+7 (910) 434-69-23
+7 (916) 550-55-10
vodofilter2003@yandex.ru

Очистка питьевой воды и её параметры

Очистка питьевой воды и её параметры

Если органолептические, бактериологические показатели и показатели токсичных химических веществ находятся в пределах норм питьевого водоснабжения, то эта вода - питьевая. Другими словами, это очищенная вода (кстати воду можно такой сделать с помощью систем водоочистки). Показатели качества питьевой воды определяются перечнем свойств воды, значения которых сравнивают с нормами её чистоты.

К основным требованиям физических свойств питьевой воды относятся отсутствие неприятного запаха, вкуса и цвета. Минерализация не должна превышать 1 г/л, жесткость (содержание в воде ионов кальция и магния) не должна превышать 7 мг-экв/л, а содержание железа - 0,3 мг/л.

Качество регулируется стандартами Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и стандартами отдельных государств. Главной задачей этих организаций является предоставлять населению воду, безопасную для здоровья. Основными документами, которые принимаются в качестве базовых при разработке национальных и региональных документов, являются «Руководство по контролю качества питьевой воды», разработанное Всемирной организацией здравоохранения (Руководство ВОЗ) и Директива по питьевой воде Европейского Сообщества (Директива ЕС).

Параметры качества можно разбить на несколько групп: органолептические показатели — это свойства объектов внешней среды, которые выявляются и оцениваются с помощью органов чувств (например, вкус и запах); физико-химические параметры; обобщенные показатели. Рассмотрим подробнее некоторые из них.

К обобщенным показателям относиться водородный показатель рН. Величина рН известна многим людям благодаря рекламе. Вода хозяйственно-питьевого назначения должна иметь величину рН = 6,5-8,5. В большинстве случаев характеристики природных источников не выходят за пределы нормы. Понятие водородного показателя (pH) в 1909 году ввел известный датский физиохимик и биохимик, член Датского королевского общества наук и его президент Сёрен-Петер-Лауриц СЁРЕНСЕН (1868 — 1939). Он определяет концентрацию свободных ионов водорода и представляет собой логарифм концентрации ионов водорода с обратным знаком — pH=-log(H+). Величина pH определяет количественное соотношение ионов H+ и гидроксила OH- в воде при ее диссоциации (от лат. dissociatio — разделение, разъединение) — обратимого распада частицы вещества (молекулы, радикала или иона). Идеально чистая, дистиллированная вода имеет показатель pH=7 и ионы уравновешивают друг друга. При пониженном содержании свободных ионов водорода pH>7 вода будет иметь щелочной тип, а в случае повышенного содержания pH< 7 — кислотной. Растворение в воде различных химических веществ нарушает баланс ионов и, соответственно, снижает или повышает значение pH.

Пределы, определяющие тип воды.
Величина рН Реакция воды
< 3 сильнокислые
3 – 5 кислые
5 - 6.5 слабокислые
6.5 - 7.5 нейтральные
7.5 - 8.5 слабощелочные

Кислые воды вызывают свертывание белков, уплотняют эпидермис, оказывает «дубящее» действие на кожу. Щелочные способствуют набуханию кожных коллоидов, разрыхлению кожного покрова, отторжению поверхностного эпителия, повышению эластичных свойств кожи.

На всех уровнях очистки важен тщательный контроль уровня водородного показателя. Отклонение этого показателя в ту или иную сторону существенно сказывается на вкусе, запахе и внешнем виде жидкости. Соответственно, это влияет и на эффективность фильтрации в целом.

Требования к оптимальному уровню pH могут колебаться в зависимости от применяемых систем очистки в соответствии с составом, характеристиками материала, применяемого в системе распределения, и также зависят от методов обработки.

речная вода6,5 – 8,5;
атмосферные осадки4,6 – 6,1;
болотная вода5,5 – 6,0;
морская вода7,9 – 8,3.

В связи с этим Всемирная Организация Здравоохранения не дает рекомендаций по медицинским показателям уровня pH. Низкий уровень pH означает высокую коррозийность воды, а при значениях pH>11 она становиться мылкой, приобретает неприятный запах и вызывает раздражение слизистой оболочки глаз и кожного покрова. Наиболее оптимальный уровень pH для питьевой и бытовой воды должен находиться в пределах от 6 до 9. Нужных параметров воды, можно добиться с помощью очистки воды.

