Реферат: Краткий справочник по проектированию и бурению скважин на воду

#G0


КРАТКИЙ СПРАВОЧНИК ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И БУРЕНИЮ СКВАЖИН НА ВОДУ

(2-е изд.)


Рецензент - д-р техн. наук А.С. Белицкий (Институт биофизики Минздрава СССР).


Раздел I.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СКВАЖИН НА ВОДУ


Глава 1. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О ВОДЕ


§ 1. Физические константы воды



#G0Молярная масса, г/моль

18,016

Температура в °С:



замерзания (при =0,1МПа)

0,00

кипения

100,00

Температура при максимальной плотности, °С

3,98

Плотность воды в г/см при температуре в °С:



0

0,99987

3,98

1,0000

20

0,99823

Критическая температура воды, °С

374,2

Критическое давление воды, МПа

22,1

Критическая плотность воды, кг/м

0,324

Относительная диэлектрическая постоянная при температуре в °С:



0

88,2

20

80,4

100

55,1


Химически чистая вода - жидкость без запаха, вкуса, цвета, состоит из 11,11 % водорода и 88,89 % кислорода.


§ 2. Внутренняя структура воды


Молекулы воды расположены в форме неправильного тетраэдра: в центре - атом кислорода, в противоположных углах одной из граней куба - два атома водорода, угол между которыми составляет 104°31’. Два из восьми электронов атома кислорода расположены около ядра, два других связаны с атомами водорода, а две пары электронов образуют ветви, расположенные в направлении, противоположном электронным облакам водорода.


Ветви электронных облаков являются областями сосредоточения отрицательных зарядов, они обусловливают водородную связь между молекулами воды и других веществ.


§ 3. Структура жидкой воды


В основе многочисленных моделей жидкая вода рассматривается как кристаллическое вещество (жидкие кристаллы).


Упорядоченное (кристаллическое) расположение частиц воды в жидком состоянии доказано экспериментально. Полагают, что при плавлении льда его решетка частично разрушается и эти пустоты, а также ажурная структура льда заполняются освободившимися молекулами воды. Плотность жидкой воды вследствие этого увеличивается. Учеными подсчитано, что в жидкой фазе при 0 °С несвязанные, заполняющие пустоты молекулы составляют около 16% от общего количества.


В теории структуры воды, созданной Берналом и Фаулером, существование максимума плотности воды при температуре 4 °С объясняется тем, что при этой температуре преобладающая часть молекул воды связана в кварцеподобную структуру, а при других температурах они имеют тридимитоподное кристаллическое строение, соответствующее меньшей плотности.


§ 4. Изотопный состав воды


Вода - продукт соединения двух химических элементов, имеющих несколько изотопов.


Для водорода известны три изотопа:


протий H, массовое число 1;


дейтерий H(D), массовое число 2;


тритий H(T), массовое число 3.


Содержание дейтерия в природной смеси изотопов водорода 0,014-0,015 %. Для кислорода известны также три изотопа с массовыми числами 16, 17 и 18, соотношение которых в природной смеси изотопов равно 2670:1:5.


Природная вода является смесью различных видов молекул следующего состава:




Вода - это смесь девяти различных видов молекул, поэтому в зависимости от их количественного соотношения изменяются свойства воды, особенно ее плотность.


§ 5. Аномалии воды


Простейшую формулу имеет молекула парообразной воды (гидроль). Молекула воды в жидком состоянии представляет собой объединение двух простых молекул - дигидроль, а в твердом состоянии - трех простых молекул - тригидроль.


В составе льда преобладают молекулы тригидроля, в составе водяного пара (при температуре свыше 100°С) - молекулы гидроля, а в капельно-жидкой воде - смесь гидроля, дигидроля и тригидроля, соотношения между которыми меняются с изменением температуры.


