скачать Салаватский индустриальный колледж Химия воды и микробиологияПрограмма, методические указания и задания на контрольные работы для студентов-заочников ССУЗ по специальности № 2912 «Водоснабжение и водоотведение» (к учебному плану, утверждённому 6 июня 1997 г.) 1998 2
Химия воды и микробиологияДля специальности 2912 «Водоснабжение и водоотведение» Автор: Л.А.Рященко Рецензенты: Г.А.Бикташева О.В.Козлова 3 ^Курс «Химия воды и микробиология» является одним из профилирующих предметов программы подготовки техников-технологов по специальности № 2912 «Водоснабжение и водоотведение». Являясь специальной дисциплиной, курс «Химия воды и микробиология» изучается на базовом образовательном уровне как по очной, так и по заочной формам обучения. Предшествуя изучению основных дисциплин по водоснабжению и водоотведению, в состав которых входит технология очистки природных и сточных вод, курс «Химия воды и микробиология» подготавливает студентов к овладению этими дисциплинами. В свою очередь, курс «Химия воды и микробиология» базируется на знании таких предметов, как химия, физика, биология. Курс состоит из трёх разделов:
Раздел 1 – теоретические основы химии воды – включает описание физико-химических свойств воды и основных физико-химических законов, на которых базируются многие процессы обработки природных и сточных вод. Рассматриваются вопросы электролитической диссоциации, гидролиза солей, процессов коагуляции, сущности окислительно-восстановительных реакций. Раздел 2 – основы микробиологии – знакомит с микрофауной и микрофлорой природных и сточных вод, морфологией и физиологией микроорганизмов. Раздел 3 – характеристика состава природных и сточных вод – содержит сведения о составах и принципах оценки качества природных и сточных вод по санитарно-бактериологическому и технологическому смыслу определения загрязнений. Раздел 4 – теоретические основы процессов очистки воды – знакомят с физическими, химическими и биологическими методами очистки воды и обработки осадков и с процессами самоочищения природных водоёмов. Весь теоретический материал включается в контрольное задание по курсу. При изучении материала курса рекомендуется:
4
Перечень рекомендуемой литературы: Основная
Дополнительная
Содержание программы и методика изучения предметаВведениеСтудент должен знать:
Студент должен уметь:
5
Задачи курса «Химия воды и микробиология»: Взаимосвязь курса с профилирующими дисциплинами «Водоснабжение», «Водоотведение», «Контроль качества воды». Общие сведения о воде. Круговорот воды в природе. Проблема сохранения чистоты водоёмов как часть общей проблемы сохранения биологического равновесия в природе. Законы и постановления об охране природы и о поддержании чистоты водных бассейнов страны. Литература
с. 3-4; с. 84-87. Методические указания. В этой теме особое внимание должно быть уделено вопросам значения воды как одного из факторов существования жизни на Земле и общего круговорота воды в природе. Необходимо ознакомиться с важнейшими решениями правительства РФ и РБ. Вопросы для самопроверки
Раздел 1. Теоретические основы химии водыТема 1.1 Физико-химические свойства воды и растворовСтудент должен знать:
6
-зависимость растворимости в воде от действия температуры и давления. Студент должен уметь:
^ Строение молекулы и структуры воды. Ассоциация молекул воды. Физические и химические свойства воды. Понятие о системах, фазах, компонентах, числе степеней свободы. Системы гомогенные и гетерогенные. Диаграмма состояния воды. Вода как растворитель. Химические свойства воды. Ионное произведение воды. Литература
с. 4-14. Методические указанияПри изучении этой темы необходимо вспомнить материал, изученный в школьном курсе химии. Для облегчения восприятия теоретических вопросов чтение материала по учебнику следует сопровождать тщательным конспектированием всех формул, всех выкладок при выделении формул, разбором всех приведённых в учебнике примеров. Необходимо выработать автоматизм в правильном написании химических символов и обозначений. Вопросы для самопроверки
7
Тема 1.2 Дисперсные системы. КоллоидыСтудент должен знать:
Студент должен уметь:
