Меню

Взвешенные вещества в реках

Измерение плотности взвешенных частиц: нормативы содержания органического осадка в рыбохозяйственных водоёмах, канализации

Взвеси, растворенные и взвешенные вещества

Взвеси – частный случай суспензии. Они являются гетерогенными системами (грубодисперсными системами с твёрдой дисперсной фазой и жидкой фазой – дисперсионной средой), в отличие от растворённых веществ, которые образуют гомогенные системы – истинные растворы. Взвеси не относят к коллоидным системам, поскольку в случае суспензий твёрдая фаза подвергается оседанию под действием силы тяготения – седиментации – что, наряду с размером частицы (размер частиц в взвесях более 1 мкм, а в коллоидных системах – от 0,001 мкм и до 1 мкм), и отличает взвеси от коллоидных растворов.

Взвешенные вещества делят на органические и неорганические. Распространенные разновидности взвешенных частиц – нерастворимый диоксид кремния (речной песок), ил, планктон.

Типология по составу

Минеральные частицы

Речной песок совместно с алюмосиликатами и другими нерастворимыми неорганическими оксидами и солями составляет большую часть взвешенных минеральных частиц. В воду частицы такого рода попадают в процессе водной или ветровой эрозии берегов и прибрежных почв, а также путём абразии берегов водоёма.

Органические частицы

Органические взвешенные частицы – это примеси, попадающие в водоёмы в результате промышленной деятельности предприятий мясной, рыбной, молочной продукции; заводов по производству различных органических веществ, например, полимеров.

Органические частицы попадают в водоёмы со сточными водами бытовых отходов. В таких стоках много микропластика – мельчайших частиц, образующихся при распаде пластмассовых изделий. Такие взвеси могут представлять опасность для природы. Дело в том, что пластиковая крошка не подвержена биодеградации, плавает на поверхности воды и в её приповерхностном слое. Из-за этого она попадает в пищевой цикл водных обитателей, становясь причиной снижения уровня их популяции, ухудшения экологической ситуации.

Смешанные

Смешанными называются взвеси, которые содержат органические и неорганические частицы. Практически все взвеси, наблюдаемые в природных водоёмах, являются смешанными.

Антропогенная деятельность тоже приводит к образованию смешанного типа стоков, например, на предприятиях целлюлозно-бумажной, нефтедобывающей, фармацевтической промышленности. Сам факт отношения взвеси к смешанному типу не является негативным, поскольку на опасность указывает не классификация взвеси, а информация о её химическом составе.

Органолептические свойства воды и ВВ

Органолептика – анализ материала на основе восприятия его органами чувств: обонянием, осязанием, зрением, вкусом, слухом. Воде присущи органолептические свойства, определяемые этим методом.

Мутность

Степень мутности воды зависит от наличия в ней взвешенных мелкодисперсных примесей. Мутность – функция насыщенности воды этими частицами. Возможны случаи, когда менее насыщенные взвеси будут более мутными из-за типа взвешенных частиц.

Определяется данный показатель на полевых испытаниях фотометрически и/или визуально (ГОСТ 1030-81 «Вода хозяйственно-питьевого назначения. Полевые методы анализа»). При визуальном определении степени мутности воды используется пробирка стеклянная, лист тёмной бумаги и, при необходимости, источник света. Результатом такого испытания является определение градации мутности воды:

  • мутность не заметна (отсутствует);
  • слабая опалесценция;
  • опалесценция;
  • слабая мутность;
  • мутность;
  • сильная мутность.

Цветность

Цветностью воды называется органолептически определимое свойство природной прозрачной воды иметь какой-либо колористический оттенок из-за присутствия в её составе гуминовых веществ, оксидов железа и прочих окрашивающих соединений. Определяется цветность аналогично мутности, однако, в качестве фона используется не тёмный, а светлый лист бумаги. Цветность воды, в соответствии с ГОСТ 1030-81 имеет следующие градации:

  • бесцветная;
  • слабо-желтоватая;
  • светло-желтая;
  • желтая;
  • интенсивно желтая.

Запах и привкус

Вкус воды определяется только при отсутствии подозрений об её загрязнённости. Производится этот анализ набором воды в рот и удержанием ее в течение нескольких секунд без проглатывания. По итогу, записывают данные ощущений интенсивности вкуса по пятибалльной шкале (в соответствии с ГОСТ 3351-74), учитывая характер привкуса:

  • соленый;
  • кислый;
  • щелочной;
  • металлический;
  • гнилостный;
  • др.

Запах воде придают летучие пахнущие вещества, присутствующие в ней изначально и попавшие вместе со стоками. Наличие запахов характерно для органических жидких соединений. Обычно для определения запаха пробу воды сначала анализируют при температуре 20℃, а затем – 60℃. Запахи субъективно разделяют на естественные (запах ила, гнилостный запах, торфяной запах, травянистый запах, плесневый или грибной запах и др.) и искусственные (запах нефтепродуктов, запах хлора, уксуса, фенола и др. органических и неорганических пахучих веществ и соединений). Интенсивность запаха может меняться от полного его отсутствия до очень сильного:

  • отсутствие запаха;
  • слабый запах;
  • заметный запах;
  • отчётливый запах;
  • очень сильный запах.

