Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Показатели качества и методы очистки сточных вод

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 786980.01.99
Учебно-методическое пособие направлено на расширение и усвоение знаний о методах определения показателей качества сточных вод, свойств и технологических характеристик фильтровальных материалов, о методах очистки сточных вод, приобретение умений и навыков проведения экспериментов, связанных с очисткой сточных вод предприятий в рамках формирования профессиональной компетенции (ПК-4) «Способность к проведению экспериментов по заданной методике, обработке и анализу полученных результатов с привлечением соответствующего математического аппарата». Для бакалавров направления подготовки 13.03.01. «Теплоэнергетика и теплотехника». Пособие может быть использовано при подготовке бакалавров по направлению 20.03.01. «Техносферная безопасность».
Селиванов, А. С. Показатели качества и методы очистки сточных вод : учебно-методическое пособие к лабораторным работам по дисциплине «Источники загрязнений и технические средства защиты окружающей среды» / А. С. Селиванов, Л. А. Воронова. - Москва : РУТ (МИИТ), 2018. - 48 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1895070 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ 

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)» 
_________________________________________________________ 

 

Институт транспортной техники и систем управления 

 

Кафедра «Теплоэнергетика железнодорожного 

транспорта» 

 
 

А.С. Селиванов, Л.А. Воронова 

 
 
 

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА И МЕТОДЫ ОЧИСТКИ 

СТОЧНЫХ ВОД 

 
 
 

Учебно-методическое пособие 

 
 
 
 
 
 

Москва – 2018 

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ 

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)» 

__________________________________________________________ 

 

Институт транспортной техники и систем управления 

 

Кафедра «Теплоэнергетика железнодорожного 

транспорта» 

 
 

А.С. Селиванов, Л.А. Воронова 

 
 
 

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА И МЕТОДЫ ОЧИСТКИ 

СТОЧНЫХ ВОД 

 

 
 
 

Учебно-методическое пособие 

для бакалавров направления подготовки 

13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» 

 
 
 
 
 
 
 

Москва – 2018 

УДК 628.3 

С 29 

 

Селиванов А.С., Воронова Л.А. Показатели качества и 

методы очистки сточных вод: Учебно-методическое пособие к 
лабораторным работам по дисциплине «Источники загрязнений 
и технические средства защиты окружающей среды». – М.: РУТ 
(МИИТ), 2018. –  48 с. 

 

 
Учебно-методическое пособие направлено на расширение 
и усвоение знаний о методах определения показателей качества 
сточных вод, свойств и технологических характеристик 
фильтровальных материалов, о методах очистки сточных вод,  
приобретение умений и навыков проведения экспериментов, 
связанных с очисткой сточных вод предприятий в рамках формирования 
профессиональной компетенции (ПК-4) «Способность 
к проведению экспериментов по заданной методике, обработке 
и анализу полученных результатов с привлечением соответствующего 
математического аппарата». Для бакалавров 
направления подготовки 13.03.01. «Теплоэнергетика и теплотехника». 
Пособие может быть использовано при подготовке 
бакалавров по направлению 20.03.01. «Техносферная безопасность». 
 

Рецензент: доцент кафедры  «Путевые, строительные машины и 
робототехнические комплексы» РУТ (МИИТ) канд. техн. наук 
И.В. Трошко 
 
 
 

© РУТ (МИИТ), 2018 

В В Е Д Е Н И Е 

Знание показателей качества сточных вод необходимо при 

выборе методов очистки, для оценки требуемой степени очист-
ки и разработки схемы очистных сооружений. Те или иные по-
казатели определяют при контроле процессов очистки и для 
оценки качества очищенной воды (при решении вопроса о вы-
пуске сточных вод в канализацию или водные объекты). 

В сточных водах определяют те же основные показатели, 

что и в водах хозяйственно-питьевого и технического водо-
снабжения или  природных: цветность, запах, взвешенные ве-
щества, щелочность, рН, окисляемость, сухой и прокаленный 
остаток, жесткость, растворенный кислород, а также кислот-
ность, свободный хлор, БПК и ХПК. В сточных водах конкрет-
ных предприятий определяют концентрации специфических 
загрязняющих веществ (тяжелые металлы, цианиды, фенолы, 
ПАВ, углеводороды, тетраэтилсвинец и др.). 

Качественную оценку органолептических показателей 

(цветность, запах) проводят с использованием органов чувств 
человека. Количественные определения показателей состава 
сточных вод делают с привлечением физических, химических и 
физико-химических методов исследования. 

Физический, весовой (гравиметрия) метод используется 

для определения взвешенных веществ, сухого и прокаленного 
остатков, сульфатов, масел и нефтепродуктов. При малых кон-
центрациях использование метода затруднено. 

