Wymień pod jakimi postaciami występuje azot w wodzie, jakie są jego źródła w wodzie i omów reakcje w których bierze udział.

Głównymi formami azotu występującymi w ekosystemach wodnych są: N(-III) w NH3 i NH4+ oraz w połączeniach organicznych: N(+III) w NO2-, N(+V) w NO3-, N(0) w N2, a także azot na innych stopniach utlenienia w tlenkach tj N2O, NO i NO2.

W warunkach panujących w wodach naturlanych (dla odczyny pH i potencjał erdoks Eh) dominującymi formami są NH4+, N2 i NO3-.

Źródła związków azotu w wodach powierzchniowych:

• Ścieki miejskie lub przemysłowe. W ściekach komunalnych zawartość związków azotu waha się od kilku do kilkudziesięciu gramów w metrze sześciennym. Natomiast w ściekach przemysłowych zawartość zaotu to nawet 0,01 kg N/m3

• Spływy wód powierzchniowych na terenach rolniczych. W zlewniach rzek na terenach rolniczych roczny odpływ azotu wynosi od 0,6 do ok. 28 kg N/ha

• Kwaśne opady atmosferyczne. Związki siarki i azotu wydziale do atmosfery w czasie spalania paliw stałych. Do atmosfery przechodzą związki azotu w postaci tlenkow NO, N2O, NO2. W atmosferze tlenki te łączą się z parą wodną, tworząc kwas azotowy i opadają jako kwaśne deszcze.

Reakcje:

• Azot atmosferyczny jest bezpośrednio pobierany przez rośliny motylkowe, a wolny azot rozpuszczany w wodzie jest pobierany przez niektóre glony i bakterie a następnie przetwarzany do białka:

N2+ bakterie, glony białko

N2+3H2 2NH3

• Proces mineralizacji białka – amonifikacja, dezaminacja:

CH2NH2COOH + 1,5 O2 2CO2 + H2O + NH3 + energia

• Nitryfikacja

NH4 + 0,5 O2 + 2e NH2OH + H+

NH2OH + H2O NO2- + 4e + 5H+

Dlaczego do uzdatniania wód stosuje się chlor i jego związki (uzasadnij)

Do najbardziej rozpowszechnionych sposobów dezynfekcji wody zalicza się jej chlorowanie. Polega ono na bezpośrednim wprowadzeniu do wody chloru gazowego lub w postaci roztworu oraz stosowanie związków zawierających tzw chlor czynny.

Chlor dodany do wody:

- ulega hydrolizie

-ulega rekacji ze składnikami wody, głownie związkami amonowymi, tworząc chloroaminy

- działa bakteriobójczo, głownie przez wolny tlen wydzielony w HClOHCl + 0, który działa utleniająco na mikroorganizmy, a kwas solny jest zobojętniany.

6. Azotany. Skąd się biorą w wodzie i metody ich usuwania

Źródła związków azotu w wodach powierzchniowych:

• Ścieki miejskie lub przemysłowe. W ściekach komunalnych zawartość związków azotu waha się od kilku do kilkudziesięciu gramów w metrze sześciennym. Natomiast w ściekach przemysłowych zawartość zaotu to nawet 0,01 kg N/m3

• Spływy wód powierzchniowych na terenach rolniczych. W zlewniach rzek na terenach rolniczych roczny odpływ azotu wynosi od 0,6 do ok. 28 kg N/ha

• Kwaśne opady atmosferyczne. Związki siarki i azotu wydziale do atmosfery w czasie spalania paliw stałych. Do atmosfery przechodzą związki azotu w postaci tlenkow NO, N2O, NO2. W atmosferze tlenki te łączą się z parą wodną, tworząc kwas azotowy i opadają jako kwaśne deszcze.

Metody usuwania azotu:

• Biologiczna denitryfikacja

Wykorzystuje się lotne kwasy tłuszczone jak substrat organiczny dla mikroorganizmów osadu czynnego. Związki organiczne obecne w ściekach i osadach SA przekształcane częściowo w procesie fermentacji kwaśnej w lotne kwasy tłuszczone LKT

• Metoda jonitowa

• Membrany

Źródła zanieczyszczeń fosforem:

• Procesy rozpuszczania i wietrzenia minerałów fosforanowych

• Opady atmosferyczne (zawartość fosforu zależy od pory roku i terenu <przemysłowy czy nie>, max od lata do jesieni, min od zimy do wiosny)

• Ścieki bytowe (na 1 mieszkańca dobowo od 2-8 mg/dobę), środki piorącoeitd

• Na terenach rolniczych przy nawożeniu i gospodarce hodowlanej do środowiska dostaje się ok. 0,1g-2kg/ha, który nie zostaje zużyty w ilościach 0,5-6%

• Produkcja nawozów sztucznych, w gorzelniach i przy produkcji mączki rybnej

• W trakcie hodowli ryb związki fosforu są celowo wprowadzane do wód jak równie do kondycjonowania wody w celu zabezpieczenia przez wytrącaniem się węglanu wapnia oraz zmniejszeniu korozyjności wody

Usuwanie fosforu:

Jest działaniem zapobiegającym eutrofizacji tych środowisk. Odzyskiwanie fosforu ma znaczenie ekonomiczne i ekologiczne

• Chemiczne strącanie fosforu z wód i ścieków

Polega na przekształceniu rozpuszczalnych fosforanów w nierozpuszczlane połączenia za pomoca jonów metali dwuwartościowych Fe2+ lub trójwartościowych Fe Al. Itp. Ich sole reagują tylko w środowisku kwaśnym. Strącają się fosfor jako osad trudno rozpuszczalnych fosforanów np.

