КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Оценка качества природных, питьевых и технических вод

Источниками водоснабжения в большинстве регионов РФ яв­ляются поверхностные воды рек (водохранилищ) и озер, на долю которых приходится 65—68% от общего объема водозабора. Ниже приводится оценка качества воды в них в зависимости от некото­рых характерных показателей состава: рН, минерализованное™ (солесодержания), жесткости, содержания взвешенных и органи­ческих веществ, а также фазово-дисперсного состояния.

Сравнивая оценочные и фактические показатели состава воды в источниках Российской Федерации, можно отметить преоб­ладание мягких и очень мягких, а также мало - и среднеминера - лизованных вод в азиатской ее части и северных районах, т. е. на большей части территории страны. Повсеместное загрязнение водных объектов примесями антропогенного и техногенного про­исхождения, наблюдаемое в последние годы, обусловлено поступ­лением в них неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод, хозяйственно-бытовых и промышленных, талых и ливневых вод с водосборов.

Под качеством природной воды понимают совокупность ее свойств, обусловленных характером и концентрацией содержа­щихся в воде примесей. Ниже дана классификация вод по различ­ным признакам: величине рН, минерализованности, жесткости, прозрачности, цветности и размеру содержащихся в воде частиц (Журба М. Г.).

По специфике требований к качеству очищенной воды раз­личают воду, используемую для хозяйственно-питьевых целей, нужд пищевой промышленности, сельского хозяйства и промыш­ленности.

Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения и правила контроля качества воды, производимой и подаваемой системами питьевого водоснаб­жения населенных мест в РФ, устанавливаются по [3].

Ее безопасность в эпидемиологическом отношении определя­ется нормативами, представленными в табл. 1.1.

Безвредность питьевой воды по химическому составу опреде­ляется ее соответствием нормативам по обобщенным показателям и содержанию вредных и химических веществ (табл. 1.2).

Кроме того, действуют нормативы по вредным химическим ве­ществам, поступающим и образующимся в процессе обработки воды: хлору, хлороформу, озону, формальдегиду, полиакрилами - ду, активированной кремнекислоте и полифосфатам.

Благоприятные основные органолептические свойства воды определяются нормативами, приведенными в табл. 1.3.

Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием нормативам по показателям общей а - и р-актив - ности.

При использовании воды для технических нужд различных видов промышленности различают воду, входящую в состав про­дукта, используемую в гидротранспорте, для мытья и охлаждения сырья и готовой продукции. Ее качество регламентируется отрас­левыми нормативными документами.

Качество воды в значительной мере зависит от ее ионного со­става. Для подавляющего большинства природных вод общее со- лесодержание достаточно точно определяется катионами Са2+, Mg2+, Na+, К+ и анионами НСО3, S042~, СГ (макрокомпоненты). Остальные ионы обычно присутствуют в очень незначительных количествах, но могут существенно влиять на свойства и качество воды.

Данные анализов ионного состава воды удобно изображать гра­фически. Для этого в определенном масштабе на двух параллель­ных соприкасающихся полосах в порядке, указанном на рис. 1.1, откладывают концентрации катионов и анионов (1 см длины со­ответствует 1 мг-экв/дм3). Графическое изображение результатов анализа позволяет представить гипотетический состав солей в воде. Например, в воде, по результатам анализа которой состав­лена диаграмма, приведенная на рис. 1.1, в, гипотетически при­сутствуют Ca(HC03)2, Mg(HC03)2, NaHC03, Na2S04, NaCl и KC1. При известных концентрациях катионов и анионов можно вы­числить и концентрации этих солей.

Анионы на диаграмме располагаются в порядке увеличения их кислотных свойств. Расположение катионов обусловлено тем по­рядком, в котором они будут образовывать малорастворимые со­единения при постепенном увеличении значения рН.

Огромное влияние на качество и свойства воды оказывают со­единения угольной кислоты. Вместе с ионами кальция они обра­зуют карбонатно-кальциевую систему равновесий, самую сложную в природных водах. В последние годы все чаще при оценке ста­бильности воды учитывают ионные пары, находящиеся в воде в молекулярной форме (рис. 1.2).

Из рис. 1.2 видно, что с карбонатно-кальциевой системой не­посредственно связаны ионы водорода, и, таким образом, коли­чественные соотношения между отдельными компонентами сис­темы зависят от величины рН.

В условиях равновесия определенной концентрации бикарбо­натов соответствует определенное количество свободной углекис­лоты, называемой равновесной. Вода при этом стабильна, так как не происходит ни выпадения карбонатов, ни их дополнительного растворения.

(CaS04)° (СаС03)° It It

S042- Са2+ + +

П РсаСОз

СаС03(ТВ) ;------- > Са2+ + СаС032-

К. + + Н20 £ ОН" + н+г.

It K2|t К,

(СаОН)+ НСО; + Н+ £ Н2С03

Са2+ It

Са(НС03)+

Рис. 1.2. Модель основных химических равновесий компонентов воды и состояния насыщения ее карбонатом кальция: ПРСаСОз— произведение растворимости карбоната кальция; СаС03(тв) — твердая фаза карбоната кальция; К,, К2— константы соответственно первой и второй ступени диссоциации угольной кислоты; Kw — ионное произведение воды; {CaS04)°, (СаНС03)+, (СаОН)+ и (СаС03)° — недиссоциированные комплексы соответ­ствующих ионов (ионные пары)

Если количество растворенной углекислоты больше ее равновес­ной концентрации, то равновесие реакций (см. рис. 1.2) сдвинется вправо, что приведет к растворению СаС03. Избыток Н2С03 сверх

Равновесной концентрации называется агрессивной углекислотой. Контакт агрессивной углекислоты с бетонными сооружениями при­водит к вымыванию из них карбоната кальция. При недостатке Н2С03 по сравнению с равновесной концентрацией реакция про­текает справа налево, что приводит к дополнительному образова­нию и выпадению в осадок малорастворимого карбоната кальция.

Стабильность воды может быть оценена экспериментально или путем вычисления индексов стабильности воды [4] по результа­там определения в воде температуры, общего солесодержания, концентрации ионов кальция и общей щелочности и некоторых других ее компонентов. Основным и более точным методом яв­ляется экспериментальный. Суть его состоит в определении об­щей щелочности или величины рН в исходной пробе и после встряхивания ее с карбонатом кальция в течение 1—2 ч.