Еколого-економічні проблеми забезпечення контролю якості питної води

Скачати

Вода – це найбільш важливий компонент життя всіх живих організмів. Вона слугує невід’ємним показником для рослинного і тваринного світів, а також і для самої людини. Якість води визначається комплексом її хімічних, біологічних компонентів та фізичних властивостей, які зумовлюють придатність води для певних видів водокористування.

Основні джерела прісної води на території України – стоки річок Дніпра, Дністра, Південного Бугу, Сіверського Дінця, Дунаю з притоками, а також малих річок північного узбережжя Чорного та Азовського морів. Порушення норм якості води досягло рівнів, які ведуть до деградації водних екосистем, зниження продуктивності водойм. Значна частина населення України використовує для своїх життєвих потреб недоброякісну воду, що загрожує здоров'ю нації.
Актуальність роботи полягає в тому, що водопровідні системи населених пунктів України є кризовим, вони збудовані десятки років тому і характеризуються зношеністю та високою енерговитратністю, у звя’зку з чим постає проблема забезпеченості споживання якості питної води.
Мета роботи - дослідити еколого-економічні проблеми забезпечення контролю якості питної води.
Завданням даної роботи є розробка шляхів покращення якості питної води за допомогою водоканалів, промислового очищення та фільтрації води. Оскільки водоканали не досконало очищують воду, тому постає завдання доочиувати воду в промислових умовах – обробка води озоном, що покращує якість, а саме зменшує вміст хлору у воді, видаляє залізо, марганець та інші метали. В домашніш умовах потрібно використовувати фільтри, які зменшують вміст солей у воді, мутність, запах та присмак.                          Методи досліджень якості питної води - епідеміологічні, вірусологічні, мікробіологічні, токсикологічні, хімічні, еколого-економічні, гігієнічні та статистичні.
1 ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАСЕЛЕННЯ ПИТНОЮ ВОДОЮ
Сьогодні людина та результати її діяльності перевершили всі біологічні чинники. Завдання людини – непідривати природні основи свого існування, неперешкоджати прогресивним процесам, що відбуваються в біосфері, а намагатися з’ясувати закони і правила, що кирують цими процесами, узгоджувати з ними свї цілі та дії.                                                                     Питне водопостачання України здійснюється за рахунок як поверхневих (70%) так і підземних джерел (30%).Вода з більшості підземних джерел не відповідає вимогам стандарту за такими показниками як залізо, марганець - супутній компонент заліза, жорсткість, хлориди, сульфати, загальна мінералізація, фтор, тощо.                                                           Сучасний стан водопровідних систем населених пунктів України є кризовим, вони збудовані десятки років тому і характеризуються моральною та фізичною зношеністю основних фондів (від 30% до 70%), високою енерговитратністю, втрати питної води, в середньому по країні становлять 38,9%.                                                                                                          У понад 260 населених пунктах питна вода подається споживачам з відхиленнями по окремим показникам від вимог чинного стандарту. Найбільш напружений стан з якістю питної води спостерігається в населених пунктах Донецької, Запорізької, Луганської, Одеської та Херсонської областей.                                                                                                                 На сьогодні реалізація споживачам питної води з відхиленням від вимог стандарту здійснюється відповідно до тимчасових дозволів, виданих Держспоживстандартом на підставі висновків державної санітарно-гігієнічної експертизи Міністерства охорони здоров’я та рекомендацій Міжвідомчої комісії при Мінжитлокомунгоспі.                                              В окремих регіонах гостро стоїть питання забезпечення населення питною водою не тільки в якісному, але і в кількісному відношенні. Більше половини міст (55%) з чисельністю населення понад 100 тис. чоловік через дефіцит потужностей забезпечуються водою за графіком, що в певній мірі сприяє бактеріальному забрудненню питної води.                                          В рамках реформування житлово-комунального господарства, Міністерством опрацьовано низку питань, в тому числі пов’язаних із проблемою якості питної води в Україні.                                              Законом України від 03.03.2005 №2455 затверджено Загальнодержавну програму "Питна вода України" на 2006-2020 роки, яка спрямована на забезпечення населення питною водою нормативної якості і в достатній кількості з поступовим наближенням до стандартів Європейського Союзу, покращення на цій основі стану здоров'я населення і навколишнього природного середовища, відновлення, охорону і раціональне використання джерел питного водопостачання [1].                                                                  Відповідно до завдань Програми у 2007 році затверджено Державний стандарт України «Джерела централізованого питного водопостачання. Гігієнічні і екологічні вимоги до якості води та правила вибирання» ДСТУ 4808:2007, введення в дію якого передбачено з 01.01.2009 року, який містить вимоги до класифікації джерел водопостачання в залежності від їх екологічного і санітарно-гігієнічного стану та технологічні вимоги до підготовки питної води з джерел різних класів якості [2].                                      На сьогодні в Україні вимоги до якості питної води регламентовані ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством».                                                                                                           З метою проведення гармонізації національних стандартів та інших нормативно-правових актів у сфері питної води та питного водопостачання до стандартів Європейського Союзу Мінжитлокомунгоспом розроблено проект ДСТ України «Вода питна. Вимоги та контроль за якістю» та проводиться експериментальна апробація заходів з поетапного його впровадження.                                                                                                            Крім того, Мінжитлокомунгоспом розробляється проект Закону України «Про внесення змін до Закону України “Про Загальнодержавну програму “Питна вода України” на 2006–2020 роки.                                               Вирішення проблеми забезпечення населення питною водою нормативної якості можливе шляхом одержання якісної питної води на водопровідних станціях шляхом впровадження новітніх ресурсо- та енергозберігаючих технологій очистки води та обладнання, а також за рахунок будівництва станцій доочистки в цілому для конкретного населеного пункту. Актуальним є впровадження установок бюветного типу для окремих мікрорайонів, лікувальних, дошкільних та шкільних закладів із застосуванням технології, яка дозволяє доочищати водопровідну воду від алюмінію, заліза, марганцю, а також токсичних, хлорорганічних сполук за рахунок використання сучасних методів, а саме: сорбції, фотокаталітичного окислення, знезараження ультрафіолетовим випромінюванням.                                   Поширеним методом очистки води є мембранні технології, які використовуються для її пом’якшення у випадках підвищеної жорсткості та для зниження мінералізації (знесолення). Одним із методів зменшення жорсткості води є розбавлення її водою нормативної якості. Використання окисно-сорбційних технологій і ефективного сорбенту – активованого вугілля - дозволить видалити з води органічні речовини.                     Отримання населенням питної води нормативної якості можливо лише за умови реалізації комплексу заходів, таких як: впровадження нових державних стандартів та наявності нових систем контролю за якістю води, розроблення стратегічних планів розвитку з широким врахуванням світового досвіду, залученням значних фінансових, в тому числі кредитних, ресурсів, запровадженням державно-приватного партнерства.
1.1 Водні ресурси та екосистеми України
Сумарна величина стоків річок України без Дунаю в середній за водністю рік становить 87,1 млрд. куб. метрів, знижуючись у маловодний рік до 55,9 млрд. куб. метрів. Безпосередньо на території держави формується відповідно 52,4 і 29,7 млрд. куб. метрів води, решта надходить з суміжних територій. Водні ресурси Дунаю становлять у середньому 123 млрд. куб. метрів води на рік.                                                                                    Прогнозні ресурси підземних вод питної якості розподілені на території України вкрай нерівномірно і становлять 22,5 млрд. куб. метрів на рік (61,7 млн. куб. метрів на добу), з яких 8,9 млрд. куб. метрів (24,4 млн. куб. метрів на добу) гідравлічно не зв'язані з поверхневим стоком і становлять додаткову складову до поверхневого стоку. Водозабір підземних вод у складі прогнозних ресурсів становить 21 відсоток, що свідчить про можливість ширшого використання їх у багатьох областях.       З метою забезпечення населення та народного господарства необхідною кількістю води в Україні збудовано 1087 водосховищ загальним об'ємом понад 55 млрд. куб. метрів, 7 великих каналів довжиною близько 2000 кілометрів з подачею на них понад 1000 куб. метрів води за секунду, 10 великих водоводів великого діаметру, по яких вода надходить у маловодні регіони України [4].                                          Витрати свіжої води в Україні на одиницю виробленої продукції значно перевищують такі показники у розвинутих країнах Європи: Франції - в 2,5 раза, ФРН - в 4,3, Великобританії та Швеції – в 4,2 раза.             Забезпечення водою населення України в повному обсязі ускладнюється через незадовільну якість води водних об'єктів. Якість води більшості з них за станом хімічного і бактеріального забруднення класифікується як забруднена і брудна (IV - V клас якості). Найгостріший екологічний стан спостерігається в бассейнах річок Дніпра, Сіверського Дінця, річках Приазов'я, окремих притоках Дністра, Західного Бугу, де якість води класифікується як дуже брудна (VI клас). Для екосистем більшості водних об'єктів України властиві елементи екологічного та метаболічного регресу.                                                                                                                До основних забруднюючих речовин належать нафтопродукти, феноли, азот амонійний та нітритний, важкі метали тощо.                                                    Для переважної більшості підприємств промисловості та комунального господарства скид забруднюючих речовин істотно перевищує встановлений рівень гранично допустимого скиду (далі - ГДС). Це призводить до забруднення водних об'єктів, порушення норм якості води.                                           Якісний стан підземних вод внаслідок господарської діяльності також постійно погіршується. Це пов'язано з існуванням на території України близько 3 тис. фільтруючих накопичувачів стічних вод, а також з широким використанням мінеральних добрив та пестицидів. Найбільш незадовільний якісний стан підземних вод у Донбасі та Кривбасі. Значну небезпеку в експлуатаційних свердловинах Західної України становить наявність фенолів (до 5 - 10 гранично допустимих концентрацій - далі ГДК), а також підвищення мінералізації та зростання вмісту важких металів у підземних водах Криму.                                                                                              Проблема екологічного стану водних об'єктів є актуальною для всіх водних басейнів України. Що ж до Дніпра, водні ресурси якого становлять близько 80 відсотків водних ресурсів України і забезпечують водою 32 млн. населення та 2/3 господарського потенціалу країни, то це одне з найважливіших завдань економічного і соціального розвитку та природоохоронної політики держави. Це зумовлено складною екологічною ситуацією на території басейну, оскільки 60 відсотків її розорано, на 35 відсотках земля сильно еродована, на 80 відсотках - трансформовано первинний природний ландшафт. Водосховища на Дніпрі стали акумуляторами забруднюючих речовин. Значної шкоди завдано північній частині басейну внаслідок катастрофи на Чорнобильській АЕС; в критичному стані перебувають малі річки басейну, значна частина яких втратила природну здатність до самоочищення. У катастрофічному стані знаходяться річки Нижнього Дніпра, де щорічно має місце ускладнення санітарно-епідеміологічної ситуації, знижується вилов риби, бідніє біологічне різноманіття.                                                                                           Значної шкоди екосистемі Дніпра поряд із щорічним забрудненням басейну органічними речовинами (40 тис.тонн), нафтопродуктами (745 тонн), хлоридами, сульфатами (по 400 тис.тонн), солями важких металів (65 - 70 тонн) завдає забруднення біогенними речовинами внаслідок використання відсталих технологій сільськогосподарського виробництва, низької ефективності комунальних очисних споруд [5].                                              Екологічне оздоровлення басейну Дніпра є одним з найважливіших пріоритетів державної політики у галузі охорони та відтворення водних ресурсів. 27 лютого 1997 року Верховною Радою України затверджена Національна програма екологічного оздоровлення басейну Дніпра та поліпшення якості питної води. Основною метою Національної програми є відновлення і забезпечення сталого функціонування Дніпровської екосистеми, якісного водопостачання, екологічно безпечних умов життєдіяльності населення і господарської діяльності та захисту водних ресурсів від забруднення та виснаження. Не в кращому, а подекуди і в гіршому стані перебувають басейни інших річок України (Сіверського Дінця, Дністра, Західного Бугу, Південного Бугу, басейни річок Приазовської та Причорноморської низовин). Тому мета та стратегічні напрями, визначені Національною програмою для Дніпра, є аналогічними і для інших водних басейнів України.                                                                                   Системний аналіз сучасного екологічного стану басейнів річок України та організації управління охороною і використанням водних ресурсів дав змогу окреслити коло найбільш актуальних проблем, які потребують розв'язання, а саме: надмірне антропогенне навантаження на водні об'єкти внаслідок екстенсивного способу ведення водного господарства призвело до кризового зменшення самовідтворюючих можливостей річок та виснаження водноресурсного потенціалу; стала тенденція до значного забруднення водних об'єктів внаслідок неупорядкованого відведення стічних вод від населених пунктів, господарських об'єктів і сільськогосподарських угідь; широкомасштабне радіаційне забруднення басейнів багатьох річок внаслідок катастрофи на Чорнобильській АЕС; погіршення якості питної води внаслідок незадовільного екологічного стану джерел питного водопостачання; недосконалість економічного механізму водокористування і реалізації водоохоронних заходів; недостатня ефективність існуючої системи управління охороною та використанням водних ресурсів внаслідок недосконалості нормативно-правової бази і організаційної структури управління; відсутність автоматизованої постійно діючої системи моніторингу екологічного стану водних басейнів акваторії Чорного та Азовського морів, якості питної води і стічних вод у системах водопостачання і водовідведення населених пунктів і господарських об'єктів.       Висновок. Водопровідні системи населених пунктів України є кризовим, вони збудовані десятки років тому і характеризуються зношеністю та високою енерговитратністю. Вирішення проблеми забезпечення населення питною водою нормативної якості можливе шляхом одержання якісної питної води на водопровідних станціях шляхом впровадження новітніх ресурсо- та енергозберігаючих технологій очистки води та обладнання, а також за рахунок будівництва станцій доочистки в цілому для конкретного населеного пункту.                                                                                                     

