Обогащение кислородом воды: Система обогащения воды кислородом

обогащение вод

Обогащение воды кислородом происходит за счет поступления кислорода из атмосферы и в результате выделения кислорода растениями в процессе фотосинтеза. Уменьшение количества кислорода в воде происходит в связи с потреблением кислорода на окисление органического вещества (дыхание водных организмов, брожение, гниение органических остатков), а также в результате выделения кислорода в атмосферу. Содержание растворенного кислорода в природных водах колеблется как во времени, так и в пространстве.[ …]

Обогащение воды молекулярным кислородом осуществляется за счет выделения его водной растительностью в процессе фотосинтеза, а также при поступлении из атмосферы. Обогащение кислородом атмосферы верхних слоев воды происходит при условии, что в воде его меньше, чем при нормальном насыщении, при соответствующей температуре и давлении атмосферного воздуха. Скорость распространения газов в воде значительно меньше, чем в воздухе, поэтому в стоячих водоемах этот процесс идет крайне медленно. При сильном течении, ветре, разбрызгивании процесс насыщения воды кислородом заметно ускоряется.[ …]

Обогащение воды кислородом происходит двумя основными путями: продуцированием кислорода фотосинтезирующими водными растениями и поступлением его из атмосферы. Расходуется кислород на обеспечение процессов жизнедеятельности гидробионтов и окисление органического вещества. Следовательно, любые воздействия на водоем, которые 9нижают продуцирование кислорода или увеличивают его расход, могут привести и часто приводят к нарушению кислородного режима водоемов, к возникновению его кратковременного или длительного дефицита, т. е. к резкому изменению экологии водоема, ухудшению условий обитания рыб и других гидробионтов. Даже в нормальных условиях концентрация кислорода в пресных водоемах претерпевает значительные изменения в зависимости от интенсивности фотосинтеза и степени насыщенности воды воздухом. В теплых поверхностных слоях воды, где фотосинтез идет особенно интенсивно, концентрация кислорода, как правило, выше, чем в более глубинных слоях, особенно ниже термоклина. В морях и океанах с характерным для них эффективным перемешиванием воды концентрации кислорода и двуокиси углерода более постоянны, чем в пресных водоемах.[ …]

Обогащение воды кислородом происходит из воздуха и в результате процессов фотосинтеза водной растительности. Ряд процессов — окисление, дыхание организмов, гниение и другие — снижают содержание растворенного кислорода. В открытых источниках содержится до 15 мгО л.[ …]

Обогащение воды сульфатами в процессе обесфтори-вания воды необходимо учитывать при проектировании обесфторивающих установок, имея в виду, что содержание сульфатов в питьевой воде в соответствии с ГОСТ 2874—73 «Вода питьевая» не должно превышать 500 мг/л. В процессе обесфторивания происходит изменение показателей качества воды (рис. II 1.2).[ …]

Для обогащения воды воздухом в небольших установках можно применять способ В. А. Клячко и В. А. Вар-нелло (рис. 1.5), при котором кислород в форме водовоздушной эмульсии подается в воду самовсасывающим насосом 1. Часть подлежащей обезжелезииаиию воды (3— 5%) разбрызгивается в бачке 2. Из бачка вода вместе с воздухом, расход которого регулируется вентилями 3, поступает в трубу перед напорными фильтрами.[ …]

Для обогащения воды кислородом и удаления части свободной двуокиси углерода с целью повышения pH п окислительно-восстановительного потенциала применено барботирование воды воздухом в осветлителях.[ …]

Обогащение воды серебром при анодном ргстворении его с угольных электродов: I — брикет угольный; 2 — зернистый уголь.[ …]

В случае обогащения воды растворенным кислородом двухвалентное железо окисляется до трехвалентного, гидролизуется и образует малорастворимый осадок, гидроокиси железа, который находится в воде в виде коллоидного раствора. Трехвалентное железо находится в воде в виде попов Ре3+ п продуктов их гидролиза.[ …]

Наличие в воде большого количества питательных веществ, прозрачность воды и солнечная радиация создают благоприятные условия для развития растительных и животных организмов и обогащения воды органическими веществами. [ …]

Во избежание обогащения воды железом, корпус фильтров защищается антикоррозийным покрытием, а дренажная система выполняется из винипласта или фаолита. Если же одновременно с обезжелезиванием требуется и умягчение воды, последнюю фильтруют дополнительно через Н-катионит.[ …]

Одновременно с обогащением воды кислородом идут процессы, уменьшающие его содержание в водоеме. Так, почти все биохимические реакции, протекающие в воде, связаны с потреблением кислорода. К таким реакциям относятся: бактериальное окисление оргайических веществ и неорганических соединений, дыхание животных и растительных организмов. Количество потребляемого рыбами кислорода зависит как от вида рыбы, так и от ее возраста. У рыб отмечается четкая видовая специфичность как в отношении минимального количества кислорода, растворенного в воде, при котором может жить рыба, так и по интенсивности потребления кислорода, в процессе дыхания. При увеличении температуры пороговое напряжение кислорода возрастает (табл. 4).[ …]