Одним из основных показателей качества воды является её минерализация. Количественный состав растворенных в ней твердых веществ определяет её общую минерализацию. Основное количество растворенных веществ представляют из себя неорганические соли, такие как бикарбонаты, хлориды и сульфаты кальция, магния, калия и натрия. Поэтому общую минерализацию называют также общим солесодержанием. Чем меньше уровень минерализации, тем лучше.

Также в ней растворяется незначительное количество органических веществ - класса химических соединений, в состав которых входит углерод. Содержание органических веществ в маломинерализованных водах большое значение имеет в медицинской практике, так как они определяют специфические свойства минеральных вод. Содержание этих веществ свыше 40 мг/л делает минеральные воды непригодными для внутреннего применения.

По преобладающим ионам минеральные воды делятся на хлоридные (Cl-), гидрокарбонатные (HCO3-), сульфатные (SO4-), натриевые (Na+), кальциевые (Ca2+), магниевые (Mg2+) в различных сочетаниях анионов и катионов: хлоридно-натриевые, гидрокарбонатно-натриевые, хлоридно-кальциевые, гидрокарбонатные натриево-кальциево-магниевые и т. д.
По наличию газов минеральные воды подразделяются на углекислые (СО2)— не менее 0,5 г/л углекислого газа, азотные (N2) — не менее 18 г/л азота, сероводородные (сульфидные) (H2S) — не менее 10 г/л свободного сероводорода.

Разнообразие регионов по геологическим параметрам и различие в составе среды растворяемых минералов обуславливает разный уровень солесодержания в питьевой воде и ее качество в природных источниках. Но не только это характеризует солесодержание. Большое влияние оказывают промышленные сбросы, стоки с городских улиц, соль, используемая против обледенения дорог и т. п.

Природные воды подразделяются на категории в зависимости от количества минеральных веществ:

Категория воды Минерализация, г/дм3
Рассолы > 35
Категория повышенной солености10 - 35
Соленые3 - 10
Солоноватые1.0 - 3.0
Категория с относительно повышенной
минерализацией0.5 - 1.0
Пресные0.2 - 0.5
Ультрапресные< 0.2

Для внутреннего применения используют обычно минеральные воды с минерализацией от 2 до 20 г/л. Рассолы и крепкие рассолы применяют для ванн в разведении, в соответствии с отработанными методиками лечения при различных заболеваниях.

Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) не владеет данными о вредных влияниях воды с повышенной минерализацией на здоровье людей. Соответственно ВОЗ не вводит каких-либо ограничений по медицинским показаниям. Хороший вкус обычно у воды с содержанием минералов около 600 мг/л, а при показателях солесодержания более чем 1000-1200 мг/л она вызывает отрицательную реакцию у потребителей. В связи с этим Всемирная Организация Здравоохранения органолептическим показаниям определила верхний предел минерализации 1000 мг/л. В зависимости от региональных условий и привычек населения приемлемый показатель общего солесодержания в воде может сильно колебаться.

Содержание железа в воде относится химическим показателям. По содержанию микроэлементов различают: железистые воды (Fe) — не менее 20мг/л железа, мышьяковистые (As) — не менее 0,7 мг/л мышьяка, кремнистые (Si) — не менее 50 мг/л кремнистой кислоты, бромистые (Br) — не менее 25мг/л брома, йодистые (I) — не менее 5 мг/л йода (часто йодобромные).
Остановимся на железистых водах. В природе, в зависимости от валентности, железо существует в разных формах:
Fe0 — нерастворимое в воде элементарное или металлическое железо. При наличии влаги и кислорода происходит окисление до трехвалентного и образуется нерастворимый оксид железа Fe2O3. Этот процесс в быту называется «ржавление».
Fe+2 — двухвалентное железо всегда находится в воде в растворенном виде, но в исключительных случаях водородного показателя pH, образуется гидроксид железа Fe(OH)2, который выпадает в осадок.

