Substancje obecne w wodach pochodzą z rozpuszczania minerałów ługowania skał i biochemicznego rozkładu substancji organicznych.

Domieszki składniki naturalne

Zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego(działalność ludzi)

Związki azotu (formy azotu)

-jony amonowe Nh4+ NH3 tzw. Amoniak

-azotany i azotyny No3- NO2-

-rzadziej w połączeniach organicznych

Obecność jonów nh4+ świadczyć może o zanieczyszczeniu wody ściekami. Ilości zw. Azotu są małe (śl. Kilka mg/l)

Klasyfikacja wg szkodliwości

I grupa – nieszkodliwe – często występujące Na, K, Ca, Mg, N, C, P, Fe, S, Cl, Br, F, Li, Sr, Al., S

II grupa – toksyczne – rzadko występujące i słabo rozpuszczalne Ti, Ga, Hf, Zr, W, Nb, Ta, Re, La, Os, Rh, Ir, Ru, Ba

III grupa toksyczne czesciej wystepujące Be, Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Ag, Cd, Hg, Tl, Pb, Sb

Przewodność elektrolityczna właściwa (konduktancja) wybranych rodzajów wód

Przewodnośc elektrolityczna

L 1 1 L k k

R= p--- K=---- k=------- ------ = ------ K=----

S p R S R R

R- opór rezystencja przewodnika wody

L- długośc ( grubośc warstewki wody)

S- pow przekroju

p- opór właściwy przewodnika (o dł 1cm, pow. 1cm^2)

k- przewodności właściwa kappa (dł. L=1cm pow. S= 1cm ^2)

k – stała elektrody pomiarowej

Pomiaru przewodności dokonuje się konduktometrem z elektrodą platynową. Jego działanie polega na zmierzeniu wielkości oporu elektrycznego R jaki stawia środowisko i uwzględnieniu stałej naczyńka elektrody k.

Przewodność opór elektryczny zależy od ilości i rodzaju jonów zawartych w wodzie, im większe stężenie tym jest ona większa. Jest miarą ilości doli w wodzie.

Steżenie soli

C= AK [mg(dm^3)-1]

K (niscy^-1)()kappa) przewodność właściwa

a[mg(dm^3)^-1/(niS cm^-1] współczynnik

a(Ca Cl2) 0,48, a (Na Cl) 0,51, a(CaSO4) 0,55

(Wartość 1 niS/cm to ok. 0,5 mg/dm^3 Na Cl)

Woda do picia z większości wodociągów:

Ok. 500-800 niS/cm

Woda najczęściej ujmowana do uzdatniania ok.1000niS/cm

Woda moraska ok 56mS/cm

(niS/cm mikro Siemens na cm)

(mS/cm mili Siemens na cm)

Woda chemicznie czysta bez soli

0,015 niS/cm 0C

0,055 niS/cm 20C

0,062 niS/cm 25C

Woda destylowana

Ok 0,5 niS/cm

Woda z górskich strumieni

Ok. 1,0 niS/cm

Substancje organiczne pochodzenia naturalnego

-zw humusowe, wyrwane z gleb bagiennych, znane jako humiany, kw huminowe i fulwowe (ich budowa jest bardzo złożona i nie poznana dokładnie)

-produkty przemiany materii

-zw pochodzące z rozkładu obumarłych organizmów

Zwykle nadają one wodzie barwę brunatno - żółtą.

Zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego

Metale ciężkie ołów, kadm, chrom, miedź, rtęć, cynk są toksyczne. Obecne w wodzie obniżają jej jakość (ich ilości są limitowane)

Sub organiczne

- odpływów poprodukcyjnych i niedokładnie oczyszczonych ścieków

Fenole, detergenty, produkty naftowe, kwasy tłuszczowe.

Obecność substancji organicznych jest potwierdzona podwyższonymi wskaźnikami utlenialności i ChZT (chemicznego zapotrzebowania tlenu)

Gazy rozpuszczone w wodach naturalnych

W wodach podziemnych występują

-powszechnie Co2, CH4, (N2,O2)

-mniej powszechne (małe ilości): H2, H2s, He, Ar, węglowodory „cięzkie”

- lokalne NH3, SO2, HCl, HF i inne.