Мощным источником обогащения воды молекулярным кислородом является фотосинтез водных растений. Интенсивность его зависит от температуры и освещения. Фотосинтез происходит главным образом в поверхностных слоях воды, хорошо освещенных и прогретых.[ …]

При мокром способе обогащения вода участвует в технологическом процессе и является средой, поглощающей и транспортирующей выделяемые ею же из угля и сланца примеси; при флотации водой растворяются используемые реагенты — окисленный керосин, соляровое масло, полимеры, высшие спирты и др.[ …]

Способы аэрации для обогащения воды кислородом воздуха. Для обогащения воды кислородом могут применяться различные способы, например излив воды с высоты 0,5 м в карман фильтра со скоростью 2,5—3 м/с (табл. 1.1, рис. 1.3).[ …]

Присутствие в природных водах растворенного кислорода является необходимым условием существования большинства организмов, населяющих водоемы. Обогащение воды кислородом происходит за счет контакта поверхности водоема с атмосферой и за счет выделения кислорода водной растительностью в процес-■ се фотосинтеза. Любопытно, что содержание кислорода в воде, обусловленное фотосинтезом, иногда значительно превышает величины, соответствующие равновесному насыщению при данной температуре.[ …]

Сбросы тепла с охлаждающей водой на современных тепловых электростанциях достигают 1,2—2,2 кВт-ч на каждый выработанный 1 кВт-ч электроэнергии, что приводит к повышению температуры воды в водоемах и атмосферного воздуха, увеличивая при этом его влажность. Сброс тепла в водоем должен быть таким, чтобы естественная температура в водоеме не повышалась более чем на 5°С в зимнее время и 3°С — в летнее. Однако процесс перемешивания теплой и холодной воды нельзя считать мгновенным, отсюда температура воды в местах сброса может существенно превышать заданные ограничения; поэтому применяются специальные меры для уменьшения размеров зон с повышенной температурой воды. К ним относятся: устройство водосбросов с переливным порогом, водосбросов эжекторного и струйного типов (в этих устройствах происходит также и аэрация воды), устройство дамб, огораживающих места сбросов, возвратных каналов и др. Температура воды — наиболее мощный фактор, одновременно воздействующий на жизнедеятельность водоемов. При умеренном повышении температуры интенсифицируется биологическая деятельность в водоемах, наблюдается их засорение вследствие перепроизводства флоры и фауны, ускоряются процессы минерализации органических веществ, что, в частности, приводит к обогащению воды карбонатом кальция, происходит «цветение» воды и т. д. При значительном (до 30—33°С) повышении температуры наблюдается дефицит кислорода в некоторых частях водоемов, что приводит к анаэробным процессам (гниению). Длительное воздействие высокой температуры угнетает развитие гидробионтов, приводит к гибели зоопланктона и бентоса, а также к замору рыб.[ …]

При диспергировании озона в воду идут два основных процесса -окисление и дезинфекция. Кроме того, происходит значительное обогащение воды растворенным кислородом. Окисление веществ может быть прямое и непрямое, а также может осуществляться катализом и озонолизом.[ …]

На фабриках пневматического обогащения вода используется для пылеулавливания и смыва пыли. [ …]

Это объясняется тем, что после обогащения воды кислородом воздуха скорость окисления двухвалентного железа значительно выше скорости окисления сульфидов.[ …]

Образование нитратов и нитритов в воде может быть не только следствием описанных выше процессов. Нитраты, например, образуются при электрических грозовых разрядах в результате окисления азота кислородом воздуха или при растворении нитратных солей почвенными водами. Восстанавливаясь, нитраты служат источником обогащения воды нитритами.[ …]

Кислород может находиться в природных водах в различных концентрациях (0—14 мг/л), что определяется интенсивностью противоположно направленных процессов, влияющих на содержание кислорода в воде. Обогащение воды кислородом происходит за счет растворения его из ‘воздуха (в соответствии с парциальным давлением кислорода и температурной воды) и выделения водной растительностью в процессе фoтocиrifeзa.[ …]

Причиной появления соединений азота в воде кроме биологических загрязнений является и прямая фиксация азота из атмосферы клубеньковыми бактериями. Источником обогащения воды нитратами являются также ■окислы азота, образующиеся при грозовых разрядах и попадающие в водоемы с дождевыми водами.[ …]

Для возможности применения такого способа обогащения воды в реальных условиях на борту судна надо было проконсультироваться с судостроителями. И здесь появились возражения уже технико-эксплуатационного порядка. Устраивать на борту судов склады баллонов с углекислотой или организовывать ее производство оказалось чрезвычайно сложно К тому времени, когда велся поиск приемов минерализации, зарубежные фирмы, поставлявшие суда по заказам Советского Союза, пытались решить задачу минерализации дистиллята. Уже действовали отечественные гигиенические ограничения на его использование, и заинтересованность фирм была понятна.[ …]

Аппаратура, применяемая для получения серебряной воды, в соответствии с существующими методами насыщения воды серебром основана на контактировании воды с посеребренными поверхностями или на обогащении воды серебром под действием электрического тока. [ …]

