Органика в воде скважины что это

Обновлено: 04.07.2024

Анализ воды и его влияние на выбор водоподготовительного оборудования

Редкий владелец загородного участка не озабочен проблемой установки корректной системы водоподготовки на своем участке. Этот вывод можно сделать, наблюдая за активностью пользователей в тематических разделах нашего портала. Но что значит – «корректной системы»? Как определить уровень соответствия выбранного оборудования его целевому предназначению? Постараемся ответить на эти вопросы.

Для начала коротко о том, что помогает превратить сомнительное содержимое источника водоснабжения в настоящую питьевую воду:

Достоверные сведения о составе воды в источнике водоснабжения, полученные путем соответствующего анализа.
Наличие водоподготовительной установки, которая способна эффективно бороться со всеми примесями, обнаруженными в источнике.
Своевременное обслуживание водоподготовительного оборудования, а также грамотный подход к его выбору и эксплуатации.

Неслучайно анализ воды упомянут нами первым пунктом, ведь именно на основе анализа создается в доме подходящая водоподготовительная система. Следовательно, очень важно, выполняя анализ воды и занимаясь подбором водоочистительного оборудования, не наделать ошибок.

Ошибки, допускаемые при создании водоподготовительной системы

Продумывая систему водоподготовки для собственного дома (квартиры), люди допускают три распространенных ошибки. Они могут свести к нулю результаты проделанной работы и сделать неоправданными все понесенные расходы.

Ошибка первая – водоподготовительное оборудование подбирается некорректно. Это происходит, если анализ воды не производится вовсе, или если его результаты не берутся во внимание.

Ошибка вторая – «слепое» доверие к рекламным призывам. В результате люди приобретают систему водоподготовки, способную якобы очистить воду от всех существующих примесей, а уже после (если «руки дойдут») осуществляют анализ воды.

Ошибка третья – потребители воды доверяют проведение анализа организациям, занимающимся водоподготовкой, производством водоочистительного оборудования или вовсе некомпетентным специалистам.

Карпухин Михаил Михайлович Заместитель начальника аналитического центра МГУ

Производители фильтров и компании, занимающиеся установкой систем водоподготовки, к сожалению, не всегда объективны. В нашей практике довольно часто встречаются случаи фальсификации результатов химического анализа воды с целью продажи дорогих, совершенно не нужных фильтров и установок. Также, за редким исключением, лаборатории таких компаний не проходили сертификацию и аккредитацию и по определению не могут получать достоверные результаты.

К вопросу о том, к чему может привести неправильный выбор водоочистительной установки, мы еще вернемся. А сейчас поговорим о разновидностях анализа воды.

Правильный подход к анализу воды

Пользователи нашего портала, которые привыкли все делать своими руками, нередко исследуют воду самостоятельно, то есть, в домашних условиях. Доступность всевозможных тестов и наборов для домашнего анализа позволяет всем желающим сколько угодно выполнять подобные процедуры.

Очистка воды от органики на анионообменных смолах

Lewatit S 6328A Гранион AMP-101

Органические примеси и окисляемость

Наличие в воде органики и органических веществ определяется следующим параметром в анализе воды: перманганатная окисляемость. При привышении этого параметра выше 4-5 единиц, необходима очистка воды от органики одним из существующих методов. Видов загрязняющих воду органических примесей огромное количество. Как и другие примеси, органические примеси бывают природного и техногенного происхождения, то есть образованными в результате деятельности человека. Примером техногенной органики могут служить диоксины. Четкое разграничение между природными и техногенными органическими примесями в воде провести сложно. К природным органическим примесям относятся гуминовые кислоты, таннины, белки, жиры, аминокислоты, фульвокислоты, фенолы, высшие спирты, альдегиды, а так же соединения, выделяемые бактериями и водной растительностью. Например, сильный землистый запах в воде придают выделения актиномицетов. Водоросли выделяют в воду фенолы. Осенью, при отмирании водных организмов в поверхностные воды поступают продукты распада: фенольные соединения, сероводород, ацетон, альдегиды. Много органики поступает в воду из почвы. Все эти сложные названия органических примесей повышают такие показатели, как привкус, запах и особенно цветность в результатах анализа воды. Что же такое перманганатная окисляемость воды? Окисляемость – это общая мера, определяющая количество всех органических веществ в воде, окисляемых одним из распространенных химических окислителей. В зависимости от вида такого окислителя окисляемость может быть перманганатная или бихроматная, в первом случае используется перманганат калия, а во втором случае бихромат калия (ХПК). Для определения органических веществ при очистке воды от органики из колодцев и, в редких случаях, скважин используют перманганатную окисляемость. Для определения количества органики при очистке сточных вод используют бихроматную окисляемость или ХПК (химическое потребление кислорода). В сферу ваших интересов попадает параметр перманганатной окисляемости. Если в анализе воды он находится в пределах от 0 до 4-5 единиц, то все в порядке, если выше 4 – 5, то необходима установка очистки воды от органики на ионобменной смоле. Важно отметить, что органические загрязнения в большей степени присущи поверхностным водам, то есть колодцам и неглубоким скважинам до 15 м глубиной. Это объясняется тем, что артезианские воды защищены одним или более непроницаемыми слоями, например, глиняными, от попадания поверхностных вод, которые богаты органическими примесями. Важно так же отметить, что когда проводится обезжелезивание воды при условии наличия органики свыше 4 – 5 единиц, то такой процесс как очистка воды от железа затрудняется в связи с присутствием трудно окисляемых железо-органических комплексов.

