СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МУТНОСТИ ВОДЫ
METHOD OF DETERMINING WATER TURBIDITY

Изобретение относится к гидрометрии и мелиорации и может быть использовано для определения мутности воды (массы взвешенных наносов, взвешенных твердых частиц, массы частиц более 100 ммк - суспензий или взвесей, массы коллоидных частиц размером от 90 до 100 ммк - суспензоидов) в естественных и искусственных водоемах и водотоках (морях, озерах, прудах, реках, оросительных и обводнительных каналах и трубопроводах, поверхностных, сточных и сбросных водах).
3
Известно несколько способов определения мутности воды с использованием бумажных, среднефильтрующих беззольных, стекловолокнистых фильтров, через которые профильтровывают пробу воды обычным способом безнапорно, автоматически, под вакуумом или давлением, после предварительного отстоя (Возная Н.Ф. Химия воды и микробиология: Учебное пособие для ВУЗОВ. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. школа, 1979. - С.71-103. Карасев И.Ф., Шумков И.Г. Гидрометрия. Учебник для техникумов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - с.203-234. Мелиорация: Энциклопедический справочник / [Редкол: И.П.Шемякин (гл. ред.) и др.; Под общ. ред. А.И.Мурашко]. - Мн. Белорус. Сов. Энцикл., 1984. с.291. Фомин Г.С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам / Энциклопедический справочник. - 3-е изд. перераб. и доп. М.: Издательство «Протектор», 2000. - с.173-176). При определении мутности воды с помощью этих способов фильтры до и после фильтрования пробы высушивают в сушильном шкафу при 105°С до постоянного веса. После сушки фильтры взвешивают и по разности веса после и до фильтрования находят массу взвешенных частиц, которую относят к единице объема воды в мг/л, г/л, г/м, что соответствует и является выражением мутности воды.
Недостатками известных способов определения мутности воды является значительная трудоемкость, энергоемкость и продолжительность процесса во времени, необходимость применения большого количества лабораторного оборудования (колб, воронок, аналитических весов, вакуумных и напорообразующих установок, сушильных шкафов). Больше всего времени (более 70%) и электроэнергии (более 90%) затрачивается на сушку фильтров до и после фильтрования пробы воды. Необходимость сушки фильтров затрудняет или полностью исключает возможность определения мутности воды сразу же непосредственно на месте отбора пробы, что влечет за собой необходимость консервации, транспортировки образца в лабораторию, снижает достоверность полученных данных, оперативность принятия решений и действий по улучшению качества воды и охране природы.
Наиболее близким техническим решением определения мутности воды является способ (метод), когда количество взвешенных наносов в пробе воды определяется по разнице между результатами взвешивания на аналитических весах (точность до 0,0001 г) среднефильтрующих беззольных фильтров после и до автоматического фильтрования и их последующей сушки в термостате в течение нескольких часов при температуре 105-110°С до полного удаления из них влаги (Карасев И.Ф., Шумков И.Г. Гидрометрия. Учебник для техникумов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - с.203-234).
Недостатками данного способа определения мутности воды являются значительные затраты труда, времени и электроэнергии, что связанно главным образом с необходимостью сушки фильтров до и после фильтрования образца, его консервацией и транспортировкой от места отбора до лаборатории из-за трудностей применения способа в полевых условиях.
Техническим результатом, достигаемым изобретением, является упрощение способа определения мутности воды, снижение затрат труда, времени, электроэнергии при подготовке и проведении анализа и возможность его применения в полевых условиях.
Результат достигается тем, что фильтр предварительно увлажняют, после чего вертикально устанавливают на штатив до стекания гравитационной капельно-жидкой влаги, сразу после фильтрования фильтр снова вертикально устанавливают на штативе до стекания гравитационной капельно-жидкой влаги, а взвешивание фильтра до и после фильтрования осуществляют без сушки в термостате (сушильном шкафу).
Для исключения ошибки при определении мутности воды предложенным способом фильтр увлажняется предварительно профильтрованной водой из того же источника или дистиллированной водой. Для более быстрого удаления гравитационной, капельно-жидкой влаги смоченный фильтр до и после фильтрования помещают на фильтровальную бумагу стороной, противоположной той, на которой накапливаются взвешенные вещества при фильтровании.
