1.Środki służące do oceny wody:
a)azot amonowy - w wodach występuje na skutek redukcji azotynów i azotanów przez siarkowodór ;
b)azotyny - produkt przejściowy, org. zw. azotowe ulegają rozpadowi, przechodzą w amoniak, a w środowisku zawierającym tlen - w azotyny, które ulegają utlenieniu do azotanów;
c)azotany - najwyższy stopień utlenienia azotanowych zw. org. i nieorg.; wskutek działalności rolniczej doszło do naruszenia obiegu azotu, objawia się to gwałtownym wzrostem azotanów w wodach podziemnych. Około 15% azotu sztucznie wprowadzone do gleby nie wraca do atmosfery tylko przedostaje się do wód podziemnych. Wysoka zawartość azotanów w przewodzie pokarmowym jest nie korzystna: następuje redukcja azotanów do azotynów powodujących utlenienie jonów Fe2+(hemoglobiny) do jonów Fe3+.
Azotany działają powodując:
*niedotlenienie
*nadciśnienie
*działanie rakotwórcze
d)chlorki - mają dużą rozpuszczalność, występują we wszystkich wodach naturalnych. Mogą pochodzić z gleby, pokładów soli, zanieczyszczeń ściekami i odpadami pochodzenia zw. Dopuszczalna zawartość chlorków w wodzie pitnej 300 mg/dm3, nie mogą to być chlorki pochodzące ze ścieków.
e)siarczany - najczęściej spotykane w wodach nat., stanowią produkty utleniania siarki lub siarczków pochodzenia biologicznego, dopuszczalna zawartość w wodach pitnych 200 mg/dm3.
f)fosforany - sole fosf. pochodzenia mineralnego lub org., w wodach pow. Nawet setne i dziesiętne części mg/dm3 wpływają na rozwój glonów.
g)żelazo, mangan - występują w wodach podziemnych jako siarczany lub wodorowęglany; dop. zawartość Fe 0,5 mg/dm3, Mn 0,1 mg/dm3, mogą występować nawet dziesiątki miligramów. Wytrącają się z wody przy kontakcie z powietrzem w postaci ciemnego osadu.Ze względów ekspl nie nadaje się do picia.
h)krzem - w wodach nat. występują w związkach mineralnych i organicznych, najwięcej Si mają wody podziemne 30-40 mg/dm3, wody pow. ok. 10 mg/dm3, obecność Si w wodzie pitnej nie odgrywa żadnej roli, szkodliwa jest krzemionka zasilająca kotły, bo powstaje kamień.
i)twardość wody - wywołana przez węglany kwaśne lub wodorotlenek magnezu - tw. węglanowa wywołana przez inne związki wapnia i Mg - tw. niewęglanowa; z gospodarczego punktu widzenia duża twardość jest niepożądana ze względu na tworzenie kamienia kotłowego. Dop. norma 500 mg CaCO3 /dm3.
j)zasadowość - nadają obecne: węglany, kwaśne węglany, wodorotlenek wapnia, magnezu i sodu; znaczenie sanitarne drugorzędne, pożądana przy zasilaniu kotłów sucha pozostałość charakt. zawartość soli min. i org. w wodzie. Dop. zawartość 800 mg/dm3.
k)rozpuszczone gazy - uwzględnia się: CO2, O2, N2, metan, siarkowodór
*H2S - pochodzenia org., biol., ma przykry zapach, smak, własności agresyjne, woda nie może zawierać siarkowodoru
*CO2 - we wszystkich wodach nat., pod wzgl. gosp. i przem. Obecność niepożądana, bo może wykazać agresywność do metali i betonu
l)O2 - występuje w czystych wodach nat., do 14 mg/dm3, obniżenie wywołują substancje red., bardzo zanieczyszczona <14 mg/dm3.
ł)detergenty - syma <0,5 mg/dm3
m)substancje trujące - metale ciężkie, cyjanki subst. org. - dop zawartość w normach dla wód pitnych, metale ciężkie pochodzące z zanieczyszczeń pow. wskutek ługowania z żużli hutniczych, elektrowni, elektrociepłowni; sole metali ciężkich łatwo wnikają do org. przez drogi oddechowe.
n)fluor i jod - fluor w wodach nat., ma wpływ na układ kostny - korzystny dla 0,5-1 mg/dm3, szkodliwy powyżej 1,5.
