ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΡΥΠΑΝΣΗ ΤΩΝ ΥΔΑΤΩΝ

1

 Ως ποιότητα νερού ορίζεται το σύνολο των χαρακτηριστικών που καθιστούν το νερό αποδεκτό για την επιθυμητή χρήση ( ύδρευσης, άρδευσης, βιομηχανίας, κολύμβησης, διαβίωσης ψαριών

)

.

 Ο έλεγχος της ποιότητας του νερού περιλαμβάνει τον καθορισμό και τον έλεγχο ορισμένων παραμέτρων, των

παραμέτρων (παραμέτρων ρύπανσης) ποιότητας –

 Ως ρύπανση νερού ορίζεται η ύπαρξη στο νερό ουσιών πέρα από τα φυσιολογικά όρια ( και ύπαρξη ουσιών που φυσιολογικά δεν υπάρχουν στο νερό).

2

Παράμετροι για τον χαρακτηρισμό της ποιότητας των υδάτων

       

Η επιβάρυνση της ποιότητας του νερού εξαρτάται από ένα τεράστιο αριθμό ρυπαντών, έτσι, ο αριθμός των παραμέτρων θα μπορούσε να είναι απεριόριστος. Όμως, γίνεται επιλογή των παραμέτρων που εξετάζονται με βάση τους στόχους ελέγχου , την προοριζόμενη χρήση, ή τη συχνότητα εμφάνισης κάποιου ρυπαντή.

ΟΡΓΑΝΟΛΗΠΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΛΕΓΧΟΥ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΤΟΞΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΡΑΔΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΙΔΙΚΟΙ ΕΛΕΓΧΟΙ

Έλεγχος Παραμέτρων Ποιότητας

3

     Ο έλεγχος των διαφόρων παραμέτρων ποιότητας γίνεται σε επιφανειακά και υπόγεια νερά που προορίζονται για αστική, αρδευτική, βιομηχανική χρήση, σε θαλάσσια νερά και σε υγρά αστικά και βιομηχανικά απόβλητα γιατί και αυτά καταλήγουν στο υδατικό περιβάλλον.

Οι παράμετροι που προσδιορίζονται Η μέθοδος προσδιορισμού τους Η συχνότητα ελέγχων Οι οριακές ανώτατες επιτρεπτές ή ενδεικτικές τιμές καθορίζονται νομοθετικά. Οι νομοθετικές διατάξεις αναθεωρούνται με προσθήκες νέων παραμέτρων ή με μεταβολές στις αποδεκτές τιμές.

4

ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ ΤΗΣ Ε.Ε.

  

Κανονισμοί (R) Regulations

: «άμεση ισχύ»

Οδηγίες (L) Directives

: υποχρεώνουν τα κράτη μέλη να λάβουν αναγκαία νομοθετικά μέτρα ώστε να εφαρμόσουν τις υποχρεώσεις που επιβάλουν. Συνήθως δίνεται περίοδος προσαρμογής (εναρμόνιση Ελληνικού Δικαίου)

Αποφάσεις (D) Decisions

: δεσμεύουν τα κράτη μέλη συνήθως αναφέρονται στη κύρωση διεθνών συμβάσεων, στην ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ ΕΚ και Κρατών Μελών , σύσταση επιτροπών κ.α Πρόγραμμα Δράσης για το Περιβάλλον: ορίζονται οι προτεραιότητες της Ευρωπαϊκής Πολιτικής Περιβάλλοντος

5

ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ ΤΗΣ Ε.Ε. ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΤΩΝ ΥΔΑΤΩΝ

Βρίσκεται σε συνεχή εξέλιξη  (1975-1990):Καθορισμός προτύπων ποιότητας νερού και προστασία επιφανειακών υδάτων που προορίζονταν για πόσιμο ή άλλες χρήσεις ( κολύμβησης, διαβίωσης ψαριών κ.α )   (1990~1996): περιορισμό ρήψης ρυπογόνων ουσιών- ο έλεγχος της ρύπανσης ως μέσο επίτευξης ποιοτικών προτύπων (1996 και μετά): ολοκληρωμένη προσέγγιση-βιώσιμη χρήση υδάτινων πόρων - Οδηγία Πλαίσιο 2000/60/ΕΚ WFD Water Framework Directive (όταν τεθεί σε πλήρη εφαρμογή θα αντικαταστήσει τις προηγούμενες)

