Санитарно-химический анализ воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Водоснабжения и водоотведения

РЕФЕРАТ

на тему: «Санитарно-химический анализ воды»

Выполнил: ст. группы 6ТВ05

Ягафарова Р.С.

Казань, 2019

Содержание

Введение

1. Санитарно-химические показатели загрязнения сточных вод

Список литературы

Введение

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов; отходы производства при разработке рудных ископаемых, сточные воды шахт и рудников; сточные воды при обработке и сплаве лесоматериалов; стоки водного и железнодорожного транспорта; техногенные отходы предприятий металлургического комплекса и т. д.

1. Санитарно-химические показатели загрязнения сточных вод

Состав сточных вод и их свойства оценивают по результатам санитарно-химического анализа, включающего наряду со стандартными химическими тестами целый ряд физических, физико-химических и санитарно-бактериологических определений.

Сложность состава сточных вод и невозможность определения каждого из загрязняющих веществ приводит к необходимости выбора таких показателей, которые характеризовали бы определенные свойства воды без идентификации отдельных веществ. Такие показатели называются групповыми или суммарными. Например, определение органолептических показателей (запах, окраска) позволяет избежать количественного определения в воде каждого из веществ, обладающих запахом или придающих воде окраску.

Полный санитарно-химический анализ предполагает определение следующих показателей: температура, окраска, запах, прозрачность, величина рН, сухой остаток, плотный остаток и потери при прокаливании, взвешенные вещества, оседающие вещества по объему и по массе, перманганатная окисляемость, химическая потребность в кислороде (ХПК), биохимическая потребность в кислороде (БПК), азот (общий, аммонийный, нитритный, нитратный), фосфаты, хлориды, сульфаты, тяжелые металлы и другие токсичные элементы, поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, растворенный кислород, микробное число, бактерии группы кишечной палочки (БГКП), яйца гельминтов. Кроме перечисленных показателей, в число обязательных тестов полного санитарно-химического анализа на городских очистных станциях может быть включено определение специфических примесей, поступающих в водоотводящую сеть населенных пунктов от промышленных предприятий.

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.

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.

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.

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 - 8,5. 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).

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 15-30 см.

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°С) определяется зольность сухого остатка. По этим двум показателям можно судить о соотношении органической и минеральной частей загрязнений в сухом остатке.

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.

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.

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.

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. В свою очередь, химическая окисляемость может быть перманганатной (окислитель КMnO₄), бихроматной (окислитель К₂Сr₂О₇) и иодатной (окислитель KJО₃). Результаты определения окисляемости независимо от вида окислителя выражают в мг/л О₂. Бихроматную и иодатную окисляемость называют химической потребностью в кислороде или ХПК.

Перманганатная окисляемость - кислородный эквивалент легкоокисляемых 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 КMnO₄. Определяя ХПК, можно достаточно полно оценить степень загрязненности воды органическими веществами.

Биохимическая потребность в кислороде (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.

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. Неорганические соединения азота представлены восстановленными -- NH₄^- и NH3 и окисленными формами NO₂^- и NO₃^-. Аммонийный азот в большом количестве образуется при гидролизе мочевины -- продукта жизнедеятельности человека. Кроме того, процесс аммонификации белковых соединений также приводит к образованию соединений аммония.

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.

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.

Хлориды и сульфаты - показатели, концентрация которых влияет на общее солесодержание.

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; к токсичным элементам, не являющимся тяжелыми металлами - мышьяк, сурьма, бор, алюминий и т.д.

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.

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.

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.

Растворенный кислород в поступающих на очистные сооружения сточных водах отсутствует. В аэробных процессах концентрация кислорода должна быть не менее 2 мг/л.

Санитарно-бактериологические показатели включают: определение общего числа аэробных сапрофитов (микробное число), бактерий группы кишечной палочки и анализ на яйца гельминтов.

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.

Концентрация загрязнений в сточной воде (мг/л или г/м3) рассчитывается по формуле [1]:

В_en =

где Веп -- концентрация какого-либо из загрязнителей в сточной воде, поступающей на очистку;

а -- величина загрязнений, г/сут, на 1 чел.;

q -- норма водоотведения, л/чел., в сутки.

Величина загрязнений в сточной воде на 1 чел. приведена в табл. 1 [1].

Таблица 1

Количество загрязняющих веществ в сточной воде, г/сут

Примечания:

1.Количество загрязняющих веществ от населения, проживающего в неканализованных районах, надлежит учитывать в размере 33 %.

2.При сбросе бытовых сточных вод промышленных предприятий в канализацию населенного пункта количество загрязняющих веществ от эксплуатационного персонала дополнительно не учитывается [1].

