Цветность воды обычно указывают следующим образом. Определение цветности воды

Это ее природное свойство, характеризующееся наличием вымываемых из почвы, гуминовых веществ. Эти вещества, появляются в почве, в результате разложения органических соединений, а также синтеза микроорганизмами, особого вещества, присущего только почве – гумуса.

Сам по себе, гумус коричневого цвета, поэтому вещества, входящие в его состав, придают воде коричневый окрас. На количество таких веществ, в первую очередь, влияют: характер почвы, геологические условия, а также наличия поблизости с водоемом торфяников и болот. Незначительное количество гуминовых веществ попадает в водоем, непосредственно при разрушении микроорганизмами водорослей. Чем выше содержание гуминовых веществ в воде, тем интенсивнее выражается ее цвет.

Для того чтобы измерить цветность воды, пользуются специально разработанной хромово-кобальтовой шкалой, позволяющей имитировать природную цветность воды. Как правило, это раствор кобальта сульфата, серной кислоты и калия хромата в воде. В зависимости от концентрации этих веществ, меняется интенсивность окрашивания воды, а стало быть, и её цветность. Собственно цветность воды, измеряется в градусах путем сравнения интенсивности окраски с хромово-кобальтовым раствором. В настоящее время, этот процесс производится при помощи спектрофотомеров и фотоколориметров. Ранее все осуществлялось визуально.

Бесцветной , может считать такая вода, цветность которой менее 20 градусов, и практически не воспринимается глазом. Только такую воду можно употреблять в пищу, не ограничивая ее использование. Если большая часть потребителей, скажет, что вода имеет желтоватый оттенок, значит ее цветность, превысила 20 градусов по имитирующей шкале. В государственном стандарте, касающемся питьевой воды, сказано, что ее допустимая цветность, не должна превышать 20 градусов.

Помимо цветности, следует также упомянуть и об окрасе воды. Он связан с загрязнением воды, различными веществами неорганического и органического происхождения, в частности красителями, попадающими в водоемы вместе с отходами предприятий и заводов лёгкой промышленности, вместе с соединениями марганца, железа и меди. К примеру, марганец и железо, окрашивают воду в черный и красные оттенки, медь – от сине-зеленого до ярко-голубого цвета. Таким образом, вода загрязненная промышленными отходами, может иметь нехарактерный для нее цвет.

Окрас воды определяется фотометрическим методом или визуально, после того как все взвешенные вещества будут удалены путем центрифугирования или фильтрования. Визуально можно отличить цвет, интенсивность окраски воды и ее оттенок. Для этого необходимо налить воду в цилиндр с плоским дном. Берется лист белой бумаги и размещается на расстоянии 4 см от дна цилиндра. Глядя на лист бумаги через столбик воды, оценивают ее оттенок. Затем воду из воды выливают до тех пор, пока ее цвет не станет восприниматься как белый. Затем следует измерить высоту столбика оставшейся воды. Допустимый предел, не ниже 20 см. В некоторых случаях, особенно если окрас воды очень интенсивен, приходится разбавлять ее дистиллированной водой. Характер окраски и ее интенсивность, устанавливается при помощи фотоколориметра или спектрофотомеров, посредством измерения оптической плотности световых волн.

Нехарактерная цветность и окраска воды, ограничивают сферы ее употребления и заставляют заниматься поиском новых источников водоснабжения. Однако не исключено, что вода из новых источников не окажется опасной в плане содержания токсических веществ или болезнетворных бактерий. Помимо этого, усиленная окраска и цветность воды, также свидетельствует и об загрязнениями ее сточными водами промышленных предприятий. Высокая цветность воды , может носить биологический характер, из-за высокого содержания в ней гуминовых веществ. Конкретных примеров, об отрицательном влиянии воды с высокой цветностью на человеческое здоровье нет. Однако известно о сильном повышении проницаемости стенок кишечника под действием гуминовых кислот. Помимо этого цветность может служить показателем эффективной очистки воды, на специализированных сооружениях.