Методы очистки воды от органики

Органические вещества или примеси могут быть удалены из воды следующими способами:

Окислением до углекислого газа и воды;
Извлечением на активированных углях (АУ);
Селективным извлечением на анионитах (ионообменная смола Purolite A500P);
Методом обратного осмоса.

Окисление осуществляется сильными химическими окислителями, такими как хлор, перманганат калия, озон и кислород. Кислород, как правило, слабо эффективен в отношении органических комплексов. В редких и сложных случаях нашей компанией применяется метод дозирования гипохлорита натрия для установки фильтра для очистки воды от органики и органического железа. Как правило, этот метод применяется, когда требуется очистка воды не только от органики, но и от железа, аммония и сероводорода, применяются напорная и безнапорная аэрации либо дозирование реагента сразу в фильтр обезжелезиватель. Разрушение остаточного активного хлора при этом происходит на картриджных угольных фильтрах типа BigBlue 20. Окисление с применением перманганата калия нашей компанией не используется в силу устаревания технологии и наличия множества нежелательных побочных эффектов. Наиболее современным методом является окисление с помощью озона. Мы располагаем достаточной технической и информационной базой для построения систем озонирования. Пока установка систем озонации не получила широкого распространения в виду высокой стоимости относительно стандартных баллонных фильтров очистки воды. Следующий метод извлечения органики из воды на активированных углях имеет ряд недостатков: во-первых, фильтры с углем требуют ежегодной перезасыпки, во-вторых, уголь является питательной средой для развития бактерий и, как следствие, способствует появлению неприятного запаха воды. Преимуществом угольных фильтров является их низкая стоимость. Чтобы произвести очистку воды от органики и органического железа с овременным и эффективным методом, нужно использовать специальные ионообменные смолы, например, Purolite A500P. Восстановление поглощающей способности осуществляется 10% солевым раствором NaCl, так же как и при умягчении воды. Обратноосмотический метод для очистки воды от органики из частных скважин не используется .

Органические загрязнители воды

Сегодня мы рассказываем все, что вы хотели знать об органических загрязнителях воды.

Органические загрязнители воды

Помимо неорганических веществ (железо, марганец, фториды) в воде содержатся и органические вещества. В нашем блоге вы узнаете о видах органических загрязнителей и о том, как обнаружить их превышение.

Источники загрязнения воды:

Выделяют 3 основных вида источников загрязнения воды:

Населенные пункты. Канализационные стоки являются в данном случае основным местом скопления бытовых отходов. Ежедневно люди используют огромное количество воды для употребления, приготовления пищи, гигиенических процедур и уборки, после чего эта вода вместе с моющими средствами и пищевыми отходами попадает в канализацию. Затем происходит очистка коммунальными сооружениями, и вода возвращается на повторное использование.
Промышленность. Является основным загрязнителем в развитых странах с огромным количеством предприятий. Количество выбрасываемых ими сточных вод в три раза превышает коммунально-бытовые стоки.
Сельское хозяйство. В этой области интенсивно загрязняет водоемы растениеводство, благодаря применению удобрений и пестицидов. Около четверти азотных удобрений, треть калийных и 4 % фосфорных удобрений попадает в водоемы.

Влияние органических загрязнителей на здоровье человека

Существует множество заболеваний, вызванных загрязнением воды. Например, умываясь зараженной водой, можно заболеть коньюктивитом. Моллюски и водоросли, живущие в воде, могут вызвать шистосоматоз(лихорадка, боли в печени).