FeCl3 + PO43- FePO4 <osad> + 3Cl-

• Metody biologiczne – metoda osadu czynnego

Opera się na zdolności mikroorganizmów do magazynowania rozpuszczalnych ortofosforanów w komórkach w postaci nierozpuszczalnych polifosforanów. Miesza się ścieki z osadem czynnym w komorze anaerobowej. Bakterie pobierają LKT i przekształcają w wyniku hydrolizy i fermentacji w warunkach beztlenowych w polihydroksyalamiany.

• Wymiana jonowa

• Wymiana elektrodialna

• Odwrócona osmoza

• Koagulacja

• Adsorpcja w gruncie

• Oczyszczalnie hydrobotaniczne

Ostatnie 6 metod jest kosztowne i mało efektywne.

Omówić proces koagulacji

Koagulanty- elektrolity nieorganiczne o charakterze produktów odpadowych. Mają za zadanie odbarwienie tych wód. Są to odpadowe sole żelaza II (chlorki, siarczany), które wprowadzane podlegają utlenianiu do żelaza III. Wytrącają się w wodzie przy pH 3,5-6 w postaci wodorotlenków. Wodorotlenek (koloid) jest zarodkiem do tworzenia się dużych aglomeratów cząstek stałych i zawiesiny. Ilość stosowanych koagulantów to kilkadziesiąt g/m³ do 2,5 kg/m³. Do koagulacji można stosować związki glinu III- tworzą one wodorotlenek glinu, który ma zdolność absorbowania na swojej powierzchni związków barwiących wodę (humusowych, kuminowych). Związki glinu pozostałe w wodzie są przyczyną choroby Alzheimera.

Koagulacja to proces polegający na łączeniu się cząstek fazy rozproszonej koloidu w większe agregaty tworzące fazę ciągłą o nieregularnej strukturze. Istnieje koagulacja odwracalna i nieodwracalna, a także spontaniczna i wymuszona. Układy koloidalne bywają nietrwałe, bo faza zdyspergowana ma bardzo silnie rozwiniętą powierzchnię, przez co cząstki zdyspergowane dążą do zmniejszenia swej powierzchni właściwej, więc cząstki koloidalne albo krystalizują, albo koagulują.

Łączenie się cząstek fazy rozproszonej zachodzić może pod wpływem dodatku elektrolitów, wszelkich wypełniaczy (bardzo rozdrobnionej fazy stałej), oraz działaniu temperatury lub na skutek reakcji chemicznych zachodzących w mieszaninie, pod wpływem działania czynników zewnętrznych.

Szybkość koagulacji uwarunkowana jest ruchami Browna, których intensywność jest warunkowana przez stężenie cząstek fazy rozproszonej i ich szybkością dyfuzji w cieczy, która z kolei jest silnie zależna od temperatury. Na kinetykę koagulacji wpływ również mają oddziaływania międzycząsteczkowe, które mogą być regulowane składem elektrolitów w układzie.

Klasy czystości wód powierzchniowych

Klasa 1

Wody o bardzo dobrej jakości A₁. Wykorzystuje się je bezpośrednio (bez oczyszczania) do zaopatrzania ludności do spożycia. Wskaźniki wszystkich grup dla klasy A₁ nie wskazują na jakiekolwiek oddziaływania antropogeniczne

Klasa 2

Wody dobrej jakości A₂. Dla większości wskaźników spełniają wymagania wód pitnych, ale są narażone na niewielki wpływ czynników przemysłowych i często wymagają uzdatniania metodami mechanicznymi. Poddaje się je procesom filtracji np. w filtrach piaskowych.

Klasa 3

Wody zadowalającej jakości A₃. Wody te muszą być poddane uzdatnianiu celem wyeliminowania zawyżonych wartości parametrów z grupy biogennych (azot, fosfor)

Klasa 4

Wody niezadowalającej jakości A₃. Przekroczone wskaźniki biologiczne oraz zawyżone wartości zasolenia, w tym również metali. Wody te ewentualnie mogą być skierowane do picia po poddaniu pełnemu cyklowi oczyszczania, w skład którego wchodzą metod mechaniczne i biologiczne LUB metody mechaniczne, fizykochemiczne i biologiczne

Klasa 5

Wody złej jakości- ścieki.

Nie spełniają żadnego z kryteriów wód powierzchniowych poprzednich klas czystości- przekroczone wszystkie wskaźniki.