Опасность и польза взвешенных веществ

Взвешенные вещества могут не иметь губительных свойств, а некоторые из них могут быть даже полезны. Пример пользы взвесей – сапропель. Как и обычный ил он является донным отложением, однако, в соединении с природными органическими веществами – гумусом, битумами – обладает полезными для человека свойствами. Именно сапропель называют лечебной грязью. Помимо медицинского применения, его также используют в сельском хозяйстве для удобрения аграрных культур и для подкормки животных. Сапропель – качественная минеральная добавка богатая на соли кальция, железа и фосфора.

Опасность взвешенных веществ зависит от состава этих частиц. Например, микрочастицы пластика – серьёзная экологическая проблема из-за отсутствия биологических путей деградации таких частиц. Минеральные взвеси опасны, если загрязнённая ими вода используется в пищу.

Нормы содержания в водах и ПДК

Нормы содержания взвешенных веществ в различных типах воды (питьевой, питательной для котлов, воды для инъекций, вод промышленного и хозяйственного назначения) регулируются широким спектром нормативно-технических документов, таких как СанПИН 2.1.4 «Питьевая вода», ГОСТ-6709-96 «Нормы качества дистиллированной воды», приказ Минсельхоза России от 13.12.2016 N 552 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного назначения» и др.

Качество вод в реках регулируется в соответствии с ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования». Если река имеет рыбохозяйственное значение, то в соответствии с приказом Минсельхоза России от 13.12.2016 N 552 для вод первой и высшей категории допустимо наличие 0,25 мг/дм 3 взвешенных веществ, а для вод второй категории – до 0,75 мг/дм 3 .

Сточные воды канализации

Качество сточных вод регулируется в соответствии с рядом документов. Тем не менее, в постановлении Правительства РФ от 29.07.2013 N 644 «Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации», для сточных вод допустимой считается концентрация взвешенных веществ в 300 мг/дм 3 . В зависимости от состава сбрасываемых веществ и водоёма, куда они попадают, этот норматив может изменяться. Для его уточнения следует обращаться к соответствующей документации.

Промышленные стоки

Для промышленных стоков действуют те же правила, что и для сточных вод канализации, однако, следует учитывать регион, где осуществляется сброс промышленных стоков. Так, например, для промышленных предприятий г. Москва допустимо иметь до 500 мг/дм 3 взвешенных веществ в стоках, когда как для г. Ярославль это значение будет установлено на отметке 103 мг/дм 3 .

Нормативы платы за сброс ВВ

Нормативы платы за сброс взвешенных веществ определяется в соответствии с постановлением правительства РФ от 13.09.2016 N 913 «О ставках платы за негативное воздействие на окружающую среду и дополнительных коэффициентах». В соответствии с этим документом, нормы платы за сброс взвешенных веществ составляют от 937 до 977,2 р/тонна, а ставка платы зависит от коэффициента, определяемого как обратная сумма допустимого увеличения содержания ВВ при сбросе сточных вод к его фоновому показателю по содержанию ВВ.

Определение концентрации ВВ

Методики измерения

Основной метод анализа – гравиметрический. Суть подхода состоит в очистке пробы воды через фильтры с их дальнейшим высушиванием до постоянной массы при определённой температуре. Более подробно об этом в РД 52.24.468-2005 «Взвешенные вещества и общее содержание примесей в водах. Методика выполнения измерений массовой концентрации гравиметрическим методом» и ПНД Ф 14.1:2:4:254-2009 «Методика измерений массовых концентраций взвешенных веществ и прокаленных взвешенных веществ в пробах питьевых, природных и сточных вод гравиметрическим методом».

Обзор приборов и средств измерения

Для измерения количества взвешенных веществ в пробе воды используются:

  • Лабораторные весы (ГОСТ Р 53228)
  • Мерные цилиндры (ГОСТ 1770)
  • Механические часы (ГОСТ 3145)
  • Воронки лабораторные (ГОСТ 25336)
  • Стаканы и стаканчики (ГОСТ 25336)
  • Чашки биологические (чашки Петри) (ГОСТ 25336)
  • Эксикатор (ГОСТ 25336)
  • Пинцет, шпатель (ГОСТ 21241 и ГОСТ 9147)
  • Сушильный шкаф и/или тигель (ТУ 64-1-909-80)
  • Электроплитка с регулируемой мощностью нагрева (ГОСТ 14919)
  • Прибор вакуумного фильтрования (ТУ 3616-001-32953279).

Как и для других видов лабораторных измерений, все приборы и средства измерения должны быть проверены и соответствовать условиям соответствующих ГОСТов.

Условия измерения

Для выполнения измерений в лаборатории следует соблюдать условия, соответствующие требованиям нормативно-технической документации (например, ПНД Ф 14.1:2:4.254-09), а именно:

  • Температура окружающего воздуха от 16 до 28℃
  • Атмосферное давление от 84 до 106 кПа
  • Относительная влажность не более 80% при температуре 25℃
  • Частота переменного тока 50±1 Гц
  • Напряжение в сети 220±22 В

Квалификация оператора

Как и многие другие методы хим. анализа вод, анализ на содержание взвешенных веществ должны проводить лица с квалификацией техника-химика или лаборанта-химика, ознакомленные с техникой гравиметрического анализа.

Расчет результата

Массовую концентрацию взвешенных веществ в пробе Х (мг/дм 3 ) определяют по формуле: ; где mф0 – масса бюкса с мембранным или бумажным фильтром с осадком взвешенных веществ после сушки или прокаливания (в зависимости от выбранного определяемого показателя), г; mф – масса бюкса с мембранным или бумажным фильтром без осадка, г; V – объем профильтрованной пробы, дм 3 .

