Файл: Карюхина Т.А. Химия воды и микробиология учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 22.06.2024

Просмотров: 206

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

пропускают через осветлитель со взвешенным слоем гид­ роокиси магния, а затем фильтруют.

Контроль работы сооружений и качества воды осу­ ществляется обычным путем в соответствии с правилами эксплуатации осв-етлителей, ионитовых фильтров, реагентного хозяйства.

§ 65. Удаление газов

В природных водах в больших количествах могут находиться кислород, сероводород и углекислота. Иногда в воде появляются метан и другие газы.

Необходимость удаления газов (дегазация воды) обусловлена тем, что углекислота и кислород повышают коррозионность воды, а присутствие сероводорода обус­ ловливает неприятные запахи и привкусы.

Кислород из воды удаляют

нагревом ее до темпера­

туры кипения, при которой

растворимость

кислорода

(а также и других газов) снижается до нуля.

Примене­

ние вакуума приводит к понижению температуры ки­ пения.

Химическое обескислороживание возможно при при­

менении восстановителей: сульфита натрия,

сернистого

газа, гидразина. Химическое взаимодействие

кислорода

с перечисленными реагентами протекает по

реакциям:

2Na2 S03 + 0 2 - > 2Na2 S04 ;

 

 

t

 

S0 2

+ Са (НСОзЬ - » CaSOs- + 2 С 0 2

+ Н 2 0 ;

2CaS03 + Оо

2CaS04 ;

 

 

 

±_

 

Некоторые

Na 2 H 4 + 0 2 -> 2 Н 2 0 + N 2 .

быть ускорены

из этих

реакций могут

введением катализатора, в качестве которого использу­ ются соли меди.

Реакция с гидразином имеет по сравнению с други­ ми реакциями ряд преимуществ: она протекает очень быстро, в результате процесса не происходит увеличе­ ния плотного остатка, а расход реагента в несколько раз меньше, чем расход сульфита или сернистого газа.

Метод с гидразином используют для глубокого обес­ кислороживания воды. Так как наиболее энергично ре­ акция протекает при 80—100° С, этот метод применяют в качестве I I ступени обработки после термической де­ газации. Катализируют процесс окислы марганца, медь,

кобальт.

130


Обескислороживание возможно также с помощью электроноионообменных смол и электрохимическим путем.

Сероводород удаляют аэрацией, хлорированием, свя­

зыванием с гидратом окиси железа, а также

биологиче­

ским путем.

 

 

 

 

При аэрации происходит десорбция HoS и частичное

его окисление с выделением серы:

 

 

 

 

2H2 S + 0 2 - 2_S + 2 H 2 0 .

 

 

 

Наиболее эффективное удаление сероводорода

аэра­

цией происходит при р Н < 5 .

 

 

 

При хлорировании сероводород окисляется до серной

кислоты:

 

 

 

 

H2 S + 4С12 + 4 H 2 0 - > H 2 S 0 4 +

8НС1.

 

 

Реакция с Fe(OH)3 протекает следующим

образом:

3H2 S + 2Fe(OH)3 - 2FeS + S + 6H,0 .

 

 

 

I

 

 

 

Осадок сульфида железа может быть отделен отстаи­

ванием и отрегенерирован продувкой

воздухом:

 

4FeS + ЗОа + 6Н э О ^ 4Fe (ОН) 3

+ 4S.

 

 

По мере загрязнения гидроокиси железа

свободной

серой гидроокись заменяют новыми порциями.

 

 

При биологической очистке воды окисление серово­

дорода происходит в результате жизнедеятельности

серо­

бактерий с образованием сульфатов.

 

 

 

Углекислота

удаляется в основном

реагентными ме­

тодами, а также

аэрацией. При аэрации остаточное со­

держание углекислоты составляет 3—6 мг/л.

 

 

Удаление углекислоты — один из методов

стабилиза­

ционной обработки воды.

 

 

 

§ 66. Стабилизация

Стабильность воды оценивается по соотноше­ нию в воде различных соединений углекислоты. Сущ­ ность стабилизационной обработки заключается в том, чтобы привести различные формы углекислоты к тако­ му соотношению, при котором не происходит ни раство­ рения карбонатов, ни их выпадения в осадок, в резуль-

9*

131-


тате чего вода не проявляет корродирующего действия на трубопроводы.

Стабилизационная обработка — один из самых эф­ фективных способов борьбы с зарастанием труб. Трубы защищают от воздействия воды созданием на их внут­ ренней поверхности защитного слоя — пленки карбоната кальция. Для этого в начальный период эксплуатации водопроводных систем приготовляют воду, пересыщен­ ную карбонатом кальция. При транспортировании такой воды слой карбоната кальция откладывается по всему периметру трубы, после чего вода непосредственно уже не соприкасается с металлом, а потому и не проявляет корродирующего действия.