6

Παράμετροι για τον χαρακτηρισμό της ποιότητας των υδάτων

Εξετάζονται έτσι ώστε να γνωρίζουμε:  Την προέλευση τους (σε ποιες ενώσεις οφείλεται η παρουσία τους)  Τις επιπτώσεις της παρουσίας – τη σημασία προσδιορισμού  Μονάδες μέτρησης  Αν υπάρχει σχέση με άλλη παράμετρο;  Μέθοδο προσδιορισμού  Αντιμετώπιση

ΟΡΓΑΝΟΛΗΠΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

7 Αναφέρονται στις χρησιμοποιούνται φυσιολογικές (εμφάνιση νερού) και εκτιμούνται υποκειμενικά, αλλά και αριθμητικές ιδιότητες τιμές για του νερού καλύτερη αξιολόγηση των αποτελεσμάτων ελέγχου



Χρώμα

 

Οσμή Γεύση



Θολερότητα

8 ΟΡΓΑΝΟΛΗΠΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

1. ΧΡΩΜΑ

      Οφείλεται: κολλοειδή και διαλυμένες ουσίες φυσικής προέλευσης (χουμικά οξέα, πλαγκτόν, τύρφη, μεταλλικά ιόντα σιδήρου ή μαγγανίου) ή σε τεχνητές χρωστικές ουσίες (υγρά βιομηχανικά απόβλητα π.χ. βαφείων) Έμμεσος δείκτης βαθμού ρύπανσης- καθιστά τα νερά ακατάλληλα για πόση και άλλες χρήσεις εμποδίζει διέλευση του φωτός και  φωτοσύνθεση «φαινόμενο χρώμα»- apparent color (χωρίς να έχει προηγηθεί διήθηση) «αληθινό χρώμα»- true color (χρώμα μετά από διήθηση) Προσδιορισμός της έντασης: Συγκριτική οπτική μέθοδο (visual comparison method) Φασματοφωτομετρική μέθοδο (spectrophotometric) *Η Οδηγία 98/83/ΕΚ ορίζει παραμετρική τιμή «αποδεκτό στους

καταναλωτές και άνευ ασυνήθους μεταβολής»

ΟΡΓΑΝΟΛΗΠΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

2. Γεύση/ 3.Οσμή (taste/odor

)

9

        -υποκειμενικές παράμετροι-

Γεύση

ευχάριστη γεύση οφείλεται στο Ο 2 , CO 2 , και στα δισανθρακικά άλατα άσχημη οφείλεται σε περιεχόμενες ξένες ουσίες: φαινόλες, χλώριο, σηπόμενες ουσίες, μικροοργανισμούς, μεταλλικά ιόντα

Οσμή

πτητικές ενώσεις που δημιουργούνται από την αποδόμηση οργανικής ύλης προϊόντα διάβρωσης μετάλλων χημικών βιομηχανικής και γεωργικής προέλευσης. απομακρύνονται όταν το νερό περάσει από στήλη ενεργού άνθρακα

Γεύση/ Οσμή 10

Μονάδα μέτρησης της γεύσης θεωρείται το κατώφλι γεύσης:

T.T.N=Threshhold Taste Number

Μονάδα μέτρησης της οσμής θεωρείται το κατώφλι γεύσης: T.O.N=

Threshhold Odor Number

Ο προσδιορισμός τους περιλαμβάνει την διαδοχική αραίωση του δείγματος με νερό άοσμο (άγευστο) μέχρις ότου να μην μπορεί να γίνει διαφοροποίηση μεταξύ του νερού αραίωσης και του αραιωμένου δείγματος.

T.O.N=

A



A B

.

όπου Α= mL δείγματος και Β= mL άοσμου νερού Η μέτρηση γίνεται σε δύο θερμοκρασίες, στους 12 o C με ενδεικτικές τιμές Τ .

Ο .

