Характеристика схемы централизованного водоснабжения

Своё исследование мы начали с изучения химического состава и свойств воды данного ключа. С этой целью мы отправились в ООО «Водоканал-Сервис», где нам представили схему.

Изучив эту схему, мы узнали о разветвленных ветках централизованного водоснабжения (см. приложение).

Описание технологического процесса оказания услуг водоснабжения ООО «Водоканал-Сервис» г. Арск.

ООО «Водоканал-Сервис» обеспечивает водой г. Арск, общей численностью 17600 человек. Пользуются водой от сети 12566 человек, среди населения, а также предприятия, организации. У большинства потребителей установлены узлы учета воды, и расчет ведется строго по их показаниям.

Собственная вода подается в закольцованную распределительную сеть. Протяженность водопроводных сетей 94 км. Предприятие обслуживает 3 каптированных родника, откуда вода доставляется до водозабора с помощью полиэтиленовых труб диаметром 225 мм. , протяженностью-28,7 км.

Каптированные родники № 1, №2 расположены у населенного пункта Н. Курса, подъем воды осуществляется насосами марки ЭЦВ-10-63-190,ЭЦВ-8-40-110, мощностью 25 квт. производительностью 63 и 40 куб. м ч. , насосы работают в течении 24 часов. Трубы полиэтиленовые, толстостенные, диаметром 225 мм. , проложены в 2 ряда, протяженностью 21,95 км.

Каптированный родник №3 расположен у населенного пункта Купербаш, подъем осуществляется насосом марки ЭЦВ-10-65-150, мощностью 45 квт. ч. , производительностью 65 куб. м. , трубы полиэтиленовые, толстостенные в 2 ряда, диаметром 225 мм. протяженностью 6,75 км.

Родниковая вода через полиэтиленовые трубы подается на площадку 3 его подъема. Вся подаваемая вода накапливается в 2-ух резервуарах по 500 куб. м, где установлен узел учета воды типа СХВ-200, погрешность данного счетчика +(-) 2%. Общий объем поднятой воды в сутки составляет 1106 м 3.

На площадке 3 го подъема имеется насосная станция, где установлено 3 насоса типа К-100-80-160 мощностью 15 кВт. Эти насосы служат для поддержания давления в распределительной сети.

Вся подаваемая вода соответствует требованиям СаНПин 21. 559-96 «Питьевая вода».

2. Отбор пробы на анализы.

Для взятия пробы мы отправились в централизованный ключ деревни Купербаш.

Точность анализа воды во многом зависит от правильного отбора воды. Отбирают пробы в склянки с резиновыми или притертыми пробками, которые предварительно ополаскивают исследуемой водой.

Мы отобрали пробу в стерильные банки с резиновыми крышками, которые предварительно ополаскивали исследуемой водой.

Оценивая качество воды, в первую очередь учитывают такие важные физические показатели как температура, цветность, запах, вкус, прозрачность, мутность, плотность.

Свое исследование мы начали прямо здесь.

Определение температуры воды.

Для этого мы погрузили термометр в струю стекающей воды. Не вынимая термометр из воды произвели отсчёт: температура (t) исследуемой воды составила 13,4 ºС. Температурные пределы питьевой воды 7-12 ºС. Значит, температура исследуемой воды в норме.

Остальные физические показатели качества воды определили в условиях школьной лаборатории.

3. Определение физических показателей качества воды.

Определение запаха воды.

Запахи в воде могут быть связаны с жизнедеятельностью водных организмов (высших водных растений, водорослей и др. ), а также появиться при их отмирании. Это естественные запахи. Бывает и так, что в водоем попадают производственные сточные воды с примесями определенного запаха (фенолы, формальдегид, хлоропроизводные бензола и др. ). это искусственные запахи.

- Качественную характеристику запаха дают по соответствующим признакам (болотный, землистый, гнилостный, рыбный, ароматический и т. п. ). Запах исследуемой воды – ароматический.

- Силу запаха оценивают по пятибалльной шкале.

Запах (вкус) Интенсивность Оценка в баллах

Отсутствует Не ощущается 0

Очень слабый Обнаруживается только 1

опытным исследователем.

