62. Quali sono i metodi per misurare il cianuro?
I metodi di analisi comunemente utilizzati per il cianuro sono la titolazione volumetrica e la spettrofotometria. Le norme GB7486-87 e GB7487-87 specificano rispettivamente i metodi di determinazione del cianuro totale e del cianuro. Il metodo di titolazione volumetrica è adatto per l'analisi di campioni di acqua ad alta concentrazione di cianuro, con un intervallo di misurazione da 1 a 100 mg/L; il metodo spettrofotometrico comprende il metodo colorimetrico acido isonicotinico-pirazolone e il metodo colorimetrico arsina-acido barbiturico. È adatto per l'analisi di campioni di acqua a bassa concentrazione di cianuro, con un intervallo di misurazione da 0,004 a 0,25 mg/L.
Il principio della titolazione volumetrica consiste nel titolare con una soluzione standard di nitrato d'argento. Gli ioni cianuro e il nitrato d'argento generano ioni complessi di cianuro d'argento solubili. Gli ioni d'argento in eccesso reagiscono con la soluzione indicatrice di cloruro d'argento e la soluzione cambia colore da giallo a rosso-arancio. Il principio della spettrofotometria è che, in condizioni neutre, il cianuro reagisce con la cloramina T per formare cloruro di cianogeno, che poi reagisce con l'apiridina per formare glutinedialdeide, la quale reagisce con l'apiridinone o l'acido barbiturico producendo un colorante blu o rosso-violaceo, e l'intensità del colore è proporzionale al contenuto di cianuro.
Sia nelle misurazioni di titolazione che in quelle spettrofotometriche si riscontrano alcuni fattori di interferenza, pertanto sono generalmente necessari trattamenti preliminari come l'aggiunta di sostanze chimiche specifiche e la predistillazione. Quando la concentrazione delle sostanze interferenti non è molto elevata, l'obiettivo può essere raggiunto solo tramite la predistillazione.
63. Quali sono le precauzioni da adottare per la misurazione del cianuro?
⑴Il cianuro è altamente tossico, così come l'arsenico. È necessario prestare particolare attenzione durante le operazioni di analisi, che devono essere eseguite sotto cappa aspirante per evitare la contaminazione della pelle e degli occhi. Quando la concentrazione di sostanze interferenti nel campione d'acqua non è molto elevata, il cianuro semplice viene convertito in acido cianidrico e rilasciato dall'acqua tramite predistillazione in condizioni acide, quindi viene raccolto attraverso una soluzione di lavaggio con idrossido di sodio e infine il cianuro semplice viene riconvertito in acido cianidrico. Ciò consente di distinguere il cianuro semplice dal cianuro complesso, aumentando la concentrazione di cianuro e abbassando il limite di rilevamento.
2. Se la concentrazione di sostanze interferenti nei campioni d'acqua è relativamente elevata, è necessario adottare innanzitutto le misure appropriate per eliminarne gli effetti. La presenza di ossidanti decompone il cianuro. Se si sospetta la presenza di ossidanti nell'acqua, è possibile aggiungere una quantità adeguata di tiosolfato di sodio per eliminarne l'interferenza. I campioni d'acqua devono essere conservati in bottiglie di polietilene e analizzati entro 24 ore dal prelievo. Se necessario, si può aggiungere idrossido di sodio solido o una soluzione concentrata di idrossido di sodio per aumentare il valore del pH del campione d'acqua a 12-12,5.
⑶ Durante la distillazione acida, il solfuro può evaporare sotto forma di acido solfidrico ed essere assorbito dal liquido alcalino, quindi deve essere rimosso preventivamente. Esistono due modi per rimuovere lo zolfo. Il primo consiste nell'aggiungere un ossidante che non ossida gli ioni CN- (come il permanganato di potassio) in condizioni acide per ossidare gli ioni S2- e quindi distillare il tutto; il secondo consiste nell'aggiungere una quantità appropriata di polvere solida di CdCO3 o CbCO3 per generare il metallo. Il solfuro precipita, il precipitato viene filtrato e quindi distillato.
⑷Durante la distillazione acida, anche le sostanze oleose possono evaporare. In questo caso, è possibile utilizzare acido acetico (1+9) per regolare il valore del pH del campione d'acqua a 6~7, quindi aggiungere rapidamente il 20% del volume del campione d'acqua a esano o cloroformio. Estrarre (non più volte), quindi utilizzare immediatamente una soluzione di idrossido di sodio per aumentare il valore del pH del campione d'acqua a 12~12,5 e quindi distillare.
