Водоисточники. 3 МП Выбор водоисточника. Табельные ср-ва. Очистка №27. Методы улучшения качества воды в полевых и экстремальных условиях. Выбор водоисточника. Табельные и подручные средства для очистки воды
 Скачать 28.41 Kb.
|
|
Тема занятия: Методы улучшения качества воды в полевых и экстремальных условиях. Выбор водоисточника. Табельные и подручные средства для очистки воды. Вопросы для повторения и изучения при подготовке к занятию: 1. Особенности организации водоснабжения в полевых и экстремальных условиях. Обязанности различных служб. 5. Нормы водопотребления и требования, предъявляемые к качеству воды в полевых условиях. 6. Полевые пункты водоснабжения и водоразборные пункты, требования к их устройству. 7. Показания к очистке воды, методы водоподготовки (осветление и обесцвечивание) в полевых и экстремальных условиях, их характеристика. 8. Табельные и подручные средства для очистки воды. 9. Коагуляция воды. Сущность метода, требования к коагулянтам. Факторы, влияющие на эффект коагуляции. 10. Метод определения дозы коагулянта. Приложение 1 Метод определения дозы коагулянта Коагуляцией называется процесс укрупнения, агрегации коллоидных и тонкодисперсных примесей воды вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения. Коагуляция примесей воды позволяет ускорить осветление и обесцвечивание. В качестве коагулянтов чаще всего используют соли алюминия или железа. В практике водоподготовки известны два вида коагуляции — коагуляция в толще зернистой загрузки фильтра (контактная коагуляция) и коагуляция, происходящая в камерах хлопьеобразования (коагуляция в свободном объеме). Механизм контактной коагуляции — нарушение агрегативной устойчивости коллоидных примесей воды в результате устранения или снижения до очень малых значений заряда мицеллы. При добавлении к обрабатываемой воде коагулянта, например, сульфата алюминия, происходит его гидролиз с образованием трехвалентного иона алюминия. Ионы алюминия нейтрализуют заряд коллоидных частиц примесей воды и тем самым нарушают их агрегативную устойчивость. Лишенные устойчивости коллоидные частицы, проходя с потоком воды через фильтр (контактный осветлитель), адсорбируются на поверхности частиц зернистой загрузки фильтра под влиянием сил межмолекулярного взаимодействия. Это приводит к осветлению и обесцвечиванию воды. Механизм коагуляции в свободном объеме имеет иной характер. При добавлении коагулянта происходит образование гидроксида алюминия как в результате гидролиза: А1 2(S04)3+ 6Н20 = 2А1(ОН)з + 3H2S04, так и путем взаимодействия коагулянта с присутствующими в воде карбонатами и бикарбонатами (резервная щелочность воды): A12(S04)j +ЗСа(НС03)2 = 2А1(ОН)з + 3CaS04+ 6С02. Гидроксид алюминия имеет коллоидную структуру (золь), вследствие чего обладает развитой поверхностью, сорбирующей примеси воды, в том числе природные коллоиды, потерявшие агрегативную устойчивость. Гидролиз коагулянта является обратимой реакцией, и на его полноту влияет активная реакция воды. Понижение pH подавляет гидролиз сульфата алюминия. Приемлемое для гидролиза значение pH- 4,3-7,6, оптимальное - 5,5-6,5. На эффективность коагуляции влияют также мутность воды, частицы которой служат своеобразными «ядрами коагуляции», интенсивность перемешивания, температура воды. При низкой устранимой жесткости (ниже 5-6°) требуется подщелачивание воды. При низкой температуре воды реакция идет медленнее. Очевидно, что для вод различного состава нужны разные дозы коагулянта. Выбор дозы проводится опытным путем на основе величины устранимой жесткости (щелочности). Методика определения устранимой (карбонатной) жесткости воды В колбу наливают 100 мл исследуемой воды, добавляют 2 капли метилоранжа и титруют 0,1 н раствором соляной кислоты до слабо-розового окрашивания. Подсчитывают устранимую жесткость в мг/экв. и градусах из расчета, что 1 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты соответствует 1 мг/экв. или 2,8° устранимой жесткости в пересчете на 1 л воды. Установив величину устранимой жесткости, проводят определение дозы коагулянта. Методика определения дозы коагулянта методом пробной коагуляции воды В три стакана наливают по 200 мл исследуемой воды и прибавляют 1% раствор сернокислого алюминия или другого коагулянта. В первый стакан наливают количество коагулянта, соответствующее величине устранимой жесткости, в два другие — две последовательно меньшие дозы коагулянта. Соотношение между устранимой жесткостью и дозой коагулянта приведено в таблице 1. Если карбонатная жесткость в исследуемой воде не определялась, то выбор дозы коагулянта производят эмпирически. В этом случае в первый стакан наливают 2 мл 1 % раствора коагулянта, во второй —3 мл, в третий —4 мл. Содержимое стаканов перемешивают стеклянной палочкой и наблюдают скорость образования хлопьев в течение 10 минуть Таблица 1 Расчет сернокислого алюминия
