1.10: Лабораторія

Цілі навчання

• Прочитавши цю главу, ви зможете визначити та пояснити наступні теми, пов'язані з лабораторіями очисних споруд:
• Обладнання в лабораторії
• Лабораторна безпека
• Тестування якості води
• Забруднення випробувані в лабораторії та на всій очисній споруді

Робота в лабораторії - це, мабуть, те, про що ви ніколи не замислювалися, вирішуючи досліджувати кар'єру водопідготовки. Однак робота в лабораторії є одним з найбільш критичних аспектів професії. Багато великих установ мають спеціальний персонал лабораторії, який обробляє багато щоденного аналізу якості води, але оператори все ще відіграють ключову роль. Зрештою, оператор є особою, відповідальною за управління заводом, моніторинг хімічних кормів та виконання планових перевірок заводу, щоб забезпечити безперебійну роботу системи. Вчений лабораторії може провести всі випробування у світі, але оскільки вони не є тими, хто працює на заводі, нижчий залишок хлору може не виділятися для них. Відповідальність лягає прямо на плечі оператора. Державні правила вимагають, щоб оператори брали зразки захоплення протягом дня, щоб забезпечити правильну роботу обладнання для моніторингу на всьому заводі.

Ця тема детально обговорюється в курсі якості води. Це має бути короткий огляд, якщо ви ще не взяли цей курс.

Лабораторні прилади та обладнання

По всій лабораторії ви знайдете різноманітні склянки, колби, пляшки для розведення та градуйовані циліндри. Багато з цих інструментів виглядають однаково або схожі, але всі вони мають унікальну роботу та призначення. Мензурки варіюються в розмірах від 25 до 4000 мл. Вони використовуються для змішування зразків під час хімічного аналізу. Бюретка - це довга худа трубка, схожа на скляну ємність, яка використовується для вимірювання та диспергування рідини. Колби мають вузьке горлечко і круглі внизу. Кожен вид колби служить різному призначенню, але всі вони виглядають дуже схожими.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): (зліва) мензурки — Зображення Xavax знаходиться у відкритому доступі. (праворуч) Об'ємна колба — зображення Lucasbosch ліцензовано під CC BY-SA 3.0

Градуйовані циліндри бувають високими і циліндричними і варіюються в розмірах від 10 мл-4000 мл. Вони використовуються для вимірювання рідини, але не з точністю. Наприклад, їх можна використовувати під час тесту на хлор для збору загального обсягу води. Якщо потрібна точна кількість, його слід виміряти піпеткою або іншим подібним і точним приладом для вимірювання рідини. Піпетка вимірює рідину зі 100-відсотковою точністю.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Пляшка зразка - Зображення по σ64 ліцензується відповідно до CC BY-SA 3.0

Пляшки для зразків ви знайдете в будь-якій лабораторії. Пляшки можуть бути виготовлені з пластику або скла. Вони використовуються для зберігання води для майбутніх лабораторних аналізів і не використовуються для вимірювання рідини. Пляшки для зразків використовуються для збору бактеріологічних зразків та для органічного хімічного аналізу. Бактеріологічна пляшка - одна з найважливіших пляшок для зразків, яку ви знайдете в лабораторії. Вони виготовлені з пластику і становлять 100 мл. Оператори водопідготовки повинні брати бактеріологічні зразки відповідно до Загального правила Coliform. Ці тести будуть проводитися щодня в лабораторії та по всій системі розподілу на основі вашого плану відбору проб коліформ.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): (зліва) Градуйований циліндр - Зображення Lilly_M ліцензовано відповідно до CC BY-SA 3.0. (праворуч) Бюретка - Зображення Roland1952 ліцензується під CC BY-SA 3.0.

Інші предмети, знайдені в лабораторії

Інкубатори знайдуться в кожній лабораторії на водоочисних спорудах. Їх використовують для утримання температури для бактеріологічних культур. Існує два типи використовуваних інкубаторів, сухе тепло і водяні ванни. Загальне використання інкубаторів включає тестування коліформ, багаторазове тестування труб та гетеротрофні підрахунки пластин. Печі - це інші одиниці обладнання, знайдені в лабораторії. Наприклад, автоклави використовуються для стерилізації виробів зі скляного посуду, але також можуть бути використані для стерилізації матеріалу, який був забруднений, можливо, позитивним тестом на кишкову паличку. Холодильники використовуються для зберігання зразків для майбутніх випробувань та зберігання хімічних речовин, що використовуються для тестування якості води. Ці холодильники призначені тільки для роботи і не повинні використовуватися для зберігання продуктів харчування та напоїв.