Обычно солей органических кислот в щелочных пластовых водах содержится от 0,05 до 0,40%; обогащение воды этими солями зависит от условий перемешивания нефти и воды в процессе эксплуатации нефтяных скважин, а также от содержания органических кислот в самой нефти.[ …]

Наиболее эффективным методом приготовления серебряной воды является электрохимический метод, впервые разработанный в 1930 г. Л. А. Кульским (обогащение воды серебром при помощи электролиза) и широко применяющийся в последнее время во многих странах. Серебряная вода, изготовленная электролизным методом, используется для дезинфекции питьевых и минеральных вод, консервирования некоторых продуктов питания, ряда фармацевтических препаратов и в лечебных целях.[ …]

Наиболее эффективным методом приготовления серебряной воды является электролитический метод (обогащение воды серебром при помощи электролиза), широко применяющийся в последнее время.[ …]

Наиболее эффективным методом приготовления серебряной воды оказался электролитический метод (обогащение воды серебром при помощи электролиза), широко применяющийся в последнее время. Первые опыты по получению раствора серебра электролитическим методом проведены автором в 1930 г. При этом установлено, что наиболее эффективные условия получения серебряной воды таковы: расстояние между серебряными пластинками 5—12 мм, плотность тока 0,15—5,0 мА/см2, напряжение на электродах 3—12 В. Кроме того, необходимы периодическая смена полярности электродов (через каждые 5—10 мин) и слабое перемешивание жидкости вокруг электродов. Показано, что выход серебра по току в зависимости от условий электролиза и солевого состава питьевой воды изменяется в пределах 50—95% (согласно закону Фарадея, 1 А-ч растворяет 4,023 г серебра).[ …]

На предприятиях калийной промышленности с галургическим способом обогащения вода используется: для охлаждения технологического и вспомогательного оборудования и перерабатываемого продукта; в технологическом процессе — для приготовления реагентов, на нужды аспирации, промывку оборудования; на мытье полов и полив территорий промпло-щадок, а также на технологические нужды котельных и ТЭЦ рудников. [ …]

Если окислительно-восстановительный потенциал Е, измеренный в исходной воде после упрощенной аэрации, будет выше, чем подсчитанный по формуле (1.83), то двухвалентное железо, растворенное в воде, будет окисляться до трехвалентного. Аэрация приводит к обогащению воды кислородом и соответствующему увеличению окислительно-восстановительного потенциала воды Е, а также к удалению части свободной двуокиси углерода и вследствие этого повышению значения pH.[ …]

Поступление ионов Ag+ можно обеспечить растворением солей серебра, контактом воды с металлическим серебром, посеребренными зернами кварца. Наиболее эффективным методом обогащения воды серебром является электрохимическое растворение серебряного анода. Преимущество соединений серебра перед остальными обззараживающими реагентами заключается в том, что их бактерицидное действие сохраняется в течение длительного времени, т. е. они являются одновременно и консервантами. Воздействие серебра на микробиальную клетку осуществляется в два этапа. Сначала происходит сорбция серебра на поверхности клетки, затем наблюдается проникновение его в клетку, что ведет к инактивации ферментов. Соединения серебра вызывают у кишечной палочки лизис цитоплазмы, повреждение нуклеотидов и отторжение содержимого клетки от оболочки. Бактерицидное действие серебра проявляется при концентрации его в воде более 0,04 мг/л. При концентрации серебра 0,1—0,2 мг/л кишечная палочка отмирает через 40—50 мин. Эффективность действия реагента зависит также от дозы вводимых ионов Ag+ и времени контакта с водой . Полное обеззараживание достигается при двухчасовом контакте . Доза вводимого серебра колеблется от 0,04 до 0,2 мг/л[ …]

По общему содержанию свободной двуокиси углерода, принимая условно щелочность воды постоянной, определяют при помощи номограммы (см. рис. 1.16) новое значение pH воды после окисления и гидролиза железа. Если это значение pH окажется ниже 6,8—7 (см. п. 4), следует применять аэрацию воды на вентиляторной градирне с деревянной хордовой насадкой для удаления части свободной двуокиси углерода с целью повышения pH н обогащения воды кислодором воздуха (см. рпс. 1.4).[ …]

На заторфованных и заболоченных участках вместе с понижением уровня грунтовых вод происходит разложение органического вещества в породах, что способствует увеличению содержания в воде азотсодержащих веществ и железа, выносимого из пород в результате обогащения воды органическими веществами и углекислым газом.[ …]

АЭРАЦИЯ — естественное или искусственное поступление воздуха в какую-либо среду (воду, почву и т. д.). Так, А. воды -обогащение воды кислородом воздуха.[ …]

В зимнее время ледяной покров изолирует поверхность водоема от атмосферы и затрудняет обогащение воды кислородом, вследствие чего рыбы в закрытых (непроточных) водоемах испытывают кислородное голодание, питаются хуже, чем летом. Продолжительные морозы и плотный снежный покров водоемов нередко становятся причи- ной массового замора и гибели большого количества рыбы в результате резкого снижения кислорода в воде. Особенно губительно кислородное голодание для судака, щуки, форели, несколько легче его переносят лещ, язь. Линь и карась, зарываясь на зиму в ил, выживают даже в самые жестокие заморы.[ …]