Особенностями структуры воды обусловлены ее следующие аномалии:


1) наибольшую плотность вода имеет при 4 °С, с понижением температуры до 0 °С или с повышением до 100 °С плотность ее уменьшается;


2) объем воды при замерзании увеличивается примерно на 10%, при этом твердая фаза становится легче жидкой;


3) вода обладает высокой удельной теплоемкостью, которая с повышением температуры до 40 °С уменьшается, а затем вновь увеличивается;


4) вода обладает весьма большой удельной внутренней энергией (318,8 Дж/кг);


5) вода замерзает при 0 °С, с увеличением давления температура замерзания понижается и достигает своего минимального значения (-22°С) при давлении 211,5 МПа;


6) вода обладает наибольшим удельным количеством теплоты (2156 Дж/кг) при температуре 100 °С;


7) вода обладает наиболее высокой диэлектрической проницаемостью при 20 °С;


8) вода обладает самым большим поверхностным натяжением по сравнению с другими жидкостями.


При взаимодействии со щелочами вода ведет себя, как кислота, а при взаимодействии с кислотами - как основание. В процессе реакции активных металлов и воды выделяется водород. Вода вызывает процесс обменного разложения (гидролиз), взаимодействуя с некоторыми солями.


§ 6. Некоторые сведения о растворах


Раствором называют энергетически устойчивую гомогенную (однофазную) конденсированную систему непрерывного переменного состава, образованную несколькими равномерно распределенными компонентами, находящимися в динамическом взаимодействии.


Всякий раствор состоит из растворителя и растворенного вещества. Если раздробленное вещество доведено в растворителе до молекулярного состояния, такая система называется молекулярным, или истинным раствором, или просто раствором.


Растворимостью называют количество вещества (в граммах), насыщающее 100 г растворителя при данных условиях.


Концентрацией называют содержание растворимого вещества в единице объема или массы раствора.


Наиболее распространены объемная, массовая, молярная, моляльная и нормальная системы концентраций.


Объемная концентрация определяется количеством (в граммах) растворенного вещества, содержащегося в 1 л раствора (г/л).


Молярным называют раствор, содержащий в 1 л объема 1 моль растворенного вещества.


Моляльным называют раствор, содержащий 1 моль растворенного вещества в 1000 г растворителя.


Нормальным называют раствор, в 1 л которого содержится 1 моль растворенного вещества.


§ 7. Подземные воды


Подземные воды широко используют для нужд водоснабжения. Они распространены на значительных площадях и не требуют транспортирования на большие расстояния, обладают низкой и устойчивой температурой и могут быть использованы без очистки и обработки для хозяйственно-питьевых целей. Подземные воды защищены от опасных воздействий каких-либо загрязнений.


Согласно Основам водного законодательства Союза ССР и союзных республик, использование подземных вод питьевого качества для нужд, не связанных с питьевым и бытовым водоснабжением, как правило, не допускается. Только в районах, где отсутствуют необходимые поверхностные водные источники и имеются достаточные запасы подземных вод питьевого качества, органы по регулированию использования и охране вод могут разрешить применять их для целей, не связанных с питьевым и бытовым водоснабжением.


По геолого-гидрогеологическим условиям могут быть выделены следующие основные типы геологических структур и образований, а также связанные с ними подземные воды [11]:


а) речные долины; б) артезианские бассейны платформ и геосинклинальных областей; в) конусы выноса предгорных шлейфов и межгорных впадин; г) ограниченные по площади структуры и массивы трещиноватых и трещинно-карстовых пород, а также зоны тектонических нарушений; д) песчаные массивы пустынь и полупустынь; е) надморенные и межморенные водно-ледниковые отложения.


На долю речных долин и артезианских бассейнов платформ приходится более 60% всех разведанных и эксплуатируемых участков подземных вод.


В зависимости от условий залегания и гидродинамических особенностей подземные воды делят на верховодку, грунтовые и артезианские. В северных и северо-восточных районах СССР, находящихся в пределах зоны многолетнемерзлых пород, подземные воды делят на три типа: 1) надмерзлотные, залегающие над толщей многолетней мерзлоты, служащей для них водоупором; 2) межмерзлотные, заключенные внутри толщи многолетней мерзлоты; 3) подмерзлотные, находящиеся ниже толщи многолетней мерзлоты.


Для водоснабжения используют, в основном подмерзлотные и межмерзлотные воды, к которым относятся подземные воды, проходящие в трещиноватых осадочных и изверженных породах Алданского района и аллювиальных отложениях речных долин в северных районах европейской части страны, в Сибири, а также в южных районах Восточной Сибири и Дальнего Востока [22].


