Бактериологич показатели кач воды. Принципы их нормирования, экспериментальные методы контроля

Данные показатели характериз безвредность воды относительно болезнетворных организмов.

Общее колич их, безвредных для человека, определяется количеством колоний образовавшихся при посеве на питательную среду 1 мл питьевой воды количество колоний ≤ 100

Важным бактериологическим показателем явл содерж в воде бактерий группы кишечной палочки (БГКП)

Их количество в 1л воды определяет величину коли-индекса, наименьший объем в котором содержится 1 клетка БГКП. Колититр ≥ 300. Коли-индекс ≤ Отстаивание.В технологии процочистки природных и сточных вод рассм осаждение частиц двух типов — гранулированных и флокулированных. Гранулированные частицы осаждаются независимо друг от друга и с постоянной скоростью. Флокулированные – с различной скоростью в зависимости от исходной концентрации в-ва. Если их концентрация мала, то осаждение идет медленно виде отдельных хлопьев, при столкновении хлопье сливаются и укрупняются, скорость осаждения увеличивается. Это явление называется – стесненное или флокулянтное осаждение. При высокой концентрации частиц происходит совместное осаждение хлопьев с четким разделом фаз между верхним слоем жидкости и осадком. Такое осаждение называют зонным.

Теория осаждения частиц, частицы кот в процессе осаждения не меняют своей формы и размера, основана на следующих представлениях. На частицу действует гравитационная сила, вследствие чего она двигается вниз. Осаждению частицы препятствуют силы сопротивления, обусловленные вязкостью среды. Для осаждения гранулированных частиц агрегативно устойчивой взвеси применимо уравнение Стокса:

где ν – скорость осаждения частиц, м/с; ρ и ρ_ж – плотность частиц и жидкости, Н/м3; μ – динамической вязкости жидкости, Па·сr – радиус частицы, м.

Взвешенные вещества и взвесь, образующаяся в результате обработки воды, неоднородны. Такая взвесь называется полидисперсной, агрегативно неустойчивой. Исследуется экспериментальным путем, а уравнений для этих случаев не существует.

Для реш задач проектирования отстойных сооруж изучают зависимость эффекта осаждения от времени, при этом высота столба воды в отстойном сосуде h должна быть не менее 500 мм, в диаметр сосуда не менее 100 мм. Стенки сосуда не должны влиять на скорость осаждения частиц. T/H = t/h

Т – необходимое время осаждения агрегативно устойчивой взвеси.

Если частицы взвеси в процессе осаждения образуют агломераты: T = t(H/h)ⁿ. Где n – показатель степени, отражающий влияние агломерации.

Для расчета зонного осаждения иногда используется понятие объемный индекс I – это объем осадка, занимаемый 1 г взвешенного вещества после 30 мин отстаивания.

ОсаждениеВ технологии очистки прир и сточных вод рассм осаждение частиц 2 типов: гранулированных и флокулированных. Гранулир частицы осаждаются независимо друг от друга с постоянной скоростью. А флокулированные осаждаются с различной скорость., в зависимости от исходной концентрации вещества. Если их концентрация невелика, то осаждение идёт медленно, в виде отдельных хлопьев. При соприкосновении хлопья сливаются и укрупняются, что приводит к увеличению скорости осаждения. Данное явлносит назв стеснённого или флокулянтного осаждения. При выс конц-ции частиц происходит совместное осаждение хлопьев с чётким разделом фаз между верхним слоем жидкости и нижним осадком. Такое осаждение наз зонным.

Для осаждения гранулированных частиц агрегативной устойчивой системы применяется уравнение Стокса:

где - динамическая вязкость среды, Па с;  - радиус частицы, м;  - скорость осаждения, м/с.

Взвеш в-ва сточных вод и взвесь, образующаяся в результате обработки воды коагулянтами, неоднородны по форме частиц и составу. Такая взвесь называется полидисперсной. В реальном случае уравнение Стокса неприменимо.

Для реш задач проектир отстойных сооружений исследуют зависимость эффекта осаждения от времени. Для агрегативно устойчивых взвесей необходимое для их осаждения время Т в сооружении с глубиной Н при заданном эффекте (Э) отстаивания определится из соотношения: T/H = t/h

Если частицы взвеси в процессе осаждения образ агломераты, зависимость принимает вид: T = t(H/h)ⁿ

где n — показат степени, отраж влияние агломерации. Для хорошо сформиров хлопьев n = 0,5; для взв осадков городских сточных вод n = 0,2 0,3.

Для зонного осаждения, которое наблюдается при исходной концентрации взв в-в более 1000 мг/л, также используют эмпирические формулы (т.е. полученные опытным путём).

Фильтрование воды

Фильтров наз проц прохождения осветляемой воды через слой фильтрующего материала. Фильтр, так же как и отстаивание, применяют для осветления воды, т. е. для задержания находящихся в воде взвешенных веществ. Если размеры частиц больше размеров пор фильтрующей загрузки, то частицы остаются на поверхности фильтра, такое фильтрование называется поверхностным. Если частицы проходят внутрь материала загрузки, то фильтрование объемное.

