Bilans tlenowy wód. Opisać parametry bilansu tlenowego:
NZT (natychmiastowe zużycie tlenu) – umowny wskaźnik zanieczyszczenia wód i ścieków, który wyraża ilość tlenu zużywanego w ciągu 15 minut na utlenienie związków silnie redukujących. Charakteryzuje związki, które po 15 minutach
w wodach i ściekach mogą ulec przekształceniu (np. aldehydy które przechodzą w kwasy tłuszczowe). Im mniejszy rodnik tym toksyczność w tych wodach jest bardziej prawdopodobna).
ChZT (chemiczne zapotrzebowanie tlenu) umowne pojęcie oznaczające ilość tlenu (mg/dm³), pobranego z utleniaczy (np. dichromiany Cr2O72-, manganiany VII MnO4-) na utlenienie związków organicznych i niektórych nieorganicznych (np. siarczanów IV, siarczków, żelaza II) do najwyższego stopnia utlenienia. Stosowane jako miara zanieczyszczeń w wodzie i ściekach.
BZT5 (pięciodniowe biochemiczne zapotrzebowanie tlenu) wskaźnik który odtwarza proces samooczyszczania wód i ścieków w jego naturalnych warunkach, wyraża on ilość tlenu jaka jest potrzebna do utlenienia całkowitego związków organicznych zawartych w dm3 próbki, która jest przechowywana w ciemni w 20°C przez okres 20 dni. Proces ten wymaga zaszczepienia próbki za pomocą ścieków bytowo-gosp. które powinny być odstane co najmniej przez dobę do półtorej, nie dłużej.
OWO (ogólny węgiel organiczny) jednostka przeliczeniowa stosowana w hydrochemicznej ocenie jakości wód, określa ilość węgla organicznego w wodzie w związkach organicznych i nieorganicznych(przez całkowite spalenie próbki, a następnie analizę osadu metodami spektrometrycznymi).
Fotosynteza proces stanowiący jeden z najważniejszych etapów cyklu obiegu O2 w przyrodzie. Ditlen jest zużywany w procesach w których wytwarzana jest niezbędna do życia energia przez utlenianie substancji organicznych. Ditlenek węgla łączy się z wodą, która spełnia rolę donora wodoru, koniecznego do redukcji CO2 w reakcji katalizowanej przez światło powstaje wodorowęglan oraz tlen:
CO2 + nH2O →hV→(CH2O)n +nO2
Reakcja ta zachodzi wyłącznie z udziałem energii świetlnej, która jest absorbowana przez rośliny zielone (zawierające chlorofil) i jest przekształcana w energię chemiczną, która jest magazynowana w połączeniach organicznych. Na wytworzenie 180g (1mol) glukozy (C6H12O6) potrzebna jest energia w ilości ok. 2900kJ w temperaturze 298K (25°C) pod ciśnieniem normalnym (975hPa). Przy rozkładzie 1 mola glukozy z udziałem tlenu odbywa się proces oddychania tlenowego:
C6H12O6+02→CO2+O2+energia
Proces ten odbywać się może przez cały rok przy dostępie światła słonecznego- im większy dostęp energii słonecznej, tym proces jest intensywniejszy.
Oczyszczanie wody rzecznej sposoby, dobór metod:
Reakcje chemiczne zachodzące w wodach powierzchniowych:
Metody usuwania zanieczyszczeń wód powierzchniowych:
Bilans jonowy wód, param. przydatności wody do picia: Bilans jonowy jest podst. testem poprawności wyników analiz chemicznych wód opadowych, roztworów glebowych oraz wód podziemnych i powierzch. Opiera się on na zasadzie elektroobojętności wody, wymagającej by suma anionów była równa sumie kationów.
Parametry wód-ścieków
| 1 klasa | ścieki | |
|---|---|---|
| temp. °c | do 22 | pow. 28-35 |
| pH | 6,5-8,5 | <5,5 lub >9,5 |
| BZT5 [mgo2/dm3] | do 2 | pow.12 |
| przewodnic. [µs/cm3] | do 500 | pow.2000 |
| sub. rozp. [mg/dm3] | do 250 | pow.1200 |
| SO42-[mgSO42-/dm3] | do 100 | pow.300 |
| Cl [mgCl-/dm3] | do 100 | pow.400 |
| suma metali [mg/dm3] | do 1 | pow.1-2 |
| fosfor ogólny [mgP/dm3] | do 0,2 | pow. 1 |
| azot ogólny [mgN/dm3] | do 2,5 | pow. 20 |
| chlorofil [µg/dm3] | do 10 | pow.100 |
| zawiesina ogólna [mg/dm3] | do 15 | pow. 100 |
Parametry wody i ścieków i opisać je:
Omów anomalne właściwości wód: – Ze wzrostem masy cząsteczkowej rośnie temperatura topnienia i wrzenia, – objętość wody zmniejsza się w zakresie temp. od 0÷4°C, powyżej 4°C rozszerza się. Wykazuje tzw. anomalną rozszerzalność cieplną – oznacza to, że w temp. 4°C woda ma największą gęstość i obj.
