Содержание взвешенных веществ в сточных водах. Анализ и очистка сточных вод от взвешенных веществ
Взвешенные твердые вещества, присутствующие в природных водах, состоят из частиц глины, песка, ила, суспендированных органических и неорганических веществ, планктона и различных микроорганизмов. Взвешенные вещества попадают в открытые водоемы вместе с талыми или дождевыми водами, в результате размыва русел рек, со сточными водами. В больших водоемах мутность воды увеличивается около берегов вследствие взмучивания осадка при сильном ветре. Взвешенные частицы уменьшают прозрачность воды, тем самым уменьшая проникновение в нее света, что в свою очередь снижает фотосинтез водных растений и аэрацию водной среды. Взвешенные вещества влияют на температуру и состав растворенных компонентов поверхностных вод, они способствуют заилению дна в зонах с малой скоростью течения, оказывают неблагоприятное воздействие на жизнедеятельность водных организмов. На взвешенных частицах могут сорбироваться различные загрязняющие вещества; оседая на дно, они могут стать источником вторичного загрязнения воды.
В каких группах можно классифицировать загрязняющие воду вещества?
Существуют различные группы загрязняющих воду веществ. Первыми являются патогенные вещества, такие как бактерии, вирусы, простейшие и паразиты, встречающиеся в канализационных системах. Вторая категория - отходы, потребляющие кислород, которые деградируют с помощью потребляющих кислород бактерий. Если активны большие количества этих бактерий, содержание кислорода в теле воды может быть значительно уменьшено, что отрицательно скажется на водных организмах.
Третьей категорией являются водорастворимые неорганические загрязнители, такие как кислоты, соли и токсичные металлы, такие как тяжелые металлы. Вода может стать непригодной для употребления в пищу через эти ингредиенты и даже привести к гибели водных организмов.
Концентрация взвешенных частиц связана с сезонными факторами и режимом стока, зависит от пород, слагающих русло, а также от антропогенных факторов, таких как сельское хозяйство, горные разработки и т.п.
Концентрация взвешенных веществ в поверхностных водотоках может достигать значительных величин – до 3000-10000 мг/дм 3 , обычное содержание 100-1500 мг/дм 3 .
Другая категория - это питательные вещества, такие как водорастворимые нитраты и фосфаты, которые ускоряют рост водорослей и других водных растений, что, в свою очередь, вызывает дефицит кислорода в воде. Это может происходить по-разному: водоросли потребляют больше кислорода, чем они производят, или водоросли метаболизируются бактериями при потреблении кислорода. Этот процесс называется эвтрофикацией. Смерть рыбы - результат этого процесса.
Другая группа - органические вещества, такие как масла, пластмассы и пестициды, которые вредны для человека или вообще для водных организмов. Также следует упомянуть так называемые взвешенные вещества. Они могут использоваться для потребления опасных водных компонентов, таких как пестициды в воде.
В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водных объектов у пунктов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения содержание взвешенных веществ в результате спуска сточных вод не должно увеличиваться соответственно более, чем на 0,25 мг/дм 3 и 0,75 мг/дм 3 .
Определение концентрации растворенных веществ
Метод измерения массовой концентрации растворенных веществ основан на выпаривании досуха 5-1000см 3 профильтрованной пробы воды в предварительно прокаленной и взвешенной фарфоровой чашке, высушивании сухого остатка в течение 3-х часов при температуре 105 О С и взвешивании его на аналитических весах. Масса сухого остатка должна находиться в пределах 50-500мг, в ином случае для анализа берут больший объем воды.
Наконец, водорастворимые радиоактивные вещества могут вызывать рак, врожденные дефекты и генетические изменения. Откуда происходит загрязнение воды? Загрязнение воды обычно вызвано деятельностью человека. В общем, их можно разделить на пунктуальное загрязнение воды и крупномасштабное загрязнение воды. Пятновое загрязнение локализуется к определенному загрязнителю, например, промышленным сбросам с завода, нефтяных танкеров или очистных сооружений в воду. Загрязнение воды большой площадью не может быть связано с прямым загрязнителем, например загрязнением, попадающим в воду через подземные воды или даже ядовитыми выбросами в воздухе, такими как кислотные дожди.