Лабораторна безпека

Оператори завжди повинні бути в курсі безпеки незалежно від того, де вони знаходяться на очисній станції. До лабораторії слід ставитися не інакше, ніж якби оператор змінював хлорні балони. Існують хімічні речовини, які є горючими та інші, які можуть викликати сильні опіки, якщо вони потрапляють на шкіру. Деякі загальні засоби безпеки, знайдені в лабораторіях водоочисних споруд:

• Захист очей - Захист очей повинен включати захисні окуляри, захисні окуляри або маски для обличчя. Не рекомендується носити контактні лінзи при роботі з небезпечними хімічними речовинами. Доступні захисні окуляри за рецептом. У вас всього один набір очей, тому важливо їх захистити. У водних лабораторіях є рідини та тверді речовини, які можуть легко проникнути в очі, якщо ви не носите належні ЗІЗ (засоби індивідуального захисту).
• Безпечні душі/пляшки для промивання очей - У випадку, якщо щось потрапить у ваші очі, кожна лабораторія обладнана безпечним душем. Душ повинен мати важіль тяги і раковину для промивання очей.
• Вогнегасник — Вогнегасники розміщені по всій будівлі в Сполучених Штатах. Більшість водоочисних компаній проведуть офіційне навчання з правильного використання вогнегасника. У тому випадку, якщо ви не можете поставити пожежу лабораторії з використанням вогнегасника, відразу вийдіть з приміщення і зателефонуйте в пожежну службу. Вогнегасники призначені для того, щоб гасити дуже невеликі пожежі дуже швидко.

Малюнок\(\PageIndex{4}\): Аварійне промивання очей і душ - Зображення від Korn966 ліцензовано під CC BY-SA 4.0

Лічильники

Лабораторії використовують різні лічильники для перевірки якості води. Хоча лічильники розташовані по всій очисній споруді, лічильники в лабораторії використовуються для перевірки правильності функціонування обладнання на всій очисній споруді. Найпоширенішими лічильниками, що використовуються операторами водопідготовки, є кишенькові колориметри для тестування хлору в польових умовах, лічильники мутності та рН-метри. Кишенькові колориметри чудово підходять для використання в польових умовах, але результати не піддаються звітності. Для цілей відповідності необхідно використовувати електричний колориметр або фотометр.

РН-метри і турбідиметри використовуються для перевірки роботи обладнання на всій території заводу. Як мінімум, оператор буде запускати лабораторії щодо помутніння, залишкового хлору, температури води та рН. Всі ці параметри необхідні для відповідності КТ і перевірки. Ці вимірювання важливі для забезпечення роботи очисної споруди відповідно до правила обробки поверхневих вод.

Мікробіологічне тестування

Мікробіологічне тестування, мабуть, найважливіше тестування, проведене професіоналами з очищення води. Як детально обговорюється в цьому тексті, оператори очисних вод прагнуть видалити та дезактивувати патогенні організми з питної води шляхом фільтрації та дезінфекції. Водні правила вимагають видалення та деактивації лямблій 3Log та видалення журналів 4 та дезактивації вірусів. Бактерії потрапляють в середину лямблій і віруси. Тому сміливо припускається, що бактерії будуть видалені і деактивовані за тим же процесом.

Фахівці з води тестують на мікробіологічні агенти шляхом тестування на показник організму кишкової палички. Бактерії кишкової палички не завдають шкоди людині, але, як правило, присутні, коли патогени присутні у воді. Причина кишкової палички використовувалася для ідентифікації забрудненої води понад 100 років, полягає в тому, що вони завжди присутні у забрудненій воді. Навіть якщо немає фекального забруднення, вони все одно присутні. Вони довше виживають у воді, ніж хвороботворні мікроорганізми, і їх легко ідентифікувати при належному тестуванні. Коли позитивний зразок ідентифікований, ми припускаємо, що вода забруднена, поки не буде доведено інше.