Jakie parametry musi mieć woda aby uznać ją za ściek a jakie żeby uznać za wodę zdatną do picia

	Woda 1. klasy	ściek
Temperatura °C	Do 22	Pow. 28-35
pH	6,5-8,5	<5,5 lub >9,5
BZT5 [mgO2/dm^3]	Do 2	Pow.12
Przewodnictwo [µS/cm^3]	Do 500	Pow.2000
Sub. Rozpuszczone [mg/dm^3]	Do 250	Pow.1200
Siarczany SO4^2- [mgSO4^2-/dm^3]	Do 100	Pow.300
Chlorki [mgCl^-/dm^3]	Do 100	Pow.400
Suma metali [mg/dm^3]	Do 1	Pow.1-2
Fosfor ogólny [mgP/dm^3]	Do 0,2	Pow. 1
Azot ogólny [mgN/dm^3]	Do 2,5	Pow. 20
Chlorofil [µg/dm^3]	Do 10	Pow.100
Zawiesina ogólna [mg/dm^3]	Do 15	Pow. 100

Omówić proces sedymentacji.

SEDYMENTACJA-proces polegający na opadaniu pod wpływem siły grawitacyjnej gęstej, zdyspergowanej fazy stałej. Opadanie odbywa się wtedy, gdy gęstość fazy stałej jest większa od gęstości ośrodka. Sedymentacja uwarunkowana jest wymiarami, kształtem, powierzchnia właściwą, gęstością cząstek zawartych w zawiesinie. Wpływa na nią temperatura (lepkość nie może być zbyt duża oraz wydzielające się substancje gazowe, które mogą hamować proces.

napisać reakcję nitryfikacji i co to jest

Nitryfikacja – proces utlenianiaamoniaku i soli amonowych do azotanów(III) i azotanów(V) prowadzony przez bakterie nitryfikacyjne.

NH4 + 0,5 O2 + 2e NH2OH + H+

NH2OH + H2O NO2- + 4e + 5H+

strefy saprobowości

Woda polisaprobowa- taka, w której znajduje się bardzo duża ilość roztoczy- woda pozaklasowa

Woda alfa-mezosaprobowa- ilość zanieczyszczeń jest znacznie mniejsza. Charakteryzuje się szybko zachodzącymi procesami utleniania, dzięki istnieniu w tych wodach mikroorganizmów- 3 klasa czystości

Woda beta-mezosaprobowa- zanieczyszczona w stopniu umiarkowanym. Bogata w różnorakie organizmy, ktre przyczyniają się do samooczyszczania- 2 klasa czastości

Woda oligosaprobowa- 1 klasa czystości. Wody zamieszkałe przez florę i faunę. Zdatna do picia i hodowla ryb łososiowatych.

Buforowość

Bufor- mieszanina np. słabego kwasu i soli tego kwasu

CH₃COOH+CH₃COONH₄ pH=5,5

Mają zdolność do utrzymywania stałej wartości pH po wprowadzeniu analitycznej ilości mocnego kwasu lub zasady.

Właściwości buforowe wykazuje czysta woda naturalna, w której znajdują się związki pochodzące od kwasu węglowego i nie znajdują się niej zanieczyszczenia antropogeniczne. Buforowość wód naturalnych ma wartość pH ok. 6,4. Może pochodzić od fosforanów lub boranów.

H₂CO₃ H⁺+CO₃^-

K₁$= \frac{{\lbrack H}^{+}\rbrack {\lbrack\text{HCO}}_{3} - \rbrack}{{\lbrack H}_{2}O \text{CO}_{2}\rbrack}$

10^-pH=$\frac{K_{1} \lbrack H_{2}O CO_{2}\rbrack}{\lbrack\text{HC}O_{3}^{-}\rbrack}$

pH=-logK₁+log[HCO₃^-]-log[H₂O·CO₂]

w 295K K₁=4,310^-7 to:

pH=6,37+ log[HCO₃^-]-log[H₂O·CO₂]

[HCO₃^-]- stężenie wodorowęglanów= zasadowość wodorowęglanowa

[H₂O·CO₂]- stężenie wolnego CO₂, czyli kwasowość

Zobojętnianie w wodzie naturalnej:

OH^-+CO₂ HCO₃^-

OH^-+H₂CO₃ HCO₃^-+H₂O

2OH^-+CO₂ CO₃^2-+H₂O

2OH^-+H₂CO₃ CO₃^2-+2H₂O

Zobojętnianie mocnych zasad w wodzie naturalnej powoduje zmniejszenie kwasowości wody naturalnej i wzrost zasadowości ogólnej

pH wody po zobojętnieniu:

pH=6,37+ log[HCO₃^-+X]-log[H₂CO₃-X]

X- ilość mocnej zasady zobojętnianej przez jednostkę objętości wody naturalnej

Buforowość wód naturalnych pH=6,4- stan równowagi buforowej w wodzie naturalnej

Eutrofizacja

Polega na zwiększaniu się w wodzie zawartości substancji pożywkowych, którymi SA głównie di tlenek węgla, azotany V, rozpuszczalne ortofosforany. Nadmiar związków fosforu i azotu prowadzi do wzrostu materii organicznej, a ta zanieczyszcza wode. Obecnośc glonów w wodach pogarsza barwę, zapach, smak wody, obniż zawartość tlenu w wodzie. Glony mogą powodować zakłócenia w obiegach chłodniczych, powoduja zatykanie urządzeń zwłaszcza tych do uzdatniania wody. Obumarłe czastki glonów mają zdolność do kumulowania toksycznych substancji np. metali ciężkich. Masowy rozwoj glonów prowadzi do uniemożliwienia wykorzystania wód dla celów gospodarczych a nawet przemysłowych.