Как определить количество органических веществ в воде

Величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ называется окисляемостью. Для оценки химического потребления кислорода, т.е. окисляемости воды, используют бихроматный и перманганатный метод. Определение бихроматной окисляемости требует довольно продолжительного времени, поэтому для массового контроля работы очистных сооружений он малоудобен. Именно перманганатная окисляемость регламентирует качество питьевой воды согласно СанПиН.

Что такое перманганатная окисляемость?

Признаки превышения пермаганатной окисляемости

Первым признаком переизбытка органики являются водоросли. Их можно обнаружить на внутренних стенках унитаза, на ощупь они напоминают слизь. Если вы чувствуете гнилой запах, исходящий из раковины или другой сантехники, наверняка перманганатная окисляемость превышена.

Передельно допустимая концентрация

Согласно СанПиН ПДК питьевой воды по перманганатной окисляемости 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» составляет 5,0-7,0 мг/дм3. Чтобы узнать пермаганатную окисляемость воды в вашем доме, рекомендуем сделать анализ, который вы можете заказать на нашем сайте vodalab. Если в результате анализа пробы воды этот показатель превышает ПДК, то такая вода требует очистки.

Почему железо в воде не окисляется? Что такое перманганатная окисляемость воды (ПО)?

Пермаганатная окисляемость (ПО) - показатель, который характеризует содержание в воде органических и минеральных веществ, которые, в том числе, препятствуют переходу железа из двухвалентного состояния (неокисленное) в трехвалентное (окисленное) под действием кислорода.

По сути пермаганатная окисляемость показывает сколько кислорода необходимо, чтобы окислить всю органику и минеральные вещества содержащиеся в 1 литре воды. Чем выше показатель ПО , тем сложнее привести воду в норму.

Поверхностные воды имеют более высокую окисляемость (десятки мг О/л) по сравнению с подземными (десятые и сотые доли миллиграмма кислорода на 1 л). Потому что в подземных водах практически нет органики, она там не выживает.

Почему железо в воде не окисляется? Что такое перманганатная окисляемость воды (ПО)?

Как правило высокий показатель пермаганатной окисляемости говорит о содержании в воде определенных биологическихз веществ именуемых железобактериями (гуминовые кислоты, растительная органика, органика антропогенная и т.д.). Они активно удерждивают двухвалентное железо в стабильной форме.

Почему железо в воде не окисляется? Что такое перманганатная окисляемость воды (ПО)?

Откуда берется?

Источником повышенной загрязненности воды железобактериями является в большинстве случаев человеческая деятельность, а проще говоря, слив отходов. Поверхностные воды имеют более высокую окисляемость по сравнению с подземными, она насыщенна органикой с почвы и опадающей в воду органикой. На окисляемость влияет водообмен между водоемами и грунтовыми водам. Она имеет выраженную сезонность. Вода равнинных рек как правило имеет окисляемость 5-12 мг О2 /дм3, рек с болотным питанием - десятки миллиграммов на 1 дм3. Подземные воды имеют в среднем окисляемость на уровне от сотых до десятых долей миллиграма О2 /дм3. ПДК питьевой воды по перманганатной окисляемости согласно СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» составляет 5,0-7,0 мг/дм3.

Различают несколько видов окисляемости воды: перманганатную, бихроматную, иодатную. Наиболее высокая степень окисления достигается бихроматным методом. В практике водоочистки для природных малозагрязненных вод определяют перманганатную окисляемость , а в более загрязненных водах - как правило, бихроматную окисляемость (ХПК - "химическое потребление кислорода").

В таких случаях используются реагентные фильтры, позволяющие порционно вводить мощные окислители (озон, перманганат калия, гидрохлорит натрия и т.п.). Установка таких фильтров и регулярная замена реагентов, безусловно, в разы дороже. Обычная аэрация в таких случая практически неэффективна.

Почему железо в воде не окисляется? Что такое перманганатная окисляемость воды (ПО)?

Как влияет на человека?

Органика и вода: допустимое соседство?

Органикой в сфере водоочистки называют примеси органического происхождения, которые попадают в воду естественным или техногенным путем. Органика и вода, конечно, совместимы, но существуют очень жесткие требования относительно количества веществ природного происхождения.