Масса сухого остатка или концентрация растворенных веществ характеризует суммарное содержание минеральных веществ в воде ; обычно выражается в мг/дм 3 (до 1000 мг/дм 3) и ‰ (промилле или тысячная доля при минерализации более 1000 мг/дм 3). ПДК – не более 1000 мг/дм 3 .
Вода с большим содержанием солей отрицательно влияет на растительные и животные организмы, технологию производства и качество продукции, вызывает образование накипи на стенках котлов, коррозию, засоление почв .
Эти поверхностные загрязнения, следовательно, более трудно контролировать. Как обнаружено загрязнение воды? Это делается в лабораториях, где исследуется образец воды для различного загрязнения. Живые организмы, такие как рыба или водные растения, также могут быть использованы для обнаружения загрязнения: в этом случае рассматриваются любые изменения в их поведении или росте, а также выводы о качестве воды.
Каковы риски согревания воды и как это происходит? Во многих производственных процессах требуется охлаждающая вода. С этой целью поверхностные воды, например, могут быть использованы из рек, что является самым дешевым способом использования охлаждающей воды. Процесс охлаждения, высвобождает тепло в воду и повторно вводится в поток, который, таким образом, нагревается. Это потепление оказывает негативное воздействие на экосистему реки. Это уменьшает растворимость кислорода в воде и, таким образом, снижает содержание кислорода в воде.
Жесткость воды
Жесткость воды - это совокупность свойств воды, обусловленных наличием в ней многозарядных катионов, прежде всего катионов Са 2+ и Мg 2+ . Различают общую, временную и постоянную жесткость воды.
Общая жесткость складывается из гидрокарбонатной (временной или устранимой) и некарбонатной (постоянной) жесткости воды. Первая вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, вторая - наличием водорастворимых сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и гидрофосфатов этих металлов. Количественно общая жесткость воды выражается суммарным числом миллимолей эквивалентов ионов Са 2+ и Мg 2+ , содержащихся в 1 л воды (ммоль экв/дм 3). Для определения жесткости воды используют титриметрический (комплексонометрический) метод.
Это проблематично для водных организмов. Что такое эвтрофикация, как она вызвана и какова опасность эвтрофикации? Эвтрофикация означает накопление питательных веществ в реках и озерах, что часто вызвано антропогенной активностью, Важнейшую роль здесь играют фосфаты и нитраты. Это ускоряет рост водорослей и других водных растений, что, в свою очередь, вызывает дефицит кислорода в воде.
Нормальная дождевая вода имеет рН 5 или 6 и, следовательно, является слегка кислой жидкостью. Во время дождя вода растворяет такие газы, как диоксид углерода или кислород. Промышленные газы, такие как оксид углерода и оксиды серы, также растворяются в дождевой воде, и рН дождевой воды, таким образом, превращается в кислоту. Возможны даже значения рН ниже рН 4.
В естественных условиях ионы кальция, магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с карбонатными минералами и других процессов растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов являются также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.
Почему вода иногда пахнет гнилыми яйцами? Когда вода обогащена питательными веществами, анаэробные бактерии могут стать очень активными. Эти бактерии могут производить такие газы, как сероводород, который имеет типичный запах тухлых яиц. Этот запах указывает на содержание водорода в воде, что указывает на снижение содержания кислорода в воде.
Каковы белые отложения в душах и ванных комнатах? Например, вода содержит множество ингредиентов, включая кальций и карбонаты. Когда эти два вещества реагируют, образуется карбонат кальция. Это осаждается в виде белого осадка. Это можно удалить специальными очищающими жидкостями, но также слабыми кислотами, такими как лимонный сок.
