25 - 50 мкг, доводят объем до 25 - 30 мл дистиллированной водой и проводят анализ, как исследуемой воды. Окраска устойчива течение 2 часов. Калибровочный график строят в координатах оптическая плотность - содержание железа (мкг) (см. приложение №4).

Концентрацию железа (мг/л) рассчитывают по формуле:

X=A·50/V , где А - содержание железа, найденное по калибровочному графику, мг; V - объем пробы, взятой для анализа, мл(50 мл).

Например:

опыт №1: D=0,046, Х=0,23

опыт №2: D=0,047, Х=0,24

опыт №3: D=0,042, Х=0,21

среднее значение: D=0,045, Х=0,225

2.1.6 Методика определение хрома с дифенилкарбазидом

Предельно допустимая концентрация в воде водоёмов шестивалентного хрома 0,05 мг/л.

Принцип метода

Метод основан на взаимодействии хроматов и бихроматов в кислой среде с дифенилкарбазидом с образованием окрашенного в красно-фиолетовый цвет соединения, в котором хром содержится в восстановленной форме в виде трехвалентного хрома.

Предел обнаружения 0,02 мг/л. Диапазон измеряемых количеств хрома в пробе 1 - 50 мкг.

При анализе в одной пробе определяют только шестивалентный хром.

При определении шестивалентного хрома на результаты влияет то, что хромат или бихромат может окислять некоторые содержащиеся в пробе вещества в период между взятием пробы и ее исследованием. В подобных случаях хром определяют непосредственно после отбора пробы.

В водах, окрашенных органическими веществами, колориметрически обнаружить шестивалентный хром трудно даже тогда, когда эти воды имеют кислую реакцию, и поэтому определяют только общее содержание хрома.

Проведению анализа хрома данным методом мешают присутствующие в высоких концентрациях (более 200 мг/л) двухвалентная ртуть, ванадий и шестивалентный молибден, железо (более1 мг/л). Влияние железа можно частично устранить, добавляя ортофосфорную кислоту. В присутствии больших количеств марганца при окислении осаждается диоксид марганца. Его в таких случаях отфильтровывают через стеклянную пластинку или стеклянную вату.

Для санитарно-токсилогической оценки качества воды при определении суммарного содержания хрома расчет ведут по наиболее токсичному - шестивалентному

Реактивы

1. Бидистиллированная вода. Используется для приготовления всех реактивов.

2. Серная кислота, разбавленный 1:1 и 1 н растворы.

3. Ортофосфорная кислота, концентрированная.

4. Дифенилкарбазид, 0,5% раствор в ацетоне. Применяют свежеприготовленным (в спирту хранится долго).

5. Бихромат калия, стандартный раствор.

1) Основной раствор. Растворяют 2,8285 г бихромата калия, высушенного при 105 градусах по Цельсию в бидистиллированной воде и доводят объем до 1 л (при комнатной температуре).

2) Рабочий раствор №1 готовят разбавлением 25 мл основного раствора бидистиллированной водой до 500 мл. Рабочий раствор №2 готовят разбавлением 20 мл рабочего раствора №1 в бидистиллированной воде до 50 мл. применяют свежеприготовленным.

Ход определения. Определение шестивалентного хрома.

В плоскодонную колбу отмеряют 100 мл пробы. Добавляют 1 мл серной кислоты 1:1, 0,3 мл ортофосфорной кислоты (концентрированная) и 2 мл 0,5% раствора дифенилкарбазида. Фотометрируют через 5 минут зеленым светофильтром (длина волны 540 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 3 см.

Содержание шестивалентного хрома (мкг) находят по калибровочному графику или визуально по интенсивности окраски пробы и шкалы стандартных растворов.

Калибровочный график

В ряд мерных колб вместимостью 100 мл отмеривают 0 - 1 - 5 - 10 - 15 - 20 - 25 мл рабочего раствора, что соответствует содержанию хрома 0 - 2 - 10 - 20 - 30 - 40 - 50 мкг. Проводят определение аналогично анализу исследуемой пробы. Строят калибровочный график в координатах оптическая плотность - концентрация хрома (мкг) (см. приложение №5)

Концентрацию шестивалентного хрома вычисляют по формуле:

X=A·100/V ,где A - содержание хрома, найденное по калибровочному графику ил по шкале стандартных растворов, мкг; V - объем пробы, взятой для анализа, мл.

Например:

опыт №1: D=0,006 C=0,00359

опыт №2: D=0,0066 C=0,00408

опыт №3: D=0,0071 C=0,00456

среднее значение: D=0,0065 C=0,00406

2.1.7 Методика определения щёлочности титрометрическим методом

Принцип метода

Определение щёлочности основано на титровании воды сильной кислотой. Количество раствора, необходимое для достижения рН 8,3, эквивалентно свободной щёлочности, а для достижения рН 4,5 - общей щёлочности. При рН воды меньше 4,5 ее щёлочность равна нулю.