Существует множество видов органических примесей, которые загрязняют воду. Из тех, что попадают в воду из-за влияния человека – диоксины. Это вещества, которые образуются при сжигании отходов производства, а также – на предприятиях по созданию целлюлозно-бумажной продукции. Они ядовиты, подавляют иммунитет человека, нарушают работу эндокринной системы, провоцируют онкологию.

Органика природного происхождения появляется, чаще всего, в результате жизнедеятельности растений и животных – это белки, жиры, таниновые и гуминовые кислоты, сероводород и т.д.

Присутствие в воде органики можно уловить органолептическим путем: вода имеет неприятный запах, осадок, привкус.

Как правило, от избыточного количества органики страдают поверхностные воды, неглубокие колодцы или скважины. Вода из глубоких источников, артезианская, обычно защищена от этих примесей множеством естественных фильтров: слоями почвы, камней, песка и т.д.

Чтобы подсчитать количество органических примесей в воде, определяют такой параметр как окисляемость. В воду добавляют специальный реагент-окислитель, который покажет, насколько много в воде органики. Допустимая окисляемость в пробе воды должна находить в пределах 0-5 единиц. Если показатель выше, нужно принимать меры.

Органику убирают из воды путем фильтрации, ионного обмена, обратного осмоса. Первый этап очистки – пропускание воды через угольный фильтр. Активированный уголь как бы «вбирает» в себя загрязнители, но обычно одного такого мероприятия недостаточно. Органические примеси, которые существуют в виде комплексных ионов удаляются при помощи ионообменных смол.

Чтобы очистка от органики была эффективной, процесс должен быть многоступенчатым. В идеале нужно достоверно знать, какие именно органические загрязнители поступают в вашу воду: это позволит подобрать наиболее подходящие фильтры.

Очистка воды от железа и марганца, какой фильтр использовать?

Для корректного выбора технологии удаления вредных примесей надо изучить особенности специализированного оборудования. Производители предлагают аэрационные колонны, электромагнитные преобразователи, ионообменные фильтры для очистки воды от железа и марганца. Корректное сравнение можно сделать по комплексу рабочих параметров с учетом плановых затрат в процессе эксплуатации.

Железо и марганец в воде Железо и марганец в воде

Какие проблемы создает железо и марганец в воде из скважины?

До утверждения плана финансирования системы очистки воды от марганца и железа надо проверить опасности, которые создают эти примеси. Установлены санитарные нормативы по предельному содержанию 0,1 и 0,3 мг на литр жидкости соответственно. Для проверки показателей следует сдать пробы из скважины в лабораторию.

Большую концентрацию марганца определяют следующие характерные признаки:

· светло-желтый оттенок взвесей;

· темные загрязнения возле кранов.

Окисление преобразует растворенные примеси в твердые частицы, которые скапливаются внутри трубопровода. Критичный уровень засорения определяют по уменьшению напора и ухудшению функционального состояния системы отопления.

Кроме повреждения бытовой техники следует отметить возможность порчи вещей после стирки. Загрязненной жидкостью не рекомендуется поливать огород, чтобы исключить попадание в организм опасных соединений вместе с пищей. Исключение – комнатные растения, которые марганцевой водой защищают от вредных насекомых.

Токсичная суточная доза марганца – 40 мг. При небольшой концентрации происходит постепенное накопление опасных веществ, провоцирующее следующие проблемы:

· ухудшение функционального состояния мышечных и костных тканей;

· нарушение работоспособности печени, почек, ЖКТ, эндокринных желез;

· заболевания органов дыхания.

Нервная система подвергается повышенным нагрузкам. Употребление загрязненной воды препятствует нормальному развитию ребенка. Взрослые люди жалуются на провалы в памяти. Большая концентрация марганца увеличивает риск возникновения болезни Паркинсона. При высоком уровне интоксикации меняется походка и почерк, перемены в психике принимают необратимый характер.

Ржавчина из-за железа в воде Ржавчина из-за железа в воде

Железо необходимо для переноса кислорода кровеносной системой и выполнения других полезных функций. Однако в чрезмерной концентрации это вещество активизирует аллергические реакции, провоцирует заболевания почек, увеличивает риск инфаркта. При постоянном употреблении загрязненной воды проявляются канцерогенные свойства.

Металл окисляется при контакте с воздухом. Образованные частицы засоряют протоки в трубах, пачкают вещи во время стирки. Созданные стойкие пятна на сантехнике удалить сложно. Придется применять сильнодействующие препараты, которые способны повредить декоративные поверхности дорогих изделий.