 

 

 

 

 

  • СУЧАСНІ МЕТОДИ ПРОВЕДЕННЯ АНАЛІЗІВ ЯКОСТІ ПИТНОЇ ВОДИ ТА ЇХ ВАРТІСТЬ

2.1 Відбір проб води
    
Відбір проб води здійснюється в основному з водозабірних свердловин. Для вивчення можливостей просування забруднюючих компонентів (особливо бактерій і вірусів) до водозабору слід також визначати відповідні показники в наглядових свердловинах, що розташовуються між областю постачання і водозабірних свердловинами.
Найважливішим умовою отримання достовірної інформації про склад води є дотримання правил відбору, транспортування та зберігання проб, що розрізняються в залежності від цілі аналітичного дослідження, об'єкта контролю та комплексу хімічних визначень (Р. 51592-2000. Вода. Загальні вимоги до відбору проб. Р. 51593-2000. Вода питна. Відбір проб. ГОСТ 17.1.5.05-83. Загальні вимоги до відбору проб поверхневих і морських вод, льоду і атмосферних опадів) [6]. Основними вимогами є: показність проби в просторі і часу (відібрана проба в момент відбору та в пункті відбору повинна з можливою повнотою представляти контрольований потік підземних вод), незмінність складу в період від відбору до аналізу та достатній обсяг для запланованих визначень. У програмі відбору регламентується апаратура для відбору та її підготовка, необхідний обсяг води, методи консервації - залежно від обумовлених параметрів хімічного складу та методів аналітичних визначень, умови та граничні терміни зберігання, транспортування.
При відборі проб з свердловин необхідно виключити вплив на хімічний склад металу труб, що є сильним відновлювачем, що забезпечується прокачуванням декількох об'ємів води в стовбурі свердловини перед відбором. Як показали наші дослідження, невиконання цієї вимоги призводить до значних помилок при визначенні заліза, марганцю, важких металів та ін компонентів. (Вказівка на граничне сумарний зміст окисно заліза при рН> 5 - 17 мкг/л справедливо лише за відсутності неорганічних і органічних комплексоутворювачів навіть у низьких концентраціях [7], не виявляються органолептично).
При необхідності визначення нестійких за нових термодинамічних умовах компонентів складу (при відборі проби змінюються температура, тиск, окисно-відновні умови, що може призводити до випадання опадів, втрати розчинених газів), бажано користуватися методами польового аналізу безпосередньо у джерела води відразу після відбору проби. Якщо це неможливо, слід користуватися методами консервації для нестійких компонентів. Перспективним є проведення аналізу без відбору проби безпосередньо в свердловині (після прокачування) з використанням багатоканальних зондів, в тому числі портативних польових приладів фірми Тосіба.
Кількість і періодичність проб води в місцях водовідбору, що відбираються для лабораторних досліджень з гідрологічних і гідрохімічних показників, визначається типом джерел води, категорією пункту контролю і видом програми контролю, згідно з СанПиН 2.1.4.1074-01 та ГОСТ 17.1.3.07-82.
При проведення регулярних контрольних вимірів рекомендується одночасно проводити відбір проб для аналізу за скороченою програмою, що включає визначення органолептичних показників, найбільш характерних для даного водозабору забруднюючих речовин. Для визначення нестійких компонентів складу при цьому раціонально використовувати польові методи аналізу [4]. При виявленні суттєвого перевищення ГДК, або сумарного показника забруднення, перевищує одиницю, необхідно проводити більш часті аналізи забруднюючих речовин до стабілізації показників. При спеціальних обстеженнях, що проводяться, зокрема, при аварійних скидах забруднюючих речовин у водойму, відбираються проби для проведення повного хімічного дослідження якості води.
Для аналітичного визначення показників якості природних вод нормативними документами (ДСТУ та ін) рекомендовано більше 20 різних методів, причому для ряду компонентів допускається застосування до 5 методик, які відрізняються за своїм метрологічним характеристикам.
Вибір методу надається на розсуд керівництва аналітичної лабораторії і, як правило, визначається, в першу чергу, рівнем приладового забезпечення та кваліфікацією аналітиків. Серйозною проблемою є різночасні введення в дію ДСТУ на різні методи аналізу і, відповідно, перехід на вступники нові ГОСТи в різних лабораторіях, що ускладнює порівняння результатів при регіональних узагальненнях та аналізу багаторічних рядів спостережень. До того ж при наданні аналітичної інформації звичайно не вказується використана методика аналізу.
Загальні вимоги до організації та методів контролю якості питної води регламентуються ГОСТом Р 51232-98, введеним в дію 17.12.1998. Стандарт поширюється на питну воду централізованих систем водопостачання, містить всі необхідні нормативні посилання на відповідні документи, загальні положення, вказівки на виробничий контроль, включаючи перелік методів аналізу 53 показників з посиланнями на ГОСТи з аналітичних методів і публікації, вимоги до внутрішнього оперативного контролю з правилами розрахунку характеристик похибок, обширну бібліографію.
Зіставляючи якість води джерела і вимоги споживачів до неї, встановлюють необхідність очищення природної води і розробляють технологічну схему її обробки. Аналогічно складають схему очищення й підготовки стічної води, що скидається у водойми чи повторно використовується для виробничих цілей. Якість води визначається складом, концентрацією і властивостями домішок і характеризується показниками, які встановлюються за допомогою аналізу.
Вимоги до якості питної води, сформульовані Державними санітарними правилами і нормами України (ДержСанПіН) “Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання”. Різні державні та галузеві стандарти, правила і керівництва регламентують якість води для виробничих цілей і вимоги до стічної води, що скидається у водойми чи повертається у виробництво.
Враховуючи особливу важливість для здоров’я населення якості питної води Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) розробляє базові нормативи якості води, які видаються у вигляді “Керівництва по контролю якості питної води”. Ці документи включають такі нормативи ВООЗ для питної води:
- мікробіологічні показники;
            - неорганічні компоненти;
            - радіоактивність;
            - органічні показники;
            - пестициди і компоненти, які застосовуються або утворюються при дезінфекції води.
Окрім міжнародних нормативів ВООЗ існує Директива з питної води Європейського союзу і перелік забруднювачів води, що є пріоритетними для контролю [5].
З метою використання в національній практиці будь-якої країни науково-технічного і виробничого досвіду економічно розвинених країн створена Міжнародна організація з стандартизації (ІSО). У ній для розробки стандартів з якості води існує Технічний комітет ІSО/ТК 147. “Якість води”. Постійними комісіями (ПК) ІSО/ТК 147 розробляються такі міжнародні стандарти:
- термінологія (ПК 1);
- фізичні, хімічні і біологічні методи (ПК 2);
- радіологічні методи (ПК 3);
- мікробіологічні методи (ПК 4);
- біологічні методи (ПК 5);
- відбір проб (ПК 6);
- точність аналізу (ПК 7).
2.2 Види аналізів води