По стандартным химическим методикам (титриметрия), 

определяют жесткость, окисляемость, ХПК, содержание хлори-
дов, сульфатов, фосфатов, кислорода, свободного хлора. Для 
этого пробу воды титруют тем или иным веществом известной 
концентрации в присутствии индикатора или без него. 

Физико-химические методы определения (концентраций 

большинства специфических загрязнителей и ряда основных 
показателей)  предполагают использование современных  им-
портных или отечественных приборов. Наиболее часто исполь-
зуют электрооптические и электрохимические методы, хрома-
тографию. 

Электрооптические методы основаны на избирательном 

поглощении, рассеянии или излучении анализируемым компо-
нентом светового излучения в видимом, инфракрасном или уль-
трафиолетовом диапазонах длин волн (фотоколориметрия, ИК-
спектроскопия, УФ-спектрофотометрия). 

Электрохимические методы анализа основаны на приме-

нении электрохимических преобразователей (ячейка с исследу-
емым раствором и электродами). Потенциал,  измеренный в 
ячейке на границе электрод-раствор (потенциалометрия), поз-
воляет судить о рН воды, концентрации нескольких десятков 
ионов. Вид зависимости силы тока в электрохимической ячейке 
от внешнего напряжения (полярография) позволяет определить 
какие ионы и в каких концентрациях присутствуют в растворе 
(тяжелые металлы, некоторые ПАВ). А работа кислородомера 
АЖА построена на измерении предельного тока деполяризации 
электрода (амперометрия) при постоянном напряжении. 

Хроматография – метод, основанный на разделении сме-

си загрязняющих веществ при движении небольшой пробы че-
рез колонку с адсорбентом (вследствие селективности слабо 
сорбируемые  вещества уходят вперед, а хорошо сорбируемые 
отстают). Приход компонентов смеси на детектор разделяется 
по времени, а площади пиков выходной хроматограммы про-
порциональны концентрациям соответствующих загрязняющих 
веществ. Этим методом определяют в основном органические 

вещества, такие как нефтепродукты, органические кислоты, 
спирты, альдегиды, эфиры, фенолы. 

В каждом конкретном случае при выборе метода анализа 

руководствуются соображениями точности, простоты реализа-
ции, стоимости и доступности оборудования. 

Цель настоящих указаний – приобретение практических 

навыков определения отдельных показателей состава сточных и 
природных вод методами титрования и фотоколориметрии. 
 

Лабораторная работа № 1 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ КИСЛОТНОСТИ 

 

Общая кислотность сточной воды обусловлена присут-

ствием в ней сильных и слабых кислот, в т.ч. свободной угле-
кислоты, а также гидролитически кислых солей, на пример, 
ZnCl2, Al2(SO4)3. Перед сбросом стоков в канализацию кислот-
ность должна быть нейтрализована во избежание коррозии обо-
рудования, нарушения работы устройств биологической очист-
ки, возможности образования взрывоопасных газов и выпаде-
ния осадков (до рН = 6,5-8,5). При рН  4,5 сильные кислоты в 
воде отсутствуют. 

Общая кислотность вод определяется титрованием пробы 

сильной щелочью с индикатором фенолфталеином. При титро-
вании в первую очередь связываются свободные ионы водоро-
да, т.е. сильные кислоты. После этого диссоциируют слабые 
кислоты и гидролизуются  соли слабых оснований: 

Н2СО3  НСО3- + Н+   СО32-  + 2Н+ 

ZnCl2 + 2H2O  ZnOH+ + 2Cl- + H2O + H+  Zn(OH)2 + 2Cl- +  2H+ 
 

При добавлении щелочи (увеличение рН) равновесия 

смещаются вправо, что позволяет оттитровать потенциальную 
кислотность стоков. Поэтому в качестве индикатора использу-
ют фенолфталеин, верхняя граница перехода окраски которого 
соответствует рН = 10. 

 

Проведение анализа 

100 мл профильтрованной пробы помещают в колбу, до-

бавляют 2-3 капли фенолфталеина и, помешивая, титруют 0,1н 
раствором КОН до появления пурпурномалиновой окраски. 
Кислотность вычисляют по формуле: 










л

экв
мг

V

К
а
М
,
100

, 

где  а – расход  КОН, мл;          
       К – поправочный коэффициент к номинальной  нормально 
сти раствора КОН;  
       V – объем пробы, мл. 
 

Лабораторная работа № 2 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ОБЩЕЙ  И  ГУМАТНОЙ   

ЩЕЛОЧНОСТИ 

 

Общая щелочность сточной воды характеризует наличие 

в ней свободных щелочей и гидролитически щелочных солей, 
т.е. солей слабых кислот и сильных оснований, на пример, 
Na2CO3, СН3СООNа. Сильнощелочные стоки должны быть 
нейтрализованы. 