При вероятности P = 0,95 статобработка полученных результатов испытаний воспроизводится по стандартной методике с учётом значений пределов воспроизводимости, приведённых в табл. 1.

Читайте также:  Реки ханкайского района приморского края
Диапазон измерений массовой концентрации взвешенных меществ, мг/дм 3 Предел повторяемости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами параллельных измерений), r, % Предел воспроизводимости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами измерений, полученными в разных лабораториях), R, %
3,0 – 10,0 28 42
10,1 – 50,0 20 28
50,1 – 5000 8 14

Таблица 1. Значения пределов воспроизводимости и повторяемости при Р = 0,95

Способы очистки вод от ВВ

Для очистки вод от взвешенных веществ используют механические и химические методы. К механическим относят: процеживание, отстаивание, центрифугирование и фильтрование. К химическим – коагуляцию и флотацию.

Отстаивание

Отстаивание – самый популярный метод очистки вод. Так сложилось благодаря простоте метода. Основан этот метод на явлении седиментации – выпадения в осадок частиц плотнее воды. Тем не менее, такой способ ограничен по сфере применения, поскольку многие загрязняющие вещества, склонные к образованию взвесей, имеют плотность меньше воды. Так, например, полиэтилен низкого давления, из которого изготавливают крышки для пластиковых бутылок, имеет плотность около 0,95 г/см 3 . Именно это свойство позволяет собирать крышки отдельно от тары (они всплывают) в процессах вторичной переработки пластиковых бутылок.

Фильтрование

Фильтрование – второй по популярности способ очистки воды от взвешенных веществ, несмотря на заметные эксплуатационные и энергетические затраты. Фильтрация – весьма эффективный способ удаления взвешенных частиц. Особенно, если правильно подобрать материал фильтра.

Поиск новых материалов для фильтров является крайне перспективным и активно развивающимся направлением науки и техники.

Флотация и коагуляция – химические методы очистки воды от ВВ

Процессы флотации и коагуляции относят к химическим методам очистки вод. Оба метода используют коллоидные процессы для удаления взвешенных веществ. Коагуляцию используют для очистки грязной воды в пригодную для питья.

Метод флотации основан на гидрофильных/гидрофобных свойствах материалов. При том или ином подходе, процесс происходит различным образом, однако, можно выделить общий принцип – взвешенные частицы прикрепляются к поверхности раздела фаз (газ-жидкость, жидкость-жидкость) и таким образом отфильтровываются из массы воды. Наиболее широкое применение нашли такие методы флотации, как:

  1. Масляная флотация. Суть – в перемешивании масел с водой. Некоторые типы ВВ при смачивании маслом всплывают на поверхность воды, где их удаляют.
  2. Плёночная флотация. Метод опирается на свойство гидрофобных частиц держаться на поверхности воды, а гидрофильных – тонуть.
  3. Пенная флотация. Процесс основывается на способности ВВ собираться на поверхности раздела фаз. Сквозь массу фильтруемой воды пропускается воздух, выносящий ВВ на её поверхность. Для упрощения процесса, в фильтруемую воду могут добавляться пенообразователи, для стабилизации границ раздела фаз.

Коагуляция – это химический процесс уменьшения степени дисперсности и числа частиц для системы, происходящий за счёт слипания меньших частиц в более крупные агрегаты. В процессе такого слипания размер частицы взвешенного вещества увеличиваются в размерах и, как следствие, происходит седиментация (осаждение) дисперсной фазы системы. Очистка вод может производиться с использованием различных коагулянтов, например, полимерных, чьё преимущество в крайне быстрой седиментации ВВ.

Источник

Взвешенные вещества

Твердые частицы или взвешенные вещества — это минеральные или органические твердые вещества, содержащиеся в воде , воздухе или другой окружающей среде, которые не переходят в раствор и из-за их небольшого размера и небольшого веса (особенно с плотностью, аналогичной плотности окружающей среды) хранятся во взвешенном состоянии или может перераспределяться даже при незначительных движениях среды.

  • в случае веществ, которые переносятся по руслуреки , с русловой нагрузки и
  • в случае веществ, которые переносятся на поверхности водоема, — плавающее вещество .

Содержание

  • 1 основные свойства
  • 2 расстояние
  • 3 измерения
  • 4 взвешенных вещества в гидрологии
  • 5 индивидуальных доказательств

Основные свойства

Типичные группы взвешенных веществ:

  • Аэрозольные частицы в воздухе (в частности, взвешенные твердые частицы ), пыль различных классов (размер зависит от времени пребывания), частично туман
  • мелкие отложения, образующие отложения, такие как ил или ил, свинец
  • Компоненты отложений и мелкие хлопья ила в сточных водах или проточных водах . Очистка происходит на очистных сооружениях ( очистка сточных вод ).

расстояние

Взвешенные твердые частицы удаляются с помощью отстойников (седиментация), химического осаждения , флотации и фильтрации . Если расстояние больше, то используются , например, фильтры HEPA для жидкостей.

Измерение

Содержание взвешенных веществ можно определить непосредственно путем отбора проб, их разделения (например, электростатическим способом или фильтрацией ) и измерения остатков.

Также возможны косвенные методы измерения мутности окружающей среды (оптически путем измерения рассеянного или проходящего света). Также разрабатываются методы косвенных акустических измерений.