Цветность воды – это показатель, характеризующий интенсивность окраски воды. Выражают цветность в градусах по платиново-кобальтовой шкале путем сравнения исследуемой воды с эталонами цветности. Широко применяется для оценки цветности так же фотометрический метод с использованием градуировочного графика, характеризующего связь цветности стандартных растворов с их оптической плотностью

Выполнение анализа

А) визуально по шкале цветности

В цилиндр Несспера отбирают 100 мл профильтрованной через мембранный фильтр исследуемой воды и сравнивают его со шкалой цветности (таблица 1.2), производя просмотр сверху на белом фоне.

Таблица 1.2 – Шкала цветности

Если исследуемая проба воды имеет цветность выше 70º, пробу следует разбавить дистиллированной водой в определенном соотношении до получения окраски исследуемой воды, сравнимой с окраской шкалы цветности. Полученный результат умножают на число, соответствующее величине разбавления. Результаты определений заносят в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 – Цветность и мутность воды

Б) фотометрически

При определении цветности воды с помощью фотоэлектроколориметра используется кювета с толщиной поглощающего свет слоя 5-10см. Контрольной жидкостью служит дистиллированная вода, из которой удалены взвешенные вещества путем фильтрования ее через мембранный фильтр №4.

Оптическая плотность фильтрата исследуемой пробы воды измеряется в синей части спектра при длине волны 413 нм (светофтильтр №2). Цветность определяют по градуировочному графику и выражают в градусах цветности. Результаты определений заносят в таблицу 1.3.

Разница результатов определения цветности по шкале и с помощью фотоколориметра не должна превышать 5 %.

Фотометрический метод определения мутности воды

Мутность воды обусловливается наличием в ней взвешенных тонкодисперсных частиц. В открытых источниках мутность воды может колебаться в очень широких пределах и имеет, как правило, четко выраженный сезонный характер. Резко возрастает мутность воды в период паводков (весной или после обильных дождей) и снижается до минимума в зимнюю межень.

Определяют мутность воды весовым методом, визуальным мутномером, фотоэлектронным тиндалеметром и фотоэлектрическим калориметром. Последний метод наиболее прост, точен и оперативен. Он основан на сравнении оптической плотности исследуемой воды с оптической плотностью стандартных растворов с известной концентрацией.

Выполнение анализа

Перед проведением анализа производят градуировку фотоэлектроколориметра с использованием жидких стандартных суспензий (растворов) с точно установленной концентрацией или по набору твердых стандартов суспензий мутности с известной оптической плотностью. По данным показаний прибора и концентраций раствора строят калибровочный график.

Для определения оптической плотности исследуемой воды в кювету с толщиной поглощающего свет слоя 5-10 см вносят хорошо перемешанную пробу воды и измеряют её оптическую плотность в зеленой части спектра (с длиной волны 530 нм). Контрольной жидкостью (контролем) служит испытуемая вода, из которой удалены взвешенные вещества путем центрифугирования или фильтрования через мембранные фильтры №4, обработанные кипячением.

Величину мутности в миллиграммах на литр определяют по градуировочному графику. Результаты определений вносят в таблицу 1.3.

Михаил Иванов, к.х.н.

Природные воды, стоки промышленных предприятий и даже вода из водопроводного крана бывают окрашены в различные цвета. Цветность воды обусловлена присутствием в ней примесей органической и неорганической природы. Во многих случаях использование такой воды требует ее обесцвечивания.

Подписаться на статьи можно на

Причины и цвета

В природных водах цветность часто вызвана присутствием в них неорганических соединений Fe 2 + , которые, находясь в растворенном состоянии, придают ей красновато-бурое окрашивание. Примесям соединения железа обычно сопутствуют загрязнения солями марганца, которые дают воде черноватый оттенок. Кроме растворов примеси соединений железа могут находиться в коллоидном состоянии, дающие красноватое окрашивание, и в виде комплексных соединений с желтым оттенком.

Вещества органической природы, дающие цветность воде, условно делятся на две группы: семейство гумусовых кислот и танины. Гумусовые кислоты поступают в воду из почвы и торфяников (рис. 1 ).