Ν για το πόσιμο νερό αντίστοιχα (Οδηγία 80/778 /ΕΚ) .

και 2 25 o C, και 3 Η Οδηγία 98/83/ΕΚ ορίζει παραμετρική τιμή «αποδεκτό στους καταναλωτές και άνευ ασυνήθους μεταβολής»

4.

ΟΡΓΑΝΟΛΗΠΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

Θολερότητα (turbidity)

11

        Καθοριστική παράμετρος ελέγχου της ποιότητας των νερών Οφείλεται σε αιωρούμενα σωματίδια από οργανικές ή ανόργανες ενώσεις - φυτικούς ή ζωικούς οργανισμούς (σωματίδια ιλύος, υδροξειδίων του σιδήρου και αργιλίου, διοξείδιο του πυριτίου, πλαγκτόν, κ.α.) Ο προσδιορισμός βασίζεται στη σκέδαση του φωτός από τα αιωρούμενα σωματίδια (νεφελομετρία). μονάδες N .

T .

U . ( Nefelometric Turbidity Units ). Μεγάλες τιμές θολερότητας >10 καθιστούν το νερό ακατάλληλο προς πόση.

Αυξημένη θολερότητα φωτοσύνθεσης  περιορισμό διέλευσης φωτός και  της Ένδειξη ευτροφισμού σε νερό λιμνών και θαλασσών

*Η Οδηγία 98/83/ΕΚ ορίζει παραμετρική τιμή «αποδεκτό στους καταναλωτές και άνευ ασυνήθους μεταβολής» Παραμετρική τιμή < 1 NTU στο νερό από εγκαταστάσεις επεξεργασίας

12

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

(σχέση με τη φυσική σύσταση των νερων) 

pH

     

Αγωγιμότητα Αλκαλικότητα Χλωριόντα Πυρίτιο Θειικά Θερμοκρασία

       

Ασβέστιο Μαγνήσιο Νάτριο Κάλιο Σκληρότητα Διαλυμένο οξυγόνο Στερεά Διοξείδιο του άνθρακα

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

Θερμοκρασία

13

     Σημαντική παράμετρος υδατικών οικοσυστημάτων 12 o νερό C ενδεικτική - 25 o C ανώτατη αποδεκτή για το πόσιμο σημαντική επίδραση σε όλες τις χημικές αντιδράσεις (βιολογικές και μη) και σε φυσικά φαινόμενα (δημιουργία ρευμάτων, οξυγόνωση του νερού, στη διαβίωση υδρόβιων οργανισμών)

θερμική ρύ π ανση

τα επιτρεπτά όρια θερμοκρασίας των υγρών αποβλήτων ρυθμίζονται νομοθετικά

14

Θερμική Ρύπανση Υδάτινου Συστήματος

  Θερμική ρύπανση: η αύξηση της θερμοκρασίας των νερών (κυρίως επιφανειακών) από την αποχέτευση θερμού νερού που χρησιμοποιείται ως νερό ψύξης εγκαταστάσεων (ενεργειακών και άλλων) βιομηχανιών  Επιπτώσεις : 1) μείωση της συγκέντρωσης διαλυμένου οξυγόνου λόγω της επιτάχυνσης βιοαποδόμησης οργανικής ύλης, 2) μείωση της διαλυτότητας του οξυγόνου, 3) μείωση της διάχυσης οξυγόνου στα κατώτερα στρώματα Συνέπειες : Ασφυξία και θάνατος, ανωμαλίες στην αναπαραγωγή και μεταβολισμό, ανάπτυξη ενός είδους σε βάρος άλλων, ευαισθησία σε τοξικές ύλες

15

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

pH

(ενεργός οξύτητα)

      σημαντική παράμετρος ελέγχου των νερών και των υγρών αποβλήτων pH απεσταγμένου νερού -βροχής = 5.6

pH θάλασσας= 7.5-8.4

pH επιφανειακών νερών ελαφρά αλκαλικό όταν διέρχεται από ασβεστούχα πετρώματα – ελαφρά όξινο όταν διέρχεται από πυριτικά 4< pH <9 τα επιτρεπτά όρια pH των υγρών αποβλήτων ρυθμίζονται νομοθετικά 6.5-8.5