Взвешенные твердые вещества в гидрологии

Впечатляющими примерами большого количества взвешенных веществ являются реки, такие как Амазонка , Нил и Меконг, или бывшие притоки кратерного озера Джезеро на Марсе . В зависимости от своего состава, взвешенные частицы имеют цвет, типичный для реки.

Дельта может образовываться из аллювиальных — часто очень плодородных — взвешенных веществ в течение тысячелетий , поскольку взвешенное вещество откладывается в зависимости от скорости потока , размера его зерен и плотности (седиментация). Однако при высоких скоростях потока может происходить эрозия отложений и, следовательно, дальнейшее распространение взвешенных веществ.

  • Концентрация взвешенных веществ или загрязнение (сухой вес на объем)
  • Управление взвешенными твердыми частицами ( масса за период )
  • Взвешенные твердые частицы (масса за фиксированный период времени).

В целом, взвешенные твердые частицы в водных экосистемах, наряду с водой и отложениями, являются важной частью экосистемы.

Взвешенные вещества в реках в основном вызвано эрозии, выветривания и разложения из породы и рост шламовых образующих микроорганизмов .

Обычно предельный диаметр частиц взвешенных твердых частиц составляет от 0,2 до 0,7 мм, в зависимости от условий.

Источник

Взвешенные вещества. Характеристика и свойства

Взвешенные вещества. Характеристика и свойства

По химсоставу, взвешенные вещества делятся на три категории: минеральные (содержатся в природных и промышленных сточных водах), органические (в промстоках пищевой промышленности), смешанные (в бытовых сточных водах).

Минеральные частицы природных вод представлены гидрослюдой, монтмориллонитом, каолинитом, кварцем, карбонатами, алюмосиликатом, некоторыми другими минералами. В их состав входят окислы CaO, Al2O3, Fe2O3, SiO2, Si2O3, соли (например алюмосиликат Al2O3·4SiO2·H2О). В Днепре, Южном Буге преобладают глинистые минералы (монтмориллонит, гидрослюда) и кварц, в реках Крыма – карбонаты, каолинит, в Северском Донце, Десне – каолинит, карбонаты и кварц.

Глинистые частицы обладают амфотерными свойствами, т.е. в зависимости от pH воды могут диссоциировать как кислоты (при pH>7) или как щелочи (pH 1; для идеальных шаровых частиц ? =1).

По международной классификации взвеси по крупности делятся на следующие классы:

Принято также делить взвешенные примеси на грубодисперсные (ГДП) с крупностью более 5мкм и тонкодисперсные(ТДП) меньшей крупности. Их различия приведены в таблице

Свойства грубо- и тонко-дисперсных взвесей

Как правило в произвольной пробе природной или сточной воды содержатся взвешенные вещества (частицы) различной крупности. Концентрация взвесей не дает полной их характеристики, зачастую свойства суспензии зависят от процентного соотношения частиц разной крупности (фракций).

Фракционный состав крупных минеральных частиц типа песка оценивается путем гранулометрического (ситового) анализа, в котором в качестве основного размера выступает калибр (сита, частицы). После рассева высушенной пробы взвесей на ситах строится график гранулометрического состава и рассчитываются основные характеристики крупности. Таким методом оценивают дисперсионный состав осадка песколовок, взвеси горных рек, промстоков.

Распределение по размерам взвешенных частиц малой крупности этим способом оценить трудно. В таком случае размер частиц выражается косвенным образом – по скорости их осаждения, которую определяют экспериментальным путем.

Скорость выпадения частицы в неподвижной воде при температуре 10°С называется гидравлической крупностью U0(мм/с). Скорость, полученная в экспериментах при других температурах, корректируется согласно изменению вязкости воды.

Для примесей природных вод крупностью более 0,1мм U0 ? 1мм/с, 0,05мм-0,5мм/с, 0,01мм-0,05мм/с.

Для примесей сточных вод U0=18-20мм/с (песок), 0,4-2,0 мм/с (органическая взвесь). Если взвесь состоит из частиц одинаковой гидравлической крупности, она называется монодисперсной, если частицы различной крупности – полидисперсной. В природных и сточных водах взвесь полидисперсна.

Для оценки распределения частиц по гидравлической крупности служит седиментационный анализ.

Взвешенные вещества, характеристика и свойства – статья на сайте “студент-строитель.ру”

Посмотрите также:

Осушительные мелиорации (осушение) – совокупность мероприятий, направленных на регулирование водного режима избыточно увлажненных территорий.

Адсорбция Адсорбция – концентрирование на поверхности раздела фаз газообразных или растворенных веществ по сравнению с их объемной концентрацией, в связи.

Природные воды и сточные воды Существование воды в абсолютно чистом виде немыслимо из-за ее высокой растворяющей способности.

Источник

Основные характеристики качества воды

Качество воды определяется наличием в ней различных веществ неорганического и органического происхождения, а также микроорганизмов. Примеси могут содержаться в воде в различном состоянии:
а) во взвешенном — в виде отдельных частиц (грубодисперсная взвесь);
б) в коллоидном;
в) в растворенном.
Рассмотрим основные свойства воды природных источников, указывая попутно их значение для различных потребителей и требования к отдельным качественным характеристикам воды.

Содержание взвешенных веществ. Мутность.