Рис. 1. Торфяным водам красноватый цвет придают гуминовые кислоты и танины

Эти примеси также могут находиться в растворенном, взвешенном и коллоидном состоянии. Присутствие в этих примесях карбоксильных, фенил-гидроксильных и аминовых групп приводит к образованию с катионами металлов солей и прочных комплексных соединений. В большинстве своем такие соединения растворимы и обладают слабокислыми свойствами. В семейство танинов входят не индивидуальные химические соединения, а возможный набор веществ, содержащих ароматические кольца с несколькими оксигруппами, а также соединения, в молекулах которых имеются гетероциклические и азотосодержащие фрагменты. Эти вещества представляют собой продукты конденсации ароматических фенолов с аминокислотами и протеинами.

Долгое время считалось, что высокая цветность воды приводит лишь к ухудшению органолептических свойств воды и затрудняет ее водоочистку. Однако последние исследования показали, что употребление питьевой воды с повышенной цветностью представляет риск для здоровья населения.

Измерение цветности

Цветность воды измеряется в градусах платинокобальтовой шкалы, которая еще иногда называется шкалой Хазена. В этой шкале используются окрашенные растворы солей кобальта и платины определенной концентрации. Каждому эталонному раствору соответствует определенное значение цветности воды, выраженное в градусах цветности. Определение цветности воды производится путем сравнения окраски эталонных растворов с исследуемыми пробами. Практически бесцветной, по восприятию человеческим глазом, считается вода с цветностью менее 20 o , а вода из поверхностного источника в летний период «цветения», содержащая много фитопланктона, соответствует цветности примерно в 120 о. Окрашенные воды делятся на категории цветности (табл. 1 .).

В соответствии с ГОСТ Р 52769-2007 различают два метода определения цветности: визуальный и фотометрический.

Визуальный метод основан на сравнении окраски пробы воды с окраской эталонных образцов «на глаз», то есть визуально. Каждому эталонному образцу соответствует определенная цветность воды, выраженная в градусах. Эталонные растворы получают из Государственного стандартного образца (ГСО) определенной концентрации (табл. 2 ).

Таблица 2. Цветность эталонного раствора в соответствии с разведением ГСО

Второй метод основан на определении с помощью фотометрического анализатора оптической плотности (или коэффициента пропускания) исследуемой пробы воды. В этом методе с помощью ГСО различной концентрации готовятся калибровочные растворы, для которых затем определяют оптическую плотность и строят калибровочную кривую «оптическая плотность - градусы цветности», согласно которой и определяют цветность исследуемой воды по измеренному с помощью фотометра (рис. 2 ) показанию оптической плотности ее образца.

Рис. 2. Фотометр

В фотометрическом методе для определения цветности воды используются как платинокобальтовая шкала с определением оптической плотности при 410 нм, так и хромокобальтовая шкала цветности с определением коэффициента пропускания при длине волны 380 нм.

Обесцвечивание

Универсальных методов понижения цветности воды не существует. Все распространенные методы обесцвечивания воды можно условно разделить на две основные группы: сепарационные и деструкционные. Традиционно пользовались популярностью способы удаления из воды примесей цветности одновременно с другими видами загрязнений на различных стадиях водоочистки. Однако, по мнению специалистов, более перспективными являются способы, разрушающие примеси без вторичного загрязнения.

Самым простым сепарационным методом понижения цветности воды является фильтрация, осуществляемая на начальной стадии водоочистки. Этот метод позволяет удалять из воды фитопланктон, механические примеси и взвешенные вещества, которые обуславливают ее мутность и цветность. На станциях водоочистки для этих целей применяют обычно насыпные песчаные или гравийные установки медленной фильтрации, а в системах автономной водоочистки сетчатые фильтры. В большинстве случаев такая обработка позволяет понизить цветность примерно до 50 o .