Залежно від кількості й точності визначень аналіз може бути повним, скороченим і польовим. При повному санітарно-хімічному аналізі отримують докладну характеристику води поверхневого джерела централізованого водопостачання і артезіанських свердловин, що вводять в експлуатацію. Проводять його в стаціонарних умовах (лабораторіях) найточнішими методами. Аналіз води включає кілька десятків визначень: температура, смак, запах, забарвлення, каламутність, вміст завислих речовин, жорсткість, лужність, рН, вміст хлоридів, сульфатів, нітритів, нітратів, фосфатів, силікатів, аміаку, іонів Ca2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Na+, K+, Al3+, Cu2+, Zn2+, F+, вуглекислоти вільної і зв’язаної, розчиненого кисню, сірководню, щільний залишок, втрата при прожарюванні, окиснюваність, біохімічне споживання кисню (БСК), загальна кількість бактерій і кількість бактерій групи кишкової палички. Крім того, не рідше одного разу на рік проводять аналіз на вміст у воді радіоактивних речовин, сполук стронцію, селену, іонів Mo2+, Be2+, Pb2+, As3+, As5+. При постійному виявленні цих компонентів їх включають у повний аналіз.
Аналіз цілого ряду компонентів води необхідно проводити на місці відбору проб у зв’язку з тим, що вони можуть суттєво змінюватись при зберіганні води. Як правило, на місці відбору проб визначають температуру води, її смак, запах, вміст розчиненого кисню і вуглекислого газу, фосфатів, жорсткість, концентрацію іонів Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, NH4+, NO2-, NO3-. Не пізніше ніж через добу після відбору проби необхідно визначити вміст у воді завислих речовин, рН, каламутність, забарвлення, лужність, окиснюваність, БСК, щільний залишок.
Час проведення аналізів на вміст у воді іонів Na+, K+, SO42-, Cl- не лімітується.
До основних аналізів води належать хімічний, бактеріологічний і технологічний.

2.2.1 Хімічний аналіз води                                                                                 Хімічний аналіз води поділяється на якісний і кількісний.

Завдання якісного аналізу – встановлення якісного складу домішок. Кількісний аналіз дає можливість оцінити кількісний вміст домішок у воді.
Якісний аналіз дає відповідь типу “так-ні”. Його виконують додаванням у дослідну пробу води реактиву (реагенту), який вступає в реакцію з визначуваною домішкою води, що супроводжується характерною зміною системи (поява чи зміна забарвлення, помутніння). В ряді випадків проведення якісного аналізу буває достатнім, щоб установити придатність води для певних цілей. Наприклад, у воді, що використовується для виробництва кіноплівки, не повинно бути заліза. Якщо аналіз показує його присутність у воді, це однозначна відповідь про непридатність води для цього виробництва.
Якісний аналіз також дає можливість правильно обрати метод кількісного аналізу. Більшість методів визначення кількісного вмісту домішок призводять до помилкових результатів у присутності елементів, які мають певний вплив.
Найпоширенішими методами кількісного аналізу є гравіметричний, об’ємний (титриметричний) та фізико-хімічний.
Гравіметричний аналіз виконується додаванням у пробу надлишку реактиву (тобто із запасом), який утворює з визначуваною речовиною малорозчинну сполуку, що дає осад.  Останній відфільтровують, висушують, визначають його масу.
Характерною особливістю гравіметричного аналізу є додавання до проби води надлишку реактиву для забезпечення повноти реакції його з визначуваним компонентом. Реактив повинен бути селективним, тобто реагувати тільки з визначуваною домішкою.
Гравіметричний аналіз достатньо громіздкий і вимагає значних витрат часу для отримання результату.
Принцип об’ємного аналізу полягає в тому, що визначувана речовина вступає в хімічну взаємодію з реактивом, який додають у пробу води у вигляді розчину точно відомої концентрації (титрований розчин) і в кількості, що еквівалентна кількості визначуваної речовини. Процес приливання реактиву у аналізовану воду називається титруванням. Кінець реакції між титрованим розчином реактиву і визначуваною речовиною встановлюють за зміною забарвлення індикатора, який додають у воду як допоміжний реактив.
Для обчислення результату аналізу необхідно знати точні об’єми розчинів речовин, які беруть участь у реакції (титрованого розчину і проби води). Формула для розрахунку має вигляд:
,                                                (2.1)
де х – кількість визначуваної речовини, мг/дм3; v1 – об’єм титрованого розчину, витраченого на титрування проби досліджуваної води, см3; N – молярна концентрація еквівалента реактиву (титрованого розчину), моль/дм3; е - молярна маса еквівалента визначуваного компонента, г/моль; v0 – об’єм досліджуваної води, що взяли для титрування, см3.
У тих випадках, коли визначувана речовина є у воді в дуже малій кількості, найдоцільнішими є методи фізико-хімічного аналізу. Особливо поширені методи колориметрії та нефелометрії.
Методами колориметрії концентрацію речовини, якщо вона забарвлена, можна визначити безпосередньо, порівнюючи інтенсивність забарвлення зі стандартом (тобто із розчином з відомою концентрацією речовини). В інших випадках у досліджувану воду додають реактив, який вступає в реакцію з визначуваною речовиною і утворює забарвлену сполуку. Порівнюючи забарвлення досліджуваної води із стандартом, до якого введено той самий реактив, встановлюють концентрацію визначуваної речовини.                                                                                               Порівнюючи інтенсивності забарвлення, використовують головним чином такі методи: метод кольорової шкали, метод порівняння забарвлення, фотоколориметричний.
При використанні методу кольорової шкали забарвлення досліджуваної проби води порівнюється із забарвленням серії стандартних розчинів, виготовлених таким самим способом. Аналіз виконується у скляних посудинах, які заповнюються досліджуваною водою і стандартними розчинами. Концентрація визначуваної речовини у воді дорівнює концентрації стандартного розчину, з кольором якого збігається колір проби води.
При застосуванні методу порівняння забарвлення порівнюється інтенсивність забарвлення проби води  і стандартного розчину, які можуть значно різнитися між собою. Порівняння проводять у спеціальних колориметричних циліндрах (циліндри Генера) із маленькими кранами, що розміщені у нижній частині циліндра. Висоту стовпа рідини в кожному циліндрі регулюють через відливання таким чином, щоб інтенсивності кольорів у обох циліндрах при розгляданні рідини зверху зрівнялись.
При досягненні однакової інтенсивності забарвлення мають місце співвідношення (2.2) та (2.3):
Сст ×hст = Св hв,                                           (2.2)
,                                             (2.3)
де Сст і Св – концентрації відповідно стандартного розчину і досліджуваної води; hст і hв – висота стовпа відповідно стандартного розчину і води.
Фотоколориметричний метод визначення концентрації речовини заснований на вимірюванні інтенсивності світлового потоку (коефіцієнт пропускання), який пройшов крізь забарвлений розчин.
Для вимірювання коефіцієнта пропускання використовують фотоколориметри різних моделей (ФЕК, КФК-2, КФО та ін.).
Проведення фотоколориметричних вимірювань на колориметрі фотоелектричному однопроменевому (КФК) полягає у вимірюванні співвідношення двох потоків – повного й того, що пройшов крізь вимірюване середовище.
На фотоприймач по черзі направляються світлові потоки: повний Ф0 і пропущений крізь досліджувану пробу води Ф.
Коефіцієнт пропускання Т досліджуваної води, який показує співвідношення цих потоків, визначається як відношення відповідних фотострумів І безпосередньо за шкалою мікроамперметра, тобто
,                                             (2.4)
де І0, І – фотоструми, які відповідають відповідно повному світловому потоку Ф0 і світловому потоку Ф, що пройшов крізь досліджувану воду.
Проведенню вимірів передує підбір поглиначів (світлофільтрів) і вимірювальних кювет. Наявність комплекту поглиначів і кювет дозволяє підібрати такі умови для вимірювань, коли похибка у визначенні концентрації буде найменшою. Світлофільтр для роботи підбирається таким чином, щоб коефіцієнт світлопропускання мав найбільше значення. Вибір кювети здійснюється в залежності від інтенсивності забарвлення досліджуваних розчинів: більшій інтенсивності відповідає менша робоча довжина кювети.
Попередньо будують градуювальний графік. Для цього готують ряд розчинів визначуваної речовини з відомими концентраціями таким чином, щоб охопити діапазон можливих змін концентрацій в досліджуваному розчині. Потому додають у кожний розчин всі необхідні реактиви для аналізу визначуваної домішки і вимірюють коефіцієнти пропускання Т, за якими будують градуювальний графік, відкладаючи по осі абсцис відомі концентрації розчинів, а по осі ординат – відповідні їм значення коефіцієнтів пропускання.
Градуювальний графік використовують для визначення невідомої концентрації речовини в досліджуваній воді. Для цього досліджувану воду з доданими до неї реактивами наливають у ту саму кювету, за допомогою якої побудована градуювальна крива, і, увімкнувши той самий поглинач, вимірюють коефіцієнт пропускання. На графіку знаходять значення коефіцієнту пропускання і відповідну йому концентрацію визначуваної речовини.
Методами хімічного аналізу визначають фізичні і хімічні показники якості води.
До фізичних показників належать: температура води, вміст завислих речовин, забарвлення, запах і смак; до хімічних – активна реакція води (рН), перманганатна окислюваність, хімічне споживання кисню (ХСК), біохімічне споживання кисню (БСК), наявність азотвмісних речовин, розчинені у воді гази, щільний залишок і втрата при прожарюванні, жорсткість, лужність, вміст у воді сульфатів, хлоридів, заліза, марганцю та інших елементів.
2.2.2. Бактеріологічний аналіз
При бактеріологічному аналізі води визначають кількість сапрофітних (нехвороботворних) бактерій і бактерій групи кишкової палички Escherichia coli, які характеризують фекальне забруднення води. Розрізняють такі бактеріологічні показники якості води:

