книги из ГПНТБ / Карюхина Т.А. Химия воды и микробиология учебник

Жесткость речных вод обычно невысока — 1—6 мг-экв/л. Однако вода рек, прорезающих толщу известко­ вых и гипсовых пород, отличается повышенной жестко­ стью. Воды подземных источников имеют более высо­

разуется накипь на стенках варочных котлов, увеличи­

Для производственных целей использование жесткой воды часто совсем недопустимо. Так, жесткая вода не пригодна для систем оборотного водоснабжения, для питания паровых котлов, для технологического процесса производства высокосортной целлюлозы, искусственно­ го волокна и др.

80

-вило, определяется наличием гидрокарбонатов щелоч­ ноземельных металлов, следует более подробно рас­

Количественное соотношение между различными сое­ динениями углекислоты определяется уравнениями дис­ социации первой и второй ступени. Константы диссоци­ ации первой и второй ступени К\ и Къ зависят от кон­ центрации водородных ионов, поэтому существование различных форм углекислоты в растворе определяется

нейшем повышении значения рН (более 8,3—8,4) сво­ бодного С 0 2 в воде нет, а в растворе находятся гидро­ карбонат- и карбонатионы. При р Н ^ 1 2 в растворе на­ ходятся только карбонаты.

Экспериментально щелочность определяют титрова­ нием соляной или серной кислотой последовательно с

стоянием раствора, когда в нем останутся лишь гидро­ карбонаты и свободная углекислота. Метилоранж ме­ няет окраску при рН = 4~4,3, т.е. в момент, когда в растворе остается лишь свободная углекислота.

При титровании с фенолфталеином протекают реак­ ции нейтрализации гидроксильных ионов О Н - и карбо­ натных ионов с образованием соответственно воды и гидрокарбонатов:

О Н - + Н+ -у Н 2 0 ;

со3г-+ н+-> нсо^-.

Следовательно, расход кислоты на титрование с фе­ нолфталеином эквивалентен содержанию гидроокисей и половины карбонатов, так как последние нейтрализу­ ются только наполовину до НСОд".

Таким образом,

При дальнейшем титровании в присутствии метил­ оранжа проходит реакция нейтрализации гидрокарбона­ тов:

НСОз- + Н + С 0 2 + Н 2 0 .

Следовательно, весь расход кислоты от начала ней­ трализации и до конца эквивалентен содержанию ионов:

М = [ О Н - ] + [СО5-] + [НСХХГ] мг-экв/л.

Величина М символизирует общую щелочность во­ ды, а Ф — так называемую свободную щелочность, обусловленную наличием гидратов и половины карбона­ тов.

82

в разрушающем действии воды на металлы и далее на бетон. Сущность этого явления заключается в следую­ щем. Различные соединения углекислоты в воде нахо­

ленной концентрации гидрокарбонатов необходимо, что­

в растворе гидрокарбонатов, называется равновесной углекислотой.

не происходит растворения или выпадения карбонатов. Если количество С 0 2 в воде превышает равновесную кон­

ходит слева направо, в результате чего карбонат каль­ ция— соединение малорастворимое — выпадает в оса­ док.

§38. Содержание газов

Вводе природных источников чаще всего при­ сутствуют кислород, углекислота и сероводород. Нали­ чие кислорода и углекислоты не ухудшает качеств пить­ евой воды, но способствуют развитию коррозии металла

ибетона.

Воткрытых незагрязненных водоемах количество растворенного кислорода близко-к насыщению и состав­ ляет 8—9 мг/л. Иногда фиксируются значения, превы­ шающие предел насыщения при температуре определе­ ния, что свидетельствует о пересыщении воды кислоро­

дом, а также о присутствии его в воде в свободном, а не в растворенном состоянии. Количество кислорода в по­ верхностных источниках в верхних слоях выше, чем в

тельствует о загрязнении источника сточными водами. Соединения сероводорода в воде могут быть в виде

док сульфида железа FeS. Это явление можно иногда наблюдать в тупиковых участках водопроводной сети с малым обменом воды. В результате жизнедеятельно­ сти сульфатредуцирующих бактерий сульфаты перехо­ дят в сульфиды и реагируют с ионами железа.