Слабый Обнаруживается потребителем 2

в том случае, если обратить его внимание.

Заметный Легко обнаруживается потребителем. 3

Отчетливый. Вода непригодна для питья. 4

Очень сильный Вода непригодна для питья. 5

Ход работы.

В колбу с притертой пробкой налили исследуемую воду (2/3 объема) и сильно встряхивали в закрытом состоянии. Затем открыли и сразу же отметили характер и интенсивность запаха.

Запах Интенсивность Балл

Отсутствует Не ощущается 0

Согласно ГОСТ 2874-54, интенсивность запаха воды при 20 ºС не должна превышать 2 баллов.

Определение вкуса воды.

Различный вкус воды может быть обусловлен присутствием химических соединений (хлористого натрия, солей железа, марганца, магния и др. ), а также продуктами жизнедеятельности водных организмов. ГОСТ 3354-46 определены четыре вида вкуса: горький, сладкий, кислый, соленый. Остальные вкусовые ощущения характеризуются как привкусы. Количественно интенсивность вкуса определяют по ой же шкале, что и запах.

Воду, безопасную в санитарном отношении, исследуют в сыром виде, в других случаях – после кипячения и последующего охлаждения до 18 – 20 ºС.

Ход работы.

Для определения характера и интенсивности вкуса 10 мл исследуемой воды набрали в рот и держали 10 сек, не проглатывая.

Вкус Интенсивность Балл

Отсутствует Не ощущается 0

Интенсивность вкуса питьевой воды, согласно ГОСТ 2874-54, не должна превышать 2 баллов.

Определение прозрачности воды.

Существует два метода определения прозрачности воды.

1) по кресту;

2) по шрифту.

Прозрачность по кресту определяют в водоеме или при контроле качества очистки воды на очистных сооружениях.

Определение прозрачности по шрифту основано на нахождении максимальной высоты столба воды, через который можно прочитать стандартный шрифт «54178309».

Ход работы.

Определяем в бесцветных цилиндрах диаметром 3,0-3,5 см и высотой 60 см с градуировкой через каждый сантиметр.

Стандартный шрифт подложили под цилиндр на расстоянии 4 см от дна. Исследуемую воду налили в цилиндр и, изменяя количество воды, определили предельную высоту столба, что составила 38 см, при которой можно прочитать шрифт.

Согласно ГОСТ 2874-54, прозрачность питьевой воды по шрифту должна быть не менее 30 см.

Значит, прозрачность исследуемой воды соответствует ГОСТу.

Определение плотности воды.

Плотность чистой воды зависит от температуры. При 15ºС она равна 0,99913 г/см3, при 20 ºС – 0,99823 г/см3.

Плотность природных и сточных вод зависит также и от растворенных соединений. Обычно плотность воды близка к единице.

Плотность воды с точностью до третьего десятичного знака можно определить ареометром.

Ход работы.

Исследуемую воду налили в цилиндр на 100 мл. осторожно опустили в неё ареометр. Уровень воды должен оказаться в пределах шкалы ареометра. Показание шкалы ареометра на уровне поверхности воды соответствует её плотности при данной температуре.

ρисследуемой воды = 0,99867 гр/см3.

4. Определение качественного и количественного анализа воды.

Для определения основных химических показателей исследуемой воды мы провели ряд исследований в лаборатории ООО «Водоканал-Сервис».

Определение рН воды.

Степень кислотности и щелочности воды определяется соотношением концентрации водородных и гидроксильных ионов. Чистая вода – очень слабый электролит (удельная электропроводность при +25° С 6,2 · 10-8 ом-1·см-1).

Диссоциация воды

Н2О Н+ + ОН−

По закону действия масс, диссоциация воды как процесс обратимый характеризуется константой диссоциации К

[Н+] [ОН−]

К = = 1,8 · 10-16

Концентрацию недиссоциироваппых молекул Н2О можно принять за постоянную величину, так как при + 22°С в 1 л из 55,37 молей Н2О диссоциирует только 1•10-7 моля, т. е. чрезвычайно мало. Перенеся [Н2О] в левую часть равенства, получим

К[Н2О] = [Н+] [ОН−]

Подставив численные значения К и [Н2О], получим

[Н+] [ОН−] = 1 · 10−14

В чистой воде [Н+] = [ОН−] = 1 · 10−7 (22°С).

