Характеристика вод за видами їх використання

Вода використовується для питних, господарсько-побутових цілей промислового виробництва, транспорта та сільського господарства.

Основним показником, що визначає придатність води для різних цілей є склад і концентрація в ній домішок. Особливі вимоги пред'являються до питних вод, оскільки від цього залежить здоров’є людей.

Якість води, яка використовується в промисловості, значною мірою визначає ефективність роботи підприємтсв, собівартість продукції. Широкий розвиток хімічної промисловості потребує значного удосконалення і розширення діапазона методів підготовки води, оскільки хімічні виробництва пред’являють специфічні, іноді дуже суворі вимоги до якості води.

В залежності від цілевого призначення води виділяють такі системи водопостачання:

1) господарсько-питні, що забезпечують також харчову промисловість;

2) виробничі або технічні (для технологічних процесів виробництва, охолодження пароагрегатів, рідких і газоподібних продуктів у холодильниках і конденсаторах).

3) сільськогосподарські;

Господарсько-питні води. Фізіологічна потреба людини у воді, тобто кількість води, спожита організмом з їжею та питвом, невелика — від 2, 0—2, 5 л/добу в умовах холодного клімату до 3, 5—5, 0 л/добу в умовах жаркого клімату. Основна маса води витрачається на різні господарські потреби — приготування їжі, прання білизни, купання у ваннах, змивання випорожнень в туалетах і т.д.

У сучасних містах приблизно 60 % всієї води йде на задоволення особистих потреб людей, 30 % витрачається на комунальних підприємствах і ще 10 % —на підтримку чистоти і пожежогасіння. Вважається, що в системах господарсько-питного водопостачання міста в середньому 15—20% втрачається безповоротно, хоча відомі випадки втрат до 30—35 %. Це служить однією з причин підтоплення деяких міст, а також підвищеного підземного живлення невеликих річок.

Для питної води оптимальною вважається температура від 8 до 15°С. Вода з вищою температурою не надає освіжаючої дії на організм людини і погано угамовує спрагу. Вода з нижчою температурою може послужити причиною простудних захворювань (ангіна, грип, бронхіт і ін.). Вода повинна бути прозорою (прозорою воду вважають, якщо через її шар в 30 см чітко читається шрифт Снелена). Каламутність води не повинна перевищувати 1, 5 мг/л, що відповідає прозорості 30 см.

Гази, що містяться у воді, разом з солями і органікою впливають на її смак і запах. При цьому кисень (О₂) і вуглекислий газ (СО₂) навіть в значних кількостях не погіршують якість питної води, але підсилюють корозію металевих труб, казанів, резервуарів і т.д. Питна вода не повинна містити сірководень (H₂S) і метан (СН₄₎, що додають їй неприємного запаху і смаку.

Головні вимоги – це нешкідливість та безпека для здоров’я населення, добрі органолептичні властивості і придатність для господарсько-побутових потреб. Смакові якості води визначають перш за все кількістю та якістю розведених у ній солей.

Норми якості, яким повинна відповідати питна вода установлені стандартом 2874-82 „Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль качества”. Він розроблений ще в 1982 р. і діє в Україні до цього часу разом із ДСАНПІН 1996 р.. Якщо вода не відповідає вимогам, її обробляють та доводять до норми, що встановлена. Основні вимоги до якості питної води передбачають визначення майже 40 показників.

За мікробіологічним показникам питна вода повинна відповідати таким умовам:

У грудні 1996 р. затверджений СанПіН «Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання”.

Гігієнічні вимоги цього СанПіНа включають:

- безпека в епідеміологічному відношенні;

- нешкідливість хімічного складу;

- сприятливі органолептичні властивості;

- радіаційну безпеку.

Безпека питної води в епідеміологічному відношенні визначається показниками, які з достатньо високою мірою достовірності характеризують відсутність в ній небезпечних для здоров'я споживачів бактерій, вірусів і інших біологічних включень. Ці показники діляться на дві групи:

- мікробіологічні показники,

- паразитологічні показники (клітки, цисти – лямблій, криптоспоридий, а у разі складної епідеміологічної ситуації – дизентерійних амеб, хламідій. Окрім цього – личинки, яйця гельмінтів) (Табл. 4.8-9).

Таблиця 4.8. - Міробіологічні показники безпечності питної води

Таблиця 4.9 - Паразитологічні показники безпечності питної води

За стандартом 2874-82 „Вода питна” концентрації хімічних речовин, які зустрічаються в природних водах або додаються у воду при її обробці не повинні перевищувати стандартних нормативів, приведених табл. 4.10.

Таблиця 4.10 - Нормативи концентрацій деяких хімічних речовин в питній воді

Продовження таблиці 4.10

За СанПіНом 1996 р. “Вода питна” безпека хімічного складу питної води визначається показниками, які з достатньо високою достовірністю характеризують відсутність в ній небезпечних для здоров'я речовин (компонентів), які зустрічаються в природних водах, з'являються у воді унаслідок забруднення вододжерел або в процесі водообробки в концентраціях, гранично допустимі значення яких встановлені результатами санітарно-токсикологічних досліджень (Табл.. 4.11).