Глава 2. РАСХОДЫ ВОДЫ. ВЫБОР И ОЦЕНКА ИСТОЧНИКА ВОДОСНАБЖЕНИЯ.

^ ОТБОР ПРОБ И ИХ АНАЛИЗ


§ 8. Расходы воды


При проектировании скважин на воду и системы водоснабжения любого объекта прежде всего должно быть определено, сколько воды и какого качества необходимо подавать данному объекту.


Вода расходуется различными потребителями для самых разнообразных целей: а) хозяйственно-питьевые нужды населения; б) производственные нужды предприятий промышленности и сельского хозяйства; в) тушение пожаров.


Для ориентировочного определения расчетного расхода воды проектируемой разведочно-добывающей скважины можно использовать данные табл. 1.


Таблица 1


^ Расчетные нормы расхода воды [16]


#G0Потребитель

Средне-

суточная норма потребления, л/сут

Хозяйственно-питьевые нужды населенных пунктов (на 1 человека)

Жилые дома без внутреннего водопровода

30-50

Здания, оборудованные внутренним водопроводом и канализацией, без ванн

125-160

То же, с ванными и местными водонагревателями

160-230

То же, с центральным горячим водоснабжением

250-350

Хозяйственно-питьевые нужды промышленных предприятий (на 1 человека в 1 смену)

В цехах с тепловыделением более 82 Дж на 1 м/ч

45

В остальных цехах

25

Часовой расход на 1 душевую установку после смены

500

Сельскохозяйственные нужды (на 1 голову)

Коровы молочные

100

Коровы мясные

70

Быки и нетели

60

Молодняк крупного рогатого скота в возрасте до 2 лет

30

Телята в возрасте до 6 месяцев

20

Жеребята в возрасте до 1,5 лет

45

Лошади рабочие, верховые

60

Лошади племенные

80

Овцы взрослые

10

Свиньи на откорме, ремонтный молодняк

15

Свиноматки холостые, хряки-производители

25

Свиноматки с поросятами

60

Поросята отъемыши

5

Куры

1

Утки и гуси

2

Кролики

3


Примечание. Не указаны нормы водопотребления на производственные нужды промышленных и сельскохозяйственных предприятий, которые рассчитывают на основе технологических данных и зависят от профиля предприятия.



Количество воды на нужды местной промышленности, обслуживающей население, и неучтенные расходы допускаются дополнительно в размере 5-10% от суммарного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населенного пункта.


Для определения общего суточного количества воды, необходимого для водоснабжения объекта, величину, полученную по нормам табл. 1, нужно умножить на коэффициент суточной неравномерности (1,1-1,3) и сложить с количеством воды, требуемым для восстановления противопожарного запаса.


Расход воды на противопожарные нужды зависит от числа жителей и характера застройки (табл. 2).


Таблица 2


^ Расходы воды на наружное пожаротушение


#G0Число жителей в населенном пункте, тыс. чел.

Расчетное число одновременных пожаров

Расходы воды на наружное пожаротушение в населенном пункте в л/с при постройках





одно- двухэтажных

трехэтажных и более

5000

1

10

10

10000

1

10

15

25000

2

10

15

50000

2

20

25

100000

2

25

35


Примечание. Продолжительность тушения одного пожара 3 ч.



Количество воды, требуемое для противопожарных целей, должен обеспечивать неприкосновенный запас в резервуарах, который необходимо восстанавливать из скважины в течение следующего времени:


а) 24 ч - в населенных пунктах и на промышленных предприятиях с производством, отнесенным по пожарной опасности к категориям А, Б и В;


б) 36 ч - на промышленных предприятиях с производствами, отнесенными по пожарной опасности к категориям Г и Д;


в) 72 ч - в сельских населенных пунктах и на сельскохозяйственных предприятиях.


При определении часового дебита проектируемой разведочно-добывающей скважины следует считать продолжительность работы водопроводов для городов, больших поселков и крупных промышленных предприятий 20-22 ч/сут, а для средних и небольших объектов 8-12 ч/сут.


§ 9. Выбор и оценка источников водоснабжения


Выбор и оценку качества источника водоснабжения регламентирует ГОСТ 17.1.3.03-77 (СТ СЭВ 1924-79).