  •  ЗМЧ - загальна кількість сапрофітних бактерій в 1 см3 води; цей показник називають також загальним мікробним числом;
  • БГКП (колі-індекс) - кількість бактерій групи кишкової палички, яка міститься в 1 дм3 води. Вартість проведення даного аналізу наведено в додатку 1.

2.2.3 Технологічний аналіз
В сучасних умовах отримання води певної якості здійснюється за складною хімічною технологію, в якій застосовується велика кількість різних реагентів, матеріалів, фізичних агентів і різноманітні споруди.
У результаті цих дій властивості води зазнають значних змін, які важко передбачити, але необхідно брати до уваги, щоб забезпечити потрібний ефект очистки. Ці так звані технологічні властивості води визначають методами технологічного аналізу. За допомогою такого аналізу серед кількох можливих методів коригування певного показника якості води вибирають найбільш ефективний та економічний, встановлюють необхідну дозу реагенту, визначають кінетику осаду зависів, швидкість протікання води в різних спорудах, динаміку збільшення втрат напору у фільтрувальних спорудах тощо. Незнання технологічних властивостей води може призвести до значних помилок при проектуванні водоочисних станцій.
При використанні найуживаніших технологічних схем очищення води необхідно мати дані про параметри, які характеризують її технологічні властивості: коагульованість, знебарвлення, осаджуваність зависі, фільтрованість, знезалізення, пом’якшення, стабільність, хлорованість. Ці дані отримують в результаті технологічного аналізу води.

2.3 Визначення фізичних показників якості води

2.3.1 Температура води

Температура води – важливий фактор, що впливає на фізичні, хімічні, біохімічні та біологічні процеси, які відбуваються у водоймах. Від неї значною мірою залежить кисневий режим водойми, інтенсивність процесів самоочищення тощо. На температуру води зважають при розрахунках багатьох очисних споруд.

Для питних цілей оптимальною є температура 7...11 °С. Цій умові найбільш відповідають підземні води. Вони, як правило, характеризуються сталістю температури, котра при глибині залягання водоносного шару більше ніж 200 м складає 6...10 °С. Для поверхневих вод властиві значні сезонні перепади температури – в середньому від 0,1 до 30 °С. Вимірювання температури проводять одночасно з відбором проби води з джерела. Там, де це неможливо, температуру вимірюють у бутлі вмістом не менш як 1000 см3, яку перед відбором проби витримують у досліджуваній воді для зрівняння температур.
Для вимірювання використовують калібровані ртутні термометри з ціною поділки 0,1...0,5 °С. Результат виражають в градусах Цельсія, знак ставиться тільки при температурах, нижчих за нуль

2.3.2 Вміст завислих речовин (каламутність води)

Природні води, особливо поверхневі, рідко бувають прозорими. Каламутність води зумовлюється наявністю в ній завислих частинок піску, глини, органічних домішок, фіто- і зоопланктону. Джерелом надходження їх у водойму є дощові і талі води, розмив річищ водотоків, скаламучення донних відкладень у вітряну погоду тощо.

Кількість завислих речовин у воді виражають у мг/дм3. Вміст їх у природних водах коливається в дуже широких межах – від кількох міліграмів до десятків грамів в 1 дм3 води. Ці коливання часто залежать від пори року: для рівнинних річок характерний максимальний вміст завислих речовин у весняну повінь і мінімальний – взимку, для гірських річок звичайним є збільшення каламутності води в період злив і танення снігу в горах.
Контроль каламутності води дуже важливий і з токсикологічної точки зору. Так у річкових водах з помірною каламутністю у завислому стані знаходиться переважна частина алюмінію, більш ніж 90% свинцю, 30-35% миш’яку і кадмію і більше 20% ртуті. Найчистішою є вода озера Байкал, яка містить свинцю 0,7, кадмію 0,02, ртуті 0,1 і миш’яку 0,3 мкг/дм3.
Нормативна каламутність питної води не повинна перевищувати                 1,5 мг/дм3. Вартість проведення даного аналізу наведено в додатку 1.

2.3.3 Запах води

Запахи води за характером поділяють на запахи природного та штучного походження.

Причиною появи запахів природного походження є хімічний склад домішок води, мікроорганізми, що живуть у водоймі тощо. Запахи штучного походження зумовлені деякими домішками стічних вод, які потрапляють до водойм. Ці запахи називають відповідно до назви речовини зі схожим запахом: фенольний, хлорфенольний, нафтовий, смолистий тощо.
Запах води визначається органолептично, інтенсивність його оцінюється показником розведення (ПР) проби води до повного зникнення запаху. За діючими нормами вода вважається придатною до пиття, якщо при розведенні проби дистильованою водою у два рази (ПР - 2) запах повністю зникає. Вартість проведення даного аналізу наведено в додатку 1.

2.3.4 Смак води

Смак води зумовлений присутністю в ній речовин природного походження чи домішок, що попадають у воду внаслідок забруднення її стічними водами.