Το pH βρίσκεται σε άμεση συνάρτηση με τη χημική μορφή των ενώσεων στο νερό

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ Αγωγιμότητα (conductivity)

16

       παρέχει πληροφορίες για: την ποιότητα του νερού, τη ποσότητα διαλυμένων αλάτων και για το βαθμό ρύπανσης ειδική αγωγιμότητα, κ σε μ mhos .

cm -1 (μ S .

cm -1 ) η ειδική αγωγιμότητα καθαρής βροχής 20-50 μ μ mhos .

cm -1 mhos .

cm -1 , ενώ βροχής σε περιοχές με αυξημένη ρύπανση έως και 500 Πόσιμο νερό ενδεικτική τιμή: 400μ mhos .

cm -1 Βιομηχανικά λύματα η τιμή μπορεί να φθάσει έως και 10.000 μ S cm -1 Εμπειρική συσχέτιση ειδικής αγωγιμότητας και ολικών διαλυμένων στερεών: TDS (mg.L

-1 )= k.f

f= συντελεστής 0,54-0,9

Στερεά

17

Τα διαλυμένα ή αδιάλυτα στερεά στα νερά επηρεάζουν τη χρήση των νερών-Τα διαλυμένα ή αδιάλυτα στερεά στα υγρά απόβλητα επηρεάζουν τη διαχείρισή τους 

Ολικά Στερεά ( Total Solids – TS )



Ολικά Αιωρούμενα Στερεά ( Total Suspended Solids – TSS )



Ολικά Διαλυμένα Στερεά ( Total Dissolved Solids – TDS)



Καθιζάνοντα στερεά ( Settleable Solids )

Ολικά Στερεά

(TS)

18

  Είναι το σύνολο των στερεών στο δείγμα και προσδιορίζονται με ζύγιση του υπολείμματος ορισμένου όγκου δείγματος μετά από ξήρανση στους 105 ο C σε mg/L.

Στη συνέχεια με πύρωση στους 550 ( VS ) ο C προσδιορίζονται τα πτητικά στερεά Ο προσδιορισμός τους παρέχει πληροφορίες για το επίπεδο επιβάρυνσης του αποδέκτη. Απότομη αύξηση δείχνει αποχέτευση (παράνομη) αστικών λυμάτων ή βιομηχανικών αποβλήτων .

Ολικά Αιωρούμενα Στερεά (TSS)

19

    Οργανικές και ανόργανες ουσίες με μικρό μέγεθος < δεν καθιζάνουν.

10 -3 mm – Ο προσδιορισμός τους σημαντικός στη διαχείριση υγρών αποβλήτων γιατί αποτελεί μέτρο ελέγχου της απόδοσης μονάδων επεξεργασίας. Στα νερά δημιουργούν θολότητα αισθητική υποβάθμιση , περιορισμό της διέλευσης του φωτός (→φωτοσύνθεσης).

Ορισμένος όγκος διηθείται με φίλτρο 0.45μ και ξηραίνεται στους 105 ο C , ζυγίζεται – εκφράζεται σε mg/L .

Γρήγορη μέτρηση των TSS γίνεται νεφελομετρικά (μονάδες ΝΤ U)

Ολικά Διαλυμένα Στερεά ( TDS)

20

 Ευδιάλυτα ανόργανα άλατα (άλατα αλκαλίων, χλωριούχα, θειικά, νιτρικά νιτρώδη κ.α.). Τα προβλήματα οφείλονται στα φυσικά χαρακτηριστικά των αλάτων.

    Φυσική και ανθρωπογενή προέλευση Ορισμένος όγκος διηθείται με φίλτρο 0.45μ. Το διήθημα ξηραίνεται στους 105 ο C , ζυγίζεται το υπόλειμμα – εκφράζεται σε mg/L .