Для сохранения сформировавшейся защитной пленки транспортируемая потребителям вода должна быть ста­ бильной.

Стабильность воды оценивают рядом способов, один из которых — определение разности величин рН иссле­ дуемой воды рН 0 и воды с равновесными концентрация­ ми соединений углекислоты pHs . Разность между рН0

иpH s называется индексом насыщения

/= рНо — pHs .

Если / = 0 , то вода

стабильна; при / > 0

вода способ­

на выделять карбонат

кальция; при / < 0

вода обладает

коррозионными свойствами.

 

Оценку стабильности воды производят 4 раза в год — по 1 разу в сезон. Экспериментально стабильность опре­ деляют по изменению величины рН (встряхиванием про­ бы воды с введенным в нее карбонатом кальция) в тече­ ние 1—2 ч. Если в воде находится избыток свободной углекислоты, то произойдет растворение части введенно­ го карбоната, что приведет к повышению общей щелоч­ ности и величины рН ( / < 0 ) . Если же концентрация свободной углекислоты меньше ее равновесной концент­ рации, то произойдет выделение карбоната кальция из

раствора, а

щелочность и величина рН воды

понизятся

( / > 0 ) .

 

 

Стабилизировать воду следует, если / > 0 , 5

в течение

10 месяцев в году или / < 0 более 8 месяцев в году.

При / > 0

воду обрабатывают кислотой (соляной или

серной), а при / < 0 подщелачивают известью или содой. Воду с положительным и отрицательным индексом насыщения можно обработать гексаметафосфатом или

132


триполифосфатом.

При / > 0 дозы солей равны 2—4

мг/л,

при / < 0 — 10—20

мг/л. В первом случае фосфаты

пред­

отвращают рост кристаллов карбоната кальция и их от­ ложение на трубах, а во втором образуют тонкую и проч­ ную защитную фосфатную пленку на поверхности труб.

Причины зарастания труб кроются не только в агрес­ сивных свойствах воды и образовании карбонатных от­ ложений. При транспортировании воды источника, осо­ бенно поверхностного, возможно образование донных отложений за счет выделения взвеси, сцементированной гидратом окиси железа. В стальных и чугунных трубах наблюдаются бугристые отложения — результат корро­ дирования материала труб железобактериями. Значи­ тельная часть отложений имеет биологическое происхож­ дение. В развитии биологических обрастаний участвуют бактерии, грибы, мшанки, полипы, ракообразные, моллю­ ски, при этом подавляющее большинство микроорганиз­ мов мезофильные с оптимумом температур 20—35° С.

Многообразие видов обрастаний обусловливает необ­ ходимость применения разнообразных методов борьбы с ними, а следовательно, различных методов обработки воды.

§ 67. Удаление специфических примесей

В ряде случаев, когда вода для хозяйственнопитьевых целей забирается из источника, ранее загряз­ ненного сточными водами, могут возникнуть серьезные трудности с очисткой такой воды от специфических при­ месей самого разнообразного характера. В воде могут быть поверхностно-активные вещества, пестициды и гер­ бициды, металлы и неметаллы, канцерогенные и радио­ активные вещества.

Значительная часть этих загрязнений может быть удалена известными приемами обработки, но при этом мощность таких приемов должна быть повышена.

Контролю качества воды уделяется особое внимание. Наряду со стандартными показателями особенно строго контролируются компоненты специфических примесей.

133

Р а з д е л IV СТОЧНЫЕ ВОДЫ

Г л а в а IX

СОСТАВ СТОЧНЫХ ВОД

§ 68. Классификация сточных вод

Сточной водой (или сточной жидкостью) на­ зывается использованная на бытовые или производст­ венные нужды вода, получившая при этом загрязнения, изменившие ее первоначальный химический состав или физические свойства, и подлежащая удалению с терри­ тории населенного пункта или промышленного предприя­ тия. В зависимости от происхождения, вида и качествен­ ной характеристики примесей сточные воды подразделяют на три основные категории: бытовые (хозяйственно-фе­ кальные), производственные и дождевые (атмосферные).

К бытовым относятся воды от кухонь и туалетных комнат, бань и прачечных, предприятий общественного питания и лечебных учреждений, воды от мытья поме­ щений. Они поступают от жилых и общественных зданий и.от бытовых помещений промышленных предприятий. По природе загрязнений они могут быть фекальные, за­

грязненные в основном

физиологическими

отбросами,

и хозяйственные,, загрязненные всякого рода

хозяйствен­

ными отбросами.