Количественное содержание взвешенных веществ в воде может быть определено или непосредственно — весовым способом, или косвенно — путем определения мутности (или прозрачности) воды. Мутность воды обусловливается наличием в ней различного рода механических примесей, находящихся во взвешенном состоянии: частиц песка, глины, илистых частиц органического происхождения и др. Мутность обычно свойственна воде поверхностных источников и главным образом рек. От характера грунта дна и берегов рек и от скорости течения воды зависит степень вымывания частиц грунта, увлекаемых водой. Чем меньше размеры частиц грунта, тем большее количество их несет река. Чем больше скорость течения, тем больших размеров частицы могут увлекаться водой. При определенной скорости течения воды частицы эти поддерживаются во взвешенном состоянии и придают воде мутность.

Мутность воды определяют специальными приборами — мутномерами. В настоящее время для определения мутности стали применять приборы, основанные на действии фотоэлементов, — нефелометры. Прозрачность воды измеряют в стеклянном цилиндре или стеклянной трубке с сантиметровой шкалой. При этом определяют толщину слоя воды (в см), через который еще виден нанесенный черной краской на белой пластинке условный знак в виде двух крестообразно расположенных линий толщиной 1 мм (крест) или специальный стандартный шрифт. Таким образом, прозрачность измеряется в см вод. ст.

Читайте также:  Над рекой облака копенков ноты

Содержание взвешенных веществ в речной воде (а следовательно, ее мутность и прозрачность) меняется в течение года, возрастая в период дождей и доходя до максимума в период паводков. Наименьшая мутность (наибольшая прозрачность) речной воды наблюдается обычно в зимнее время, когда река покрыта льдом. В озерах и искусственных водохранилищах мутность, как правило, незначительна и обусловливается поступлением мутной воды из рек, питающих данные водоемы, а также поверхностных стоков с их берегов. В больших водоемах замутнение воды происходит в результате взмучивания осадков со дна при волнении в ветреную погоду. Мутность некоторых рек достигает весьма значительной величины (до нескольких тысяч мг/л). Повышенной мутностью отличаются реки южных районов, в частности реки среднеазиатских республик. Реки средней и северной частей и многие реки Сибири имеют значительно меньшую мутность. Водам подземных источников, как правило, свойственна большая прозрачность.

Использование мутной воды (без ее предварительного осветления) для некоторых категорий потребителей нежелательно или даже недоустимо. Требования к качеству воды, подаваемой водопроводами для хозяйственнотьевых нужд, регламентируются государственными стандартами. Согласно ГОСТ 2874—73, количество взвешенных веществ в воде, подаваемой для хозяйственнотьевых целей централизованными водопроводами, не должно быть более 1,5 мг/л. Многие производственные потребители могут использовать воду с содержанием взвешенных веществ более высоким по сравнению с допускаемым для питьевой воды. Однако для ряда производственных потребителей использование мутной воды нежелательно. Так, использование воды, содержащей механические примеси, для охлаждения влечет за собой в некоторых случаях быстрое засорение охлаждающей аппаратуы. Допускаемое содержание взвеси в охлаждающей воде зависит от типа этой аппаратуры.

Цветность

Желтоватый, коричневый или желтозеленый оттенки воды природных источников объясняются главным образом присутствием в воде гумусовых веществ. Цветность свойственна воде рек, питающихся частично болотной водой, а иногда и воде водохранилищ. Измеряется цветность в градусах по так называемой платино-кобальтовой шкале путем сравнения исследуемой воды с водой, имеющей эталонную цветность.

Цветность питьевой воды, подаваемой водопроводом, не должна превышать 20 град. В исключительных случаях, по согласованию с органами санитарного надзора, может быть допущена цветность воды до 35 град. Использование воды со значительной цветностью на тех предприятиях, где происходит непосредственное соприкосновение воды с фабрикатами в процессе их изготовления (например, в текстильной промышленности), может вызвать ухудшение качества продукции.

Запахи и привкусы воды

Наличие запахов и привкусов у воды природных источников обусловливается присутствием в ней растворенных газов, различных минеральных солей, а также органических веществ и микроорганизмов. Запах и привкус имеют болотные и торфяные воды, а также воды, содержащие сероводород; в ряде случаев запах обусловливается присутствием в воде живых или гниющих после отмирания водорослей. Неприятный запах имеет вода после хлорирования при наличии в ней некоторых количеств остаточного хлора. Интенсивность запаха, как правило, увеличивается с повышением температуы воды.

Привкус солоноватый и даже горько-солоноватый часто имеют сильно минерализованные воды подземных источников. Для количественной оценки запаха и привкуса воды применяют обычно условную пятибалльную шкалу. Следует, однако, отметить, что эта оценка в значительной мере субъективна, так как зависит от индивидуальной восприимчивости исследователя. Согласно ГОСТ 2874—73, питьевая вода при температуре ее 20°С и при ее подогревании до 60° С не должна иметь запах более 2 баллов и привкус (при 20° С) более 2 баллов. В большинстве случаев при использовании воды для производственных целей запах и вкус воды сами по себе несущественны. Однако наличие их может указывать на присутствие в воде нежелательных примесей.

Температура воды

характеристики качества воды

Температура воды поверхностных источников колеблется в течение года в весьма широких пределах (от близкой к нулю до 25°С, а иногда и выше). Воды подземные, в особенности артезианские, имеют почти постоянную температуру в течение года. Для питьевых целей наиболее желательно использование воды температурой 7—12° С. Для некоторых производственных потребителей температура воды источника имеет большое значение. Так, низкая температура весьма желательна для воды, идущей на охлаждение или на конденсацию пара, так как она позволяет уменьшить количество расходуемой воды.

