Чем «болеет» вода

Для организации автономного водоснабжения владельцы загородных домов используют один из трёх возможных вариантов: колодец, песчаную (мелкую) или артезианскую скважину. Бурение артезианской скважины обходится дорого, но вода из неё гарантированно чистая. А вот о воде, получаемой из песчаной скважины или колодца, такого сказать нельзя. Её качество может не соответствовать требованиям, предъявляемым санитарными нормами к питьевой воде, и изменяться в зависимости от сезона. среди основных показателей качества питьевой воды выделяют органолептические, химические, бактериологические и радиологические.

На вкус и цвет... Органолептические показатели (их четыре : запах, вкус, цветность и мутность) : определяют потребительские свойства воды. Назвать воду жидкостью без запаха и вкуса было бы неверно. Только очищенная с помощью технологии осмоса вода нейтральна в данном отношении. А вот в природе такая живительная влага не встречается, поскольку всегда имеет в своём составе растворенные вещества, придающие ей, в зависимости от концентрации, тот или иной запах и вкус. Достаточно вспомнить родниковую воду, о которой обычно говорят:

Комментарий специалиста Как при лечении тех или иных заболеваний вы не занимаетесь самолечением, а обращаетесь к врачам, так и с задачами очистки воды не пытайтесь справиться самостоятельно. Взаимосвязанные физические и химические процессы очистки воды имеют различные технологические и технические решения. Их правильный выбор — задача, посильная лишь для специалиста. Так, например, в некоторых случаях фильтр предварительной механической очистки может принести больше вреда, чем пользы. Содержащееся в воде растворённое железо при взаимодействии даже с небольшим количеством находящегося в ней кислорода окисляется и выпадает на сетке или картридже фильтра. После прохода 1-5 м3 воды этот фильтрационный элемент превращается в мощную пробку, через которую вода не поступает на засыпные фильтры или идёт, но с низким давлением. Промывка засыпных фильтров происходит не интенсивно, часть загрязнений не вымывается и остаётся в фильтрующей среде. Постепенно объём грязи увеличивается, и, как следствие, качество воды до системы фильтров оказывается более высоким, чем после очистки, и таких технических нюансов множество. Если скважина или колодец «песочат», фильтр грубой очистки не поможет. Нужен флотатор или отстойник, где механические частицы опускаются на дно за счёт силы тяжести».

«Какая вкусная!». 

Вода (как и пища) может обладать четырьмя основными вкусами. К примеру если в ней находится большое количество растворённых солей натрия или магния (NaCI, Na₂S0₄, MgS0₄), то она ощутимо солёная на вкус. Помимо вкуса вода может иметь привкус (металлический, щелочной, вяжущий и т. д.) и запах (различают более десятка типов присущего ей запаха). Вкус и запах воде придают присутствующие в ней органические или неорганические вещества. К ним относятся грибки и плесень, гниющие растения, сернистые и железистые бактерии, вызывающие появление затхлого, не-приятного запаха. Причиной резкого привкуса может стать коррозия находящихся в воде металлов, таких как железо, цинк, медь, марганец и др. 

К органолептическим показателям относятся также цветность и мутность воды. Цветность вод подземных источников в первую очередь зависит от содержания в них закисного железа, соединений серы, марганца и других элементов (в виде естественных примесей или продуктов окисления). Визуально цветность воды можно оценить, набрав её в ванну. На белом фоне чаши будет хорошо видно, прозрачна вода или имеет желтоватый, красноватый или коричневый оттенок.
Поскольку цветность вызывается различными веществами, то и методы устранения этой «болезни» разные. Главное — выяснить причину её появления, что под силу только специалистам. Как и цветность, мутность также является серьёзным «заболеванием» питьевой воды. Часто она объясняется наличием тонкодисперсных взвесей органического и неорганического происхождения: частиц песка, ила, глины, грязи. Такая вода, например, может поступать из новой, ещё не промытой скважины. Может она идти и из колодца, если в его кольцах имеются трещины или плохо заделанные технологические отверстия, через которые продевали трос во время подачи колец в шахту. Вода из такого колодца постоянно будет мутной и «цветной», поскольку грунтовые воды, проникая в колодец через трещины и щели, принесут с собой и органику, и неорганические соединения. Есть и другая причина: колодец стоит в низине, и вокруг него не сделан глиняный замок. В этом случае дождевые и талые воды, попадая в колодец, вызовут помутнение воды. В перечисленных примерах фильтры механической очистки не смогут эффективно справиться с поставленной задачей и будут забиваться предельно быстро. А уж пить такую воду без специальной очистки точно не следует. Отрицательным следствием высокой мутности является то, что она защищает микроорганизмы при ультрафиолетовом обеззараживании и стимулирует рост бактерий.

