Clasificarea impurităților din ape naturale și reziduale

Conceptul de apă și apă uzată

Existența apei într-o formă absolut pură este de neconceput datorită puterii ei mari de dizolvare. Apa naturală și reziduală este un sistem dinamic complex care conține gaze, substanțe minerale și organice într-o stare cu adevărat dizolvată sau insolubilă.

• Apele naturale sunt apele hidrosferei Pământului, care au provenit în mod natural. Ele sunt împărțite în două mari clase: suprafață și subteran (puteți distinge totuși apele atmosferice, dar utilizarea lor directă este exotică). Apele de suprafață se găsesc în râuri, lacuri, rezervoare, mlaștini și mări, precum și în canale. Apele subterane sunt cuprinse în porii de soluri și roci.
• Canalizarea după origine poate fi împărțită în patru clase: gospodăria (fecala), ape pluviale, agricole și industriale (industriale).
  • Apa uzată internă este formată prin amestecarea apei de la robinet cu deșeurile menajere și fiziologice în aparatura sanitară și conține în principal impurități organice.

  Apa de ploaie este un amestec de precipitații atmosferice cu contaminanți spălați de pe suprafețele zonelor construite și nedezvoltate (materii în suspensie, produse petroliere etc.).

  Apelor uzate agricole. în afară de deșeuri animale, similare în compoziție drenurile de sol, dar mai concentrată, include și retur și drenarea apei produse sub irigare și deseori conțin pesticide și îngrășăminte.

Impuritățile apelor naturale și reziduale

1. Prin natura lor, impuritățile de apă sunt împărțite în minerale, organice și biologice. Particulele minerale includ nisip, argilă, minereu, zgură, uleiuri minerale, săruri, acizi, baze etc. Contaminarea organică este de origine vegetală, animală și artificială. Legumele sunt rămășițele plantelor, algele, produsele descompunerii lor etc. La contaminarea de origine animală sunt excrețiile fiziologice ale oamenilor și animalelor, reziduurile țesuturilor animale, adezivii și altele asemenea. Originea artificială are impurități organice, formate, de exemplu, din produsele întreprinderilor de chimie organică, industria alimentară și multe alte tipuri de industrii. Impuritățile microbiene biologice sunt microorganisme care includ alge și ciuperci microscopice, bacterii și viruși, deseori numite microfloră. Pentru microfauna se includ infuzorieni, flagelari, viermi și crustacee.
2. Prin gradul de solubilitate, impuritățile sunt împărțite în insolubile și solubile. Insolubile sunt de asemenea numite cântărite, ele includ particule de nisip, argilă, nămol. Impuritățile solide pot fi sub formă de coloizi (ocupă o poziție intermediară între substanțele suspendate și dizolvate) sau molecule și ioni cu adevărat solubile.
3. Faza de impuritate poate fi solid (de exemplu, particule de argilă, alge), lichid (emulsie, ulei, grasimi), gaze (gaze în stare nedizolvată).

De asemenea, este posibil să se clasifice impuritățile de apă în funcție de originea lor (naturală și artificială), în densitate față de apă (plutitoare, scufundare și încovoiere), la alte caracteristici.

Un tip special de poluare este termic, caracterizat prin temperaturi ridicate după îndepărtarea apei din echipamentul răcit. Temperaturile ridicate au, de asemenea, ape termale naturale (până la 50 ° C și mai sus).

Clasificarea impurităților de apă prin starea lor dispersată în fază

Varietatea impurităților și a caracteristicilor pentru clasificarea lor face dificilă înțelegerea percepției și alegerii metodelor de îndepărtare a contaminanților din apă.

Academicianul LA Kulsky și-a creat propriile tabele de clasificare a impurităților de apă, văzând ordinea și logica din spatele soiului. Sa bazat pe doi factori principali: dispersia și starea lor de fază.

O măsură a dispersiei (zdrobirea) particulelor de impurități este dimensiunea d sau gradul de dispersie D = 1 / d. Pe măsură ce particulele sunt zdrobite, mărimea acestora scade, gradul de dispersie și suprafața specifică (suprafața totală a particulelor cu un anumit volum) crește, după cum se poate vedea din tabelul de mai jos.

Caracteristicile dispersiei particulelor de impurități

Suprafața specifică a particulelor poate fi determinată de formula: SDD = KD, unde K este un coeficient care depinde de forma particulelor.

Apa cu impurități este un sistem fizico-chimic (FHS). Mediul de dispersie din acesta este apa și impuritățile constituie o fază dispersată, o componentă separată a FHS, separată de celelalte particule ale sistemului prin interfață. FHS, constând din două sau mai multe faze, se numesc heterophasice (fază-fază). Dacă mediul și impuritatea sunt reprezentate de o singură fază, FHS se numește omofază (monofazată, omogenă).

Heterofazic FHS suspensii pe bază de apă sunt numite (dacă impuritatea - solid), emulsii (dacă impuritatea - lichid) spumelor și (dacă impuritate - gaz).

LA Kulsky împărțit toate impuritățile de apă în două clase: eterogene (corespunzătoare heterofazic FHS) și omogene (în homophase FHS), fiecare dintre acestea fiind subdivizate în două grupe în funcție de mărimea particulelor. Clasificarea impurităților prin LA. Kulsky este prezentat în tabelul de mai jos:

Tabelul L.A. Kul

Caracteristicile impurităților în grupuri

Grupa I include suspensii (solide în suspensie, impurități grosiere). Acestea includ: nisip fin, nămol, substanțe de lut, cenușă, scară, reziduuri alimentare, hidroxizi de metale și altele, adică astfel de impurități care sunt reținute în stare suspendată de forțele dinamice ale fluxurilor de apă; în repaus se ajustează (dacă densitatea este mai mare decât densitatea apei) sau pluti (la o densitate mai mică decât una).