В 1932 г. была опубликована работа Краузе, в которой он также предложил электролитический метод обогащения воды серебром, названный им электрокатадиновым. При этом растворение металла по его методу происходило в условиях, близких к описанным выше.[ …]

Химические загрязнения представляют собой растворимые продукты шихтового уноса. Щелочность воды понижается (особенно при использовании в качестве топлива печи высокосернистого мазута), жесткость воды возрастает в 20—30 раз, концентрация марганца достигает 30—40 мг/л (при отсутствии его в исходной воде), а также резко (в 20—25 раз) увеличивается сухой остаток вследствие обогащения воды прежде всего сульфат-ионами. В табл. 9 приведен средний состав воды, поступающей на обмывку котлов-утилизаторов, и сточной воды от обмыва котлов-утилизаторов на одном из заводов (по данным К. Л. Юшковской).[ …]

При водной эрозии наблюдают смыв верхних горизонтов почвы при стекании по ним дождевых или талых вод. Водные потоки служат причиной образования промоин, рытвин, оврагов. Питательные вещества почвенного покрова вместе с водой перемещаются в реки, болота, озера. Наряду с гумусом в водоемы попадают минеральные удобрения, пестициды. В результате обогащения вод питательными веществами (азотом, фосфором и др.) развивается эвтро-фирование водоемов, главным образом болот, озер, водохранилищ. В них бурно развивается фитопланктон. Процессы синтеза и распада органического вещества в водных экосистемах резко интенсифицируются.[ …]

Санитарно-зоогигиеническое значение жесткости заключается в том, что она отражает степень минерализации воды, характеризует течение биохимического разложения органических веществ и ее буферные свойства. Мягкая вода обычно более кислая, а жесткая — щелочная. Повышение жесткости часто связано с обогащением воды диоксидом углерода, который образуется в результате минерализации органических веществ, загрязняющих водоем. Соли кальция и магния регулируют буферные свойства воды, связывают многие токсические вещества (соли тяжелых металлов и др. ), переводят их в нерастворимые осадки, а также положительно влияют на резистентность организма рыб к некоторым болезням и токсикозам. Слишком мягкая вода нежелательна для рыбоводных целей потому, что из-за недостатка в ней солей кальция, магния и других рыбы недополучают эти биогенные элементы через воду и их необходимо компенсировать добавлением извести в корма. Особенно важно соблюдать нормативы жесткости для лососевых рыб и в хозяйствах, где используют искусственные корма. Кроме того, слишком мягкая, малозабуференная вода имеет неустойчивую реакцию среды (pH), а попадающие в нее минеральные стоки более токсичны, чем в жесткой.[ …]

На долю сельскохозяйственного производства приходится не менее половины связанного азота, поступающего в водоемы. Обогащение воды питательными элементами, в первую очередь связанным азотом, приводит к чрезмерному росту водорослей. Отмирая, они подвергаются анаэробному бактериальному разложению, вызывая дефицит кислорода, а следовательно, гибель рыбы и других водных животных. Эвтрофикация водоемов — явление, к сожалению, распространенное.[ …]

В качестве источников водоснабжения часто используют искусственные водохранилища, минеральный и органический состав воды в которых зависит от характера их питания. В процессе формирования ложа водохранилищ состав воды в них может изменяться. Большое количество питательных веществ, высокая прозрачность воды и солнечная реакция создают в водохранилищах условия для развития растительных и животных организмов и обогащения воды органическими веществами.[ …]

В свою очередь, принудительный переток обеспечивает стабильную приемистость нагнетательных скважин, так как при этом исключается обогащение воды кислородом, уменьшаются ее коррозионное воздействие и засорение призабойной зоны.[ …]

Работы Углова, Лазарева и Александрова по бактерицидному дейст-вию малых концентраций солей серебра подтвердили необходимость продолжительного времени контакта воды с посеребренным песком при использовании последнего для дезинфекции. Существенным недостатком этого метода является не только длительность процесса обогащения воды серебром но и невозможность управлять им из-за того, что скорость растворения металла зависит от состояния его поверхности, солевого состава, органических примесей природной воды и т. д. При получении серебряной воды таким методом не удается дозировать серебро и осуществлять контроль над процессом.[ …]

Таким образом, результаты проведенных исследований говорят о том, что осаждение серебра на угольных электродах с последующим выделением его в раствор является веоьма надежным методом получения серебряной воды и имеет определенные перопективы с точки зрения интенсификации процеоса обогащения воды серебром и его удешевления.[ …]