Jod ma znaczenie zdrowotne, dziennie 50-100 mg.
o)subst. bakteriologiczne - bakterie występujące w wodach pow., są obojętne dla org., ale znajdują się też chorobotwórcze (cholera, czerwonka); ilość waha się ze zmianami sezonowymi, ocena odbywa się na podstawie miana Coli, czyli bakterii okrężnicy (najmniejsza objętość wody w której wykryto 1 bakterie Coli, czyli pałeczkę okrężnicy).
2.Najczęściej usuwane z wód są:
-subst org pochodzenia autropog. i naturalnego
-zan. zawieszone i koloidalne powodujące mętność i barwę
-subst. powodujące smak i zapach wody
-zw. żelaza, manganu, metali ciężkich
-gazy rozp.( CO2, H2O, CH4)
-domieszki powodujące twardość i zasolenie
-pasożyty, bakterie, wirusy, czasami glony
3.Ocena jakości stanu wody:
-rodzaj procesów wymaganych, jednostkowych uzdatniania wody oraz unieszkodliwiania ścieków i osadów powst. podczas oczyszczania wody
-parametry technologiczne wytypowanych procesów
-rodzaj i dawki niezbędnych chemikaliów
-rodzaj mat filtracyjnego oraz sorbenta, jeżeli zalecana jest sorpcja
-sposób i miejsce dezynfekcji w układzie technolog.
Woda oczyszczana musi być stabilna (w stanie równowagi węglanowo - wapniowej).Po procesie jednostkowym dobiera się urządzenia.
4.Procesy jednostkowe oczyszczania wody:
a)napowietrzanie i odpędzanie gazu - usuwa się gazy rozp. i inne powodujące smak i zapach
oraz lotne zw org., zwiększa się zawartość tlenu,a przez usunięcie CO2 zwiększa się pH wody- wprowadzenie do wody tlenu rozp. stwarza war. do hydrolizy i utleniania zw. Fe i Mn i zapobiega powst. środków red. Pogłębiając problemy smaku i zapachu.
b)koagulacja - stosowana do usuwania cząstek z wody o rozdrobnieniu koloid. 10-5 - 10-7cm zapewnia destabilizację i agregację cząstek koloidalnych org. i nieorg., które jako większe aglomeraty usunięte mogą być z wody w prasach sed. flotacji i filtracji. Usuwane są inne zan., (bakterie , jony metali ciężkich, wielopierścieniowe węglowodory aromat., pestycydy). Po koagulacji konieczne jest wiązanie agresywnego CO2, który nadaje wodzie charakter korozyjny.
c)sendymentacja i flotacja - zapewniają usunięcie zawiesin obecnych w wodzie surowej jak i w wodzie po koagulacji lub strąceniu chem.. W procesie send. usuwanie zawiesiny mające ciężar właściwy większy niż woda, podczas flotacji możliwe jest usunięcie cząstek o ciężarze właściwym mniejszym niż woda, bądź większym przy zastosowaniu do flotacji powietrza. Flotacja nieraz zastępuje sedymentację w procesach oczyszczania wody, stosuje się ją do usuwania glonów i cząstek skoagulowanych w wodzie o niskiej temperaturze.
d)filtracja - usuwa zawiesiny i zasocjowane zan. w technologii wody filtracja pospieszna i powolna; pospieszna najczęściej stosowana po wcześniejszych procesach oczyszczania wody, stos. się f. bezpośrednią przez złoża wielowarstwowe. Skuteczność powolnej jest sumą efektów uzyskiwanych podczas filtracji pospiesznej i procesów biochem. zachodzących z udziałem bakterii zasiedlających złoże filtrów powolnych.
e)usuwanie zawiesin i glonów przy zastosowaniu mikrosit zapewnia wysokie efekty eliminacji z wody mikroorg. oraz zawiesin org. i nieorg., jest to wstępny proces w ukł. oczyszczania wód powierzchniowych ujmowanych ze zbiorników scentrofizowanych.
f)wymiana jonowa - stos. do usuwania z wody subst. rozp. kationy, aniony na jony ruchliwe grup funkcyjnych jonitów, wymianę kationów zapewniają kationity, anionów - anionity.