Содержание программыОпределение дисперсных систем, их виды. Размер частиц и степень дисперсности. Дисперсионная среда и дисперсная фаза. Раздел фаз и поверхностная энергия. Коллоидные растворы, их свойства. Понятие о лиофильных и лиофобных коллоидах. Суспензоиды и мицеллярные растворы. Строение мицеллы. Устойчивость коллоидных растворов и их разрушение. Понятие о коагуляции и пептизации. 8 Лабораторная работа 1Коагуляция коллоидных растворов Литература:
с. 15-23; 159-161. Методические указанияПри изучении этой темы сначала следует ознакомиться с теоретическими представлениями о процессах коагуляции, флокуляции и седиментации, а затем с применением этих процессов в практике обработки природных и сточных вод. Вопросы для самопроверки
Раздел 2Основы микробиологии Тема 2.1 Общие представления о микроорганизмахСтудент должен знать:
9 Студент должен уметь:
Содержание программыПредмет микробиологии. Открытие Левенгука, работы Ценковского, Пастера, Мечникова, Виноградского, Омелянского, Ивановского, Коха и др. Понятие о эукариотах прокариотах. Царство протистов. Распространение и роль микроорганизмов в природе. Методы работы с микроорганизмами. Лабораторная работа 2Устройство микроскопа и правила работы с ним. Приготовление препаратов и техника микроскопирования. ЛитератураКарюхина Т.А., Чурбанова И.Н. Химия воды и микробиология. – 1995. – с. 24-28. Большой энциклопедический словарь Методические указания При изучении вопросов данной темы необходимо привлекать материал энциклопедических изданий и специальных лабораторных практикумов
работы Мечникова, Виноградского, Омелянского, Гамалея, Ивановского.
10
Тема 2.2 Морфологическая характеристика отдельных групп микроорганизмов Студент должен знать:
Студент должен уметь:
Содержание программыПредмет морфологии. Высшие протисты. Структура клетки эукариот. Простейшие, водоросли, грибы. Низшие протисты. Структура клетки прокариот. Бактерии и их морфологические типы. Цианобактерии. Другие микроорганизмы – обитатели природных и сточных вод. ^ Ознакомление с представителями основных групп микроорганизмов (по рисункам и плакатам). 11 Литература
Методические указанияПри изучении морфологии микроорганизмов следует уяснить их размеры, строение, форму. При изучении теоретического материала обязательно находить представителей каждой группы микроорганизмов и знакомиться с их ролью в окружающем мире. В ходе изучения необходимо составить справочную таблицу для характеристики отдельных представителей. Вопросы для самопроверки
Тема 2.3 Физиология микроорганизмов Студент должен знать:
12
Студент должен уметь:
^ Понятие о физиологии микроорганизмов. Ферменты, их структура, свойства и роль в жизни клеток. Классификация ферментов. Кинетика ферментативных реакций. Общие понятия об обмене веществ и энергии. Элементный состав пищи и типы питания микроорганизмов. Энергетические процессы у микроорганизмов и их взаимосвязь с конструктивным обменом. Закономерность роста и развития культуры микроорганизмов. Литература
Методические указанияПри изучении физиологии микроорганизмов необходимо обратить внимание на сущность автотрофного и гетеротрофного типов питания; аэробного, анаэробного и факультативного типов дыхания. Следует уяснить роль ферментов в клетке и сущность их действия. Жизнь микроорганизмов зависит от среды, в которой они находятся. Нужно оценить влияние физических факторов (температуры, влажности, ультразвука, действия солнечных лучей, высушивания, замораживания и т.п.), а также химических факторов, таких, как рН, количество питательных веществ, концентрация растворённого кислорода. Вопросы для самопроверки
13
Тема 2.4 Микроорганизмы и окружающая среда Студент должен знать:
Студент должен уметь:
^ Взаимосвязь микроорганизмов с окружающей средой. Понятие о биоценозе, биотопе, экологической системе. Влияние физических факторов 14 внешней среды на микроорганизмы: температуры, света, ионизирующего излучения. Влияние химических факторов на микроорганизмы: рН, окислительно-восстановительные условия среды, концентрация органических и неорганических веществ, токсичные соединения. ЛитератураКарюхина Т.А. Химия воды и микробиология. – с.-70-73 Методические указанияПри изучении данной темы следует чётко определить взаимосвязь микроорганизмов с окружающей средой, влияние биотических и абиотических факторов на формирование биоценозов. Особое внимание необходимо уделить биоценозу пресных водоёмов, характеристике планктона, бентоса, нектона. Вопросы для самопроверки