Γρήγορη μέτρηση γίνεται με τη μέτρηση της ειδικής αγωγιμότητας TDS (mg.L

-1 )= k.f f= συντελεστής 0,54-0,9

Καθιζάνοντα Στερεά

21

 Στερεά που καθιζάνουν σε συνθήκες ηρεμίας  Ο προσδιορισμός τους γίνεται ογκομετρικά σε βαθμονομημένο όργανο (φιάλη Imhoff) . Το δείγμα αφήνεται να ηρεμήσει 1 hr - σε ml/L  Σχηματίζουν πυθμενική ιλύ φράσσουν επιφανειακό στρώμα του εδάφους - αποτίθενται σε αρδευτικές δεξαμενές, αγωγούς  Χρησιμοποιείται στο σχεδιασμό αξιολόγηση των δεξαμενών καθίζησης και την

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

Σκληρότητα

22

         Παράμετρος που προσδιορίζει τη χρήση του νερού O φείλεται στα δισθενή κατιόντα ( Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ ) Ως σκληρότητα του νερού ορίζεται ως το άθροισμα των συγκεντρώσεων του ασβεστίου και μαγνησίου Εκφράζεται: σε ισοδύναμη ποσότητα CaCO 3 , δηλαδή σε mg CaCO 3 / L νερού σε ppm ισοδύναμης ποσότητας CaCO 3 .

γερμανικός βαθμός σκληρότητας (

mg CaO ανά λίτρο νερού.

1 d 0

) αντιπροσωπεύει 10

γαλλικός βαθμός σκληρότητας (

CaCO 3 1 ανά λίτρο νερού. mg CaCO 3 = 1 ppm CaCO 3 =

1

0,1 f

f 0

) αντιπροσωπεύει 10 0

=

0,056 d 0 mg

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

Σκληρότητα

23

   Διακρίνεται σε μόνιμη και παροδική Η «παροδική» ή «ανθρακική σκληρότητα» οφείλεται στα ευδιάλυτα όξινα ανθρακικά άλατα του ασβεστίου και του μαγνησίου. Ca(HCO 3 ) 2  CaCO 3  + CO 2  + H 2 O Η “μόνιμη σκληρότητα” ή «μη ανθρακική σκληρότητα» του νερού οφείλεται στα χλωριούχα και τα θειϊκά άλατα του ασβεστίου και του μαγνησίου.  Το σύνολο της παροδικής και της μόνιμης σκληρότητας αποτελεί την ολική σκληρότητα

Σκληρότητα

24

   Ο προσδιορισμός της σκληρότητας γίνεται με συμπλοκομετρική ογκομέτρηση των κατιόντων με διάλυμα EDTA παρουσία δείκτη EBT (μέλαν εριόχρωμα Τ) Επίσης μπορεί να υπολογισθεί εφόσον είναι γνωστές οι συγκεντρώσεις των κατιόντων στα οποία οφείλεται .

Η ολική σκληρότητα σε από τη σχέση ΤΗ= 50 mg CaCO συγκεντρώσεις δίδονται σε meq/L 3 / L νερού δίνεται [Ca +Mg] αν οι

25 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

Σκληρότητα

Το νερό με ολική σκληρότητα

    

0-60 mg CaCO

3

/ L - μαλακό νερό 60-120 120-200 mg CaCO

3

/ L mg CaCO

3

/ L - μέτρια σκληρό, - σκληρό > 200 mg CaCO

3

/ L - πολύ σκληρό Για το πόσιμο νερό η σκληρότητα 80-150 mg CaCO

3

/ L (ελάχιστη 60 ) σύμφωνα με την Οδηγία 98/83/ΕΚ για αποσκληρυμένα νερά .

26

Σκληρότητα

 Σκληρό νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πόσιμο αν είναι ανάγκη-δεν έχει καλή γεύση  επιδημιολογικές μελέτες δείχνουν συσχέτιση μεταξύ αυξημένης σκληρότητας και μείωσης καρδιαγγειακών παθήσεων.

 Ακατάλληλο για πλύσιμο  Ακατάλληλο να χρησιμοποιηθεί στη βιομηχανία (απόθεση ανθρακικών αλάτων σε λέβητες σωλήνες, κλπ.)

