Автоматизация процесса измерения содержания хлора в питьевой воде

ВВЕДЕНИЕ 3
Теоретические аспекты очистки и хлорирования воды 7
1.1 Современное состояние проблемы обеззараживания воды 7
1.2 Обзор моделей промышленно выпускаемых измерителей концентрации хлора в воде 23
1.3 Теоретические основы фотометрического метода измерения концентрации хлора в воде 31
2. Разработка структурной схемы и составления алгоритма работы измерителя 38
2.1 Разработка структурной схемы измерителя 38
2.2 Расчет инструментальной погрешности измерения концентрации хлора в воде 43
2.3 Алгоритм работы измерителя 45
3. Разработка технических решений 50
3.1 Разработка электрической принципиальной схемы измерителя концентрации хлора в воде 50
3.2 Разработка конструкции измерителя 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 72
Приложение А 74
Приложение Б 75
Приложение В 76
Приложение Г 77
Приложение Д 78
Приложение Е 79

Весь текст будет доступен после покупки

Питьевая вода, поставляемая потребителю по трубопроводам системы городского водоснабжения, должна проходить обязательную биологическую очистку на муниципальных станциях водоочистки. В качестве основного метода такой очистки используется хлорирование водопроводной воды. Хлор вводится в довольно чувствительных концентрациях и практически мгновенно все известные виды бактерий. Однако, такому весьма эффективному методу биологической очистки воды, присущи и недостатки. Соединяясь с органическими веществами (а их невозможно полностью удалить из воды на очистных сооружениях), хлор образует так называемые тригалометаны. Перечень химических соединений подобного класса весьма длинный, к классу тригалометанов относиться, например, хлороформ.
Исследования американских ученых во главе с доктором Робертом Моррисом демонстрируют устойчивую связь между употреблением хлорированной воды и риском онкологических заболеваний внутренних органов. А именно, вероятность заболевания раком среди людей, которые в последние 40 лет пили водопроводную воду, на 70 процентов выше, чем среди тех, кто пил воду без хлора. Причем более четкая связь между риском заболевания и употреблением хлорированной воды прослеживается у некурящих пациентов. То есть длительное воздействие хлора вызывает эффект, подобный курению. Эта область пока еще мало изучена, и никто не берется описывать механизмы, которыми хлор воздействует на организм человека, но связь между раковыми болезнями и длительным употреблением водопроводной воды очевидна.
Далее, не весь хлор соединяется в воде с органическими веществами, определенное его количество присутствует в свободном виде. Конечно, со временем – через несколько часов после введения на муниципальной станции – свободный хлор из воды улетучивается, но какая-то его часть успевает попасть в желудочно–кишечный тракт человека. В результате в организме возникает дефицит полезных бактерий, вызванный эффектом дезинфекции хлором, что не только вызывает кишечные расстройства, но и снижает иммунитет. Одним словом, хлор весьма полезен, но не для питья. Однако, скорее всего в ближайшие несколько столетий никакой альтернативы хлору в городах не предвидится: другие стерилизаторы – озон и ультрафиолетовое облучение воды – чрезвычайно дороги.

Весь текст будет доступен после покупки

Теоретические аспекты очистки и хлорирования воды
1.1 Современное состояние проблемы обеззараживания воды
Дезинфекция (лат. des - отрицание, inficere - заражать) или обеззараживание - это уничтожение болезнетворных микроорганизмов в воде. Осуществить обеззараживание воды на 100% на практике обычно не удается [1]. Поэтому в настоящее время принято выражать эффективность обеззараживания как 99%; 99,9% и т.д., что соответствует снижению количества микробов в обрабатываемой воде на два, три и т.д. порядков. Удовлетворительной считается степень обеззараживания в пределах 99,99 - 99,999%.
В неочищенных сточных водах содержится огромное число патогенных микроорганизмов: от 103 до 7?106 в 1 см3 (коли-титр (КТ) – 10-2 – 10-7 , а коли- индекс (КИ) – 2? 108; титр энтерококка ТЭ = 10-1 – 10-4 ед/см3).
После биологической очистки на вторичных отстойниках 1 мл воды содержит еще до 2? 106 бактерий, число бактериофагов 100. О токсикологии воды судят не по степени проснижения бактериального загрязнения, а по числу оставшихся в воде патогенных микроорганизмов. Фильтрование через кварцевые фильтры снижает КИ сточных вод в 10 раз, а обработка на фильтрах, загруженных цеолитами или ионообменными смолами - на два порядка, а КИ достигает104.
После первичных отстойников бактерии группы кишечной палочки сокращаются на 30 - 40%, после вторичных - 90-95%.
Причина снижения концентрации микроорганизмов заключается в том, что в нейтральной среде вирусы и бактерии являются носителем отрицательного электрического заряда. С физико-химической точки зрения эти объекты являются гидрофильными биоколлоидами, что позволяет использовать для их удаления соосаждение со взвесью первичных отстойников и биофлокуляцию в аэротенках.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества.
2. СанПин 2.1.4.1074-01. Вода питьевая.
3. Morris R. Water Review, Vol. 7, No. 2, 1992. p. 3-36.
4. http://www.ing-sistem.ru – официальный сайт компании "Инженерные системы".
5. http://e-science.ru – Интернет портал естественных наук.
6. http://www.eurolab.ru – официальный сайт компании "Евролаб", поставщика измерительного оборудования.
7. http://www.tdsmeter.ru – официальный сайт компании "TDSmeter", поставщика приборов измерения качества воды.
8. http://www.lumex.ru – официальный сайт группы компаний "Люмекс"
9. http://www.ecoinstrument.ru – официальный сайт компании "ЭкоИнструмент".
10. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). В 2 кн. Кн. 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. Учеб. для ВУЗов. З-е изд. испр. М.: Высшая школа, 2015. 559 с.
11. http://www.hemi.nsu.ru – официальный сайт Новосибирского государственного университета. Электронный учебник химии.
12. http://www.med-shop.ru – официальный сайт фирмы "МедТех".
13. http://www.nichia.com – официальный сайт Nichia Corporation.
14. Гребнев А.К. Оптоэлектронные элементы и устройства. М.: Радио и связь, 1998. 336 с.
15. http://www.technoexan.ru – сайт электронного магазина радиокомпонентов "Техноэксан".
16. Б.В. Дворяшин. Основы метрологии и радиоизмерений. М.: Радио и связь, 2017 г. 271 с.

Весь текст будет доступен после покупки