 

 

Количество бытовых

вод зависит от степени благо­

устройства районов жилой застройки. Наименьший рас­ ход соответствует районам, застроенным зданиями с внутренним водопроводом и канализацией, без ванн (125—170 л на 1 человека в сутки), а наибольший — районам, застроенным зданиям-и с внутренним водопро­ водом, канализацией, ваннами и системой горячего водо­ снабжения (275—420 л на 1 человека в.сутки).

К производственным сточным водам относят воды, использованные в технологическом процессе производст­ ва и непригодные для вторичного использования.

Загрязненные производственные сточные воды перед выпуском в водоем, а в отдельных случаях и перед вы-

134


пуском в систему общегородской канализации подверга­ ют предварительной очистке; производственные сточные воды, слабо загрязненные безвредными в санитарном отношении примесями (так называемые условно-чистые воды), либо повторно используют в производстве, либо сбрасывают в водоем без очистки.

Количество производственных сточных вод определя­ ется технологическими процессами и подсчитывается по нормативным удельным расходам, т. е. расходам, отне­ сенным к единице продукции или к единице перерабаты­ ваемого, сырья.

Состав производственных сточных вод весьма разно­ образен и зависит от вида производства, а также от принятого технологического процесса.

Дождевые воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков. К ним относятся также талые во­ ды, получающиеся при таянии льда и снега. Отличитель­ ной чертой дождевого стока является его эпизодичность и резкая неравномерность по расходу и качеству 'воды. Расчетный расход дождевых вод определяется по ме­ тоду «предельных интенсивиостей».

Воды от поливки улиц, от фонтанов и дренажей по качественной характеристике загрязнений близки к дож­ девым и удаляются вместе с ними.

В специальной литературе часто фигурирует термин «городские сточные воды». Под городскими сточными водами понимают смесь всех трех видов вод при обще­ сплавной системе канализации или бытовых и производ­ ственных при раздельной системе.

§ 69. Виды загрязнений

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные системы, загрязнения в которых находятся в растворенном, коллоидном и нерастворенном состоя­ нии. Коллоидные и нер'астворенные вещества могут об­ разовывать грубо- и тонкодисперсные суспензии, эмуль­ сии, пену. В сточных водах всегда присутствуют и орга-' нические, и неорганические компоненты загрязнений.

Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся: остатки растений, плодов, овощей, злаков, бумаги и т. п. К загрязнениям животного происхождения относятся фи­ зиологические выделения людей и животных, остатки

135

тканей животных (скота), клеевые вещества и пр. Не­ органическую часть загрязнений составляют песок, гли­ на, частицы руды, шлака, минеральные соли, кислоты и щелочи, минеральные масла и многие другие вещества.

Биологические загрязнения в сточных водах пред­ ставлены бактериями, яйцами гельминтов (глистов), дрожжевыми и плесневыми грибками, мелкими водорос­ лями, вирусами, в связи с чем сточные воды представля­ ют существенную эпидемиологическую опасность для

человека и животного

мира.

 

 

В канализации широко пользуются понятиемнормы

загрязнений на 1 жителя в сутки. Анализируя

состав

сточной жидкости

г. Москвы

за 1903—1922 гг.,

С. Н. Строганов нашел, что норма

аммонийного

азота

на 1 жителя в сутки колеблется в

очень узких

преде­

лах — от 6 до 8 г. Это количество

аммонийного

азота

отвечает нормальному количеству белка, усвояемому из пищевого рациона жителем города. Установлено также, что нормальное потребление поваренной соли в пище дает в сточных водах содержание хлора 8—9 г на 1 че­

ловека в сутки. Для фосфатов

получена норма 1,5—1,8 г

на 1 человека в сутки (в расчете на

Р2О5).

 

 

По нормам загрязнений можно рассчитать концент­

рации ингредиентов в хозяйственно-фекальных

сточных

водах:

 

 

С = а-1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я

 

 

 

 

 

где С—концентрация загрязнений

в

сточной

жидко­

 

сти в мг/л;

 

 

 

 

 

q — норма

водоотведения

в л на

1 человека

в сут­

 

ки;

 

 

 

 

 

 

 

а — норма

загрязнений в г на

1 человека

в сутки;

1000 — число миллиграммов в грамме.

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 7

 

 

 

 

Норма загрязнений

в г

 

Ингредиент

 

по

по

СНнП

 

 

 

 

С. Н . Строганову

 

 

 

 

 

 

Взвешенные

вещества . . .

35—50

65

Азот аммонийный (N) . . .

 

7—8

 

8

Хлориды

пищевые

 

8,5—9

 

9

Фосфаты

(Р2О5)

 

1,5—1,8

 

1,7

Калий 2 0 )

 

 

 

3

 

 

Окисляемость

пермаиганатная

 

5—7

 

 

БПКполн

отстоенной пробы .

30—50

40

136