Αφαίρεση σκληρότητας με χημική καταβύθιση

27

    Η αποσκλήρυνση του νερού αποβλέπει στην απομάκρυνση (ελάττωση της συγκέντρωσης) των ιόντων Ca 2+ και Mg 2+ Το μαγνήσιο απομακρύνεται με τη μορφή Mg(OH) 2 και τα HCO 3 ως ανθρακικό ασβέστιο CaCO 3 : Mg Ca 2+ 2+ + + CO 3 -2 2ΟΗ   CaCO Mg(OH) 3 2 ( ( s ) s ) ενώ το ασβέστιο Η ελάττωση της συγκέντρωσης του μαγνησίου επιτυγχάνεται διά μέσου της αύξησης του pH στην τιμή 10,8-11,0 Για την καταβύθιση ανθρακικού ασβεστίου το pH θα πρέπει να ανυψωθεί στη τιμή 10,3. Αν το νερό περιέχει μη ανθρακική (μόνιμη) σκληρότητα για να προκύψουν όλα τα CO 3 -2 την καταβύθιση όλων των ιόντων που απαιτούνται για Ca 2+ , γίνεται προσθήκη σόδας Na 2 CO 3.

Aποσκλήρυνση του νερού

28



Μέθοδος με ασβέστη και σόδα.

Η τεχνική αυτή γίνεται σε δύο στάδια:    Ca(HCO CaCl 2 3 ) 2 + Na 2 + Ca(OH) 2 CO 3   CaCO 2CaCO 3  3  + 2H + 2NaCl 2 O CaSO 4 + Na 2 CO 3  CaCO 3   + Na 2 SO 4

29

Aποσκλήρυνση του νερού

 

Μέθοδος με καυστικό νάτριο και σόδα

Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται στις περιπτώσεις που η παροδική και η μόνιμη σκληρότητα είναι στα ίδια επίπεδα. Η αποσκλήρυνση γίνεται σύμφωνα με τις αντιδράσεις:   Ca(HCO 3 ) 2 +2NaOH  CaCO 3  CaCl 2 + Na 2 CO 3  CaCO 3  + Na 2 CO + 2NaCl 3 + 2H 2 O

Μέσα Ιοντοεναλλαγής

30

  Υπάρχουν τόσο φυσικά όσο και συνθετικά υλικά ιοντοεναλλαγής. Τα φυσικά υλικά (ζεόλιθοι) ήταν τα πρώτα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν με επιτυχία για την αποσκλήρυνση του νερού σε βιομηχανική κλίμακα , ενώ σήμερα έχουν σχεδόν επικρατήσει οι οργανικές συνθετικές ρητίνες, εξαιτίας των υψηλών αποδόσεων και των ελεγχόμενων ιδιοτήτων τους.

Η επεξεργασία με τη μέθοδο αυτή, πραγματοποιείται με χρήση καταλλήλων στηλών οι οποίες πληρώνονται με ιοντοεναλλάκτη. Μέσα από τις στήλες διέρχεται το νερό, ο ιοντοεναλλάκτης δεσμεύει τα προς απομάκρυνση ιόντα και στο τέλος αναγεννάται για να επαναχρησιμοποιηθεί.

Στις συσκευές της ιοντοεναλλαγής ανταλλάσσεται ένα ιόν με κάποιο άλλο, κρατείται προσωρινά στο μέσο και κατόπιν απελευθερώνεται στο διάλυμα αναγέννησης.

31

Στήλες ιοντοεναλλαγής

Φυσικά υλικά ιοντοεναλλαγής -Ζεόλιθοι

32

   Οι ζεόλιθοι, φυσικοί και συνθετικοί, είναι κρυσταλλικά ανόργανα πολυμερή υλικά που ο δομικός σκελετός τους σχηματίζει χαρακτηριστικές οπές.

Έχουν τη μορφή πορώδους λίθου, ο οποίος με ισχυρή θέρμανση οδηγεί στο βρασμό του νερού που έχει συγκρατήσει (ζεόλιθος προέρχεται από τις λέξεις ζέον και λίθος).