Eutrofizacja – proces wzbogacania zbiorników wodnych w substancje pokarmowe (nutrienty, biogeny), jest to wzrost trofii, czyli żyzności wód. Dotyczy to nie tylko zbiorników wodnych ale również ścieków.

Biorąc pod uwagę geologiczną historię jezior, najczęściej uważa się, że eutrofizacja jest procesem naturalnym (według innych autorów naturalnym procesem jest dystrofizacja, a eutrofizacja uważana jest za proces antropogeniczny, spowodowany zmianami w zlewni). Większość jezior zwłaszcza polodowcowych na początku była oligotroficzna, jednak ciągły dopływ do nich substancji z zewnątrz (np. ze zlewni i atmosfery), powodował wzrost koncentracji biogenów, a tym samym zwiększał trofię zbiornika. Jest to tzw. harmoniczna sukcesja jezior. Normalnie jest to proces powolny, ale został on mocno przyśpieszony w wyniku działań człowieka, takich jak zrzuty ścieków przemysłowych i komunalnych oraz w wyniku intensyfikacji rolnictwa. W szczególnie drastycznych przypadkach, np. przy zrzucaniu do jezior surowych ścieków komunalnych czy gnojówki, dochodzi do osiągnięcia przez zbiornik stanów niespotykanych w naturze: politrofii i hypertrofii (zobacz też jezioro saprotroficzne). Następuje wtedy niemal całkowity zanik organizmów wyższych poza cienką, kilkudziesięciocentymetrową warstwą wody stykającą się z atmosferą.

Specyficznie przebiega proces eutrofizacji w wodach torfowiskowych. Dopływające z otaczającego je torfowiska substancje humusowe, tworzą stałe kompleksy ze związkami fosforu i azotu, czyniąc je niedostępnymi dla roślin i glonów. W razie jego degradacji, zwykle przez przesuszenie, następuje szczególnie szybka eutrofizacja: do wody dostają się zarówno biogeny ze zlewni, jak i te uwolnione z torfowiska (i związków humusowych).Spis treści [ukryj]

Przyczyny eutrofizacji

Główną przyczyną eutrofizacji jest wzrastający ładunek pierwiastków (biogenów), przede wszystkim fosforu. Wzrost dopływu pierwiastków biogennych, w tym wypadku fosforu, obejmuje nie tylko wzrost zrzutów ścieków, ale także wzrost zawartości środków piorących i innych detergentów zawierających fosfor w ściekach. Większa ilość tego biogenu związana jest także z intensyfikacją nawożenia oraz wzrostem erozji w zlewni. Wzrost dopływu azotu, drugiego z biogenów, związany jest z wzrastającą emisją tlenków azotu do atmosfery, a tym samym dużą ich zawartością w opadach atmosferycznych. Nawożenie ziemi poddanej pod uprawę, również przyczynia się do wzrostu ładunku azotu, ponieważ fosfor znajdujący sie w glebie nie jest pierwiastkiem silnie mobilnym. Silne opady deszczu mogą łatwo wypłukiwać azot z powierzchniowej warstwy gleby oraz z nawozów, przy czym do zbiornika mogą być też wniesione znaczne ilości fosforu.

Następstwa eutrofizacji

Na początku procesu eutrofizacji następuje umiarkowany wzrost produkcji biologicznej, co jest korzystne i przekłada się na wzrost produkcji ryb, ale po przekroczeniu pewnej granicy obserwuje się już wiele niepożądanych następstw tego procesu takich jak:

Masowy rozwój organizmów fitoplanktonowych powodujących w powierzchniowej warstwie wody tzw. zakwity i zmniejszających przezroczystość tej wody. W zbiorniku wzrasta przede wszystkim ilość sinic, które utrzymując się na powierzchni tworzą często kożuchy. Masowe nagromadzenia tych glonów powodują nie tylko śmiertelność ich samych, ale również występującej tam fauny. Ponadto niektóre szczepy sinic wydzielają toksyny i nierzadko powodują uczulenia. Wydzielanie przez glony organicznych substancji psujących smak i zapach wody dyskwalifikuje takie zbiorniki jako źródła wody pitnej. Do organizmów powodujących takie problemy należą Anabaena sp. oraz Aphanisomenon sp. wiążące azot, oraz niezdolne do wiązania azotu gatunki z rodzaju Microcystis, Limnotrix i Planktotrix. Zakwity występują nie tylko w zbiornikach, ale również w rzekach. W przypadku tych ostatnich powodowane są zwykle przez zielenice lub okrzemki, które są jednak mniej uciążliwe niż sinice, których miejscem występowania są przeważnie wody stojące.

Ustępowanie roślinności zanurzonej z powodu pogarszających się warunków świetlnych w strefie przybrzeżnej - litoral. Postępujące zanikanie światła pośrednio prowadzi także do przebudowy fauny tam występującej. Kożuchy glonów w tej strefie zupełnie uniemożliwiają rekreacyjne użytkowanie wody.

