А. Качественное определение.

Качественная реакция на соли азотной кислоты проводится с дифениламином или бруцином. В фарфоровую чашечку налить 2 мл исследуемой воды, внести стеклянной палочкой 2-3 кристаллика дифениламина или бруцина и осторожно из пипетки наслоить несколько капель концентрированной серной кислоты. В присутствии нитратов 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, т. к. они также дают с дифениламином синее окрашивание. В таких случаях к 100 мл исследуемой воды следует добавить несколько капель концентрированной серной кислоты и 2-3 кристаллика мочевины 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 жёлтого цвета.

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. Объём воды в цилиндре довести до 100 мл. При наличии нитратов в воде раствор приобретает жёлтый цвет, т. к. образуется пикрат аммония. Полученную жидкость налить в кювету ёмкостью 30 ммі и измерить оптическую плотность на ФЭКе с синим светофильтром. В качестве контроля используется дистиллированная вода. Результат сравнивается с табл. 6.

Таблица 6. Содержание нитратов в воде в зависимости от оптической плотности растворов

Оптическая плотность растворов(по ФЭК)	Содержание аммиака, мг/л	Оптическая плотность растворов(по ФЭК)	Содержание аммиака, мг/л
0,060	5,0	0,215	25,0
0,080	7,5	0,250	27,5
0,110	10,0	0,272	30,0
0,125	12,5	0,294	32,5
0,142	15,0	0,316	35,0
0,163	17,5	0,336	37,5
0,183	20,0	0,358	40,0
0,200	22,5	0,372	42,5

Определение содержания хлоридов (связанного хлора)

Принцип метода определения хлоридов в воде основан на способности нитрата серебра осаждать их с образованием осадка хлористого серебра белого цвета, нерастворимого в воде и в азотной кислоте. 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 при этом пипеткой, и 2-3 капли 10% раствора 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, который вступает в реакцию с нитратом серебра, образуя бихромат серебра, окрашивающий раствор в красно-бурый цвет. Появление такой окраски при титровании указывает на завершение осаждения хлоридов.

В колбу объёмом 250 — 300 мл налить 100 мл исследуемой воды и добавить 1 мл индикатора бихромата калия и осторожно перемешать круговыми движениями. Затем налить раствор нитрата серебра в бюретку и титровать этим раствором исследуемую пробу до появления устойчивой, неисчезающей, но очень слабой красной окраски раствора. Отметить количество миллилитров нитрата серебра, пошедшего на титрование, и произвести расчёт 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 азотнокислого серебра, пошедшее на титрование, мл;

V — объём исследуемой воды, мл;

1000 — коэффициент для перерасчёта на 1 л воды.

Определение сульфатов.

В пробирку наливают 4 мл исследуемой воды, прибавляют 1-2 капли соляной кислоты, 3-5 капель 5% раствора хлорида бария и нагревают до кипения. Содержание сульфат-ионов (мг/л) в воде в зависимости от её мутности таково:

Слабая муть, появляющаяся через несколько минут- 1,0-10

Слабая муть, появляющаяся через 10 минут- 10-100

Сильная муть — 100-500

Большой осадок, быстро осаждающийся на дно — более 500

Допустимое их количество - до 500 мг в 1л воды.

ТЕМА № 2.

Гигиенические требования к качеству воды. Методы улучшения качества воды. Очистка.

Продолжительность занятия - 2 часа.

Вид занятия: практическое.

Цель занятия: ознакомиться с ГОСТ ами воды;

            изучить методы улучшения качества воды. Очистка.

План занятия:

· Определить дозу коагулянта.

· Провести очистку воды.

· Дать заключение.

Основные вопросы темы занятия:

· Санитарно-гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды (органолептические и микробиологические показатели, химический состав). (СанПиН 2.1.4.1074 — 01).

· Санитарно-гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения (СанПиН 2.1.4.1075 -02).

· Гигиеническая характеристика методов улучшения качества воды. Очистка.

Блок информации.

1. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения

  Оценка качества питьевой воды производится на основании соответствующего международного стандарта качества и европейских рекомендаций ВОЗ «Руководство по контролю качества питьевой воды» (Женева, 1994) или стандарта, принятого и утверждённого санитарной службой страны. В РФ гигиенические требования к качеству питьевой воды, подаваемой централизованными системами водоснабжения, изложены в санитарных правилах и нормативах «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованной системы питьевого водоснабжения. Контроль качества» СанПиН 2.1.4.1074-01. Санитарные правила применяются в отношении воды, предназначенной для питьевых и бытовых нужд населения, а также для производственных целей, требующих применения воды питьевого качества.

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвреднапо химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется её соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям, представленным в табл. 7. Показатель общего микробного числа позволяет получить представление о массивности бактериального загрязнения воды с учётом сапрофитной микрофлоры. Общее микробное число обычно увеличивается при поступлении в воду поверхностных, ливневых стоков, бытовых сточных вод, поэтому данный показатель используется для контроля эффективности обработки воды на очистных сооружениях водопровода и служит сигналом нарушений в технологии водоподготовки. Наличие в воде бактерий семейства Enterobacteriaceae, попадающих   в воду только из кишечника человека и животных, указывает на загрязнение воды в широком смысле, так как многие бактерии этого семейства могут иметь фекальное происхождение, однако, некоторые из них являются сапрофитами. Показателем свежего фекального загрязнения воды является норматив на содержание термотолерантных колиформных бактерий Escherichia coli. Присутствие общих колиформ Escherichia coli communis также свидетельствует об органическом загрязнении антропогенного происхождения. Отсутствие общих и термотолерантных колиформ является основным критерием эпидемической безопасности воды в нормативных документах многих стран мира. Присутствие в воде колифагов является санитарным показателем вирусного загрязнения питьевой воды, однако присутствие возбудителей энтеровирусной инфекции не всегда может быть обнаружено при наличии колифагов в воде. На давнее фекальное загрязнение воды, сохраняющее эпидемическую опасность, дополнительно указывает наличие в воде спор сульфитредуцирующих клостридий. Cl.perfringens всегда присутствуют в фекалиях. Их споры выживают в воде дольше, чем бактерии кишечной группы, они устойчивы к хлорированию нормальными дозами хлора. Этот показатель определяется в воде поверхностных источников для оценки эффективности её обработки. В качестве паразитологического показателя установлен норматив на содержание цист лямблий. Содержание в питьевой воде как E.coli, так и любых болезнетворных бактерий, вирусов, простейших и яиц гельминтов недопустимо.

 

Таблица 7. Гигиенические требования к микробиологическим и паразитологическим показателям питьевой воды

Показатель	Единицы измерения	Нормативы
Термотолерантные колиформные бактерии	Число бактерий в 100 мл воды*	Отсутствие
Общие колиформные бактерии**(семейства Enterobacteriaceae)	Число бактерий в 100 мл воды*	Отсутствие
Общее микробное число**	Число образующих колоний бактерий в 1 мл воды	Не более 50
Колифаги***	Число бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 мл воды	Отсутствие
Споры сульфитредуцирующих клостридий	Число спор в 20 мл воды	Отсутствие
Цисты лямблий***	Число цист в 50 мл воды	Отсутствие

Примечание. * - Троекратное исследование по 100 мл отобранной пробы воды.

** - Превышение норматива не допускается в 95% проб воды, отбираемых в точках водозабора наружной и внутренней водопроводной сети в течение 12 мес, при количестве исследуемых проб не менее 100 за год.

*** - Определение производится только в системах водоснабжения из поверхностных источников перед подачей воды в распределительную сеть.