Гидрокарбонатная жесткость легко устраняется кипячением воды, и поэтому ее называют временной жесткостью : гидрокарбонаты кальция и магния при кипячении превращаются в карбонаты кальция и магния и оседают на стенках сосуда в виде накипи
Са(НСО 3) 2 СаСО 3 + CO 2 + Н 2 О,
Mg(НСО 3) 2
MgСО 3
+ CO 2
+
Н 2 О
Если у вас есть дополнительные вопросы, не стесняйтесь обращаться к нам. Твердые вещества могут неблагоприятно влиять на качество воды или снабжение различными способами. Высокоминерализованные воды не подходят для многих промышленных применений или даже эстетически неудовлетворительны для купания. Твердые анализы важны для контроля процессов биологической и физической обработки сточных вод и для оценки соблюдения ограничений, которые регулируют их сброс. Содержание взвешенных веществ сильно зависит от водотоков.
Для каждого из них это функция природы пересеченной местности, станции, осадков, работ, вертименто и т.д. Для каждого из них это функция природы пересеченной местности, станции, осадков, работ, вертименто и т.д. величина общего содержания твердых веществ включает растворенное и нерастворенное вещество. Потеря органического материала путем улетучивания обычно будет очень незначительной. Результаты для остатков, богатых маслами и жирами, могут быть сомнительными из-за сложности сушки при постоянном весе в разумные сроки.
Гидрокарбонатную жесткость можно устранить, добавляя гашеную известь
Са(НСО 3) 2 + Са(OН) 2 2СаСО 3 + 2Н 2 О
Mg(НСО 3) 2 + 2Са(OН) 2 Mg(OH) 2 + 2СаСО 3 + 2Н 2 О.
Постоянную жесткость устранить кипячением не удается. В этом случае для удаления ионов Са 2+ и Мg 2+ в воду добавляют карбонат или фосфат натрия. При этом будут протекать реакции:
Твердые анализы важны для контроля процессов биологического и физического лечения сточных вод и оценки соответствия ограничениям, которые регулируют их сброс. Не обрабатывайте капсулу рукой. Отметьте каждую капсулу номером, чтобы всегда идентифицировать капсулу, используйте неизгладимый маркер. Таким образом, для анализа обеспечивается постоянный начальный вес капсулы, и повторение цикла сушки, охлаждения и сушки капсул становится ненужным. Взвесьте и запишите вес капсулы. Обработка образца Удалите колпачок для сушки из эксикатора, соответствующий обрабатываемому образцу.
СаCl 2 + Na 2 СО 3 СаСО 3 + 2NaCl,
Характерной особенностью водных экосистем является наличие структурного и функционального компонента – сестона. Как отмечает А.П. Остапеня , взвешенное вещество (сестон) – это совокупность взвешенных в толще воды частиц. Сестон чрезвычайно гетерогенен и включает в себя микроскопические формы живых организмов, их остатки, прижизненные выделения и отторжения фито-, зоо- и бактериопланктона. В состав сестона входят органические и минеральные частицы, образующиеся в результате физико-химических процессов в толще воды, поступающие из донных отложений и с водосбора водоема. В мелкодисперсную взвесь трансформируется также значительная часть веществ, образующихся в процессе разложения крупных донных и нектонных (как рыбы) организмов. Весь комплекс сестона оказывает существенное влияние на круговорот вещества и потоки энергии в экосистемах. Поскольку в состав сестона входят живые организмы, с этим структурным блоком водных экосистем тесно связаны все аспекты метаболизма разных экологических групп гидробионтов. Так, в процессе жизнедеятельности планктона в воду поступают продукты метаболизма, которые могут оказывать существенное влияние на качество воды, структуру биоты и ее компонентов, то есть играть средообразующую роль. Взвешенное вещество активно влияет на процессы деструкции и жизнедеятельность микробиального сообщества. Взвесь полностью определяет возможность существования важнейшего и специфического компонента водных экосистем – сообщества с фильтрационным способом питания. Через механизмы седиментации сестон связан с жизнедеятельностью бентосных сообществ и является важным функциональным звеном в системе «вода – донные отложения». Структуру и закономерности функционирования водных экосистем невозможно описать без учета сестона как единого целого и анализа его роли в биотическом круговороте, трансформации и минерализации органического вещества.
