Научно-методическое обоснование темы
Качество питьевой воды служит основой эпидемиологической безопасности и здоровья населения. Доброкачественная по химическим, микробиологическим, органолептическим и радиологическим свойствам вода является показателем высокого санитарного благополучия и жизненного уровня населения. Учитывая огромное значение качества и количества подаваемой питьевой воды для здоровья населения и условий его проживания, обеспечения нормального функционирования детских, лечебно-профилактических, культурных, спортивных и других учреждений, коммунального хозяйства, промышленных предприятий и других объектов представляется важным внедрение прогрессивных мероприятий в сфере питьевого водоснабжения.
Основная цель методов улучшения качества питьевой воды – защита потребителя от патогенных организмов и примесей, которые могут быть опасны для здоровья человека или иметь неприятные свойства (цвет, запах, вкус и т. д.). Методы очистки следует выбирать с учетом качества и характера источника водоснабжения.
Цель деятельности студентов на занятии
Студент должен знать:
основные и специальные способы улучшения качества питьевой воды при централизованном водоснабжении.
Студент должен уметь:
определять содержание активного хлора в хлорной извести, оптимальную дозу коагулянта и хлорной извести (для обесцвечивания, осветления и обеззараживания воды), уровень остаточного хлора в воде (для определения эффективности хлорирования и безвредности воды в эпидемиологическом отношении).
Студент должен ознакомиться:
с другими способами улучшения качества воды (фильтрация, отстаивание), физическими и химическими (кроме хлорирования) способами обеззараживания, специальными способами (обезжелезивание, фторирование и дефторирование и другими).
Содержание обучения
1. Методы улучшения качества воды (основные, специальные).
2. Технические приемы улучшения качества воды (коагуляция, отстаивание, фильтрация, хлорирование, озонирование, серебрение, применение ультразвука и ультрафиолета, кипячение).
3. Способы специальной обработки (умягчение, опреснение, фторирование, дефторирование, дезодорация, обезжелезивание, дезактивация, дегазация).
4. Показатели, определяющие эффективность методов улучшения качества воды.
1. Определение временной жесткости воды.
2. Определение дозы коагулянта.
3. Определение активности хлора в хлорной извести.
4. Определение дозы хлора для обеззараживания воды.
5. Определение остаточного хлора в воде.
5. Наименование практической работы:
Методика:
Для определения временной жесткости в колбу наливают 100 мл воды, добавляют 2 капли метилового оранжевого и титруют 0.1 н раствором соляной кислоты до изменения цвета. Количество мл кислоты, пошедшее на титрование, соответствует временной жесткости в мг/экв/литр. Для перевода в градусы жесткости величину, выраженную в мг экв /литр, умножают на 2,8.
Обсуждение результатов: Полученные результаты сравните с нормативным документом.
Выводы: Сделайте заключение о качестве питьевой воды и используйте полученные данные для расчета дозы коагулянта.
Методика:
Перед коагулированием воды надо определить временную жесткость, так как от нее во многом зависят скорость и полнота реакции. Установлена прямая зависимость между дозой коагулянта – раствором сернокислого алюминия и временной жесткостью воды: максимальная доза коагулянта приблизительно равна временной жесткости (в мг-экв/л), умноженной на коэффициент 2,2. Зависимость дозы коагулянта от временной жесткости приведена в таблице.