Безвредность питьевой воды по химическому составу характеризуется токсикологическими показателями её качества и определяется её соответствием нормативам по следующим показателям:

· обобщённые данные и содержание вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах, а также вещества антропогенного происхождения, получившие глобальное распространение (табл. 8);

Таблица 8. Гигиенические требования к обобщённым и химическим показателям питьевой воды централизованных систем водоснабжения

 

Показатель	Единицы измерения	Нормативы (ПДК), не более	Показатель вредности	Класс опасности
Обобщённые показатели
Водородный показатель	рН	6-9
Общая минерализация (сухой остаток)	мг/л	1000(1500)**
Общая жёсткость	мг-экв./л	7 (10)
Окисляемость перманганатная	мг/л	5,0
Нефтепродукты, суммарно	мг/л	0,1
Поверхностно-активные вещества (ПАВ), анионоактивные	мг/л	0,5
Фенольный индекс	мг/л	0,25
Неорганические вещества
Алюминий (Al і+)	мг/л	0,5	с.- т.	2
Барий (Ba І +)	мг/л	0,1	-»-	2
Бериллий (Be І +)	мг/л	0,0002	-»-	1
Бор (В, суммарно)	мг/л	0,5	-»-	2
Железо (Fe,суммарно)	мг/л	0,3 (1,0)**	орг.	3
Кадмий (Cd, суммарно)	мг/л	0,001	с.- т.	2
Марганец (Mn, суммарно)	мг/л	0,1 (0,5)**	-»-	3
Медь (Cu,суммарно)	мг/л	1,0	орг.	3
Молибден (Мо,суммарно)	мг/л	0,25	с.- т.	2
Мышьяк (Аs,суммарно)	мг/л	0,05	-»-	2
Никель (Ni,суммарно)	мг/л	0,1	-»-	3
Нитраты (NO і+)	мг/л	45	-»-	3
Ртуть (Hg, суммарно)	мг/л	0,0005	-»-	1
Свинец (Рb, суммарно)	мг/л	0,03	-»-	2
Селен (Se, суммарно)	мг/л	0,01	-»-	2
Стронций (SrІ +)	мг/л	7	-»-	2
Сульфаты (SO4 І-)	мг/л	500	орг.	4
Фториды (F-)	мг/л		с.- т.
Фториды (F-)*: 1-й и 2-й климатический районы 3-й климатический район	мг/л мг/л	1,5 1,2	-»- -»-	2 2
4-й климатический район	мг/л	0,7	-»-	2
Хлориды (Cl -)	мг/л	350	орг.	4
Хром (Сr 6+)	мг/л	0,05	с.- т.	3
Цианиды (CN-)	мг/л	0,035	-»-	2
Цинк (ZnІ +)	мг/л	5,0	орг.	3
Органические вещества
Y ГХЦГ (линдан)	мг/л	0,002	с.- т.	1
ДДТ (сумма изомеров)	мг/л	0,002	-»-	2
2,4 - Д	мг/л	0,03	-»-	2

Примечание. *- Климатические районы: 1-й- холодный, 2-й — умеренный,3-й — тёплый, 4-й — жаркий.

** - Величина, указанная в скобках, может быть установлена по постановлению Главного государственного санитарного врача по соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения на основании оценки санитарно-эпидемиологической обстановки в населённом пункте и применяемой технологии водоподготовки.

· содержание вредных химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе её обработки в системе водоснабжения (табл.9);

Таблица 9. Гигиенические требования к содержанию вредных химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе её обработки

Показатель	Единицы измерения	Норматив (ПДК), не более	Показатель вредности	Класс опасности
Хлор: свободный остаточный связанный остаточный	мг/л мг/л	0,3-0,5 0,8-1,2	орг. -//-	3 3
Хлороформ	мг/л	0,2*	с.-т.	2
Озон остаточный	мг/л	0,3	орг.	2
Формальдегид	мг/л	0,05	с.-т.	2
Полиакриламид	мг/л	2,0	-//-	2
Активированная кремнекислота (по Si)	мг/л	10,0	-//-	2
Полифосфаты (по РО43-)	мг/л	3,5	орг.	3
Остаточные количества алюминийсодержащих коагулянтов	мг/л	0,5	с.-т.	2
Остаточные количества железосодержащих коагулянтов	мг/л	0,3	орг.	3

Примечание:* - норматив принят в соответствии с рекомендациями ВОЗ.

