Характеристики природных и технических вод. Характеристика вод
Характеристика природных вод
Производство 
Характеристика природных вод
просмотров - 150
Предприятия бродильной промышленности потребляют большое количество воды. Она используется для технологических целей, для транспортировки и мойки сырья, тары, инвентаря, технологического оборудования, для охлаждения и нагревания жидкостей. Предприятия пищевой промышленности используют преимущественно воду из городских водопроводов, а также из артезианских скважин, рек и водохранилищ.
Природная вода – слабый раствор солей.
В воде содержатся катионы: Н+, К+, Na+, Mg2+, Ca2+, Mn2+, Fe2+,Nh5+,Al3+ и анионы: OH-, Cl-, HCO3-, NO3-, SO42-, NO2-, SiO32-, HPO42-.
В воде образуются различные соли: гидрокарбонаты кальция, магния, натрия; карбонаты натрия; хлориды, сульфаты кальция, магния, натрия и др.
Вода содержит растворенные газы: кислород, диоксид углерода, аммиак, радон, сероводород и др.
По происхождению источники воды делятся на: атмосферные (осадочные), подземные (артезианские и грунтовые) и поверхностные (воды открытых водоемов).
По количеству и характеру примесей воды подразделяют на: пресные, соленые, мягкие, жесткие, прозрачные, опалесцирующие, мутные, окрашенные, пахнущие и т.п.
Вода с содержанием солей до 0,1 % считается пресной; от 0,1 до 5 % - минеральной и более 5 % - рассолы. Состав минеральных солей воды определяется составом почвы, по которой она протекает, и растворимостью содержащихся в ней солей.
Вкус, запах, прозрачность воды обусловлены наличием примесей. По физико-химическим свойствам их можно разделить на 3 группы.
1 Водорастворимые вещества, содержатся в виде ионов или молекул, размер 10-6 мм, не задерживаются при фильтровании.
2 Коллоидные примеси - с размером частиц от 10-6 до 10-4 мм, не оседают, не задерживаются песочными фильтрами. Это гуминовые вещества, сульфокислоты, придают воде окраску от желтой до бурой.
3 Взвеси - размер частиц больше 10-4 мм, оседают на дно при отстаивании, задерживаются фильтрами. Это глина, песок.
2. Показатели качества воды производственного назначения
Вода, используемая на предприятиях бродильной промышленности для технологических целей, оказывает большое влияние на протекающие процессы, качество продукции и в связи с этим должна соответствовать определенным требованиям. Показатели качества воды делят на три группы: органолептические, физико-химические, бактериологические.
Органолептические показатели – запах, цвет, вкус, мутность (прозрачность). Вода должна быть бесцветной, прозрачной, без запаха, с приятным вкусом. На органолептические свойства воды влияют различные химические вещества (железо, сульфаты, хлориды и т.д.), входящие в ее состав.
Физико-химические показатели.
Важное значение для нормального протекания технологических процессов имеет показатель жесткости воды, которая обусловлена содержанием в ней солей кальция и магния. Жесткость выражается в ммоль Са2+ или Mg2+, содержащихся в 1дм3 воды. Различают жесткость общую, временную, постоянную.
Общая жесткость характеризуется суммарным содержанием ионов кальция и магния. Она равна сумме временной и постоянной жесткости.
Временная (карбонатная, устранимая) жесткость обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Эта жесткость исчезает при кипячении. Гидрокарбонаты превращаются в карбонаты, выпадающие в осадок.
Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + h3O
Постоянная (некарбонатная, неустранимая) жесткость характеризуется присутствием в воде преимущественно сульфатов, хлоридов, нитратов и других солей кальция и магния, кроме гидрокарбонатов. При кипячении не выпадают в осадок.
По жесткости вода классифицируется следующим образом:
очень мягкая – до 1,5 ммоль/дм3;
мягкая – 1,5-3,0 ммоль/дм3;
средней жесткости - 3,0-6,0 ммоль/дм3;
жесткая - 6,0-10,0 ммоль/дм3;
очень жесткая - более 10,0 ммоль/дм3.
Жесткая вода не пригодна для ряда производств и использования в котельных, в связи с этим такую воду умягчают.
Щелочность - характеризует способность воды связывать кислоты и выражается числом ммоль/дм3 ионов ОН-, СО3-2, НСО3-, реагирующих с сильными кислотами.
Окисляемость воды – количество окислителя (или О2), который расходуется на окисление содержащихся в воде примесей. По этому показателю судят о загрязненности воды органическими примесями. Окисляемость питьевой воды должна быть не более 3 мг О2/дм3 (или не более 12 мг КМnО4/дм3).
Суммарным показателем качества воды является содержание сухого остатка растворенных веществ, не превышающее 1000 мг/дм3.
Реакция воды. рН должен лежать в пределах 6,5-9,0.
Содержание других химических веществ в воде производственного назначения должно быть следующее (не более):
железо – 0,3 мг/ дм3; марганец – 0,1 мг/ дм3;
медь –1,0 мг/ дм3; мышьяк – 0,05 мг/ дм3;
цинк – 5,0 мг/ дм3; свинец – 0,1 мг/ дм3;
хлориды – 25 мг/ дм3; сульфаты – 200 мг/ дм3.
Кроме этого, в воде должны отсутствовать аммиак и сероводород, которые указывают на загрязнение ее гниющими отбросами
Бактериологические показатели характеризуют безвредность воды и оцениваются общим числом микроорганизмов и числом бактерий группы кишечной палочки. Общее число микроорганизмов в 1 см3 воды не должно превышать 100.
Наличие в воде бактерий группы кишечной палочки свидетельствует о фекальном загрязнении. Этот показатель характеризуется коли-индексом и коли-титром.
Коли-индекс – количество бактерий группы кишечной палочки, содержащихся в 1 дм 3 (для питьевой воды не должен превышать 3).
Коли-титр – наименьший объем воды, в котором допускается содержание одной кишечной палочки (не менее 300 см3).
^ 3 Требования к воде, предъявляемые в различных бродильных производствах
В отдельных отраслях бродильной промышленности предъявляют дополнительные требования к воде, используемой на технологические нужды.
Производство этилового спирта.
Жесткость воды не более 7 ммоль/дм3; рН не более 7.
Разваривание крахмалсодержащего сырья протекает тем быстрее и полнее, чем ниже рН. Слабокислая среда благоприятна для спиртового брожения, а в щелочной среде брожение направлено в сторону образования глицерина. Кроме этого, слабощелочная среда способствует развитию кислотообразующих бактерий. Применение жесткой воды для приготовления солодового молока снижает его ферментативную активность.