Неменьшую опасность для водоема представляет вторичное его загрязнение, обусловленное разложением отмирающих водных организмов. Сезонность в развитии — фитопланктона и последующее его отмирание приводит к обогащению воды органическими веществами, на минерализацию которых требуется значительный расход кислорода. Будучи автотрофами, водоросли практически в любом водоеме находят источник углеродного питания, и лимитирующим фактором их развития является наличие в воде биогенных элементов (М и Р). Таким образом, ограничить избыточное развитие водорослей можно лишь предотвратив попадание в водоем биогенов.[ …]

АЭРАЦИЯ — естественное или искусственное насыщение воздухом, кислородом. Может быть произведена при помощи технических средств (подведение воздуха) или путем ликвидации преграды (льда, маслянистой пленки и т.д.). А. воды — обогащение воды кислородом. А. почвы — обогащение почвенного воздуха кислородом, а приземного надпочвенного — углекислотой. Играет важную роль для роста, развития растений и плодородия.[ …]

Известно, что массовое развитие фитопланктона, в частности синезеленых водорослей, в рыбоводных прудах или в мелководных хорошо прогреваемых водохранилищах ведет к образованию на поверхности водного зеркала плотного покрова из живых и отмирающих водорослей. Он создает барьер на пути проникновения солнечных лучей в толщу воды, снижая тем самым интенсивность фотосинтеза, а, стало быть, и содержание кислорода в воде. Этот процесс еще более усугубляется тем, что погибшие и разлагающиеся водоросли создают благоприятную среду для увеличения численности бактерий, дальнейшего снижения содержания кислорода и увеличения углекислоты, которая, как известно, снижает устойчивость рыб к недостатку кислорода. Все это дало основание предположить [431, 553], что основной причиной гибели рыб под влиянием синезеленых водорослей является дефицит кислорода, а не прямое токсическое действие. Ухудшение гидрохимического режима цветущих водоемов находит свое проявление не только в дефиците кислорода. В анаэробных условиях в водоеме происходит смещение величины pH, образование сероводорода, аммиака и его производных, которые обладают собственным токсическим действием [500, 608, 655] Наконец, как показали исследования М. М. Телитченко и Э. В. Иванова [17], интенсивное развитие синезеленых водорослей ведет к обогащению воды перекисью водорода. Активизация ее ионами переменной валентности ведет к усилению окисления растворенной в воде органики с образованием аутотоксинов. Все эти данные говорят о том, что бурное развитие синезеленых водорослей в водоеме оказывает многоплановое отрицательное влияние на абиотические и биотические факторы водной среды, резко ухудшает условия жизни рыб и усиливает токсическое воздействие на них.[ …]

Небольшой слой мягкого илового грунта, богатого органическими, легко минерализующимися веществами, обусловливает значительное развитие пищевых организмов. Это заметно повышает кормность пруда и делает его высокопродуктивным. В карповом пруду не должно быть надводных жестких растений (тростник, камыш, рогоз, аир и др.) и их следует уничтожать.[ …]

нормы, ПДК, определение и обогащение

Автоматический анализатор растворенного кислорода в потоке воды, стоков и канализации

• Простое техническое обслуживание
• Точность: +- 1%

• Калибровка в непрерывном режиме

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ АНАЛИЗАТОРА

Растворённый кислород

В практически любом водоёме присутствует кислород в растворённой форме (РК). Чаще всего эта форма – гидратированные молекулы О₂. В зависимости от параметров окружающей среды, концентрация кислорода в водоёме может изменяться. Например, при снижении атмосферного давления падает и равновесная концентрация РК. Температура и степень минерализации тоже влияют на эту концентрацию, но иначе. При снижении как температуры, так и степени минерализации водоёма, падает и количество растворённого кислорода.

Источники присутствия

Основные источники кислорода в водоёме – это кислород из воздуха (попадает в воду по механизму абсорбции на поверхности), вода атмосферных осадков (она более насыщенная кислородом), биологическая активность (фотосинтез) водных растений. Также стоит упомянуть, что часто сточные воды имеют достаточно высокую степень насыщения кислородом из-за высокой эффективности процессов оксигенации, применяемых человеком. Таким образом, одним из источников кислорода в водоёме является очищенная и подготовленная сточная вода.

Влияние на экологию водоёмов

Содержание растворённого кислорода в воде оказывает решающее влияние на жизненный цикл водной фауны и флоры, поскольку при низком уровне его содержания, условия жизни водоёма становятся неподходящими для его обитателей. Отметим, что кислород участвует в разложении биологических соединений. Таким образом, содержание РК в водоёме является важным показательным фактором благополучия, экологического и санитарного состояния водоёмов.

Резкое снижение концентрации РК в водоёме может свидетельствовать о его загрязнении легкоокисляющимися (чаще всего органическими) примесями. Обратим внимание, что биохимические и биологические процессы, происходящие в водоёме, зависят от концентрации РК и поэтому его резкое снижение приводит к негативным последствиям. Они включают в себя: эвтрофикацию (анаэробными бактериями, фотосинтезирующими бактериями и водорослями), вымирание аэробных организмов (рыбы, моллюсков, планктона и др.), лавинообразный рост концентрации легкоокисляемых органических примесей.