Wyczerpanie zasobów tlenu w warstwie przydennej - hypolimnionie, a zwłaszcza profundalu i w osadach dennych prowadzi do zaniku fauny głębinowej, w tym także gatunków reliktowych. Również tarło niektórych ryb nie dochodzi do skutku, co prowadzi do ustępowania cennych gatunków np. łososia. Często zdarza się że ryby giną zimą pod pokrywą lodową w wyniku braku tlenu. W warunkach anaerobowych dochodzi dodatkowo do różnych procesów chemicznych (amonifikacja, denitryfikacja) i powstawania metanu.

Występowanie siarkowodoru, który podczas całkowitego braku tlenu może przechodzić do warstw powierzchniowych wody, ulatniać sie i zatruwać atmosferę w okolicy.

Metody kontroli i zapobiegania eutrofizacji

Prostym sposobem kontroli trofii zbiornika jest badanie widzialności krążka Secchiego: białego krążka o średnicy 30 cm, opuszczanego na wyskalowanej lince. Jego widzialność (ang. Secchidepth) zależy od ilości zawiesiny w wodzie, a ta z kolei – głównie od ilości glonów. Na podstawie widzialności krążka Secchiego można obliczyć tzw. wskaźnik Carlsona[1][2], na podstawie którego porównuje się trofię poszczególnych zbiorników lub zmiany trofii danego zbiornika w czasie. Tenże wskaźnik można też obliczyć, mając do dyspozycji dane o ilości chlorofilu a (pomiary fotometryczne) lub związków fosforu.

Najskuteczniejszą metodą walki z procesem eutrofizacji jest ograniczenie antropogenicznego dopływu biogenów do wód - kompostowanie odchodów w miejsce odprowadzania ich do ujścia kanalizacyjnego, redukcja zawartości fosforanów w środkach piorących używanych w gospodarstwach domowych, ograniczanie stosowania nawozów sztucznych w rolnictwie.

Ścieki - rozumie się przez to wprowadzane do wód lub do ziemi:

a) wody zużyte na cele bytowe lub gospodarcze,

b) ciekłe odchody zwierzęce, z wyjątkiem gnojówki i gnojowicy przeznaczonych do rolniczego wykorzystania w sposób i na zasadach określonych w przepisach o nawozach i nawożeniu,

c) wody opadowe lub roztopowe, ujęte w systemy kanalizacyjne, pochodzące z powierzchni zanieczyszczonych, w tym z centrów miast, terenów przemysłowych i składowych, baz transportowych oraz dróg i parkingów o trwałej nawierzchni,

d) wody odciekowe ze składowisk odpadów, wykorzystane solanki, wody lecznicze i termalne,

e) wody pochodzące z odwodnienia zakładów górniczych, z wyjątkiem wód wprowadzanych do górotworu, jeżeli rodzaje i ilość substancji zawartych w wodzie wprowadzanej do górotworu są tożsame z rodzajami i ilością zawartymi w pobranej wodzie,

f) wody wykorzystane, odprowadzane z obiektów gospodarki rybackiej, jeżeli występują w nich nowe substancje lub zwiększone zostaną ilości substancji w stosunku do zawartych w pobranej wodzie,

15) ściekach bytowych - rozumie się przez to ścieki z budynków przeznaczonych na pobyt ludzi, z osiedli mieszkaniowych oraz z terenów usługowych, powstające w szczególności w wyniku ludzkiego metabolizmu oraz funkcjonowania gospodarstw domowych,

16) ściekach komunalnych - rozumie się przez to ścieki bytowe lub mieszaninę ścieków bytowych ze ściekami przemysłowymi albo wodami opadowymi lub roztopowymi,

17) ściekach przemysłowych - rozumie się przez to ścieki odprowadzane z terenów, na których prowadzi się działalność handlową lub przemysłową albo składową, niebędące ściekami bytowymi lub wodami opadowymi,

Strefy natlenienia w zbiornikach wodnych:

1. Aerobowa – wykazuje bardzo dobre napowietrzenie, wszystkie zanieczyszczenia znajdujące się w tej wodzie powinny być na najwyższym stopniu utlenienia

2. Przejściowa – stężenie rozpuszczonego tlenu ulega zmniejszeniu od powierzchni wody do strefy anaerobowej

3. Anaerobowa – brak tlenu, warunki typowo redukcyjne, zanieczyszczenia organiczne są redukowane do węglowodorów prostych nasyconych, najczęściej do metanu; takie warunki występują na dnie rzek (osad denny),
   a także w komorach fermentacyjnych, w przewodach sieci kanalizacyjnej

Związki refrakcyjne – substancje które nie podlegają procesowi mineralizacji, nie zachodzi zmiana tego związku w mniej szkodliwy pod wpływem naturalnych czynników; mogą ulec rozpadowi pod wpływem specjalnych parametrów dobranych przez człowieka

Monitoring wód powierzchniowych jest konieczny, prowadzony w trzech obszarach:

• Monitoring diagnostyczny: kontrola wskaźników jakości wody co najmniej raz na miesiąc jeśli chodzi
  o bilans tlenowy, wskaźnik zasolenia i mikroorganizmy, raz na kwartał – zawartość metali ciężkich, raz na rok – wskaźnik zanieczyszczeń przemysłowych oraz wytypowanych przez stację epidemiologiczną wskaźników biologicznych.

• Monitoring operacyjny: kiedy woda w ściekach zawiera metale ciężkie, są one diagnozowane raz na miesiąc, jest
  w ścisłej współpracy z m. diagnostycznym.

