Ugrás a tartalomhoz

Vízellátás és szennyvízkezelés

Dr. Török Sándor (2011)

Szent István Egyetem

1. fejezet - A víz tulajdonságai

1. fejezet - A víz tulajdonságai

Bevezető

Ennek a tanulási egységnek célja, hogy megismerjük a víz legfontosabb tulajdonságait, amelyek a következők:

  • fizikai,

  • kémiai és

  • biológia, bakteriológiai jellemzők.

Ezek a jellemzők azért kerültek a tananyag elejére, mivel ismeretükre a későbbiek során szükségünk lesz.

A tanulási egység követelményei:

  • a víz fizikai,

  • kémiai és

  • biológia, valamint bakteriológiai tulajdonságainak ismertetése.

1.1. A víz fizikai tulajdonságai

Megjelenés

A tiszta víz átlátszó, szagtalan, íztelen folyadék. A mindenkori hőmérséklet- és nyomásviszonyoktól függően szilárd (jég), folyékony (víz) és gáznemű (gőz) halmazállapotú lehet.

Szín és zavarosság

A természetes tiszta víz színe, ha a víz rétegvastagsága kicsi, színtelen, ha a vastagság nagy, halványkékes színű.

A víz látszólagos színét a vízben található színes szuszpendált lebegő anyagoktól kapja.

A víz tényleges színét a benne lévő oldott anyagok, a házi és az ipari szennyvizek határozzák meg.

A víz zavarosságát a benne lévő szuszpendált anyagok idézik elő.

Szag és íz

A víz szaga és íze a benne oldott gázoktól és sóktól függ. A víz szagát és ízét befolyásolják még a vízben található tömegesen elpusztult mikroorganizmus, szerves anyag, H2S (kénhidrogén) gáz a bomlási folyamatok során.

Az oldott sók közül a kalciumszulfát (CaSO4) fanyar, a nátriumklorid (NaCl) sós, a magnéziumszulfát (MgSO4) kesernyés ízt ad a víznek.

A vizsgálat érzékszervi úton történik.

Az íz- és szaghatást befolyásolja még:

  • a víz hőmérséklete,

  • a gázok és oldott anyagok milyensége,

  • a vas- és mangántartalom,

  • az algák és egyéb növényi szervezetek, valamint

  • az ipari szennyeződések.

Hőmérséklet

A természetes vizek, vízkészletek hőmérsékleti viszonyai eredetük szerint különbözőek.

  • A felszíni vizek hőmérséklete a hidrológiai és a meteorológiai viszonyoktól függően erősen ingadozó.

  • A talajfelszín alatti ún. talajvizek hőmérsékletére a külső viszonyok már kisebb hatással vannak.

  • A mélyebb szintek felé haladva a víz hőmérséklete egyre állandóbb,

  • A geotermikus viszonyoktól függően előfordulhat, hogy a mélyebb rétegekben, néhány száz, esetleg 1.000 m körüli mélységben magas hőmérsékletű, akár 80 - 100 °C-os vízkészletek találhatóak.

Lényeges a hőmérséklet és a vizek biológiai élete közötti kapcsolat. A hőmérséklet emelkedésével a biológiai élet, a mikroorganizmusok tevékenysége megélénkül, ezért a hőmérséklet befolyásolja: viszkozitást, íz- és szaghatást, és a mikrobiológiai folyamatokat Az ivóvíz szabvány szerinti hőmérséklete: 7 – 12 °C.

Lebegőanyag-tartalom

A víz lebegőanyag-tartalmát, a vízben lévő szuszpendált (szemcsés vagy pehelyszerű) anyagok okozzák. A gyakorlatban átlátszóságról és zavarosságról beszélünk. Az ivóvíz maximálisan megengedett lebegőanyag-tartalma: LAmax = 2 mg/l.

Sűrűség

A víz sűrűsége függ a hőmérséklettől és az oldott sótartalomtól. A kémiailag tiszta víz sűrűsége: ρ= 1,0 g/cm3 = 1000 kg/m3 (4 °C-on).

Viszkozitás (belső súrlódás)

A viszkozitás értelmezését elsőként Newton adta meg, aki feltételezte, hogy a rétegek párhuzamos és egyenletes áramlása esetén az elmozdulás irányával ellentétes irányú súrlódó erő (F) egyenesen arányos a súrlódó felületek nagyságával (A) és a sebesség-gradienssel (du/dy):

Az arányossági tényező az adott gáz vagy folyadék anyagi minőségére jellemző állandó a dinamikai viszkozitás (η).

A dinamikai viszkozitás SI egysége:

A kinematikai viszkozitás, amely a dinamikai viszkozitás (η) és a folyadék sűrűségének (ρ) a hányadosa:

A kinematikai viszkozitás SI egysége: (víz esetében 20 °C-on: 10-6 m2/s)

A víz viszkozitása 0 oC-on kétszer akkora, mint 20 °C-on. A víz belső súrlódásának értéke 100-szor akkora, mint a levegőé.

A viszkozitás és a sűrűség befolyásolja:

  • az ülepítést,

  • a derítést,

  • a szűrést és

  • a kutak vízadó-képességét.

Fényabszorpció

A napfény víz általi elnyelődése (abszorpciója) a következő szempontok miatt fontos:

  • a fotoszintézis energiatároló folyamat, amelynek során szervetlen anyagokból (CO2 és H2O) a klorofillt tartalmazó zöld növények a napfény energiájának felhasználásával szerves anyagot (glükózt) építenek fel és emellett még oxigén /O2/ is keletkezik,

  • az egyes baktériumok és más élő szervezetek a napsugárzás hatására elpusztulnak,

  • a víz természetes színe a fotokémiai hatásokra színtelenedik (öntisztulás folyamata).

Kalorikus jellemzők

A víz kalorikus jellemzői állandó értékűek:

  • a víz fajhője 4,187 kJ/kg K,

  • a víz fagyáshője 334,94 kJ/kg,

  • a víz párolgáshője 2 260 kJ/kg,

  • a jég fajhője 2,093 kJ/kg K.

A négy jellemző közül kettő, a víz és a jég fajhője hőmérsékletfüggő adat.