Розрізняють чотири види смаку води: солоний, гіркий, кислий та солодкий. Інші смакові відчуття називаються присмаками, наприклад, лужний, металевий, рибний тощо.
Солоний смак звичайно спричинюється наявністю хлориду натрію, гіркий – сульфату магнію. Кислий смак підземних вод зумовлений присутністю вуглекислого газу. Оксиди заліза ІІ та марганцю надають залізистого або чорнильного присмаку, сульфат кальцію – в’яжучого і т. ін.
Якісну характеристику смаку чи присмаку дають описово, а інтенсивність смаку, як і запаху, встановлюють за показником розведення. У відповідності із ДержСанПіН України для смаку питної води встановлено показник розведення 2. Вартість проведення даного аналізу наведено в додатку 1.
2.3.5 Активна реакція води  (рН)
Активна реакція води визначає її кислотність або лужність. Вода, як і кислоти, солі та луги, частково дисоціює на іони.
Ступінь дисоціації води дуже незначений: з 55,56 молів води, які містяться у   1 дм3, дисоціює лише 10-7 молей. У хімічно чистій воді концентрація іонів водню дорівнює концентрації гідроксид-іона:
[H+] = [OH-] = 10-7 моль/дм3.                                      (2.5)
При 22°С добуток концентрації цих іонів:                                                                                                      kw = [H+] × [OH-] = 10-14 .                          (2.6)
Цей добуток, який має назву іонного добутку води, зберігає постійне значення і в присутності речовин, які утворюють під час дисоціації іони водню та гідроксид-іони: kw = const. Це означає, що досить визначити концентрацію одного з іонів (Н+ або ОН-), щоб вирахувати кількість іншого. На практиці знаходять концентрацію іонів водню і позначають її з допомогою водневого показника рН, який являє собою від’ємний десятковий логарифм концентрації іонів водню: рН = - lg [H+].                                                  Величина рН характеризує стан водного середовища:
 - в нейтральному середовищі [H+] = [OH-] = 10-7 моль/дм3, тож рН = 7;
 - якщо [H+] > [OH-],  рН < 7 – середовище кисле;
 - якщо [H+] < [OH-],  7< рН < 14 – середовище лужне.
Активна реакція води – один із найважливіших показників її якості, що визначає характер протікання хімічних і біохімічних процесів у природних водах та очисних спорудах. Від рН залежить розвиток та життєдіяльність водних організмів, форма існування у воді цілого ряду хімічних сполук, корозійна активність води відносно металів та бетону тощо. Водневий показник важливий при проведенні ряду процесів її обробки, наприклад, при коагулюванні, реагентному пом’якшенні, знезалізенні, виділенні сполук кремнію, марганцю тощо, при виконанні деяких видів хімічного аналізу [9].
Значення рН річкової води коливається в межах 6,5...8,5, болотної води – 5,5...6,0, океанської – 7,0...8,3.
рН води залежить від сезону: взимку для більшості річкових вод спадає (6,8...7,4), влітку піднімається (7,4...8,2).
ДержСанПіН України регламентує рН у межах 6,5...8,5. Вартість проведення даного аналізу наведено в додатку 1.

2.3.6 Жорсткість води

Жорсткість природної води зумовлена наявністю в ній іонів кальцію та магнію. В природних умовах солі надходять у воду внаслідок взаємодії розчиненого у ній діоксиду вуглецю СО2 з карбонатними мінералами (доломітами, вапняками) і хімічного вивітрювання та розчинення гірських порід. Джерелом кальцію та магнію є також стічні води силікатної, металургійної та хімічної промисловості, поверхневий стік із сільськогосподарських угідь, які оброблялись мінеральними добривами, що містять кальцій.

Наявність у воді великої кількості солей кальцію та магнію є небажаною через те, що вода при цьому стає непридатною для господарських цілей: має місце перевитрата миючих засобів при пранні, багато тканин втрачають свою еластичність, погано розварюються овочі, погіршується їх смак, а також смак м’яса та інших продуктів.
Жорстку воду не можна вживати у цілому ряді галузей промисловості: у виробництві високосортної целюлози, деяких видів паперу, кіноплівки тощо. Використання жорсткої води для живлення парових котлів призводить до різкого погіршення їх роботи внаслідок утворення накипу.
Жорсткість поверхневих вод характеризується помітними сезонними коливаннями, досягаючи найбільшого значення в кінці зими, а найменшого –             в паводок. Жорсткість підземних вод значно стабільніша.
Розрізняють карбонатну Жк, некарбонатну Жнк, кальцієву ЖСа, магнієву ЖMg та загальну жорсткість Жзаг.
Карбонатна жорсткість зумовлена наявністю у воді гідрокарбонатів кальцію та магнію Ca(HCO3)2 i Mg(HCO3)2, а некарбонатна – кальцієвих та магнієвих солей сильних кислот (CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4 та ін.). Наявність солей кальцію зумовлює кальцієву жорсткість, а наявність солей магнію – магнієву.
Загальна жорсткість – це сума кальцієвої і магнієвої жорсткості:
Жзаг = Ж Са + Ж Mg;                          (2.7)
або карбонатної і не карбонатної:
Ж заг = Ж к + Ж нк.                                      (2.8)
Одиниця виміру жорсткості води – ммоль/дм3 (мг-екв/дм3). Згідно із ДержСанПіН жорсткість питної води в Україні не повинна перевищувати                   7 ммоль/дм3.                                                                                         Загальна жорсткість в ґрунтових і поверхневих водах, а також у питній воді встановлюється титриметричним методом (ISO 6059). Останній непридатний для мінералізованої та морської води.                               Визначення загальної жорсткості ґрунтується на реакції іонів кальцію та магнію з трилоном Б, в результаті чого утворюються комплексні сполуки. На закінчення реакції вказує зміна кольору індикатору еріохром-чорного з винно-червоного на синій. Внаслідок того, що іони Ca2+ i Mg2+ утворюють з трилоном Б малостійкі комплекси, титрування проводять у лужному середовищі, застосовуючи для цього буферну суміш гідроксиду амонію з хлоридом натрію (аміачний буферний розчин), що має рН = 10. Вартість проведення даного аналізу наведено в додатку 1.

2.3.7 Лужність води

Під загальною лужністю води розуміють суму гідрокарбонатних НСО3-, карбонатних СО32-, гідроксидних ОН- іонів та аніонів слабких кислот. Відповідно до цього розрізняють гідрокарбонатну, карбонатну та гідроксидну лужність. Оскільки в більшості природних вод переважають вуглекислі сполуки (в основному іони НСО3-), звичайно враховують лише гідрокарбонатну і карбонатну лужність.

При рН ³ 8,3, а також при застосуванні деяких методів очистки води (наприклад, вапняне або содово-вапняне пом’якшення) необхідно враховувати і гідроксидну лужність.
Головним джерелом гідрокарбонатних та карбонатних іонів у поверхневих водах є процеси хімічного вивітрювання і розчинення карбонатних порід вапняків, мергелів, доломітів. Значна кількість гідрокарбонатів надходить із атмосферними опадами і ґрунтовими водами. Карбонатні і гідрокарбонатні іони потрапляють у водойми зі стічними водами підприємств хімічної, силікатної, содової та інших галузей промисловості.
У річкових водах вміст гідрокарбонатних і карбонатних іонів коливається від 30 до 400 мгНСО3-/дм3. В підземних водах їх вміст помітно зростає – 150...900  мгНСО3-/дм3.
Лужність не входить до числа жорстко обмежених за своїм значенням показників якості води, однак ДержСанПіН України рекомендує так звані показники фізіологічної повноцінності складу води, до яких входить і загальна лужність 0,5...6,5 мг-екв/дм3.
Лужність води – важливий показник при проведенні багатьох процесів очистки води, особливо при обробці її коагулянтами, пом’якшенні.
Визначення лужності води ґрунтується на реакції іонів НСО3- із соляною кислотою в присутності індикатора - суміші бромкрезолового зеленого і метилового оранжевого (ISO9963-1).
Реакція проходить згідно рівняння:
НСО3- + Н+ = СО2 ­ + Н2О.                     (2.9)
На закінчення реакції вказує зміна кольору з зеленувато-блакитного на сірий.

2.3.8 Окиснюваність води

Окиснюваність води – це величина, яка характеризує сумарний вміст у воді органічних речовин та легкоокиснюваних неорганічних домішок (сірководню, сульфітів, сполук заліза ІІ та ін.). Органічні речовини надходять у водойми головним чином з дощовими і талими водами, внаслідок розвитку рослинних і тваринних організмів, розмиву русел водостоків, скидання стічних вод.