g)chemiczne strącenie - stos. w celu usuwania niektórych jonów z wody, polega na wytrąceniu z wody słaborozp. Związków usuwanych jonów. Wytrącające związki spełniają często role sorbentów innych zanieczyszczeń oraz bakterii i wirusów. Po chem. strąceniu i koagulacji niezbędne procesy sendymentacji, filtracji i czasami korekty pH. Proces ten jest stosowany przy oczyszczaniu wód do celów przem.
h)sorpcja na węglu aktywnym - służy do usuwania rozpuszczonych zw. org. w tym ich produktów niepełnego utlenienia chem.; możliwa jest dechloracja wody na węglu aktywnym, który obniża ilość zanieczyszczeń powodujących barwę , smak.
i)utlenianie chemiczne stosowane w celu:
*usuwanie zw. barwnych oraz powodujących smak i zapach
*utlenianie org. zw. trudnych do usunięcia w innych procesach jednostkowych.
*wspomagania flokulacji
*utlenienie Fe, Mn, koloidów ochronnych
*dezynfekcji i obezwładniania glonów
Utleniaczami są: Cl, O3, dwutlenek chloru, nadmanganian potasu,po utlenianiu stosuje się sorpcje.
j)procesy membranowe - mają zastosowanie do: odsalania wód, w technikach specjalnych; do procesów membranowych należą: odwrócona osmoza, elektroliza, odwrócona elektroliza, ultrafiltracja, usuwane mogą być różne domieszki i zanieczyszczenia.
k)Dezynfekcja - niszczenie mikroorg. obecnych w wodzie, zabezpieczenie jakości sanitarnej w sieci wodociągowej. Proces stosowany na końcu oczyszczania wody, w przypadku ujmowania wód z glonami - odczynniki dezynfekcji dodajemy do wody na początku. Celem dezynfekcji końcowej jest niszczenie mikroorg. obecnych w wodzie po wcześniejszych okresach oczyszczania i zabezpieczaniem wody przed rozwojem bakterii.
Czynniki dezynfekcji:Cl, chloroaminy, ClO2, prom UVB i O3.
5.Woda pitna - podstawowe wymagania epidemiologiczno - sanitarne, temp. 8-120, odpowiednia ilość składników: J, Fe, CO2
ocena na podstawie wskaźników:
a)fizyczne:
-temperatura - wody podziemne - nie wykazują wahań temperatury; powierzchniowe - wahania temp.
-mętność - wywołują bardzo zdrobnione roślinne cząstki, wyższe drobnoustroje, cząstki piasku, gliny
-barwa - woda chemicznie czysta jest bezbarwna, mają wpływ związki Fe, Ca, substancje organiczne, związki humusowe, substancje barwne dostające się wraz ze ściekami. Oznaczanie poprzez porównanie z wzorcami zaraz po pobraniu próbki.
-zapach - zależy od temperatury, rozpuszczonych w niej gazów i od jej składu chemicznego. Przyczyna zapachu: promieniowce wypłukane z ziemi żyjące dzięki osadom dennym, substancje pochodzenia mikroorganicznego: węglowodany, aldehydy, ketony estry.Zapach: roślinny, gnilny, specyficzny.
-smak - wpływ: zawartość soli i gazów, szczególnie zawartość O2, CO2, które rozpuszczone w wodzie nadają jej świeżość.
-pH - większość 6,5-8,5 pH (norma), duża zawartość CO2 - 6-6,2pH, stałe oznaczanie ma znaczenie w procesach uzdatniania.
b)chemiczne:
-utlenialność - zdolność do utlenienia nadmanganianu potasu spowodowana zawartością substancji zdolnych do utleniania się w danych warunkach; są to głównie związki organiczne oraz : H2S, sole Fe, azotyny, siarczyny.
-związki azotu - rozkład substancji białkowych pod wpływem bakterii, stosowanie nawozów mineralnych, gospodarka odpadowo-ściekowa, emisja NOx, przez przemysł i silniki.
-NH4 - pochodzi z biochemicznego rozkładu związków roślin, w wodach podziemnych może występować na skutek redukcji NO2- lubNO3- przez H2S lub inne środki redukujące.
-azotyny - produkt przejściowy w cyklu azotowym, ulegają biochemicznemu rozpadowi, przechodzą w amoniak, a następnie w środowisku zawierającym O2 w azotyny.