Woda w gospodarstwach komunalnych

Środek higieny miast, osiedli, domów

Baseny, turystyka

Środek leczniczy - leczenie oddziaływanie znane już od czasów starożytnego Egiptu. Wodolecznictwo rozpoczął Hipokrates. Dziś istnieje SPA - samat per Aqua - zabiegi z użyciem wody w szczególności hydroterapia. Często stosuje się w celu leczenia dolegliwości mięśniowo- stawnych. Popularne stają się zabiegi flotacyjne gdzie leży się w wodzie z ograniczeniem bodźców zewnętrznych ( światła, dźwięku). Inne zabiegi to talessoterapie

Wyrównywanie braków wody:

-spektakularną czynnością jest przerzut wody - transport wody z regionów gdzie jest tam gdzie jest niedomiar. Powodem może być rozwój rolnictwa, urbanizacja, zanieczyszczenie rodzimych źródeł. Można to czynić poprzez: rzeki, zapory, kanały, rurociągi (na terenach różnych wysokości lub poprzecinanych innymi przeszkodami), zbiornikowce (pobieranie wody i kierowanie w różne strony świata, np. Izrael) stosuję się zbiornikowce o v=0,5 mln BRT, cysterny samochodowe (zapotrzebowanie w wodę regionów podczas skażenia lub awarii). Przerzuty wody cechują się jednak pewnymi kosztami w zależności od metody.

-Kolejną metodą do oszczędzania wody jest zamykanie obiegów. Jest to jak na razie najlepszy sposób na oszczędzanie. Musi być jednak odpowiednio przeprowadzony i przygotowany do obiegu po użyciu. Zamknięcie może być czynione przez zamknięcie bezpośrednie lub jako system jezior.

Wody można poklasyfikować wg wielu kryteriów

-Pochodzenie

-temperatury

-stopień mineralizacji

-skład chemiczny

skład gazowy

-obecnośćczynników promieniotwórczych

-oddziaływanie na żywe organizmy

Temperatura - (rys. 2.1) ze względu na temp może być b zimna, zimna, ciepła, gorąca, b gorąca, wrząca. Temp wody zależy od klimatu. Ma znaczenie przy wykorzystaniu wody do celów produkcyjnych.

Stopień mineralizacji - zawartość minerałów. Występuje z reguły w postaci zjonizowanej (kationy, aniony). Istnieje wyszczególnienie: wody słodkie, zmineralizowane, słone. Wodę słodką od słonej wyznacza granica zawartości soli 1 g/m3. Wody mineralizowane zwane są często „JAKOŚ”.

Skład chemiczny

Przeznaczenie - w zal od przeznaczenia stawiane są jej odpowiednie wymagania: pitna, rolnicza, chłodząca, dla innych celów (poza rolnictwem), produkcyjne (wytwarzanie konkretnych produktów), zasilające kotły parowe (podst surowiec w produkcji en elektrycznej. Musi być odpowiednio czysta, nie może zostawiać osadów).

Pochodzenie - z ziemi(stojące i płynące wody powierzchniowe), z nad ziemi(atmosfera, opadowe), z podziemi(podskórne, wgłębne -do 10m, głębinowe- pow 100 - źródlane i artezyjskie).

wody opadowe są to wody z atmosfery, kropel, chmur, mgieł przedostające się do atmosfery w proc parowania dzięki en słońca i geotermii. Wody w chmurach są to „hydrometeory” - z nich się biorą opady. Chmury pojawiają się do ok 2 km. Z opadów w skali rocznej ok 100 000 m3 na lądy. Do niedawna wody opadowe uważane były za najczystsze. Dziś czym większe uprzemysłowienie tym większe zanieczyszczenie (tl siarki, azotu, ołów, amoniak). Skład wód opadowych zmienia się po zetknięciu z ziemią. Potem jest infiltracja - wsiąkanie. Jest ona dalej zanieczyszczana przez nieczystości w glebie, ale dzięki naturalnej filtracji od razu czyszczona. Wody opadowe są gł źródłem azotu dla procesów biochemicznych.

Wody powierzchniowe - wody stojące lub płynące lub w fazie stałej (nietopniejące lody i śniegi). Osobne dziedziny nauki zajmują się każdą z form pochodzenia. Jakość zależy od pory roku, klimatu, powodzi, charakterystyki geologicznej, zlewni (obszaru z którego woda spływa). Wody te na ogół nie nadają się do bezpośredniego wykorzystania. Na jakość wpływa rodzaj zasilenia (powierzchniowe, gruntowe - wody podziemne), parowanie, klimat (zmienia się z zal od pory roku). Ważną rolę w czystości odgrywa proces samooczyszczania. Wody stojące, a właściwie ich jakość, zależy także od sposobu zasilenia. Tu pojawia się stratyfikacja, zmiana składu chemicznego na głębokości. Następuje rozwarstwienie się ze względu na temp i ciśnienia.

Wody podziemne - zasilane gł wodami opadowymi poprzez infiltracje. W zal od warstw przez jakie opady przenikają zależy ich skład chemiczny i czystość. Ogromne wody podziemne są pod Sacharą.