Крім того, вода не повинна містити інших токсичних компонентів (ртуть, талій, нітрит, ціаниди, хром (+6), 1, 1-дихлорэтилен, 1, 2-дихлоретан, бенз(а) пирен) в концентраціях, які визначаються стандартними методами дослідження.

За стандартом 2874-82 „Вода питна” органолептичні властивості води повинні відповідати стандартним вимогам, приведеним табл. 4.12.

Вміст солей групи важких металів, радіоактивних елементів, інших шкідливих речовин, які не згадані вище, повинні відповідати нормам, встановленим Міністерством охорони здоров'я, а за відсутності офіційних норм визначається їм у кожному окремому випадку.

У СанПіНі 1996 р. “Вода питна” наголошується, що приємні органолептичні властивості питної води визначаються сукупністю значень органолептичних показників якості і физико-хімічних характеристик води, що регламентуються (за вмістом у воді компонентів, що впливають на органолептичні показники) (Табл. 4.13).

Таблиця 4.11 .- Токсикологічні показники нешкідливості хімічного складу питної води

Таблиця 4.12.- Вимоги до органолептичних властивостей питної води

Окрім перерахованих показників у СанПіНі 1996 г “Вода питна” є вимоги до питної води по радіаційній безпеці і показники фізіологічної повноцінності мінерального складу питної води (Табл. 4.13, 4.14).

Стандарти якості стосовно питної води за окремими значеннями показників відрізняються (Табл. 4.16)

Вимоги до питної води з місцевих джерел водопостачання передбачені " Санітарними правилами обладнання і утримання колодязів і каптажів джерел, використовуваних для децентралізованого господарсько-питного водопостачання" (М., 1975), відповідно до яких вода колодязів і каптажів, використовувана для пиття, повинна бути:

· прозорою (прозорою воду вважають, якщо через її шар в 30 см чітко читається шрифт Снелена,

· каламутність води 1, 5 мг/л відповідає прозорості 30 см.

безбарвною (не більше 30° кольоровості, без смаку і запаху (при 20°С не більше 2-3 балів),

· вміст нітратів не повинен перевищувати 10 мг/л,

· вміст кишкових паличок в 1 л не повинен перевищувати 10 (колі-титр не менше 100).

Таблиця 4.13. - Органолептичні показник якості питної води

Таблиця 4.14. - Показники радіаційної безпеки питної води

Таблиця 4.15. - Показники фізіологічної повноцінності мінерального складу питної води

Таблиця 4.16. - Порівняльна таблиця стандартів якості питної води різних країн за деякими компонентами, мг/л

Вода для постачання промисловості. Вода в промисловості використовується в самих різних цілях: охолодження, промивання, зволоження, гідротранспорт, пароутворення, робоче середовище, виготовлення продукції і ін. При вирішенні задачі водопостачання промислового підприємства вирішуються такі питання:

— вимоги до кількості і якості природної води, що забирається;

— вибір джерела водопостачання;

— вибір системи водопостачання;

— оцінка кількості і якості відпрацьованої або стічної води;

— технологія і ступінь очистки стічних вод;

—доцільність і технологія вилучення і утилізації цінних речовин, що містяться в стічній воді.

За кількістю використаної води перше місце займає процес охолоджування печей і апаратури. Багато води витрачається на підприємствах целюлозно-паперової промисловості, на вовнообробних і текстильних фабриках. Гідротранспорт широко практикується на ТЕС для шлако- і золовидалень, на збагачувальних фабриках для переміщення породи і т.д.

Для промисловості характерно рівномірне споживання води впродовж року.

Питоме водоспоживання, тобто водоспоживання на одиницю промислової продукції, що випускається, залежить від багатьох причин:

Ø виду і технології виробництва,

Ø схеми водопостачання,

Ø технічного стану системи і ін.

Приблизні значення питомого водоспоживання свіжої води для деяких видів найбільш водоємних виробництв при оборотній і послідовній системах водопостачання дані в таблиці 4.16.

Вимоги до якості води з боку промислових виробництв дуже різняться.

Мінімальні вимоги пред'являються, коли вода використовується для гідротранспорту і охолодження.

Найбільш жорсткі вимоги в харчовій промисловості і коли вода, як технологічна сировина, входить до складу продукції, що виготовляється.

В цілому промислове виробництво понад усе чутливе до мінералізації, каламутності і жорсткості води. З ними пов'язане відкладення солей на стінках труб і котлів, засмічення апаратури, корозія сталі, бетону і інших матеріалів.

Технічна вода для паросилових установок повинна мати яко мога меншу жорсткість. Присутність у воді солей кальцію і магнію служить причиною утворення накипу на стінках котлів і радіаторів. Суть явища полягає в тому, що при нагріванні води до кипіння випаровується вуглекислий газ СО₂, порушується карбонатна рівновага, і карбонати кальцію і магнію випадають в осад. Оскільки накип має низьку теплопровідність, зростає витрата палива, під шаром накипу перегрівається метал, виникають здуття і тріщини, можливі аварії. Так, накип на стінках котлів всього в 1 мм збільшує витрату палива на 1, 5—2 %.