При выборе источника водоснабжения следует в первую очередь ориентироваться на артезианские (напорные) воды, надежно защищенные от внешнего загрязнения.


При отсутствии или невозможности использования таких источников необходимо переходить к другим источникам в следующем порядке:


а) межпластовые безнапорные воды (в том числе ключи и родники); б) трещинно-карстовые воды при условии их особо тщательной гидрогеологической разведки и характеристики; в) грунтовые воды, в том числе инфильтрационные, подрусловые и искусственно пополняемые; г) открытые водоемы (реки, водохранилища, озера, пруды, каналы).


При использовании подземных вод для централизованного водоснабжения рекомендуется выбирать такие водоисточники, качество воды которых соответствует требованиям ГОСТа.


Для обеспечения санитарной надежности проектируемых и действующих систем централизованного водоснабжения для всех водоисточников должны быть предусмотрены зоны санитарной охраны.


Пригодность источника для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения и место водозабора устанавливают органы и учреждения санитарно-эпидемиологической службы Министерства здравоохранения СССР и союзных республик, а также медицинские службы других ведомств, на которые возложено решение этого вопроса. Оценка подземного источника для хозяйственно-питьевого водоснабжения осуществляется на основе:


а) санитарного состояния места размещения водозаборных сооружений и прилегающей территории; б) качества воды; в) степени природной и санитарной надежности, а также прогноза их санитарного состояния.


Классификация источников подземных вод по величине их дебита приведена в табл. 3.


Таблица 3


^ Классификация источников подземных вод по величине дебита

(по О. Мейнцеру и Г.А. Максимовичу)


#G0Класс

Название по дебиту

Дебит





л/с

м/сут

I

Гигантские

10000

864000

II

Исполинские

10000-1000

864000-86400

III

Очень большие

1000-100

86400-8640

IV

Большие

100-10

8640-864

V

Значительные

10-1

864-86,4

VI

Малые

1-0,1

86,4-8,64

VII

Незначительные

0,1-0,01

8,64-0,864

VIII

Весьма незначительные

0,01

<0,864



§ 10. Отбор и анализы воды


Основные указания по отбору проб воды из подземных источников


Пробы воды подземных источников должны забираться из того водоносного горизонта, из которого намечается в будущем водозабор, а при существующем водозаборе (скважина, колодец, каптаж) - из источника, используемого для водоснабжения.


Пробы, характеризующие качество воды водоносного горизонта, могут забираться из соседних, уже существующих скважин, колодцев и каптажей, использующих тот же горизонт, или же из опытных добывающих скважин при условии идентичности водоносного горизонта, подтвержденной гидрогеологическим заключением.


Пробы воды вновь сооруженных или долго бездействующих скважин должны отбираться после длительной откачки, выполненной до постоянного динамического уровня и полного осветления воды при производительности, равной или несколько большей запроектированной.


При эксплуатации существующих скважин пробы воды отбираются специальными глубинными пробоотборниками.


Перед отбором проб воды из скважины для анализа необходимо во всех случаях предварительно производить откачку в течение 24 ч.


Для сохранения воды до анализа пробы иногда консервируют. Консервирование воды позволяет сохранить компоненты, содержащиеся в воде, и их свойства в том состоянии, в каком они находились в ней в момент взятия пробы.


Список компонентов со сроками определения проб, с условиями их транспортировки и хранения приведен в табл. 4.


Таблица 4


^ Список компонентов со сроками определения проб


#G0Компоненты, свойства и признаки воды

Указания по определению проб

Температура

Измерять на месте отбора пробы

Запах, вкус и привкус

Определять на месте не позже чем через 2 ч

Прозрачность

Определять не позже чем через 1 сут

Цветность

Определять через 2 ч

Взвешенные вещества

Определять не позже чем через 1 сут

Активная реакция (pH)

Определять в кратчайший срок и предохранять от нагревания

Щелочность

Определять не позже чем через 1 сут

Жесткость, кальций, магний

Пробы не консервируют

Железо

При взятии пробы избегать соприкосновения воды с воздухом

Хлориды, сульфаты

Пробы не консервируют

Нитриты, нитраты

Определять в день взятия пробы

Окисляемость

Пробы консервируют до 48 ч

Определять не позже чем через 1 сут

Растворенный кислород

Определять сразу же на месте или через 1 сут. В посуде пузырьков воздуха не оставлять



Во всех случаях компоненты необходимо определять не дольше 3 сут, потому что пробы, доставленные позже, теряют свои свойства и анализ их делать бессмысленно, так как полученные результаты будут ненадежны.


