Учебное_пособие_по_общей_гигиене_для_МФ. Руководство к лабораторным занятиям по общей гигиене для студентов специальности фармация
 Скачать 5.07 Mb.
|
Задания студенту:
Методика работы1. Определение органолептических свойств воды Определение запаха и вкуса воды Запах воды определяется при обычной температуре (20С) и при нагревании до 60С. Колбу емкостью 150-200 мл наполнить на ⅔ исследуемой водой. Накрыв ее часовым стеклом, интенсивно встряхнуть и затем, быстро открыв, определить запах воды по характеру (хлорный, землистый, гнилостный, болотный, нефтяной, аптечный, ароматический, неопределенный) и по интенсивности. Количественно запах оценивается по пятибалльной шкале (табл. 22). При определении запаха воды руки и одежда исследователя не должны иметь посторонних запахов (духов и проч.), воздух помещения должен быть чистым. При централизованной системе водоснабжения допускается запах воды, предназначенной для питья, не более 2-х баллов при 20С и 60С и не более 3-х баллов - при нецентрализованной (местной) системе водоснабжения. Специфические запахи, появляющиеся при хлорировании, не должны превышать 1 балл. Вкус воды определяется только при уверенности, что она безопасна (отсутствуют ядовитые вещества и бактериальное загрязнение). Полость рта ополаскивается 10 мл исследуемой воды и, не проглатывая ее, определяют вкус(«солоноватый», «горький», «кислый», «сладкий»), привкус может быть «рыбный», «металлический», «неопределенный». Интенсивность привкуса также оценивается в баллах (табл.22). Таблица 22 Шкала интенсивности запаха и привкуса питьевой воды
Определение прозрачности воды Прозрачность воды зависит от количества механических взвешенных нерастворимых в воде частичек (мути), химических соединений (например, гидрата окиси железа) или присутствия микроорганизмов и фитопланктона. Прозрачность воды определяется обычно по высоте столба воды, через которую можно прочитать текст, напечатанный стандартным шрифтом Снеллена. Высота столба воды, измеряемая в сантиметрах, указывает на степень ее прозрачности. Исследуемую воду взболтать и налить доверху в специальный градуированный стеклянный цилиндр высотой 30 см с плоским дном и выпускным краном у дна, на который надет резиновый наконечник с зажимом. Под цилиндр на высоте 4 см от его дна поместить шрифт Снеллена и попытаться различить буквы через столб воды в цилиндре. Если вода мутная и шрифт прочесть не удается, то с помощью зажима на резиновом наконечнике цилиндра нужно постепенно сливать воду в чашку Петри до тех пор, пока буквы шрифта станут различимыми. Отметить высоту столба воды в цилиндре, при которой возможно чтение шрифта Снеллена. Питьевая вода должна иметь прозрачность не ниже 30 см. При прозрачности 20-30 см высоты водного столба вода признается слабо мутной, 10-20 см – мутной, менее 10 см – очень мутной. Степень прозрачности воды можно характеризовать также ее обратной величиной - мутностью. Количественно мутность определяется с помощью специального прибора - мутномера, в котором исследуемую воду нужно сравнить с эталонным раствором, приготовленным из инфузорной земли или каолина на дистиллированной воде. Мутность воды выражается в миллиграммах взвешенного вещества на 1 л воды. Определение цветности воды Цветность воды зависит от присутствия растворенных в воде химических веществ, имеющих цвет, либо от наличия в воде микроорганизмов. В соответствии с гигиеническими требованиями питьевая вода не должна иметь цветность и содержать различимых невооруженным глазом водных организмов и поверхностную пленку. Определение цветности можно проводить с помощью фотоколориметра, но наиболее простым способом является визуальная оценка с помощью шкалы цветности, при этом цветность воды измеряется в условных градусах цветности. Шкала цветности представляет набор цилиндров объемом 100 мл, заполненных эталонным раствором окрашивающего вещества различного разведения. В качестве эталонных растворов используют хромово-кобальтовый раствор. Исходный хромово-кобальтовый эталонный раствор (0,0875 г двухромовокислого калия K2Cr2O7 и 2 г сернокислого кобальта CoSO4 на 1 л дистиллированной воды с добавлением 1 мл химически чистой серной кислоты H2SO4 удельного веса 1,84) имеет максимальную цветность - 500 цветности. Разведение исходного эталонного раствора бесцветным водным раствором H2SO4 в соотношениях, приведенных в таблице 23 дает шкалу цветности. Таблица 23 Шкала для определения цветности воды
