Исследовательская работа "Измерение массовой концентрации растворённого кислорода в пробах природных и сточных вод йодометрическим методом."

Министерство образования и науки Хабаровского края

Краевое государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Комсомольский-на-Амуре колледж технологий и сервиса»

Объединение «Гринпис»

Тема:

Влияние растворённого кислорода на биологическую активность организмов.

Автор: Щербаков Алексей Евгеньевич, студент 1 курса группы МОЦИ-113,

Мастер по обработке цифровой информации

Руководитель: Ахметшина Юлия Борисовна - преподаватель биологии и химии.

Научный руководитель: Григорьева Екатерина Александровна - начальник испытательной химической лаборатории сточных вод МУП «Горводоканал»

г. Комсомольска-на-Амуре.

Хабаровский край

Комсомольск-на-Амуре, 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Аннотация 3

2. Введение 4

3. Глава 1. Подготовка питьевой воды на очистных сооружениях водопровода 5

4. Глава 2. Результаты собственных наблюдений и их обсуждение 7

5. Заключение 8

6. Список используемой литературы 9

Аннотация

Автор: Щербаков Алексей Евгеньевич, студент 1 курса группы МОЦИ-113, обучающийся по профессии «Мастер по обработке цифровой информации».

Руководитель: Ахметшина Юлия Борисовна-преподаватель биологии и химии.

Рецензенты: Григорьева Екатерина Александровна - начальник испытательной химической лаборатории сточных вод МУП «Горводоканал» г. Комсомольска-на-Амуре.

Осина Ольга Александровна — методист КГБ ПОУ «Комсомольский-на-Амуре колледж технологий и сервиса».

Цель работы: убедиться что растворенного кислорода в аэротенка в сточной воде достаточно находится в достаточном количестве.

Объект исследования: сточная отстоянная вода, взятая с аэротенка.

Предмет исследования: растворенный в воде кислород.

Задачи

1. Познакомиться с системой очистки сточных вод.

2. Определить химическим путем содержание растворённого кислорода.

Методы и материалы: наглядный - рассказ начальника лаборатории, химический анализ.

Структура работы: введение, основная часть, заключение, список использованной литературы и фотографии как приложение.

Мною была использована литература городской библиотеки, центральной испытательной лаборатории по очистке сточных вод МУП «Горводоканал» и интернет-ресурсы.

Практическая значимость: данная работа может быть использована на уроках экологии как дополнительный материал.

Работу представляем для оценки конкурсной комиссии.

Адрес: 681027, г. Комсомольск-на-Амуре, Хабаровский край, ул. Пионерская, 73. Телефон: (4217) 54-61-70. E-mail: [email protected], [email protected]

Введение

Кислород постоянно присутствует в растворенном виде в поверхностных водах. Содержание растворенного кислорода (РК) в воде характеризует кислородный режим водоема и имеет важнейшее значение для оценки его экологического и санитарного состояния. Кислород должен содержаться в воде в достаточном количестве, обеспечивая условия для дыхания гидробионтов. Он также необходим для самоочищения водоемов, т.к. участвует в процессах окисления органических и других примесей, разложения отмерших организмов. Снижение концентрации РК свидетельствует об изменении биологических процессов в водоеме, о загрязнении водоема биохимически интенсивно окисляющимися веществами (в первую очередь органическими). Потребление кислорода обусловлено также химическими процессами окисления содержащихся в воде примесей, а также дыханием водных организмов. Растворенный в воде кислород находится в виде гидратированных молекул _О2. Содержание РК зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, количества осадков, минерализации воды др.

В сильно загрязненных органическими соединениями водных объектах может иметь место значительный дефицит кислорода. Уменьшение концентрации РК до 2 мг/л вызывает массовую гибель рыб и других гидробионтов.

В воде водоемов в любой период года до 12 часов дня концентрация РК должна быть не менее 4 мг/л. ПДК растворенного в воде кислорода для рыбохозяйственных водоемов установлена 6 мг/л (для ценных пород рыбы) либо 4 мг/л (для остальных пород).

Растворенный кислород является весьма неустойчивым компонентом химического состава вод. При его определении особо тщательно следует проводить отбор проб: необходимо избегать контакта воды с воздухом до фиксации кислорода (связывания его в нерастворимое соединение).

Контроль содержания кислорода в воде – чрезвычайно важная проблема, в решении которой заинтересованы практически все отрасли народного хозяйства: химическую промышленность, сельское хозяйство, медицину, биологию, рыбную и пищевую промышленность, службы охраны окружающей среды. Содержание РК определяют как в незагрязненных природных водах, так и в сточных водах после очистки. Процессы очистки сточных вод всегда сопровождаются контролем содержания кислорода. Определение РК является частью анализа при определении другого важнейшего показателя качества воды – биохимического потребления кислорода (БПК).

Глава 1.

Городские очистные сооружения водоотведения г. Комсомольска-на-Амуре производительностью 104 тыс. м³/сут., построены по проекту, разработанному Новосибирским отделением института «Гидрокомунводоканал». В 1978 году были запущены в эксплуатацию сооружения механической очистки. Пусконаладочные работы выполнялись ДВП «Росводоканалом» на производительность 38 тыс. м³/сут. в 1981 году и на 62 тыс. м³/сут. В 1984 году. В настоящее время на городские очистные сооружения поступает в среднем 93 тыс. м³/сут.

Очищенная вода сбрасывается в реку Амур – водоём рыбохозяйственного значения. Основными предприятиями, сбрасывающими стоки на очистные сооружения, являются: пищевые, самолётостроение, судостроение, образовательные учреждения. Стоки имеют смешанный характер. На городские очистные нашего города поступает около 98,4% всех сточных вод.