В природных незагрязнённых водоёмах колебания уровня РК достаточно заметны. Для большинства водоёмов характерны годовые, месячные и даже суточные колебания концентрации растворённого кислорода, но его уровень не должен падать ниже определённых значений (чаще всего упоминается пороговое значение в 4 мг/л, поскольку снижение концентрации ниже этого значения может приводить к массовой гибели фауны водоёма).

Польза для человека

Растворённый кислород полезен для человека во многих отношениях. Насыщенные этим газом водоёмы наилучшим образом подходят, например, для разведения рыбы. Также, высокая степень насыщенности воды водоёма кислородом приводит к интенсификации процессов окисления. Именно поэтому проводят аэрацию сточных вод.

Аэрация – один из главных способов очистки сточных вод. Этот метод подходит для воды с любым составом примесей, поскольку в этом процессе многие органические соединения переходят в свою окисленную форму, которая представляет меньшую угрозу, чем восстановленная.

Нормы и ПДК в поверхностных и сточных водах

В зависимости от типа вод, устанавливаются различные нормы содержания РК (в соответствии с РД 52.24.419-2005):

• Для рыбохозяйственных водоёмов – 6 мг/л для ценных пород рыбы, 4 мг/л – для остальных;
• Для воды поверхностных водоёмов при измерении до 12 часов дня, концентрация РК должна быть не ниже 4 мг/л;
• При снижении концентрации кислорода ниже 2 мг/л наблюдается массовая гибель фауны водоёма, поэтому именно такая концентрация устанавливается в качестве минимальной нормативной для сточных вод. Тем не менее, современные меры контроля практически исключают возможности такого рода.

Методы определения

Определение содержания РК в водоёме важно для всех областей промышленности и проводится для большинства водоёмов, включая природные. Анализ на количество РК в воде тесно связан с другим важным показателем – биохимическим потреблением кислорода (БПК). Существует несколько методик определения количества РК в водоёме, рассмотрим их.

Титрование

Самым широко используемым методом определения РК в воде является йодометрическое титрование, иначе именуемое «метод Винклера». Его особенность в добавлении в пробу воды гидроксида марганца II, что приводит к его окислению до четырёхвалентной формы Mn⁴⁺. Данный процесс называется фиксацией кислорода. Дело в том, что кислород обычно нестабильный в пробе, поэтому анализ должен проводиться сразу после отбора. В результате фиксации, выпадает осадок MnO(OH)₂. Этот осадок в дальнейшем растворяют при помощи добавления раствора сильной кислоты, – соляной или серной, – а также вводят раствор йодида калия. В результате данных манипуляций, в пробе образуется свободный йод. Затем производится покапельное добавление раствора тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ одновременно с добавлением крахмала. Йод вступает в реакцию с натриевой солью, поэтому при добавлении необходимого количества раствора тиосульфата происходит обесцвечивание пробы. Затраченное на титрование количество тиосульфата натрия будет пропорционально исходной концентрации кислорода, поэтому далее возможен расчёт как равновесной концентрации, так и степени насыщения воды кислородом (в % от значений равновесного насыщения воды кислородом, таблица 1).

Этот метод, несмотря на свою кажущуюся простоту, требует достаточно высокой квалификации оператора анализа. Его проблема в том, что он неточен из-за влияния других примесей, которые могут содержатся в анализируемой воде. Примерами таких примесей могут быть легкоокисляющиеся органические соединения, ионы железа и пр. Более подробно этот метод описан в РД 52. 24.419-2005 «Массовая концентрация растворённого кислорода в водах. Методика выполнения измерений иодометрическим методом».

Таблица 1. Равновесное насыщение воды кислородом при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. 

Электрохимический

Несмотря на обилие аналитических методов в электрохимии, наилучшие возможности анализа концентрации РК имеет полярографический метод с использованием электрода Кларка. Это устройство представляет собой пластиковую цилиндрическую ёмкость, в которой находятся серебряный и платиновый электроды. Оба этих электрода находятся в растворе хлорида кальция. Нижний срез ёмкости имеет отверстия, которые закрыты газопроницаемой мембраной из полимерного материала (тефлон, полипропилен). Одна сторона этой мембраны контактирует со внутренним раствором, а вторая – с анализируемой пробой. Если в анализируемой пробе отсутствует кислород, то при подаче напряжения устанавливается крайне слабый электрический ток в контуре. В случае же наличия кислорода, величина силы тока многократно возрастает, поскольку диффундирующие сквозь мембрану молекулы кислорода вступают в реакцию с платиновым электродом. Величина силы тока при установившемся процессе (то есть стационарный ток) линейно зависит от концентрации кислорода в пробе.

Данный метод весьма точен, однако, подвержен влиянию полимерных и маслянистых примесей, которые влияют на способность мембраны пропускать кислород. Следует упомянуть, что нормальною диффузию на электродах можно обеспечить только интенсивным потоком анализируемой воды, не забывая вовремя менять электроды.