Таблиця 4.16. - Питоме водоспоживання і водовідведення на одиницю продукції (м³)

Загальна жорсткість води підрозділяється на усувну, або тимчасову (тобто що видаляється при кип'яченні) і постійну, або неусувну (залишається після кип'ячення). Залежно від конструкції котлів і від тиску пари допустима загальна жорсткість від 2 до 7 ммоль/дм³. При необхідності проводиться попереднє зм'якшування води шляхом, наприклад, додавання содово-вапняного розчину.

Щоб уникнути засмічення теплообмінних апаратів каламутність води не повинна перевищувати 50—100 мг/дм³.

Перенасиченість води киснем і вуглекислим газом, мале значення рН, а головне, значна концентрація хлоридів і сульфатів сприяє корозії металу. Наприклад, між концентрацією хлора (С1^-) і інтенсивністю процесу корозії маловуглеродистої сталі (U)при температурі води 40°С існує залежність:

Аналогічне співвідношення між концентрацією сульфатів (SO₄^2-) і інтенсивністю корозії (U):

Крім загальних вимог багато видів виробництв пред'являють специфічні вимоги до якості технічної води:

Ø целюлозно-паперова, промисловість дуже чутлива до каламутності;

Ø цукрова — до мінералізації, оскільки підвищена концентрація солей ускладнює варку і кристалізацію цукру;

Ø текстильна — до жорсткості, наявності заліза і марганцю,

Ø пивоваренна — до наявності гіпсу, тому що СаSО₄ заважає бродінню солода,

Ø харчова – використовує воду питної якості,

Ø молочна, консервна, виробництво алкогольних напоїв – використовують воду, яка не містить хлористого кальцію.

Всі ці вимоги регламентуються відомчими нормативами і викладені в довідниках. Там же надається склад виробничих стічних вод.

Вода, яка використовується в сільському господарстві. Поняття сільськогосподарське водопостачання включає задоволення потреби у воді населених пунктів, тваринницьких комплексів і ферм, а також польове і пасовищне водопостачання. Зрошування полів не входить в дане поняття.

Для сільських населених пунктів при централізованому водопостачанні приймаються ті ж норми на душу населення, що і для міст, але коефіцієнти добової і годинної нерівномірності значно більші (К_доб =1, 7 і Кч = 3, 5). Повинно бути додатково враховане витрачання води в комунальних установах і громадських будівлях (лазні, їдальні, пральні, клуби, лікарні, школи і ін.), а також в гаражах, ремонтних майстернях, підприємствах по переробці сільськогосподарської продукції, на пожежогасінню. Більше всього води витрачається в лазнях і пральнях (у лазнях на одного 150—170 л, що миється, в пральнях на 1 кг сухої білизни — 40—50 л). У разі відсутності водопроводу мінімальна добова норма 10—20 л/доб на 1 чоло. Звичайно сільськогосподарське водопостачання орієнтується на розрахункову забезпеченість 75—80%.

Багато води в сільському господарстві використовується на тваринницьких комплексах і фермах. Вода в тваринництві витрачається в різних цілях (поїння худоби, приготування кормів, потреби обслуговуючого персоналу і ін.). Особливе значення має спосіб прибирання гною — механічний або гідравлічний. Норми водоспоживання в тваринництві приведені табл. 4.17.

Таблиця 4.17. - Норми споживання води в тваринництві, л/добу на 1 голову

При розрахунках водопостачання може здійснюватися деталізація, наприклад, дорослі свині і поросята, корови м'ясні і молочні і т.д. Молодняк споживає в 2—3 рази менше води. Великі цифри відносяться до посушливих районів, менші цифри — до районів надмірного зволоження. Коефіцієнт годинної нерівномірності для тваринницьких комплексів Кдоб = 2, 5. Приблизно половина води витрачається на гідрозмив гною з приміщень.

Вимоги до якості води для сільських населених пунктів з централізованим водопостачанням те ж, що і для міст. При децентралізованому водопостачанні вимоги дещо послаблюють:

Ø запахи і присмаки до 3 балів,

Ø кольоровість до 30°,

Ø жорсткість до 10 ммоль/дм³.

Вода для тварин в основному повинна відповідати вимогам до питної води, хоча за такими показниками, як кольоровість, прозорість і запах вимоги можуть бути дещо пониженими. Температура води повинна знаходитися в межах 8 - 15°С, допустимий ступінь мінералізації води в цілому визначається її смаковими якостями.

Вода для зрошування повинна містити незначну кількість мінеральних солей, оскільки інакше виникає небезпека засолювання грунту в результаті випаровування води і акумуляції солей, які в ній містяться. В той же час допустимі величини мінералізації можуть змінюватися в широких межах залежно від умов поливу, дренажу, метео- і агротехнічних чинників. Вода з мінералізацією до 1 г/л є придатною для зрошування у всіх випадках. За поганих умов дренажу і слабо фільтруючих грунтів гранично допустимий вміст солей не повинен перевищувати 1, 5 г/л.