Наиболее распространенным методом понижения цветности воды является коагуляция. Этим методом на станциях водоочистных сооружений производят осветление воды. Обычно коагуляция позволяет понизить цветность исходной воды со 120 o (значение, которое принимается при разработке проектов) до 30-40 o . Процесс проводят при дозировании коагулянтов на основе многозарядных катионов металлов: , , АlСl 3 , {[Аl 2 (ОН) 5 Сl] . 6Н 2 O}, FeSO 4 , и FeCl 3 . Кроме этого понижение цветности воды происходит и при подщелачивании воды Са (ОН) 2 и Na 2 СO 3 , которое приводит к выпадению в осадок некоторых примесей цветности.

Для повышения эффективности обесцвечивания с помощью коагулянтов в обрабатываемую воду вводят флокулянты (рис. 3 ),

Рис. 3. Флокулянты способствуют формированию агрегатов или хлопьев из тонко диспергированных и коллоидно устойчивых частиц

одним из которых является полиакриламид (рис. 4 ).

Рис. 4. Флокулянт полиакриламид

Ввиду громоздкости оборудования и длительности процесса, коагуляция в системах автономной водоочистки не применяется. В системах индивидуальной водоочистки и бытовой доочистки для обесцвечивания воды большое распространение получили методы сорбционной и ионообменной фильтрации (рис. 5 ).

Рис. 5. Установка водоочистки на основе ионообменных аппаратов

Применение ионообменной фильтрации для понижения цветности основано на том, что многие молекулы примесей цветности имеют полярные группы, способные к взаимодействию с ионитами. Ионообменное обесцвечивание воды производится одновременно с понижением жесткости (умягчением). Считается, что для эффективного извлечения из воды окрашенных примесей необходим длительный контакт очищаемой воды с ионообменной смолой. Поэтому при минимальной высоте слоя ионита в 90 см продолжительность нахождения воды в фильтре должна составлять 3,5-5,0 мин. Существенным недостатком этого метода обесцвечивания воды можно считать трудности, которые возникают при регенерации ионитов. Поскольку отмывка смол после поглощения ими примесей цветности является чрезвычайно длительным и трудоемким процессом.

Для упрощения регенерации часто используют, так называемую комбинированную ионообменную фильтрацию, в которой на слой смолы для умягчения воды добавляют слой анионообменной смолы, удаляющей примеси цветности. Однако такой прием можно использовать только в случае содержания в воде примесей органической природы менее 7 ммоль/л и невысокой жесткости. Если же жесткость воды больше и концентрация примесей цветности выше, то следует применять раздельную ионообменную фильтрацию. Кроме этого для облегчения отмывки используют макропористые ионообменные смолы на основе сополимеров стирола, в которых за счет большого числа сшивок примеси не могут глубоко проникать в поры.

Во многих случаях присутствие в воде органических примесей цветности приводит к биозарастанию ионообменных смол. Биопленки покрывают зерна ионитов, и тем самым блокируют функциональные группы, а также затрудняют регенерацию. Для защиты ионитов от такого вредного влияния применяют органопоглотители, (так называемые «скэвэнджеры»). Этот тип фильтрационной среды размещают в предфильтрах перед ионообменной фильтрацией. Органопоглотители относительно легко регенерируются либо раствором щелочи, либо щелочным раствором поваренной соли.

Путем сравнения различных методов обесцвечивания воды было установлено, что адсорбционная очистка на активированных углях наиболее эффективно удаляет гидрофобные примеси цветности. Этот сорбент хорошо поглощает фенолы, полициклические ароматические соединения, нефтепродукты, фосфорорганические пестициды и многие другие органические и хлорсодержащие продукты. Самыми подходящими для этой цели являются древесные активированные угли (рис. 6 ),

Рис. 6. Активированный уголь

поскольку они обычно имеют более крупные поры и устойчивы к истиранию. К недостаткам использования активированных углей можно отнести сложность их регенерации, которая производится с помощью каустической соды и растворителей, а также путем прокаливания в печах. Такой процесс можно осуществлять только в производственных условиях. Поэтому во многих случаях при бытовой доочистке воды или в системах автономного водоснабжения отработанные угольные фильтры заменяют новыми. В большинстве своем фильтры с засыпкой из гранулированного активированного угля состоят из корпуса, фильтрационной среды, дренажно-распределительной системы и узла управления потоками.

