Тема: Методы улучшения качества и обеззараживания воды
Вопросы:
1.Основные методы улучшения качества воды.
2.Специфические методы улучшения качества воды.
3.Методы обеззараживания воды в полевых условиях.
Цель занятия: ознакомиться с методами очистки и обеззараживания воды в промышленных масштабах и полевых условиях, освоить методику определения хлорпотребности и остаточного хлора в воде
1. Основными источниками водоснабжения населения являются подземные воды и открытые водоемы, вода которых требует предварительной очистки и обеззараживания.
Очистка воды – сложный многоэтапный процесс. Очистка осуществляется с помощью методов: отстаивания, коагуляции и последующей фильтрации. При этом улучшаются физико-органолептические свойства воды.
Отстаивание – освобождение воды от взвешенных частиц в специальных осадочных бассейнах (горизонтальных или вертикальных отстойниках) в условиях медленного прохождения воды через отстойник. Отстаивание требует длительного времени и не дает значимого эффекта. Скорость движения воды в горизонтальном отстойнике составляет 2-4 мм в сек, в вертикальном -1-2 мм в сек, а общая продолжительность отстаивания составляет 10-16 часов.
Скорость оседания частиц (при температуре 10 0С
Частицы Диаметр (мм) Осаждение на 1 м
Крупный песок 1,0 10 сек
Мелкий песок 0,1 2 мин
Глина 0,01 2 часа
Мелкая глина 0,001 7 суток
Ил 0,0001 2 года
Коагуляция – ускорение процесса отстаивания с помощью добавления специальных химических веществ – коагулянтов. Чаще всего для этих целей используют сернокислый алюминий (глинозем) или сернокислую закись железа (железный купорос). Коагулянты вступают в реакцию с растворенными в воде солями кальция и магния и образуют с ними гидрат окиси алюминия или железа в виде студенистых тяжелых хлопьев, которые опускаясь на дно отстойника ускоряют процесс отстаивания. Коагуляция приводит к уменьшению мутности и цветности воды, к частичному осаждению микроорганизмов. Длительность коагуляции 2-4 часа.
Фильтрация – пропускание воды через различные фильтры. В практике промышленного водоснабжения используют медленно действующие и скоростные фильтры. Это прямоугольные резервуары площадью 50-100 м2 загруженные кварцевым песком на высоту 0,6-1,0 м, под которым находится слой гравия и дренажные трубы для отвода воды. Производительность скорых фильтров в 50 раз выше, чем медленных, однако степень эффективности фильтрации последних больше.
В результате очистки вода становится прозрачной, бесцветной, без запахов, в ней устраняются некоторые вредные химические примеси, частично задерживаются яйца гельминтов и до 95 % бактерии
Очистка воды не освобождает её полностью от возбудителей инфекционных болезней. Поэтому необходимо проводить обеззараживание воды.
Обеззараживание воды – полное уничтожение болезнетворных возбудителей.
Для обеззараживания воды используют различные методы: физические и химические.
К химическим методам относятся: хлорирование, озонирование, обработка азотнокислым серебром. Наиболее распространенным способом является хлорирование. Для этого используют газообразный хлор, содержащийся в стальных баллонах под давлением. Хлорирование осуществляют с помощью хлораторов, обеспечивающих автоматическую дозировку и подачу хлора в резервуары с чистой профильтрованной водой и ли непосредственно в водопроводную сеть. Бактерицидная доза хлора должна соответствовать хлорпотребности воды. Достаточной для обеззараживания считается доза, которая обеспечивает наличие в воде остаточного хлора 0,3-0,5 мг/л.
Задание: определить хлорпотребность воды и содержание остаточного хлора.
Оборудование и реактивы: 0,01 н раствор гипосульфита, раствор соляной кислоты 1:3, 5% раствор йодистого калия, 1% раствор крахмала, 1% раствор хлорной извести, бюретка на 25 мл титрования, стаканы, пипетки, дистиллированная вода.
Ход работы:
1. Налить в три стакана по 200 мл исследуемой воды.
2. Добавить в первый стакан 1 каплю, во второй стакан- 3 капли, в третий стакан – 5 капель 1% раствора хлорной извести, перемешать стеклянной палочкой содержимое стаканов и оставить на 20-30 мин.
3. Для определения остаточного хлора добавить в каждый стакан по 1 мл соляной кислоты в разведении 1:3, 1 мл 5% раствора йодистого калия и 1 мл 1% раствора крахмала, перемешать содержимое стаканов и наблюдать за появлением синего окрашивания.