Фильтры для очистки воды от железа и марганца

Для удаления примесей используют окисление металла. Эта химическая реакция преобразует растворенные вещества в твердые частицы. На следующем этапе взвеси укрупняют с применением специальных реагентов (флокулянтов). Далее – задерживают увеличенные фракции с помощью механического фильтра.

Такая технология подходит для извлечения двухвалентного железа. Однако в бактериальной форме химические соединения защищены желеобразной оболочкой. На поверхности крупных молекул (органических коллоидов) образуются электрические заряды, препятствующие укрупнению. В этих условиях замедляется осаждение взвесей.

При выборе способа очистки следует учесть разнообразие форм железа. Чтобы исключить ошибки, делают развернутый лабораторный анализ. В таком документе отображают содержание химических и биологических составляющих.

Электромагнитный

Для воздействия на примеси применяют сильное магнитное поле с переменной амплитудой. Эта обработка формирует на поверхности мелких примесей разноименные электрические заряды, что обеспечивает взаимное притяжение частиц. Укрупненные примеси можно извлечь засыпкой из песка или фильтром с подходящими размерами технологических отверстий.

Электромагнитный фильтр от железа Электромагнитный фильтр от железа

В отличие от стандартной флокуляции данная технология не подразумевает использование химических реагентов. Отсутствие сложных дозаторов повышает уровень надежности, снижает себестоимость оборудования. Электронный генератор работает автоматически без вмешательства пользователя. Катушку индукции наматывают на внешней поверхности трубы, что значительно упрощает монтаж.

Электромагнитное флокулирующее устройство выполняет дополнительные полезные функции:

· блокирует формирование накипи;

· удаляет старые отложения;

Качественный аппарат этой категории сохраняет работоспособность при уровне жесткости более 27 мг-экв/л, потребляя всего до 25 Вт электроэнергии за час.

Ионообменный

Этот способ применяют на даче , если в обрабатываемой жидкости нет трехвалентного железа. Такие примеси засоряют наполнитель из синтетической смолы.

Ионообменный фильтр для очистки от марганца Ионообменный фильтр для очистки от марганца

Для сохранения высокой эффективности рабочего процесса предварительной очисткой удаляют:

В соответствии с рекомендациями производителя оборудования (засыпки) уменьшают цветность и концентрацию:

Из потока загрязненной жидкости извлекают одновременно ионы железа, марганца, кальция, других веществ и химических соединений. Для корректной настройки специалисты делают лабораторный анализ. По результатам исследования устанавливают объем засыпки, частоту регенерации, иные параметры технологического процесса.

Оборудование для очистки воды от марганца и железа размещают на расстоянии 1-1,5 м от приборов отопления, чтобы исключить перегрев ионообменных смол. Подключают водопровод и канализацию с нормированной производительностью. Следует корректировать первичные настройки, если в период паводков существенно увеличивается концентрация примесей.

Системы очистки питьевой воды от марганца

Ионообменная установка загрязняет обработанную жидкость регенерационным раствором. Электромагнитная обработка не изменяет химический состав. Полупроницаемая мембрана обеспечивает высокий уровень фильтрации. Однако низкая производительность бытовых комплектов обратного осмоса не позволяет подготовить быстро большое количество питьевой воды. С учетом отмеченных недостатков надо изучить альтернативные технологические решения.

Аэрация

Простейший вариант очистки воды от марганца и железа – окисление воздухом. Безнапорную установку можно изготовить самостоятельно на основе подходящей емкости. Подающий трубопровод оснащают душевой головкой либо подобным по функционалу устройством. Разделение на несколько струй увеличивает контактную площадь.

Комплект аэрации воды Комплект аэрации воды

Кроме низкой стоимости конструкции следует отметить следующие преимущества аэрации:

· отсутствует загрязнение химическими добавками;

· обработка большого количества жидкости не сопровождается существенными затратами;

· обогащение кислородом улучшает вкусовые и полезные качества воды.

Единственным значительным недостатком можно назвать громоздкость установки.

Для улучшения эффективности безреагентной обработки применяют подачу воздуха под сильным давлением непосредственно в трубопровод либо через распылитель в толщу воды. Необходимый напор создают с помощью компрессора. В колонне устанавливают клапан, через который происходит отвод отработанных газов. Датчик протока используют для автоматизации включения оборудования.

Эжекторы

Такое устройство применяют для безреагентной очистки воды от железа и марганца без подключения к источнику электропитания. Специальное сопло, встроенное в трубопровод, всасывает воздух с помощью разницы давлений. Соответствующая зона формируется в потоке при перемещении жидкости по транспортной магистрали.