Είναι αργιλιοπυριτικές ενώσεις, οι κρύσταλλοι των οποίων αποτελούνται από τετράεδρα έχει αντικατασταθεί από SiO 4 4 , σε μερικά από τα οποία το Al 3+ . Τα τετράεδρα [(Si,Al)O 4 ] -4 Si 4+ ενώνονται μεταξύ τους (με τα κοινά οξυγόνα των κορυφών τους) και σχηματίζουν πολύεδρα, δημιουργώντας, ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσής τους, τρισδιάστατα πλέγματα με διαύλους (channels) ή κοιλότητες (cavities) εντός των οποίων συγκρατούνται, συνήθως χαλαρά, μόρια νερού και κατιόντα (κυρίως Ca, Na, K), υπό ανταλλάξιμη μορφή

33

Μέθοδος ζεολίθων Απομάκρυνση ασβεστίου:Κατά τη διέλευση του νερού, μέσα από μια στήλη ζεολίθου, γίνεται ιοντοεναλλαγή των ιόντων Na + με τα ιόντα Ca 2+ .Ο ζεόλιθος μετά τη χρήση του μπορεί να αναγεννηθεί με κατεργασία με πυκνό διάλυμα χλωριούχου νατρίου.

34

Μέθοδος ιοντοεναλλακτικών ρητίνων.

πολυμερή υλικά οργανικής φύσης με πορώδη σκελετό, πάνω στον οποίο είναι χαλαρά συνδεδεμένες όξινες (Η + ) ή βασικές (ΟΗ ) ομάδες.



Ανταλλαγή κατιόντων

CaSO 4 NaCl + 2Η + [ρητίνη] + Η + [ρητίνη]   Η 2 S Ο HCl + Na 4 + + Ca +2 [ρητίνη] [ρητίνη] 

Ανταλλαγή ανιόντων

Η 2 S Ο 4 + 2OΗ [ρητίνη]  HCl+ OΗ [ρητίνη]  Η 2 2Η 2 O + S O + Cl Ο 4 -2 [ρητίνη] [ρητίνη]

35 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

Χλωριόντα

      κύρια κατηγορία ανόργανων συστατικών των φυσικών υδάτων η συγκέντρωσή τους ποικίλει ανάλογα με την κατηγορία και την προέλευσή του νερού Η παρουσία των χλωριόντων στα ύδατα καθορίζει τη χρήση τους (πόσιμο, άρδευσης, νερό για βιομηχανική χρήση) Η συγκέντρωση τους στα αστικά λύματα και τα στραγγίσματα στερεών απορριμάτων είναι σχετικά μεγάλη.

Αυξημένες συγκεντρώσεις στα υπόγεια ύδατα είναι σοβαρή ένδειξη ρύπανσης από χώρους τελικής διάθεσης στερεών αποβλήτων, ή από εισροή θαλάσσιου νερού, ή διοχέτευση αστικών λυμάτων.

Νερό που περιέχει συγκέντρωση > 250 mg/L αποκτά αλμυρή γεύση.

Συγκεντρώσεις πάνω από 200 mg/L στο πόσιμο έχουν δυσμενείς επιπτώσεις

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

Ασβέστιο

36

    Είναι το δεύτερο σε συγκέντρωση συστατικό των φυσικών νερών. Εισέρχεται στο νερό από διάφορα πετρώματα, όπως ασβεστόλιθο (CaCO 3 ), δολομίτη (CaCO 3 .MgCO

3 ), γύψο (CaSO 4 .2H

2 O), φθοριούχο ασβέστιο (CaF 2 ) κ.α. η συγκέντρωση στο πόσιμο νερό 10-100 mg/L. Νερό που περιέχει 40-100 mg/L ασβέστιο θεωρείται σκληρό έως πολύ σκληρό. απαραίτητο στοιχείο της διατροφής των ζώντων οργανισμών (ανθρώπου-ζώων, φυτών)

37 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

Πυρίτιο

      το πιο διαδεδομένο στοιχείο (μετά το οξυγόνο) παρόν σχεδόν σε όλα τα πετρώματα και νερά.

Το (SiO 4 4 ) είναι η κύρια μορφή του στα διάφορα ορυκτά. μεταφέρεται στα νερά σε μορφή κολλοειδούς ή ιόντων με τη μορφή πυριτικού οξέος (H 4 SiO 4 ) ή υδροξειδίου του πυριτίου (Si(OH) 4 ). Η συγκέντρωση του διαλυτού πυριτίου εκφράζεται ως ισοδύναμη ποσότητα δοιξειδίου του πυριτίου, SiO 2 (silica) σε mg/L.