Для определения цветности 100 мл испытуемой воды налить в колориметрический цилиндр, сравнить ее окраску с окраской эталонов шкалы цветности при рассматривании воды в цилиндре сверху вниз через столб воды на белом фоне и определить цветность исследуемой воды в градусах цветности, выбрав эталон с водой, имеющей идентичную интенсивность окрашивания. Гигиеническое заключение о качестве исследуемой пробы воды делается на основании сравнения с гигиеническим нормативом: цветность питьевой воды допускается не более 20(35) при централизованном водоснабжении, 30 – при нецентрализованном водоснабжении. 2. Определение физико-химических свойств воды Химическое исследование воды следует начинать с методов качественного определения, чтобы получить общее представление о ее составе. Затем проводят количественное определение тех ингредиентов, которые обнаружены при качественном исследовании. Определение реакции воды Природная вода обычно имеет слабощелочную реакцию. Кислую реакцию вода приобретает при наличии гуминовых веществ, при загрязнении воды промышленными сточными водами реакция воды также меняется. Качественно реакция (рН) определяется по универсальному индикатору. Для этого в пробирку налить исследуемую воду и слегка смочить в ней кончик полоски индикаторной бумаги. Затем индикаторную бумагу вынуть из пробирки, отметить изменение ее цвета и сравнить окраску с эталоном шкалы универсального индикатора. Питьевая вода должна иметь рН = 6 – 9. Определение общей жесткости воды Жесткость воды зависит от содержания солей кальция и магния (так называемых солей жесткости), главным образом в виде двууглекислых, сернокислых, хлористых, азотисто- и азотнокислых соединений. Различают три вида жесткости: общую, постоянную и устранимую. Общая жесткость воды определяется суммарным содержанием катионов кальция Ca2+ и магния Mg2+ не зависимо от анионов. Карбонатная или устранимая жесткость обусловлена присутствием в воде бикарбонатов кальция и магния, превращающихся при кипячении в нерастворимые соединения (монокарбонаты), которые выпадают в осадок. Постоянная (некарбонатная) жесткость определяется присутствием в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния. Жесткая вода обладает рядом негативных потребительских качеств. Так, овощи и мясо плохо развариваются в жесткой воде, при этом усвояемость этих продуктов снижается за счет образования нерастворимых соединений солей кальция с белками. Качество и вкусовые свойства чая, заваренного жесткой водой, снижены. Увеличивается расход моющих средств при стирке в жесткой воде. В нагревательных приборах и системах горячего водоснабжения жесткая вода образует нерастворимый осадок, что затрудняет их эксплуатацию и быстро выводит их из строя. У лиц с высокой чувствительностью жесткая вода может вызвать раздражение и болезненную сухость кожи. Возможна роль солей жесткости питьевой воды в образовании мочевых камней. Общая жесткость воды измеряется в мг-экв/л или градусах () жесткости по содержанию окиси кальция СаО (или MgO): 1 мг-экв соответствует 28 мг СаО/л (20,6 мг MgO/л); 1 жесткости соответствует 10 мг СаО/л; отсюда: 1 мг-экв/л = 2,8 (1 0,357 мг-экв/л); Гигиенический норматив общей жесткости воды составляет 7 мг-экв/л = 19,5 жесткости. Вода считается мягкой при жесткости до 3,5 мг-экв/л (10), средней жесткости – от 3,5 до 7 мг-экв/л (10- 20) и жесткой – свыше 7 мг-экв/л (более 20). Общая жесткость воды определяется комплексонометрическим (трилонометрическим) методом. Комплексонометрический способ позволяет по цвету воды после добавления эрихрома черного качественно обнаружить наличие ионов кальция и магния или их отсутствие. При наличии ионов кальция и магния в воде в присутствии эрихрома черного вода приобретает красный цвет, а при их отсутствия - синий с зеленоватым оттенком. В случае повышенной жесткости воды при окрашивании воды в красный цвет проводится количественное определение общей жесткости воды Определение основано на способности трилона Б (двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты) связывать ионы Са и Мg в прочные комплексы. Измерение количества трилона Б, пошедшего на связывание ионов кальция и магния в прочный комплекс, что проводит к изменению цвета воды с красного на синий с зеленоватым оттенком используется для расчета жесткости анализируемой воды. Для определения общей жесткости в коническую колбу емкостью 250-300 мл налить 100 мл анализируемой воды, добавить 5 мл аммиачно-буферного раствора и 6 капель индикаторного раствора эрихром черного, смесь хорошо перемешать легкими круговыми движениями, после чего титровать 0,1 н. раствором трилона Б, интенсивно перемешивая до изменения окраски воды в голубовато-зеленую. Каждый миллиметр 0,1 н. раствора трилона Б соответствует 0,1 мг-экв. жесткости. Жесткость анализируемой воды (Н) вычисляется по формуле: Н = а . К . N . 