Водоочисні споруди використовують чотири різних тести для моніторингу кишкової палички. Найпростішим, найменш дорогим і найпоширенішим методом тестування на коліформу є тест на відсутність присутності (Р-А). Як тести P-A, так і багаторазового бродіння (MTF) працюють на основі того, що кишкова палична паличка виробляє газ від бродіння лактози протягом 24-48 годин. Метод MTF використовує три етапи для тесту. Вона включає в себе передбачуваний, підтверджений та завершений цикл випробувань. Передбачуваний тест проводиться за 24 години. Зразки інкубують при 35 градусах Цельсія протягом 24 годин, а потім перевіряють, чи утворився газовий міхур або чи зразок каламутний. Ви хочете, щоб не було бульбашок або газу. Потім зразки інкубують ще 24 години. Якщо газ не утворюється, тест закінчився, а зразок відсутній. Якщо є газовий бульбашка, ви переходите до підтвердженого тесту.

Підтверджений тест підтверджує, що зразок позитивний від кишкової палички, а не іншого типу бактерій. Блискуча зелена лактоза Vile додається до зразка, а потім інкубується ще 48 годин. Використовується той же метод. Лаборант або оператор перевіряє, чи утворюється газ під час інкубаційного періоду. Мінімальною вимогою до операцій з очищення води є передбачуваний і підтверджений тест. Проведені випробування використовуються рідко, за винятком контролю якості персоналом лабораторії. У разі позитивного підтвердженого тесту вступить в дію протокол порушення коліформних бактерій.

Метод P-A є найпоширенішим методом для операторів обробки та персоналу польового відбору проб. Пляшки легко переносяться в крижану скриню, і настройка дуже проста. Цей метод прийнято називати методом Колілерта. У тесті використовується пластикова пляшка для зразків об'ємом 100 мл. До зразка додається поживна речовина, яка потім інкубується протягом 24 годин при 35 градусах Цельсія. Поживна речовина призведе до того, що вода жовтіє, якщо присутні кишкові палички. У разі позитивного тесту пляшку можна помістити за люмінесцентним світлом, який стане синім кольором, що вказує на забруднення фекальною кишковою паличкою.

Інші два бактеріологічні тести включають MMO-MUG та метод мембранного фільтра. Тести MMO-MUG поставляються з тестувальним агентом вже у флаконі. Зразок об'ємом 10 мл просто додається у флакон. Як і у випадку з тестом P-A, зразки, позитивні на кишкову паличку, стануть жовтими, а для забруднення фекалом - синіють. Мембранний процес починається з фільтрації 100 мл води через мембранний фільтр. Потім зразок додають в чашку Петрі і інкубують протягом 24-годинного періоду. Коліформні позитивні зразки набувають червоно-рожевого кольору. Підтверджуючі тести вимагають інкубації відвару ще 24 години.

Фізична якість води

Оператори тестують воду як на фізичні властивості, так і на забруднюючі речовини, які завдадуть шкоди людині. Існують вторинні стандарти, пов'язані з багатьма фізичними тестами операторів. Кислотність - це здатність нейтралізувати основу. Лужність - це здатність води нейтралізувати кислоту. Причина, чому оператори стурбовані кислотністю та лужністю питної води, полягає в тому, що різні шкали рН мають різний вплив на очищення води. При додаванні кислот у воду вони знижують рН води. Для підвищення рН може знадобитися додати міцну основу. Оператори хочуть, щоб невелика кількість карбонату кальцію, присутнього у воді, осідала навколо труб розподільної системи. Це допомагає боротися з корозією.

Коли ми думаємо про питність води, ми можемо подумати про колір, смак, запах і температуру. Фізична естетика води має значення і впливає на наше бажання пити воду. Колір питної води може вказувати на воду з більш високим вмістом органічних сполук і води з THM.

Проблеми смаку та запаху в очищеній питній воді важко перевірити. Багато клієнтів скаржаться на сильний запах хлору в їх питній воді. Проблеми зі смаком та запахом можуть бути органічні речовини, хлор, розчинені гази та навіть промислові відходи. Випробування порогового запаху вимірюється за шкалою TON. (Зразок води 100 мл + розведення розділити на 100 = TON.) Реєстрація води як 3, швидше за все, зверне скарги від клієнтів.