Очистные включают в себя следующие этапы очистки сточных вод: механическая, биологическая, обеззараживание с помощью УФО (ультрафиолетовое облучение). Биологическая очистка сточных вод осуществляется на аэротенках (от аэро. и англ. Tank-резервуар), серия определённым образом построенных бассейнов с системе очистных сооружений для сточных вод, в которых имеется активный ил и куда подаётся кислород. Главное условие эффективности биологических процессов метаболизма в аэротенке - это наличие растворённого в воде кислорода. Для этого кислород подают пневматическими, механическими или смешанными типами устройств.

При недостатке кислорода активный ил (микроорганизмы, составляющие основу ила) начинают «голодать», что приводит к ухудшению очистки сточных вод.

Концентрация растворённого кислорода перед выходом смеси из аэротенка должна составлять не менее 4 мг/л.

Очистка сточной воды в аэротенках осуществляется следующим образом. Вода после механической очистки смешивается с циркулирующим активным илом, и пройдя весь аэротенк, поступает во вторичный отстойник. За это время основная масса органических загрязнений перерабатывается активным илом. Самым главным элементом каждого аэротенка является система аэрации, насыщающая сточную воду кислородом, поддерживающая активный ил во взвешенном состоянии и обеспечивающая постоянное перемешивание обрабатываемой воды.

Сточная вода, отстоянная в первичном отстойнике, поступает в аэротенк и смешивается с активным илом. Эта смесь усиленно аэрируется вздухом на всём протяжении аэротенка. Это необходимо не только для обеспечения сооружения кислородом, но и для поддержания ила во взвешенном состоянии. Затем смесь поступает во вторичный отстойник, где происходит отделение активного ила от очищенной сточной воды. Осветлённая вода поступает в обеззараживающую установку (УФО), а затем спускается в реку Амур. Ил после регенерации во вторичном отстойнике поступает снова в аэротенк и смешивается с вновь поступающей на очистку водой.

Основная задача эксплуатации аэротенков заключается в культивировании сообщества микроорганизмов, обеспечивающего изъятие и окисление органических загрязнений. Регулируемые параметры процесса — нагрузка на активный ил (количество, мг, загрязнений по БПК на 1 г беззольного вещества в сутки), кислородный режим, возраст ила.

В последние годы предпринят ряд попыток составить атласы индикаторных микроорганизмов, характеризующих состояние активного ила.

Кислородный режим устанавливается согласно потребностям и возможностям очистных сооружений.

Глава 2.

Результаты собственных наблюдений и их обсуждение

Измерение массовой концентрации растворённого кислорода в пробах природных и сточных вод йодометрическим методом по ПНД Ф 14.1:2:3.101-97

Данный метод выполняется титриметрическим определением концентрации растворённогог кислорода на его реакции с гидроксидом марганца (2) в щелочной среде. Последний количественно связыват кислород, перехродя при этом в соединение марганца (4). К пробе с отстоявшимся осадком приливаю 5 см3 раствора кислоты, погружая при этом пипетку до осадка, чтобы не взмутить жидкость и медленно поднимая её вверх по мере опорожнения. Причем опорожнять кислоту нужно так, чтобы склянка была полностью заполнена доверху. Вытесненная из склянки часть жидкости на результат измерения не влияет.

После добаления раствора кислоты склянку закрывают пробкой и тщательно перемещивают 20-ти кратным переворачиванием склянки. Пипеткой с одной отметкой из склянки отбирают 50 см3 раствора, переношу его в колбу для титрования и титрую стандартным раствором тиосульфата натрия до тех пор, пока он не станет светло-жёлтым. Затем прибавляю 1 см3 раствора крахмала (раствор синеет) и продолжаю титровать до исчезновения синей окраски. Анализ проводится в 2-х параллелях.

Конечный результат высчитываю по формуле:

Конечный результат берется как среднее двух параллельных измерений.

1-день	2-й день	3-й день
8 мг/дм3	6 мг/дм3	8мг/дм3

.

Заключение

За последние годы состояние нашей р. Амур ухудшилось. На своем опыте, я убедился что очистные сооружение возвращают в реку Амур воды с показателями не превышающими ПДК (предельно допустимые концентрации). Просто существует множество других «неучтенных загрязнителей» - малые предприятия (ИП и т.д.), которые ведут себя недобросовестно, сбрасывая различные загрязнители в нашу реку. А чем больше веществ-загрязнителей воды, тем меньше в ней кислорода необходимого для жизнедеятельности водных обитателей. Говорят, давным-давно, в реке можно было смело купаться. Жаль это невозможно в наши дни!

В проделанной работе я познакомился с системой очистки сточных вод и методом химического анализа определил содержание растворённого кислорода в сточной воде наших очистных сооружений. И убедился, что по очистке от органических загрязнений микроорганизмы активного ила справляются достаточно хорошо и концентрации растворённого кислорода им хватает.

Проводился эксперимент: в сточной воде, прошедшей все этапы очистки выращивали мальков рыб. Рыбы развивались благополучно, и достигнув определенного размера были выпущены в природную среду обитания. Данный эксперимент подтверждает хорошую работу системы очистки сточной воды нашего города.

Список используемой литературы:

1. ПНД Ф 14.1:2:3.101-97 «Измерение массовой концентрации растворённого кислорода в пробах природных и сточных вод йодометрическим методом».

2. Э. К. Голубовская «Биологические основы очистки воды»- М., Высшая школа, 1978г.

3. Н.С. Жмур «Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками», изд-во «Акварос», Москва, 2003.

4.Ресурсы сети интернет.