Таким образом, как бы не менялись концентрации [Н+] и [ОН−], произведение их всегда будет постоянной величиной. При равенстве концентрации ионов Н+ и ОН− раствор нейтральный. Если концентрация Н+-ионов больше 1 · 10−7, реакция раствора кислая. Наоборот, при увеличении концентрации ОН−-ионов содержание Н+ становится меньше 1 · 10−7 , и раствор щелочной.

Так как между концентрациями Н+- и ОН−-ионов существует обратная зависимость, то реакция среды характеризуется обычно концентрацией Н+-ионов. Чтобы не оперировать с дробными числами, вместо концентрации Н+-ионов пользуются ее отрицательным логарифмом – водородным показателем рН рН = −lg [Н+]

Отсюда растворы с рН 7 имеют нейтральную реакцию, при рН>7 – щелочную и при рН<7 – кислую. рН – один из наиболее важных показателей при химическом анализе воды. В природных водах рН обычно зависит от соотношения концентрации различных форм углекислоты, от присутствия органических кислот и солей, подвергающихся гидролизу. Питьевая вода, согласно ГОСТ 2874-54, должна иметь рН 6,5–8,5.

Устройство лабораторного рН-метра типа ЛП-58. Измеряется рН компенсационным методом: э. д. с. , возникающая при погружении в исследуемый раствор электродов, компенсируется регулируемой в приборе противоположно направленной э. д. с. В момент компенсации ток в цепи отсутствует, что регистрируется с помощью нуль-индикатора. рН-Метр позволяет измерять э. д. с. – от 0 до 1300 мв, рН – от 0 до 13.

Температура исследуемого раствора при определении рН должна быть от +20 до +40ºС.

Ход работы.

Электроды и стакан промыли дистиллированной водой. Налили в стакан исследуемую воду. Температуру воды довели до +20ºС. Установили ручку температурного компенсатора в соответствующее положение. Нажав кнопку 6, ручкой 1 стрелку привели в нулевое положение. рН = 7,42 (норма).

Определение нитратов.

Колориметрическое определение с салицилатом натрия.

Аппаратура:

- фотометр, светофильтр (h = 400 + 413)

- кюветы толщиной 1-5 см

- водяная баня.

Реактивы:

1. Салицилат натрия, 0,5%-ный раствор (всегда свежеприготовленный).

2. Серная кислота, ч. д. а. концентрированная, свободная от нитратов.

3. Едкий натр, приблизительно 10 н раствор: 400г NaOH (ч. д. а. ) растворяют в дистиллированной воде и после охлаждения доводят до 1 л.

4. Нитрат калия, стандартный раствор: 0,01631 г.

а) запасной: 1 мл раствора содержит 0,100 мг NO3; б) рабочий: разбавляют 10,0 мл запасного раствора дистиллированной водой до 100 мл; всего свежеприготовленный раствор; 1 мл раствора содержит 0,010 мг NO3.

Калибровочная кривая:

Калибровочную кривую строят обработкой ряда стандартных растворов, содержащих 0-0, 5-1, 0-2, 0-10, 0-20 мг NO3 в 1 л. Для этого отмеривают 0-0, 5-1, 0 и т. д мл рабочего раствора нитрата калия, доводят объем дистиллированной водой до 10 мл и заканчивают, как описано ниже.

Ход определения:

К 10 мл пробы прибавляем 1 мл раствора салицилата натрия и выпариваем в фарфоровой чашке на водяной бане досуха. После охлаждения сухой остаток увлажняем 1 мл серной кислоты и оставляем стоять 10 мин. Содержимое чашки разбавляем дистиллированной водой, переносим количественно в мерную колбу емкостью 50 мл, прибавляют 7 мл 10 н. раствора едкого натра, доводим дистиллированной водой до метки и тщательно перемешиваем. После охлаждения до комнатной температуры вновь доводим до метки и окрашенный раствор колориметрируем. В течение 10 мин после прибавления раствора едкого натра окраска не изменяется. Из найденных значений оптической плотности вычитаем оптическую плотность холостой пробы (приготовленной тем же способом) с дистиллированной водой.