Степень загрязненности как сточных вод, так и вод водоемов органическими веществами, содержащимися в растворенном виде и в виде неоседающих взвешенных и коллоидных частиц, может быть определена по содержанию кислорода, потребляемого на биохимическое окисление этих веществ в процессе жизнедеятельности аэробных бактерий. Величина эта носит название биохимической потребности в кислороде, обозначается БПК и численно выражается концентрацией кислорода в мг/л или г/м3. В некоторых случаях приходится исчислять суммарную биохимическую потребность в кислороде для всей массы органических загрязнений, сбрасываемых в водоем со сточными водами.

БПК определяют в зависимости от назначения анализа как в предварительно отстоенной, так и в неотстоенной сточной воде при температуре 20 °С. Таким образом, БПК показывает концентрацию кислорода, требуемого на окисление коллоидных и растворенных загрязнений, а также той части нерастворимых веществ, которые не задержаны в отстойниках. Такой метод основан на том, что в очистных сооружениях, как видно будет ниже, окислительному процессу подвергаются только эти вещества; нерастворимые же осаждающиеся вещества выделяются в отстойниках. В бытовых водах эти вещества составляют приблизительно Уз всех органических загрязнений.

Биохимическая потребность в кислороде определяется за 20 суток и обозначается БПК20; Для многих видов сточных вод БПК20 равна БПКполн и принимается для расчета очистных сооружений. Биохимическое потребление кислорода часто определяют за 5 дней (так называемая пятисуточная проба БПКб). что соответственно указывается в анализах. Определение БПКб рекомендуется как стандартное при эксплуатации очистных сооружений. Периодически определяют БПК за более длительные сроки до начала нитрификации, которая обычно наступает на 10--12-е сутки. Указанные сроки являются условными, так как скорость окисления зависит от вида окисляемых веществ и константы скорости потребления кислорода.

Для более полной оценки содержания органических веществ в сточной воде, особенно если она представляет собой смесь бытовых и производственных вод, в последнее время определяют (кроме БПК) химическое потребление кислорода (ХПК). Значение ХПК определяют при нагревании органических соединений с химически чистой концентрированной серной кислотой, к которой прибавляют йодат калия или соли хромовой кислоты, отдающие свой кислород на окисление. Для бытовых сточных вод БПК20 составляет 86% ХПК; однако многие производственные воды имеют ХПК, превышающую БПКго на 50% и более.

Большее значение имеет активная реакция сточных вод в процессах их очистки. Оптимальной средой для биохимических процессов очистки являются сточные воды, имеющие рН = = 7... 8. Однако нитритные бактерии жизнеспособны при рН = =4,8... 8,8, нитратные -- при рН = 6,5... 9,3.

Бытовые сточные воды имеют слабощелочную реакцию, обычно рН = 7,2... 7,6. Производственные сточные воды в зависимости от рода производства и характера технологического процесса отдельных цехов могут иметь различную реакцию -- от сильнокислой до сильнощелочной. При сильно выраженной кислой или щелочной реакции сточных вод приходится предварительно нейтрализовать их, после чего они могут быть направлены на очистные сооружения или спущены в водоем, если по всем другим показателям они удовлетворяют правилам выпуска сточных вод в водоемы.

Определенное количество свободного растворенного кислорода содержится в сточной воде, а также в составе солей азотистой и азотной кислот -нитритов и нитратов. Часть кислорода расходуется на окисление органического вещества. Если в составе сточной воды органического вещества много и на его окисление израсходуется весь кислород, то начнутся процессы гниения с выделением газообразных продуктов, в частности метана и сероводорода. Процесс окисления идет с определенной скоростью, поэтому соотношение между общим содержанием кислорода, находящегося в растворенной форме или в составе азотистых солей, и БПК, т. е. кислородом, необходимым для окисления органического вещества, можно определить, зная момент наступления загнивания. Это соотношение, выраженное в процентах, называется стойкостью или стабильностью воды.

При стойкости воды 50 % загнивание начнется на третий день, при стойкости 99 % -- на двадцатый день.

Список литературы

загрязнение санитарный сточный вода

1. Воронов, Ю. В. Водоотведение [Текст]: учебник / Ю. В. Воронов, Е. В. Алексеев, В. П. Саломеев, Е. А. Пугачев. Москва: ИНФРА-М, 2007. 415 с.

2. Воронов, Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод [Текст]: учебник для вузов / Ю. В. Воронов, С. В. Яковлев. Москва: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006. 704 с.

Размещено на Allbest.ru