Фотометрический

Оптические методы анализа содержания РК в воде основываются на свойстве кислорода тушить некоторые люминофоры. Например, освещаемые светодиодами с нужной длиной волны, рутениевые комплексы будут достаточно интенсивно испускать свет на протяжении определенного времени. Тем не менее, срок жизни сигнала этих люминесцентных соединений снижается в присутствии кислорода, что позволяет оценивать количество кислорода в анализируемой пробе воды.

Основной принцип работы таких анализаторов состоит в освещении люминофора (зачастую – органического комплексного соединения рутения, платины, иногда – осмия, либо просто порфиринов) светодиодом с определенной длиной волны и частотой. Возбуждаемый этим светом люминофор испускает свет на другой длине волны, и это свечение регистрируется оптическим датчиком. Поскольку срок жизни сигнала в присутствии кислорода снижается, возникает фазовое смещение частот испускаемого и поглощаемого люминофором света. Это фазовое смещение и позволяет судить о концентрации РК в пробе.

Данный метод, несмотря на ряд ограничений, весьма широко используется, поскольку применение современной электроники и ЭВМ позволяет нивелировать основную массу проблем. Современные датчики данного типа – оптоды – не требуют частой калибровки, весьма точны, менее подвержены влиянию других примесей в анализируемой пробе, могут работать в широком спектре различных условий.

Автоматические анализаторы

Большинство современных электронных автоматических анализаторов используют в своей работе именно оптические датчики с люминофором в силу ряда очевидных преимуществ. Конструкция современных оптод подразумевает установку в измерительный прибор светодиодов, испускающих свет с той же длиной волны, что и люминофор. Это позволяет легко калибровать прибор в непрерывном режиме. Отметим, что оптод, в отличие от датчика Кларка, обладает заметно более длинным сроком службы, не требует сложного технического обслуживания, замены электродов и других манипуляций.

Особенно важный фактор выбора оптодных анализаторов – низкий уровень требований к анализируемой воде: современные оптические датчики не имеют особых ограничений по скорости потока воды. Зачастую в один корпус с кислородным датчиком возможна установка целого ряда других аналитических приборов, что позволяет оператору получать более полную информацию о составе и качестве воды, тогда как электрод Кларка содержит в себе заметное количество растворов и выделяет в процессе своей работы вещества, усложняющие анализ воды.

Обогащение вод кислородом

Обогащение вод, особенно сточных, кислородом – один из важнейших этапов водоочистки и подготовки стоков к сбросу в водоёмы. Для проведения этого процесса используют различные методы. Их выбор обусловлен требованиями к конкретно взятому процессу.

Например, первичное насыщение сточных вод кислородом (аэрация) зачастую проводят при помощи распыления воды в воздухе через форсунки. Мельчайшие капли воды, контактируя с кислородом воздуха, насыщаются им в процессе диффузии. Этот метод весьма прост и эффективен, но требует сравнительно высоких энергозатрат и больших площадей. Дальнейшим развитием такого метода является форсуночное распыление воды в ёмкостях при повышенном давлении. Из-за высокого парциального давления кислорода в таких баках, процесс диффузии происходит более быстро, а вода может быть насыщена кислородом в большей степени, однако, этот метод ещё более энергозатратен, поскольку требует постоянного поддержания высоких давлений как воды, так и газа.

Ещё одним сравнительно популярным методом насыщения воды кислородом является простое пропускание воздуха через массу воды. Данный метод называется пневматической оксигенацией. Из-за своей простоты он зачастую используется для насыщения кислородом аквариумов в магазинах и при перевозке живой рыбы, однако, следует знать, что КПД для таких систем сравнительно невысок, поэтому их сложно назвать эффективными. Повысить эффективность данного метода можно, применяя механические методы смешения воды с газом, например, лопастные мешалки в комбинации с распылителями кислорода. Это заметно повышает КПД процесса, поэтому такие системы могут использоваться для оксигенации сточных вод.

Отдельно стоит отметить методы, которые используют законы гидродинамики для обогащения воды кислородом. К таковым относятся струйный метод и метод с применением оксигенационных конусов.

Сущность струйного метода заключается в использовании гидродинамического эффекта, приводящего к повышению скорости потока в местах сужения трубопровода. Таким образом, установленный перед сужением источник кислорода подает газ в воду, которая затем ускоряется, зачастую с переходом потока из ламинарного режима в турбулентный. В связи с этим, происходит как насыщение массы воды кислородом, так и дробление пузырьков газа при сдвигании слоёв воды, что, в целом, заметно ускоряет и облегчает весь процесс. Тем не менее, данный метод весьма энергозатратен, поскольку требует применения большого количества мощных насосов для обеспечения достаточного напора жидкости, а трубопроводы, используемые для него, быстро изнашиваются из-за явлений кавитации и агрессивного действия кислорода на материал стенок.

Дальнейшим развитием струйного метода являются оксигенационные конусы. Данные устройства представляют собой конусовидные трубопроводы, установленные широкой стороной вниз. Внутрь устройства подаётся кислород, но давление газа и, как следствие, скорость всплытия пузырьков подобраны таким образом, что скорость движения воды в узкой части конуса выше, что приводит к установлению своеобразного равновесия в системе. Таким образом, конус выступает ловушкой для пузырьков кислорода, который постоянно контактирует с массой воды, что приводит к полноценной диффузии газа и высокой степени насыщения воды кислородом. Данный метод является одним из самых энергоэффективных и часто используется на предприятиях рыбного хозяйства.

