Характеристики якості природної води
§ 79. Характеристики якості природної води
Якість води визначається наявністю у ній різних речовин неорганічного та органічного походження, а також мікроорганізмів. Домішки можуть утримуватися у воді в різному стані:
а) у зваженому - у вигляді окремих частинок (грубодисперсна завись);
б) у колоїдному; в) у розчиненому.
Розглянемо основні властивості води природних джерел, вказуючи принагідно їх значення для різних споживачів та вимоги до окремих якісних характеристик води.
Мутність води обумовлюється наявністю у ній різноманітних
механічних домішок, що у зваженому стані: частинок піску, глини, мулистих частинок органічного походження та інших. Мутність зазвичай властива воді поверхневих джерел та переважно річок. Від характеру ґрунту дна та берегів річок та від швидкості течії води залежить ступінь вимивання частинок ґрунту, що захоплюються водою. Чим менші розміри частинок ґрунту, тим більше їх несе річка. Чим більша швидкість течії, тим більших розмірів частинки можуть захоплюватися водою. При певній швидкості течії води ці частинки підтримуються у зваженому стані і надають воді каламутність.
Мутність води визначають спеціальними приладами – мутномірами.
Нині визначення каламутності почали застосовувати прилади, засновані на дії фотоелементів, — нефелометри.
Прозорість води вимірюють у скляному циліндрі або скляній трубці із сантиметровою шкалою. При цьому визначають товщину шару води (в см), через який ще видно нанесений чорною фарбою на білій платівці умовний знак у вигляді двох хрестоподібних ліній товщиною 1 мм (хрест) або спеціальний.стандартний шрифт. Таким чином, прозорість вимірюється в см вод. ст.
Вміст завислих речовин у річковій воді (а отже, її каламутність та прозорість) змінюється протягом року, зростаючи в період дощів і доходячи до максимуму в період паводків. Найменша каламутність (найбільша прозорість) річкової води спостерігається зазвичай у зимовий час, коли річка вкрита льодом. В озерах і штучних водосховищах каламутність, як правило, незначна і обумовлюється надходженням каламутної води з річок, що живлять ці водоймища, а також поверхневих стоків з їх берегів. У великих водоймищах замутнення води відбувається внаслідок змучування опадів із дна при хвилюванні у вітряну погоду.
Мутність деяких річок сягає дуже значної величини (до кількох тисяч мг/л).
У СРСР підвищеною каламутністю відрізняються річки південних районів, зокрема річки середньоазіатських республік. Річки середньої та північної частин СРСР і багато річок Сибіру мають значно меншу каламутність. Водам підземних джерел, як правило, властива більша прозорість.
Вимоги щодо якості води, що подається водопроводами для господарсько-питних потреб, регламентуються державними стандартами. Згідно з ГОСТ 2874-73, кількість завислих речовин у воді, що подається для господарсько-питних цілей централізованими водопроводами, не повинна бути більше 1,5 мг/л.
Кольоровість. Жовтуватий, коричневий або жовто-зелений відтінки води природних джерел пояснюються головним чином присутністю у воді гумусових речовин
Кольоровість властива воді рік, що харчуються частково болотяною водою, котрий іноді воді водосховищ. Вимірюється кольоровість у градусах за так званою платино-кобальтовою шкалою шляхом порівняння досліджуваної води з водою, що має еталонну кольоровість.
Кольоровість питної води, що подається водопроводом, має перевищувати 20 град. У виняткових випадках за узгодженням з органами санітарного нагляду може бути допущена кольоровість води до 35 град.
Використання води зі значною кольоровістю на тих підприємствах, де відбувається безпосередній зіткнення води з фабрикатами в процесі їх виготовлення (наприклад, у текстильній промисловості), може спричинити погіршення якості продукції.
Запахи та присмаки води. Наявність запахів і присмаків у води природних джерел зумовлюється присутністю розчинених газів, різних мінеральних солей, а також органічних речовин і мікроорганізмів. Запах та присмак мають болотяні та торф'яні води, а також води, що містять сірководень; у ряді випадків запах обумовлюється присутністю у воді живих або гниючих після відмирання водоростей. Неприємний запах має вода після хлорування за наявності деяких кількостей залишкового хлору. Інтенсивність запаху зазвичай збільшується з підвищенням температури води.
Присмак солонуватий і навіть гірко-солонуватий часто мають сильно мінералізовані води підземних джерел.
Для кількісної оцінки запаху та присмаку води застосовують зазвичай умовну п'ятибальну шкалу. Слід, проте, відзначити, що це оцінка значною мірою суб'єктивна, оскільки залежить від індивідуальної сприйнятливості дослідника.
