Очистка питьевой воды и ее параметры

Качество воды 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).

К основным требованиям физических свойств питьевой воды относятся отсутствие неприятного запаха, вкуса и цвета. Минерализация питьевой воды не должна превышать 1 г/л, жесткость питьевой воды (содержание в воде ионов кальция и магния) не должна превышать 7 мг-экв/л, а содержание железа в питьевой воде не должно превышать 0,3 мг/л. Как видите, тема очень большая, поэтому компания Ecowater может порекомендавать нужную систему по очистке воды для вашего случая.

Параметры качества питьевой воды 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 химическим показателям качества воды относится содержание микроэлементов в воде. 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:

– Нерастворимое в воде элементарное или металлическое железо - Fe0. При наличии влаги и кислорода происходит окисление до трехвалентного и образуется нерастворимый оксид железа Fe2O3. Этот процесс в быту называется "ржавление".
– Двухвалентное железо - Fe+2, всегда находится в воде в растворенном виде, но в исключительных случаях, при высоком значение водородного показателя pH образуется гидроксид железа Fe(OH)2, который выпадает в осадок.

Fe+3 – трехвалентное железо образует гидроксид железа Fe(OH)3, который растворяется в воде только 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.

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

Органическое железо разделяют на следующие категории:

- коллоидное железо. Малого размера, менее микрона, частицы, называемые коллоидами, нерастворимы в воде, но очень трудно поддаются фильтрации (см. фильтры для воды) 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 железо. Существуют бактерии, использующие в процессе своей жизнедеятельности энергию растворенного двухвалентного железа, которое преобразовывает его в трехвалентное железо;
- растворимое железо. Хелатами называют органические молекулы, которые связывают железо в сложные растворимые структуры. В качестве примера можно привести удерживающую железопорфириновую группу гемоглобина, удерживающий магний хлорофилл растений. В почвенном ионообмене важную роль играет хелатообразующий агент – гуминовая кислота.

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

Чаще всего в воде присутствует сочетание нескольких или всех типов железа. Из-за отсутствия утвержденных методов определения количества органического, коллоидного или бактериального железа в воде затрудняет выбор метода или комплекса методов водоочистки. Только практический опыт позволяет предприятиям выбрать правильный комплекс мероприятий по очистке воды.

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

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

Малозагрязненные природные воды в методиках водоочистки определяют перманганатную окисляемость (ПО) , загрязненные воды – бихроматную окисляемость. Такая характеристика носит аббревиатуру ХПК – химическое потребление кислорода.

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 воды 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 вода будет кислотной. Растворение в воде различных химических веществ нарушает баланс ионов и, соответственно, снижает или повышает значение pH.

Кислые воды вызывают свертывание белков, уплотняют эпидермис, оказывает «дубящее» действие на кожу. Щелочные воды способствуют набуханию кожных коллоидов, разрыхлению кожного покрова, отторжению поверхностного эпителия, повышению эластичных свойств кожи. Низкий уровень pH означает высокую коррозийность воды, а при значениях pH>11 вода становиться мылкой, приобретает неприятный запах и вызывает раздражение слизистой оболочки глаз и кожного покрова.

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

Уровень pH может варьироваться в определенных пределах, но эти пределы не должны превышать уровень, при котором нарушаются потребительские качества воды. В различных средах вода имеет различные уровни pH:

речная вода 6,5 – 8,5;
атмосферные осадки 4,6 – 6,1;
болотная вода 5,5 – 6,0;
морская вода 7,9 – 8,3.

Всемирная Организация Здравоохранения не дает рекомендаций по медицинским показателям уровня pH. 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 воде твердых веществ определяет общую минерализацию воды. Основное количество растворенных веществ представляют из себя неорганические соли, такие как бикарбонаты, хлориды и сульфаты кальция, магния, калия и натрия. Общую минерализацию воды называют также общим солесодержанием.

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 вода 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.
Большое влияние на солесодержание воды оказывают промышленные сбросы, стоки с городских улиц, соль, используемая против обледенения дорог и т.п.

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.

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).