Жесткость воды

Жесткость воды обусловливается содержанием в ней солей кальция и магния. Различают карбонатную жесткость, обусловливаемую наличием в зоде двууглекислых солей кальция и магния, и некарбонатную, при которой в воде содержатся другие соли Са и Mg (сульфаты, хлориды, нитраты и др.). Суммарная жесткость воды называется общей жесткостью. Вода разных природных источников имеет весьма различную жесткость.

Речная вода, за некоторыми исключениями, обладает относительно небольшой жесткостью. Так, вода Волги имеет жесткость 4,5-6 мг-экв/л, жесткость воды Москвыреки колеблется в течение года от 2 до 5 мг-экв/л. Весьма малую жесткость имеет вода Невы (около 0,7 мг-экв/л). Вместе с тем вода рек, прорезающих толщу известковых и гипсовых пород, часто отличается весьма большой жесткостью. Жесткость речной воды обычно меняется в течение года, снижаясь до минимального значения в период паводков.

Воды подземных источников в большинстве случаев имеют более значительную жесткость, чем поверхностные воды. Для питья может использоваться относительно жесткая вода, так как наличие в воде солей жесткости не вредно для здоровья и обычно не ухудшает ее вкусовых качеств. Однако использование воды с большой жесткостью для хозяйственных целей вызывает ряд неудобств: обрауется накипь на стенках варочных котлов и кипятильников, увеличивается расход мыла при стирке, медленно развариваются мясо и овощи и т. д. Поэтому общая жесткость воды, подаваемой водопроводами для хозяйственнотьевых нужд, согласно ГОСТ 2874—73, не должна превышать 10 мг-экв/л.

Использование жесткой воды для производственных целей во многих случаях не может быть допущено, так как связано с рядом нежелательных последствий. Применение жесткой воды не допускается для питания паровых котлов, а также для ряда производств (для некоторых отраслей текстильной и бумажной промышленности, предприятий искусственного волокна и др.). Значительная карбонатная жесткость не допускается для систем оборотного водоснабжения.

Содержание газов

В воде природных источников наблюдается чаще всего присутствие следующих газов: кислорода О2, углекислоты СО2 и сероводорода H2S. Содержание кислорода и углекислоты даже в значительных количествах не ухудшает качества питьевой воды, но способствует коррозии металлических стенок труб, резервуаров, котлов. Процесс коррозии усиливается с повышением температуры воды, а также при движении ее вдоль металлических стенок (например, по трубам).

При значительном содержании в воде агрессивной углекислоты коррозии подвергаются также стенки бетонных труб и резервуаров. В питательной воде паровых котлов среднего и высокого давления присутствие кислорода не допускается. Содержание сероводорода придает воде неприятный запах и, кроме того, вызывает коррозию металлических стенок труб, баков и котлов. В связи с этим присутствие H2S не допускается в воде, употребляемой для хозяйственнопитьевых и для большинства производственных нужд.

Содержание соединений железа

Железо довольно часто встречается в воде подземных источников, в основном в форме растворенного двухвалентного железа. Иногда железо содержится и в поверхностных водах — в форме комплексных соединений, коллоидов или тонкодисперсной взвеси. Наличие железа в водопроводной воде может придавать ей плохой вкус, вызывает отложение осадка и зарастание водопроводных труб. При использовании такой воды для стирки белья на нем остаются пятна. Согласно ГОСТ 2874—73, в воде, подаваемой централизованными системами хозяйственнопитьевого водоснабжения, содержание железа допускается в количестве не более 0,3 мг/л.

При использовании подземных вод в исключительных случаях по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы в воде подаваемой в водопроводную сеть, может быть допущено содержание железа в количестве до 1 мг/л. На многих промышленных предприятиях, где вода употребляется для промывки фабриката в период его изготовления, в частности в текстильной промышленности, даже невысокое содержание железа в воде ведет к браку продукции.

Содержание азотистых соединений

Наличие азотсодержащих соединений — нитратов (NO3, нитритов (NO2) и аммонийных солей (NH4) — в воде поверхностных источников или в подземных водах может обусловливаться загрязнением этих вод сточными водами. При этом наличие аммонийных соединений указывает на свежее загрязнение, а наличие нитритов — на относительно недавнее загрязнение. Содержание в воде нитратов может указывать на давнее (уже ликвидированное) загрязнение источника сточными водами. Однако нитраты, обнаруженные в водах источника, могут быть и неорганического происхождения и не свидетельствовать о загрязнении источника. По ГОСТ 2874—73 в питьевой воде допускается содержание нитратов (по N) не более 10 мг/л.

Содержание сульфатов и хлоридов

Сульфаты — соли серной кислоты. Сульфаты кальция и магния образуют соли некарбонатной жесткости; сульфат натрия, содержащийся в больших дозах, вреден для желудка. Хлориды — соли соляной кислоты. Хлорид кальция СаСl2 обусловливает некарбонатную жесткость воды. Хлорид натрия NaCl содержится в значительных количествах в воде морей, а также некоторых озер и подемных источников. По ГОСТ 2874—73 предельно допустимое содержание в воде сульфатов — 500 мг/л и хлоридов —350 мг/л.

Содержание кремнекислоты

Кремнекислота встречается в воде как подземных, так и поверхностных источников в различной форме (от коллоидной до ионнодисперсной). Воды, содержащие кремнекислоту, не могут быть использованы для питания котлов высокого давления, так как образуют силикатную накипь на их стенках.

Содержание фтора

Согласно требованиям ГОСТ 2874—73, содержание фтора в питьевой воде должно поддерживаться в пределах 0,7— 1,2 мг/л (в зависимости от климатических условий).

