Пробоотбор воды: отбор проб жидкостей для химического исследования
С развитием человеческой цивилизации масштабы техногенного воздействия на земную природу приобретают всё более глобальный характер. Эта очевидная тенденция и осознание человечеством хрупкости и уязвимости биосферы вынуждают осуществлять постоянный экологический мониторинг. Одним из индикаторов загрязнения окружающей среды служат пробы сточных вод предприятий, исследуемые в лабораторных условиях на содержание вредных примесей. Данные мероприятия могут дублировать проверяемые субъекты, осуществляя параллельный отбор проб сточных вод, и оплачивая их исследование за свой счёт в любой аккредитованной лаборатории.
Процедуры отбора проб сточных вод
Отбор проб для осуществления анализа сточных вод обычно выполняется организациями водопроводно – канализационного хозяйства, связанными с субъектом проверки договором на оказание услуг по водоснабжению и водоотведению. Под параллельным отбором понимается взятие проб сточной воды абонентом в то же время и в том же месте с последующим исследованием их в другой лаборатории. Отбор основных и параллельных проб осуществляется по специальной методике, обеспечивающей идентичность содержания в пробоотборах жидкостей. Такое право закреплено в действующих Правилах холодного водоснабжения и водоотведения Российской Федерации.
Сам факт существования таких пунктов в действующих правилах и договорах продиктован нередкими случаями возникновения спорных ситуаций между организациями городских водоканалов и потребителями, относящихся в большей степени к сфере хозяйственных отношений, нежели к экологии.
Учитывая то обстоятельство, что контролирующая организация вправе предупреждать абонента не позднее, чем за 15 минут до начала отбора проб воды для анализа, которых часто бывает недостаточно даже для того, чтобы представитель абонента дошёл до точки пробоотбора, в интересах любого предприятия держать ситуацию с составом сбрасываемых вод всегда под контролем. Для этого желательно выполнять следующие действия:
- всегда обеспечивать участие представителя в процедуре пробоотбора воды, осуществляемого контролирующей организацией;
- в случаях, вызывающих сомнение в объективности результатов анализа, производить параллельный отбор стоков для проведения их исследования в альтернативной лаборатории;
- независимо от организаций водопроводно – канализационного хозяйства самостоятельно осуществлять регулярный контроль путём отбора проб сбрасываемых жидкостей с последующим проведением лабораторного анализа.
Вид отбора проб для химического анализа может быть разовым или серийным. В случае с промышленными стоками предприятий используется серийный отбор. Это обусловлено тем, что состав примесей, содержащихся в промышленных сбросах, может изменяться в течение короткого времени и подлежит регулярному контролю. В процессе анализа серии проб выявляются изменения содержания в них контролируемых веществ с учётом времени и места отбора каждой пробы. Серийный отбор проб позволяет получить результаты, наиболее точно характеризующие состояние обследуемого объекта.
Сама отобранная проба может быть простой или смешанной. Простая проба представляет собой выборку, произведённую в определённом месте в определённое время. Такая проба характеризует состав промышленного стока в данное время в конкретном месте. Смешанные пробы получают смешением нескольких простых, взятых в одном и том же месте в разное время, либо в разных местах в одно время. В первом случае выборка является усреднённой по времени, во втором – усреднённой по объёму. Смешанные пробы подразделяются на несколько видов:
- среднесуточные;
- среднесменные;
- среднепропорциональные.
Средние за сутки или за смену пробы представляют собой смесь выборок равного объёма, взятых через равные промежутки времени в течение требуемого периода. Среднепропорциональная проба также состоит из смеси выборок, взятых через одинаковые временные промежутки, но объём каждой из проб пропорционален величине расхода стока в момент пробоотбора.
Пробоотбор производится в рамках программ контроля качества, включающих в себя проверку соответствия определённых показателей качества воды установленным нормативам. Такими программами должны руководствоваться государственные контролирующие органы. В случае необходимости разрабатываются программы, целью которых является выяснение и исследование причин загрязнения объекта. Необходимость в этом возникает в тех ситуациях, когда отсутствует идентификация вещества или источника загрязнения.
В то время как контролирующие органы реализуют программы государственного контроля, субъекты промышленного производства, являющегося потенциальным источником загрязнения должны иметь свои планы производственного контроля сброса сточных вод. Разработка планов производственного контроля производится на основании требований, продиктованных условиями водопользования, разрешения на осуществление сбросов или действующего договора на предоставление услуг водоотведения, либо договора на услуги водоснабжения и водоотведения. Такие документы должны быть согласованы с организациями, осуществляющими контроль в этой области.
Планы – графики мероприятий по осуществлению контроля промышленных сбросов, обычно включает следующие данные:
- план — схема промышленного объекта с нанесёнными на нём коммуникациями водоотведения, на которых обозначены точки пробоотбора;
- перечень веществ, наличие и концентрация которых в сточных водах подлежит контролю;
- значение качественных показателей, которым должны соответствовать промышленные стоки;
- перечень технических средств и методик, используемых в процессе контроля;
- информация о лаборатории, которая осуществляет пробоотбор, исследования и измерения.