Выбор дозы коагулянта зависит от способа последующей обработки воды. Если для освобождения от хлопьев коагулянта используется отстаивание, то выбирается стакан, в котором в течение 10 минут образуются крупные, быстро оседающие хлопья. Если для последующей обработки применяется фильтрация воды через табельные средства, то выбирают тот стакан, в котором при наименьшем количестве коагулянта в течение 10 минут образовались мелкие плавающие хлопья. При эмпирическом прибавлении l% раствора коагулянта 2—3—4 мл, если коагуляция идет очень быстро (до 5 минут) и хорошо получается даже в первом стакане, то повторяют опыт с меньшими дозами (1—2—3 мл). Если коагуляция идет медленно (свыше 10—15 минут) во всех трех стаканах, то опыт повторяют с большими дозами (5—6—7 мл) коагулянта. ' После определения оптимальной дозы коагулянта в стакане на 200 мл воды подсчитывают нужное количество 1% раствора, а затем и сухого коагулянта на 1 л воды из расчета, что 1 мл 1% раствора содержит 0,01г вещества, или по данным таблицы 1. Обучающая ситуационная задача Проводился выбор доз реагентов для обработки речной воды. При определении дозы коагулянта на первом этапе исследования на 100 мл воды пошло в присутствии метилоранжа 1,5 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты. Проведение последующей коагуляции показало образование крупных, быстро осаждающихся хлопьев в 1-м стакане, мелких хлопьев - во 2-м и отсутствие коагуляции в 3-м стакане. Выберите и рассчитайте дозу сухого коагулянта, необходимую для осветления и обесцвечивания, добавляемую в резервуар для воды при использовании комплекта К-7 с ТУФ-400 и РДВ-100. Следует ли проводить подщелачивание воды? Решение. Для расчета дозы коагулянта сначала определяют устранимую (бикарбонатную) жесткость воды. Она равна 4,2° устранимой жесткости: 2,8·1,5 = 4,2 (1 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты соответствует 1 мг/экв. или 2,8° устранимой жесткости в пересчете на 1 л воды). В соответствие с таблицей 1 в 1-й стакан на 200 мл воды добавляется 3,2 мл раствора глинозема, во 2-й – 2,4, в 3-й – 1,6 мл. Для определения дозы коагулянта выбирают 2-й стакан, в котором при меньшем количестве коагулянта (2,4мл 1 % раствора сернокислого алюминия) образовались хлопья. Для улучшения условий коагуляции следует воду подщелачивать вследствие низкой устранимой (бикарбонатной) жесткости воды. Расчет количества сернокислого алюминия для обработки 100 л воды в РДВ-100: 2,4 мл 1% раствора сернокислого алюминия, пошедшее на коагуляцию 200 мл воды во 2-м стакане, соответствует 0,12 г сухого коагулянта на 1 л воды. 0,12 · 100 = 12 (грамм). Таким образом, для коагуляции 100л воды в РДВ добавляют 12 г сухого коагулянта, перемешивают и оставляют на 10 минут. Рекомендованная литература обязательная: Гигиена: учебник. – 2-е издание, исправл. и дополн. /Под ред. Ю.В. Лизунова, С.М.Кузнецова. Санкт-Петербург: Спецлит, 2017. С.249-261, 288-291. дополнительная: Ю.П. Пивоваров. Руководство к лабораторным занятиям по гигиене. - М, 2001. - С. 380-391. Пивоваров Ю.П, Королик В.В., Зиневич Л.С. Гигиена и основы экологии человека. – М: Издательский центр «Академия», 2006. – С.45-62 Архангельский В.И., Бабенко О.В. руководство к практическим занятиям по военной гигиене. – М: ГЭОТАР-Медиа, 2007. – С.272- 305, 324-341. Нарыков В.И., Лизунов Ю.В., Бокарев М.А. Гигиена водоснабжения. Учебное пособие. Санкт-Петербург: Спецлит, 2011. Мельниченко П.И., Гигиена [Электронный ресурс] / Мельниченко П. И., Архангельский В. И., Козлова Т. А., Прохоров Н. И., Семеновых Г. К., Семеновых Л. Н - М : ГЭОТАР-Медиа, 2014. - 656 с. - ISBN 978-5-9704-3083-5 - Режим доступа: http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970430835.html Архангельский В.И., Руководство к практическим занятиям по военной гигиене [Электронный ресурс] : учебное пособие / Архангельский В.И., Бабенко О.В. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2015. - 432 с. - ISBN 978-5-9704-3490-1 - Режим доступа: http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970434901.html Ситуационные задачи для самостоятельного решения Задача 1 Проводился выбор доз реагентов для обработки речной воды. При определении дозы коагулянта на первом этапе исследования на 100 мл воды пошло в присутствии метилоранжа 4 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты. Проведение последующей коагуляции показало быстрое образование и осаждение крупных хлопьев 1-м стакане, крупных хлопьев через 10 минут - во 2-м стакане и мелких - в 3-м. Выберите и рассчитайте дозу сухого коагулянта, необходимую для осветления и обесцвечивания, добавляемую в резервуар для воды при использовании комплекта К-7 с ТУФ-400 и РДВ-100 (рассчитан на 100 л). Следует ли проводить подщелачивание воды? Задача 2 Проводился выбор доз реагентов для обработки воды из водохранилища. Использовалась МАФС. При определении дозы коагулянта на первом этапе исследования на 100 мл воды пошло в присутствии метилоранжа 2,0 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты. Проведение последующей коагуляции показало образование через 10 минут мелких хлопьев в 1-м стакане и отсутствие коагуляции – во 2-м и 3-м. Выберите и рассчитайте дозу сухого коагулянта, необходимую для осветления и обесцвечивания, добавляемую в резервуар для воды РДВ-5000 (рассчитан на 5000 л). Следует ли проводить подщелачивание воды? Оснащение и время занятия.Продолжительность занятия – 3 часа. В ходе подготовки к занятию студенты используют материал лекции, учебников и методическую разработку кафедры. Форма отчетности:Ответы на контрольные вопросы № 1, 6, 8 и протокол решения ситуационных задач оформляются в рабочей тетради. |