1000 / V, мг-экв/л, где а – количество 0,1 н. раствора трилона Б, пошедшее на титрование, мл; К - коэффициент поправки 0,1 н. раствора трилона Б; 1000 - коэффициент для пересчета на 1 л воды; N - титр трилона Б, равный 0,9806; V - объем пробы воды, мл. Пример. Для титрования 100 мл воды потребовалось 2,4 мл 0,1 н. раствора трилона Б, коэффициент поправки трилона Б равен 0, 9806, тогда жесткость воды будет равна Н = 2,4. . 0,9806 . 0,1 . 10 = 2,152 мг-экв / л, или 6,2. Определение содержания аммиака (азота аммонийных солей) Принцип определения аммиака в воде основан на его способности вступать в химическую реакцию с реактивом Несслера, в результате которой образуется йодистый меркураммоний NH2Hg2IO, который окрашивает раствор в красно-бурый цвет. О наличии и ориентировочном содержании аммиака в воде можно судить по интенсивности этой окраски. Реакция идет по уравнению: NH3 2K2(HgJ4) 3KOH NH2Hg2OJ 7KJ 2H2O Соли Са, Мg, Аl, Fе также могут вступать в реакцию с реактивом Несслера, образуя окрашенный осадок, поэтому их необходимо предварительно связать раствором сегнетовой соли КNаС4Н4О6 . 4Н2О. А) Качественное определение. В пробирку налить 10 мл исследуемой воды, 0,2 мл сегнетовой соли и после перемешивания добавить 0,2 мл реактива Несслера. Появление желтой окраски указывает на присутствие аммиака, количество которого можно приблизительно определить по табл. 24. Таблица 24 Ориентировочное определение содержания аммиака в воде
Б) Количественное определение. Количественное определение аммиака в воде проводят с помощью фотоэлектроколориметра (ФЭК). Таблица 25 Содержание аммиака в воде в зависимости от оптической плотности растворов
В колбу налить 50 мл исследуемой воды, прилить 1 мл сегнетовой соли, 1 мл реактива Несслера и тщательно перемешать. Через 5 мин. часть содержимого колбы перелить в 10-миллиметровую кювету и измерить оптическую плотность на ФЭКе с синим светофильтром, используя в качестве контрольного раствора дистиллированную воду. Результат сопоставляют с данными табл. 25. Определение содержания солей азотистой кислоты (нитритов) Принцип определения азота нитритов в воде основан на способности азотистой кислоты вступать в реакцию с реактивом Грисса с образованием азокрасителя розового цвета. О наличии и ориентировочном содержании нитритов можно судить по интенсивности окрашивания раствора образующимся азокрасителем. Реакция протекает по уравнению: С10Н7NН2 NH2С6Н4SО3Н НNО2 N Н2С10Н6N = NС6Н4SО3Н 2Н2О А) Качественное определение. В пробирку с 10 мл исследуемой воды прилить 0,5 мл реактива Грисса и нагреть в водяной бане при 70С в течение 5 мин. Появление розового окрашивания указывает на наличие аниона NО2, количество которого можно определить приблизительно по табл. 26. Таблица 26 Ориентировочное определение содержания азота нитритов в воде
Б) Количественное определение. Количественное определение нитритов в воде проводится с помощью ФЭКа с использованием зеленого светофильтра. В качестве контроля используется дистиллированная вода. Результаты оцениваются по калибровочной кривой. Определение содержания солей азотной кислоты (нитратов) А) Качественное определение. Качественная реакция на соли азотной кислоты проводится с дифениламином NН(С6Н5) 2 или бруцином С23Н26N2О4. В фарфоровую чашечку налить 2 мл исследуемой воды, внести стеклянной палочкой 2-3 кристаллика дифениламина или бруцина и осторожно из пипетки с грушей наслоить несколько капель концентрированной серной кислоты. В присутствии солей азотной кислоты при реакции с дифениламином появляется синее окрашивание, при реакции с бруцином - ярко-розовое, переходящее в желтое. Если в воде содержатся соли азотистой кислоты, реакция может оказаться ошибочной, так как они также дают с дифениламином синее окрашивание. В таких случаях к 100 мл исследуемой воды следует добавить несколько капель концентрированной H2SO4 и 2-3 кристаллика мочевины СО2 (NН2)2 и оставить раствор при комнатной температуре на 10-15 мин. Азотистая кислота разлагается с выделением газообразного азота. Б) Количественное определение. Количественное определение нитратов в воде основано на том, что азотнокислые соли в присутствии фенола и серной кислоты образуют пикриновую кислоту, которая с помощью аммиака превращается