Встряхните образец, несколько раз повернув чашу. Из свежесваренного образца быстро возьмите аликвоту по 100 мл, измеренную с образцом, количественно передайте в соответствующую капсулу, запишите объем в формате захвата данных. Поместите сушку в предварительно нагретую водяную баню при температуре кипения воды. Удалите капсулу из ванны, когда она полностью высохнет. Доведите капсулу до эксикатора и дайте ей остыть около 2 часов, до комнатной температуры. Сушка в течение 2 часов гарантирует, что образец удаляется из образца в целом, и избегается цикл сушки, охлаждения и взвешивания.
Основным фактором, определяющим и контролирующим содержание сестона в водоемах, является интенсивность и соотношение продукционно-деструкционных процессов. В зависимости от уровня продуктивности вод содержание взвешенного вещества может различаться на 2–3 порядка – от десятых долей миллиграмма в 1 дм 3 (сухая масса) в олиготрофных до десятков миллиграмм – в эвтрофных и сотен миллиграмм – в гиперэвтрофных водоемах. Распределение сестона в водоемах носит сезонный характер, при этом сезонная динамика концентрации взвешенного вещества зависит от трофического статуса водоема. Так, в олиготрофных и мезотрофных водоемах наблюдаются весенний и осенний подъемы, а в эвтрофных – летний максимум концентрации сестона. Концентрация сестона в водоемах находится во взаимосвязи с их загрязнением, увеличиваясь по мере повышения уровня загрязнения.
Воздушный материал в виде частиц загрязнения определяются как изменение естественного состава атмосферы от ввода суспензии частиц либо по естественным причинам, либо человеческой деятельностью. Последствия загрязнения твердыми частицами были продемонстрированы в различных областях, среди которых здоровье человека, климата и экосистемы.
Твердые частицы атмосферного включает в себя ряд соединений, которые широко варьировать в обоих своих физико-химических характеристик, так как по своему происхождению и процессу формирования, и, следовательно, его воздействие на здоровье и окружающую среду.
Для сбора взвешенного вещества широко используют мембранные фильтры. Находят применение и ядерные фильтры (нуклеофильтры), которые представляют собой тонкие перфорированные пленки, пробитые протонами в ядерном реакторе. Они не гигроскопичны, химически устойчивы, размер пор у них строго калиброван и составляет от 0,1 до 10–15 мкм. Для сбора сестона также применяют фильтры из стекловолокна – это тонкое, спрессованное, стеклянное волокно. Такие фильтры химически инертны.
Регулирование и методы отбора проб сосредоточить внимание на размер частиц, как это происходит, чтобы быть главным фактором, ограничивающим степень проникновения в дыхательные пути. Кроме того, в зависимости от их размера, частицы ведут себя по-разному в атмосфере: чем меньше может быть приостановлено в течение длительного времени и переноситься на сотни километров в то время как более крупные частицы не удерживаются в воздухе долго и, как правило, сместились ближе к месту их происхождения.
Нормы выбросов определяются в серии директив Европейского Союза с прогрессивной реализацией, которые становятся все более строгими. Определите содержание общего количества взвешенных веществ, присутствующих в образце воды. Увеличение веса фильтра представляет собой общее количество взвешенных твердых частиц. Разница между суммарным содержанием твердых веществ и суммарными растворенными твердыми веществами может быть использована в качестве оценки общего количества взвешенных твердых веществ.
При определении содержания взвешенного вещества наиболее распространенным методом является гравиметрический (весовой). Однако, при данном методе через фильтры можно профильтровывать небольшой объем воды, собирая навеску в 2–3 мг. Взвешивание собранной на фильтрах и высушенной до постоянного веса взвеси делают на аналитических весах, с точностью до десятых долей миллиграмма). Взвешивание дает представление об общей массе вещества. Концентрацию тех или иных компонентов взвеси (как азота, фосфора, по которым можно судить о содержании белковых веществ) можно определить химическими методами. Одним из распространенных методов химического определения концентрации взвеси является метод мокрого сжигания, при котором в качестве сильного окислителя используют бихромат калия. Микроскопический метод основан на анализе взвеси под микроскопом. При автоматическом счете частиц взвесь пропускают через строго калиброванный капилляр. При прохождении по нему частиц возникает импульс (сигнал), который регистрируется прибором. По величине заряда можно судить о величине частиц.