Урок химии

Химические свойства воды определяются составом растворённых в ней солей и газов. Например, от концентрации водородных ионов зависит активная реакция воды. Чтобы не отпугивать читателей химическими терминами и формулами, скажем проще. Речь идёт об известном нам по рекламам моющих средств водородном показателе рН, влияющем на кислотность воды: при рН = 7 и температуре 25 °С вода нейтральная; при рН < 7 — кислая; при рН > 7 — щелочная. В зависимости от величины рН может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и т. д. Контроль за уровнем рН важен на всех стадиях водоочистки, поскольку его колебания в ту или иную сторону могут сказаться на запахе, привкусе и внешнем виде воды, а также повлиять на эффективность водоочистных мероприятий. Для питьевой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9 (СанПиН 2.1.4.1074-01).
Солесодержание воды (его измеряют в миллиграммах на литр — мг/л) определяет концентрация в ней ионов Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺, К⁺, НСО₃^-, SO₄^-, Сl^-. Так, от количества находящихся в воде ионов кальция и магния зависит её жёсткость, которую подразделяют на общую, карбонатную (временную), некарбонатную (постоянную), кальциевую и магниевую. В России для измерения жёсткости чаще используется нормальная концентрация ионов кальция и магния, выраженная в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг- экв/л). Один мг-экв/л соответствует содержанию в литре воды 20,04 мг Са²⁺ или 12,16 мг Мg²⁺. В зависимости от степени жёсткости различают воду мягкую общая жёсткость до 2 мг-экв/л), средней жёсткости (2-10 мг-экв/л) и жёсткую (более 10 мг-экв/л).
Признаком жёсткой воды является выпадение осадка и появление белёсых разводов на поверхности ванны, мойки, а также образование накипи на стенках чайника и других водонагревательных приборов (бойлеров, колонок и т. д.), что выводит их из строя гораздо раньше обозначенного производителем срока службы. Ещё один визуальный признак жёсткости воды — возникновение плёнки на поверхности при кипячении. А при заваривании чая или кофе в такой воде на дне чайника или чашки можно обнаружить неприятный бурый осадок. От жёсткой воды страдает не только водонагревательное оборудование, но и наш организм. Причём как изнутри, так и снаружи. Во время мытья под душем или в ванне соли жёсткости вступают во взаимодействие с моющими веществами, образуя нерастворимые «мыльные шлаки». Они разрушают естественное жировое покрытие волос и кожи, забивают поры, в результате чего появляются сухость, стянутость кожи, шелушение и перхоть. Хотя норма жёсткости, определённая СанПиН,— 7 мг-экв/л, но отложения на бытовых нагревательных приборах появляются уже при жёсткости воды более 4 мг-экв/л. Поэтому фирмы занимающиеся очисткой воды, рекомендуют устанавливать умягчители, даже если уровень рН находится в пределах нормы СанПиН.
Ещё один химический элемент, избыточное присутствие которого приводит к различным проблемам, — железо. Наличие в воде растворённого железа также можно определить визуально. «Железистая» вода при отстаивании или нагреве приобретает жёлто-бурую окраску. Если железа содержится в воде свыше 0,3 мг/л, неизбежно появление ржавых потёков на сантехнике. А белая одежда после стирки может изменить цвет на желтовато-рыжий. Длительное употребление воды с повышенным содержанием железа может привести к заболеванию печени (гемосидерит), а также увеличивает риск инфарктов и негативно влияет на репродуктивную функцию организма. Не менее вредной является и вода, в которой в избытке присутствует марганец, придающий ей коричневатую окраску и вяжущий привкус. Если в течение долгого времени пить такую воду, это может спровоцировать болезни костной системы. Содержание железа в питьевой воде не должно превышать 0,3 мг/л, а марганца —0,1 мг/л.
Важным показателем химических свойств воды является щёлочность. Под щёлочностью понимают способность некоторых компонентов, содержащихся в воде, связывать эквивалентное количество сильных кислот. Щёлочность определяется количеством сильной кислоты, необходимой для нейтрализации 1 дм_³ воды. Данный показатель учитывают при дозировании химических веществ, необходимых при обработке природной воды для водоснабжения.
Помимо перечисленных выше веществ вода содержит в себе растворённые газы: кислород, углекислый газ, сероводород, метан, азот. Их присутствие также играет важную роль в оценке качества воды. К примеру, углекислота, сероводород, кислород придают воде при определённых условиях коррозийные свойства по отношению к металлам.