Окиснюваність характеризується кількістю кисню, необхідного на окиснення органічних та легкоокиснюваних неорганічних домішок, які містяться в 1 дм3 води, і визначається в мгО2/дм3.
Для чистих поверхневих водойм величина окиснюваності коливається в межах 2...8 мгО2/дм3. Найменші значення характерні для артезіанської води –до 2 мгО2/дм3. Річки з болотним живленням відрізняються значним ступенем окиснюваності води.
Окиснюваність – важливий показник гігієнічної характеристики води. Раптове його підвищення у джерелі, як правило, свідчить про забруднення стічними водами і необхідність вживання заходів щодо санітарної охорони водойми.Визначення окиснюваності ґрунтується на реакції органічних сполук із окиснювачами, в результаті якої встановлюють кількість окиснювача та еквівалентну йому кількість кисню, витрачених на окиснення цих сполук.
Повнота окиснення органічних речовин залежить від виду окиснювача, що був застосований. Найчастіше для цього використовують перманганат або дихромат калію. Відповідно розрізняють перманганатну та дихроматну окиснюваність.
Перманганат калію (КMnO4) окиснює не всі органічні речовини, що є у воді, при цьому ступінь їх окиснення різний. Тому перманганатна окиснюваність дає умовне уявлення про наявність у воді органічних домішок і може використовуватись для аналізу питної і мінеральної води, мало забруднених поверхневих вод та для порівняння якості води у різний час або в різних місцях водойми. Позитивною рисою методу є порівняно швидке отримання результату.
Для характеристики стічних вод та природних вод, забруднених стоками, визначають дихроматну окиснюваність. Вона більш точно характеризує вміст органічних забруднень, оскільки дихромат калію окиснює близько 90% присутніх у воді органічних речовин.
Дихроматну окиснюваність ще називають хімічним споживанням кисню (ХСК), тому що вона характеризує вміст усіх органічних речовин у воді, в тому числі важкоокиснюваних.
Частіше для характеристики ступеню органічного забруднення водойми та стічних вод визначають біохімічне споживання кисню (БСК). БСК – це кількість кисню, яка витрачається в певний проміжок часу на окиснення домішок води при перебігу в ній біохімічних процесів. В даному випадку окиснювачами є бактерії, які використовують органічні речовини як джерело живлення і енергії.
БСК характеризує вміст у воді біорозкладних речовин, тобто таких, що можуть бути окиснені біохімічним шляхом. Цей показник якості застосовують при аналізі стічних вод для визначення можливості їх біохімічної очистки: вміст біорозкладних речовин у стічних водах має складати не менше 70% від  загальної величини органічного забруднення.
Визначення перманганатної окиснюваності ґрунтується на окисненні органічних речовин, що присутні у пробі води, перманганатом калію в кислому середовищі з кип’ятінням.
Згідно з ДержСанПіН України перманганатна окиснюваність питної води має не перевищувати 4 мгО2/дм3. Вартість проведення даного аналізу наведено в додатку 1.

2.3.9 Залізо у природних водах

Залізо присутнє у природних водах у вигляді сполук Fe (II) i Fe (III).

У підземних водах зустрічаються здебільшого сполуки заліза (ІІ) (головним чином Fe(HCO3)2) стійкі у присутності розчиненої вугільної кислоти та за відсутності кисню.
У поверхневих водах залізо знаходиться у вигляді органічних комплексних сполук, які забарвлюють воду у жовто-бурі відтінки, або у вигляді колоїдів та тонко дисперсних зависей Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeS тощо, що зумовлюють каламутність води.
Головним джерелом сполук заліза в поверхневих водах є процеси хімічного вивітрювання гірських порід, їх механічне руйнування та розчинення.
У річкових водах та водах прісних озер вміст заліза, як правило, не перевищує 1 мг/дм3, у забарвлених болотних водах концентрація заліза значно збільшується. Якщо вміст заліза перевищує 0,3 мг/дм3, органолептичні властивості води погіршуються: з’являється неприємний залізистий або в’яжучий присмак, збільшується каламутність внаслідок утворення малорозчинного гідроксиду заліза (ІІІ).
Залізо – біологічно активний елемент, що суттєво впливає на інтенсивність розвитку фітопланктону та якісний склад мікрофлори у водоймі.
Підвищений вміст заліза у технічній воді неприпустимий для багатьох видів підприємств у зв’язку із погіршенням якості готової продукції та з можливістю розвинення в системах водопостачання залізобактерій. Розвиток залізобактерій стимулює процеси корозії, може призвести до закупорювання трубопроводів. Найбільша припустима концентрація заліза у питній воді, встановлена ДержСанПіН, -   0,3 мг/дм3.
Визначаючи вміст заліза у воді, використовують колориметричні методи аналізу із застосуванням ортофенантроліну, сульфосаліцилової кислоти, роданіду амонію або калію.
ІSО 6332 встановлює фотометричний метод визначення заліза у природних та стічних водах із застосуванням ортофенантроліну. Метод придатний для визначення заліза у концентраціях від 0,01 до 5 мг/дм3. Більші концентрації заліза визначаються після відповідного розведення проби дистильованою водою. При визначенні загального заліза у пробу додають розчин солянокислого гідроксиламіну для відновлення заліза (ІІІ) у залізо (ІІ). Малий термін зберігання розчину ортофенантроліну є недоліком цього методу.
Визначення загального заліза з сульфосаліциловою кислотою ґрунтується на взаємодії іонів Fe2+ і Fe3+ з нею в лужному середовищі. В результаті реакції утворюються комплексні сполуки, забарвлені у жовтий колір. Вартість проведення даного аналізу наведено в додатку 1.
2.3.10 Визначення силікатів
Сполуки кремнієвої кислоти надходять у природні води внаслідок вимивання їх з гірських порід водою, яка містить вуглекислий газ. Вони знаходяться у водах у вигляді оксиду, частково гідратованого, у вигляді алюмосилікатів, а також в іонізованій формі у вигляді ортосилікат-іонів. Ступінь іонізації залежить від величини рН: за рН < 7 у воді знаходяться лише недисоційована кремнієва кислота. Вміст кремнекислоти (SiO2) у природних водах коливається в межах 2...700 мг/дм3. Звичайно концентрація кремнекислих сполук   у поверхневих водах не перевищує 10 % їх загального солевмісту. В підземних водах концентрація кремнекислоти сягає 25...30 % величини загального солевмісту.
Кремнекислота є звичайною речовиною для людського організму. У крові людини міститься 20...240 мг/дм3 SiO2, у сиворотці – до 800 мг/дм3, у м’язах – до 600 мг/дм3. В організмі людини SiO2 не накопичується і вживання води з підвищеним його вмістом абсолютно безпечно. Коли ж вода використовується для живлення парових котлів високого тиску, вміст навіть незначної кількості кремнекислоти є неприпустимим через можливість утворення щільного силікатного накипу.                                                       Визначення вмісту силікатів у воді ґрунтується на вимірюванні коефіцієнту світлопропускання розчинів синього відновленого комплексу, що утворюється за взаємодії мономірно-дисперсної кремнекислоти з молібдатом амонію у кислому середовищі з наступним відновленням гетерополікислоти сумішшю ментолу і сульфату натрію (розчин відновника).

2.4 Технологічний аналіз води
Як було вказано, якість води визначається складом, концентрацією і властивостями домішок, наявних у ній. Ознайомившись із фізичними та хімічними показниками якості води, засвоївши методи їх визначення, студенти навчились визначати склад і концентрацію домішок води. Але цих відомостей недостатньо, щоб кваліфіковано запроектувати технологічну схему обробки води з метою поліпшення її якості, підібрати та розрахувати споруди, в яких ця технологія буде здійснюватись. Відомості про фізичні та хімічні показники якості необхідно доповнювати технологічними показниками, які встановлюються за допомогою технологічного аналізу.
Технологічний аналіз проводять:

    • для визначення властивостей води у зв’язку з вибором джерела водопостачання та проектування споруд для коригування якості води;
    • з метою контролю показників якості води в процесі її обробки.

Сучасна водопідготовка – це складна хімічна технологія, в якій для обробки води використовують різні реагенти, матеріали, фізичні методи, різноманітне обладнання. Від характеру взаємодії домішок води з використовуваними речовинами залежить ефективність підготовки води різного призначення. Одразу неможливо передбачити, як поведуть себе домішки води в процесі її обробки. Такі дані можна дістати, визначивши в результаті технологічного аналізу так звані технологічні властивості води.
За допомогою технологічного аналізу встановлюють оптимальні дози реагентів для обробки води, які забезпечують найкращий ефект очистки та економічність процесів, визначають кінетику осідання завислих речовин, яка дозволяє визначити об’єм та розміри очисних споруд; підбирають оптимальні швидкості проходження води у очисних спорудах; забезпечують із кількох можливих варіантів коригування того чи іншого показника якості відбір найбільш ефективного та економічного тощо.

2.4.1 Визначення оптимальної дози хлору

Знезараження води здійснюють для звільнення її від хвороботворних (патогенних) мікроорганізмів. Знезараженню піддається очищена вода перед подачею її споживачу. Методи знезараження поділяють на реагентні й безреагентні.

До реагентних методів відносять обробку води сильними окиснювачами, іонами важких металів (срібло, мідь) тощо. Як окиснювачі використовують хлор та його сполуки, які містять активний хлор (оксид хлору (IV), гіпохлорити, хлораміни) озон.
До безреагентних методів відносять термічну й ультразвукову обробку води, застосування ультрафіолетового чи іонізуючого випромінювання.
Найпоширеніший метод знезараження води – хлорування. Обробка води хлором призводить до ураження й загибелі бактеріальної клітини внаслідок окиснення і хлорування складових частин клітини мікроорганізму.
Бактерицидний ефект хлорування значною мірою залежить від початкової дози хлорвмісного реагенту і тривалості контакту його з водою. На руйнування бактеріальних клітин витрачається лише незначна частина введеного у воду хлору. Більша його частина як сильного окиснювача витрачається на реакції з різними органічними і мінеральними домішками води – гумусовими речовинами, солями заліза ІІ, нітритами, аміаком, сірководнем, молекулярними органічними речовинами.