4. Протитровать 0,01 н раствором гипосульфита содержимое тех стаканов, в которых раствор окрасился в синий цвет до исчезновения окраски.
5. Провести расчет содержания остаточного хлора в стакане (200 мл), а затем сделать перерасчет на 1 л воды и выбрать рабочую дозу для обеззараживания исследуемой воды.
За рабочую дозу принимают то количество 1% раствора хлорной извести, которое обеспечивает наличие в воде после 30-минутного хлорирования содержание остаточного хлора 0,3-0,5 мг/л. Например: в первом стакане посинения раствора не произошло, следовательно, в нем остаточного хлора нет. Во втором и третьем стаканах раствор посинел, что говорит о наличии остаточного хлора. При титровании содержимого второго стакана пошло 0,1 мл, а при титровании третьего – 0,2 мл 0,01 н раствора гипосульфита. Учитывая, что 1 мл 0,01 н раствора гипосульфита соответствует 0,355 мг хлора, количество остаточного хлора в исследуемой воде составит во втором стакане 0,355 х 0,1 = 0,0355 мг хлора, а в третьем стакане – 0,0355 х 0,2 = 0,071 мг хлора. При расчете на 1 л воды (200 мл х 5) количество остаточного хлора составит: во втором случае 0,1775 мг, а в третьем – 0,355 мг. Следовательно, для получения необходимого для обеззараживания хлора нужно взять пробу третьего стакана, то есть 5 капель 1% раствора хлорной извести на 200 мл воды или 25 капель на 1 л воды.
При других методах обеззараживания достаточным количеством вещества являются дозы: ионов серебра -0,1-1,0 мл/л, озона – 0,5-6,0 мг/л, брома – 0,7-1,5 мг/л.
К физическим методам относятся:
- кипячение; при кипячении воды в течение 5-10 мин погибают все патогенные микроорганизмы, при кипячении в течение 30 мин вода становится стерильной (в ней погибают спороносные микроорганизмы); этот способ обеззараживания невозможен в промышленных масштабах.
- ультрафиолетовое облучение; УФЛ с длиной волны менее 290 ммк обладают бактерицидным действием. Для их получения применяют ртутно-кварцевые и аргоно-ртутные лампы. Вода протекает тонким слоем (0,5 см), при этом способе не меняется минеральный состав воды и не образуются дополнительные привкусы и запахи.
- обработка ультразвуком; звуковые колебания с частотой 46000 в сек обладают бактерицидным действием. Для этих целей применяют установки, состоящие из лампового генератора и вибратора. Метод не меняет органолептические и химические свойства воды.
3. В быту и в полевых условиях, в туристских лагерях могут применяться те же способы, что и в промышленных условиях, но в более упрощенном виде. Освобождение воды от взвешенных частиц достигается её простым отстаиванием или коагуляцией сернокислым глиноземом, при которой срок отстаивания сокращается до 2-3 часов или фильтрованием с помощью простейших фильтров (песок, активированный уголь, чистая ткань). Для коагуляции используют любую подручную тару, в которую наливают воду, добавляют коагулянт и перемешивают. Количество коагулянта устанавливают в зависимости от жесткости воды. Если она небольшая и хороших хлопьев коагулянта не образуется, в воду надо добавить соду, которые повышают жесткость воды. В среднем на ведро воды требуется 1-2 г коагулянта. Наиболее простой и надежный способ обеззараживания воды – кипячение (5-10 мин). В полевых условиях также применяют хлорирование. Для этого используют хлорную известь. При отсутствии возможности установить нужную дозу хлора, берут 1 мл 1% раствора хлорной извести на 1 литр воды. Для обеззараживания небольшого количества воды используют таблетки, содержащие хлор: пантоцид, аквацид, аквасепт, акватабс и др.
Контрольные вопросы:
Перечислите способы и методы улучшения качества воды.
Что понимают под очисткой воды? Гигиеническое значение очистки воды. Методы очистки воды. Для чего применяют коагулянты? Какое значение имеет обеззараживание воды? Физические методы обеззараживания воды. Химические методы обеззараживания воды. Что означают понятия хлорпотребность воды и остаточный хлор? Укажите способы и методы очистки и обеззараживания воды в полевых условиях. Укажите средства улучшения качества воды в домашних условиях. В чем преимущества и недостатки различных фильтров для воды?