Важным моментом при формировании программы контроля является определение точек пробоотбора. При решении этого вопроса учитываются различные факторы, которые должны обеспечить объективность результатов измерения, а также безопасность и удобство персонала, выполняющего процедуру отбора. Оборудование мест отбора проб, обеспечивающее доступ работников организаций водопроводно – канализационного хозяйства и государственных контролирующих органов должно выполняться владельцами стоков. При необходимости пробоотбор оборудуется средствами малой механизации для подъёма выборки и погрузки в транспортные средства для перевозки к месту обследования.
Приспособления и оборудование для отбора сточных вод
Ручной отбор проб
Для осуществления ручного пробоотбора промышленных стоков применяется специализированная посуда и приспособления, позволяющие производить отбор в различных условиях – из колодцев разной глубины, из русла коллекторов и т.п.
Благодаря шарнирному креплению с держателем, стакан постоянно находится в вертикальном положении, независимо от угла наклона держателя, что позволяет брать пробы в труднодоступных местах без риска пролить выборку.
На конце штока могут быть установлены различные инструменты, для чего шток оборудован удобной защёлкой. Выдвигающиеся трубки штока не вращаются друг относительно друга, благодаря чему уменьшается вероятность выплёскивания воды из стакана.
Материал устойчив к воздействию практически всех химических веществ. Шток выполнен из стального стержня, покрытого ПТФЕ. Учитывая тот факт, что промышленные стоки предприятий могут представлять собой растворы или взвеси агрессивных веществ, материал посуды для отбора проб должен обладать повышенной химической устойчивостью.
Автоматический отбор проб
Однако какими бы удобными инструментами не были снабжены сотрудники, выполняющие ручной пробоотбор, безусловными преимуществами обладают автоматические устройства, выполняющие основную часть рутинной работы взятия проб. Ведущий мировой производитель автоматических пробоотборников, немецкая компания MAXX Mess- und Probenahmetechnik GmbH, предлагает стационарные и портативные системы.
Двухслойный корпус из нержавеющей стали с 40 – миллиметровым зазором для обеспечения изоляции. Управление и программирование микропроцессорной системы осуществляется посредством плёночной клавиатуры. В наличии имеется возможность осуществления связи с внешними устройствами по локальной компьютерной сети, web интерфейсу, каналам сотовой связи. Варианты использования наборов полиэтиленовой и стеклянной тары различных ёмкостей для хранения проб перед процедурами пробоподготовки и анализа.
К положительным качествам автоматических пробоотборников MAXX Mess- und Probenahmetechnik можно отнести следующие их свойства:
- возможность автоматического отбора проб строго в соответствии с запрограммированным алгоритмом, с точным соблюдением времени и объёма выемки;
- осуществление пробоотбора с требуемой глубины потока, насосы стандартных моделей обладают возможностью подъёма взятой пробы на высоту до 8 метров, опционально предел может быть увеличен до 15 метров;
- наличие каналов связи с внешним расходомером, что очень важно для определения объёма выемки при отборе среднепропорциональных проб.
Корпус станции пробоотбора изготовлен из полиэтилена. Стенки устройства двухслойные, между ними находится изолирующий зазор шириной 50 мм. Система имеет память объёмом 100 МБ FIFO, сохраняющая события в той последовательности, в какой они происходили. Станция вмещает в себя различные варианты наборов тары для хранения взятых проб воды. Пробоотборник рассчитан на работу при температуре окружающего воздуха от -20°С до +50°С. Температура жидкости, забираемой для анализа может находиться в пределах от 0°С до +40°С.
Наибольший эффект применения пробоотборников автоматического действия достигается при их использовании для серийных отборов. Например, необходимость в течение одной смены осуществлять многократные выемки в строго заданное время в одном или нескольких местах сброса вынуждает использовать нескольких сотрудников, работающих в напряжённом режиме. При этом достаточно вероятные, даже одиночные ошибки персонала (пресловутый «человеческий фактор») могут пустить насмарку всю серию измерений.
Вероятность сбоя автоматической системы MAXX практически равна нулю. Точность выполнения запрограммированных операций выполняется с прославленной немецкой аккуратностью, что обеспечивает абсолютную достоверность образцов для лабораторного исследования.
Станция размещена в двухслойном корпусе из нержавеющей стали с зазором в 40 миллиметров. Отсек для хранения тары позволяет использовать требуемый набор посуды для хранения.
Система обеспечивает термостатический контроль взятых проб, обеспечиваемый использованием изолированной ёмкости с двойными стенками, специальных охлаждаемых боксов либо применением компрессорного охладителя, питающегося от аккумулятора 12 Вольт. Микропроцессорная система управления оснащена «спящим» режимом для экономии энергии аккумуляторной батареи. Управление системы обеспечивается мультиязычным интерфейсом, выбор языка осуществляется пользователем.
Система имеет 12 встроенных программ выполнения операций пробоотбора. Имеется возможность индивидуальной настройки пользователем каждой из программ под специфику конкретных задач. Сохранность встроенного программного кода гарантируется в течение не менее 5 лет с момента исчезновения напряжения питания. Установка времени между отборами проб устанавливается от 1 минуты до 100 часов. Интервал задания значений составляет 1 минуту.
12 пользовательских программ с возможностью настройки и редактирования. Корпус комбинированный, выполнен из акрилонитрилбутадиенстирола (ABS) и полипропилена (PP) с изолирующим зазором 22 – 33 миллиметра.