Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Анализ и улучшение качества природных вод» для студентов IV курса, обучающихся по направлению 280400 «Природообустройство» Составители (стр. 12 из 18)
3.3.5. Оценка загрязнённости территории исследуемой подземной водой по критериям качества вод [35]
Качество воды – характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность её для конкретных видов водопользования и водопотребления. В данной формулировке качество воды – это сугубо потребительская категория, и контролируется оно совокупностью химического и бактериологического состава и органолептическими показателями.
Качество подземных питьевых вод из-за специфического их положения в окружающей среде главным образом определяется их химическим составом. Для подземных вод определение качества должно иметь глубокий и содержательный смысл, т.е. характеризовать в историческом и современном временных масштабах процессы изменения химического состава подземных вод под влиянием природных и антропогенных факторов. В связи с тем, что подземные воды как компонент окружающей среды находятся в постоянном контакте с другими её компонентами (атмосферой, литосферой, биосферой и техносферой), то и качество их находится в прямой зависимости от сложных физико-химических процессов, возникающих в результате этих контактов. Поэтому оценка качества подземных вод требует привлечения различных методов изучения, результаты которых должны позволить осуществить его в комплексе под влиянием всех факторов, обусловливающих трансформации качества подземных вод в условиях природного и антропогенного загрязнения. Возможность комплексной оценки базируется на использовании индикаторов и индексов устойчивого развития.
Критерии оценки и качество подземных вод для описания устойчивости их экологического состояния представлены в работе А.П. Белоусовой [35].
Устойчивость – внутренне присущая системе способность противостоять изменениям. Устойчивость гидрогеохимического состояния подземных вод заключается в сохранении их природной основы или тех техногенных показателей, которые сформировались до интенсивного или глобального воздействия на них (эксплуатация месторождений, оросительных систем или крупных предприятий, природных и техногенных катастроф, кислых дождей и др.). Устойчивое гидрогеохимическое состояние подземных вод лимитируется их фоновыми показателями, с одной стороны, а с другой – их предельно допустимыми показателями, уровнями (ПДК, ПДУ и др.). Отклонения от этих пределов указывают на неустойчивость гидрогеохимического состояния подземных вод.
Степень устойчивости гидрогеохимического состояния подземной части гидросферы может быть охарактеризована следующими категориями состояния: устойчивое, слабо неустойчивое, средне неустойчивое, сильно неустойчивое, очень сильно неустойчивое (катастрофическое).
Классификация устойчивости подземных вод связана с классифика-цией степени загрязнения воды, табл. 33.
Таблица 33 – Классификация степени загрязнения воды в связи с классификацией устойчивости воды [35]
| Степень загрязнения воды | Состояние устойчивости |
| Условно чистая вода | Устойчивое состояние |
| Слабо загрязнённая | Слабо неустойчивое состояние |
| Весьма загрязнённая | Средне неустойчивое состояние |
| Очень загрязнённая | Неустойчивое состояние |
| Грязная и очень грязная | Сильно неустойчивое состояние |
| Чрезвычайно грязная | Очень сильно неустойчивое (катастрофическое) состояние |
Критериями качества воды являются индексы загрязнения (Из) – химические индексы: рН-индекс (рН / рНф), индексы концентрации (Сi / ФКi,, Сi /Сi, ПДК) с их нормативными значениями
для отдельных компонентов - i (см. табл. 34)
и для группы загрязняющих веществ (см. табл. 35).
Качество воды соответствует категории гидрогеохимического состояния (табл. 33) и описывается как «условно чистая вода», «слабо загрязнённая», «весьма загрязнённая», «очень загрязнённая», «грязная и очень грязная», «чрезвычайно грязная».
Таблица 34 – Категории и количественная характеристика химических индексов
1. Значения рН не должны выходить за пределы 6,5 ÷ 8,5.
2. Рассчитывают величину рН/рНф. По полученной величине рН/рНф и по табл. 34 и 33 устанавливают качество воды.
3. Рассчитывают величины Ci / ФКi и Ci / ПДКi для отдельных компонентов воды. По значениям рассчитанных величин и нормативам табл. 34 устанавливают категорию гидрогеохимического состояния воды и в соответствии с табл. 33 – качество воды.