в пикрат аммония C6H2(NO2)3ONH4 желтого цвета. Реакция идет по уравнению: 3HNO3 C6H5OH C6H2(NO2)3OH 3H2O; C6H2(NO2)3OH NH3 C6H2(NO2)3ONH4 Количество нитратов определяется с помощью ФЭКа. 10 мл исследуемой воды нужно выпарить в фарфоровой чашечке. После охлаждения в эту чашечку прилить 1 мл сульфофенолового реактива и через 5 мин смесь развести 10-20 мл дистиллированной воды, перелить в цилиндр на 100 мл и добавить туда 10 мл 10% раствора аммиака. Чашечку 2-3 раза ополоснуть дистиллированной водой и также слить в цилиндр. Объем воды в цилиндре довести до 100 мл. При наличии нитратов в воде раствор в цилиндре приобретает желтый цвет, так как образуется пикрат аммония. Полученную жидкость налить в кювету емкостью 30 мм3 и измерить оптическую плотность на ФЭКе с синим светофильтром. В качестве контроля используется дистиллированная вода. Результат сравнивается с данными табл. 27. Таблица 27 Содержание нитратов в воде в зависимости от оптической плотности растворов
Определение содержания хлоридов (связанного хлора) Принцип метода определения хлоридов в воде (NаСl, КСl, СаСl2, и др.) основан на способности нитрата серебра АgNО3 осаждать их с образованием хлористого серебра АgCl белого цвета, нерастворимого в воде и азотной кислоте: NaСl АgNО3 NаNО3 АgСl Для того чтобы в осадок не выпадали одновременно углекислые и фосфорнокислые соли, их нужно растворить прибавлением азотной кислоты. А) Качественное определение. В пробирку налить 10 мл исследуемой воды, прибавить 2 капли концентрированной азотной кислоты, пользуясь для этого пипеткой с грушей, и 2-3 капли 10% нитрата серебра. В присутствии хлоридов образуется белый осадок или помутнение раствора. Б) Количественное определение. Для количественного определения хлоридов используется титрованный раствор нитрата серебра, 1 мл которого соответствует 1 мг хлоридов. По количеству раствора, пошедшего на титрование, судят о содержании хлоридов в воде. В качестве индикатора для титрования применяется бихромат калия К2Сr2О7, который вступает в реакцию с нитратом серебра, образуя бихромат серебра Ag2Cr2O7, окрашивающий раствор в красно-бурый цвет. Появление такой окраски при титровании указывает на завершение осаждения хлоридов. Реакция протекает по уравнению: NaСl АgNО3 NаNО3 АgСl. 2AgNO3 + K2Cr2O7 Ag2Cr2O7 + 2KNO3 В колбу объемом 250-300 мл налить 100 мл исследуемой воды, добавить 1 мл раствора индикатора бихромата калия K2Cr2O7 и осторожно перемешать круговыми движениями. Затем налить раствор нитрата серебра AgNO3 в бюретку и титровать этим раствором исследуемую пробу до появления устойчивой, неисчезающей, но очень слабой красной окраски раствора. Отметить количество миллилитров нитрата серебра, пошедшее на титрование, и произвести расчет по формуле: Х = К . n . 1000 / V где Х - содержание хлоридов в воде, мг/л; К - титр раствора азотнокислого серебра, равный 1 мг/мл; n - количество АgNО3, пошедшее на титрование, мл; V - объем исследуемой воды, мл; 1000 - коэффициент для перерасчета на 1 л воды. Определение окисляемости водыМетод основан на том, что раствор перманганата калия в присутствии серной кислоты выделяет кислород, окисляющий при кипячении органические вещества воды. По количеству разложившегося КМО4 вычисляется количество кислорода (в мг), расходуемого на окисление органических веществ, находящихся в 1 л воды. Для определения используется 0,01 н. раствор КМnО4, 1 мл которого выделяет 0,08 мг кислорода. 1 этап: установление титра КМnО4 Раствор КМnО4 не стоек, поэтому перед определением окисляемости необходимо установить его титр по точному 0,01 н. раствору щавелевой кислоты: в колбу емкостью 250-300 мл налить 100 мл дистиллированной воды, 5 мл 25% раствора Н2SО4, нагреть до кипения и титровать 0,01 н. раствором КМnО4 до появления розового окрашивания. Затем в этот раствор, не содержащий не окисленных органических веществ, из бюретки прилить 10 мл 0,01 н. раствора щавелевой кислоты и вновь титровать раствором КМnО4 до розового окрашивания. Записать объем 0,01 н. раствора КМnО4, израсходованный на титрование раствора щавелевой кислоты и вычисляют коэффициент поправки по формуле: К = 10 / V где К - коэффициент поправки; V - объем 0,01 н. раствора КМnО4, израсходованный на титрование 2 этап: определение окисляемости воды Из колбы, в которой проводилось определение титра КМnО4, вылить жидкость. Не ополаскивая ее, налить 100 мл исследуемой воды, 5 мл 25% Н2SО4 и 10 мл КМnО4. Нагреть до кипения и кипятить в течение 10 мин. Сняв колбу, прилить в горячую жидкость 10 мл 0,01 н. раствора щавелевой кислоты и после обесцвечивания содержимое колбы титровать раствором КМnО4 до появления розовой окраски. Вычисление окисляемости воды производится по формуле; Х = (V1 -V) . К . 