К числу деградационных методов снижения цветности воды относятся способы окисления растворимых примесей цветности из числа неорганических соединений железа и марганца. Эти соединения легко окисляются кислородом воздуха в присутствии катализаторов, переходя в нерастворимое состояние. На этом их свойстве основаны многие методы обезжелезивания воды. Однако если в состав примесей цветности входят также коллоидные частицы и органические соединения железа, то процесс очистки усложняется. Ведь для их окисления требуются более сильные окислители, такие как озон или активный хлор.

Для обесцвечивания озонированием природных вод из поверхностных источников в северных и центральных районах России до нормативных показателей требуется около 2,5 мг/л озона (рис. 7 ).

Рис. 7. Вода до и после обесцвечивания озоном

Для южных районов России, где цветность природной воды значительно выше расход озона обычно составляет около 8 мг/л. Механизм воздействия озона на вещества, вызывающие цветность воды, заключается в двух основных процессах. Во-первых, озон вызывает окисление и деструкцию органических веществ до безвредных простых соединений. Во-вторых, воздействие озона на окрашенные примеси вызывает их коагуляцию, вследствие которой они выпадают в осадок. Необходимо отметить, что эффективное обесцвечивание воды без образования вредных продуктов путем ее озонирования в ряде случаев является главной причиной при выборе способа обработки. Однако при этом следует помнить, что обработка воды озоном является довольно дорогим методом, требующим больших расходов энергии и существенных капиталовложений.

Часто для обесцвечивания воды методом окисления используется обработка ее активным хлором. Как известно, химические соединения, содержащие активный хлор, обычно используются для обеззараживания воды. Однако, помимо этого в рамках, так называемого, предварительного хлорирования иногда производится обесцвечивание окрашенных вод. При такой обработке одновременно с деструкцией и коагуляцией примесей происходит их хлорирование. Образованные таким образом хлорсодержащие примеси не являются окрашенными веществами, но они остаются в растворе и часто обладают достаточно высокой токсичностью и канцерогенными свойствами. А удаление таких продуктов вторичного загрязнения зачастую вызывает большие трудности.

Водопроводная питьевая вода может приобретать цветность в результате загрязнения при транспортировке по трубопроводам (рис. 8 ).

Рис. 8. Водопроводная вода с высоким показателем цветности

Так, красновато-бурый цвет воды обусловлен присутствием в ней мелкодисперсного осадка железа в окисной форме. Эти примеси вымываются водой из старых труб при значении уровня рН ниже 6,6. Правда, такие примеси почти сразу оседают на дне посуды в виде бурых частичек, поэтому такую цветность можно устранить обычным отстаиванием или установкой на трубопроводе сетчатого фильтра. Коричневый оттенок водопроводной воды, не образующей осадка, часто бывает вызван присутствием железистых бактерий, размножившихся в трубопроводах. Мутно-молочный цвет водопроводной воды может быть вызван попаданием в нее метана, избытка коагулянта в результате его передозировки на станции водоочистки, или из-за создания водно-воздушной суспензии в результате неисправности насоса. Во избежание неприятностей окрашенную водопроводную воду лучше употреблять только после бытовой системы доочистки (рис. 9 ).

Рис. 9. Такая вода пригодна для питья

Наряду с обесцвечиванием вод хозяйственно-бытового назначения понижают и цветность промышленных стоков. Для этой цели, наряду с уже указанными выше методами, применяются методы фотокаталитической очистки. В этом случае для разрушения загрязнений используется энергия солнечного излучения, которая вызывает расщепление примесей цветности в присутствии катализаторов. Из широкого перечня фотокатализаторов наиболее изучены ТiO 2 и ZnO, которые обладают достаточно высокой активностью, низкой ценой и доступностью.