Конечную точку при титровании находят визуально или электрометрически, последнее предпочтительно при анализе загрязненных или окрашенных вод. Щёлочность, особенно свободную, следует определять не позднее чем через 24 часа после отбора пробы.

При визуальном титровании мешает интенсивная окраска воды. Ее устраняют, прибавляя активированный уголь и фильтруя пробы. Мутные пробы фильтруют через бумажный или стеклянный фильтр. Мешает определению свободный хлор, обесцвечивающий индикатор. Хлор удаляют прибавлением эквивалентного количества тиосульфата натрия.

Для более точного определения щёлочности предварительно вытесняют свободный диоксид углерода, продувая воздух, так как его высокие концентрации мешают обнаружить переход окраски при титровании так же, как и диоксид углерода выделяющийся при высоком содержании карбонатов. Силикат-, фосфат-, борат-, сульфид-ионы, ионы гуминовых и других слабых кислот титруются вместе с карбонат- и гидроксил-ионами. В природных водах их обычно очень мало.

Реактивы

1. Соляная кислота, 0,1 н раствор.

2. Метиловый оранжевый индикатор, 0,05% раствор.

Ход определения. Общая щёлочность.

Отмеривают 50 мл пробы. Добавляют 2 капли метилового оранжевого, встряхивают или продувают воздухом в течение 2 - 3 минут и титруют 0,1 н раствором соляной кислоты на белом фоне до перехода окраски метилового оранжевого из желтой в оранжевую.

Расчет общей (М) щёлочности (мг-экв/л) проводят по формуле:

M=V·2 , V - количество соляной кислоты пошедшей на титрование.

Например:

опыт №1: М=2·2=4,0

опыт №2: М=2,2·2=4,4

опыт №3 М=2,3·2=4,6

среднее значение: М=2,1·2=4,2

Выводы

Развитие природоохранных сооружений не может проводиться без соответствующего экологического обоснования. Основой такого обоснования является оценка воздействия очищенных сточных вод на водоприемники. Необходимость проведения работ по оценке состояния водоёмов и водотоков была сформулирована еще в конце позапрошлого века.

Систематические анализы качества очищенной и речной воды были начаты в 1903 г. лабораторией профессора В. Р. Вильямса в с/х Академии.

1. Изучена литература по методам исследования качества воды водоёмов.

2. Приобретены умения и навыки работы с КФК-3 по определению компонентов загрязняющих воду.

3. Приобретены умения работать с методиками по определению загрязняющих компонентов.

Таблица 2. Концентрации определяемых компонентов

Техника безопасности

1. Общие требования безопасности

1.1 К самостоятельной работе в химической лаборатории допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж по технике безопасности, сдавшие специальные экзамены и имеющие соответствующие удостоверения. Результат проверки должен быть оформлен протоколом. Повторный инструктаж работников лаборатории должен проходить не реже, чем 1 раз в 6 месяцев.

Работник химической лаборатории должен быть обучен безопасному ведению работ с химическими реактивами, а также оказанию первой помощи.

1.2 Инструктаж проходят все лица, работающие в лаборатории.

1.3 Согласно типовым нормам бесплатной выдачи спецодежды, утвержденным коллегией Совета министров России, работникам химической лаборатории выдается х/б халат сроком на 12 месяцев.

1.4 Работники лаборатории должны знать и соблюдать инструкцию, а администрация предприятия создать нормальные условия труда и обеспечить рабочее место всеми необходимым: посудой, химикатами.

1.5 Каждый работник лаборатории, находящийся на территории завода (во дворе, в здании, на подъездных путях) обязан: быть внимательным к сигналам грузоподъемных механизмов, железнодорожного и автомобильного транспорта; не находиться и не переходить под поднятым грузом; не прикасаться к электрооборудованию, арматуре общего освещения, клапанам, электропроводам; не открывать двери электрошкафов.

1.6 В случае травмы или недомогания прекратить работу, известить об этом непосредственного руководителя и обратиться в медпункт. Непосредственный руководитель или лицо, его заменяющие, обязан немедленно сообщить начальнику лаборатории о произошедшей производственной травме для своевременного составления акта и принятия мер, предупреждающих повторение подобных несчастных случаев.

1.7 Каждый работающий обязан:

· выполнять инструкцию по технике безопасности и указания администрации по безопасному ведению работ;

· выполнять только ту работу, которую получил непосредственный руководитель или лицо, его заменяющие. Если недостаточно хорошо известен безопасный способ выполнения работы, обращаться к руководителю за разъяснением. Во время работы быть внимательным, не отвлекать других, не допускать на рабочее место лиц, не имеющих отношения к работе. Беречь выданную спецодежду и лабораторный инвентарь; не работать с поврежденной лабораторной посудой.