0,08 . 10 где Х - окисляемость воды, мг/л; V1 - суммарный объем 0,01 н. раствора КМnО4, пошедший на титрование и прибавленный первоначально (10 мл); V - объем КМnО4, пошедший на окисление 10 мл раствора щавелевой кислоты при установки титра, мл; К - коэффициент поправки к титру КМnО4; 0,08 - количество кислорода, которое выделяется 1 мл 0,01 н. раствора КМnО4, мг; 10 - коэффициент перерасчета на 1 л воды. Заключение (образец): При исследовании пробы воды, взятой из … (указать, откуда взята вода: река, озеро, колодец, водопровод и пр.), установлено, что по органолептическим свойствам вода удовлетворяет (не удовлетворяет) требованиям нормативных документов. Химический состав воды указывает на отсутствие (на наличие) загрязнения источника органическими веществами, в воде обнаружено (не обнаружено) присутствие солей аммиака, нитритов, нитратов и т.д. Такая вода пригодна (не пригодна) для хозяйственно-питьевого потребления при условии хороших бактериальных показателей ее состава и радиационной безопасности. Тема 2. Методы улучшения качества воды. Цель занятия: Изучить методы очистки и обеззараживания воды, научиться проводить пробную коагуляцию и пробное хлорирование воды. При подготовке к занятию студенты должны проработать следующие вопросы теории:
После освоения темы студент должен
- методы улучшения качества воды (проведения пробного хлорирования, обеззараживания воды с применением различных способов хлорированием).
- оценить целесообразность и эффективность методов по улучшению качества воды; - использовать основные нормативные документы и информационные источники справочного характера для разработки гигиенических рекомендаций по применению схемы очистки воды, предназначенной для хозяйственно-питьевого пользования, и необходимых методов обработки воды с учетом качества воды источника, его санитарного состояния и территории вокруг него. Учебный материал для выполнения заданияИспользование природных вод открытых водоемов для хозяйственно-питьевого водоснабжения требует предварительного улучшения свойств воды и ее обеззараживания. Методы улучшения качества питьевой воды включают в себя методы очистки воды, улучшающие органолептические свойства воды и методы ее обеззараживания, целью которых является уничтожение патогенных микроорганизмов, т. е. обеспечение эпидемиологической безопасности воды. На водопроводных очистных сооружениях применяются физические методы очистки воды (отстаивание и фильтрация) и химические (коагуляция). Они позволяют освободить воду от взвешенных частиц, гуминовых соединений, яиц гельминтов, частично от микроорганизмов, от избытка солей, химических и радиоактивных веществ и дурно пахнущих газов. Для ускорения процесса осветления и обесцвечивания на водопроводных станциях часто используется предварительная химическая обработка воды коагулянтами (сернокислым алюминием - Al2(SO4)3, хлорном железом - FeCl3, сернокислым железом - FeSO4) и флокулянтами, образующими при реакции с бикарбонатов воды коллоидный раствор гидрата окиси алюминия, который в дальнейшем коагулирует с образованием хлопьев: Al2(SO4)3 + Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 Процесс оседания сопровождается адсорбцией органических примесей, микроорганизмов, яиц гельминтов и пр. В качестве флокулянтов применяют водорастворимые высокомолекулярные соединения, например, полиакриламид. Эффект коагуляции зависит от бикарбонатной жесткости воды и от дозы коагулянта. При недостаточном количестве коагулянта не достигается полное осветление воды, а при избытке – вода приобретает кислый вкус и возможно вторичное образование хлопьев. Процесс коагуляции проходит успешно при температуре воды не выше 5°С и бикарбонатной жесткости не менее 4-7°. Фильтрация – процесс более полного освобождения воды от взвешенных частиц при пропускании ее через фильтрующий мелкопористый материал (песок). Обеззараживание водыДля обеззараживания воды на водопроводах используются различные физические и химические методы. К химическим (реагентным) методам обеззараживания воды относятся хлорирование, озонирование и обработка воды ионами серебра. Наиболее распространенным методом до настоящего времени является обработка воды соединениями хлора: газообразным хлором Сl2, двуокисью хлора СlО2, хлорной известью Са(ОСl)2 . СаО . Н2О, гипохлоритом кальция Са(ОСl)2, хлораминами. Во всех случаях при контакте этих хлорсодержащих соединений с водой выделяется хлорноватистая кислота НОСl, которая частично диссоциирует в воде с выделением гипохлорит-иона ОСl- и хлор-иона Cl-: Cl2 + H2O HOCl + HCl; HOCl OCl- + H+; OCl- Cl- + O. Обеззараживающее действие оказывают гипохлорит-ион ОСl- и недиссоциированная хлорноватистая кислота и рассматриваются как «активный хлор». Бактерицидный эффект активного хлора связывают с его окислительным действием на клеточные ферменты, входящие в состав бактериальной клетки, и прежде всего на SH-группы клеточной оболочки бактерий, регулирующие процессы дыхания и размножения. При обеззараживании воды хлором могут применяться разные способы хлорирования воды: нормальное хлорирование (хлорирование по хлорпотребности), хлорирование с преаммонизацией, хлорирование с учетом точки перелома, перехлорирование. На крупных водопроводах для хлорирования применяют газообразный хлор, поступающий в стальных баллонах или цистернах в сжиженном виде. Как правило, используется метод нормального хлорирования, т.е. метод хлорирования по хлорпотребности. Важное значение имеет выбор дозы, обеспечивающей надежное обеззараживание. При введении хлорсодержащего реагента в воду основное его количество (более 95%) расходуется на окисление органических и легкоокисляющихся (соли двухвалентного железа и марганца) неорганических веществ, содержащихся в воде и 2-3% от общего количества хлора - на бактерицидное действие. Количества активного хлора в миллиграммах, которое при хлорировании волы взаимодействует с органическими веществами и некоторыми солями, а также идет на окисление и обеззараживание микроорганизмов в 1 л воды в течение 30 минут называется хлорпоглощаемостью. Хлорпоглощаемость воды определяется экспериментально путем проведения пробного хлорирования, т.к. ее количество зависит от степени загрязнения воды. Появление в воде остаточного активного хлора свидетельствует о завершении процесса хлорирования воды и служит косвенным показателем ее безопасности в эпидемиологическом отношении. Присутствие остаточного активного хлора в концентрациях 0,3-0,5 мг/л является гарантией эффективного обеззараживания. Кроме того, наличие остаточного хлора необходимо для предотвращения вторичного загрязнения воды в водопроводной сети. Хлорпотребность воды – это общее количество активного хлора в миллиграммах, обеспечивающее достаточный эффект обеззараживания воды и определяемое хлорпоглощаемостью воды и наличием остаточного количества активного хлора (0,3-0,5 мг/л) в воде. Хлорирование воды по методу нормального хлорирования наиболее приемлемо при централизованном водоснабжении, так как небольшие количества остаточного хлора не изменяют органолептических свойств воды (вкус и запах) и не требуют последующего дехлорирования. Хлорирование с преаммонизацией применяется для обеззараживания воды, загрязненной промышленными сточными водами с присутствием фенола и других фенолсодержащих органических соединений, которые при реакции со свободным хлором образуют хлорфенолы, даже в ничтожных количествах придающие воде сильный аптечный запах воды. При этом способе вода вначале обрабатывается раствором аммиака, а через 0,5-2 минуты хлорируется, в результате чего происходит образование хлораминов, не обладающих неприятными запахами. Остаточное количество активного хлора в воде после обеззараживания ее хлораминами в силу более слабого действия хлораминного хлора должно быть выше, чем свободного и составлять не менее 0,8-1,2 мг/л. При невозможности экспериментального определения хлорпоглощаемости воды используется метод перехлорирования. Перехлорирование проводится избыточными дозами хлорирующего препарата на основе оценки типа и состояния источника водоснабжения, качества очистки воды и эпидемической ситуации в зоне ограничений вокруг источника водоснабжения. Обеззараживание воды повышенными дозами хлора применяется обычно в полевых условиях, особенно при неудовлетворительных органолептических свойствах воды или неблагоприятном санитарно-топографическом состоянии территории вокруг водоисточника, а также при наличии случаев инфекционных заболеваний в районе. Доза активного хлора для перехлорирования выбирается так, чтобы заведомо превысить хлорпоглощаемость воды и обеспечить избыточное количество остаточного хлора. Это позволяет сократить время контакта хлора с водой до 10-15 мин летом и до 30 мин зимой. Для обеззараживание воды повышенными дозами сравнительно чистой