Сероводород — токсичный газ, придает воде непри­ ятный запах, в хозяйственно-питьевых водах его присут­ ствие не допускается.

§39. Соединения азота

Вприродных водах азот находится в виде ор­ ганического (в составе белковых соединений микроор­ ганизмов), аммонийного, нитритного и нитратного сое­ динений. В процессе аммонификации органический азот переходит в аммонийную форму, а при наличии в среде окислительных условий (достаточного количества кис­

ка сточными водами, как бытовыми, так и производст­ венными. Поэтому в питьевой воде вообще не допуска-

84

ется присутствие органического и аммонийного азота. Окисленные формы азота, в особенности нитраты, сви­

§ 40. Соединения железа и марганца

Железо практически всегда присутствует в поверхностных и подземных водах; концентрация его зависит от геологического строения и гидрогеологиче­ ских условий бассейна. Соединения железа в воде при­ сутствуют в растворенной, коллоидной и нерастворенной форме.

В истинно растворенном состоянии трехвалентное железо может находиться в очень небольших концентра­ циях; необходимым условием при этом является нали­ чие сильнокислой среды. В природных водах большая часть Fe3 + присутствует в коллоидной форме и в виде тонкой суспензии.

Двухвалентное железо в воде в присутствии раство­ ренного кислорода очень быстро переходит в трехва­ лентную форму и образует малорастворимый гидрат окиси железа, выпадающий в осадок:

4Fe2 + + 8 Н С О ^ + 0 2 + 2 Н 2 0 -» 4Fe(OH)3 + 8 С 0 2 .

Повышенное содержание железа в поверхностных водах указывает на загрязнение их производственными стоками. Высокое содержание железа вызывает отло­ жение осадка в трубах и их зарастание, а- также ухуд­ шает вкус питьевой воды. Согласно ГОСТ 2761—57* в во­ де, подаваемой централизованными системами хозяйст- венно-пить'евого водоснабжения (при наличии обезжелезивающих установок), содержание железа допускает­ ся в количестве не более 0,3 мг/л._

Содержание марганца обычно меньше, чем железа. Так, для воды рек средней части нашей страны количе­ ство железа варьирует от 0,1 до 1 мг/л, а марганца — от 0 до 0,05 мг/л.

86

§ 41. Сульфаты и хлориды

Естественное содержание сульфатов в по­ верхностных и грунтовых водах обусловлено выветри­ ванием пород и биохимическими процессами в водонос­ ных слоях. Повышенная, концентрация сульфатов мо­ жет свидетельствовать о загрязнении источника сточны­ ми водами, в основном производственными. В известной степени содержание сульфатов определяет некарбонат­ ную жесткость воды. По ГОСТ 2761—57* предельное со­ держание сульфат-ионов в воде источников централизо­ ванного водоснабжения не должно превышать 500 мг/л.

Хлориды являются составной частью большинства природных вод. Как и сульфаты, они определяют некар­ бонатную жесткость воды. Содержание хлоридов есте­ ственного происхождения имеет большой диапазон ко­ лебаний. Однако в воде рек концентрация хлоридов невелика — она не превышает обычно 10 мг/л, поэтому повышенное количество хлор-ионов указывает на загряз­ нение источника сточными водами. В воде источников централизованного водоснабжения концентрация хлори­ дов не должна превышать 350 мг/л.

Предельное содержание хлоридов и сульфатов в питьевой воде устанавливается органами Государствен­ ного санитарного надзора в зависимости от местных ус­ ловий.

§ 42. Силикаты

В природных водах присутствуют силикаты и окись кремния, степень ионизации которой определя­ ется величиной рН. Содержание силикатов в природных водах зависит от геологических условий и от присутст­

H2 Si2 05(2 Si0 2 - H 2 0 ) кислот. Все эти кислоты при обыч­

щей котлы, так как дает силикатную накипь на стенках котлов. Наличие нерастворенных силикатов (песок) обусловлено атмосферными осадками, смывами и спус­ ком сточных вод.