Wody podskórne zalegające nad pierwszą nieprzenikalną warstwą. Są to wody dostarczające roślinom pożywienie. Są mocno zanieczyszczone i temp zal od warunków.

Wody gruntowe - pod pierwszą warstwą nieprzepuszczalną 8-10m, wody dość czyste, zasilają studnie, zdatne do picia.

Wody głebinowe - pow 100-200 m ich kształt zal od warstw nieprzepuszczalnych. W zależności od wydobycia mogą być źródlane i artezyjskie. Cechuje je stała temp, obecność minerałów i substancji leczniczych.

Wody mineralne - stałej jakości i stężenia składników. Działanie lecznicze. Najważniejsze składniki CO2, siarkowodorki, Na, Fe, Br, jod,) w Polsce istnieje szereg zdrojów wodnych. Balneologia - dziedzina wiedzy zajmująca się wodami leczniczymi.

Zagrożenia dla maszyn energetycznych:

Korozje - usuwamy odgazowywaczem

Kamień - zabezpieczamy się przygotowując wodę e zbiorniku jonitowym

Pienienie się wody - piana powoduje przedostanie się kropel wody do pary, przedostają się zanieczyszczenia

Blokowanie jonitów - związki żelaza które dostały się do wymienników jonitowych powodują niemożliwość ich regenerowania.

JAKOŚĆ WODY - klasyfikacja według:

-zanieczyszczenie z punktu widzenia pochodne (biologiczne, fizyczne, chemiczne)

-łatwość usunięcia zanieczyszczeń (rozpuszczone, mieszane, koloidalne)

-względy sanitarne (obojętne, trujące, pozytywne)

układ dyspersyjny- u. wielofazowy, w którym występuje faza rozpraszająca i rozproszona

Rozróżniane są układy dyspersyjne: (wg. stopnia dyspersji):

-faza rozproszona to cząstki stałe >500nm->zawiesina (można go łatwo rozdzielić prostymi metodami fizycznymi: filtrowanie, sedymentacja)

-faza rozpuszczona to cząstki <1nm (wymiary molekuł)->roztwór (odseparowanie : destylacja, odczynniki chemiczne)

-faza rozpuszczona między 1 a 500nm-> układy koloidalne- w celu rozdzielenia faz stosuje się koagulację

Wskaźniki jakości wody:

-fizyczne: temperatura, barwa, smak, przeźroczystość, mętność

-chemiczne: odczyn (pH), twardość, zasadowość, kwasowość, korozyjność, utlenialność, sucha pozostałość

-tlenowe: BZT5, CHZT

-biologiczne

-indeksy

Zapach/smak wytwarzają gazy pochodzące z substancji organicznych. Istnieją zapachy: roślinny, gnilny. specyficzny. Inną skalą jest intensywność zapachu: 1-5. Pomiar może być na zimno lub na gorąco.

Smaki: słony, słodki, gorzki, kwaśny. Kombinacje smaków tworzą posmak. Skala intensywności: 1-5.

Metody oceny wody

-badanie niektórych wskaźników

-metody biologiczne (posługiwanie się organizmami wskaźnikowymi, które rozwijają się w wodzie o określonej czystości):

Skażenie wody, zanieczyszczenia, zatrucia:

-skażenie- woda zawiera substancje nie występujące w stanie naturalnym (chemiczne, termiczne, biologiczne)

-zanieczyszczenie- zawiera substancje powodujące niezdatność do danego celu

-zatrucie- zawartość substancji uniemożliwiających podtrzymanie życia organicznego

Kształt powierzchni swobodnej - każdy układ dąży do tego by energia wewnętrzna była możliwie mała. Składniki energii wewnętrznej zależne od powierzchni podzielić można na:

- energię powierzchniową

- energię grawitacji (położenie środka ciężkości)

Każda ciecz przybierać będzie taki kształt aby E→min.

Objętość rośnie z 3-cią potęgą wymiaru liniowego a powierzchnia z 2-gą potęgą wymiaru liniowego, tak więc mamy ścisłą zależność od wymiarów liniowych.

Napięcie powierzchniowe - każda ciecz zachowuje sie jakby na powierzchni była sprężysta błona. Siły potrzebne do zwiękrzenia tej powierzchni to siły napięcia powierzchniowego (siły potrzebne do przeciwdziałaniu „rozciąganiu błonki”)

Zwiększanie napięcia powierzchniowego - konieczne jest włożenie pracy o wartości
. Jest to praca potrzebna do zwiększenia o x (m) powierzchni.

Napięcie powierzchniowe odgrywa ważną rolę. Na przykład:

- impregnacja - zwiększanie napięcia powierzchniowego celem uszczelnienia i zabezpieczenia przed przenikaniem wody.

-pranie - duże napięcie powierzchniowe utrudnia wymywanie brudu. Napięcie obniżamy poprzez detergenty. Pozwala to na wnikanie środka myjącego pomiędzy tkaninę a brud.

- składowanie odpadów - konieczne duże napięcie podłoża, zapobiega wnikaniu odpadów podczas opadów.

Napięcie powierzchniowe wpływa na menisk.