Προσδιορίζεται φασματοφωτομετρικά με μολυβδαινικό αμμώνιο.

38 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

Θειικά

      Ευρέως διαδεδομένα στα φυσικά νερά.

Προσδίδουν δυσάρεστη οσμή και γεύση ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα αντιδραστήρια στη βιομηχανία είναι το θειικό οξύ, ο θειούχος σίδηρος και άλλα θειούχα και θειικά άλατα.

Τα θειικά άλατα του ασβεστίου και μαγνησίου έχουν υπακτική δράση η μέγιστη επιτρεπτή συγκέντρωση στο πόσιμο νερό:250 mg/L. η ύπαρξη αερόβιων συνθηκών ευνοεί τη μετατροπή των θειούχων σε θειικά, ενώ αναερόβιες συνθήκες την μετατροπή θειικών προς θειούχα

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

Μαγνήσιο

39

       Στο νερό εισέρχεται από δολομιτικά (CaCO 3 .MgCO

3 ) και από διάφορα πυριτικά και αργιλοπυριτικά πετρώματα. Η συγκέντρωση του Mg στο πόσιμο νερό 4-40 mg/L.

Η σκληρότητα του νερού οφείλεται κυρίως στο μαγνήσιο και το ασβέστιο απαραίτητο στον ανθρώπινο οργανισμό συνιστώμενη ημερήσια δόση ενηλίκων είναι 250 mg Η παρουσία μαγνησίου στο νερό είναι επιθυμητή και στα νερά άρδευσης γιατί είναι απαραίτητο θρεπτικό συστατικό των φυτών και λειτουργεί ως εδαφοβελτιωτικό. Σε μεγάλες συγκεντρώσεις έχει υπακτική δράση

40 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

Κάλιο

 βρίσκεται συνήθως σε μικρές συγκεντρώσεις στα φυσικά νερά.

 Η μέγιστη επιτρεπτή συγκέντρωση του στο πόσιμο νερό είναι 12 mg / L .

 Είναι απαραίτητο θρεπτικό συστατικό των φυτικών οργανισμών. Αυξάνει την ικανότητα αφομοίωσης διοξειδίου του άνθρακα.

 Σε μεγάλες συγκεντρώσεις έχει υπακτική δράση ενώ σε πολύ μεγάλες είναι τοξικό

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

Νάτριο

41

      εισέρχεται στα φυσικά νερά από διάφορα πετρώματα: ορυκτό χλωριούχο νάτριο, αργιλιοπυριτικά ορυκτά νατρίου (NaAlSiO NaAlSi 3 O 8 ).

4 , Οι συγκεντρώσεις νατρίου στα γλυκά φυσικά νερά είναι μικρή.

Μεγάλες συγκεντρώσεις οφείλονται σε λιπάσματα, θαλάσσιου νερού.

εισροή Η μέγιστη επιτρεπτή συγκέντρωση στο πόσιμο νερό είναι 150 175 mg/L. Ενδεικτική τιμή: 20 mg/L.

Ένα από τα ανόργανα συστατικά (Ca εδαφών.

2+ , Mg 2+ , Νa + ) που προσδιορίζεται στα επεξεργασμένα αστικά λύματα για την αξιολόγηση της καταλληλότητας των λυμάτων για άρδευση δυσμενή επίδραση στα εδάφη και στις καλλιέργειες.

42

ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ ΓΙΑ ΑΡΔΕΥΤΙΚΗ ΧΡΗΣΗ Ο συντελεστής προσρόφησης νατρίου Adsorption Ratio) γνωστός ως S.A.R

(Sodium ισούται με :

Na Ca



Mg

2 όπου οι συγκεντρώσεις Νa, Ca και Μg αναφέρονται σε meq/L Όσο πιο μικρή τιμή έχει η παραπάνω σχέση τόσο καλύτερο το νερό για άρδευση (<3). Οι τιμές S.A.R μεταβάλλονται σε συνάρτηση με την ειδική αγωγιμότητα.