Высокая карбонатная жесткость воды повышает расход кислоты на подкисление мелассы. Качество воды, идущее на разведение мелассы, влияет на качество ректификованного спирта. С водой могут попадать маслянокислые, гнилостные бактерии и другие микроорганизмы, а также сероводород, аммиак, фенолы, которые даже в ничтожных количествах заметно ухудшают качество спирта.
Производство хлебопекарных дрожжей.
Жесткость воды должна быть не более 7 ммоль/дм3, но в тоже время нельзя применять и мягкую воду (особенно паводковую) из-за недостатка магния и микроэлементов, что приводит к снижению выхода дрожжей. Вместе с тем, вода не должна содержать нитратов и повышенное количество железа, так как они являются ядом для дрожжей и приводят к их дегенерации.
В пивоваренном производстве.
Используется вода с жесткостью 2-4 ммоль/дм3. При этом кальциевая жесткость должна быть не менее 2 ммоль/дм3, т.к. ионы кальция стабилизируют действие фермента α–амилазы. Присутствие ионов магния нежелательно вследствие того, что он придает пиву неприятную горечь.
Общая щелочность не должна превышать кальциевую жесткость и находится в пределах 0,5-2 ммоль/дм3. Жесткость и щелочность воды оказывают влияние на процесс затирания, выход экстракта и качество готового пива. Благоприятное влияние на эти показатели оказывает наличие в воде хлоридов и сульфатов кальция. Натриевые соли ухудшают состав и качество пива.
Окисляемость не должна превышать 2 мг/дм3. Не допускается присутствия в воде сероводорода и аммиака, которые ухудшают органолептические показатели пива.
^ В производстве солода.
Высокая карбонатная жесткость воды, применяемой для замачивания зерна, задерживает последующее его прорастание, снижает ферментативную активность солода. По этой причине, по жесткости к воде предъявляются такие же требования, как в производстве пива.
В производства безалкогольных напитков.
Жесткость используемой воды не более 1,5 ммоль/дм3. Соли кальция и магния, содержащиеся в воде, взаимодействуют с лимонной и другими кислотами, тем самым уменьшают кислотность напитков, вызывают перерасход лимонной кислоты. Кроме этого, соли кальция и магния образуют выпадающие в осадок нерастворимые комплексы с фенольными и пектиновыми веществами соков, морсов и вин, входящих в состав напитков.
В ликероводочном производстве.
Общая жесткость – не более 1 ммоль/дм3, временная – не выше 0,36 ммоль/дм3. Более жесткая вода не пригодна для приготовления водки и ликероводочных изделий, так как при смешивании со спиртом растворимость солей кальция и магния снижается, и они выпадают в осадок, водно-спиртовая смесь становится мутной. Жесткая вода придает водке неприятный вкус. Отрицательно влияют соли кальция и магния на стабильность готовых ликероводочных напитков, т.к. способствуют образованию осадков с белковыми, фенольными, пектиновыми веществами плодово-ягодного сырья.
По этой причине, если качество воды не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ней в конкретном производстве, то проводят исправление ее состава.
^ 4 Способы водоподготовки
С целью улучшения качества воды применяют следующие способы ее подготовки: отстаивание, фильтрация, коагуляция, деодорация, обезжелезивание, умягчение, обеззараживание.
Отстаивание и фильтрацию используют для освобождения воды от взвешенных частиц. Отстаивание проводят в резервуарах. Процесс осаждения частиц идет медленно. Способ требует больших отстойных резервуаров и площадей, в связи с этим применяется редко. Более распространена фильтрация через песочные и угольно-песочные фильтры.
Обычной фильтрацией нельзя освободиться от коллоидов. В этом случае проводят коагуляцию. Воду обрабатывают веществами (коагулянтами), которые вызывают укрупнение коллоидных частиц и выпадение их в осадок. В качестве коагулянтов применяют сульфат алюминия и сульфат железа. В водном растворе сульфат алюминия подвергается гидролизу с образованием малорастворимой гидроокиси алюминия.
Al2( SO4)3 + 6h3O 2Al(OH)3 ↓+ 3h3SO4
Хлопья гидроокиси алюминия имеют сильно развитую поверхность, которая способна адсорбировать растворимые органические вещества большой молекулярной массы (гуминовые вещества, кремневую кислоту и ее соли и т.д.). В результате этого вода осветляется и освобождается от неприятных привкусов. Для ускорения процесса коагуляции и снижения расхода коагулянтов в воду добавляют флокулянты (к примеру, полиакриламид), способствующие хлопьеобразованию.
Деодорация – обработка воды, устраняющая неприятные запахи, привкусы, которые обусловлены наличием примесей в незначительных количествах. Применяют озонирование (дорогой способ) или обработку активным углем. При фильтровании воды через слой активного угля органические соединения адсорбируются на его поверхности. После такой обработки удаляются из воды не только запахи и привкусы, но снижается ее цветность и окисляемость.
Обезжелезивание. Вода с высоким содержанием железа имеет неприятный вкус и запах и ее использование отрицательно сказывается на процессах брожения, качестве готовой продукции. По этой причине соединения железа следует удалять. Чаще всего воду подвергают аэрированию. При этом Fe2+ окисляется в Fe3+ , образуется нерастворимый Fe(OН)3.
4Fe(HCO3)2 + 2h3O + O2 4 Fe(OH)3 + 8CO2
После такой обработки воду обязательно фильтруют.
Умягчение состоит в удалении из воды солей кальция и магния. Осуществляется несколькими способами: реагентным, ионообменным, обратноосмотическим, электродиализным.
Реагентный способ – основан на связывании ионов кальция и магния и переводе их в нерастворимые соединения. Разновидности реагентного способа - известковый и содово-известковый.
Известковый способ заключается в обработке воды раствором извести:
Са(HCO3)2 + Са(ОH)2 2СаСО3 + Н2О
Mg(HCO3)2 + Са(ОH)2 MgCO3 + СаСО3 + 2Н2О
MgCO3 + Са(ОH)2 2СаСО3 + Mg(OH)2
Содово-известковый способ заключается в последовательной обработке воды растворами извести и соды:
Са,Mg(SO4) + Na2CO3 (Ca,Mg)CO3 + Na2SO4
После реакции осадок удаляют. Этот способ прост в исполнении, относительно дешев, можно умягчать воду при любой исходной жесткости до остаточной величины 0,5-1,8 ммоль/дм3, однако требует больших производственных площадей и значительного расхода реагентов. Сегодня практически вытеснен способами ионообмена.
Ионообменный способ умягчения состоит в удалении из воды ионов кальция и магния при помощи ионитов.