Читайте также:  Главная река в хакасии

Содержание растворенных веществ (сухой остаток)

Общее количество веществ (кроме газов), содержащихся в воде в растворенном или коллоидном состоянии, характеризуется сухим остатком, получаемым в результате выпаривания профильтрованной воды и высушивания задержанного остатка до постоянной массы. В воде источника, используемого для хозяйственнопитьевых целей, сухой остаток не должен превышать 1000 мг/л и в особых случаях 1500 мг/л. Величина сухого остатка лимитируется также в воде, идущей для питания паровых котлов и используемой в ряде производств (синтетического каучука, искусственного волокна, кинопленки и др.).

Активная реакция воды (рН)

Активная реакция воды характеризуется показателем концентрации в ней водородных ионов (рН). При нейтральной реакции рН=7; при кислой реакции. рН 7. Согласно ГОСТ 2874—73, вода, подаваемая хозяйственнопитьевым водопроводом, должна иметь рН в пределах 6,5—9,5. Для вод большинства природных источников значение рН не выходит из указанных пределов. Для правильной оценки качества воды, действия ее на водопроводные сооружения и выбора метода ее очистки необходимо знать значение рН воды источника в различные периоды года. При низких значениях рН, т. е. при кислой реакции воды, сильно возрастает ее корродирующее действие по отношению к стали и бетону.

Бактериальная загрязненность воды

Общая бактериальная загрязненность воды характеризуется количеством бактерий, содержащихся в 1 мл воды. Согласно ГОСТ 2874—73, питьевая вода не должна содержать более 100 бактерий в 1 мл (при стандартном методе исследования). Особую важность для санитарной оценки воды имеет определение наличия в ней бактерий группы кишечной палочки. Присутствие кишечной палочки свидетельствует о загрязнении воды фекальными стоками и, следовательно, о возможности попадания в нее болезнетворных бактерий, в частности бактерий брюшного тифа. Путем бактериологического анализа воды определяют число кишечных палочек в 1 л воды (так называемый колиндекс) или тот наименьший объем воды, в котором еще обнаруживается кишечная палочка (коли-титр).

Воды некоторых поверхностных источников бывают весьма загрязнены в бактериальном отношении. Согласно требованиям стандарта, в питьевой воде, подаваемой в сеть хозяйственнотьевых водопроводов, может содержаться не более трех кишечных палочек в 1 л. В большинстве производств бактериальное загрязнение воды не преятствует ее использованию для технических целей. Исключение составляют предприятия пищевой промышленности, для которых требуется вода питьевого качества.

Здесь перечислены лишь основные свойства воды природных источников. В практике использования воды водоемов для различных потребителей приходится встречаться еще с целым рядом специфических свойств воды. Например, согласно требованиям ГОСТ 2874—73, питьевая вода, подаваемая водопроводом, не должна содержать более 0,05 мг/л мышьяка, 1 мг/л меди, 5 мг/л цинка и 0 ,1 мг/л свинца. Следует отметить, что данных, получаемых в результате обычных физико-химических и бактериологических анализов природной воды, еще недостаточно для проектирования очистных сооружений.

По этим данным невозможно определить расчетные параметры технологического процесса очистки воды (требуемые дозы химических реагентов, скорость процесса на отдельных его этапах, продолжительность обработки воды в отдельных сооружениях и т. п.), а в ряде случаев и выбрать технологиескую схему очистки. Поэтому исследуемую воду необходимо подвергать специальному технологическому анализу, который дает дополнительные данные для возможности выбора наиболее надежного и экономичного метода ее очистки и проектирования соответствующих очистных сооружений.

Поверхностные источники характеризуются большими колебаниями качества воды и количества загрязнений в отдельные периоды года. Качество воды рек и озер в большой степени зависит от интенсивности выдения атмосферных осадков, таяния снега, а также от загрязнения ее поверхностными стоками и сточными водами городов и промышленных предприятий.

Речная вода обычно характеризуется значительным содержанием взвешенных веществ, т. е. мутностью, часто цветностью, малым содержанием солей, относительно малой жесткостью, наличием болього количества органических веществ, относительно высокой окисляемостью и значительным содержанием бактерий. Сезонные колебания качества речной воды нередко бывают весьма резкими. В период паводков, как указывалось ранее, сильно возрастает мутность и бактериальная загрязненность воды, но обычно снижается ее жесткость (щелочность и солесодержание). Сезонные изменения качества воды в значительной степени влияют на характер работы очистных сооружений водоовода в отдельные периоды года. Характерной особенностью речной воды является ее способность к самоочищению. Она выражается в том, что в результате ряда естественных биохимических процессов, протекающих в речной воде, концентрация загрязнений от поступающих в нее стоков постепенно уменьшается.

Морская вода (особенно вода океанов) отличается весьма высоким содержанием солей. Сухой остаток колеблется в пределах 3,3—3,6% массы воды. Общая жесткость ее достигает 140 мг-экв/л; при этом только около 4 мг-экв/л приходится на долю карбонатной жесткости. Морская вода в большой мере обладает коррозионным действием. Воды подземных источников, особенно глубоко залегающие артезинские воды, характеризуются большой прозрачностью, отсутствием цветности, значительным содержанием различных минеральных солей (большой жесткостью и иногда наличием железа, марганца и др.). Санитарное состояние подземных вод, если они защищены водонепроницаемым слоем от проникания стоков с поверхности земли, бывает иногда настолько хорошим, что эти воды можно без какой-либо очистки подавать в сеть питьевых водопроводов.