Тема 2.5 Роль микроорганизмов в круговороте веществ Студент должен знать:
15
Студент должен уметь:
^ Круговорот веществ в природе: углерода и азота, этапы превращений соединений углерода и азота, связанные с деятельностью микроорганизмов. ЛитератураКарюхина Т.А. Химия воды и микробиология. – с. 73-80. При изучении данной темы необходимо составить условную схему круговорота углерода и азота, написать химизм процессов, происходящих на каждом этапе круговорота и чётко определить конкретный вид микроорганизмов в результате жизнедеятельности которых происходит круговорот веществ в природе. Вопросы для самопроверки
16 Раздел 3. Состав природных и сточных вод Студент должен знать:
студент должен уметь:
^ Фазово-дисперсная характеристика примесей воды. Цели и задачи анализа воды различного качества, отбор представительных проб. Формирование состава природных вод, основные факторы, влияющие на состав воды подземных и поверхностных источников водоснабжения. Классификация природных вод по химическому составу. Показатели качества природных вод. Прозрачность, мутность, цветность и запах – примеси, обуславливающие значения этих показателей. Ионный состав, главные ионы. Щёлочность, жёсткость, растворённые газы. Окисляемость и примеси, обуславливающие её санитарно- бактериологическая оценка качества воды: микробное число, бактерии группы кишечной палочки и их индикаторное значение. Требования к качеству воды. Государственный стандарт «Вода питьевая». Нормативы, ограничивающие содержание химических веществ в питьевой воде. Нормативы, регулирующие органолептические свойства воды. Микробиологические показатели для питьевой воды. 17 Лабораторная работа 3Определение главных ионов природной воды Лабораторная работа 4Определение свободной и общей кислотности, свободной и общей щёлочности воды. Лабораторная работа 5Определение общей и карбонатной жёсткости воды ^ Определение общего железа и перманганатной окисляемости воды Практическая раьбота 2 Оценка качества питьевой воды, составление заключения о пригодности воды для питьевых целей. Литература
Методические указания При изучении этой темы необходимо получить представление
18 Вопросы для самопроверки
Тема 3.2 Состав и показатели качества сточных вод Студент должен знать:
19
Студент должен уметь: - оценивать степень загрязнённости сточной воды
Содержание программыКлассификация сточных вод. Основные показатели санитарно-химического анализа сточных вод и их значение. Температура, окраска, запах, прозрачность. Взвешенные и оседающие вещества. Значение рН. Виды окисляемости. Формы азота: общий, аммонийный, окисленные формы. Фосфаты, хлориды, сульфаты. Тяжёлые металлы, СПАВ и другие токсичные примеси сточных вод. Оценка эпидемиологической опасности сточных вод. Лабораторная работа 7Определение растворённого кислорода и подготовка проб к определению БПК Лабораторная работа 8Определение сухого и плотного остатка сточных вод Лабораторная работа 9Определение взвешенных и оседающих в-в Лабораторная работа 10Определение фосфора, аммонийного и нитритного азота 20 Практическая работа 3Оценка состава сточных вод ЛитератураКарюхина Т.А. Химия воды и микробиология. – с. 101-133 Методические указанияПри изучении состава и свойства сточных вод особое внимание нужно обратить на:
Вопросы для самопроверки
21
Тема 3.3 Воздействие воды на металлы, бетон и железобетонСтудент должен знать:
22 Студент должен уметь:
Содержание программыОбщее понятие об электрохимической коррозии. Факторы, влияющие на интенсивность процесса коррозии. Защита металлических конструкций и трубопроводов от коррозии. Причины разрушения бетона и железобетона. Действие агрессивной углекислоты, влияние рН и ионного состава воды, влияние микроорганизмов. Защита бетонных и железобетонных сооружений от разрушения. ^ Определение стабильности воды по отношению к бетону ЛитератураКарюхина Т.А. Химия воды и микробиология. – с. 134-149 Методические указанияПри изучении этой темы необходимо тщательно разобрать химизм и классификацию процессов в коррозии. Для эффективного изучения этой темы необходима практика в решении задач по составлению уравнений окислительно-восстановительных реакций, идущих в водной среде при разрушении чугуна, стали, железобетона. Вопросы для самопроверки
23
неаэрируемой среде?