Иониты – твердые, практически не растворимые в воде и органических растворителях материалы, способные обменивать свои ионы на ионы, находящиеся в воде. По характеру активных групп иониты делят на катиониты (замещают в растворе катионы на ионы Н2, Nа+ или другие катионы) и аниониты (замещают анионы в растворе на ионы ОН- или другие анионы).
В качестве ионитов применяют синтетические смолы, природные алюмосиликаты (цеолиты, глаукониты), сульфоугли.
Для умягчения воды чаще всего используют сульфоуголь в Na+-форме, реже в Н+-форме.
Умягчение воды путем ионообмена проводят в вертикальных колонках. Вода проходит через слой угля и происходит замещение ионов Na+ или Н+ катионита ионами Са2+ и Mg 2+ , содержащихся в воде.
При этом протекают следующие реакции:
2NaR + Ca(HCO3)2 CaR2 + 2NaHCO3
2NaR + Mg(HCO3)2 MgR2 + 2NaHCO3
2HR + Ca,Mg(SO4) (Ca,Mg)R2 + h3SO4
R – комплекс катионита.
Постепенно объемная емкость катионита уменьшается. Для ее восстановления Na+-катионит регенерируют путем пропускания раствора поваренной соли, Н+-катионит – растворами серной или соляной кислоты. При регенерации протекают следующие реакции:
(Сa,Mg)R2 + 2NaCl 2NaR + (Ca,Mg)Cl2
Недостатком Na-катионирования является подщелачивание воды, увеличение сухого остатка. При Н-катионировании данный недостаток отсутствует, т.к. образуются кислоты, снижающие щелочность воды.
В случае если временная жесткость более 5 ммоль/дм3, то лучше использовать комбинированный способ, к примеру, Na-Н-катионирование (последовательное или параллельное).
В частных случаях можно обессолить воду путем последовательного Н-катионирования и ОН-анионирования. Такая вода по составу близка к дистиллированной, т.к. освобождена от катионов и анионов.
Ионообменный способ рекомендуется использовать при содержании солей до 1,5 г/дм3, от 1,5 до 10 г/дм3 экономически оправдана деминерализация воды электродиализом, методом обратного осмоса.
Электродиализный способ служит для обессоливания воды. Заключается в переносе растворенных веществ через ионитовые мембраны под действием электрического поля. При этом катиониты движутся к катоду, проходят через катионитовые мембраны и задерживаются анионитовыми. Аниониты движутся в обратном направлении – к аноду, проходят через анионитовые мембраны и задерживаются катионитовыми.
Недостатками метода являются закупорка мембран вследствие осаждения слаборастворимых солей (в связи с этим воду предварительно нужно очищать), большие затраты электроэнергии.
Метод обратного осмоса наиболее перспективный. Он заключается в фильтровании воды под давлением, превышающим осмотическое, через полупроницаемые мембраны. При этом мембраны пропускают растворитель (воду), но задерживают растворенные вещества (ионы солей, молекулы органических соединений). Мембраны при этом меньше загрязняются, так как вещества на них не сорбируются
Обеззараживанию подвергается вода, которая имеет отклонения по бактериологическим показателям. Существуют следующие способы обеззараживания: хлорирование, обработка ультрафиолетовыми лучами, озонирование, обработка ионами серебра и ультразвуком.
Хлорирование – применяется газообразный хлор, хлорная известь (СаСl2), гипохлорид кальция Са(ОСl)2. При обычных условиях хлорирования действие хлора распространяется лишь на вегетативные формы микроорганизмов. Важно заметить, что для спорообразующих микроорганизмов требуется большие дозы хлора и длительный контакт с водой. Вместе с тем, хлор, соединяется с органическими соединениями, к примеру с фенолами, и вода приобретает «аптечный» привкус. Вода с высоким содержанием хлора не пригодна для обработки дрожжей.
Озонирование. Сущность способа состоит по сути в том, что до соприкосновения с водой воздух подвергается воздействию электрического разряда. При этом часть кислорода превращается в озон. Молекула озона очень нестойкая и распадается на молекулярный и атомарный кислород (О2 и О+). Атомарный кислород, действуя как окислитель, приводит к гибели бактерий. Одновременно снижается цветность воды, она приобретает приятный вкус и запах. Метод дорогой, применяется ограниченно. По бактерицидному действию не отличается от хлорирования.
УФ-облучение – прогрессивный способ. Обеззараживающее действие является мгновенным и распространяется на вегетативные и споровые формы микроорганизмов. Эффективность бактерицидного воздействия ультрафиолетовых лучей зависит от продолжительности и интенсивности облучения, а также от наличия взвесей и коллоидов в воде, рассеивающих свет и препятствующих проникновению лучей в толщу воды. В качестве источника ультрафиолетового излучения используют ртутно-кварцевые и аргонно-ртутные лампы, которые устанавливают в аппаратах на пути движения воды. Установки бывают с погружными и непогружными источниками излучения.
Обработка ионами серебра. Ионы серебра даже в малых дозах обладают бактерицидным действием, но распространяется оно только на вегетативные формы микроорганизмов и очень незначительно - на споровые формы. Эффект бактерицидного действия достигается при продолжительном (двухчасовом) контакте ионов серебра с водой. Обогащают воду ионами серебра методом контактирования с посеребренным песком; непосредственным растворением в воде солей серебра; электролитическим способом с помощью ионизаторов.
Применение ультразвука. При большой мощности ультразвуковых волн вблизи поверхности вибратора происходит как бы взрыв жидкости и образование пустот. Этот процесс принято называть «кавитация». Под действием кавитации клетки микроорганизмов разрываются на части. При обработке ультразвуком в течение 5 мин достигается полная стерилизация воды. Метод дорогой и еще не нашел широкого применения в промышленности.
Чаще всего на предприятиях проводят комплексную обработку воды, включающей несколько ступеней очистки, что зависит от качества исходной воды.
^ 5 Очистка сточных вод
После использования воды предприятиями на технологические цели, она в больших количествах возвращается в водоемы. Сточные воды практически всегда загрязнены. Загрязнения сточных вод подразделяют на органические, неорганические и биологические.
Органические загрязнения бывают растительного происхождения (остатки растений, плодов, злаков, бумаги) и животного (физиологические выделения животных, жиры, остатки тканей).
Неорганические загрязнения – песок, глина, шлак, минеральные соли, щелочи, минеральные масла и др.
Биологические загрязнения представлены бактериями, дрожжами, плесневыми грибами, вирусами, мелкими водорослями.