В водах, контактировавших с почвой, илом или «цвету-

щих» обычно есть гуматы – соли очень слабых органических 

гуминовых и фульвокислот. Гуматы присутствуют в воде в виде 
коллоидов с размером частиц 10-1 – 10-3 мкм и придают ей жел-
товато-бурую окраску. Известно, что гуматы обладают защит-
ным действием по отношению к глинисто-песчаным суспензи-
ям и гидрооксидам алюминия и железа III (коагулянтам), т.е. 
они снижают скорость коагуляции (повышают коллоидальную 
устойчивость), что необходимо учитывать при очистке воды.  

Для определения щелочности воду титруют раствором 

сильной кислоты. При этом в первую очередь будет нейтрали-
зована свободная (гидратная) щелочность: 

ОН- + Н+  = Н2О. 

По мере снижения рН гидролизуются потенциально ще-

лочные соли: 
Na2CO3 + 2H2O  Na+ + OH- + Na+ +HCO3- +H2O ↔ 2Na+ + 2OH- + H2CO3 

CH3COONa + H2O  Na+ + OH- + CH3COOН 

Подобным образом органические кислоты будут вытесне-

ны из солей избытком сильной минеральной кислоты, что ле-
жит в основе определения гуматов. 

Образующиеся при гидролизе ионы гидроксила будут свя-

заны кислотой при титровании в молекулы воды. В качестве 
индикатора применяют метилоранж, нижняя граница перехода 
окраски которого, приходится на рН = 3,1-3,5. При таких значе-
ниях рН гидролиз солей будет достаточно полным. 
   

Проведение анализа 

100 мл профильтрованной пробы помещают в колбу, до-

бавляют 3…5 капель индикатора метилоранжа и, помешивая, 
титруют 0,1н раствором соляной кислоты до перехода желтой 
окраски в оранжевую. Щелочность определяют из уравнения:  

Що = 









л

экв
мг

V

К
а
,
100

, 

где  а – расход раствора HCl;         К – поправочный коэффици-
ент к нормальности раствора НСl;         V – объем пробы, мл. 

После этого (при отсутствии фосфатов) в ту же колбу до-

бавляют 1 мл 0,1н раствора НCl, нагревают и кипятят 2-3 мин. 
для удаления легколетучих кислот. Колбу охлаждают в струе 
воды и нейтрализуют избыток соляной кислоты, титруя 0,1н 
раствором NaOH (или КОН) до желтой окраски по метилоран-
жу (рН = 4,4). Затем добавляют 2-3 капли фенолфталеина и тит-
руют жидкость раствором NaOH от желтой окраски по метило-
ранжу до слаборозовой окраски по фенолфталеину. Щелоч-
ность гуматная  

Щгум = 









л

экв
мг

V

К
в
,
100
1
, 

где в – расход NаОН при титровании с фенолфталеином, мл;        
К1 – поправочный коэффициент к нормальности раствора 
NaOH. 
 

Лабораторная работа № 3 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СВОБОДНОГО ХЛОРА 

 

Хлорирование применяют для обеззараживания бактери-

альных загрязнений, борьбы с биологическими обрастаниями 
оборотных систем водопользования, для окисления токсичных 
примесей производственных сточных вод. Хлор предотвращает 
пенообразование в жиро - и маслоловушках, разрушая коллоид-
ные системы. К недостаткам хлорирования следует отнести: 

слабое действие на спорообразующие бактерии, возможность 
образования токсичного хлорциана и веществ с сильным запа-
хом (хлорфенолы, хлорамины).  

В воде остаточный хлор представлен свободным (молеку-

лярный хлор Cl2, ион гипохлорита OCl-, хлорноватистая кислота 
HOCl) и связанным (хлорамины NH2Cl, NHCl2).  Содержание 
остаточного хлора в воде не должно превышать  0,5 мг/л. При 
высоких концентрациях остаточного хлора воду подвергают 
дехлорированию.   

Метод определения основан на окислении свободным 

хлором метилоранжа. Окислительного потенциала хлораминов 
недостаточно для разрушения метилоранжа.  
 

Проведение анализа 

 Пробу V=100 мл профильтрованной сточной воды поме-

щают в фарфоровую чашку, добавляют 2-3 капли 5н раствора 
НСl и, помешивая, быстро титруют 0,005% раствором метило-
ранжа до появления неисчезающей розовой окраски. 1 мл рас-
твора метилоранжа соответствует 0,0217 мг свободного хлора. 

Содержание свободного остаточного хлора вычисляют по 

формуле: 









л
мг

V

а ,
21,7
0,04
 
 
X
, 

где а – количество израсходованного метилоранжа, мл;  V – 
объем пробы, мл.