Способ определения мутности воды заключается в том, что пробу воды для определения мутности отбирают из открытых источников батометрами или бутылкой, а из трубопроводов - через кран (водовыпуски) в емкости. Из батометров и емкостей после энергичного взбалтывания пробу воды переливают в прозрачные хорошо вымытые бутылки, закрытые пробкой со вставленной в нее стеклянной трубочкой с краном. Анализ проб воды необходимо делать как можно быстрее в течение первых четырех часов после отбора.
Предложенный способ позволяет определить мутность воды сразу же на месте отбора пробы. Для этого перед выходом на объект в лабораторных условиях необходимое количество фильтров увлажняют в предварительно профильтрованной воде источника или в дисцилированной воде, ставят вертикально в штатив для стекания гравитационной, капельно-жидкой влаги, после этого взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,1 мг и укладывают в эксикатор или чашку петри, чтобы исключить подсушивание. При наличии аналитических весов в мобильной лаборатории перечисленные операции (увлажнение, стекание гравитационной влаги на штативе, взвешивание) можно выполнить непосредственно на месте отбора пробы.
После отбора пробы, взбалтывания и переливания в бутылку приступают к фильтрованию образца через предварительно увлажненный и взвешенный фильтр прямо на месте отбора или в лаборатории. Для этого бутылку устанавливают в отверстие штатива пробкой со стеклянной трубкой и краном вниз и под нее ставят колбу для сбора фильтрата с воронкой и заранее увлажненным и взвешенным фильтром. Открывают кран на трубке, вставленной в пробку и горлышко бутылки, и заполняют воронку с фильтром водой анализируемого образца до уровня конца трубки и ниже края фильтра на один сантиметр. Это достигается изменением на штативе высоты бутылки с пробкой, трубкой и краном. В дальнейшем уровень воды в воронке будет автоматически поддерживаться за счет образования вакуума в бутылке, до окончания фильтрования всего образца воды.
3
Через 5-10 минут, после того как профильтруется весь образец воды, фильтр из воронки осторожно вынимают пинцетами и устанавливают вертикально в штатив для стекания гравитационной влаги, после чего сворачивают внутрь стороной, где находится осадок, и взвешивают на аналитических весах. При необходимости транспортировки в лабораторию при отсутствии весов сложенный фильтр укладывают в эксикатор и чашку петри и в лаборатории взвешивают на аналитических весах. По разности веса фильтра после и до фильтрования определяют массу взвешенных частиц к единице объема воды и находят мутность воды в мг/л, г/л, г/м.
Лабораторные анализы по определению мутности воды магистрального канала Азовской оросительной системы (АОС) новым способом и по прототипу представлены в таблице.
Способы определения мутности воды
Мутность, мг/л
Погрешность, мг/л
Относительная ошибка, %
Прототип
179,75
-
Новый
182,00
2,25
1,25
Точность опыта, %
0,10
-
НСР<sub>095</sub>, мг/л
-
0,81
-
095
Установлено, что при доверительной вероятности 95% точность опыта была достаточно высокой и составила 0,10%. При наименьшей существенной разности между прототипом и новым способом HCP=0,81 мг/л абсолютная погрешность составила 2,25 мг/л, а относительная ошибка 1,25%. То есть, ошибка определения мутности по новому способу находится в пределах доверительной вероятности и не влияет на результаты анализа.
Лабораторные исследования по определению мутности воды показали, что при новом влажностном способе по сравнению с прототипом проведение анализа упрощается, так как отсутствует двойная сушка фильтров до и после фильтрации, а следовательно, не нужен сушильный шкаф и электроэнергия. При новом способе определения мутности воды в сравнении с прототипом уменьшаются затраты труда в 1,5-2,0 раза, электроэнергии вообще не требуется, время анализа уменьшается в 5-7 раз. При этом анализ на мутность можно провести сразу же после отбора проб воды непосредственно у источника, что обеспечивает высокую точность определения.