⑸ Durante la distillazione acida di campioni d'acqua contenenti elevate concentrazioni di carbonati, l'anidride carbonica viene rilasciata e raccolta dalla soluzione di lavaggio a base di idrossido di sodio, influenzando i risultati della misurazione. In presenza di acque reflue ad alta concentrazione di carbonati, è possibile utilizzare idrossido di calcio al posto dell'idrossido di sodio per fissare il campione d'acqua, in modo da aumentare il valore del pH del campione a 12~12,5 e, dopo la precipitazione, versare il surnatante nella bottiglia del campione.
⑹ Quando si misura il cianuro tramite fotometria, il valore del pH della soluzione di reazione influenza direttamente il valore di assorbanza del colore. Pertanto, la concentrazione alcalina della soluzione di assorbimento deve essere rigorosamente controllata e occorre prestare attenzione alla capacità tampone del tampone fosfato. Dopo aver aggiunto una certa quantità di tampone, è necessario verificare che si raggiunga l'intervallo di pH ottimale. Inoltre, dopo la preparazione del tampone fosfato, il suo valore di pH deve essere misurato con un pHmetro per verificare che soddisfi i requisiti ed evitare deviazioni significative dovute a reagenti impuri o alla presenza di acqua di cristallizzazione.
⑺La variazione del contenuto di cloro disponibile nel cloruro di ammonio T è un'altra causa comune di determinazione inaccurata del cianuro. Quando non si verifica alcuno sviluppo del colore o lo sviluppo del colore non è lineare e la sensibilità è bassa, oltre alla deviazione del valore del pH della soluzione, ciò è spesso correlato alla qualità del cloruro di ammonio T. Pertanto, il contenuto di cloro disponibile nel cloruro di ammonio T deve essere superiore all'11%. Se si è decomposto o ha formato un precipitato torbido dopo la preparazione, non può essere riutilizzato.
64. Cosa sono le biofasi?
Nel processo di trattamento biologico aerobico, indipendentemente dalla forma della struttura e dal processo, la materia organica presente nelle acque reflue viene ossidata e decomposta in materia inorganica grazie all'attività metabolica dei microrganismi del fango attivo e del biofilm presenti nell'impianto di trattamento. In questo modo, le acque reflue vengono depurate. La qualità dell'effluente trattato è correlata al tipo, alla quantità e all'attività metabolica dei microrganismi che compongono il fango attivo e il biofilm. La progettazione e la gestione operativa quotidiana degli impianti di depurazione delle acque reflue hanno come obiettivo principale quello di fornire un ambiente di vita ottimale per i microrganismi del fango attivo e del biofilm, in modo che possano esprimere al meglio la loro vitalità metabolica.
Nel processo di trattamento biologico delle acque reflue, i microrganismi costituiscono un gruppo eterogeneo: i fanghi attivi sono composti da una varietà di microrganismi, e questi devono interagire tra loro e abitare un ambiente ecologicamente equilibrato. I diversi tipi di microrganismi hanno le proprie regole di crescita nei sistemi di trattamento biologico. Ad esempio, quando la concentrazione di materia organica è elevata, i batteri che si nutrono di materia organica sono dominanti e naturalmente rappresentano la maggior parte dei microrganismi. Quando il numero di batteri è elevato, compaiono inevitabilmente protozoi che si nutrono di batteri, e successivamente micrometazoi che si nutrono sia di batteri che di protozoi.
L'analisi al microscopio microbiologico del modello di crescita dei microrganismi nei fanghi attivi aiuta a comprendere la qualità dell'acqua nel processo di depurazione. Se durante l'esame microscopico si riscontra un elevato numero di flagellati, significa che la concentrazione di materia organica nelle acque reflue è ancora alta e necessita di ulteriore trattamento; se durante l'esame microscopico si riscontrano ciliati natanti, significa che le acque reflue sono state trattate in una certa misura; se durante l'esame microscopico si riscontrano ciliati sessili, ma in numero ridotto, significa che nelle acque reflue sono presenti pochissima materia organica e batteri liberi e che le acque reflue sono prossime alla stabilità; se al microscopio si riscontrano rotiferi, significa che la qualità dell'acqua è relativamente stabile.
65. Cos'è la microscopia biografica? Qual è la sua funzione?
La microscopia in biofase può essere generalmente utilizzata solo per stimare lo stato generale della qualità dell'acqua. Si tratta di un test qualitativo e non può essere utilizzato come indicatore di controllo per la qualità degli effluenti degli impianti di depurazione. Per monitorare i cambiamenti nella successione della microfauna, è necessario anche effettuare conteggi regolari.