Расчёт:

Содержание нитрат-ионов в мг/л (Х) или в мг экв/л (Y) вычисляют по формулам:

С – концентрация нитрат-ионов, найденная по калибровочной кривой мг/л;

V1 – объем пробы, взятой для анализа, мл;

V2 – объем окрашенной пробы, мл (50 или 100)

62,0 – эквивалент.

ДNO3 (холост. ) – 0,024; 0,020; 0,024. Дср. = 0,023.

ДNO3 (пробы) – 1,10; 1,12; 1,087. Дср. = 1,110.

Д = 1,110 – 0,023 = 1,087.

По калибровочной кривой Сх = 20,2.

Результат: В 1 л литре исследуемой воды содержится 101 мг нитрат-ионов.

Определение хлоридов.

Аргенометрическое определение по мору.

Реактивы:

1. Хромат калия, 5% раствор: 50 г К2СrO4 (ч. д. а. ) растворяют в небольшом объеме, прибавляют раствор нитрата серебра до начала образования красного осадка. После двухчасового отстаивания раствор фильтруют и доводят до 1 л.

2. Нитрат серебра, 0,1 и (0,05 н и 0,02 н) раствор: 16,9874 г ((8,4937 г или 3,3975 г) AgNO3 (ч. д. а. ), высушенного при 105 ºС, растворяют в воде и доводят до 1 л. Титр или поправку раствора определяют титрованием 5 мл основного раствора хлорида натрия соответствующей нормальности, разбавленного до 100 мл водой. Далее титруют описанным методом.

3. Хлорид натрия, 0,1 н (0,05 н и 0,02 н) основной раствор: 5,8443 г (2,9221 г или 1,1683 г) NaCI (ч. д. а. ), высушенного при 105ºС, растворяют в воде и доводят до 1 л при 20 ºС.

Ход определения:

Для определения взяли 2 колбы: в первую налили 50 мл фильтрованный пробы, доводим до 100 мл бидистиллированной водой. Во вторую – 100 мл бидистиллированной воды (холостая проба). Затем приливаем по 1 мл К2С2О4 и при постоянном перемешивании титруем раствором нитрата серебра AgNO3 до начала перехода лимонно-желтой окраски в оранжево-желтую.

Vрасхода раствора AgNO3 (пробы) = 0,055 мл (а)

Vрасхода раствора AgNO3 (холост. ) = 0,35 мл (в)

Расчет:

Содержание хлорид-ионов в в мг/л (Х) или в мг экв/л (Y) определяют:

, где а – расход раствора AgNO3 при титровании пробы, мл; б – расход раствора AgNO3 при холостом определении, мл;

N – нормальность используемого титрующего раствора;

К – поправка для приведения концентрации AgNO3 к данной нормальности;

V – объем пробы, взятой для определения, мл;

35,45 – эквивалент хлорид-иона.

Кпоправоч. коэф-т = 0,04386. (0,05 н)

Результат: в 1 л исследуемой воды содержатся 6,5 мг хлорид-ионов.

Определение железа.

Аппаратура:

Фотоэлектроколориметр с сине-зеленым светофильтром (длина волны 495 нм);

Реактивы:

1. Стандартный раствор железа. В мерной колбе объемом 1 л с небольшим количеством дистиллированной водой растворяют 0,8634 г железоаммониевых квасцов FeNH4 (SО4)2·12H2O, добавляют несколько капель соляной кислоты до 2 мл (плотность 1,19 г/см3) до получения прозрачного раствора и объем доводят до 1 л. В 1 мл раствора содержится 0,1 мг Fe3+.

2. Роданистый аммоний или калий. 20 % раствор.

3. Перманганат калия, приблизительно 0,1 н раствор.

4. Азотная кислота, 6 н. (плотность 1,195 г/см3). В 1 л дистиллированной воды растворяют 382 мл концентрированной азотной кислоты.

Ход определения.