Proc. samooczyszczania wód – reakcje: Samooczyszczanie jest zjawiskiem fizyczno-biochemicznym, polegającym na samoistnym zmniejszaniu się stopnia zanieczyszczenia wód (ścieków). Można ten proces rozumieć dwojako:
- złożony zespół procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych, które prowadzą do zmniejszenia stężenia zanieczyszczeń w wodach lub w ściekach. Wody powierzch. posiadają naturalną zdolność samooczyszczania. Proces samooczyszczania występuje w wodach płynących i stojących, ale z różną intensywnością. W praktyce rozważa się samooczyszczanie zachodzące w rzekach: rozcieńczanie ścieków wodami odbiornika, mieszanie ich z wodami dopływów, oczyszczanie mechaniczne przez osiadanie na dnie lub brzegach zawiesin oraz substancji zawieszonych pływających po powierzchni. W grupie zjawisk chemicznych mogą występować reakcje zachodzące między składnikami występującymi w wodach (ściekach) i polegające na zachodzeniu reakcji zobojętniania, utleniania, redukcji oraz kompleksowaniu i hydrolizie, a także innych przemianach chemicznych prowadzących do obniżeniu szkodliwego charakteru wód. Zjawiska biochemiczne dotyczą głównie zanieczyszczeń organicznych. Są to zanieczyszczenia typowe dla ścieków bytowo-spożywczych. Zanieczyszczenia te po zmieszaniu z wodami odbiornika mogą stanowić bazę przemiany materii organizmów roślinnych i zwierzęcych rozwijających się w wodzie. Organizmy te stanowią ekologiczny samoregulujący się łańcuch pokarmowy dla rozwoju ryb i ptactwa wodnego.
- występowanie procesów: biodegradacji, sedymentacji oraz adsorpcji. Należy brać także pod uwagę procesy fotolizy i parowanie z powierzchni wody, zwłaszcza gdy w wodach (ściekach) obecna jest zwiększona ilość związków organicznych. Proces samooczyszczania może być rozważany także jako zespół zjawisk prowadzących do mineralizacji zanieczyszczeń. Przy takim podejściu najważniejszym procesem jest biodegradacja związków) organicznych, która polega na rozkładzie zanieczyszczeń organicznych w obecności rozpuszczonego tlenu i z udziałem mikroorganizmów: Zanieczyszczenia organiczne+O2 (z udziałem mikroorganizmów) = związki nieorganiczne ) np. CO2, H2O, NxO, SO4 itp.). Warunki ograniczonego dostępu tlenu lub warunki beztlenowe świadczą o bardzo dużym zanieczyszczeniu wód (ścieków)
Procesy zachodzące w tlenowym oczyszczaniu można przedstawić następującymi równaniami typu redoks:
a) Bezpośrednie enzymatyczne utlenianie:
CxHyOz+(x+1/4y+1/2z)O2+enzymy→xCO2+1/2y H2O+deltaG1
b) Asymilacja (synteza):
N(CxHyOz)+nNH3+(x+1/4y-1/2z-5)O2+enzymy→ n(C5H7OzN)+n(x-5)CO2+n/2(y-4)H2O + deltaG2
c) Autooksydacja substancji komórkowej:
N(C5H7OzN)+5nO2+enzymy→5nCO2+2n H2O+nNH3 + delta G3
Drugim ważnym procesem samooczyszczania jest sedymentacji zawiesin. Powoduje ona zmniejszenie ilości zanieczyszczeń w wyniku osiadania cząstek zawieszonych w wodach, pod wpływem siły grawitacyjnej. Zachodzi ona w tych miejscach zbiorników lub rzek, gdzie występuje zmniejszona prędkość przepływu wody, czego przejawem jest obniżona jej mętność. Prędkość przepływu jest różna w rzekach nizinnych i górskich, typowa prędkość przepływu ścieków w osadnikach wtórnych wynosi od 0,01 do 0,05 m/s.
•fizyczne: cedzenie, sedymentacja w osadnikach, napowietrzanie, filtracja, chłodzenie,
•fizykochemiczne: odżelazianie, odmanganianie, koagulacja, adsorpcja, wymiana jonowa, elektroliza, odwrócona osmoza,
•chemiczne: zmiękczanie, odkrzemianie, odkwaszanie, alkalizacja, zakwaszanie, chlorowanie, ozonowanie,
•biologiczne: filtracja powolna, denitryfikacja,
•termiczne: podgrzewanie, destylacja, wymrażanie.