I fanghi attivi e il biofilm sono i componenti principali del trattamento biologico delle acque reflue. La crescita, la riproduzione e le attività metaboliche dei microrganismi nei fanghi, nonché la successione tra le specie microbiche, possono riflettere direttamente lo stato del trattamento. Rispetto alla determinazione della concentrazione di materia organica e di sostanze tossiche, la microscopia biologica è molto più semplice. Permette di comprendere in qualsiasi momento le variazioni e la crescita e il declino della popolazione di protozoi nei fanghi attivi, consentendo così di valutare preliminarmente il grado di depurazione delle acque reflue o la qualità dell'acqua in ingresso, nonché la normalità delle condizioni operative. Pertanto, oltre ai metodi fisico-chimici per misurare le proprietà dei fanghi attivi, è possibile utilizzare anche un microscopio per osservare la morfologia individuale, la crescita, il movimento e la quantità relativa dei microrganismi, al fine di valutare il funzionamento dell'impianto di depurazione, individuare tempestivamente eventuali anomalie e adottare le misure appropriate per garantire il funzionamento stabile dell'impianto e migliorarne l'efficacia.
66. A cosa dobbiamo prestare attenzione quando osserviamo gli organismi a basso ingrandimento?
L'osservazione a basso ingrandimento permette di osservare il quadro completo della fase biologica. Prestare attenzione alle dimensioni dei fiocchi di fango, alla compattezza della struttura del fango, alla proporzione di batteri gelatinosi e filamentosi e al loro stato di crescita, registrando e descrivendo i dati necessari. Il fango con fiocchi di grandi dimensioni presenta una buona sedimentazione e una forte resistenza all'impatto di carichi elevati.
I fiocchi di fango possono essere suddivisi in tre categorie in base al loro diametro medio: i fiocchi di fango con un diametro medio >500 μm sono chiamati fango a grana grossa,<150 μm are small-grained sludge, and those between 150 500 medium-grained sludge. .
Le proprietà dei fiocchi di fango si riferiscono alla forma, alla struttura, alla compattezza dei fiocchi stessi e al numero di batteri filamentosi presenti nel fango. All'esame microscopico, i fiocchi di fango che hanno una forma approssimativamente rotonda vengono definiti fiocchi rotondi, mentre quelli che si discostano completamente dalla forma rotonda sono definiti fiocchi di forma irregolare.
Le strutture reticolari vuote all'interno dei fiocchi, collegate alla sospensione esterna, sono chiamate strutture aperte, mentre quelle prive di vuoti aperti sono chiamate strutture chiuse. I batteri micellari nei fiocchi sono disposti in modo denso: quelli con confini netti tra i bordi del fiocco e la sospensione esterna sono chiamati fiocchi compatti, mentre quelli con confini sfumati sono chiamati fiocchi lassi.
L'esperienza ha dimostrato che i fiocchi rotondi, chiusi e compatti si coagulano e si concentrano facilmente tra loro, e presentano buone prestazioni di sedimentazione. In caso contrario, le prestazioni di sedimentazione sono scarse.
67. A cosa dobbiamo prestare attenzione quando osserviamo gli organismi ad alto ingrandimento?
Osservando con un forte ingrandimento, è possibile distinguere ulteriormente le caratteristiche strutturali dei microrganismi. Durante l'osservazione, è importante prestare attenzione all'aspetto e alla struttura interna dei microrganismi, ad esempio alla presenza di cellule nutritive nel corpo dei vermi campanari, al movimento oscillatorio dei ciliati, ecc. Quando si osservano gli agglomerati gelatinosi, è necessario prestare attenzione allo spessore e al colore della gelatina, alla proporzione di nuovi agglomerati, ecc. Quando si osservano i batteri filamentosi, è importante verificare la presenza di sostanze lipidiche e particelle di zolfo accumulate al loro interno. Allo stesso tempo, è fondamentale osservare la disposizione, la forma e le caratteristiche di movimento delle cellule dei batteri filamentosi per una prima identificazione del tipo (un'ulteriore identificazione richiede l'uso di una lente a immersione in olio e la colorazione di campioni di fanghi attivi).
68. Come classificare i microrganismi filamentosi durante l'osservazione della fase biologica?
I microrganismi filamentosi presenti nei fanghi attivi includono batteri filamentosi, funghi filamentosi, alghe filamentose (cianobatteri) e altre cellule connesse tra loro a formare talli filamentosi. Tra questi, i batteri filamentosi sono i più comuni. Insieme ai batteri del gruppo colloidale, costituiscono la componente principale dei fiocchi di fango attivo. I batteri filamentosi hanno una forte capacità di ossidare e decomporre la sostanza organica. Tuttavia, a causa dell'ampia superficie specifica dei batteri filamentosi, quando questi superano la massa gelatinosa batterica e ne dominano la crescita, i batteri filamentosi migrano dai fiocchi al fango. Questa estensione esterna ostacola la coesione tra i fiocchi e aumenta i valori di volume specifico (SV) e indice di volume specifico (SVI) del fango. Nei casi più gravi, può causare l'espansione del fango. Pertanto, il numero di batteri filamentosi è il fattore più importante che influenza le prestazioni di sedimentazione del fango.