Взяли 2 колбы. В одну колбу для кипячения налили 50 мл перемешанной пробы. В другую 50 мл дистиллированной воды(холостая проба), добавили по 5 мл 6 н. азотной кислоты и кипятили в течение 5 мин. К горячей жидкости прибавили раствор перманганата калия до слабо-розового окрашивания после 5 мин. стояния. Раствор охлаждаем, фильтруюм через бумажный фильтр и переносим в мерную колбу на 100 мл добавляем по 5 мл роданистого аммония, объем раствора доводим дистиллированной водой до метки и после перемешивания сейчас же измеряем оптическую плотность, вводим поправку на оптическую плотность холостой пробы и по калибровочной кривой находим содержание железа.

Калибровочная кривая:

Строится на основании анализа серии, содержащей от 0,5 до 10 мл стандартного раствора железа.

Расчет:

Содержание железа (мг/л) определяют по формуле:

С – концентрация железа, определенная по калибровочной кривой, мг;

V – объем пробы, взятой для определения, мл.

ДFe (холост. ) – 0,067; 0,06; 0,062; 0,062. Дхол. (средн. ) = 0,061.

ДFe (пробы) – 0,087; 0,085; 0,086; 0,086. Д пробы (средн. ) = 0,086.

Д = Дхол. – Дпробы = 0,086-0,063 = 0,023.

По калибровочной кривой находили содержание железа (см. приложение).

Сх = 0,0057.

Результат: В 1 л исследуемой воды содержится 0,11 мг железа.

Определение растворенного кислорода.

Реактивы:

1. Сульфат марганца (II), раствор: 400 г MnSO4·2H2O (480 MnSO4·4H2O или 364 г MnSO4·H2O) растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 1 л. Фильтруют через бумажный фильтр.

2. Едкое кали с азидом, раствор: 700 г КОН растворяют в 700 мл дистиллированной воде; отдельно растворяют 10 г азида натрия NaN3 в 40 мл дистиллированной воде; оба раствора смешивают и разбавляют дистиллированной воде до 1 л.

3. Серная кислота H2SO4 (ч. д. а. ), разбавленная 1:4.

4. Йодид калия, 15% раствор:15 г КJ (ч. д. а. ) растворяют в дистиллированной воде, прибавляют 1 мл 1 н. раствора едкой щелочи и доводят до 100 мл.

5. Тиосульфат натрия, 0,025 н раствор: растворяют 6,25 г Na2S2O3·5H2O (ч. д. а. ) и 0,2 г Na2СO3 (ч. д. а. ) в дистиллированной воде и доводят до 1 л.

Для установки титра в колбу приливают 100 мл дистиллированной воды, прибавляют 10 мл 15% раствора КJ 5 мл разбавленной H2SO4 (1:4) и 20 мл 0,05 н раствора бихромата калия. После перемешивания раствор оставляют на 5 мин. В темноте и затем титруют раствором тиосульфата натрия с 1-2 мл раствора крахмала. Титр проверяют не реже 1 раза в неделю.

V (K2Cr2O7) 20

Титр К = - = -

V (тиосульфата натрия) V (тиосульфата натрия)

6. Бихромат калия, 0,05 н раствор: растворяют 2,4518 г K2Cr2O7 высушенного при 105ºС в дистиллированной воде и доводят при 20 ºС объем до 1 л.

7. Крахмал 0,5% раствор. Смешивают 5 г растворимого крахмала (ч. д. а. ) с 50 мл дистиллированной водой и приливают к 950 мл кипящей дистиллированной воде.

Ход определения:

В кислородную склянку, заполненную доверху пробой, вводим 1 мл раствора MnSO4. Наполненную этим раствором пипетку погрузим до самого дна кислородной склянки, открыли верхний её конец и медленно вынули пипетку. Затем другой пипеткой наливаем 1 мл раствора едкого кали с азидом. В этом случае конец пипетки подводим только под уровень пробы в горлышке кислородной склянки. Затем склянку осторожно закрываем пробкой так, чтобы под пробкой не оставалось пузырьков воздуха, несколько раз переворачиваем вверх дном. Даем осадку осесть на дне склянки, открываем склянку и наливаем в нее пипеткой 3 мл разбавленной H2SO4 (2:3). Склянку закрываем (на выделяющуюся при этом жидкость не обращают внимания) и перемешиваем. Осадок исчез. Затем переливаем в колбу для титрования, добавляем 2 мл раствора KJ. Через 5 мин титруем выделившийся йод раствором тиосульфата до светло-желтой окраски. Прибавляем 1-2 мл раствора крахмала и титруем до исчезновения синей окраски. На титрование израсходовали 10,3 мл тиосульфата натрия (Na2S2O3).