Органические вещества, содержащиеся в стоках пищевых предприятий, разлагаются, поглощают кислород и нарушают биологический цикл в водоемах. Возможные токсичные соединения сточных вод отравляют флору и фауну. Вода становится непригодной для питьевых нужд.
К наиболее вредным относятся стоки дрожжевой, спиртовой, пивоваренной отраслей промышленности. В них содержатся такие соединения как жиры, углеводы, органические кислоты, эфиры, меланоидины, продукты метаболизма дрожжей.
Основные показатели загрязненности сточных вод – концентрация взвешенных веществ, окраска, температура, минеральный состав примесей, количество растворенного кислорода, наличие ядовитых веществ и др. К специфическим показателям оценки сточных вод относятся БПК и ХПК.
БПК – биологическое потребление кислорода. Это количество кислорода, крайне важное для окисления микроорганизмами органических соединений сточных вод. Определяется как БПК5 – количество кислорода, расходуемое на биологическое окисление в течение 5 суток и БПКполн.(БПК20) – количество кислорода, расходуемое на биохимические процессы до наступления реакции нитрификации, ᴛ.ᴇ. окисления аммиака в азотистую кислоту.
ХПК – химическая потребность в кислороде, характеризуется количеством кислорода, крайне важного для полного окисления всех загрязнений, находящихся в сточной воде. Определяется химическим путем, в качестве окислителей используют перманганат или бихромат калия.
ХПК всегда больше БПК и является более надежным методом оценки загрязненности сточных вод.
Сточные воды дрожжевых заводов имеют коричневый цвет, содержат большое количество коллоидных соединений. БПК равно 2100 мг О2/дм3.
Сточные воды спиртзаводов – вода после мойки оборудования, мелассная барда. Ее нельзя сбрасывать в водоем, а следует использовать для выращивания хлебопекарных дрожжей. ХПК лежит в пределах 220-470 мг О2/дм3; БПК __ 170-620 мг О2/дм3.
Сточные воды ликероводочного производства имеют БПК до 260 мг О2/дм3.
Сточные воды солодовенных и пивоваренных заводов характеризуются БПК до 1600 мг О2/дм3 и ХПК 1200-3800 мг О2/дм3.Содержат много калия, фосфора, азота.
Учитывая зависимость отвида загрязнений сточные воды подразделяют на четыре категории:
хозяйственно-бытовые, сбрасываются в городскую канализацию;
тепловые – после охлаждения используются повторно;
транспортные и транспортно-моечные, содержат неорганические загрязнения;
технологические с органическими и биологическими загрязнениями.
Две последние категории сточных вод подвергаются очистке.
Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические, биологические. Выбор способа зависит от количества стоков, концентрации и вида загрязнений, требуемой степени очистки и т.д. Современными эффективными методами можно очистить воды на 85-95 %.
Химические способы __ коагуляция, хлорирование, аэрирование.
Физико-химические __ адсорбция, ионообменный способ, электродиализ, осмос и др.
Наиболее широко распространены механические и биологические методы очистки сточных вод.
Механические способы позволяют удалять нерастворенные, грубодисперсные вещества. Часто используют как предварительную стадию перед биологической очисткой. Применяют решетки, сита͵ песко- и жироловушки, отстойники. В случае если механические способы обеспечивают необходимую степень очистки, то осветленные в отстойнике воды после дезинфекции сбрасывают в водоем.
Биологические методы лучше всего освоены и достаточно экономичны. Применяют в основном для очистки сточных вод от органических примесей. Основаны на способности микроорганизмов использовать в качестве питания многие органические и некоторые неорганические соединения, которые содержатся в сточных водах. Часть этих веществ идет на синтез биомассы, а часть превращается в безвредные продукты окисления: СО2, Н2О и др. Биологическую очистку можно проводить в аэробных (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды, аэротенки) и анаэробных (метантенки) условиях.
Поля орошения __ почву (пригодную для сельского хозяйства) орошают сточными водами, взвешенные частицы задерживаются, растворенные органические вещества подвергаются разложению микроорганизмами почвы. Плодородие почвы при этом повышается. Азотные, калийные удобрения можно не использовать.
Поля фильтрации (почвенные фильтры) __ применяют непригодные для сельского хозяйства земли (легкие, песчаные, имеющие хорошую фильтруемость).
Биологические пруды __ искусственные или естественные водоемы. Особая роль принадлежит водорослям и бактериям, которые разлагают органические вещества. Пруды должны быть неглубокими, чтобы проникал солнечный свет. В процессе фотосинтеза водоросли вырабатывают кислород, необходимый бактериям для окисления органических веществ, сбрасываемых сточных вод. В случае крайне важности пруды оборудуются аэрирующими устройствами.
Искусственная биологическая очистка осуществляется в аэротенках. Аэротенки – железобетонные резервуары глубиной 3-6 м. Очистка происходит при непрерывной аэрации протекающей смеси сточной воды и активного ила.
Активный ил – сообщество бактерий, плесневых грибов, дрожжей, микроскопических животных. Из-за склеивания капсул бактерий образуются хлопья активного ила. Смесь сточной воды и активного ила аэрируется, затем отстаивается в отстойнике. Ил осаждается, а вода сбрасывается в водоем. Активный ил возвращается в аэротенк и смешивается с новыми порциями неочищенной воды. Количество микроорганизмов постоянно увеличивается, в связи с этим избыток ила периодически удаляется.
Анаэробный биологический способ очистки используют для сточных вод с высокой концентрацией органических веществ. Применяют как предварительную ступень перед аэробной доочисткой. Идет в очистных сооружениях __метантенках. При температуре 20-35 оС без доступа воздуха органические соединения разлагаются анаэробными микроорганизмами до метана, диоксида углерода, водорода, азота͵ сероводорода. Часть веществ (жирные кислоты, гуминовые вещества, сульфиды и др.) при 45-55 оС подвергаются более глубокому распаду.
После очистки сточные воды сбрасываются в водоемы, где происходит незначительная доочистка в естественных условиях.
Контрольные вопросы
1. Перечислите, для каких целей используется вода в бродильных производствах.
2. Назовите основные показатели, определяющие качество воды производственного назначения.
3. Дайте определение временной, постоянной, общей жесткости воды.
4. Приведите классификацию воды по жесткости и численные значения жесткости воды, пригодной для производства спирта͵ пива, хлебопекарных дрожжей, безалкогольных и ликероводочных изделий с обоснованием.
5. Дайте определение щелочности воды.
6. Охарактеризуйте показатели: окисляемость, сухой остаток.
7. Дайте характеристику примесей природных вод.
8. Назовите органолептические показатели качества воды.