Эжектор, для насыщения воды воздухом Эжектор, для насыщения воды воздухом

Такое решение не обеспечивает высокую производительность. Однако его можно использовать при низкой концентрации вредных примесей.

Если вместо воздуха использовать чистый кислород, увеличится скорость обработки. Однако этот газ надо покупать. Придется учесть дополнительные затраты на транспортировку и организацию места хранения. Специальными мероприятиями обеспечивают правильное обращение с взрывоопасным кислородом.

Система озонирования воды Система озонирования воды

Такие инженерные решения приемлемы для отдельных производственных процессов. Однако в бытовых условиях удобнее озонирование.

Для воспроизведения технологии надо купить специальный генератор. Это устройство создает газ в камере с высоковольтным разрядником. Обработка озоном отличается следующими преимуществами:

· значительно увеличивается производительность;

· сохраняются минеральные соединения;

· устраняются привкусы и запахи.

Технология эффективна при наличии в жидкости других вредных примесей. Вода из колодца, например, содержит органические составляющие. Озон уничтожает микробы, поэтому дополнительная дезинфекция не требуется.

При высокой концентрации марганец окисляется до семивалентных молекул. После завершение реакции с кислородом образуется растворимое соединение, которое существенно увеличивает цветность. Для устранения проблемы применяют последовательно два цикла озонирования.

Выводы

Рассмотренные технологии применяют раздельно и в комплексе для увеличения эффективности. В ходе подготовки уточняют состав примесей, чтобы выбрать оптимальную последовательность действий.

На первом этапе удаляют песок, ил, глину, частицы ржавчины, другие механические примеси. Аэрацией преобразуют растворенные соединения в осадок. Применяют безреагентную электромагнитную флокуляцию для укрупнения фракций, которые задерживают дисковым фильтром или гранулированной засыпкой. На завершающей стадии выполняют подготовку питьевой воды комплектом из картриджей либо установкой обратного осмоса.

Состав приведенной схемы обработки корректируют с учетом исходных условий. При необходимости дополняют оборудование колонной с каталитической загрузкой. Вместо воздушной аэрации применяют озонирование. Потери давления в системе компенсируют насосной станцией.

Созданный проект используют для составления перечня покупок. До монтажа оборудования выполняют подготовку технического помещения. Экономический расчет следует сделать на несколько лет, чтобы правильно рассчитать эксплуатационные расходы.

Органические загрязнители, БПК и ХПК

В воде источников водоснабжения обнаружено несколько тысяч органических веществ разных химических классов и групп. Органические соединения природного происхождения (гуминовые вещества, различные амины и другие) — способны изменять органолептические свойства воды, и по этой причине они должны быть удалены в процессе водоподготовки.

Несомненно, что органические вещества техногенного происхождения при поступлении их с питьевой водой могут неблагоприятно действовать на организм. Аналитический контроль их содержания в питьевой воде затруднен не только ввиду громадного их числа, но и вследствие того, что многие из них весьма неустойчивы и в воде происходит их непрерывная трансформация. Поэтому при аналитическом контроле невозможно идентифицировать все органические соединения, присутствующие в питьевой воде.

Однако многие органические вещества обладают выраженными органолептическими свойствами (запахом, вкусом, цветом, способностью к пенообразованию), что позволяет их выявить и ограничить их содержание в питьевой воде. Примерами таких веществ являются: синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), в незначительных (нетоксических) концентрациях образующие пену; фенолы, придающие воде специфический запах; многие фосфорорганические соединения.

В природной воде водоемов всегда присутствуют органические вещества. Их концентрации могут быть иногда очень малы (например, в родниковых и талых водах). Природными источниками органических веществ являются разрушающиеся останки организмов растительного и животного происхождения, как живших в воде, так и попавших в водоем с листвы, по воздуху, с берегов. Кроме природных, существуют также техногенные источники органических веществ: транспортные предприятия (нефтепродукты), целлюлозно-бумажные и лесоперерабатывающие комбинаты (лигнины), мясокомбинаты (белковые соединения), сельскохозяйственные и фекальные стоки и т.д. Органические загрязнения попадают в водоем разными путями, главным образом со сточными водами и дождевыми поверхностными смывами с почвы.

БПК и ХПК

Интегральное содержание органических веществ оценивается по показателям БПК и ХПК.