Если проба не была законсервирована, то определение производят:


а) сразу же на месте отбора пробы или в лаборатории, если она находится вблизи места отбора пробы; б) как можно раньше, но не позже чем через 2 ч после взятия пробы; в) в тот же день, но не позже чем через 12 ч после отбора пробы.


Температура и pH воды очень быстро изменяются, так как газы, содержащиеся в воде, например кислород, двуокись углерода, сероводород или хлор, могут улетучиться из пробы или появиться в ней. Эти и подобные им вещества надо определять на месте отбора пробы или фиксировать.


Изменение равновесия системы (величины pH, содержания карбонатов, свободной двуокиси углерода) может вызвать изменение других компонентов, содержащихся в пробе. Некоторые компоненты могут выделиться в виде осадка или, наоборот, из нерастворимой формы перейти в растворимую - это относится особенно к солям железа, марганца, кальция.


В неконсервированной пробе обычно протекают различные биохимические процессы, вызванные деятельностью микроорганизмов. Нитраты могут восстановиться до нитритов, сульфаты - до сульфидов. Может измениться цвет, мутность и прозрачность воды. Некоторые компоненты могут адсорбироваться на стенках бутыли (медь, железо, кальций, алюминий, марганец, хром, цинк, фосфаты) или выщелачиваться из стекла или пластмассы бутыли (бор, кремний, натрий, калий).


Даты отбора пробы и начала анализа должны быть указаны в протоколе анализа. Следует принимать все меры для того, чтобы сократить время между отбором пробы и ее анализом.


Транспортировать пробы следует быстро, но осторожно.


^ Анализы воды


В зависимости от назначения производят анализ воды по различным показателям, так как наличие некоторых компонентов может препятствовать использованию воды для одних целей и не иметь существенного значения для других.


Общий химический анализ воды условно разделяют на три типа: полный, сокращенный и полевой.


Для того чтобы произведенный анализ природной воды достаточно надежно отражал качество воды источника, нельзя ограничиваться одной случайной пробой, так как качество воды в источнике может претерпеть сезонные изменения.


Для установления качества воды подземных источников должен быть выполнен анализ следующих проб:


а) не менее двух разовых проб из межпластовых напорных водоносных горизонтов, взятых с интервалом отбора не менее 24 ч для каждого водоносного горизонта в отдельности; для других подземных источников водоснабжения пробы отбирают в течение года в каждый характерный для данного климатического района период из каждого водоносного горизонта в отдельности по две пробы с интервалом отбора не менее 24 ч;


б) отобранные после сильных дождей через интервал времени, достаточный для прохождения воды через закарстованную горную породу, для источников водоснабжения в карстовых районах;


в) для скважин, уже эксплуатируемых, в случае колебаний органолептических, химических и бактериологических показателей анализа проб, взятых, как указано в пункте "а".


В анализе каждой пробы должно быть указано: наименование источника, дата (число, час), место и глубина взятия пробы, кем отобрана проба; метеорологические условия - температура воздуха и осадки в день взятия пробы; время доставки пробы в лабораторию для анализа. Дата производства анализа: начало, окончание. Наименование и адрес лаборатории.


Результаты анализа проб воды должны содержать следующие показатели.


I. Органолептические показатели качества воды:


1) запах при 20 °С - качественно, в баллах; 2) запах при 60 °С - качественно, в баллах; 3) привкус при 20 °С - качественно, в баллах; 4) цветность по шкале в градусах; 5) мутность по стандартной шкале в мг/дм; содержание в мг/дм; 6) сухого остатка; 7) хлориды (); 8) сульфаты (); 9) железо (); 10) марганец (); 11) медь (); 12) цинк (); 13) общая жесткость в моль/дм; 14) водородный показатель (pH).