9. Охарактеризуйте показатели бактериологического состояния воды.
10. Перечислите способы очистки воды от коллоидных примесей, методы умягчения, обеззараживания и выделите из них наиболее перспективные и эффективные.
11. Перечислите стадии производства солода, пива, спирта͵ дрожжей, на которых образуется наибольшее количество сточных вод и наиболее загрязненные воды.
12. Назовите показатели, характеризующие степень загрязнения сточных вод.
13. Дайте характеристику способам очистки сточных вод и пути экономии воды на технологические нужды.
Тема: ПРОИЗВОДСТВО СОЛОДА
1. Характеристика солода.
2. Очистка и сортировка зерна.
3. Замачивание зерна.
4. Проращивание зерна.
5. Сушка свежепроросшего солода.
6. Особенности получения ржаного солода.
7. Отходы солодовенного производства.
1. Характеристика солода
Солод - зерна злаков, проращенных в искусственных условиях при определенной влажности и температуре.
Процесс получения солода принято называть солодоращением. В результате зерно превращается в полупродукт- свежепроросший солод.
Основная цель солодоращения - накопление в зерне максимального количества ферментов (амилаз, протеаз, цитаз) и разрыхление эндосперма зерна.
В производстве спирта солод применяют только как источник ферментов для осахаривания крахмала сырья (зерна, картофеля). По этой причине используют свежепроросший солод из различных злаков: ячменя, проса, овса, ржи. Так как свежепроросший солод долго нельзя хранить, то его готовят непосредственно на спиртзаводах в количестве, крайне важном для текущей работы.
При производстве пива солод является не только источником ферментов, но и основным сырьем. Используют в пивоварении только сухой ячменный солод, реже пшеничный. Важно заметить, что для светлых сортов пива вырабатывают светлый ячменный солод, для темных - темный, карамельный и жженый. Два последних типа солода являются источником красящих и ароматических веществ.
В производстве кваса используют свежепроросший и сухой ржаной солод - ферментированный и неферментированный. Ферментированный ржаной солод - источник красящих и ароматических веществ, неферментированный - содержит ферменты.
Технологическая схема производства солода (рис. 1) состоит из следующих стадий: очистка и сортирование зерна; мойка зерна; замачивание; проращивание; сушка; отделение ростков; выдержка сухого солода.
Рис. 1 Принципиальная технологическая схема производства солода
2. Очистка и сортировка зерна
Поступающее на завод зерно содержит большое количество примесей (сорных и зерновых), которые ухудшают процесс его хранения и солодоращения. По этой причине оно должно подвергаться очистке.
Очистка - процесс отделения от основной зерновой культуры вредных и бесполезных примесей.
При очистке зерно делится на две фракции: основную зерновую культуру и примеси.
Чтобы зерно равномерно замачивалось и проращивалось, его подвергают сортированию, ᴛ.ᴇ. разделению основной зерновой культуры на фракции по размерам.
При очистке и сортировании используют физические свойства (размер и парусность) зерна и примесей. Зерно имеет три размера: наименьший - толщина, средний - ширина и наибольший - длина.
Парусность - способность частиц уноситься с воздушным потоком. Скорость движения воздуха, при которой происходит парение зерна, принято называть критической или скоростью витания. Для различных зерновых культур и примесей эта скорость различна, обычно она равна 6-10 м/с. Скорость должна быть больше критической для примесей и меньше критической для основного зерна.
При очистке зерна от примесей, отличающихся от основной зерновой культуры толщиной и шириной, а также аэродинамическими свойствами (парусностью), используют воздушно-ситовой сепаратор (ВСС). Легкие примеси уносятся воздушным потоком, крупные и мелкие примеси отделяются путем просеивания на ситах.
Для удаления металлических примесей предназначен магнитный сепаратор. Металлические примеси могут нарушать работу технологического оборудования.
Для отделения шарообразных примесей, а также примесей, отличающихся от основного зерна по длине, используют триеры. Οʜᴎ имеют ячеистую поверхность. Диаметр ячеек больше длины зерна одного из разделяемых компонентов, но меньше другого. Различают овсюгоотборники и куколеотборники (удаляют соответственно длинное зерно и шарообразные примеси).
Разделение зерна на сорта (1-й, 2-й и 3-й) осуществляется на сортирующих ситах -системе движущихся сит с размером ячеек 2,2 и 2,5 мм. Часть зерновой массы, которая проходит через отверстия сит, принято называть проходом, остаток на сите -сходом. Первый и второй сорт зерна идет на солодоращение, третий - на корм скоту.
В период массового поступления сырья на завод проводят только первичную очистку зерна на ВСС и магнитных сепараторах для отделения примесей, которые могут влиять на хранение зерна и работу оборудования, после чего зерно поступает на хранение.
Перед подачей в производство зерно подвергается вторичной очистке на ВСС, магнитном сепараторе, триерах и сортирующих ситах.
3. Замачивание зерна
Основная цель замачивания - доведение влажности зерна до определенной величины. Вместе с тем, при замачивании удаляются примеси, которые остались после очистки, ᴛ.ᴇ. происходит мойка и дезинфекция.
Чтобы зерно начало прорастать, крайне важно повысить его влажность до 30-50 %. Эта влага поступает в зерно при замачивании. Она обеспечивает переход в раствор водорастворимых питательных веществ и перемещение их к зародышу.
Вода поступает в зерно, в основном, через открытый кончик зерна, где оно было прикреплено к колосу. Из-за этого зародыш поглощает больше воды и имеет более высокую влажность, чем остальные части зерна. Меньше всего влажность в эндосперме.
Поглощение воды зерном при замачивании происходит неравномерно. В первые часы очень быстро, затем процесс замедляется.
Перед замачиванием зерно моют в моечных аппаратах и дезинфицируют (КМпО4, формальдегидом, перекисью водорода, СаС12).
На процесс замачивания влияет ряд факторов:
Температура. С повышением температуры скорость замачивания увеличивается. Различают холодное (температура меньше 10 оС), нормальное (температура 10-15 ºС), теплое (20-25 ºС) и горячее (более 25 ºС) замачивание. Оптимальная температура 10-15 ºС. При более высокой температуре развиваются микроорганизмы и процесс замедляется.
Величина зерна. Крупное зерно замачивается дольше, чем мелкое из-за удлинения пути движения воды.
Солевой состав воды. Соли кальция и магния взаимодействуют с фенольными веществами оболочек и тормозят замачивание.