Временная жесткость, мг-экв/л |
1% раствор сернокислого алюминия, мл / 0,2 л воды |
Сернокислый алюминий (сухой), г/л воды |
1 |
2,3 |
0,11 |
2 |
4,5 |
0,22 |
3 |
6,8 |
0,34 |
4 |
9,0 |
0,45 |
5 |
11.3 |
0,56 |
6 |
13,6 |
0,68 |
7 |
16,0 |
0,80 |
8 |
18,0 |
0,90 |
9 |
20,3 |
1,00 |
10 |
23,0 |
1,10 |
Расчетное определение коагулянта. По таблице, исходя из величины временной жесткости исследуемой воды, находят количество миллилитров 1% раствора сернокислого алюминия, которое требуется для коагулирования 200 мл воды. После установления расчетным путем дозы коагулянта проводят опытное коагулирование. В три стакана наливают по 200 мл исследуемой воды и пипеткой добавляют необходимое количество сернокислого алюминия: в 1 стакан расчетную дозу, во второй – на 1 мл меньше, в третий – на 1 мл больше расчетной дозы. Содержимое стаканов перемешивают стеклянной палочкой и наблюдают скорость образования хлопьев. Правильной дозой коагулянта считается та, при которой максимальное хлопьеобразование наблюдается через 10 минут. Если образование хлопьев задерживается, то к воде необходимо прибавить 1 % раствор соды в количестве, наполовину меньшем, чем взято коагулянта. Для определения дозы коагулянта величину, установленную в эксперименте, следует уменьшить на 10%, так как при коагулировании больших количеств воды процесс идет быстрее. Поэтому количество миллилитров 1% раствора коагулянта, введенного в стакан воды, в котором произошло лучшее коагулирование, уменьшают на 10%. Для коагулирования 1 литра воды полученную величину умножают на 5. После того как установлена доза на 1 литр, можно рассчитать количество 1 % раствора коагулянта для любого объема воды
Обсуждение результатов: оцените изменения, произошедшие водой.
Выводы: сделайте заключение об эффективности данной методики
Методика:
Для определения активности хлорной извести из разных мест тары отбирают 300-500 г хлорной извести, тщательно перемешивают и из полученной средней пробы на аптечных весах отвешивают 1 г. Навеску хлорной извести пересыпают в фарфоровую ступку, добавляют небольшое количество дистиллированной воды и растирают в однородную кашицу, разбавляют дистиллированной водой и переливают в мерную колбу на 100 мл. Ополаскивают несколько раз ступку и пестик дистиллированной водой, которую также сливают в мерную колбу, и доводят количество жидкости в колбе до метки. Приготовленному 1% раствору хлорной извести дают отстояться в течение 5-10 минут.
Из осветленной части берут пипеткой 5 мл раствора и переносят в коническую колбу, куда приливают 50 мл дистиллированной воды, 5 мл 5% раствора йодистого калия и 1 мл разведенной 1:3 соляной кислоты. Активный свободный хлор вытесняет из йодистого калия йод, количество которого эквивалентно хлору. Выделившийся йод титруют 0,01 н раствором тиосульфата до слабо-желтого окрашивания, прибавляют 1 мл 1% раствора крахмала и дотитровывают до исчезновения синей окраски. Если 1 мл 0,01 н раствора тиосульфата связывает 1,269 мг йода, что эквивалентно 0,355 мг активного хлора, то умножив 0,355 на количество тиосульфата, пошедшего на титрование, получают количество хлора в 5 мл 1% раствора хлорной извести. Для определения содержания хлора в 1 мл раствора хлорной извести результат делят на 5. В 1 мл 1% раствора хлорной извести содержится 0,01 г или 10 мг сухой хлорной извести.
Для расчета активности хлорной извести, которая выражается в процентах, составляется пропорция: 0,01 г хлорной извести, У г активного хлора 100 г хлорной извести, Х г активного хлора, где У – содержание активного хлора в 1 мл 1% раствора хлорной извести или в 0,01 г сухой хлорной извести; Х – содержание активного хлора в 100 г сухой хлорной извести. Отсюда Х =У 100 / 0,01. Поскольку активный хлор рассчитывается в 100 г хлорной извести, полученный результат выражают в процентах.
Обсуждение результатов: сравните полученные результаты с нормативными показателями.
Выводы: сделайте заключение о возможности использования данного раствора для хлорирования.
Методика:
Для определения дозы хлора для обеззараживания воды проводят опытное хлорирование одного литра воды приготовленным 1% раствором хлорной извести. Обеззараживание должно производиться таким образом, чтобы после 30-минутного контакта хлора с водой остаточное количество свободного активного хлора в исследуемой воде находилось в пределах 0,3-0,5 мг/л, а связанного хлора после часового контакта 0,8-1,2 мг/л. Выбор дозы хлора для опытного хлорирования зависит от физических и химических свойств воды. Для этой цели берут 4-6 мг/л активного хлора. К 1 литру воды добавляется выбранная доза хлора. Для этого необходимо определить, в каком объеме 1 % раствора хлорной извести содержится нужное количество активного хлора. В колбу с одним литром воды добавляют необходимый объем 1% раствора хлорной извести, перемешивают, оставляют на 30 минут для обеззараживания. Затем определяют количество активного хлора, оставшегося в обеззараженной воде. Для этого в коническую колбу наливают 100 мл обеззараженной воды, прибавляют 5 мл 5% раствора йодистого калия, 1 мл соляной кислоты 1:3, 1 мл 1% раствора крахмала и титруют до обесцвечивания 0,01 н раствором тиосульфата натрия. Титрование необходимо проводить быстро, так как окраска успевает восстанавливаться и раствор можно легко перетитровать. Затраченное количество 0,01 н раствора тиосульфата умножают на 0,355 и 10 и узнают количество остаточного хлора.
