Види і характеристика природних вод

За походженням природні води діляться на атмосферні, поверхневі і підземні.

Серед усіх видів природних вод на Землі найбільше значення для промисловості, зокрема, нашої країни, мають поверхневі та підземні води. Атмосферні води використовуються значно рідше.

Поверхневі води – це води річкових, озерних і морських водойм. Їх якісний та кількісний склади (розчинені солі, гази та органічні сполуки, дисперсні частинки тощо) дуже відрізняються. Річкові води характеризуються найбільшим вмістом розчинених газів, значними кількостями дисперсних частинок, порівняно малими концентраціями органічних речовин. Озерні води схожі на річкові за солевмістом, але дисперсних частинок у них зазвичай менше, а органічних сполук – більше. Найбільші концентрації розчинених речовин (за винятком газів) серед зазначених видів вод притаманні морським водам.

Підземні води – води артезіанських свердловин, колодязів, джерел, гейзерів. Ці води залежно від складу та структури гірських порід і ґрунтів, де розташований водоносний горизонт, можуть істотно відрізнятись за мінералогічним складом. Спільним для них є незначні концентрації органічних речовин.

Атмосферні води – води дощових і снігових опадів, вони відрізняються від усіх інших дуже низькими концентраціями мінеральних та органічних речовин і найбільшим (порівняно з іншими видами вод) вмістом розчинених газів.

Якість води визначається її фізичними, хімічними та бактеріологічними показниками, зокрема, такими найважливішими, як прозорість, колір, запах, сухий залишок, загальний солевміст (мінералізація), твердість, окиснюваність, активна реакція води (рН), вміст розчинених газів, сoli-індекс, сoli-титр тощо.

Усі зазначені показники не тільки характеризують вміст у воді тих чи інших домішок, але й є підґрунтям для вибору раціональних технолоґій підготовлення природної чи оборотної води до застосування її у конкретному технолоґічному процесі або очищення стічних вод.

Прозорість залежить від наявності у воді дисперсних завислих і колоїдних частинок, які можуть забруднювати продукт, поступово закупорювати трубопроводи. На цих частинках часто адсорбуються та розвиваються колонії мікроорганізмів, у тому числі патогенних (хвороботворних).

Колір води визначається присутніми у воді розчиненими органічними та мінеральними речовинами, які істотно погіршують якість води як реаґенту чи розчинника і можуть негативно вплинути на якість отримуваного продукту.

Запах води може зумовлюватись органічними домішками антропогенного походження, а також виникати внаслідок природних біохімічних процесів (наприклад, гниття). Відчутний запах свідчить про наявність у воді доволі значних кількостей органічних та біологічно активних сполук, бактерій. Така вода є непридатною для безпосереднього використання як реаґенту чи розчинника у хімічних технолоґіях, передусім фармацевтичних, у комунальному господарстві.

Сухий залишок, який визначається як маса сухого осаду, що утворився після повного випаровування води, і характеризує вміст розчинених речовин.

За ступенем мінералізації природні води поділяють на прісні (до 1 г/л), солонуваті (1...3 г/л), засолені (3...10 г/л), солоні (10...50 г/л), ропу (понад 50 г/л). Очевидно, що чим вищою є мінералізація, тим необхіднішим є очищення (знесолювання) води перед її використанням.

Твердість води характеризує загальний вміст (у мекв/л) розчинених солей Кальцію та Магнію. Розрізняють тимчасову (карбонатну), постійну (некарбонатну) і загальну твердість.

Тимчасова твердість зумовлена наявністю у воді гідрогенкарбонатів кальцію та магнію, які доволі легко усуваються із води кип’ятінням. При цьому утворюється щільний осад, який складається з СаСО₃, MgCO₃×Mg(OH)₂. Він, осідаючи на нагрітих поверхнях, утворює накип на стінках реакторів, теплообмінників, унаслідок чого погіршується теплообмін, зменшується “живий” переріз трубопроводів, забруднюються продукти тощо.

Постійна твердість зумовлена хлоридами, сульфатами та іншими солями кальцію та магнію. Під час кип’ятіння вона не усувається, бо жодних хімічних перетворень з цими солями не відбувається. Отже, за наявності цих солей утворення осаду за підвищених температур не відбувається, але вони погіршують якість продукту, сприяють корозії обладнання.

Тимчасова й постійна твердості разом утворюють загальну твердість води. За цим показником води поділяють на дуже м’які (до 1,5), м’які (1,5...3), помірно тверді (3...6), тверді (6...9), дуже тверді (понад 9 мекв/л).

Окиснюваність води характеризує вміст у воді речовин, що можуть окиснюватись. Цей показник визначається як маса (у мг) окисника (калію перманганату або калію дихромату), витраченого на окиснення речовин-відновників, які знаходяться в 1 л води. Окиснюваність є дуже важливим показником для характеристики вод, передусім стічних. Чим вище це значення, тим гірша якість стічної води, бо за скидання її у природні водойми це зумовлюватиме виникнення дефіциту розчиненого кисню.

Активна реакція води виражається величиною рН. Залежно від значення цього параметра, води поділяють на кислі (рН<4), слабкокислі (4£рН<6,5), нейтральні (6,5£рН<7,5), слабколужні (7,5£рН<11), лужні (рН>11).

Розчинені гази, зокрема, кисень і вуглекислий газ, незважаючи на їх порівняно невисокі концентрації у воді, можуть призводити до інтенсивної корозії стальних та бетонних конструкцій, особливо за підвищених температур.

До бактеріологічних показників належить колі-індекс (coli-index), який характеризує ступінь бактеріального забруднення води. За цим показником води поділяють на добрі (до 3), задовільні (3...10), слабкозабруднені (100...1000), забруднені (1000...10000), сильнозабруднені (понад 10000).