Биохимическое и химическое потребление кислорода — БПК и ХПК , принятые в гигиене, гидрохимии и экологии, интегральные показатели, характеризующие содержание в воде нестабильных (неконсервативных) органических веществ, трансформирующихся в воде путем гидролиза, окисления и других процессов. Содержание таких веществ выражается через количество кислорода, необходимое для их окисления в резко кислой среде перманганатом (БПК) или бихроматом (ХПК). К таким веществам относят алифатические кислоты, некоторые эфиры, амины, спирты.

В естественных условиях находящиеся в воде органические вещества разрушаются бактериями, претерпевая аэробное биохимическое окисление с образованием CO₂. При этом на окисление потребляется растворенный в воде кислород (РК). В водоемах с большим содержанием органических веществ большая часть кислорода потребляется на биохимическое окисление, лишая, таким образом, кислорода другие организмы. Поэтому увеличивается количество организмов, более устойчивых к низкому содержанию кислорода, исчезают кислородолюбивые виды. Таким образом, в процессе биохимического окисления органических веществ в воде происходит уменьшение концентрации кислорода, и эта убыль косвенно является мерой содержания в воде органических веществ. Соответствующий показатель качества воды, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ, называется биохимическим потреблением кислорода (БПК).

БПК — это количество кислорода в (мг), требуемое для окисления находящихся в 1 литре воды органических вещества в аэробных условиях, без доступа света, при 20 °С, за определённый период в результате протекающих в воде биохимических процессов.

Определение БПК основано на измерении концентрации РК в пробе воды непосредственно после отбора, а также после инкубации пробы. Инкубацию пробы проводят без доступа воздуха в кислородной склянке (то есть в той же посуде, где определяется значение РК) в течение времени, необходимого для протекания реакции биохимического окисления. Так как скорость биохимической реакции зависит от температуры, инкубацию проводят в режиме постоянной температуры (20±1) °С, причем от точности поддержания значения температуры зависит точность выполнения анализа на БПК. Обычно определяют БПК за 5 суток инкубации (БПК₅). Может определяться также БПК₁₀ за 10 суток и БПК_полн. за 20 суток (при этом окисляется около 90 % и 99 % органических веществ соответственно). Ориентировочно принимают, что БПК₅ составляет около 70 % БПК_полн., но может составлять от 10 % до 90 % в зависимости от окисляющегося вещества. Погрешность в определении БПК может внести также освещение пробы, влияющее на жизнедеятельность микроорганизмов и способное в некоторых случаях вызывать фотохимическое окисление. Поэтому инкубацию пробы проводят без доступа света.

В поверхностных водах величина БПК₅ колеблется в пределах от 0,5 до 5,0 мг/л; она подвержена сезонным и суточным изменениям, которые, в основном, зависят от изменения температуры и от физиологической и биохимической активности микроорганизмов. Весьма значительны изменения БПК₅ природных водоемов при загрязнении сточными водами.

Таблица 1. Величины БПК₅ в водоемах с различной степенью загрязненности

Степень загрязнения (классы водоемов)	БПК₅, мг O₂/дм 3
Очень чистые	0,5–1,0
Чистые	1,1–1,9
Умеренно загрязненные	2,0–2,9
Загрязненные	3,0–3,9
Грязные	4,0–10,0
Очень грязные	10,0

Норматив на БПК_полн. не должен превышать: для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования — 3 мг/л для водоемов культурно-бытового водопользования — 6 мг/л. Соответственно можно оценить предельно-допустимые значения БПК₅ для тех же водоемов, равные 2 мг/л и 4 мг/л.

Величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях, называется окисляемостью или ХПК. Существует несколько видов окисляемости воды: перманганатная, бихроматная, иодатная, цериевая.

Являясь интегральным (суммарным) показателем, ХПК в настоящее время считается одним из наиболее информативных показателей антропогенного загрязнения вод. Этот показатель, в том или ином варианте, используется повсеместно при контроле качества природных вод, исследовании сточных вод и др. Результаты определения окисляемости выражаются в миллиграммах потребленного кислорода на 1 литр воды (мгО/л).

В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК).

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мг О/дм 3 ; в зонах рекреации в водных объектах допускается величина ХПК до 30 мг О/дм 3 .

В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока.