Кислород. В случае если к зерну не подводить кислород, то растворенный в воде кислород быстро расходуется и начинается процесс анаэробного дыхания. Образуются спирты, эфиры, кислоты, которые угнетают развитие зародыша и ухудшают прорастание. Стоит сказать, что для насыщения зерна кислородом при замачивании проводят воздушные паузы. В данный период максимально удаляют СО2.
При замачивании в воду переходит часть сухих веществ (витамины, сахара, азотистые, фенольные, горькие и другие вещества). Это потери на выщелачивание. Легкие и битые зерна всплывают на поверхность при замачивании и удаляются. Это потери на сплав.
Существуют следующие основные способы замачивания.
Воздушно-водяное - поочередная выдержка зерна под водой 4-6 час (водяная пауза) и без воды 6-8 час (воздушная пауза).
Воздушно-оросительное - поочередная выдержка зерна без воды с последующим орошением сверху вниз. Для удаления СО2 проводят отсос воздуха из межзернового пространства.
В непрерывном токе воды и воздуха - предварительно насыщенная воздухом вода подается непрерывно снизу вверх с такой скоростью, чтобы она стекала тонкой струйкой через сливную коробку.
Условия замачивания для получения солода:
- в производстве спирта: продолжительность замачивания ячменя, пшеницы, овса 18-20 час; ржи -
Читайте также
Предприятия бродильной промышленности потребляют большое количество воды. Она используется для технологических целей, для транспортировки и мойки сырья, тары, инвентаря, технологического оборудования, для охлаждения и нагревания жидкостей. Предприятия пищевой... [читать подробенее]
Предприятия бродильной промышленности потребляют большое количество воды. Она используется для технологических целей, для транспортировки и мойки сырья, тары, инвентаря, технологического оборудования, для охлаждения и нагревания жидкостей. Предприятия пищевой... [читать подробенее]
Химические свойства воды В молекуле воды атомы связаны между собой прочными &... [читать подробенее]
Химические свойства воды В молекуле воды атомы связаны между собой прочными &... [читать подробенее]
ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОДОПОДГОТОВКИ. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ ВОД. Лекция № 9 САМОПРОИЗВОЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ 1. Самопроизвольные поверхностные явления происходят в результате снижения поверхностной энергии... [читать подробенее]
Атмосферная вода – дождевая, снеговая, наиболее чистая из природных вод. В процессе конденсации из паров и прохождения через атмосферу загрязняется. Основные загрязнения - углекислый газ, окисли азота, аммиак и соли (СаС03, Na2SO4, аммонийные соли и др.). Атмосфера по всей... [читать подробенее]
oplib.ru
Характеристики природных и технических вод
Основные принципы государственной политики в области контроля качества воды в нашей стране закреплены соответствующими статьями Водного кодекса Российской Федерации [1] и Федерального закона Российской Федерации от 10.01.02 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды». Большое значение при контроле качества продукции имеет также Закон №184-ФЗ от 27.12.02 «О техническом регулировании».
Источниками водоснабжения в большинстве регионов РФ являются поверхностные воды рек (водохранилищ) и озер, на долю которых приходится 65—68 % от общего объема водозабора. Ниже приводится оценка качества воды в них в зависимости от некоторых характерных показателей состава: рН, минерализованности (солесодержания), жесткости, содержания взвешенных и органических веществ, а также фазово-дисперсного состояния.
Сравнивая оценочные и фактические показатели состава воды в источниках Российской Федерации, можно отметить преобладание мягких и очень мягких, а также мало- и среднеминерализованных вод в азиатской ее части и северных районах, т.е. на большей части территории страны. Повсеместное загрязнение водных объектов примесями антропогенного и техногенного происхождения, наблюдаемое в последние годы, обусловлено поступлением в них неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод, хозяйственно-бытовых и промышленных, талых и ливневых вод с водосборов.
Под качеством природной воды понимают совокупность ее свойств, обусловленных характером и концентрацией содержащихся в воде примесей. Ниже дана классификация вод по различным признакам: величине рН, минерализованности, жесткости, прозрачности, цветности и размеру содержащихся в воде частиц.
Таблица 1 – Минеральный состав вод
| Сильнокислая | ≤ 4,5 | Малая | < 200 |
| Слабокислая | 4,5 - 6,5 | Средняя | 200 - 500 |
| Нейтральная | 6,5 - 8 | Повышенная | 500 - 1000 |
| Слабощелочная | 8,0 - 9 | Высокая | 1000 - 2000 |
| Сильнощелочная | > 9 | Очень высокая | 2000 - 8000 |
Таблица 2 – Характеристики водных сред
| Очень мягкая | ≤ 1,5 | Прозрачная | > 30 | < 5 |
| Мягкая | 1,5 - 3 | Слабомутная | 25 - 30 | 5 - 20 |
| Средняя | 3 - 6 | Среднемутная | 20 - 25 | 20 - 50 |
| Жесткая | 8 - 10 | Мутная | 10 - 20 | 50 - 300 |
| Очень жесткая | > 10 | Очень мутная | < 10 | > 300 |
Таблица 3 – Окисляемость водных сред
| Очень малая | ≤ 2,5 | ≤ 25 |
| Малая | 2,5 - 6 | 25 - 50 |
| Средняя | 6 - 12 | 50 - 80 |
| Высокая | 12 - 20 | 80 - 120 |
| Очень высокая | > 20 | > 120 |
Таблица 4 – Примеси в водных средах
| I Взвеси | Суспензии, эмульсии, микроорганизмы | 10-2 - 10-5 | Гетерогенные |
| II Коллоидные растворы | Коллоиды, высокомолекулярные | 10-5 - 10-6 | Гетерогенные |
| III Молекулярные соединения | Газы, растворимые в воде; органические вещества, придающие запах и привкус | 10-6 - 10-7 | Гомогенные |
| IV Ионные растворы | Соли, кислоты, основания | 10-7 - 10-8 | Гомогенные |
По специфике требований к качеству очищенной воды различают воду, используемую для хозяйственно-питьевых целей, нужд пищевой промышленности, сельского хозяйства и промышленности.
Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения и правила контроля качества воды, производимой и подаваемой системами питьевого водоснабжения населенных мест в РФ, устанавливаются по [3].
Ее безопасность в эпидемиологическом отношении определяется нормативами, представленными в таблице 5.
Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам по обобщенным показателям и содержанию вредных и химических веществ (таблица 6).