Пригодность воды для питья и других технических целей (таких, как ГВС и теплоснабжение) определяется содержанием примесей, присутствием веществ, образующихся при обработке воды, а также микробиологическими показателями. Кроме этого, качество воды оценивается по таким показателям, как запах, привкус, мутность и цветность.

Природные воды, стоки промышленных предприятий могут иметь различный цвет. Даже водопроводная вода порой теряет прозрачность и приобретает необычную окраску. Такая окрашиваемость называется цветностью. Обычно под цветностью воды понимают условную характеристику, которая принята для описания цветового оттенка природной, технической или питьевой воды. Важно отметить, что определение цветности воды лишь косвенно характеризует наличие в ней примесей. Однако, несмотря на это, данный показатель качества воды довольно часто позволяет правильно выбрать систему водоподготовки.

Основной группой примесей, вызывающей окрашиваемость воды, являются вещества органической природы, вымываемые из почвы. Эти загрязнения условно можно разделить на два семейства: гумусовые кислоты и танины.

Источником поступления в воду гумусовых кислот являются торфяники и почва. Также данное семейство примесей может находиться во взвешенном растворенном или коллоидном состоянии. Содержащиеся в них карбоксильные, фенилгидроксильные и аминовые группы являются причиной образования при реакции с катионами металлов солей и прочных комплексных соединений. Большинство получаемых при этом веществ имеют слабокислые свойства и являются растворимыми.

Семейство танинов составляют не индивидуальные химические соединения, а вещества, в состав которых входят ароматические кольца с несколькими окси-группами, и соединения с гетероциклическими и азотосодержащими фрагментами в молекулах. Они образуются в результате конденсации ароматических фенолов с аминокислотами и протеинами.

Наличие гуминовых кислот в воде может приводить к возрастанию ее биологической активности, что в свою очередь будет повышать проницаемость стенок кишечника для ионов металлов, например, таких, как железо и марганец.

• Метод озонирования воды для коммунального водоснабжения: специфика

Помимо этого, определение цветности воды обусловлено присутствием в ней ряда примесей неорганической природы. В природных водах часто встречаются окрашенные неорганические соединения. Основным среди подобных соединений можно считать неорганические соли Fe2, которые, находясь в растворенном состоянии, обусловливают красновато-бурое окрашивание воды. В большинстве случаев примесям соединения железа сопутствуют загрязнения воды солями марганца, которые придают ей черноватый оттенок. Кроме растворимых солей Fe2, окрашиваемость воды могут вызывать и примеси соединений железа, находящиеся в коллоидном состоянии. Этот вид загрязнений ответственен за красноватое окрашивание воды. Всем известна склонность соединений железа к образованию в водной среде комплексных соединений, примеси которых придают воде желтый оттенок.

Иногда цвет воды зависит от цветения тех или иных водорослей: зеленых, сине-зеленых, диатомовых и других. В этом случае цвет воды может варьироваться от ярко-зеленого до желтоватого или даже голубоватого. Мощные вспышки развития фитопланктона в природных водоемах вызывают так называемое цветение воды. В результате этого происходит интенсивное отмирание водорослей, а на их разложение потребуется значительное количество кислорода, растворенного в воде. Все это может привести к нарушению экологического равновесия.

Но большее разнообразие оттенков воде обычно придают загрязнения техногенного характера.

Длительное время считалось, что высокая цветность воды всего лишь ухудшает органолептические свойства воды и затрудняет ее очистку. Но результаты последних исследований выявили, что повышенная цветность питьевой воды несет опасность для здоровья человека.

Методы определения цветности воды

Измерение цветности воды производится в градусах платино-кобальтовой шкалы, которую еще иногда называют шкалой Хазена. В этой шкале используются окрашенные растворы солей кобальта и платины установленной концентрации - так называемые растворы сравнения. Каждому такому эталонному раствору соответствует свое значение цветности воды, выраженное в градусах цветности. Определение цветности воды производится путем сравнения интенсивности окраски исследуемых проб с растворами сравнения. Практически бесцветной по восприятию человеческим глазом считается вода с цветностью менее 20 град. При летнем «цветении» поверхностного источника в воде присутствует большое количество фитопланктона, в этот период интенсивность ее окраски соответствует примерно 120 град. цветности.