 

 Дозу хлорвмісного реагенту вибирають таким чином, щоб після окиснення всіх домішок у воді залишався деякий надлишок хлору (залишковий хлор) для того, щоб уникнути можливого вторинного бактеріального забруднення води під час проходження її по водопровідній мережі. Відповідно до ДержСанПіН, після 30-хвилинного контакту хлору з водою кількість залишкового активного хлору повинна складати 0,3...0,5 мг/дм3. За даними додатку 1 обчислили загальну вартість аналізу для одного колодязя  – 462,97 грн.
Висновок. Найважливішим умовою отримання достовірної інформації про склад води є дотримання правил відбору, транспортування та зберігання проб. До основних аналізів води належать хімічний, бактеріологічний і технологічний. Вданому розділі було обчислено загальну вартість аналізу для одного колодязя  – 462,97 грн.

 

 

 

 

  • ПРОПОЗИЦІЇ ЩОДО ПОКРАЩЕННЯ ЯКОСТІ ПИТНОЇ ВОДИ В УКРАЇНІ

3.1 Очищення питної води водоканалами

         Повна схема очищення питної води муніципальними водоканалами в Україні виглядає наступним чином: відстоювання води, коагуляція (зв'язування та осадження домішок) сульфатом алюмінію або іншими коагулянтами, пропускання через пісок із зворотною промивкою, обробка ультрафіолетовими лампами для знищення мікроорганізмів, хлорування для запобігання подальшого мікробіологічного зараження води, яка по трубах проходить від станцій водоочищення до наших квартир. Деякі станції очистки води використовують скорочену схему - або без відстоювання, або без коагуляції, або без піщаних фільтрів, або без ультрафіолету. Але при цьому хлорують воду завжди!
         Хлорування води вбиває мікроби, але призводить до забруднення залишковим хлором і хлороорганікой. Наявність хлору у воді сприяє утворенню хлорамінів, що викликають проблеми запаху і смаку. За нормативами СанПиН, концентрації хлору у водопровідній воді не є небезпечними для здорового людини. Проте встановлено, що для людей, які страждають астматичними і алергічними захворюваннями, присутність хлору навіть у дуже малих концентраціях істотно погіршує самопочуття.
         Але небезпека хлорованої води, як з'ясовується, полягає ще і в іншому. У середині 70-х років учені виявили, що хлорування води може призвести до утворення у воді канцерогенів. Ряд сполук хлору є небезпечними канцерогенами - речовинами, що викликають розвиток ракових пухлин. Хлор, взаємодіючи з органічними сполуками, що перебувають у водопровідній воді, може утворювати хлорорганічні сполуки, такі, наприклад, як тріхлорметан. Тріхлорметан - це хлороформ, який викликає рак у лабораторних тварин. Не варто забувати, що хлор застосовувався як бойова отруйна речовина, а значить, - це все-таки отрута. Якщо запустити рибок у воду, набрану з-під крана, то вони загинуть. А ми вважаємо цю воду питною.
         Ефективно очистити воду, взяту із забруднених джерел, за вищевказаною схемою дуже важко. Відзначимо, що вода вважається питною, що відповідає вимогам СанПіН, якщо вміст у ній тих чи інших забруднень не перевищує встановлених гранично допустимих концентрацій (ГДК).
  Багато експертів вважають, що вимоги СанПіН занижені і підігнані під той рівень очищення, який технічно досяжний водоканалами. Але і при цьому до 80% води в України не відповідає навіть таким вимогам.
         Осадження домішок сульфатом алюмінію, роблячи воду більш прозорою, неминуче призводить до забруднення води залишковим алюмінієм. А він, у свою чергу, заміщає у кістках людини кальцій. Крім того, залишковий алюміній надає водопровідній воді специфічний металевий присмак.
         Навіть якщо допустити, що вода, що пройшла обробку на очисних підприємствах, відповідає вимогам СанПіН і придатна для пиття, то, як тільки вона вступає у розподільну водопровідну мережу, вона піддається вторинного забруднення: зваженими частинками - звідси каламутність, колоїдними седіненіямі заліза - звідси кольоровість, хлором, хлорорганікою, хлораміну, залізоокисний бактеріями - звідси запах і присмак. Крім того, у водопровідних трубах виявлений біоокислений розчинений органічний вуглець (БРОУ), який атакує імунну систему людини. А ослаблений імунітет робить нас сприйнятливими до будь-якої зарази, від застуди до більш серйозних захворювань. Саме тому водопровідну мережу називають «раковою пухлиною системи питного водопостачання».
         У будь-якому великому місті сотні і тисячі кілометрів труб. За цим комунальним артеріях вода приходить до нас у дім. Але поки вона добирається до крана, відбувається те, що фахівці якраз і називають «вторинним забрудненням». Один з аспектів вторинного забруднення - різниця між денним і нічним водоспоживання. Вночі вода застоюється в трубах, оскільки водоспоживання істотно нижче. Це призводить до того, що окрім корозії і виділення іржі у воді відбувається ще й мікробіологічне забруднення.
         У потоці води колоніям бактерій розмножуватися важко. Для цього їм потрібна стояча вода або хоча б повільний струм, а також поверхню, де вони могли б зачепитися і почати розмноження. Вночі мікроорганізми отримують ці умови. Навіть хлор, який довго тримається у воді, рано чи пізно втрачає свої якості дезінфектанту. Тоді настає зоряний час для розмноження мікроорганізмів. Наприклад, у відкладеннях, утворених залізобактеріями, знаходять сприятливі умови для життєдіяльності кишкові палички, гнильні бактерії, різні хробаки та інші. Таким чином, відбувається «вторинне забруднення» води мікроорганізмами, продуктами їх життєдіяльності і розкладання.

    • Промислове очищення води

 

Промислове очищення води з поверхневих джерел звичайно включає в себе кілька стадій, що визначаються складом вихідної води. У більшості випадків у ці стадії, як правило, входить первинне хлорування, коагуляція, очищення води за допомогою фільтруючого завантаження, дезінфекція та вторинне хлорування для консервації води перед подачею споживачеві. Популярність такої технології зумовлена тим, що тривалий час вона була поза конкуренцією з економічної точки зору і залишалася при цьому досить ефективною. Зараз ситуація змінилася з багатьох причин: внаслідок погіршення якості вихідної води і появи великої кількості забруднень антропогенної природи, через появу нових технологій і посилення екологічних вимог до очищеної води, особливо, з ГДК хлорорганічних сполук, неминуче утворюються при хлоруванні. Застосування озонування дозволяє вирішити цілий ряд проблем і значно підвищити якість очищеної води.

Обробкою озону досягаються наступні цілі:

- Зниження кольоровості і збільшення прозорості води;

- Видалення присмаків і запаху (сірководню), обумовлених присутністю сполук мінерального і органічного походження;

- Видалення заліза, марганцю та інших металів (окислення до нерозчинних сполук, схильних до фільтрації, причому, процес окислення озоном проходить набагато швидше, ніж аерація). Залізо, яке пов'язане з гуміновими кислотами, також окислюється озоном. При цьому слід враховувати збільшення дози озону;

- Окислення і розкладання фенольних сполук, сполук азоту (аміак), сірководню, ціанідів тощо;

- Окислення СПАР і нафтопродуктів;

- Значне поліпшення комплексних показників вмісту органічних сполук ГПК (хімічне поглинання кисню) і сумарного органічного вуглецю за рахунок високої окислювальної здатності;

- Стерилізація і дезінфекція. Практично не відомі мікроорганізми, бактерії, спори і віруси стійкі до озону. Дози озону в залежності від складу оброблюваної води, становлять від 0,5 до 5 мг / л, час контакту озоно-повітряної суміші з водою для ефективного окислення домішок - від 1-2 до 10-15 хв.

- Значне зменшення кількості токсичних хлорорганічних сполук в очищеній воді.

- Зменшення доз хлору, який додається у воду перед подачею її споживачеві за рахунок зниження хлоропоглащаемості води після її озонування.

Однією з переваг озону з гігієнічної точки зору є нездатність, на відміну від хлору, до реакцій заміщення. У воду не вносяться сторонні домішки і не виникають шкідливі для людини сполуки. Особливістю озону є і його швидке розкладання у воді з утворенням кисню, тобто озон володіє повною екологічною безпекою. Час «життя» озону у воді - 10-15 хв.

Основні сфери застосування озону в технології промислового очищення води з поверхневих джерел для водоканалів:

- Заміна первинного хлорування на первинне озонування;

- Запобігання біообростання фільтруючого завантаження фільтрів-освітлювачів за допомогою їх промивання насиченою озоном водою.