Использованы материалы из книги Абрамова Н.Н. «Водоснабжение».

Источник



Во взвешенном веществе рек

Вынос химических элементов, содержащихся

Химический элемент Концентрация, мкг/л (В. В. Гордеев, 1983) Годовой вынос взвешенных форм элементов, 10 3 т/год Сумма растворенных и взвешенных форм, 10 3 т/год Количество взвешенных форм от суммарного выноса, %
Si 95,4
А1 1 566 200 1 569 275 99,8
Fe 963 000 97,2
Са 471 500 1 004 500 46,9
К 282 900 344 400 82,1
Mg 371 050 63,5
Na 373 100 50,4
Ti 92,8
Р 96,2
Mn 98,0
Ва 91,8
Zn 87,7
Zr 97,3
Sr 46,3
Pb 98,6
Rb 96,8
Cr 98,4
Ni 38,6 92,8
Cu 83,1
В 64,0
Li 86,4
Sc 9,2 99,2
Co 8,3 97,1
Ga 8,3 98,8
Th 4,6 99,6
As 2,3 94,3 53,4
Mo 1,4 57,4 94,0 60,6
Sb 0,9 36,9 74,0 50,0
Ag 0,6 24,6 32,8 75,0
Cd 0,32 13,1 21,9 59,8
U 0,14 57,4 17,7 32,2

Важно отметить, что относительное содержание химических элементов в речных взвесях не соответствует кларкам земной коры. Следовательно, взвешенное вещество рек — не механически измельченный материал земной коры, а результат его определенного преобразования. Интенсивность такого преобразования может быть оценена значением коэффициента К р, равным отношению средней концентрации элемента в речной взвеси к его кларку гранитного слоя земной коры континентов.

По значениям коэффициента К р можно выделить три группы элементов. Элементы первой группы характеризуются значениями К р меньше единицы, т.е. уменьшением относительного содержания во взвесях по сравнению с кларком гранитного слоя земной коры. В эту группу входят кальций и натрий, а также строн-Чии, барий, литий. Относительное содержание магния во взвесях по отношению к земной коре существенно не меняется (К р =1).

Вторую группу образуют элементы, у которых К р равны или немногим более единицы. Таковы титан, цирконий, галлий, а также железо и марганец. К третьей группе относятся элементы, концентрация которых возрастает во взвесях, а значение К р — от 2 до 9. Эту группу образуют тяжелые металлы: свинец, цинк, медь, никель, кобальт, хром, ванадий, кадмий.

Ясно выраженная аккумуляция тяжелых металлов в речных взвесях дает основание предполагать, что это явление связано с биогеохимическими процессами. В водную миграцию на суше вовлекаются химические элементы, не захваченные в биологический круговорот. Возможно, что вынос значительных масс тяжелых металлов, прочно фиксированных на дисперсных продуктах выветривания и почвообразования, является одним из механизмов предохранения живого вещества суши от избыточных масс этих элементов.

Природные геохимические аномалии в поверхностных водах суши.На участках высоких концентраций рассеянных химических элементов поверхностные воды обогащаются элементами, присутствующими в избытке. Так образуются природные гидрогеохимические аномалии. Особенно заметное обогащение происходит в тех случаях, когда поверхностные и грунтовые воды контактируют с сульфидными рудами. Окисление сульфидов железа сопровождается гидролизом сульфатов, выпадением гидроксидов железа и образованием серной кислоты, которая усиливает растворяющую способность воды. Возникающие при окислении сульфидов цинка, меди, никеля сульфаты хорошо растворимы и активно вовлекаются в водную миграцию.

В результате реакций с другими растворенными соединениями и взаимодействия с поверхностью взвешенных частиц значительная часть мигрирующих металлов относительно быстро выводится из раствора и их концентрация достигает уровня местного геохимического фона По этой причине протяженность природных гидрогеохимических аномалий в речных водах небольшая и редко превышает несколько сотен метров.

На значительно большее расстояние — до нескольких километров — распространяются аномально высокие концентрации в донных осадках, представляющих собой осажденные частицы водных взвесей. Определение металлов в воде небольших водотоков и особенно в их донных отложениях успешно использовалось при рекогносцировочных геохимических поисках месторождений руд во многих районах нашей страны, а также в Канаде, США, Англии, Замбии, Уганде, на Филиппинах и в других странах.

Аккумуляция химических элементов в воде оказывает влияние на водные биоценозы. Широко распространены различные проявления эвтрофизации небольших плохо проточных водоемов. Концентрация металлов в плавающих и погруженных растениях в водоемах конечного стока, как правило, выше среднепланетарных значений. Высокие природные концентрации некоторых элементов в поверхностных и грунтовых водах отдельных районов вызывают повышенное содержание этих элементов в местной растительности. Если растительность используется в качестве корма для сельскохозяйственных животных, то это вызывает заболевание скота. Подобные случаи изучены в США Р. Ибенсом и X. Шаклет-том (1973), в Ирландии и Англии Дж.Уэббом, И.Торнтоном и К.Флетчером (1966), в нашей стране В.В.Ковальским (1974).

В заключение необходимо подчеркнуть, что природные геохимические аномалии в поверхностных водах Мировой суши очень локальны и не оказывают заметного влияния на баланс масс химических элементов в глобальных биогеохимических циклах.

Источник

Adblock
detector