воды доза активного хлора обычно выбирается около 5-10 мг/л, для более загрязненных вод с высокой цветностью и низкой прозрачностью используется доза в 10-20 мг/л, при сильной загрязнении воды и неудовлетворительной санитарно-эпидемической обстановке используются дозы 20-30 мг/л и выше. Перехлорирование применяется для дезинфекции шахтных колодцев при вспышке кишечных инфекций в населенном месте, попадании в воду колодцев сточных вод, фекалий, трупов животных и др. или с профилактической целью по окончании строительства колодца, после его чистки или ремонта. Для этого используется обычно 100-150 мг активного хлора на 1 л воды с последующим перемешиванием и отстаиванием в течение 1,5-2–6 часов и откачкой воды до исчезновения резкого запаха хлора. При обеззараживании воды методом перехлорирования обычно применяется хлорная известь, необходимое количество которой вычисляется, исходя из намеченной дозы активного хлора и процентного содержания активного хлора в хлорной извести. Поскольку содержание остаточного хлора при перехлорировании может намного превышать допустимые дозы, и вода приобретает неприятный вкус и запах, необходимо произвести удаление избытка хлора, т.е. дехлорировать воду. Для этого обычно применяется 0,01 н. раствор гипосульфита натрия или фильтрация воды через активированный уголь. Недостатками метода хлорирования является ухудшение органолептических свойств воды, образование в воде токсичных веществ (хлорорганических соединений, диоксинов, хлорфенолов), продолжительное время реакции воды с хлором и сложность подбора дозы при хлорировании нормальными дозами. Кроме того, бактерицидное действие химических реагентов распространяется не на все формы микроорганизмов. Однако высокая эффективность и технологическая надежность делают метод хлорирования самым распространенным в практике обеззараживания питьевой воды, как в нашей стране, так и за рубежом. Ионы серебра обладают выраженным бактериостатическим действием. Введение даже незначительного количества ионов серебра приводит к инактивации ферментов протоплазмы бактериальных клеток (олигодинамический эффект), потери способности к размножению и постепенной гибели. Серебрение воды может осуществляться разными способами: фильтрацией воды через песок, обработанный солями серебра; электролизом воды с серебряным анодом в течение 2-х часов, что ведет к переходу катионов серебра в воду. Преимуществом метода является долгое хранение посеребренной воды. Из-за высокой стоимости серебро применяется для обеззараживания и консервации небольших объемов питьевой воды в системах автономного жизнеобеспечения. Метод не используется для воды с большим содержанием взвешенных органических веществ и ионов хлора. Озонирование основано на окислении органических веществ и других загрязнений воды озоном О3, являющимся сильным окислителем. Бактерицидные свойства озона обусловлены присутствием в воде атомарного кислорода и свободных короткоживущих радикалов НO2 и OH, которые образуются при разложении озона в воде. Показателем эффективности озонирования является остаточный озон в воде (0,1-0,3 мг/л). Преимущества метода состоят в том, что озон улучшает органолептические свойства воды и обеспечивает надежное обеззараживание воды при малом времени контакта - до 10 минут. Однако высокая энергоемкость процесса получения озона затрудняет широкое внедрение этого метода. Физические (нереагентные) методыобеззараживания воды: кипячение, обработка ультрафиолетовым (УФ) облучением, воздействие ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты, гамма-лучами. применяются в зависимости от конкретных целей и условий обработки воды. Нереагентные методы обеззараживания имеют преимущества перед реагентными методами: они не изменяют химического состава воды и не приводят к образованию токсичных веществ, не ухудшают органолептических свойств, имеют широкий диапазон бактерицидного действия, т.