Процесс поверхностного фильтрования подчиняется закону Дарси: v=kp, где k=1/μR (v-скорость фильтрования, р-напор, k-коэф пропорциональности, зависит от динамической вязкости μ и сопротивления среды R=Rн+Rос, Rн-начальное сопротивление фильтрующей основы, Rос - сопротивление образовавшегося слоя осадка Rос=rМ/F, r-удельное сопротивление осадка фильтрованию, М – масса отложившегося осадка, F – площадь фильтра). Следовательно скорость фильтрования тогда равна: v=p/(μ(rM/F+Rн))

При фильтров воды со взв в-вами через слой песка или другие зернистые материалы, т.е. при объемном фильтровании, наблюдаются след проц: извлечение взв частиц из воды и их закрепление на зернах фильтрующей загрузки под действием сил адгезии; отрыв части задержанных частиц от зерен загрузки и перенос их в послед слои, где они снова задерживаются в порах загрузочного материала. До тех пор пока интенсивность первого процесса прев интенсивность второго, происходит очистка воды от взвешенных частиц. Время, в течение которого слой загрузочного материала обеспеч очистку воды до требуемой концентрации, наз временем защитного действия загрузки t₃ = 1 / K·b/a (x-X₀/b)

где К и X₀ — константы, зависящие только от треб эффекта очистки и определяемые по номограммам Д.М. Минца; b/a и b — кинетич параметры процесса фильтрования, характеризующие соответственно скорость проникновения взвести в глубь загрузки и интенсивность прилипания частиц к зернам загрузки.  Продолжительность работы фильтра t_H до момента достижения предельной потери напора определяется из выражения: t_H =[(H_пр - H₀)i₀]x/H₀T

где H₀ и H_пр- соответственно нач и предельно доп потеря напора в. за грузке фильтра; i₀ -темп прироста потери напора; х- толщина слоя загрузки. Отношение t₃/t_H характ надежность работы фильтра и при t₃/t_Hl гарантирует высокое кач фильтрата. Чем больше это отношение, тем выше степень санитарной надежности фильтра.

Флотация и электрофлотация

Флотация (всплывание) основана на разности удельных масс взв частиц (или капель жидкости) и жидкости, в которой они суспензированы. Флотация осуществима в том случае, если примеси способны образ комплекс "частица—воздух" с плотностью, меньшей плотности воды. В рездействия сил всплывания, гравитации и сопротивления комплексы "частица—воздух" флотируют и образуют концентриров слой на свободной поверхности жидк,откуда этот слой затем удаляется. Плотность примесей обычно больше плотности воды, поэтому для осущ флотации нужно, чтобы адгезия (т.е. слипание) микропузырьков воздуха и частиц была выше смачивающего действия воды на частицы.

Смачивание тв в-ва жидкостью опред велич- краевого угла контакта θ между поверхн тв в-ва и пузырьком газа.

Если θ = 0, то твердое тело смачивается водой и адгезия его с воздухом невозможна. Если θ= 180°, то твердое тело не смачивается, а контакт его с воздухом максимален. На практике этот случай не встречается, наибольший угол θ = 110° наблюдается при смачивании ртути. Все обычные примеси воды дают θ между 0 и 110°, и чем этот угол больше, т.е. чем более гидрофобна поверхность частицы, тем выше прочность прилипания частицы к пузырьку воздуха. Осн отличия способов флотации связаны с видом насыщения жидкости пузырьками воздуха. По этому принципу различают: пенную, напорную флотацию и электрофлотацию. При пенной флотации воздух подается в систему через пористые материалы; при напорной — воду насыщают воздухом под давл, после снятия которого начинается выделение пузырьков воздуха; при электрофлотации пузырьки газа образ в результате электролиза воды. Метод флотации нашел широкое применение в практике очистки сточных вод, особенно производственных. Коагуляция- объединение частиц дисперсной фазы в агрегаты вследствие сцепления (адгезии) частиц при их соударениях. Колл примеси возникают в результате алюмо-кремниевых кислот и солей, являющимися основным компонентом глины. Колл частицы образуются отрицательно заряж ионами (имеют отриц.заряд). При ум pH устойчивость коллоидов снижается и наоборот. Если вода очень жесткая, то колл частицы могут иметь полож заряд.Метод обработки воды, направл на удаление в-в, находящихся в коллоидном состоянии, с помощью хим.реагентов, наз коагулированием. Применяющиеся при этом хим.в-ва наз коагулянтами. Метод применяется для осветления и обесцвечивания воды. При коагулировании наряду с коллоидными примесями удаляются грубодисперсные в-ва, а также бактерии и вирусы.В качестве коагулянтов чаще всего используют соли алюминия и железа: сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃·18H₂O, алюминат натрия NaAlO₂, сульфат железа (II) FeSO₄·7H₂O (железный купорос), хлорид железа (III) FeCl₃·6H₂O.

В воде эти соли подвергаются ступенчатому гидролизу по схеме:

Me³⁺ + H₂O Me(OH)²⁺

Me(OH)²⁺ + H₂O Me(OH)₂⁺ + H⁺

Me(OH)₂⁺ + H₂O Me(OH)₃ + H⁺

Me³⁺ + 3H₂O Me(OH)₃ + 3H⁺

Полнота процгидролиза коагулянта достигается только при условии связывания образующихся ионов водорода. Степень гидролиза повыш при разбавлении р-ров и повыш температуры.

Коагул-ие включ 3 стадии:

образование колл р-ра гидроксида металла в рез полного гидролиза коагулянта;коагуляция образовавшегося золя коагулянта под действ анионов воды и его взаимод с колл и грубодисперсными молекулами;проц хлопьеобразования, завершающийся осаждением.Осн фактором скорости коагулирования явл.стадия хлопьеобразования. Чем быстрее растут хлопья, тем быстрее идет осаждение, тем выше степень осветления воды. На проц коагуляции влияет t воды ( при ум t устойчивость колл увелич), pH и солевой состав.