Температура води відіграє ключову роль у очищенні води, оскільки дезінфікуючі засоби краще працюють при більш високих температурах. Однак нітрифікація відбувається в теплу пору року, тому температуру води потрібно ретельно керувати. Водні агенції в більш холодних регіонах країни повинні займатися умовами замерзання в рамках своєї системи очищення та розподілу. Взимку навіть в теплих регіонах оборот озера може спричинити величезні зміни якості води.

Помутніння - це суспензія частинок у воді. Високий рівень каламутності може означати основні проблеми в очисних спорудах. Тому каламутність використовується для перевірки того, наскільки ефективно працює очисна споруда. Високі значення каламутності можуть свідчити про більш високі рівні органічної та неорганічної речовини. Патогенні організми можуть ховатися за каламутністю і зробити знезараження неефективною. Помутніння вимірюється в лабораторії за допомогою нефелометричного лічильника. Додається джерело світла, і при наявності каламутності світло розсіюється, створюючи більш високі числа з більшою кількістю каламутності.

Остаточними двома процедурами тестування якості води, які найчастіше виконуються операторами водопідготовки, є хлор та рН. Система подачі хлору або хлораміну є одним з найважливіших компонентів водоочисної станції, яку оператори контролюють за допомогою онлайн-тестування та захоплення зразків.

Вимірювання концентрації іонів водню у воді становить рН. Шкала рН коливається від 1 до 14, причому 1 є найбільш кислою, а 14 - найосновнішою. Найбільшу корозійність виробляють вищі кінці обох діапазонів. 7 вважається нейтральною. Не плутайте рН з кислотністю або лужністю. Важливо контролювати рН, оскільки рН використовується для контролю багатьох хімічних реакцій на очисних спорудах, включаючи коагуляцію, дезінфекцію, контроль корозії та видалення аміаку. рН також відіграє ключову роль у розрахунку КТ.

Огляд глави

1. Організм, який використовується для вказівки на можливу наявність зараження кишковою паличкою - ___________.
   1. Криптоспоридій
   2. лямблії
   3. Коліформна
   4. Блискуча зелена мерзенна
2. Тест на наявність відсутності (P-A), який використовується для мікробіологічного тестування, також зазвичай називають ___________.
   1. Багаторазове бродіння труб
   2. Мембранна фільтрація
   3. Підтверджений тест
   4. Колілерт
3. При тестуванні на бактерії кишкової палички методом багаторазового бродіння (MFT) який найкращий показник для позитивного тесту?
   1. Зміна кольору
   2. Освіта газових бульбашок
   3. формування кісти
   4. утворення каламутності
4. Бактерії кишкової палички мають багато характеристик з патогенними організмами. Що з наступного не відповідає дійсності?
   1. Вони довше виживають у воді
   2. Вони ростуть в кишечнику
   3. Кишкової палички менше, ніж патогенних організмів
   4. Вони все ще присутні у воді без фекального забруднення
5. Який другий крок у тесті для багаторазового бродіння труб?
   1. Передбачуваний тест
   2. Негативний тест
   3. Виконано
   4. Підтверджено
6. Яка вимога щодо видалення та деактивації лямблій?
   1. 2 Ввійти
   2. 3 Ввійти
   3. 4 Ввійти
   4. Вимоги немає
7. Багатобар'єрний підхід до очищення води включає видалення за допомогою якого методу?
   1. Фільтрація
   2. коагуляція
   3. Дезінфекція
   4. І 1, і 3
8. Показник рН 7 вважається ___________.
   1. Слабокислий
   2. Кислий
   3. Базовий
   4. Нейтральний
9. Більш високий, ніж нормальний показник каламутності, може означати ___________.
   1. Зміна якості води
   2. Нічого. Продовжуйте працювати в звичайному режимі
   3. мікробіологічне забруднення
   4. І 1, і 3
10. Який інгредієнт використовується під час другого тесту на бродіння з багаторазовою пробіркою?
    1. Колілерт
    2. ММО/КРУЖКА
    3. Блискуча зелена мерзенна
    4. хлор