Обучать подручных и учеников безопасному ведению работы, следить за выполнением правил техники безопасности; не отлучаться от рабочего места без разрешения или уведомления руководителя или лица, его заменяющего.

1.8 Все имеющиеся в лаборатории склянки и банки с реактивами должны иметь четкие надписи с указанием наименования или химической формулы. Для растворов необходимо указать концентрацию содержащихся в склянке веществ.

1.9 Во избежание случайных отравлений или ожогов, категорически запрещается выдавать химические реактивы посторонним лицам.

1.10 Все ядовитые вещества должны храниться в металлических шкафах под замком с пломбой. Получение и выдача ядовитых веществ проводится специально выделенным человеком.

1.11 Бутыли с кислотами, щёлочами, растворителями и другими взрывоопасными веществами должны храниться в ящиках или корзинах в специальном помещении.

2. Требования безопасности перед началом работы

2.1 Приступая к работе необходимо проверить свое рабочее место и надеть полагающуюся спецодежду.

2.2 Проверить вытяжки в вытяжном шкафу; состояние изоляции и заземления электроприборов. О неисправности доложить непосредственному руководителю работы или вызвать электрика.

2.3 Получив задание вникнуть в его сущность. Проверить наличие необходимых реактивов и лабораторной посуды.

2.4 Проверить наличие дежурных средств защиты.

3. Требования безопасности во время работы

3.1 Следует помнить, что все вещества, применяемые в качестве реактивов в лабораторной практике, следует рассматривать как более или менее ядовитые.

3.2 Полученные реактивы необходимо хранить в закрытых сосудах с четкой этикеткой. Не использовать реактивы из сосудов, не имеющих четких надписей.

3.3 Не брать голыми руками никаких веществ, в особенности ядовитых. Брать их только шпателем или стеклянной палочкой, одев резиновые перчатки.

3.4 Не пробовать на вкус, и на запах никаких веществ и не позволять это делать другим.

3.5 Не поднимать бутыли с кислотами и другими жидкостями в корзинах, не проверив исправность дна корзины.

3.6 Переливание реактивов и выпаривание растворов проводить только в вытяжном шкафу с включенной вентиляцией.

3.7 Разбавление концентрированных кислот необходимо производить только в термостойкой посуде, так как реакция идет с выделением тепла.

3.8 Во избежание получения пореза или ожога, запрещается пользоваться стеклянной посудой с трещинами или с отколотыми краями.

3.9 Следует пользоваться респиратором или противогазом при разливе дымящихся на воздухе кислот, аммиака и при других работах, связанных с выделением вредных газов или паров.

3.10 Следует проверять исправность химической посуды и ее чистоту, прежде, чем употреблять ее для выполнения той или иной работы.

3.11 При переноске тонкостенных колб, кристаллизаторов и других сосудов, емкостью более одного литра, необходимо поддерживать дно вышеуказанных сосудов.

3.12 Серную кислоту следует добавлять в воду, а не наоборот. Прибавление серной кислоты в воду должно быть медленным, малыми дозами, с обязательным перемешиванием после каждого добавления.

3.13 Запрещается:

· распылять цианистые вещества при взятии навески;

· переливать аммиак и сильную щёлочь в горячий раствор кислоты, предварительно не охладив и не разбавив водой;

· брать голой рукой колбу с кипящей кислотой, щёлочами. Брать данную колбу разрешается полотенцем или специальными щипцами;

· смотреть в колбу с горячим реагирующим раствором сверху вниз. На колбу следует смотреть сбоку на расстоянии не менее 30 см от глаз и обязательно в защитных очках.

3.14 Сливать сильные кислоты следует только в специальные склянки с крышками.

4. Требования безопасности в аварийных ситуациях

4.1 Нарушение требований безопасной работы может вызвать травму или даже несчастный случай.

4.2 Каждый работник лаборатории должен знать и уметь оказать первую помощь себе и товарищу. Средства для оказания первой медицинской помощи должны находиться в аптечке лаборатории.

4.3 При ожоге: покраснение (ожог первой степени) или пузырях (ожог второй степени) приложить компресс с концентрированным раствором перманганата калия, на обожженное место насыпать тонкий слой питьевой соды, смазать вазелином. При обугливании (ожог третьей степени) сделать сухую повязку, защитив ожог от попадания пыли и грязи и направиться к врачу. приемник сточная вода очистка

4.4 При ожоге кислотой облить обожженное место обильным количеством чистой воды, затем слабым раствором щёлочи, потом снова водой. При ожоге концентрированной серной кислотой, сперва удалить кислоту сухим способом, а затем уже обливать водой.