Для вирішення цих завдань розроблена нова серія кисневих озонаторів серії К. Pozitron-1 (Fer 50A-2 * 20-4 * 14 500) продуктивністю 50 куба на годину з 40 гр. озонатором

Інша перспективна технологія, яка, мабуть, може радикально змінити підходи до промислової очищенні води з поверхневих і артезіанських джерел - це застосування ультрафільтрації. Розвиток нових технологій і здешевлення виробництва мембран, а також поява нових підходів до їх експлуатації, роблять ультрафільраціонний метод промислового очищення води все більш конкурентоспроможним, особливо, у поєднанні з озонуванням. Застосування цих двох методів має яскраво виражений синергетичний ефект. Ці підходи реалізовані в установках серії Pozitron 1 (UF)

У ряді випадків багато проблем можуть бути вирішені з використанням щаблі зворотного осмосу. За допомогою такого методу можуть бути усунені іони металів, амонію, фтору і багато інших домішки в іонної і молекулярної формі. Ця технологія чудово поєднується з озонуванням і ультрафільтрацією, так як попереднє глибоке очищення води перед фільтрацією через мембрану зворотного осмосу у багато разів збільшує термін служби мембран до циклу промивки і повний термін їх експлуатації. Сучасні малонапорние мембрани при Двоступінчастому нагнітанні з використанням залишкового тиску після ультрафільтраційний мембрани реалізовані в установках серії Pozitron 1 (UF-RO). Технічні рішення, реалізовані в установках цього типу, роблять застосування зворотного осмосу доступною і зручною в експлуатації технологією.

Pozitron-1 (Fer 10A-20-1500 * 2) продуктивністю 10 кубів на годину з 20 гр. озонатором

У залежності від складу і кількості забруднень у воді застосовуються озонатори різної продуктивності. Пропоновані нами установки працюють на озонатори неосушеного повітря або на озонатори з концентратором кисню (технічні характеристики озонаторів). Що значно зменшує розміри і вага озонатора, споживану електроенергію і продовжує термін служби установок промислового очищення води. Установки, не вимагають, яких би то не було витратних матеріалів.

Компанія Позитрон гарантує, що кількість заліза в очищеній воді буде нижче норми ГДК СанПиН. Ціни і технічні характеристики на установки серії Pozitron-1 (Fer) продуктивністю від 5 куб/годину до 25 куб/год Ви можете подивитися в розділі каталог продукції. Для підбору обладнання продуктивністю систем очищення води від 25 куб/год і вище індивідуальний підхід, згідно з вимогами замовника.

         3.3 Очищення води фільтрами

Для очищення води поверхневих джерел водопостачання, які забезпечують водою близько 70% населення України, від грубодисперсних, колоїдних та інших за бруднень найбільше поширення одержала фізико-хімічна технологія із застосуванням коагулянтів, у якій процес фільтрування є останньою стадією освітлення й знебарвлення води та виконується на фільтрах із зернистим завантаженням (кварцовий пісок, дроблений антрацит й керамзит та ін. матеріали). Враховуючи те, що вартість електричної енергії є основною складовою собівартості води господарсько-питного призначення, завдання енергозбереження стає першочерговою при здійсненні модернізації системи питного водопостачання. З огляду на досвід провідних країн світу, основою ресурсозберігаючих технологій системах водопостачання є автоматизовані системи управління різного рівня складності в залежності від призначення об'єкту управління. З іншого боку, особливої уваги набуває питання інтенсифікації процесу очищення природних вод, удосконалювання технологій і розробка нових ефективних методів очищення, при цьому досягнення практичних результатів можливо за рахунок покращення роботи окремих споруд комплексів систем водопостачання, найважливішим елементом яких є швидкі фільтри [10].Фільтри, що працюють за принципом швидкого фільтрування, або "швидкі фільтри", досить широко застосовуються в практиці очищення води. Процес фільтрування полягає в проходженні води крізь шар фільтруючого матеріалу самопливом або під напором. При швидкому фільтруванні значно швидше, ніж при повільному, відбувається забруднення фільтра, що вимагає його очищення. Забруднення фільтра характеризується зниженням його пропускної спроможності та якості фільтрату - підвищенням мутності й збільшенням вмісту іонів залишкового алюмінію, що утворився в результаті реагентної обробки та не був видалений з води на етапі освітлення. Очищення швидких фільтрів виконується шляхом промивання фільтруючого матеріалу зворотним током чистої води, що подається знизу через дренаж і минає шари гравію та піску (водяна промивка). Іноді для інтенсифікації процесу промивання піску застосовують його механічне перемішування, наприклад, стисненим повітрям (водоповітряна промивка). Досвід роботи швидких фільтрів свідчить про об'єктивну необхідність їх очищення 1-2 рази на добу, а в паводки й частіше. При настільки частому очищенні фільтрів дуже важливо скоротити до мінімуму необхідний для цього час і спростити самий процес очищення.
Висновок.Водоканали в певній мірі очищують воду, але якщо її взяти із забруднених джерел, то її очистити дуже важко, крм того на водоканалах очисні споруди застарілі і зношені і вони не в змозі якісно очистити воду для споживання. Тому використовують промислове очищення – обрабка води озоном. А для домашньої очистки слід використовувати фільтри.

 

ВИСНОВКИ

В даній курсовій роботі розглянуто проблему запезпечення належної кількості та якості води, що є однією з найбільш важливих і має глобальне значення. Необхідно раціонально використовувати чисту воду та відділяти її від тієї яка використовується для господарських потреб. Стан водних джерел за якістю води не відповідає нормативним вимогам. Через використання неякісної води зросла захворюваність людей. Треба вживати заходи які спрямовані на запобігання та усунненя наслідків забруднення, засмічування і виснаження вод.                                                                            Основними пріоритетами щодо поліпшення якості води є:
- прийняття Закону України "Про питну воду і питне водопостачання";                                                                                         - поетапне впровадження в дію розробленого МОЗ України ДСанПІНу "Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання";
- охорона і поліпшення стану джерел водопостачання; оновлення водопровідно-каналізаційних мереж;
- удосконалення та впровадження нових технологій водопідготовки та очищення стічних вод, ліквідація диспропорції між потужностями водозабірних та каналізаційних очисних споруд; удосконалення контролю якості питної води;
- розробка планів першочергових заходів спільно з держадміністраціями щодо визначення населених пунктів, де склалася критична ситуація з водопостачанням, та забезпечення їх якісною питною водою з централізованих водопровідних систем;
- вжиття додаткових заходів, спрямованих на виконання завдань, передбачених Національною програмою екологічного оздоровлення басейну Дніпра та поліпшення якості питної води
- широке використання пристроїв індивідуального та колективного доочищення води в установах, будинках, квартирах; вирішення питання своєчасної передачі сільських водопроводів у власність органів місцевого самоврядування;
- розробка та запровадження на міжгалузевому рівні поглиб леного моніторингу якості води в річках Дністер та Дунай.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

  • Закон України  "Питна вода України" від 03.03.2005 №2455
  • Державний стандарт України «Джерела централізованого питного водопостачання. Гігієнічні і екологічні вимоги до якості води та правила вибирання» ДСТУ 4808:2007.
  • ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством».
  • Фомин Г.С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам: Энциклопедический справочник. - М.: Издательство НПО Альтернатива, 1995. - 618 с.
  • Накорчевська В.Ф. Хімія води: Конспект лекцій. - К.: КНУБА, 1998. - 65 с.
  • Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. – М.: Химия, 1984. – 447 с.
  • Семенов А.Д. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – 540 с.
  • Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды: В 2 ч. – К.: Наукова думка, 1980. – 1206 с.
  • Государственный контроль качества воды. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. - 688 с.                                                                  
  •  Баб’як О. С, Біленчук П.Д., Чирва Ю.О. Екологічне право України: Навчальний посібник. – К.: Атіка, 2000. – 216 с.
  • Закон України “Про охорону навколишнього середовища”. – К., 1991.
  • Сафранов Т.А. Екологічні основи природокористування: Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. – Львів: “Новий Світ-2000”, 2003. – 248 с.

 

ДОДАТОК А
Вартість проведення аналізу питної води.


Назва показників.

Ватість проведення аналізу без ПДВ, грн.

Ватість проведення аналізу з ПДВ, грн.

Хімічні показники

Запах

3,03

3,64

Мутність

10,46

12,55

Кольоровість

10,46

12,55

Смак і присмак

3,03

3,64

рН

6,28

7,54

Окисність

14,78

17,74

Аміак

16,92

20,30

Нітрити

14,86

17,83

Нітрати

17,42

20,90

Загальна жорсткість

12,71

15,25

Сухий залишок

13,54

16,25

Хлориди

12,00

14,40

Сульфати

29,78

35,74

Залізо

20,91

25,09

Фтор

26,75

32,10

Залишковий хлор

10,52

12,62

Марганець

31,41

37,69

Бактеріологічні показники

Загальні коліформи

31,89

38,27

Кишкова паличка

31,89

38,27

Паразитологічні показники

Патогенні кишкові найпростіші

33,58

40,30

Кишкові гельмінти

33,58

40,30

Скачати

Види навчальних матеріалів: 
Оцінка: 
0
No votes yet