CO2 i H2S są dobrze rozpuszczalne.

W wodach powierzchniowych występują najczęściej N2, O2, Co2

Dla obu rodzajów wód największe znaczenia posiada dwutlenek węgla.

Dwutlenek węgla CO2

Dwutlenek węgla wystepuje w formie wolnej – uwodniony CO2(aq) i jako kwas węglowy H2CO3

(Obie postacie nie są rozróżniane)

H2Co3 bardzo słąby kaws jego stopień dysocjacji zależy od pH. Dysocjuje dwustopniowo

H2CO3 H+ + HCO3- (k1)

HCO3- H+ + CO3 2- (K2)

Ponieważ K1>>K2 dlatego pH decyduje wyłącznie pierwszy stopień dysocjacji.

[H+][HCO3-]

K1= ------------------- (k1= 4,3 10^-7) (25C)

[H2CO3]

pH wody naturalnej

{-log[h+] = -log[k1] – log [H2CO3] + log [HCO3-]}

{ponieważ pH= -log [H+]}

pH = 6,52 + log[HCO3} – log[CO2]

[HCO3] lub [zas.] zasadowość wody mol/dm3

[Co2] zawartość dwutlenku węgla mol/dm3

Przemiany form dwutlenku węgla

1 dodanie kwasu

HCO3 + H= H2CO3()CO2 + H20)

2 dodanie zasady

CO2 + OH = HCO3 4,6 < pH < 8,3

CO2 + 2OH = CO3 2- + H2O pH > 8,3 – 13

Zasadowośc i kwasowość występują jednocześnie powodując tzw. Pojemność buforową:

1

HCO3 + H = H2Co3 (CO2 + H2O) (4,6 <pH<8,3)

pH= 6,52 + log[HCO3 – X1] log[Co2+X1]

X1 – ilość dodanego kwasu

2

CO2 + OH = HCO3 (4,6<pH,8,3)

CO2 + 2OH = Co3 2- + H2O (pH > 8,3 - 13)

pH = 6,52 + log[Hco3 + x2] – log[co2-x2]

x2 ilość dodanej zasady

Gazy rozpuszczone w wodach podziemnych występujące:

-powszechnie co2 n2 o2 ch4

-mniej powszechne h2 h2s He ar, ciężkie węglowodory

-lokalnie nh3 so2 hcl HF i inne

Prawo Henry’ego

Pl

Pi = H_DC i C= ---------------

H_D

Dla mieszaniny gazów –z „i” składnikami

Pi

Xi=---------------------

P_T

∑Pi=P_T

Wartości stałej H_D [MPa dm^3/mg]

O2 2,42*10^-3

CO2 6,17 *10 -6

H2S 2,72*10 -6

CH4 3,84*10 -3

Gdzie;

C- stężenie składnika w wodzie [mg/dm^3]

Pi –ciśnienie związkowe gazu w mieszaninie gazów [Pa]

PT – ciśnienie całkowite mieszaniny gazów [Pa]

Xi – udział objętościowy gazu w mieszaninie (ułamek molowy)

HD – stała Henry’ego

Zastosowanie procesu do napowietrzania

-do polepszania smaku i zapachu wody „świeżenie” wody i ścieków

-wprowadzania tlenu do wody potrzebnego do utleniania żelaza, manganu i substancji organicznych

Zasady działania aeratorów

1 Rozwinięcie powierzchni cieczy w gazie poprzez wprowadznie kropli lub cienkich strug wody do powietrza: rozdeszczenie; rozbryzg; kaskada.

Aeratory:

-rozdeszczające

-rozbryzgujące (ociekacze)

-kaskadowe

-rozdeszczająco-kaskadowe

Dysze napowietrzające rodzaje:

-typu drezdeńskiego Q_h = 6-9 m^3/m^2h

-amsterdamskie Q_h =3-8

-bałostockie q_h =5-10