86

§ 43. Сухой и плотный остатки

Под сухим остатком подразумевается сумма всех примесей воды, определяемая путем выпаривания пробы. При таком анализе не учитываются газы, лету­ чие компоненты и вещества, разлагающиеся при выпа­

фильтрата. Для ма'ломутных природных, а также пить­ евых вод результаты обоих определений очень близки, поскольку содержание взвеси в этих водах обычно не­ велико, а величина плотного остатка составляет внуши­

мый прокаленный остаток, позволяющий судить о соот­ ношении минеральной и органической части в остатке.

Соотношение это является ориентировочным, так как в результате прокаливания не только сгорают органиче-

.87

ские вещества (до С 0 2 , Н2О и NIT3 ), но частично разла­ гаются карбонаты с выделением СОг и также частично улетучиваются хлориды.

По ГОСТу прокаленный остаток не должен превы­ шать 1000 мг/л в воде источника, используемого для хо­ зяйственно-питьевых целей.

В процессе обработки воды сухой остаток изменяет­ ся, при этом он может как увеличиваться, так и умень­ шаться.

§44. Окисляемость

Взависимости от степени загрязненности во­ да содержит большие или меньшие количества веществ, способных реагировать с окислителями: пермангаиатом, бпхроматом, йодатом.

Для питьевых и природных.вод в качестве окислите­ ля применяют перманганат калия. Определение произ­ водится по методу Кубеля и называется перманганатной окисляемостью. Под окисляемостью понимают ко­ личество кислорода, эквивалентное количеству расходу­ емого окислителя.

В природных водах пермангаиатом окисляются не­ которые гуминовые вещества, сульфиды, двухвалентное железо, нитриты и др. Средняя величина окисляемости речных вод — около 10 мг/л. Повышенная величина окис­ ляемости характеризует наличие посторонних загрязне­ ний, внесенных со сточными водами.

§ 45. Биологические загрязнения

При анализе природных и питьевых вод опре­ деляют количество бактерий, растущих на мясо-пептон-

анализе воды источника водоснабжения дополнительно

составляют лишь 0,001—0,01 часть всех микробов, со­ держащихся в воде.

В контрольной практике определения качества воды используется метод посевов на твердые среды. В каче-

88

стве общепринятого приема определения сапрофитной микрофлоры является посев на МПА. Среда МПА име­ ет состав: 1 л мясного бульона,' 10 г пептона, 5 г хло­ ристого натрия, 20 г агар-агара (продукта, получаемого из морских водорослей, дающего плотные гели). Срок инкубации — 24 ч три температуре 37° С.

В речных водах, используемых в качестве источни­ ков централизованного водоснабжения, число бактерий общего счета колеблется по сезонам года и находится в прямой зависимости от степени загрязненности воды. Чем более загрязнена вода, тем выше концентрация сапрофитов, но видовой состав при этом беднее и менее разнообразен, чем в чистых водах.

Вреках европейской части СССР число бактерий общего счета в течение года меняется в пределах 3— 3000 колоний в 1 мл.

Впитьевой воде число бактерий общего счета по ГОСТу не должно превышать 100 колоний в 1 мл.

Присутствие в воде патогенной микрофлоры оцени­ вается по наличию бактерий кишечной палочки (колитест). Коли-тест позволяет определить эпидемиологиче­ скую опасность воды, поскольку наряду с бактериями Coli в ней могут присутствовать возбудители брюшного тифа, паратифа, холеры и др. Наличие бактерий Coli в воде считается показателем фекальных загрязнений.

Определение бактерий Coli выполняется путем посе­

Результат коли-теста выражается двояко: числом бактерий в 1 л воды и числом миллилитров воды, в ко­

По ГОСТу допустимый коли-индекс воды источников водоснабжения зависит от способа ее очистки. Если на­ мечается только хлорирование воды, то допустимый ко­ ли-индекс—не более 1000; при полной очистке воды— до 10 000. В питьевой воде коли-индекс должен быть не более 3.

В практике эксплуатации водопроводных станций не-" редки случаи, когда исходная вода не удовлетворяет

89