Згідно з ГОСТ 2874-73, питна вода при температурі її 20 ° С і при її підігріванні до 60 ° С не повинна мати запах більше 2 балоз і присмак (при 20 ° С) більше 2 балів.
Найчастіше при використанні води для виробничих цілей запах і смак води власними силами несуттєві. Однак їх наявність може вказувати на присутність у воді небажаних домішок.
Температура води. Температура води поверхневих джерел коливається протягом року в дуже широких межах (для території СРСР - від близької до нуля до 25 ° С, а іноді й вище). Підземні води, особливо артезіанські, мають майже постійну температуру протягом року.
Для питних цілей найбільш бажаним є використання води температурою 7—12°С.
Для деяких виробничих споживачів температура джерела води має велике значення. Так, низька температура дуже бажана для води, що йде на охолодження або на конденсацію пари, так як вона дозволяє зменшити кількість води, що витрачається.
Розрізняють карбонатну жорсткість, що обумовлюється наявністю в зоді двовуглекислих солей кальцію та магнію, і некарбонатну, при якій у воді містяться інші солі Са та Mg (сульфати, хлориди, нітрати та ін.).
Сумарна жорсткість води називається загальною твердістю. Вода різних природних джерел має дуже різну твердість. Річкова вода, за деякими винятками, має відносно невелику жорсткість. Так, вода Волги (у м. Куйбишева) має жорсткість 4,5-6 мг-екв/л, жорсткість води Москви-річки коливається протягом року від 2 до 5 мг-екв/л. Дуже малу жорсткість має вода Неви (близько 0,7 мг-екв/л). Водночас вода річок, що прорізають товщу вапняних та гіпсових порід, часто відрізняється дуже великою жорсткістю. Жорсткість річкової води зазвичай змінюється протягом року, знижуючись до мінімального значення під час паводків. Води підземних джерел у більшості випадків мають більшу жорсткість, ніж поверхневі води.
Для пиття може використовуватися відносно тверда вода, оскільки наявність у воді солей жорсткості не шкідлива для здоров'я і зазвичай не погіршує її смакових якостей. Однак використання води з великою жорсткістюдля господарських цілей викликає ряд незручностей: утворюється накип на стінках варильних котлів і кип'ятильників, збільшується витрата мила при пранні, повільно розварюються м'ясо та овочі тощо. не повинна перевищувати 10 мг-екв/л.
Використання жорсткої води для виробничих цілей у багатьох випадках може бути допущено, оскільки пов'язані з низкою небажаних наслідків. Застосування жорсткої води не допускається для живлення парових котлів, а також ряду виробництв (для деяких галузей текстильної та паперової промисловості, підприємств штучного волокна та ін.).
Значна карбонатна жорсткість заборонена для систем оборотного водопостачання.
Зміст газів. У воді природних джерел спостерігається найчастіше присутність наступних газів: кисню Ог, вуглекислоти СОг та сірководню Нг$.
Вміст кисню та вуглекислоти навіть у значних кількостях не погіршує якості питної води, але сприяє корозії металевих стінок труб, резервуарів, казанів. Процес корозії посилюється з підвищенням температури води, а також під час руху її вздовж металевих стінок (наприклад, по трубах). При значному вмісті у воді агресивної вуглекислоти корозії піддаються стінки бетонних труб і резервуарів. У поживній воді парових котлів середнього та високого тиску присутність кисню не допускається.
Вміст сірководню надає воді неприємного запаху і, крім того, викликає корозію металевих стінок труб, баків та котлів. У зв'язку з цим присутність H2S не допускається у воді, що вживається для господарсько-питних та більшості виробничих потреб.
Зміст сполук заліза.Залізо часто зустрічається у воді підземних джерел, в основному у формі розчиненого двовалентного заліза. Іноді залізо міститься і в поверхневих водах - у формі комплексних сполук, колоїдів або тонкодисперсної суспензії.
Наявність заліза у водопровідній воді може надавати їй поганий смак, викликає відкладення осаду та заростання водопровідних труб. При використанні такої води для прання білизни залишаються плями.
Вміст азотистих сполук. Наявність азотовмісних сполук - нітратів (МОГ), нітритів (NO
) та амонійних солей (NH?) — у воді поверхневих джерел або в підземних водах може обумовлюватися забрудненням цих вод стічними водами. При цьому наявність амонійних сполук вказує на свіже забруднення, а наявність нітритів на відносно недавнє забруднення. Вміст нітратів у воді може вказувати на давнє (вже ліквідоване) забруднення джерела стічними водами.