Fe+3 — трехвалентное образует гидроксид железа Fe(OH)3, который растворяется в воде в случаях очень низкого водородного показателя pH. Однако при соединении с другими химическими элементами хлорид FeCl3 и сульфат Fe2(SO4)3 трехвалентного железа растворяется даже в слабощелочных водах с низким показателем pH.

Это вещество в природе существует в различных сложных соединениях, так называемое органическое железо. Оно практически всегда растворимо или имеет коллоидное построение, которое очень трудно удалить. Оно присутствует в воде в составе разнообразных комплексах и в разных формах.

Категории органического железа.

Коллоидное. Малого размера, менее микрона, частицы, называемые коллоидами, нерастворимы в воде, но очень трудно поддаются фильтрации через гранулированные фильтрующие материалы. Малый размер и большой поверхностный заряд отталкивает коллоидные частицы друг от друга, не позволяя укрупняться и создавая в воде суспензии во взвешенном состоянии.

Бактериальное. Существуют бактерии, использующие в процессе своей жизнедеятельности энергию растворенного двухвалентного железа, которое преобразовывает его в трехвалентное железо.

Растворимое. Хелатами называют органические молекулы, которые связывают железо в сложные растворимые структуры. В качестве примера можно привести удерживающую железопорфириновую группу гемоглобина, удерживающий магний хлорофилл растений.

Разные типы железа по разному проявляют свои свойства и в большинстве случаев можно по внешнему виду, не проводя анализов, определить какое железо преобладает в воде. Чистая вода по истечению времени образовывает красно-бурый осадок. Это присутствие двухвалентного железа. Если жидскость имеет желто-бурый окрас и при отстаивании образуется осадок, то это трехвалентное. Радужная пленка на поверхности и желеобразная масса внутри труб — бактериальное. А если же жидкость окрашена, но осадок не образуется, то это коллоидное.

Очень редко в воде присутствует только один вид железа. Чаще всего это сочетание нескольких или всех типов. Отсутствие утвержденных методов определения количества органического, коллоидного или бактериального железа затрудняет выбор метода или комплекса методов водоочистки. Только практический опыт позволяет предприятиям выбрать правильный комплекс мероприятий по очистке воды, ведь даже в очевидной ситуации стандартные методы зачастую не работают.

Окисляемость воды также относиться к химическим показателям. Количество органических и минеральных веществ в ней, окисляемых при определенных условиях, характеризует величину окисляемости.

Величина окисляемости определяется расходом окислителя или эквивалентного количества кислорода, потребовавшегося на окисление веществ, содержащихся в 1 литре жидкости. Наименьшей величиной окисляемости (до 3 мг/л О2) характеризуются артезианские воды. Окисляемость речной воды и из водохранилищ колеблется в пределах 2-10 мг/л, достигая более высоких показателей в водах болотного происхождения, содержащих много гуминовых веществ. Повышенная окисляемость говорит о загрязнении источника производственными или бытовыми сточными водами. Внезапное повышение окисляемости является также сигналом загрязнения ее стоками. Поэтому величина окисляемости является одним из распространенных показателей для гигиенической характеристики.

Малозагрязненные природные воды в методиках водоочистки определяют перманганатную окисляемость, загрязненные— бихроматную окисляемость. Такая характеристика носит аббревиатуру ХПК — химическое потребление кислорода. Разнообразные по своей природе и химическим свойствам органические вещества формируются под влиянием биохимических процессов внутриводоемных, поверхностных и подземных вод, атмосферных осадков, промышленных и хозяйственно-бытовых вод.

Пределы колебаний окисляемости, от долей миллиграммов до десятков миллиграммов кислорода на литр, сильно зависят от происхождения воды. Более высокую окисляемость имеют поверхностные воды по сравнению с подземными. В поверхностных водах наиболее чистыми от органических веществ являются горные реки (единицы миллиграммов на литр), более «богатыми» органикой — болотистые реки (десятки миллиграммов на литр). Кроме мест, богатых нефтегазовых месторождений, торфяников, болот, подземные воды наиболее чистые и составляет до десятков миллиграммов кислорода на один литр.