2.7.1. Жесткость

.

Жесткость воды создается ионами Саи Mg, а также ионами AI, Fe, Mn, Sr, Zn. Для анализа подпиточной воды достаточно оценки по кальцию и магнию. Оценка ведется в мг-экв/л или немецких градусах (H°).

Жесткость, создаваемая 10 мг/л CaO, соответствует 1 H°. Жесткость 1мг-экв/л = 2,8 H°:

 

 

Общая жесткость = карбонатная жесткость + некарбонатная жесткость.

Некарбонатная жесткость показывает количество катионов щелочноземельных металлов, соответствующих анионам минеральных кислот: хлорид, сульфат, нитрат ионам.

Карбонатная жесткость, или щелочность, обозначается Alk. Величина Alk эквивалентна количеству карбонатов CO,* и гидрокарбонатов НСО, . Вычисляется в мг-экв/л:

Жесткость — показатель, увеличение которого положительно влияет на качество технологической воды.

  • Летальные значения рН для лососей в жесткой воде (6,4 мг-экв/л) равны 4,18, в мягкой воде (0,24 мг-экв/л) – 4,25.
  • Верхнее пороговое значение концентрации цинка для лососей поднимается от 0,03 до 0,5 мг/л при изменении жесткости от 0,2 до 10 мг-экв/л.
  • Верхнее пороговое значение концентрации меди для радужной форели поднима ется от 5 до 112 мкг/л при изменении жесткости от 0,2 до 6 мг-экв/л.
  • Верхнее пороговое значение концентрации кадмия для радужной форели поднимается от 0,12 до 0,3 мкг/л при изменении жесткости от 0,2 до 6 мг-экв/л.

Рекомендуемые оптимальные значения общей жесткости для карповых хозяйств 1,8 2,9 мг-экв/л, для форелевых 3,6-7,1 мг-экв/л [Чижов, 1977]. Учитывая специфические особенности замкнутых рыбоводных установок накапливать некоторые элементы [Бог. данова, 1988], в частности медь, предпочтительнее подпитывать установки более жесткой водой, это позволит избежать критических ситуаций с токсичной медью.

Величина щелочности подпитывающей воды важна для работы замкнутой установки тем, что щелочной резерв воды нейтрализует в процессе работы системы продуцируемые ионы водорода.

Нейтрализующее действие подпитки основывается на буферных свойствах воды, в которой растворена двуокись углерода Со, с образованием угольной кислоты Н,СО. Эта слабая кислота взаимодействует с породами, содержащими карбонат СаСО3, с образованием бикарбоната кальция Ca(HCO3)2. Бикарбонат диссоциируется с образованием во дородных и карбонатных ионов, поэтому весь процесс растворения углерода в воде описывается серией уравнений:

 

Эти химические реакции чувствительны к концентрации водородных ионов, реакция во многом зависит от pH воды. С уменьшением рН равновесие сдвигается влево. Однако химическая система представляет собой буферную систему, сопротивляющуюся любым изменениям pH. При добавлении водорода частная реакция

остается относительно стабильной, поскольку в обеих частях содержатся ионы H*, СДВИГ реакции влево при добавлении ионов водорода компенсирует добавление ионов водорода.

Поскольку концентрация угольной кислоты в частной реакции увеличилась, уравнение также смещается, что приводит к увеличению двуокиси углерода и воды:

 

Смещение равновесия влево уменьшает количество бикарбоната (HCO3-). Его по полнение может произойти путем разложения карбонатных отложений:

В результате реакции большая часть ионов Водорода, добавленных в воду, оказывает ся связанной в Н,0, н,Соз, НСО,.

Буферные свойства воды связаны с жесткостью воды, так как содержание ионов кальция и магния тесно связано в воде с содержанием двуокиси углерода. В практике оценки жесткости воды приняты следующие показатели:

Мягкая вода. рН = 4-6, содержание свободной двуокиси углерода до 200 мг/л, связанной двуокиси углерода 10 мг/л и менее.

Умеренно жесткая вода. рН = 7-8,5, содержание свободной двуокиси углерода широко варьируется, концентрации связанной двуокиси углерода 30-35 мг/л.

Высокая жесткость воды. pH выше 8,5, связанная двуокись 35-40 мг/л и выше. Графическая связь приведена на рис. 5.

 

 

 Графическая связь pH и форм углерода в пресной воде

Рис. 5. Графическая связь pH и форм углерода в пресной воде

В соленых водах избыток оснований, или щелочного резерва, делает буферную сис тему еще более эффективной.