II. Показатели содержания токсических химических веществ в мг/дм:


15) бериллий (Be); 16) молибден (Mo); 17) мышьяк (); 18) нитраты (по N); 19) свинец (); 20) селен (Se); 21) стронций (); 22) фтор (); 23) уран (U); 24) радий (Ra) в Бк/дм.


III. Микробиологические показатели воды:


25) число сапрофитовых бактерий в мл; 26) индекс бактерий группы кишечных палочек.


IV. Дополнительные показатели, полученные при исследовании в случае подозрения на загрязнение источника водоснабжения:


27) содержание аммония солевого (по N) в мг/дм; 28) окисляемость (перманганатная); 29) содержание в мг/дм нитритов (по N); 30) промышленные загрязнения.


Привкус определяют при отсутствии подозрений на загрязненность воды.


Перечень показателей допускается изменять по согласованию с санитарно-эпидемиологической службой в зависимости от местных природных и санитарных условий.


В зависимости от целевого назначения проектируемого или существующего водопровода в анализах проб воды могут быть отражены те или иные свойства воды.


Так, в анализе проб воды, подаваемой в систему питания водяных или паровых котлов, должны быть отражены свободная углекислота, кремнекислота, натрий + калий, кальций. А такие показатели, как запах, прозрачность, железо, нитраты, коли-титр и другие, отражать в анализе не следует (табл. 5).


Таблица 5


^ Целевое назначение водопровода в зависимости от свойств воды [9]


#G0Свойства воды и компоненты, содержащиеся в ней

Целевое назначение водопровода



хозяйственно-питьевое

питание котлов

Температура, °С

+

+

Запах, вкус и привкус, баллы

+

-

Прозрачность, см

+

-

Цветность, градус

+

+

Муть и осадки, мг/л

+

+

Взвешенные вещества, мг/л

+

+

Активная реакция, pH

+

+

Щелочность, моль/л

+

+

Жесткость общая, моль/л

+

+

Жесткость карбонатная, моль/л

+

+

Сухой остаток, мг/л:





кальций

-

+

магний

+

+

натрий + калий

-

+

железо общее

+

-

железо окисное

+

-

хлориды

+

+

сульфаты

+

-

аммиак

+

+

нитриты

+

-

нитраты

+

-

сероводород

+

-

Окисляемость, мг/л

+

+

Растворенный кислород, мг/л

+

+

Мышьяк, мг/л

+

-

Фтор, мг/л

+

-

Медь, мг/л

+

-

Марганец

+

-

Цинк

+

-

Свободная углекислота

-

+

Кремниевая кислота

-

+

Общее число бактерий в 1 мл

+

-

Коли-титр или коли-индекс

+

-



Глава 3. КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИРОДНЫХ ВОД И

^ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ


§ 11. Качество воды


Качеством воды называется совокупность свойств воды, обусловленная в основном концентрацией содержащихся в ней компонентов.


В состав воды в виде различных химических соединений входят около 50 элементов, многие из которых содержатся в малых количествах, но также влияющих на ее свойства. Природные воды всегда содержат несколько компонентов. В зависимости от размера частиц, составляющих компоненты воды, различают:


1) растворенные компоненты, частицы которых находятся в состоянии молекулярной или ионной дисперсности (размер частиц менее 0,1 мкм); к ним можно отнести растворенные в воде газы (кислород, углекислый газ, сероводород, азот) а также катионы и анионы растворенных в воде солей кальция, магния, натрия, калия, хлора и др.


2) коллоидные компоненты, частицы которых находятся в состоянии высокой дисперсности (размер частиц 0,1-10 мкм). Эти компоненты могут быть органического и минерального происхождения. К органическим относятся гумминовые вещества и масла (масла попадают в воду со сточными водами), а к минеральным - кремниевая кислота (SiO), соединения металлов и др.;


3) грубодисперсные компоненты, имеющие размеры частиц больше 10 мкм. Эти компоненты могут быть:


а) всплывающие, их плотность меньше плотности воды; б) тонущие, плотность которых больше плотности воды; в) взвешенные, плотность которых близка к плотности воды.


При определении качества воды различают следующие свойства.


Физические: температура, запах, вкус и привкус, прозрачность, муть и осадок, взвешенные вещества, электропроводность.