Тема 3.4 Образование отложений и биологических обрастаний в трубопроводах и сооружениях Студент должен знать:
Студент должен уметь:
^ Причины появления отложений в трубопроводах и меры борьбы с ними. Биологические обрастания в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий и меры борьбы с ними. ЛитератураКарюхина Т.А. Химия воды и микробиология. – с. 149-154 24 ^ При изучении темы необходимо внимательно изучить уравнения углекислотного равновесия. Внимательно изучите условия, вызывающие интенсификацию процессов биообрастания и химизм процессов обработки воды от биообрастаний. Вопросы для самопроверки
Раздел 4. Теоретические основы процессов очистки природных и сточных вод Тема 4.1 Физико-химические процессы очисткиСтудент должен знать:
Студент должен уметь:
25
Содержание программыПонятие о коагуляции, флокуляции и седиментации примесей воды. Характеристика коагулянтов и флокулянтов. Фильтрование. Флотация. Сорбционные процессы, виды сорбентов и их свойства, практическое применение для очистки воды. Мембранная сепарация, понятие об ультрафильтрации, обратном осмосе, диализе. Лабораторная работа 12Определение обменной ёмкости ионита Лабораторная работа 13Определение адсорбционной ёмкости активированного угля ЛитератураКарюхина Т.А. Химия воды и микробиология. – с. 155-173 ^ При проработке данной темы необходимо повторить скорость химических реакций и реакции ионного обмена из курса химии, а характеристику изотермальных процессов, осмос из курса физики. Помните, что при поджборе метода очистки воды обязательно учитываются все виды и концентрации всех примесей в очищаемой воде. Вопросы для самопроверки
26
Тема 4.2 Химические процессы очистки воды Студент должен знать:
Содержание программыНейтрализация, сущность и применение её для обработки природных и сточных вод. Химическое осаждение растворённых примесей. Процессы окисления и восстановления. Практическая работа 427 Определение необходимого количества реагентов при нейтрализации сточных вод, при химическом осаждении примесей, при использовании окислительно-восстановительных методов. ЛитератураКарюхина Т.А. Химия воды и микробиология. – с. 173-179 ^ При изучении этой темы необходимо получить представление:
- о процессах известково-содового умягчения
перевода токсичных и вредных примесей в нетоксичные или нерастворимые. Вопросы для самопроверки
очистки природных и сточных вод. 28 Тема 5.3 Биохимические процессы очистки водыСтудент должен знать:
- особенности анаэробных процессов Студент должен уметь:
Содержание программыПрименение биологических методов для очистки сточных вод и обработки осадков. Аэробная стабилизация органических примесей сточных вод. Анаэробные процессы для очистки сточных вод и обработки осадков. Лабораторная работа 14Гидробиологический анализ активного ила и биоплёнки ЛитератураКарюхина Т.А. Химия воды и микробиология. – с. 179-188 29 ^ В результате изучения материалов к данной теме следует получить представление о месте и роли биологических процессов в очистке сточных вод и обработке осадков. Сточные воды и их осадки могут обрабатываться как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Однако наиболее часто воду обрабатывают в аэробных условиях, а осадки – в анаэробных. Очистку воды осуществляют как в искусственных, так и в естественных условиях, поэтому следует обратить внимание на сходство и различие этих условий. При изучении материала по аэробной обработке воды следует обратить особое внимание на сложный состав сообществ микроорганизмов, очищающих воду, а при изучении процессов брожения – на последовательный (двухстадийный) характер разложения веществ и присутствие в среде факультативных и облигатных анаэробов. Вопросы для самопроверки
