Технологические и организационные аспекты процессов получения воды питьевого качества - Г. Самбурский

Жесткость воды, вызванная наличием катионов кальция и магния, связана с процессами образования с присутствующими в воде карбонатными и гидроксильными ионами малорастворимых соединений кальция и магния. Имеющиеся в природных водах гидрокарбонатные анионы при повышении температуры разлагаются на углекислый газ и ион угольной кислоты:

2Н2СО3—›СО2+СО32-+Н2О

В том случае, если в воде присутствуют катионы жесткости, при взаимодействии с карбонатными анионами при высоких температурах происходит образование солей с очень низкой растворимостью. Таким образом воды с высокой жесткостью могут образовывать накипь и отложения на разного рода бытовой технике, котлах при нагревании и в трубопроводах горячей воды. Точно также катионы жесткости образуют труднорастворимые соли с жирными кислотами, которые входят в состав различных моющих средств, что зачастую является существенной помехой при использовании жесткой воды для разных видов стирки.

Для определения количественных значений жесткость воды используют процедуру титрования в присутствии индикатора мурексида или хрома темного синего хим. реактивом «трилон – Б» при значении рН пробы около 9. Оценивают жесткость воды, исходя из количества трилона-Б, израсходованного для изменения окраски индикатора. Для описания концентрации катионов жесткости в воде используют единицы измерения миллиграмм-эквивалент на литр (мг-экв/л) или в милли-моль на литр (ммоль/л), а также градусы жесткости. В РФ жесткость воды выражают в ммоль/л (в единицах системы СИ) или в мг-экв/л. Жесткость воды, пригодной для питьевых целей, ограничена значением концентрацией 7 ммоль/л. [1,37, 46]

Показатель – окисляемость воды

Процедура определения окисляемости воды основывается на присутствии в рассматриваемой анализируемой пробе воды органических веществ и ряда легко окисляющихся неорганических примесей, таких, как железо двухвалентное, сероводород, сульфиты и т. д. Собственно окисляемость воды, или, иначе говоря, химическое потребление кислорода (ХПК), следует анализировать посредством определения количества кислорода, который расходуется в процессе химического окисления органических и неорганических веществ, присутствующих в воде. Сам процесс окисления реализуется под действием разного рода окислителей и используют при этом ряд известных методов определения окисляемости воды: перманганатный, иодатный, бихроматный и т.п.; собственное название метода при этом зависит от типа используемого в процессе анализа окислителя. Наиболее часто в практике водоподготовки применяется метод анализа на основе использования перманганата калия – перманганатная окисляемость. Перманганатная окисляемость для питьевой воды не должна быть выше значения 5 мг/л. [1, 37,44—46]

Показатель органические и неорганические вещества

По имеющимся оценкам, общее суммарное количество химических веществ и химических соединений, которые в результате хозяйственной деятельности человека загрязняют природные воды и, соответственно, способны оказывать негативное влияние на состояние здоровья человека, непрерывно увеличивается, составляя на сегодняшний день уже более 50000 позиций. Следовательно, проведение анализов по определению концентрации всех известных химических веществ, для которых обнаружена способность присутствия в воде, практически нереально.

Тем не менее, есть возможность систематизировать химические вещества, которые могут нанести ущерб для здоровья человека из числа тех, что наиболее часто встречаются в природных водах и/или образуются при обработке воды. Таким образом, в СанПиН 2.1.4.1074—01 представлены предельно допустимые концентрации таких химических веществ. При обнаружении и проявлении в источнике водоснабжения необходимо определять их концентрацию в природной или обработанной воде, а в случае превышения допустимых гигиенических нормативов ПДК проводить доочистку воды. [9,37,43,44]

1.2 Вещества, являющиеся основными загрязнителями питьевой воды

Железо. Повышенное содержание железa (более, чем 0,3 мг/л), которое может присутствовать в воде в виде гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, различных органических комплексных соединений или в форме высокодисперсной взвеси, придает воде характерную неприятную красно-коричневую окраску, существенно ухудшает вкус, способствует развитию железобактерий, образованию и отложению осадка в коммуникациях, и засорению труб. Кроме того, если в такой воде осуществлять стирку белья, то на нем останутся ржавые пятна. Подобные характерные пятна появляются на посуде, раковинах и ваннах. В случае употребления для питья воды с содержанием железа выше нормативных требований, потребитель повышает риск развития различных заболеваний печени, аллергических реакций и пр.