Таблица 5 - Нормативы по микробиологическим и паразитологическим показателям
| Термотолерантные колиформные бактерии | Число бактерий в 100 см3 | Отсутствие |
| Общие колиформные бактерии | Число бактерий в 100 см3 | Отсутствие |
| Общее микробное число | Число образующих колонии бактерий в 1 см3 | Не более 50 |
| Колифаги | Число бляшкообразущих единиц в 100 см3 | Отсутствие |
| Споры сульфитредуцирующих Клостридий | Число спор в 20 см3 | Отсутствие |
| Цисты лямблий | Число цист в 50 см3 | Отсутствие |
Таблица 6 - Нормативы по обобщающим показателям и вредным химическим веществам, мг/дм3
| 1 | 2 | 1 | 2 | ||||||
| Обобщенные показатели | Мышьяк (As, суммарно) | 0,05 | |||||||
| Реакция среды | 6 - 9 ед. рН | Никель (Ni, суммарно) | 0,1 | ||||||
| Общая минерализация (сухой остаток) | 1000 | Нитраты (по N03- ) | 45 | ||||||
| Жесткость общая | 7 мг-экв/дм3 | Ртуть (Hg, суммарно) | 0,0005 | ||||||
| Окисляемость перманганатная | 5 мг-экв/дм3 | Свинец (РЬ, суммарно) | 0,03 | ||||||
| Нефтепродукты (суммарно) | 1 | Селен (Se, суммарно) | 0,01 | ||||||
| Поверхностно-активные вещества (ПАВ) | 0,5 | Стронций (Sr 2+ ) | 7 | ||||||
| Фенольный индекс | 0,25 | Сульфаты (SO42 - ) | 500 | ||||||
| Неорганические вещества |
| ||||||||
| Алюминий (Al3+ ) | 0,5 | Хлориды (Сl - ) | 350 | ||||||
| Барий (Ва2+ ) | 0,1 | Хром (Сr6+ ) | 0,05 | ||||||
| Бериллий (Ве2+ ) | 0,0002 | Цианиды (CN - ) | 0,035 | ||||||
| Бор (В, суммарно) | 0,5 | Цинк (Zn2+ ) | 5 | ||||||
| Железо (Fe, суммарно) | 0,3 | Органические вещества | |||||||
| Кадмий (Cd, суммарно) | 0,001 | γ-ГХЦГ(линдан) | |||||||
| Марганец (Mn, суммарно) | 0,1 | ДДТ (сумма изомеров) | 0,002 | ||||||
| Медь (Cu, суммарно) | 1,0 | 2,4-Д | 0,03 | ||||||
| Молибден (Mo, суммарно) | 0,25 | ||||||||
Кроме того, действуют нормативы по вредным химическим веществам, поступающим и образующимся в процессе обработки воды: хлору, хлороформу, озону, формальдегиду, полиакриламиду, активированной кремнекислоте и полифосфатам.
Благоприятные основные органолептические свойства воды определяются нормативами, приведенными в таблице 7.
Таблица 7 - Нормативы по органолептическим показателям
| Запах | Баллы | 2 |
| Привкус | Баллы | 2 |
| Цветность | Градусы Pt-Co шкалы | 20 |
| Мутность | мг/дм3 (по каолину) | 1,5 |
Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием нормативам по показателям общей α- и β-активности.
При использовании воды для технических нужд различных видов промышленности различают воду, входящую в состав продукта, используемую в гидротранспорте, для мытья и охлаждения сырья и готовой продукции. Ее качество регламентируется отраслевыми нормативными документами.
Качество воды в значительной мере зависит от ее ионного состава. Для подавляющего большинства природных вод общее солесодержание достаточно точно определяется катионами Са2+, Mg2+, Na+, К+ и анионами НСO3-, SO42-, Сl - (макрокомпоненты). Остальные ионы обычно присутствуют в очень незначительных количествах, но могут существенно влиять на свойства и качество воды.
Данные анализов ионного состава воды удобно изображать графически. Для этого в определенном масштабе на двух параллельных соприкасающихся полосах в порядке, указанном на рисунке 1, откладывают концентрации катионов и анионов (1 см длины соответствует 1 мг-экв/дм3). Графическое изображение результатов анализа позволяет представить гипотетический состав солей в воде. Например, в воде, по результатам анализа которой составлена диаграмма, приведенная на рисунке 1, в, гипотетически присутствуют Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, NaHCO3, Na2SO4, NaCl и KCl. При известных концентрациях катионов и анионов можно вы¬числить и концентрации этих солей.
Рисунок 1 - Диаграмма гипотетического состава солей в воде
Анионы на диаграмме располагаются в порядке увеличения их кислотных свойств. Расположение катионов обусловлено тем порядком, в котором они будут образовывать малорастворимые соединения при постепенном увеличении значения рН.
Огромное влияние на качество и свойства воды оказывают соединения угольной кислоты. Вместе с ионами кальция они образуют карбонатно-кальциевую систему равновесий, самую сложную в природных водах. В последние годы все чаще при оценке стабильности воды учитывают ионные пары, находящиеся в воде в молекулярной форме (рисунок 2).
Из рисунка 2 видно, что с карбонатно-кальциевой системой не¬посредственно связаны ионы водорода, и, таким образом, количественные соотношения между отдельными компонентами системы зависят от величины рН.
В условиях равновесия определенной концентрации бикарбонатов соответствует определенное количество свободной углекислоты, называемой равновесной. Вода при этом стабильна, так как не происходит ни выпадения карбонатов, ни их дополнительного растворения.
Рисунок 2 - Модель основных химических равновесий компонентов воды и состояния насыщения ее карбонатом кальция: ПРСаСO3 — произведение растворимости карбоната кальция; СаСO3(ТВ) — твердая фаза карбоната кальция; K1, K2 — константы соответственно первой и второй ступени диссоциации угольной кислоты; КW — ионное произведение воды; (CaSO4)°, (СаНСO3)+, (СаОН)+ и (СаСO3)° — недиссоциированные комплексы соответствующих ионов (ионные пары)
Если количество растворенной углекислоты больше ее равновесной концентрации, то равновесие реакций (рисунок 2) сдвинется вправо, что приведет к растворению СаСO3. Избыток Н2СO3 сверхравновесной концентрации называется агрессивной углекислотой. Контакт агрессивной углекислоты с бетонными сооружениями приводит к вымыванию из них карбоната кальция. При недостатке Н2СO3 по сравнению с равновесной концентрацией реакция протекает справа налево, что приводит к дополнительному образованию и выпадению в осадок малорастворимого карбоната кальция. Стабильность воды может быть оценена экспериментально или путем вычисления индексов стабильности воды [4] по результатам определения в воде температуры, общего солесодержания, концентрации ионов кальция и общей щелочности и некоторых других ее компонентов. Основным и более точным методом является экспериментальный. Суть его состоит в определении общей щелочности или величины рН в исходной пробе и после встряхивания ее с карбонатом кальция в течение 1 - 2 ч.
www.corrosion.su
Характеристика внутренних вод
Особенности водного стока
Над территорией Европы за год выпадает около 4150 км3 атмосферной влаги. Из этого объема 2320 км3 составляет поверхностный, или речной, сток и 900 км3 – подземный. Кроме того на территории Европы создано более 2,5 тыс. водохранилищ, в которых дополнительно аккумулировано свыше 430 км3 воды. Каждый год 175 км3 вод водохранилищ возобновляется.