Для оценки степени загрязнения подземных вод при поступлении в них нескольких загрязняющих веществ одного класса опасности (табл. 27, 35) используют формулу суммы отношений всех загрязняющих веществ
Σ Ci/ПДКi = C1/ПДК1 + C2/ПДК2 + … + Cn/ПДКn . (23)
Для оценки степени загрязнении чрезвычайно опасными и высоко опасными загрязняющими веществами необходимо использовать как формулу 23, табл. 35 так и формулу 24.
Σ Ci /ФКi = C1/ФК1 + C2 /ФК2 + … + Cn /ФКn (24)
где ФК – фоновая концентрация ингредиента
Таблица 35 – Состояние подземных вод в зависимости от величины суммы
отношений всех загрязняющих веществ
За результирующее качество исследуемой воды принимается самое загрязнённое состояние по использованным критериям оценки.
Делается вывод, например, «исследованная подземная вода имеет устойчивое состояние, по качеству степень загрязнения её условно чистая».
Улучшение качества исследуемой воды для индивидуально заданной преподавателем цели её использования
Улучшение качества природной воды – это изменение её состава и свойств для конкретного вида водопользования. Изменение конкретного показателя состава воды или конкретного свойства воды возможно проводить различными методами. В то же время одним методом водоподготовки возможно изменить несколько показателей или свойств природной воды.
Методы улучшения органолептических свойств воды
Мутность, цветность – показатели, характеризующие органолеп-тические свойства природной воды. Мутность обусловлена наличием взвешенных веществ. Размеры взвешенных веществ изменяются от размеров коллоидных частиц до размеров грубодисперсных частиц, табл.11.1. Размер частиц, гидравлическая крупность, время осаждения частиц на глубину 1 м – эти параметры характеризуют светлость воды.
. В табл. 11.2 для сравнения приведены и размеры частиц, истинно растворенных в водной системе.
Таблица 11.1 – Классификация диспергированных взвешенных примесей
| Взвешенные вещества | Размер частиц, мм | Гидравлическая крупность, мм/сек | Время оседания частиц на глубину 1 м |
| Коллоидные частицы | 2∙10-4 –1∙10-6 | 7∙10-6 | 4 года |
| Тонкая глина | 1∙10-3– 5∙10-4 | 7∙10-4 – 17∙10-5 | 0,5 –2 месяца |
| Глина | 27∙10-4 | 5∙10-3 | 2 суток |
| Мелкий ил | 1∙10-2 – 5∙10-3 | 7∙10-2 – 17∙10-3 | 4 – 18 час. |
| Ил | 5∙10 –27∙10 | 1,7 – 0,5 | 10 –30 мин. |
| Мелкий песок | 0,1 | 7 | 2,5 мин. |
| Песок средний | 0,5 | 50 | 26 сек. |
| Песок крупный | 1 | 100 | 10 сек. |
Таблица 11.2 – Дисперсность водной системы и её размеры
| Размеры компонентов системы, мм | Дисперсность системы |
| 10-1 – 10-3 | Суспензии, эмульсии |
| 10-4 – 10-6 | Коллоиды |
| 10-7 – 10-8 | Молекулы |
| 10-9 | Ионы |
1. Осветление – это извлечение из воды диспергированных примесей. Осветление воды достигается безреагентными методами и с использованием добавляемых в воду реагентов
Безреагентные методы осветления воды
Извлечение крупно дисперсных частиц из воды осуществляется методами:
1. отстаиванием;
2. центрифугированием (например, в гидроциклотронах) с последующим фильтрованием на скорых фильтрах;
3. фильтрованием через слой ранее образовавшегося осадка, через слой зернистого фильтрующего материала, через фильтрующий порошок на намывных фильтрах, через сетки – микрофильтров, фильтрованием на барабанных ситах, через акустические фильтры, через пористые перегородки; в лабораторных условиях фильтрованием через бумажные фильтры.
Реагентные методы осветления воды
Реагенты используют для интенсификации процесса осаждения. При этом добавляют реагенты: коагулянты, флокулянты. В качестве коагулянтов для обесцвечивания воды в неё добавляются Al2(SO4)3, FeCl3 или FeSO4, H2SiO3.