Для всех приведённых методов необходим источник кислорода. Таковым могут служить как баллоны сжиженного газа, так и генераторы кислорода. С точки зрения экономической целесообразности процесса, генераторы являются предпочтительной опцией, поскольку они более энергоэффективны. Производительность генератора по кислороду напрямую зависит от потребляемой устройством мощности, а PSA- и VPSA-генераторы имеют достаточно высокий КПД. Принцип их работы заключается в последовательных процессах сорбции и десорбции кислорода воздуха цеолитами под давлением, созданным компрессором. Вторая ступень – десорбция – отличается для PSA- и VPSA-генераторов лишь давлением камеры: если для PSA-генератора используется десорбционная камера, работающая лишь при малом разрежении, либо при атмосферном давлении, то более эффективные VPSA-генераторы производят десорбцию кислорода в вакууме, что повышает выход кислорода с одного цикла сорбции-десорбции.

Несмотря на ряд сложностей, возникающих в процессе оксигенации, он практически всегда экономически целесообразен, поскольку насыщение воды кислородом является важным и сравнительно простым способом очистки стоков от загрязнений различной природы, а также оказывает положительное влияние на экологию водоёма, куда происходит сброс очищенной и подготовленной сточной воды.

Автоматический анализатор растворенного кислорода в потоке воды, стоков и канализации

• Простое техническое обслуживание
• Точность: +- 1%

• Калибровка в непрерывном режиме

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ АНАЛИЗАТОРА

Обогащение кислорода — Lenntech

1. Home
2. Периодическая таблица
3. Элементы
4. Кислород
5. Обогащение кислорода

Lenntech может предложить вам полное оборудование систем генераторов кислорода для всех типов применений. Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам за дополнительной информацией.

Щелкните здесь для получения дополнительной информации о кислороде как элементе.

Еще от ‘Кислород’

Почему растворенный в воде кислород важен

НАПИТОК ДЛЯ ВАШЕГО ЗДОРОВЬЯ? – Чикаго Трибьюн

Чувствуете, что вам не хватает O2 в воде?

Не волнуйся. Скоро в ближайшем супермаркете появится вода, обогащенная кислородом.

Реклама

И он стремится стать следующим Gatorade. По горячим следам новейшего повального увлечения кислородными барами нового века, где посетители нагибаются животом, чтобы пристегнуть носовой шланг вокруг головы в течение 20 минут чистого кислородного удовольствия, приходит эквивалент бутилированной воды.

Компания Life Technologies из Неаполя, штат Флорида, может стать одним из неожиданных хитов на выставке Национальной ассоциации спортивных товаров в этом году с субботы по понедельник в McCormick Place South. Более 1300 экспонентов, в том числе Life Technologies, представят свою продукцию до 90,000 розничных продавцов и компаний, производящих спортивные товары.

Advertisement

Компания, которая планирует продвигать обогащенный кислородом процесс, как это сделала NutraSweet в качестве подсластителя, будет раздавать образцы своей бутилированной воды Life O2, которая, по ее утверждению, может помочь улучшить спортивные результаты.

И если бы было время, чтобы извлечь выгоду из феномена бутилированной воды, это было бы сейчас. По данным Information Resources Inc., продажа негазированной воды в супермаркетах и ​​аптеках обошлась в 1,009 миллиарда долларов, и только в прошлом году она выросла почти на 11 процентов.0021

Благодаря запатентованному процессу, который, по утверждению компании, не меняет молекулярную структуру воды, в продукт Life 02 добавляется в пять раз больше кислорода, чем в обычной бутылке с водой.

Компания не вдается в подробности того, как работает процесс насыщения кислородом, заявив лишь, что кислород отделяется от наружного воздуха и сжимается при другой температуре, а затем смешивается с бутилированной водой, сохраняя свойства воды неизменными.

Но пока не торгуйте своим Gatorade. Кислородное увлечение имеет достаточно недоброжелателей, которые говорят, что накопление O2, будь то вдыхание или переваривание, мало полезно для здоровых людей.

И, по мнению экспертов в области здравоохранения, поглощение кислорода через желудок почти ничего не дает.

«Если я помещу 100-процентный чистый кислород в желудок, он ничего не сделает с процессом оксигенации», — сказал доктор Майкл Ройзен, заведующий отделением анестезии и интенсивной терапии в больницах Чикагского университета. — Там может быть что-то еще, но это не кислород.

Но за продуктом стоит компания, и она рекламирует недавно завершенное исследование (оплаченное компанией) с участием 25 спортсменов, проведенное исследователями из Техасского женского университета в Дентоне, штат Техас.

Реклама

Двадцать мужчин и пять женщин, все бегуны в хорошей форме, были протестированы двойным слепым методом. В течение одной недели им давали либо насыщенную кислородом воду, либо обычную бутилированную воду.