к. действуют непосредственно на структуру микроорганизмов. Наибольшее применение на водопроводных станциях имеет метод обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 200-275 нм; максимум бактерицидного действия УФ-лучей находится в диапазоне волн 260 нм. УФ-облучение воды вызывает быструю гибель вегетативных форм, вирусов, спор микроорганизмов, в том числе, устойчивых к хлору. При местном водоснабжении наиболее надежным методом обеззараживания воды является кипячение. В результате кипячения в течение 3-5 мин погибают все имеющиеся в воде микроорганизмы, а после 30 мин. вода становится полностью стерильной (погибают споры бацилл). Специальные методы улучшения качества воды, как правило, подземных источников в виду ее высокой минерализации, применятся с целью удаления из нее некоторых химических веществ и частично улучшения органолептических свойств. К специальным методам обработки питьевой воды относятся: дезодорация, умягчение, опреснение, обезжелезивание, деконтаминация и ряд других. Дезодорация (устранение неприятных запахов) достигается за счет обработки воды окислителями (озонирование, большие дозы хлора, марганцовокислый калий) или фильтрованием через активированный уголь. Умягчение жесткой воды (более 20 жесткости) достигается фильтрацией через ионообменные смолы, загруженные катионитами (катионитный фильтр) для обмена катионов или анионитами (анионитный фильтр) для обмена анионов. В результате чего происходит обмен ионов кальция Ca2 и магния Mg2 на ионы водорода H или натрия Na. Опреснение воды, содержащей избыток минеральных солей (например, морской воды или воды в регионах с высокой засоленностью почв) осуществляется за счет ее фильтрации сначала через катионит, а затем через анионит, что позволяет освободить воду от всех растворенных в ней солей. Кроме этого, применяется дистилляция с последующим добавлением известковых солей до нормальной концентрации, характерной для питьевой воды, выпаривание с последующей конденсацией, вымораживание, электродиализ. Обезжелезивание воды, содержащей ионы железа в концентрации превышающей ПДК (0,3 мг/л) проводится за счет ее аэрация путем разбрызгивания воды в специальных устройствах – градирнях. Метод основан на окислении растворимых солей двухвалентного железа и образования нерастворимого в воде гидрата окиси железа Fe(OH)3, который затем осаждается в отстойнике и задерживается на фильтре. Снижение содержания радиоактивных веществ в воде (деконтаминация) осуществляется при применении основных методов очистки воды, при более высокой степени загрязнения воды радионуклидами воду фильтруют через ионообменные смолы. Лабораторная работа «Определение дозы коагулянта в пробе воды, проведение пробного хлорирования воды для определения хлорпотребности, хлорпоглощаемости и количества остаточного хлора» Задания студенту:
Методика работыОпределение дозы коагулянта Доза коагулянта (сернокислого алюминия), необходимая для эффективной очистки воды, зависит от бикарбонатной жесткости воды, то есть содержания бикарбонатов кальция Ca(HCO3)2 и магния Mg(HCO3)2, поскольку сернокислый алюминий частично расходуется на реакцию с этими соединениями. Поэтому необходимым условием выбора эффективной дозы коагулянта является предварительное определение жесткости воды по бикарбонату. 1 этап: определение бикарбонатной жесткости воды Определение бикарбонатной жесткости воды основано на взаимодействии соляной кислоты с бикарбонатами кальция и магния по реакции: HCl + Ca(HCO3)2 CaCl2 + H2O + CO2 В колбу налить 100 мл исследуемой воды, 3 капли 0,15% раствора метилоранжа и титровать 0,1 н. раствором НСl до появления слабо-розового окрашивания. Количество миллилитров НСl, пошедшее на титрование, нужно умножить на 2,8, чтобы получить величину бикарбонатной жесткости в градусах. Если жесткость воды выше 4, можно приступать к выбору необходимой дозы коагулянта. При бикарбонатной жесткости воды менее 4 перед пробной коагуляцией в воду необходимо добавить 1% раствор соды в количестве, составляющем половину дозы коагулянта (1,0; 1,5; и 2,0 мл). 2 этап: выбор необходимой дозы коагулянта В 3 стакана налить по 200 мл мутной воды. В первый стакан внести 2 мл, во второй - 3 мл, в третий - 4 мл 1% раствора глинозема - Аl2(SО4)3. Содержимое стаканов перемешать стеклянной палочкой и наблюдать за характером хлопьеобразования в течение 10 мин. Выбирается стакан с наименьшей дозой коагулянта, вызывающей быстрое образование и осаждение хлопьев в течение 10 мин. Если процесс происходит слишком быстро во всех стаканах (менее 5 мин) и крупные хлопья не успевают образоваться, следует провести повторное исследование с меньшим количеством глинозема. При отсутствии заметной коагуляции во всех стаканах опыт следует повторить с большими дозами коагулянта. Пример расчета дозы коагулянта: если коагуляция лучше всего прошла во втором стакане, куда на 200 мл воды было внесено 3 мл 1% раствора глинозема, то коагуляция 1 л воды потребует 3 мл . 5 = 15 мл 1% раствора. Поскольку 1 мл 1% раствора содержит 0,01 г вещества, то это соответствует 0,15 г глинозема на 1 л воды (0,01 г . 15 мл = 0,15 г). |