Расчёт:

Содержание кислорода (Х) в мг/л находят по формуле:

А – объем раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование, мл;

К – поправочный коэффициент к нормальности раствора тиосульфата натрия (титр);

N – нормальность раствора тиосульфата натрия;

V1 – вместимость кислородной склянки, мл (182,7);

V2 – общий объем реактивов, прибавленных в склянку при фиксации кислорода, мл (V2 – 4 мл);

8 – эквивалент кислорода.

0,02 н – теоретический

0,0207 н – фактический

1 л – 1000 мл

Результат:

В 1 л исследуемой воды содержится 9,47 мг растворенный кислород.

Определение сульфат. Титриметрический метод в присутствии дитизона в качестве индикатора.

Реактивы:

1. Нитрат свинца, 0. 02 н раствор. Титр этого раствора устанавливают по стандартному 0. 02 н , раствору сульфата натрия.

2. Дитизон. Кристаллический дитизон смешивают с бензойной кислотой в отношении 1:50 и растирают в порошок.

3. Сульфат натрия. 0,02 н раствор. Растворяют 1,4204 г безводного сульфата натрия (для его приготовления кристаллический сульфат натрия ч. д. а.

нагревают в фарфоровой чашке при температуре около 100ºС до тех пор, пока не останется рыхлый белый порошок) и разбавляют дистиллированной водой до 1 л.

4. Ацетон или этиловый спирт, ч. 96 %

5. Соляная кислота, разбавленная 163, для регенерации катионита.

Ход определения:

Пробу воды пропускаем через колонку с катионнтом в Н-форме для устранения мешающих определению катионов. Отбросив первые порции фильтрата, отбираем пробы. Прибавляем двойное по объему количество ацетона или 20 мл и порошок дитизона так, чтобы раствор стал зеленым. Затем подогреваем до 50ºС и титруем раствором нитрата свинца, прибавляя его из микробюретки до перехода зеленой окраски в красно - фиолетовую.

VPb(NO3), израсходованного на титрование = 0,8 мл

Расчет:

Содержание сульфат-ионов (Х) в мг/л вычисляют по формуле

А – объем израсходованного на титрование 0,02 н раствора нитрата свинца, мл;

К – поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора нитрата свинца точно к 0,02 н;

V – объем пробы, взятой для определения, мл;

48,03 – эквивалент SO24.

Кпоправоч. коэф. =

NPb(NO3)2 (нормальность р-ра) – K · NNa2SO4 = 0,51282·0,02 = 0,01026

Nфакт. = 0,01026

Результат: В 1 л исследуемой воды содержится 39,42 мг сульфат-ионов.

Заключение.

В результате исследуемой нами работы мы узнали много нового о физических показателях и химическом составе питьевой воды нашего населенного пункта. Мы провели качественный и количественный анализ воды и определили рН-среду, содержание растворенного кислорода, нитратов, хлоридов, сульфатов и железа.

Таким образом оказалось, что в питьевой воде централизованного ключа деревни Купербаш:

− рН = 7,42, что соответствует норме;

− растворенного кислорода содержится 9,47 мг/л;

− железа оказалось очень мало – 0,11 мг/л, что тоже хорошо;

− нитрат-ионов оказалось больше, чем мы предполагали (101 мг/л);

− хлорид-ионов содержится 6,5 мг/л;

− сульфат-ионов 39,42 мг/л.

Свои результаты мы сравнили с лабораторными анализами СанПин и сделали для себя вывод, что исследуемая вода соответствует гигиеническим требованиям к качеству воды.

В ходе наших исследований мы приобрели навыки проведения лабораторных анализов в условиях специализированной лаборатории. Это дало нам возможность поближе познакомиться с аналитической химией, раскрыть её особенности и тонкости.

После бесед и встреч со специалистами лабораторий мы узнали, что в составе питьевой воды содержится очень много химических элементов, а мы определили содержание только некоторых из них.