Хлорпоглощаемость воды рассчитывается путем вычитания из первоначально введенного активного хлора количества активного хлора, оставшееся после 30-минутного обеззараживания воды.
Доза свободного хлора складывается из хлорпоглощаемости и 0,3-0,5 мг/л свободного остаточного хлора.
Доза связанного хлора складывается из хлорпоглощаемости и 0,8-1,2 мг/л свободного остаточного хлора.
Ускоренный метод определения дозы хлора с помощью трех стаканов. С помощью данного метода можно достаточно точно определить дозу хлора без предварительного определения активности хлорной извести и хлорпоглощаемости воды. В три стакана или колбы наливают по 200 мл воды, для которой необходимо определить дозу хлора. Капельной пипеткой добавляют 1 % раствор хлорной извести. В первый стакан – 1 каплю; во второй – 2 капли; в третий – 3 капли. Воду хорошо перемешивают и оставляют на 30 минут. Для определения в воде остаточного хлора стеклянной лопаточкой добавляют по 10-15 кристаллов йодистого калия, 2 мл соляной кислоты, разведенной 1:3, и размешивают воду. Затем добавляют 1 мл 1% раствора крахмала. В тех стаканах, где имеется остаточный хлор, выделяется свободный йод, который в присутствии крахмала окрашивает воду в синий цвет. Пипеткой в стаканы добавляют по каплям 0,7% раствор тиосульфата натрия, начиная со стакана с наименьшей окраской. После добавления каждой капли воду тщательно перемешивают. Одна капля 0,7% раствора тиосульфата натрия связывает 0,04 мг хлора. Если вода в стакане обесцветилась от одной капли, значит, остаточного хлора в 200 мл воды меньше или равно 0,04 мг, а в литре – меньше или равно 0,2 мг, то есть недостаточное количество. Аналогичным образом определяется остаточный хлор в следующих двух стаканах. Если после опытного хлорирования, ни в одном из стаканов не обнаружено достаточного количества остаточного хлора, что может иметь место при большой хлорпотребности воды, исследование повторяется. Стаканы вновь наполняют водой. Затем в первый стакан добавляют 4 капли 1% раствора хлорной извести, во второй – 5, в третий – 6 капель и через 30 минут вновь определяют остаточный хлор. Для расчета берется тот стакан, где обесцвечивание произошло от 2 капель тиосульфата натрия (0,2-0,4 мг остаточного хлора). Если вода выдается с пункта водоснабжения, то она должна содержать 0,8-1,2 мг/л остаточного хлора. Зная, сколько капель 1% раствора хлорной извести было введено в выбранный стакан, рассчитывают количество 1% раствора хлорной извести, необходимое для хлорирования 1; 10; 1000 л и т. д.
Обсуждение результатов: определите дозу хлорной извести на 1 литр.
Выводы: сделайте заключение о качестве питьевой воды.
Методика:
Для определения остаточного хлора в стакан или коническую колбу наливают 200 мл исследуемой воды. Стеклянной палочкой добавляют 10-15 кристаллов йодистого калия, 12 капель соляной кислоты, разведенной 1:3, и размешивают. Затем добавляют 1 мл 1% раствора крахмала и тщательно перемешивают. Титруют раствором тиосульфата натрия, одна капля которого связывает 0,04 мг остаточного хлора. Если на обесцвечивание 200 мл воды ушло 10 капель, то на литр потребуется 10 умножить на 5=50 капель. Отсюда содержание хлора в воды составит: 0,04 мг умножить на -50=2 мг.
Обсуждение результатов: сравните полученные результаты с нормативными величинами.
Выводы: Дайте заключение об эффективности хлорирования и качестве питьевой воды с бактериологической точки зрения.