Бактерии и радиация

Оставшиеся два показателя качества питьевой воды, о которых необходимо упомянуть, — бактериологический и радиологический. Причина бактериологической загрязнённости воды — наличие в ней микробов или бактерий. Откуда же они появляются? Вода артезианских источников обычно не загрязнена бактериями. А вот присутствие бактерий в питьевой воде из таких подземных источников водоснабжения, как неглубокая скважина или колодец, объясняется её контактом с воздухом и нарушением санитарного режима в местах водозабора. Наряду с безопасными организмами в во¬де могут содержаться и патогенные, приносящие вред здоровью. Но даже сравнительно безопасные бактерии в процессе жизнедеятельности выделяют органические вещества, которые, вступая в химические реакции, способны создавать ядовитые и канцерогенные соединения.
Ещё один показатель качества воды — радиологический. Основное поступление радиоактивных элементов в организм человека происходит с дыханием и пищей. И хотя участие в этом процессе питьевой воды в процентном соотношении совсем невелико, поскольку естественные радиоактивные изотопы (продукты распада урана и тория) встречаются в ней в незначительных количествах, ВОЗ установила ряд показателей радиологического качества воды, на которые и ориентируются специалисты при исследовании.

Доктора! Доктора!

Теперь, когда мы познакомились с основными критериями качества воды и её «болезнями», пора рассказать о методах их лечения. Но вначале выделим из общего перечня проблем, связанных с качеством питьевой воды, основные. Это содержание нерастворимых механических примесей, присутствие в избыточном количестве растворённых железа и марганца, жёсткость, а также наличие привкуса, запаха, цветности. Для каждого из «недугов» существует свой «доктор». А все эти «врачеватели» называются фильтрами. Обычно коттеджная система водоподготовки состоит из трёх групп устройств, различных по своему назначению: оборудование для предварительной очистки воды от механических примесей; оборудование для коррекции химического состава воды (умягчители, обезжелезиватели, угольные и ионообменные фильтры для удаления солей тяжёлых металлов); оборудование для получения питьевой воды — фильтры доочистки.
Фильтры механической очистки воды позволяют удалять из неё взвешенные частицы: песок, ржавчину и т. д. Их обычно устанавливают на входе в коттедж или непосредственно перед бытовыми приборами.
Для эффективного удаления избытка железа, а также, в отдельных случаях, и сероводорода служат фильтры-обезжелезиватели. В них происходит перевод (окисление) растворимых соединении железа в нерастворимые формы, легко устраняемые фильтрацией. Достигают этого путём применения технологий, которые делятся на два типа: реагентные и безреагентные. Реагентные фильтры используют для окисления растворённого железа сильные окислители (хлор, озон, перманганат калия), безреагентные — кислород.
Для снижения жёсткости воды, то есть уменьшения количества растворённых в ней солей кальция и магния (точнее, их ионов) до оптимальной величины, а также для корректировки содержания марганца применяют так называемые умягчители. В них засыпана катионообменная смола, благодаря которой происходит обмен ионов кальция и магния из воды на ионы натрия из смолы. Катионообменная смола после пропускания определённого объёма жёсткой воды теряет свою поглощающую способность и требует восстановления, осуществляемого при помощи раствора поваренной соли. Есть смолы с серебросодержащими катионитами, позволяющие дополнительно проводить обеззараживание воды. Для очистки воды от органических соединений применяются ультрафиолетовые установки в комбинации с угольными фильтрами. Что же касается фильтров доочистки, то в конструктивном плане они весьма разнообразны: от самых простых фильтров-кувшинов и специальных насадок на кран до сложных многоступенчатых мембранных установок. В том числе и с системой обратного осмоса, обеспечивающего наивысшую степень очистки.