Средняя высота слоя стока, равномерно распределенного по поверхности Европы, равна 306 мм. Хотя эта величина довольно значительна, но площадь Европы невелика, и удельный вес полного стока с ее территории в общем мировом стоке составляет всего 5,6 %.
Величина стока определяется соотношением объемов влаги участвующих в общем круговороте воды над европейской поверхностью: осадков, инфильтрации и испарения. В свою очередь эти объемы зависят от местных климатических условий, рельефа поверхности и литологического состава пород.
Над европейской территорией преобладает преимущественно западный перенос воздушных масс, и поэтому количество осадков снижается в направлении с запада на восток и с севера на юг. Величина испарения, определяемая приходом солнечного тепла, меняется от 200 мм на севере Скандинавии до 800 мм на южных полуостровах. Наиболее засушливые районы Европы, приуроченные к южным и юго-восточным окраинам, обладают минимальными значениями стока – менее 100 и даже 50 мм (рис. 1).
Наибольшая высота слоя стока – 1000 мм и более в год – приходится на хорошо увлажненные горные территории запада Скандинавских гор и Шотландского нагорья, Южную Исландию, Альпы, запад Динарских гор. Сток отдельных рек этих районов достигает рекордных для земного шара величин, например, некоторые бассейны рек западной Скандинавии имеют средний годовой слой стока свыше 6500 мм, а максимальный составляет свыше 11000 мм. Наименьший слой стока – 50–100 мм – приходится на районы с континентальным климатом, в которых при небольшой сумме осадков и высоких температурах значительная часть воды расходуется на испарение: это центр и восток Пиренейского полуострова и некоторые другие районы Средиземноморья, а также Среднедунайская и Нижнедунайская равнины.
При значительной величине годового стока его распределение по сезонам неравномерно. Это особенно выражено в районах с континентальным и переходным климатом в умеренном поясе, где зимой на продолжительное время поверхностный сток сводится к минимуму вследствие установления снежного покрова и ледостава на реках, а также в районах распространения средиземноморского климата из-за ничтожно малого количества осадков летом.
В районах с континентальным или переходным от морского к континентальному климатом, где зимой формируется более или менее устойчивый снеговой покров, резкое увеличение стока приходится на весеннее время, когда устанавливаются положительные среднесуточные температуры, приводящие к одновременному таянию снега на больших площадях. Однако и летом объем стока здесь может достигнуть больших величин во время интенсивных ливней, которые, как правило, приводят к весьма высоким паводкам. Во время таких ливней в течение нескольких суток объем стока нередко достигает 10–15% годового объема стока, а в исключительных случаях – даже 20–25%. Например, в отдельные годы ливневые паводки на Висле, Эльбе, Рейне и их притоках давали от 20 до 25% объема годового стока этих рек. В связи с этим сооружение на реках этих районов водохранилищ для регулирования стока рассчитывается на аккумуляцию не только весенних талых вод периода половодий, но и ливневых паводковых вод.
В районах распространения средиземноморского типа климата сезонность стока выражена наиболее четко. Очень малые расходы средиземноморских рек в сухие летние месяцы чередуются с резкими подъемами их уровней в дождливый зимний сезон. Регулирование водного стока здесь имеет особенно важное значение в водоснабжении для бытовых и хозяйственных нужд.
В формировании речного стока очень большое значение имеют особенности рельефа и геологического строения. В противоположность климатическим факторам, определяющим зональность стока, их влияние проявляется преимущественно в региональных особенностях его распределения.
Особенно большие различия выявляются между стоком равнинных и горных рек. В горных районах благодаря большой крутизне склонов очень велика скорость добегания воды в реки, что сильно сокращает ее расходы на испарение и инфильтрацию и создает большой коэффициент стока. Так, в Альпах коэффициент стока составляет 0,5–0,8, т.е. 50–80% осадков, выпадающих в бассейнах альпийских рек, попадает в русла; в то же время коэффициент стока равнин северной Франции составляет всего 0,3–0,5.
Со значительным коэффициентом поверхностного стока горных рек связаны более резкие колебания их водности, а также частые и интенсивные, быстро проходящие паводки от дождей.
Горный рельеф является важным фактором перераспределения влаги и в жидкой ее фазе. Перераспределение снега под влиянием ветров и силы тяжести в отдельных горных районах достигает внушительных величин. Например, в Савойских Альпах за год в среднем регистрируется от 500 до 800 снежных лавин; объем перемещаемого ими снега достигает многих миллионов кубических метров. В районах частых снежных лавин повышенный сток формируется на высотах, расположенных ниже мест максимального количества выпадения снега. Кроме того, перемещение снега вниз по склонам ускоряет сроки его таяния и наступления паводков на реках. Очень важным фактором перераспределения осадков в Альпах, Скандинавских горах и Исландии являются ледники, нередко транспортирующие большие массы льда ниже снеговой границы. Так, языки некоторых ледников Скандинавии и Исландии доходят почти до уровня моря, а крупные ледники Альп спускаются в пояс горных лесов, расположенных на высоте 1500–1200 м. О том, насколько велика масса воды, поступающая в реки из ледников, свидетельствует, например, данные по верхней Роне, разветвленные притоки которой зарождаются в районе ледников Даммашток; в отдельные теплые и засушливые годы таяние этих ледников на площади около 21 км2 дает свыше 44 млн. м3 воды, что эквивалентно слою осадков приблизительно в 1850 мм.
Весьма существенную роль в формировании стока играет степень водопроницаемости слагающих поверхность горных пород. При прочих равных условиях сток рек в районах широкого распространения водопроницаемых пород, где поверхностный сток быстро преобразуется в подземный, достигает больших величин, чем в районах, сложенных водонепроницаемыми или слабопроницаемыми породами, благоприятствующими испарению влаги с поверхности. Например, в сильно закарстованных районах с маломощным почвенным покровом, особенно в Южной и отчасти Средней Европе, атмосферные осадки быстро поглощаются карстовыми пустотами, что резко снижает потери на испарение и увеличивает запасы подземных вод.
studfiles.net