Применение различных методов очистки, обеззараживания и специальной обработки воды с использованием химических реагентов приводит к накапливанию в ней остаточных количеств этих реагентов и образующихся в процессе обработки воды побочных веществ, некоторые из них потенциально опасны (табл. 9).

Благоприятные органолептические свойства воды определяются её соответствием нормативам, указанным в табл. 10, а также нормативам содержания химических веществ, оказывающих влияние на органолептические свойства, приведенным в табл. 8 и 9. Методы исследования органолептических свойств в пробе воды основаны на выявлении этих свойств с помощью органов чувств и включают внешний осмотр пробы воды, выявление плёнки на её поверхности, определение цветности, прозрачности (мутности), запаха и вкуса.

Таблица 10. Гигиенические требования к органолептическим свойствам питьевой воды

 

Показатель	Единицы измерения	Нормативы, не более
Запах	Баллы	2
Привкус	Баллы	2
Цветность	Градусы	20 (35)
Мутность	ЕМФ (единицы мутности по формазину) или мг/л (по каолину)	2,6 (3,5) 1,5 (2)

Примечание: Величина, указанная в скобках, может быть установлена по постановлению Главного государственного санитарного врача по соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения на основании оценки санитарно-эпидемиологической обстановки в населённом пункте и применяемой технологии водоподготовки.

Радиационная безопасность питьевой воды основана на общей альфа- и бета- радиоактивности питьевой воды:

· общая альфа-радиоактивность не должна превышать 0,1 Бк / л;

· общая бета-радиоактивность не должна превышать 1,0 Бк / л.

2. Гигиенические требования к качеству воды децентрализованного водоснабжения

В РФ оценка качества питьевой воды при децентрализованной системе водоснабжения производится на основании санитарных правил и нормативов СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды децентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников ». Санитарные правила устанавливают гигиенические требования к качеству воды источников  д ецентрализованного (местного) водоснабжения, к выбору места расположения, оборудованию и содержанию водозаборных сооружений и прилегающих к ним территории.

Децентрализованным водоснабжением является использование для питьевых и хозяйственных нужд населения воды подземных источников, забираемой с помощью различных водозаборных сооружений (шахтных и трубчатых колодцев, каптажей родников), открытых для общего пользования без подачи её к месту пользования.

Питьевая вода из местного источника водоснабжения по химическому составу и свойствам должна соответствовать нормативам, изложенным в СанПиН 2.1.4.1175-02 и представленным в табл11. Набор показателей эпидемической безопасности почти совпадает с СанПиН 2.1.4.1074 — 01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения». Необходимости во введении показателя «сульфитредуцирующие клостридии» нет из-за отсутствия очистных сооружений. Радиационная безопасность воды на территориях, признанных зонами радиационного загрязнения, оценивается также в соответствии с СанПиН 2.1.1.1074 — 01.

Таблица 11. Нормативы по составу и свойствам воды децентрализованного водоснабжения

Показатели	Единицы измерения	Норматив
Органолептические
Запах	Баллы	Не более 2-3
Привкус	Баллы	Не более 2-3
Цветность	Градусы	Не более 30
Мутность	ЕМФ (единицы мутности по формазину) или мг/л (по каолину)	В пределах 2,6- 3,5 В пределах 1,5 — 2,0
Химические
Водородный показатель	Единицы РН	В пределах 6-9
Жесткость воды общая	Мг — экв / л	В пределах 7-10
Нитраты (NO3-)	Мг / л	Не более 45
Общая минерализация (сухой остаток)	-»-	В пределах 1000 - 1500
Окисляемость перманганатная	-»-	В пределах 5-7
Сульфаты (SO42-)	-»-	Не более 500
Хлориды (Cl-)	-»-	Не более 350
Химические вещества неорганической и органической природы	-»-	ПДК
Микробиологические
Термотолерантные колиформные бактерии	Число бактерий в 100 мл воды	Отсутствие
Общие колиформные бактерии	Число бактерий в 100 мл воды	Отсутствие
Общее микробное число	Число микробов, образующих колонии, в 1 мл воды	100
Колифаги	Число бляшкообразующих единиц в 100 мл воды	Отсутствие

Использование природных вод открытых водоёмов для хозяйственно-питьевого водоснабжения требует предварительного улучшения свойств воды и её обеззараживания. Средства по улучшению качества воды включают в себя методы очистки воды, улучшающие органолептические свойства воды, и методы её обеззараживания, целью которых является уничтожение патогенных микроорганизмов, т. е. обеспечение эпидемиологической безопасности воды.