În naturală cădere de apă în suspensie, ca urmare a eroziunii rocilor de albie, scurgerile pluviale din sol. provin din aparatele sanitare (resturile de alimente, particule de sol), sau prin procedee tehnologice (de exemplu, la scară în timpul răcirii laminoarelor, particule de cărbune din apele de mină) în suspensia de canalizare. Suspensiile de origine antropică au o rezistență crescută la diminuare.

Substanțele suspendate pot conține pe suprafața lor bacterii, viruși, pesticide, radionuclizi.

Planctonul și bacteriile aparțin, de asemenea, grupului I de impurități. Bacteriile pot fi inofensive pentru organismul uman și patogene. Ele nu precipită și nu plutesc în apă imobiliară, dar sunt fie în stare liberă, fie pe suprafața solidelor suspendate. Ultima opțiune este mai frecventă. Bacteriile se răspândesc prin apă.

Planctonul este împărțit în zooplancton (crustacee, viermi) și fitoplancton (alge). Prima mișcare activă în apă. Algele se dezvoltă intens în sezonul cald în apă sedentară (în rezervoare). Cele mai frecvente în condițiile noastre climatice sunt algele albastru-verde.

O denumire mai generală pentru grupul II de impurități (coloizi) este cenușa (în cazul unui mediu de dispersie sub formă de hidrosoluri). Deoarece particulele coloidale sunt un ordin de mărime mai mare decât moleculele, soluțiile sunt de asemenea numite sisteme microheterogene; ele ocupă o poziție intermediară între suspensii și soluții reale (vorbesc, de asemenea, despre soluții coloidale). Există coloizi hidrofobi și hidrofili.

Coloizii hidrofobici nu se dizolvă în apă, nu interacționează cu moleculele de apă și sunt sisteme coloidale tipice. Ele sunt instabile și distruse treptat, secreind faza dispersată atunci când particulele sunt lărgite sub influența forțelor de coeziune intermoleculare, trecând la grupa I de impurități.

Coloizii hidrofilici interacționează cu un mediu dispersat și sunt capabili să se dizolve în acesta. De fapt, acestea sunt soluții stabile de compuși cu înaltă moleculară cu o greutate moleculară de 104-106 unități.

Impuritățile coloidale ale apelor naturale sunt particule minerale și organominerale ale solurilor și solurilor, forme de humus nedisociate și insolubile. Humus este spălat din păduri, mlaștini și soluri de turbă sau este format în corpuri de apă ca rezultat al activității vitale a plantelor și a algelor. Coloizii se găsesc, de asemenea, în cele mai multe ape reziduale, în special în efluenți proveniți din industria petrochimică și industria celulozei și hârtiei.

Impuritățile dispersiei coloidale au o suprafață specifică mare și au o mare suprafață de energie. Cu o creștere a gradului de dispersie, crește numărul de molecule la interfața de fază. Acestea sunt situate într-un câmp de forță asimetrică și au exces de energie liberă datorită obligațiilor moleculare necompensate.

La al doilea grup de impurități, Kulsky clasifică, de asemenea, viruși. Ele nu pot exista pe medii nutritive și se pot multiplica numai în celulele organismului gazdă.

III impurități de grup sunt compuși organici de origine biologică și umană - grăsimi, proteine, carbohidrați, zaharuri, reziduuri de bacterii, alge, umane și animale), fenoli, alcooli, aldehide și altele asemenea, apele reziduale din industria chimică, forme solubile de humus (acizi fulvici).

Acești compuși sunt practic nedisociați și sunt non-electroliți. Ca rezultat al interacțiunii cu apa, ei formează hidrați și interacționează cu ceilalți - asociați. Acești compuși sunt stabili termodinamic și pot exista atâta timp cât vor, fără a ieși din apă. Atunci când o anumită concentrație (limita de solubilitate) este depășită, ele formează sisteme cu două faze (precipitat) și trec în impuritățile primului grup.

Acest grup include, de asemenea, compușii minerali - gaze dizolvate. În apele naturale, de regulă, sunt prezente oxigen, azot și dioxid de carbon. Apele subterane pot conține, de asemenea, hidrogen sulfurat. Aceste gaze sunt prezente și în apele în care au loc procesele de dezintegrare (ape fecale interne, ape mlaștine).

Impuritățile grupului IV sunt soluții de săruri, acizi și alcalii și sunt electroliți. Acestea se formează ca urmare a disocierii moleculelor de substanțe cu legături ionice sau puternic polare sub influența structurii polare a moleculelor de apă.

În majoritatea covârșitoare a apelor naturale și a deșeurilor conține cationi de calciu, magneziu, fier, sodiu, potasiu, mangan, ioni de hidrogen (ioni hidroniu H3 O +) și anioni de carbonat acid (HCO3 -), carbonat (CO3 2-), sulfat ( SO4 2-), cloruri (Cl), fluor (F -), fosfat (PO4 3-), nitrat (NO3), nitrit (NO2 -), hydrosilicates (HSiO2 -), grupare hidroxil OH -. Ionii specifici sunt conținute în efluenți de producție galvanică, industria pielăriei și industria radio electronică.

Interacțiunea dintre ionii pot forma compuși cu emisii reduse sau nedisociate (de exemplu, gaz de CO2. Precipitatului Fe (OH) 3) și, astfel, se deplaseze în amestec cu alte grupuri.