• Monitoring badawczy: kontrola zanieczyszczeń jeżeli wystąpi awaria na danym terenie, jest podejrzenie zanieczyszczenia wód zanieczyszczeniami które na danym terenie są przypadkowe, niemożliwe do wystąpienia. Monitoringiem powinny być objęte zbiorniki która znajdują się na granicy, a zlewnie wtedy gdy ich powierzchnia przekracza 2500km²

Woda mineralna to taka której mineralizacja wynosi od 1500 do 4000mg/dm³, zawiera związki wapnia, magnezu, sodu, siarczany, wodorowęglany, CO₂, związki jodu.

Wody stołowe (lub źródlane wzbogacone w minerały) mogą być produkowane tylko z wody źródlanej poprzez dodanie do nich soli mineralnych, które zawierają składniki fizjologicznie czynne (wapń, magnez, sód, wodorowęglany) lub wody mineralnej.

Wody lecznicze posiadają specyficzne cechy farmakologiczne, spowodowane podwyższoną zawartością składników mineralnych i są uznane za wody lecznicze, ich mineralizacja jest większa od 4000mg/dm³ i dochodzi do 25000mg/dm³.

Systemy obiegu wód:

• otwarty- jednorazowe użycie wody i zrzut do kanalizacji jako ścieku, musi się zawsze znajdować woda przeznaczona dla celów higieniczno-sanitarnych i gospodarczych.

• zamknięty- wielokrotne użycie wody lub ścieków z ewentualnymi uzupełnieniami strat świeżą wodą, muszą się znajdować w tym obiegu wody chłodnicze i kondensat parowy.

• półzamknięty (półotwarty)- rozdział wód zużytych nadających się do obiegu zamkniętego i otwartego, można ograniczyć przelotowość ścieków.

Kanalizacja ogólnoskładna- wszystkie wody zużyte (również deszczowe) odprowadza się wspólną kanalizacją rurociągową (wady: konieczność rozcieńczania ścieków, system do stosowania w małych oczyszczalniach)

Kanalizacja rozdzielcza- ustalana w zależności od asortymentów produkowanych dla dużych zakładów przemysłowych

Podział ścieków ze względu na pochodzenie:

• bytowo-gospodarcze- pochodzą z domów mieszkalnych, garaży, pralni, stołówek;

• przemysłowe- pochodzą z działalności przemysłowej (organiczne i nieorganiczne, metaliczne, pochodzące z koksowni, pochodzące z hydrometalicznego otrzymywania cynku, z przemysłu papierniczego itd.),

• miejskie- mieszanina ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych,

• deszczowe- zbierane z pow. dachów, chodników, ulic, parkingów (często kwalifikowane do miejskich)

Zanieczyszczenia biologiczne w wodach i ściekach:

1) Strefy saprobowości:

Saprobowość to parametr obrazujący zawartość w wodzie roztoczy, które pobierają pokarm z martwych szczątków organicznych. Im wyższa saprobowość, tym większe zanieczyszczenie wody. Rozróżnia się 4 strefy saprobowości:

• Polisaprobowa – charakterystyczna dla wód najsilniej zanieczyszczonych (poza klasowych)

• Alfa-mezosaprobowa – wody o mniejszym stopniu zanieczyszczenia; w wodach zachodzą bardzo szybko procesy utleniania na skutek intensywnego rozwoju mikroorganizmów

• Beta-mezosaprobowa – wody o umiarkowanym zanieczyszczeniu, dobrym natlenieniu prowadzącym do rozwoju mikroorganizmów i szybkich przemian biochemicznych; są w niezbyt dużych ilościach zamieszkałe przez niektóre gatunki flory i fauny

• Oligosaprobowe – najczystsze wody, występuje różnorodność flory i fauny od jednokomórkowców aż po ryby różnych gatunków

2) Miano Coli – zwane też mianem pałeczek okrężnicy to najmniejsza objętość wody (w cm³), z której w hodowli powstanie przynajmniej jedna kolonia E.coli. Określanie miana coli jest podstawową metodą oceny, czy woda lub żywność miały kontakt z odchodami.

3) Zawartość bakterii chorobotwórczych

Proces samooczyszczania:

Zespół samoistnych procesów fizyczno-biochemicznych zmniejszający stopień zanieczyszczeń wód i ścieków. Efektem tego procesu jest zmniejszenie zanieczyszczenia antropogenicznego wód, następuje to poprzez rozkład substancji zanieczyszczających, ich rozcieńczenie, lub zatrzymanie przez środowisko skalne. Dzięki temu procesowi niewielkie porcje zanieczyszczeń są w naturalny sposób usuwane nie powodując szkód dla środowiska. Mają na to wpływ procesy fizyczne i chemiczne. Zdolność wód do samooczyszczania zależy od temperatury, nasłonecznienia, rodzaju i ilości zanieczyszczeń, ilości dopływających wód lub ścieków do danego zbiornika lub rzeki, rozwinięcie linii brzegowej rzek, prędkości przepływu czyli nurtu rzeki, pionowych ruchów wody zwiększających natlenienie, zróżnicowania mikrosiedlisk, roślinności na brzegach, dnie i w nurcie.