Проте нітрати, виявлені у джерелах, можуть бути і неорганічного походження і не свідчити про забруднення джерела.
Вміст сульфатів та хлоридів. Сульфати – солі сірчаної кислоти. Сульфати кальцію та магнію утворюють солі некарбонатної жорсткості; сульфат натрію, який міститься у великих дозах, шкідливий для шлунка.
Зміст кремнекислоти. Кремнекислота зустрічається у воді як підземних, так і поверхневих джерел у різній формі (від колоїдної до іоннодисперсної). Води, що містять кремнекислоту, не можуть бути використані для живлення котлів високого тиску, так як утворюють силікатний накип на їх стінках.
Вміст розчинених речовин (сухий залишок). Загальна кількість речовин (крім газів), що містяться у воді в розчиненому або колоїдному стані, характеризується сухим залишком,одержуваним з випаровування профільтрованої води і висушування затриманого залишку до постійної маси. У воді джерела, що використовується для господарсько-питної мети, сухий залишок не повинен перевищувати 1000 мг/л і в особливих випадках 1500 мг/л.
Величина сухого залишку лімітується також у воді, що йде для живлення парових котлів і використовується в ряді виробництв (синтетичного каучуку, штучного волокна, кіноплівки та ін.).
Активна реакція води. Активна реакція води характеризується показником концентрації у ній водневих іонів (рН). При нейтральній реакції рН = 7; при кислій реакції. рН 7.
Відповідно до ГОСТ 2874-73, вода, що подається господарсько-питним водопроводом, повинна мати рН в межах 6,5-9,5. Для вод більшості природних джерел значення рН не виходить із зазначених меж.
Для правильної оцінки якості води, дії її на водопровідні споруди та вибору методу її очищення необхідно знати значення рН джерела води в різні періоди року. При низьких значеннях рН, тобто при кислій реакції води, сильно зростає її кородіювальну дію по відношенню до сталі та бетону.
Бактеріальне забруднення води. Загальна бактеріальна забрудненість води характеризується кількістю бактерій, які у 1 мл води. Відповідно до ГОСТ 2874-73, питна вода не повинна містити більше 100 бактерій в 1 мл (при стандартному методі дослідження).
p align="justify"> Особливу важливість для санітарної оцінки води має визначення наявності в ній бактерій групи кишкової палички. Присутність кишкової палички свідчить про забруднення води фекальними стоками і, отже, можливість попадання до неї хвороботворних бактерій, зокрема бактерій черевного тифу. Шляхом бактеріологічного аналізу води визначають кількість кишкових паличокл води (так званий колі-індекс) або той найменший об'єм води, в якому виявляється кишкова паличка (колі-титр).
Води деяких поверхневих джерел бувають дуже забруднені у бактеріальному відношенні.
Відповідно до вимог стандарту, у питній воді, що подається в мережу господарсько-питних водопроводів, може міститися не більше трьох кишкових паличок на 1 л.
У більшості виробництв бактеріальне забруднення води не перешкоджає її використанню для технічних цілей. Виняток становлять підприємства харчової промисловості, котрим потрібна вода питної якості.
Тут перелічені лише основні властивості води природних джерел. У практиці використання води водойм для різних споживачів доводиться зустрічатися ще з низкою специфічних властивостей води. Наприклад, згідно з вимогами ГОСТ 2874-73, питна вода, що подається водопроводом, не повинна містити більше 0,05 мг/л миш'яку, 1 мг/л міді, 5 мг/л цинку та 0,1 мг/л свинцю.
Слід зазначити, що даних, одержуваних у результаті звичайних фізико-хімічних та бактеріологічних аналізів природної води, ще недостатньо для проектування очисних споруд. За цими даними неможливо визначити розрахункові параметри технологічного процесу очищення води (потрібні дози хімічних реагентів, швидкість процесу на окремих його етапах, тривалість обробки води в окремих спорудах тощо), а в ряді випадків і вибрати технологічну схему очищення. Тому досліджувану воду необхідно піддавати спеціальному технологічному аналізу, який дає додаткові дані для можливості вибору найбільш надійного та економічного методу її очищення та проектування відповідних очисних споруд.
Поверхневі джерела характеризуютьсявеликими коливаннями якості води та кількості забруднень в окремі періоди року. Якість води річок та озер великою мірою залежить від інтенсивності випадання атмосферних опадів, танення снігу, а також від забруднення її поверхневими стоками та стічними водами міст та промислових підприємств.