• Неучтенные расходы и потери воды: методика определения и борьбы

Для справки

Цветовая единица Хазена - окраска раствора, содержащего 1 мг платины в виде платинохлористоводородной кислоты в присутствии 2 мг гексагидрата хлорида кобальта (II) на 1 куб. мм.

ГОСТ 29131–91. Продукты жидкие химические. Метод измерения цвета в единицах Хазена (платино-кобальтовая шкала)

Окрашенные воды делятся в зависимости от интенсивности окраски на следующие категории цветности: очень малая, малая, средняя, высокая и очень высокая (рисунок).

Категории цветности

В соответствии с Санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами 2.1.4.1074–01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества», введенными в действие с 1 января 2002 г., допустимая цветность воды составляет 20 град. цветности (35 град. цветности). Следует отметить, что стоящая в скобках величина для конкретной системы водоснабжения может устанавливаться Главным государственным санитарным врачом РФ по соответствующей территории как результат анализа применяемой технологии водоподготовки и санитарно-эпидемиологической обстановки на территории населенного пункта.

Вскоре после этого были приняты Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы 2.1.4.1175–02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» и введены в действие с 1 марта 2003 г. Согласно данному документу цветность воды не должна превышать 30 град. Одновременно с этим следует сообщить, что в Руководстве по контролю качества питьевой воды ВОЗ указано, что цветность воды должна составлять не более 15 град. Интересно отметить, что согласно требованиям USEPA (Агентство по защите окружающей среды США) такой показатель качества воды, как цветность, вовсе не регламентируется, а в Европейском союзе цветность не должна превышать 20 град.

Цветность воды (как и ее окраска) определяется воздействием дневного света. Как известно, дневной свет состоит из инфракрасного компонента, видимой части спектра дневного света и ультрафиолетовой составляющей. Электромагнитный спектр ультрафиолетового излучения поделен на подгруппы в соответствии с определенным цветом. Это свойство используется для определения окраски воды.

Оттенок окрашенной воды зависит от длины волны поглощенного света, которая изменяется от 420 нм, соответствующих фиолетовому цвету, до 680 нм вишневого цвета в ультрафиолетовой области спектра. При дальнейшем увеличении длины волны начинается видимая область. Распознавание окраски воды осуществляют на основе установленных цветов, которым соответствуют определенные значения длин волн.

Таблица 1

Показатели, используемые для измерения цветности воды

Данные цвета используются для определения цветности воды в природных водоемах. Для этого применяется диск, поверхность которого разбита на 16 секторов с углом в 22,5°. Каждый сектор этого диска окрашен в один из указанных цветов. Такой диск, находящийся в горизонтальном положении, опускают в воду на определенную глубину. В результате сектор диска, окрашенный в белый цвет, будет принимать окраску воды водоема. При этом можно визуально определить, какому цвету сектора будет близка окраска, соответствующая белому цвету.

ГОСТ Р 52769–2007 предлагает определять цветность двумя способами: визуальным (метод А) и с помощью фотометрического контроля (метод Б).

В основе метода А лежит визуальное сравнение по окраске пробы воды и растворов шкалы цветности. Установлено определенное соответствие эталонных образцов и выраженной в градусах цветности воды. Для изготовления эталонных растворов используют Государственный стандартный образец (ГСО) с определенной концентрацией.

Таблица 2

Таблица эталонных растворов

Визуальную оценку цветности воды можно осуществить и более простым способом. Для этого достаточно налить воду в стакан или любой другой сосуд из прозрачного стекла и поместить за ним лист чистой белой бумаги так, чтобы часть была видна без слоя воды. Сравнение окраски бумаги через слой воды и без него позволяет измерить цветность воды.