Марганец. Повышенные концентрации марганца в воде оказывает вредное воздействие на здоровье, в т.ч. мутагенное действие на человека. При уровнях значений концентрации в системе водоснабжения, превышающих 0,1 мг/л, марганец приводит к появлению черных пятен на сантехническом оборудовании и белье, а также к неприятному привкусу напитков. Кроме этого, наличие марганца в питьевой воде способно вызывать образование и накопление осадков и отложений в системе распределения воды. Уже при концентрации 0,02 мг/л марганец доказано влияет на образовании пленки на трубах, которая отслаивается далее в виде черного осадка.

Хлориды и сульфаты. В ряде случаев в питьевой воде встречается соли соляной и серной кислот (хлориды и сульфаты). Эти соединения придают воде, соответственно, соленый и горько-соленый привкус. Использование воды с повышенным содержанием сульфатов и хлоридов приводит к нарушению деятельности желудочно-кишечного тракта. Согласно [37] вода, для которой на один литр приходится более 350 мг хлоридов и/или более 500 мг сульфатов, уже считается неблагоприятной для здоровья.

Кальций и магний. Содержание в воде катионов кальция и магния сообщает воде жесткость, как было указано в п. 1.2. Жесткость воды обычно выражается в мг-экв/л, хотя есть иные единицы измерения (см. разд. 1.2). Физиологически благоприятный для человека показатель уровня жесткости воды составляет 3,0—3,5 мг-экв/л. Сильно минерализованная, т.е. насыщенная солями вода причиняет массу неудобств: существенно сложнее готовить овощи и мясо, при стирках разного типа увеличивается расход чистящих средств, образующаяся накипь портит теплообменное оборудование. Жесткость выше значения 4,5 мг-экв/л уже приводит к интенсивному накоплению осадка как в системе водоснабжения, так и на сантехнических приборах, мешает работе бытовых приборов. Для большинства объектов бытовой техники, согласно инструкции по эксплуатации, жесткость используемой воды не должна быть более, чем 1,5—2,0 мг-экв/л. Постоянное употребление в качестве питьевой воды с повышенной жесткостью имеет следствием для человека накопление солей в организме и, в конечном итоге, может стать причиной заболевания суставов (например, артриты, полиартриты), развитию мочекаменной болезни, образования камней в почках, желчном пузырях.

Фтор. Учитывая то, что вода также во многом отвечает за состояние зубов человека, есть множество данных, впрочем неоднозначно трактуемых, свидетельствующих о зависимости содержания фтора в воде и частоты заболевания кариесом. Ранее считалось, что фторирование воды эффективно для профилактики кариеса, особенно у детей. Однако содержание фторидов в питьевой воде выше санитарных норм (не более 1,5 мг/л) оказывает вредное воздействие на здоровье человека. Фтор является активным в биологическом отношении микроэлементом, содержание которого в питьевой воде во избежание кариеса или флюороза зубов может быть в пределах 0,7—1,5 мг/л.

Ряд примесей являются непосредственно опасными для организма человека.

Сульфиды. Наличие в воде сульфидов (или сероводорода) придает воде характерный неприятный запах, способствует интенсификации процессов коррозии трубопроводов и повышает вероятность их зарастания вследствие развития серобактерий. Сульфиды оказывают на человека прямое токсическое действие, и вызывают раздражающее действие для кожи, а сероводород сам по себе ядовит для живых организмов.

Мышьяк. По данным отечественных исследователей, употребление воды, содержащей 0,2—1 мг/л мышьяка, вызывает расстройство центральной, и особенно периферической, нервной системы с последующим развитием множественных невритов. Безвредной в [37] признана концентрация мышьяка 0,05 мг/л. Однако имеющиеся данные позволяют говорить о том, что ПДК по мышьяку необходимо сделать более жестким [39,42].

Свинец. Об опасности для здоровья содержания в воде свинца специалисты санитарно-гигиенического направления впервые заговорили в связи с массовыми интоксикациями, которые возникли при использовании на водопроводах свинцовых труб. Однако повышенные концентрации свинца могут встречаться также и в подземных водах. Вода с точки зрения [37] считается безвредной в том случае, если содержание в ней свинца не более 0,03 мг/л. Данный показатель также должен учитываться, исходя из оценки риска для здоровья населения. [39,40,42]