Zjawiska sprzyjające procesowi samooczyszczania:

• Fizyczne: rozcieńczanie wód innymi wodami dopływającymi (także opadami), proces osadzania się zawiesin w tych wodach na dnie zbiorników lub na brzegach rzek (zmniejsza mętność wód).

• Chemiczne: reakcje zobojętniania, utleniania, redukcji, wytrącania, które mogą prowadzić do obniżenia szkodliwego działania wód na florę i faunę (wody płynące) lub prowadzić do szkodliwego działania (w wodach stojących)

• Biodegradacji: dotyczy to głównie zanieczyszczeń o charakterze organicznym, jest charakterystyczna dla wód zanieczyszczonych ściekami bytowo-gospodarczymi, z przemysłu rolno-spożywczego, chemicznego itp.

Czynniki hamujące przebieg procesu: metale ciężkie (toksykanty), zwiększone stężenie detergentów i pestycydów, substancje powierzchniowo czynne powodujące pienienie wód i ścieków, substancje organiczne o małej rozpuszczalności w wodzie, ponieważ pływają po powierzchni wód lub ścieków, uniemożliwiając rozpuszczanie tlenu.

Proces eutrofizacji.

Proces przeciwstawny do procesu samooczyszczania. Prowadzi do zwiększenia w wodach i rzekach ilości zanieczyszczeń, którymi są głównie nutrienty lub biogeny, a to z kolei prowadzi do zwiększenia ilości mikroorganizmów, głównie glonów, pleśni i grzybów. Są one znacznie lżejsze od ciężaru własnego wody i wypływają na powierzchnię wody. Warstwa ta zasłania wówczas powierzchnię wody od atmosfery, czyli zahamowuje dopływ tlenu i energii słonecznej które warunkują proces samooczyszczania.

Sedymentacja.

W wodach powierzchniowych sedymentacja umożliwia zmniejszenie zagęszczenia cząstek, poprawę barwy i mętności tych wód. W rzekach sedymentacja jest uzależniona od średniej prędkości wody. Opadanie cząstek zawieszonych w wodach płynących jest różna w różnych jej miejscach. Do sedymentacji zawiesin używa się osadników (wstępnych i wtórnych). W zbiornikach stojących sedymentacja niesie negatywne konsekwencje opadające cząstki stałe tworzą osady denne, które mają warunki anaerobowe albo ograniczony dostęp tlenu i może następować biochemiczny rozkład osadów na związki o mniejszej masie cząsteczkowej, może następować proces gnicia tych osadów i wydzielania się gazów, które mogą zwierać substancje powodujące nieprzyjemne zapachy i wtórne zanieczyszczenie (odory – H₂S, NH₃). W skrajnych warunkach gazy mogą spulchniać osady i wypłycanie zbiorników i rzek jeśli mają powolny nurt, a jeśli duży do osady są wyrzucane na brzeg rzeki.

Źródła zanieczyszczeń związkami azotu wód powierzchniowych i gruntowych:

• ścieki miejskie i przemysłowe (głównie przemysł przetwórstwa ryb),

• spływy wód powierzchniowych z terenów rolniczych,

• opady atmosferyczne,

• mocz zwierzęcy,

• wiązanie wolnego azotu przez mikroorganizmy w wodzie i glebie.

Nitryfikacja:

Proces utleniania amoniaku do azotanów(III) prowadzony przez bakterie nitryfikacyjne. Azotany powstałe w tym procesie mogą zostać przyswojone przez rośliny. Proces ten zachodzi w warunkach tlenowych gdzie w pierwszym etapie pierwsza grupa bakterii nitryfikacyjnych utlenia jon amonowy do azotanów(III) a druga grupa bakterii utlenia powstały azotan(III) do azotanów(V). Bakterie Nitrosomonas zamieniają amoniak w postaci jonu amonowego NH4+ w azotyny (azotany(III)).

Reakcja procesu asymilacji:

N₂ + bakterie (glony) białka

N₂ + 3H₂ 2NH₃

CO₂+H₂O+NH₃CH₂NH₂COOH+O₂

Proces mineralizacji (amonifikacja, dezaminacja).

Proces biochemicznego rozkładu materii organicznej pochodzącej z obumarłych roślin lub zwierząt, w wyniku którego azot organiczny podlega przemianie do azanu (azotu amonowego) lub amoniaku. W konsekwencji tego procesu wiązania azotu podlegają hydrolizie, redukcji, w wyniku czego azot przedostaje się do roztworów wodnych. Do fazy ciekłej azot przechodzi w formie jonowej NH₄ (proces dezaminacji aminokwasów)

Denitryfikacja.

Proces redukcji azotanów do azotu. Redukcja azotanów do azotynów to denitryfikacja częściowa a denitryfikacja do azotu atmosferycznego to denitryfikacja całkowita. Proces ten jest przeprowadzany przez różne bakterie (określane jako bakterie denitryfikacyjne).