Czynniki wpływające na napięcie powierzchniowe: rodzaj cieczy, temperatura.

Osmoza - wyrównywanie różnic stężeń, samoistne przenikanie substancji przez błonę półprzepuszczalną z roztworu o mniejszym stężeniu do większego stężenia. Jest procesem istotnym i powszechnym. Procesy osmotyczne decydują bowiem o tym, co dostaje się lub jest wydalane z organizmu.

Proces przebiega tak, że czysty rozpuszczalni wnika do roztworu ρ↑, p↓, rośnie ilość cząsteczek (?) i gdy osiągniete zostanie pret , proces zanika. Ciśnienie przy którym samorzutny proces zanika nazywa się ciśnieniem osmotycznym. Pomiar ciśnienia osmotycznego można dokonać przez układ:

Znaczenie procesu osmozy:

-błony komórek są „membranami półprzepuszczalnymi”. Dzięki czemu może następować wymiana:

Gdy posm1=posm2 - roztwór izotoniczny.

Gdy posm1>posm2 - roztwór hipotoniczny

Gdy posm1<posm2 - roztwór hipertoniczny

W zależności od tego woda → zalewa komórkę lub na odwrót

- w każdej komórce jest błona plazmatyczna powodując prężność rośkin. Gdy posm ↓ to błona jest słabo dociskana, roślina więdnie (plazmoliza). Gdy mamy odwrotne zjawisko, roślina staje się zbyt sztywna i też ulega zniszczeniu.

- konserwacje żywności np. mięso w roztworze hipertonicznym spowoduje że na skutek osmotycznego działania przedostają się substancje niszczące bakterie gnilne.

Dializa - najstarszy proces membranowy, podobny do osmozy (obecność 2 przestrzeni i membrany) lecz selekcja przepływu działa na innej zasadzie. Mechanizmem jest tu szybkość dyfuzji. Różnie się też kierunek przpływu. Wykorzystany do oddzielania roztworów małocząsteczkowych z roztworów koloidalnych. Przegroda nie jest nigdy przegrodą idealną i następuje w niewielkim stopniu osmoza która osłabia proces dializy.

STRUKTURA WODY

Budowa atomu - budowa kwantowo-falowa. Atom może w różnych przypadkach mieć własności cząsteczkowe, w innych falowe.

Zasada nieokreśloności - nie jest możliwe jednoczesne dokładne określenie pędu i położenia atomów. Wprowadzamy orbital na którym mamy prawdopodobieństwo natknięcia się.

Stan kwantowy definiowany przez 5 liczb kwantowych:

- spinowa liczba = ½

- ilość powłok

- ilość podpowłok

- stan orbitali

Elektrony walencyjne decydują o:

ilości możliwych wiązań ( tyle ile nie sparowanych e^- )

Rodzaje wiązań:

-jonowe ( Istotą tego wiązania jest elektrostatyczne oddziaływanie między jonami o różnoimiennych ładunkach, jeden oddaje e^- drugi pobiera dążąc do oktetu, ten co oddaje jon⁺ ten co pobiera jon^- )

-kowalencyjne (takie same elektroujemności, podstawą jest uwspólnienie elektronów dążąc do oktetu: - trwałe konfiguracje

-kowalencyjne spolaryzowane ( łączą sie pierwiastki o elektroujemnościach podobnych lecz nie identycznych: ten bardziej elektroujemny przyciąga wspólną parę bliżej siebie

Hydratacja - uwodnienie - otaczanie jonów cząstkami wody albo innych ładunków dodatnich jak i ujemnych. Cząstki podlegające hydratacji nazywamy cząstkami/ związkami uwodnionymi. Ilość cząstek wody tworzy powłokę hydratacyjną a ich liczbę to liczba hydratacyjna. W większości przypadków mamy do czynienia z oddziaływaniem elektrostatycznym który związany jest z biegunowością cząsteczki.

Faza - jednorodna fizycznie część układu oddzielona od innych fazą rozdziału na którym następuje składowa miara …

Może być:

- układ 1 składnikowy

- układ wieloskładnikowy

- układ 1 fazowy (homogeniczny)

- układ wielofazowy (heterogeniczny)

- rozproszenie molekularne

- rozproszenie makroskopowe

Równowaga fazowa - równowaga ustalająca się między 2 lub 3 fazami układu wielofazowego w którym nie zachodzą reakcje chemiczne

Woda czysta posiada cechy

-może wysoko przegrzać przechłodzić

-niezdrowa

-pozbawiona mikroelementów i innych związków

Czystość wody jest stale zagrożona przez;

-rolnictwo

-ścieki

-zanieczyszczenia z atmosfery

Cena wody zależy od:

-opadów

-uwarunkowań politycznych

Cechy wody:

-najmniejsza cząstka ze związków 3atomowych

-występuje w stanie ciekłym

-specyficzny czynnik termodynamiczny

-duże cwt,wtop

-dzięki tym własnościom możliwa jest termoregulacja

-akumulator ciepła

-wpływa na klimat

-zmiana gęstości z tem

-duże wartości stałej dielektrycznej

---