Тема 5.4 Процессы обеззараживания водыСтудент должен знать:
30 Студент должен уметь:
Содержание программыЦель обеззараживания воды различного качества, методы обеззараживания. Хлорирование, его сущность, понятие о дозе хлора, хлоропоглощаемости, остаточном хлоре. Обеззараживание воды озоном, применимость метода и его достоинства. Бактерицидное облучение. Лабораторная работа 15Определение активного хлора в хлорной извести Лабораторная работа 16Определение микробного числа в природной и водопроводной воде ЛитератураКарюхина Т.А. Химия воды и микробиология. – с. 188-195 ^ В результате проработки темы надо ознакомиться с основными методами химического обеззараживания воды Вода, применяемая для питьевых целей не должна содержать патогенных микроорганизмов. Нужно чётко представлять, какими показателями оценивается в воде наличие биологических примесей, какие 31 требования по бактериологическим показателям предъявляются к воде различного назначения. Нужно уяснить, почему бактерии кишечной палочки применяются как индикатор возможного присутствия патогенных микроорганизмов. Вопросы для самопроверки
так и для сточных вод
обеззараживания?
Тема 5.5 Процессы самоочищения водыСтудент должен знать:
водоёмах
Студент должен уметь:
32
Содержание программыХарактеристика биоценозов природных водоёмов. Источники и характер загрязнения водоёмов: первичное и вторичное загрязнение. Понятие о сапробности и токсобности. Оценка степени загрязнённости водоёма. Процессы самоочитщения и роль микроорганизмов в жизни водоёмов. Практическая работа 5Знакомство с системой сапробности микроорганизмов и основными микроорганизмами – индикаторами сапробности (с экскурсией на природные водоёмы) ЛитератураКарюхина Т.А. Химия воды и микробиология. – с. 195-205 ^ В результате изучения материалов к данной теме следует получить представление о биологических, химических и физических процессах самоочищения открытых водоёмов после внесения в них загрязнений со сточными водами. При рассмотрении вопросов самоочищения в водоёмах следует отметить возможность последовательной смены зон анаэробиоза зонами с наличием растворённого кислорода. Нужно понять, как оценивают (по каким показателям) наличие процессов минерализации внесённых загрязнений. Вопросы для самопроверки
33
Контрольная работаПо предмету «Химия воды и микробиология» предусмотрено выполнение одной контрольной работы. Задание для неё составлено в 40 вариантах. Контрольная работа охватывает теоретический материал всего курса. Назначение этой работы – показать уровень усвоения материала учебного предмета, умение использовать теоретические представления при решении практических задач. В каждом варианте 8 заданий. Первые пять вопросов касаются теоретических вопросов. Последние три вопроса – задачи. Большинство вопросов поставлены в форме, определяющей понятие, тему или ряд взаимосвязанных явлений. Например:
В ответах на такие вопросы нельзя ограничиваться только одной фразой, например: «ХПК – это химическая потребность в кислороде». Ответ должен быть развёрнутым и содержать все сведения, которые по данному вопросу освещены в рекомендованной литературе. Наиболее полными можно считать такие ответы, в которых, кроме изложения теоретических положений, будут показаны конкретные примеры, иллюстрирующие понимание теории. Такие примеры могут быть самостоятельно найдены по многим теоретическим вопросам. Следует обратить особое внимание на то, что материал нужно излагать своими словами, не переписывая его из учебника. Объём выполненной контрольной работы не должен превышать 12-15 страниц рукописного текста.
|