Химические: активная реакция, щелочность, жесткость, сухой остаток, железо, сульфаты и хлориды, азотсодержащие вещества, окисляемость, сероводород, растворенный кислород, мышьяк, фтор, медь, цинк, марганец, свободная углекислота, кремниевая кислота.


Бактериологические: общее число бактерий, коли-титр, коли-индекс.


Качество питьевой воды, подаваемой централизованной хозяйственно-питьевой системой водоснабжения, регламентируется ГОСТом.


Состав и свойства воды при любом типе водоисточника, способе обработки воды и конструктивных особенностях водопроводной сети должны обеспечивать безопасность ее в эпидемиологическом отношении, безвредность химического состава и благоприятные органолептические свойства.


Вода, подаваемая потребителям, должна быть защищена от случайного или систематического загрязнения путем устройства зон санитарной охраны и герметичности водопроводных систем.


§ 12. Физические свойства воды


1. Температура воды подземных источников колеблется от 8 до 12 °С.


Постоянство температуры подземных вод в разное время года указывает на отсутствие подтока поверхностных вод.


Оптимальной температурой воды для питьевых целей считается 7-10 °С, предельно допустимой 35 °С.


2. Запах, вкус и привкус воды зависят главным образом от рода примесей, содержащихся в воде.


Запахи, вкус воды обусловливаются наличием растворенного в ней сероводорода, солей железа, марганца и различных органических примесей. Характер и интенсивность запахов и привкуса воды устанавливаются органами чувств.


Вода может иметь:


а) запахи естественного происхождения - от живущих и отмерших в воде организмов, от влияния веществ, содержащихся в грунтах и древесине сруба колодцев; б) запахи искусственного происхождения - от различных сточных вод, от обработки воды различными реагентами и т.д.


К запахам естественного происхождения относятся: ароматический, болотный, гнилостный, землистый, рыбный, сероводородный и т.д. К запахам искусственного происхождения относятся фенольный, камфарный, хлорный и др.


Вкусовая характеристика воды оценивается четырьмя видами: соленым, горьким, сладким и кислым. Предельная концентрация солей, вызывающая вкусовые ощущения, приведена в табл. 6. Интенсивность запаха, вкуса и привкуса оценивается по условной пятибалльной системе по ГОСТ 3351-74. Согласно ГОСТу питьевая вода должна иметь запах и привкус не более 2 баллов при 20 °С.


^ Таблица 6


Сравнительная таблица предельной концентрации солей, вызывающих вкусовые ощущения [7]


#G0

Концентрация, мг/л

Соль

вкус (без ясного представления) едва ощутимый

вкус воспринимается как плохой, отталкивающий

NaCl

150

500(соленый)

MgCl

100

400 (горький)

MgSO

200

500 (горький)

CaSO

770

150 (вяжущий)

KCl

350

700 (горький)

FeSO

1,5

5,0 (железистый)

MnCl

2,0

4,0 (болотный)

FeCl

0,3

0,5 (болотный)



3. Прозрачность воды характеризуется наличием в ней взвешенных и коллоидных примесей и определяется согласно ГОСТ 3351-74 по "Кресту" или по "Шрифту".


Определение прозрачности по "Кресту" применяют при регулярном контроле вод фильтровальных станций и водопроводной воды.


Сущность определения прозрачности воды по "Кресту" сводится к тому, что воду наливают в стеклянный цилиндр высотой 3500 мм. На дно цилиндра помещают фарфоровый кружок, разделенный двумя перпендикулярными линиями толщиной 1 мм на 4 равные сектора. В центре каждого сектора имеется черная точка диаметром 1 мм. Вблизи нижней части цилиндра устанавливают искусственный источник света - электролампочку в 300 Вт. Глаз испытателя должен располагаться примерно на 5 см выше верха цилиндра. Высота столба воды (в см) соответствует тому моменту, когда становятся отчетливо видимы черные точки на фарфоровом кружке, т.е. она выражает собой прозрачность воды по "Кресту".


Прозрачность воды по "Шрифту" определяют на приборе Снеллена, который представляет собой стеклянный градуированный цилиндр высотой не менее 30 см, укрепленный на подставке, под которую подкладывают стандартный шрифт. Высота столба воды (в см), через который еще возможно чтение шрифта, определяет прозрачность воды по "Шрифту".


Для воды питьевого качества норма прозрачности по "Кресту" 300 см, по "Шрифту" 30 см.


При прозрачности воды менее 10 см обязательно определяют взвешенные вещества.


Если в воде взвешенных веществ находится менее 3 мг/л и прозрачность определить трудно, то в этом случае определяют мутность воды, выраженную в мг/л.


Между содержанием взвешенных веществ в воде и ее прозрачностью нет прямой зависимости, так как прозрачность воды зависит не только от количества взвешенных веществ, но и от степени их дисперсности. Однако такую зависимость можно установить по графику (рис. 1).





Рис. 1. График зависимости прозрачности воды по "Кресту" от количества взвешенного вещества


4. Цветность воды. Цветностью воды называется ее окраска, вызываемая гумминовыми и танниновыми веществами, коллоидными соединениями железа, а также сточными водами некоторых производств. Причиной окраски различных подземных вод могут быть вещества, извлекаемые водой из торфа, гумуса, болотной почвы, отмерших растений.


Цветность придает воде неприятный вид и может влиять на качество продукции некоторых производств.


Цветность воды измеряется в градусах платиново-кобальтовой шкалы по ГОСТ 3351-74. За 1° цветности принимается цветность раствора по платиново-кобальтовой шкале, содержащего в 1 л 2,49 мг хлорплатината калия и 2 мг хлористого кобальта.


Согласно ГОСТу для питьевой воды цветность допускается не более 20°. По согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы цветность воды может быть до 35°.


5. Мутность воды определяется на мутномерах путем сравнения мутности испытуемой воды с эталонами, приготовленными из инфузорной земли или каолина, имитирующих разную степень мутности воды. Мутность питьевой воды согласно стандартной шкале должна быть не более 1,5 мг/л.


6. Взвешенные вещества не всегда присутствуют в воде подземных источников. Взвешенные вещества попадают в воду этих источников в результате проникновения с дождевыми и талыми водами песчаных и глинистых частиц.


Концентрация взвешенных веществ в воде в разное время года неодинакова и может изменяться в десятки и сотни раз.


Согласно ГОСТу допускаемое содержание взвешенных веществ в питьевой воде должно быть не более 2 мг/л, а в оборотной воде 50-200 мг/л.


Содержание взвешенных веществ в воде определяется при прозрачности менее 10 см массовым методом. Для этого определяемый объем испытуемой воды фильтруют через предварительно высушенный до постоянной массы взвешенный бумажный фильтр. После окончания фильтрования фильтр вновь высушивают в сушильном шкафу при температуре 105°С до постоянной массы и взвешивают. Прирост в массе фильтра, пересчитанный на 1 л воды и выраженный в мг/л, показывает концентрацию в воде взвешенных веществ.


Прямое определение концентрации взвешенных веществ трудоемко и занимает много времени. Поэтому часто ограничивается нахождением косвенного показателя, зависящего от содержания взвешенных веществ, а именно - от прозрачности воды. При прозрачности воды 30 см содержание взвешенных веществ не определяют.


7. Электропроводность воды тем выше, чем больше ее солесодержание. Этим обстоятельством пользуются при контроле работы отдельных очистных сооружений и аппаратов водоподготовки - натрий-катионирования и при ионитовом обессоливании воды.


§ 13. Химические свойства воды


1. Активная реакция воды (pH), или водородный показатель - есть степень кислотности или щелочности воды и количественно характеризуется концентрацией водородных ионов (табл. 7).


Таблица 7


^ Зависимость реакции воды от концентраций водородных ионов


#G0pH

Реакция

1, 2, 3

Кислая

4, 5, 6

Слабокислая

7

Нейтральная

8, 9, 10

Слабощелочная

11, 12, 13, 14

Щелочная



Согласно ГОСТу pH питьевой воды должна быть в пределах 6,5-8,5.


2. Щелочность природных вод, как правило, обусловливается присутствием в ней бикарбонатов и гуматов, т.е. солей слабых органических кислот. Щелочность выражается в моль/л.


3. Жесткостью называю