3. Методы улучшения качества питьевой воды подразделяются на:

· основные (осветление, обесцвечивание, обеззараживание),

· специальные (обезжелезивание, фторирование и обесфторивание, опреснение, умягчение, дезактивация и т. д.).

Осветление и обесцвечивание воды проводится отстаиванием, фильтрацией и коагуляцией. Осветление — удаление из воды взвешенных веществ. Обесцвечивание — устранение окрашенных коллоидов. Частично при этом происходит и удаление микроорганизмов.

При необходимости, на первом этапе очистки воды из открытых источников очищается от фито- и зоопланктона и крупных взвесей с использованием микрофильтров и барабанных сит.

 

Существующие в настоящее время отстойники предназначены для удаления крупнодисперсных взвесей и подразделяются на отстойники вертикальные и горизонтальные. Принципом их работы является осаждение взвешенных веществ за счёт медленного течения воды.

Коагуляция

Очистка воды от мути путём простого отстаивания требует много времени и недостаточно эффективна, а потому для этой цели применяют коагуляцию реактивом, осаждающим взвешенные вещества в воде. При коагуляции устраняется одновременно и цветность воды, если она имеется.

Наибольшее распространение в практике коагуляции воды получил сернокислый алюминий. Процесс состоит в том, что раствор глинозёма при добавлении к воде вступает в реакцию с двууглекислыми солями кальция и магния (бикарбонатами) и образует с ними гидрат окиси алюминия (заряженный положительно), в виде студенистых, хлопьевидных сгустков, которые оседают на дно и увлекают за собой взвешенные частицы (заряженные отрицательно) и частично бактерии. В результате наступает осветление воды, а также устраняется и окраска воды.

Следующим этапом обработки является фильтрация. Фильтры классифицируют:

·  по скорости потока — медленные и скорые;

· по направлению потока — одно- и двухпоточные;

· по количеству фильтрующих слоёв — одно- двух- и многослойные.

В качестве фильтрующих материалов используется кварцевый песок, антрацит, керамзит и другие подобные материалы.

Способы работы медленных фильтров принципиально различаются. В работе медленных фильтров главную роль играет биологическая плёнка, образующаяся на поверхности фильтра (кварцевого песка) из илистого осадка. За счёт биоокисления органических веществ на этой плёнке уменьшается число бактерий в воде (до 99%), снижается окисляемость и цветность. Однако при увеличении толщины биоплёнки фильтрация прекращается. Устройство скорых фильтров позволяет предотвратить этот процесс за счёт промывки фильтра обратным потоком воды. Вода проходит фильтрующий и поддерживающий слои фильтра с более высокой скоростью, чем при медленной фильтрации. Далее через распределительную систему она направляется в резервуар для чистой воды. Для интенсификации процесса фильтрации повышают грязеёмкость фильтров за счет технических решений — увеличения количества фильтрующих слоёв (фильтр двухслойной загрузки) и наличия двух потоков воды (фильтры АКХ и ДДФ). При этом резко увеличивается производительность и эффективность работы фильтров.

При работе скорых фильтров в слое зернистой загрузки может происходить процесс коагуляции — так работают контактные фильтры и осветлители. Их применение не требует предварительного отстаивания и коагуляции. Сравнительная эффективность различных способов фильтрации представлена в таблице 12.

 

  Таблица 12. Сравнительная эффективность способов фильтрации

Тип фильтра	Скорость фильтрации в м/час	Задержка бактерий в %
Медленный фильтр	0,1- 0,2	99
Скорый фильтр	5-8	60-95
Скорый двухслойный фильтр	10-12	70
Фильтр АКХ	12-51	80-96
Контактный осветлитель	4-5	до 99