Metody pozbywania się związków azotu z wód:

1. biologicznej denitryfikacji – związki organiczne w wodach przekształcane są w lotne kwasy tłuszczowe (LKT) których głównym składnikiem jest kwas octowy. W zależności od ilości azotanów mogą powstawać również tolueny, ksyleny- gdy ich małe ilości są obecne to proces denitryfikacji musi być uzupełniony o proces oczyszczania wód w hydrolizerze w wyniku czego następuje rozkład tych związków do związków mineralnych

2. Stosowanie jonitów (filtrów które powodują wzbogacenie mieszaniny lub pozbycie się z mieszaniny określonego jonu)

Źródła zanieczyszczeń wód powierzchniowych fosforem:

• proces rozpuszczania i wietrzenia minerałów fosforanowych

• opady atmosferyczne (ilość zależy od rodzaju terenu)

• ścieki bytowo-gospodarcze (zwłaszcza środki piorące)

• tereny rolnicze (także hodowle ryb, hodowle pod folią, szklarnie)

• tereny uprzemysłowione (głównie produkcja nawozów, gorzelnie, produkcja mączki rybnej)

• mocz i kał ludzki i zwierzęcy

Metody chemicznego usuwania fosforu z wód i ścieków:

• proces flotacji trójfazowej (w procesie oczyszczania wód i ścieków to proces rozdziału cząstek stałych) wydzielanie części użytecznej w formie gazowej

• proces elektroflotacji (usuwanie części zanieczyszczeń na pęcherzykach gazów, rozdzielanie zanieczyszczeń na elektrodach)

Metody biologicznego usuwania fosforu z wód i ścieków:

• metoda osadu czynnego (bakterie nitkowate na filtrach piaskowych),

• metoda złóż biologicznych,

• Inne metody usuwania fosforu z wód i ścieków (kosztowne, ale bardzo skuteczne): metoda wymiany jonowej, metoda odwróconej osmozy, koagulacja, flokulacja, adsorpcja na naturalnych sorbentach lub chemicznych sorbentach.

Metody Hydrobotaniczne.

Wykorzystuje się aktywność odpowiednich mikroorganizmów, częściowo związki fosforu są potem wykorzystywane jako nawóz.

Schemat wstępnego mechanicznego oczyszczania ścieków miejskich:

1) kraty – piaskowniki – odtłuszczacze – (zbiorniki wstępnego napowietrzania) – ścieki wstępnie mechanicznie oczyszczone

2) ścieki wstępnie oczyszczone (do odtłuszczaczy) – osadniki – chlorowanie – ścieki mechanicznie oczyszczone

osad – komory fermentacyjne – poletka osuszające – unieszkodliwione osady ściekowe

Schemat pełnego mechanicznego oczyszczania

Wstępne mechaniczne oczyszczanie – osadniki wstępne – biologiczne oczyszczanie – osadniki wtórne – (chlorowanie) – ścieki biologicznie oczyszczone

osad z wstępnego oczyszczania i osadników wtórnych – komory fermentacyjne – poletka osuszające – unieszkodliwione osady ściekowe

Kwasowość wody.

Zdolność wody do zobojętniania wprowadzanych do niej silnych zasad nieorganicznych, wywołana jest obecnością wolnego kwasu węglowego, a także kwasów humusowych oraz produktów hydrolizy soli zawartych w wodach

Zasadowość wody.

Zdolność do zobojętniania mocnych kwasów nieorganicznych wobec umownych wskaźników barwnych, jest powodowana przez wodorowęglany, węglany, wodorotlenki, borany, krzemiany, fosforany

Buforowość wód.

Dążenie osiągnięcia w wodzie stałego pH, niezależnie od tego jakie zanieczyszczenia do tej wody dopływają, pod warunkiem, że wszystkie procesy samooczyszczania w tych wodach zachodzą

Flokulacja

Proces fizykochemiczny związany z transportem masy i polega na zmniejszaniu stopnia dyspersji w układzie na skutek zderzeń zdestabilizowanych cząstek stałych. Proces zachodzi pod wpływem niskoenergetycznych sił adlineacji (oddziaływanie łańcuch-łańcuch) proces ten prowadzi do powstania flokuł (kłaczków) które w stosunku do osadów skoagulowanych zajmują duże objętości (przez zamkniętą w nich wodę)

Koagulacja:

• perikinetyczna- zderzenia cząstek niemalże pozbawionych ładunku w sposób efektywny, tzn. zderzenia tworzą trwałe połączenia.

• ortokinetyczna- zachodzi jeśli zderzenia cząstek są ukierunkowane, co jest związane z istnieniem w ośrodku siły odśrodkowej i ciężkości, warunkiem jest istnienie układów polidyspersyjnych.

Metoda koagulacji:

Wykorzystywana do uzdatniania wody jeśli występują w niej drobno zdyspersowane zawiesiny organiczne jak i nieorganiczne. Jest szeroko wykorzystywana w procesie oczyszczania ścieków miejskich i przemysłowych. Do prawidłowego przebiegu koagulacji potrzebny jest odpowiedni rodzaj i stężenie zanieczyszczeń, odpowiednie pH środowiska.

Etapy oczyszczania wód:

• metody mechaniczne,

• metody fizyczne: gotowanie wody, pasteryzacja, naświetlanie promieniami UV, fale ultradźwiękowe,

• metody oligodynamiczne- bakteriobójcze działanie soli srebra, miedzi, rtęci,

• metody chemiczne: związki silnie utleniające (chlor gazowy, tlenek chloru, ozon, chloryn sodu lub wapnia).