Область применения Метод применим ко всем типам вод. Результаты, полученные при высушивании осадка, оказывают значительное влияние на результаты, поскольку они могут быть меньше или больше из-за окклюзии воды. Удалите плавающие грубые частицы или погруженные агломераты из неоднородных материалов из образцов. Чрезмерный осадок на фильтре может образовывать гидрофильную кору, поэтому размер образца должен быть ограничен, чтобы попытаться получить остаток не более 200 мг. Результаты образцов, богатых жирами и плавающими маслами, могут быть сомнительными из-за трудности высыхания их до постоянного веса в разумное время. Тип поддержки фильтра, размер пор, пористость, площадь и толщина фильтра, а также физическая природа и размер частиц и количество материала, осажденного в фильтре, являются основными факторами, которые влияют к отделению взвешенных твердых частиц от растворенных. Длительное время фильтрации, вызванное засорением фильтра, может привести к высоким результатам из-за чрезмерного количества твердых веществ, захваченных в герметичном фильтре. Описание аналитической методологии.
В сестоне традиционно выделяют «живые компоненты» и «мертвую часть» – детрит. Однако называть последний неживым можно с большой натяжкой, условно, так как он связан с микроорганизмами и составляет так называемый «микробиоценоз». При отмирании организмов, разложении вещества образуется мелкодисперсная взвесь, на которой поселяются бактерии, простейшие, водоросли, и в результате их жизнедеятельности, за счет минерализации происходит созревание детрита. Биологически активный детрит является трофически ценным компонентом взвеси. Коэффициент его усвоения при потреблении водными животными высок. Он может поддерживать полный цикл жизнедеятельности организмов. Количество детрита в сестоне разных водоемов значительное. Нормой структурной организации водных экосистем является преобладание детрита в общей массе взвешенного вещества. Основу живой фракции сестона составляет фитопланктон. Относительное содержание зоопланктона заметно ниже и близко к доле бактериопланктона. Такое соотношение компонентов сестона обеспечивает устойчивое функционирование водных экосистем разного трофического типа. В качестве примера использования отмеченного положения для оценки состояния экосистем нашего региона приведем следующие данные. В результате исследований, проведенных нами на реках Днепр, Сож, Березина в пределах Гомельской области, установлено, что по среднегодовым показателям особенностью структурной организации экосистем этих рек является значительное содержание детрита, а также фитопланктона в органической фракции взвешенного вещества, и, напротив, небольшое – зоопланктона, а бактериопланктон занимает промежуточное положение. Однако в отдельные периоды, когда имеет место значительное развитие фитопланктона, в реках наблюдается преобладание «живого» вещества над детритом, и это показывает на отклонение от нормы структуры сестона. Указанное соотношение проявляется чаще всего в сильно евтрофируемых водоемах и может быть показателем нарушения естественного устойчивого состояния экосистем.
Сбор, сохранение и хранение образцов. Образцы следует собирать в пластиковых или стеклянных бутылках и сразу же охлаждать. Процедура: Условия окружающей среды не являются критическими для выполнения этого теста. Подготовка фильтра из стекловолокна. По усмотрению аналитика сушка может быть расширена, когда физический внешний вид образца показывает наличие жира или высокое содержание соли.
- Обратите внимание на вес фильтра.
- Охладите в эксикаторе, взвешивайте фильтр и записывайте данные.
Взвешенное вещество включается в круговорот по следующей схеме: взвешенное вещество – деструкционные процессы и его разложение – растворенное вещество. Соотношение между растворенным и взвешенным веществом варьирует в разных водоемах и в течение года, но при этом количества растворенного вещества в них значительно больше по сравнению со взвешенным. Время оборота взвеси в водоемах колеблется, составляя несколько суток или более, но в целом невелико. Включение взвешенного вещества в круговорот (в океане) представлено на рисунке 4.6.
Таким образом, взвешенное вещество является важным компонентом водных экосистем, его роль в их функционировании велика и разнообразна.