Таблица 2. Величины ХПК в водоемах с различной степенью загрязненности

Степень загрязнения (классы водоемов)	ХПК, мг О/дм 3
Очень чистые	1
Чистые	2
Умеренно загрязненные	3
Загрязненные	4
Грязные	5–15
Очень грязные	>15

Однако не все органические вещества в равной степени участвуют в реакции химического окисления. Так же, как и при биохимическом окислении, при химическом окислении можно выделить группы легко, нормально и тяжело окисляющихся органических веществ. Поэтому всегда существует разница между теоретически возможным и практически достигаемым значениями ХПК. Мешают точному определению ХПК в первую очередь, хлорид-анионы, как правило, содержащиеся в природных и, особенно, в сточных водах. Определению также мешают нитриты, часто присутствующие в водах, прошедших биохимическую очистку.

Нормативы на ХПК в воде водоемов: для питьевой воды – 5,0 мгО/л (для перманганатной окисляемости), ХПК – 15 мгО/л.

Перманганатная окисляемость

Химическое обозначение: перманганатная окисляемость (ПО).

Синонимы: окисляемость.

Описание: интегральный показатель, который характеризует содержание в воде восстановителей (например железа (II)) и органических веществ, которые полностью или частично окисляются ионом перманганата в условиях кислой или щелочной среды и при нагревании. Перманганатная окисляемость выражается в мг кислорода на 1 литр воды, что условно можно интерпретировать как количество кислорода, которое требуется для окисления веществ в воде.

Методы определения: обратное титрование.

Методики, используемые в Испытательном центре МГУ для определения перманганатной окисляемости в природных средах

Нормативный документ на методику	Метод определения	Оборудование
Вода
ПНД Ф 14.1:2:4.154	обратное титрование	вспомогательное оборудование
Почва
Перманганатная окисляемость не определяется в почве — её можно определить только в водной вытяжке, но этот параметр не будет нести какой-либо информации

Распространённость: иперманганатная окисляемость обусловлена наличием в воде большой группы веществ и элементов. При этом нужно помнить, что перманганат — не самый сильный окислитель, поэтому часть органического вещества может быть не учтена. Вклад в этот параметр вносят не только соединения, опасные для здоровья, но также полезные или нейтральные, например:

глюкоза или сахароза;
аскорбиновая кислота (витамин C);
полисахариды.

Нормирование

Обнаружение значений окисляемости, превышающих предельно допустимые, само по себе не даёт информации о составе воды, но даёт повод провести расширенные исследования для выявления причины превышения. К опасным веществам, вызывающим превышения окисляемости, относятся:

ПАВ (моющие средства);
продукты жизнедеятельности организмов;
канцерогены;
органические кислоты.

Перманганатная окисляемость нормируется только в питьевой воде, аналогичный параметр для природных вод водоемов и сточных вод — химическое потребление кислорода (ХПК). При его определении использую более сильный окислитель бихромат и агрессивные условия.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) перманганатной окисляемости в различных водных объектах

Польза и вред

Поскольку перманганатная окисляемость — интегральный параметр, сам по себе он не несёт вреда или пользы для здоровья человека. Его основная задача — предоставление возможности оперативно заметить отклонения от нормы и провести развернутый анализ группы органических веществ и восстановителей или принять решение об установке фильтров. Также этот показатель помогает оперативно контролировать качество водопроводной и бутилированной воды и соблюдение правил технологических процессов.

Методы очистки воды

Ионный обмен. Используется, как правило, в сочетании с ионным обменом для других компонентов в воде, например железа: органические вещества способны образовывать хорошо растворимые комплексные соединения с железом. Это усложняет процедуру обезжелезивания. В таких случаях используют смеси ионообменных смол, которые сорбируют и органические вещества, и железо.

Дозирование окислителей. Эффективно показатель перманганатной окисляемости снижает добавление в воду окислительных агентов: к ним относятся гипохлорит (часто применяется для дезинфекции и защиты от микробиологического загрязнения воды), перекись водорода и др. Также помогает озонирование воды. Такой подход может применяться для решения комплекса проблем — обеззараживания и снижения содержания органического вещества.

Не все окислительные агенты безопасны для здоровья даже в остаточных количествах. Перед применением убедитесь, что вещество не нанесет вред вашему организму.

Угольные фильтры. Угольные фильтры обладают средней эффективностью фильтрации в отношении органических веществ. Они наиболее эффективны в сочетании с предварительным дозированием окислителей.

Обратный осмос. Вместе с другими веществами обратный осмос убирает из воды органику, поэтому он может применяться для снижения как самой перманганатной окисляемости как сам по себе, так и в сочетании с другими методами очистки.

Читайте также: