Характеристики воды – физические, химические и биологические

Вода имеет три характеристики, а именно: физические, химические и биологические. Сырая очищенная вода может быть проверена и проанализирована путем изучения и тестирования этих характеристик, как описано ниже:

Физические характеристики воды

1. Мутность воды

Мутность измеряется с помощью мутномера или мутномера с оптическими наблюдениями и выражается как количество взвешенных веществ в мг/л или частях на миллион (ppm).
Для воды ppm и мг/л приблизительно равны.
Стандартной единицей является единица, которую дает один миллиграмм тонко разделенного кремнезема (фуллерова земля) в одном литре дистиллированной воды.

Измерители мутности

Стержень для измерения мутности:
Мутность можно легко измерить в полевых условиях с помощью мутномера. Он состоит из алюминиевого стержня, который градуирован так, чтобы давать мутность непосредственно в единицах кремнезема (мг/л).
Турбидиметр:
Мутность можно легко измерить в лаборатории с помощью прибора, называемого турбидиметром. В целом, мутнометр работает по принципу измерения помех, создаваемых образцом воды при прохождении световых лучей.
Турбидиметр со свечой Джексона:
Поэтому высота столба воды будет больше для менее мутной воды и наоборот. Чем длиннее путь света, тем ниже мутность. Такой турбидиметр не может измерять мутность ниже 25 JTU.
Он может использоваться только для природных источников и не может быть использован для измерения мутности очищенной воды, для которой турбидиметр Бейлиса или современные нефелометры используются.
Турбидиметры Бейлиса
В одну из двух стеклянных трубок помещают образец воды (мутность которого необходимо измерить), а в другую – стандартный водный раствор с известной мутностью. Зажигается электрическая лампочка, и с верхней части прибора наблюдается синий цвет в обеих трубках.
Современный нефелометр: для низкой мутности менее 1 единицы.
NTU – нефелометрические единицы мутности
FTU – формазиновые единицы мутности
Соотношение турбидиметров: Речная вода имеет максимальное количество мутности.

2. Цвет

Присутствие красителя в воде не вызывает опасений с точки зрения здоровья, но может испортить цвет стираемой одежды. Стандартной единицей цвета является цвет, который дает один миллиграмм кобальта платины, растворенный в одном литре дистиллированной воды.
Для общественного водоснабжения цветовое число по кобальтовой шкале не должно превышать 20 и предпочтительно быть менее 10.
Цвет, определяемый с помощью прибора, известен как тинтометр.

3. Вкус и запах

Степень выраженности вкуса или запаха, присутствующих в конкретном образце воды, измеряется с помощью термина, называемого запах интенсивностькоторый связан с пороговый запах или пороговым числом запаха.
Таким образом, вода, подлежащая тестированию, постепенно разбавляется водой без запаха, и определяется смесь, при которой обнаружение запаха человеком просто теряется. Число разбавлений образца представляет собой пороговое число запаха.
Для общественного водоснабжения вода, как правило, не должна иметь запаха, т.е. пороговое число должно быть равно 1 и никогда не должно превышать 3.

4. Температура воды

Для питьевой воды желательна температура около C является желательной. Она не должна быть выше C.

5. Удельная проводимость

Общее количество растворенных солей, присутствующих в воде, может быть легко оценено путем измерения удельной проводимости воды.

Химические характеристики воды

1. Общее количество твердых веществ и взвешенных твердых веществ

Общее количество твердых веществ (взвешенные твердые вещества + растворенные твердые вещества) можно получить, выпарив образец воды и взвесив оставшийся сухой остаток, а также взвесив остаток, оставшийся на фильтровальной бумаге.
Взвешенные твердые вещества можно определить путем фильтрования пробы воды. Общее допустимое количество твердых частиц в воде обычно ограничивается 500 ppm.

2. pH воды

Если концентрация увеличивается, pH уменьшается, и вода становится кислой.
Если концентрация уменьшается, pH увеличивается, и тогда она будет щелочной.

pH + pOH = 14
Если pH воды больше 7, то она будет щелочной, а если меньше 7, то кислой.
Щелочность обусловлена присутствием бикарбоната кальция и магния или карбонатов гидроксидов натрия, калия, кальция и магния.
Некоторые, но не все соединения, вызывающие щелочность, также вызывают жесткость.
Измерение pH:
Значение pH воды может быть измерено быстро и автоматически с помощью потенциометра.
pH также можно измерить с помощью индикаторов, как показано ниже:
Индикатор
pH диапазон индикаторный краситель
Исходный цвет
Полученный конечный цвет
Метиловый оранжевый
2.8 – 4.4
Красный
Желтый
Метиловый красный
4.4 – 6.2
Феноловый красный
6.8 – 8.4
Фенолфталеин
8.6 – 10.3
Допустимое значение pH для общественных источников водоснабжения может находиться в диапазоне от 6,6 до 8,4.
Более низкое значение pH может привести к инкрустации, отложениям осадка, затруднению хлорирования.

3. Жесткость воды

Жесткая вода нежелательна, так как может привести к повышенному расходу мыла, накипи в котлах, вызвать коррозию и инкрустацию труб, сделать пищу безвкусной и т.д.
Временная жесткость: Если в воде присутствуют бикарбонаты и карбонаты кальция и магния, вода становится жесткой временно, так как эта жесткость может быть удалена в некоторой степени простым кипячением или полностью путем добавления в воду извести. Такая жесткость известна как временная жесткость или карбонатная жесткость.
Постоянная жесткость: Если в воде присутствуют сульфаты, хлориды и нитраты кальция или магния, они не могут быть полностью удалены простым кипячением, поэтому такая вода требует специальной обработки для умягчения. Такая жесткость известна как постоянная жесткость или некарбонатная жесткость.
Она вызывается сульфатами, хлоридами, нитратами Ca и Mg.
Карбонатная жесткость = общая жесткость или щелочность (что меньше).
Некарбонатная жесткость = Общая жесткость – Щелочность

• Карбонатная жесткость равна общей жесткости или щелочности (в зависимости от того, что меньше).
• Некарбонатная жесткость – это общая жесткость, превышающая щелочность. Если щелочность равна или больше общей жесткости, то некарбонатная жесткость отсутствует.
• Одна французская степень жесткости равна 10 мг/л CaCO3.
• Одна британская степень жесткости равна 14,25 мг/л.
• Вода с жесткостью до 75 промилле считается мягкой, свыше 200 промилле – жесткой, а в промежутке между ними – умеренно жесткой.
• Подземные воды обычно более жесткие, чем поверхностные.
• Предписанный предел жесткости для общественных источников водоснабжения составляет от 75 до 115 ppm.

4. Содержание хлоридов

Содержание хлоридов в очищенной воде, предназначенной для подачи населению, не должно превышать значения около 250 ppm.
Содержание хлоридов в воде может быть измерено путем титрования воды стандартным раствором нитрата серебра с использованием хромата калия в качестве индикатора.

(5) Содержание азота

Присутствие азота в воде может происходить по одной или нескольким из следующих причин:

6. Металлы и другие химические вещества в воде:

Железо – 0,3ppm, его избыток вызывает обесцвечивание одежды.
Марганец – 0,05ppm
Медь – 1,3ppm
Сульфат – 250 ppm
Фтор – 1,5 промилле, превышение этого показателя влияет на легкие и другие органы дыхания человека.
Концентрация фтора менее 0,8-1,0 ppm вызывает кариес (разрушение зубов). Если концентрация фтора превышает 1,5 промилле, это вызывает пятнистость и обесцвечивание зубов (заболевание, называемое флюороз).

7. Растворенные газы

Кислородный газ обычно поглощается водой из атмосферы, но он потребляется нестабильными органическими веществами для их окисления. Следовательно, если содержание кислорода в воде меньше уровня насыщения, это указывает на присутствие органических веществ и, соответственно, делает воду подозрительной.

Биологическая потребность в кислороде (БПК):

Степень присутствия органических веществ в образце воды можно оценить, подав кислород в этот образец и определив количество кислорода, потребляемого органическими веществами, присутствующими в воде. Эта потребность в кислороде известна как биологическая потребность в кислороде (БПК).
Определить конечную потребность в кислороде практически невозможно. Следовательно, БПК воды в течение первых пяти дней при температуре C обычно принимается за стандартную потребность.
= Потеря кислорода в мг/л х коэффициент разбавления.
БПК безопасной питьевой воды должен быть равен нулю.

Бактериальные и микроскопические характеристики воды

Пять типов паразитических организмов (т.е. бактерии, простейшие, вирусы, черви и грибки), как известно, являются инфекционными для основных и содержатся в воде.

1. Бактерии

Это мельчайшие одноклеточные организмы, не имеющие определенного ядра и не имеющие зеленого материала, который помог бы им производить собственную пищу. Они размножаются путем бинарного слияния и могут иметь различные формы и размеры от 1 до 4 микрон, рассматриваемые под микроскопом.
a) Бактерии, не вызывающие заболеваний – непатогенные бактерии.
б) Бактерии, вызывающие заболевания – патогенные бактерии.

2. Простейшие

Это одноклеточные животные и самая низшая и простейшая форма животной жизни. Они питаются бактериями и таким образом уничтожают патогенные микроорганизмы. Их подсчитывают с помощью микроскопа.

3. Вирусы

4. Черви

Это личинки мух.

5. Грибки

Это те растения, которые растут без солнечного света и живут на других растениях или животных, мертвых или живых.

Классификация бактерий на основе потребности в кислороде:

Патогенные бактерии
Их можно проверить и подсчитать в лабораториях, но с большим трудом. Поэтому эти тесты обычно не проводятся для проверки качества воды. Обычные рутинные тесты обычно проводятся для обнаружения и подсчета присутствия колиформных бактерий, которые сами по себе являются безвредными организмами, но их наличие или отсутствие указывает на присутствие или отсутствие патогенных бактерий.
Методы измерения присутствия колиформных бактерий:

Смешивание различных разведений образца воды с лактозной пеной и инкубация их в пробирках в течение 48 часов при C. Наличие кислоты или углекислого газа в пробирках будет указывать на присутствие колиформных бактерий.

Наиболее вероятное число (MPN) представляет собой плотность бактерий.
Колиформный индекс
Он может быть определен как обратная величина наименьшего количества образца, которое даст положительную порцию. Колиформы, иногда называемые бактериями coli (B-coli) или Escherichia (E-coli), являются безвредными аэробными микроорганизмами.
Если на 100 мл воды приходится не более 1 колиформы, то считается, что вода безопасна для питья.

Читать далее:
Тесты на качество воды для бетонных конструкций и рекомендуемые пределы

• Разница между химическим потреблением кислорода (ХПК) и биологическим потреблением кислорода (БПК).
• Влияние примесей в воде на прочность, долговечность и другие свойства бетона.
• Что такое различные химические анализы бетонных конструкций?.
• Роль хлорида кальция в бетоне.
• Как работает станция очистки сточных вод?.
• Бактериальный бетон или самозалечивающийся бетон для ремонта трещин.
• Ухудшение состояния бетона в результате катионообменных реакций.