In base al rapporto tra batteri filamentosi e batteri gelatinosi nel fango attivo, i batteri filamentosi possono essere suddivisi in cinque gradi: ①00 – quasi nessun batterio filamentoso nel fango; ②± grado – piccola quantità di batteri filamentosi nel fango; ③+ – numero medio di batteri filamentosi nel fango, e la quantità totale è inferiore ai batteri nella massa gelatinosa; ④++ – numero elevato di batteri filamentosi nel fango, e la quantità totale è approssimativamente uguale ai batteri nella massa gelatinosa; ⑤++ – i fiocchi di fango hanno batteri filamentosi come scheletro, e il numero di batteri supera significativamente quello dei batteri micellari.
69. A quali cambiamenti nei microrganismi del fango attivo bisogna prestare attenzione durante l'osservazione della fase biologica?
Nei fanghi attivi degli impianti di depurazione delle acque reflue urbane sono presenti molti tipi di microrganismi. È relativamente facile comprendere lo stato dei fanghi attivi osservando i cambiamenti nei tipi, nelle forme, nelle quantità e nello stato di movimento dei microrganismi. Tuttavia, per ragioni legate alla qualità dell'acqua, alcuni microrganismi potrebbero non essere presenti nei fanghi attivi degli impianti di depurazione delle acque reflue industriali, e potrebbero addirittura essere del tutto assenti. In altre parole, le fasi biologiche dei diversi impianti di depurazione delle acque reflue industriali variano notevolmente.
⑴Cambiamenti nelle specie microbiche
La tipologia di microrganismi presenti nei fanghi varia in base alla qualità dell'acqua e alle fasi operative. Durante la fase di coltivazione dei fanghi, con la graduale formazione dei fanghi attivi, l'effluente passa da torbido a limpido e i microrganismi presenti nei fanghi subiscono una regolare evoluzione. Durante il normale funzionamento, anche le variazioni delle specie microbiche nei fanghi seguono determinate regole, e le variazioni delle condizioni operative possono essere dedotte dalle variazioni delle specie microbiche presenti nei fanghi. Ad esempio, quando la struttura dei fanghi diventa meno compatta, aumentano i ciliati natanti, e quando la torbidità dell'effluente peggiora, compaiono in gran numero amebe e flagellati.
⑵Cambiamenti nello stato di attività microbica
Quando la qualità dell'acqua cambia, anche lo stato di attività dei microrganismi si modifica, e persino la loro forma cambia in base alle variazioni delle acque reflue. Prendendo come esempio le larve di nottua, la velocità di oscillazione delle ciglia, la quantità di bolle di cibo accumulate nel corpo, le dimensioni delle bolle telescopiche e altre caratteristiche morfologiche cambiano in base alle variazioni dell'ambiente di crescita. Quando l'ossigeno disciolto nell'acqua è troppo alto o troppo basso, spesso si forma un vacuolo sulla testa della nottua. Quando nell'acqua in ingresso sono presenti troppe sostanze refrattarie o la temperatura è troppo bassa, le larve diventano inattive e le particelle di cibo possono accumularsi nel loro corpo, causando infine la morte per avvelenamento. Quando il valore del pH cambia, le ciglia sul corpo della nottua smettono di oscillare.
⑶Variazioni nel numero di microrganismi
Nei fanghi attivi sono presenti molti tipi di microrganismi, ma le variazioni nel numero di alcuni di essi possono riflettere anche cambiamenti nella qualità dell'acqua. Ad esempio, i batteri filamentosi sono molto benefici se presenti in quantità adeguate durante il normale funzionamento, ma una loro presenza eccessiva può portare a una riduzione del numero di masse gelatinose batteriche, all'espansione dei fanghi e a una scarsa qualità dell'effluente. La comparsa di flagellati nei fanghi attivi indica che i fanghi iniziano a crescere e riprodursi, ma un aumento del loro numero è spesso segno di una ridotta efficacia del trattamento. La presenza di un gran numero di larve di campana è generalmente una manifestazione della maturazione dei fanghi attivi. In questa fase, l'effetto del trattamento è buono e si può osservare contemporaneamente una quantità molto ridotta di rotiferi. Se nei fanghi attivi compare un gran numero di rotiferi, spesso significa che i fanghi sono invecchiati o eccessivamente ossidati e, di conseguenza, i fanghi potrebbero disintegrarsi e la qualità dell'effluente potrebbe deteriorarsi.
Data di pubblicazione: 8 dicembre 2023