В методе Б для определения у исследуемой пробы воды оптической плотности (или коэффициента пропускания) используется фотометрический анализатор. Применяя ГСО с различной концентрацией, приготовляют калибровочные растворы. Затем определяют их оптическую плотность. По результатам вычерчивается калибровочная кривая зависимости оптической плотности и градусов цветности, позволяющая установить цветность исследуемой воды. В данном методе в определении цветности воды могут быть использованы шкалы: либо платино-кобальтовая с определением оптической плотности при длине волны 410 нм, либо хром-кобальтовая с определением коэффициента пропускания при длине волны 380 нм.

• Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением

Методы обесцвечивания воды

Единого универсального метода понижения цветности воды не разработано. Все используемые для обесцвечивания воды способы условно могут быть классифицированы по технологии обработки на деструкционные и сепарационные.

Традиционно наиболее распространены сепарационные методы. В них примеси, обусловливающие цветность, удаляются из воды в процессе водоочистки наряду с иными различными загрязнениями.

Самый простой из сепарационных методов понижения цветности воды - это фильтрация, которую проходит вода на начальном этапе очистки. Ее применение очищает воду от механических примесей, фитопланктона, различных взвешенных веществ. Для данных целей на водоочистных станциях обычно используют установки медленной фильтрации - гравийные или песчаные насыпные, а в системах автономной водоочистки - сетчатые фильтры. Обычно такой обработкой можно уменьшить цветность примерно до 50 град.

Необходимо отметить, в системах автономной водоочистки и при бытовой доочистке для обесцвечивания воды часто применяют способы сорбционной и ионообменной фильтрации, которые относятся к сепарационным методам. Обращение к ионообменной фильтрации в этих целях обусловлено тем, что во многих молекулах примесей цветности присутствуют полярные группы, способные к взаимодействию с ионитами.

Ионообменное обесцвечивание воды осуществляют одновременно с понижением ее жесткости. Установлено, что эффективность извлечения из воды окрашенных примесей находится в прямой зависимости от длительности контакта очищаемой воды с ионообменной смолой. Поэтому при минимальной толщине слоя ионита в 90 см вода должна находиться в фильтре не менее 3,5–5,0 мин. В качестве существенного недостатка данного метода обесцвечивания воды можно отметить трудности, возникающие при регенерации ионитов. Дело в том, что окрашенные примеси воды при проведении ионообменной фильтрации так прочно связываются с сорбентами, что их последующее удаление является чрезвычайно сложной задачей по сравнению с очисткой от обычных загрязнений (отмывка смол после поглощения ими примесей цветности - процесс чрезвычайно длительный и трудоемкий).

Упростить регенерацию может использование так называемой комбинированной ионообменной фильтрации, при которой в целях умягчения воды на слой смолы добавляется слой анионообменной смолы, которая удаляет примеси цветности. Но данный прием может применяться только если жесткость воды невысокая и примеси органической природы составляют менее 7 ммоль/л. При воде большей жесткости с более высокими концентрациями примесей цветности рекомендуется раздельная ионообменная фильтрация. Облегчить отмывку можно применением макропористых ионообменных смол на основе сополимеров стирола - большое число сшивок в них препятствует проникновению примесей в глубь пор.

Необходимо отметить, что во многих случаях содержание в воде органических примесей цветности ведет к ускоренному биозарастанию ионообменных смол. Биопленки покрывают зерна ионитов и тем самым блокируют функциональные группы. Эти же биопленки затрудняют также и последующую регенерацию ионообменных смол. Защиту ионитов от столь пагубного воздействия обеспечивают с помощью органопоглотителей, или скэвэнджеров. Данную фильтрационную среду располагают перед ионообменной фильтрацией в предфильтрах. Органопоглотители сравнительно легко регенерировать либо раствором щелочи, либо щелочным раствором соли поваренной. При такой обработке поток воды должен иметь температуру не более 38 °С, а его скорость может изменяться в интервале от 0,6 до 100 куб. м/ч.

• Удаление растворенных газов при обработке подземных вод

Путем сравнения различных сепарационных методов обесцвечивания воды было установлено, что адсорбционная очистка на активированных углях наиболее эффективно удаляет гидрофобные примеси цветности. Этот сорбент поглощает хорошо окрашенные вещества на основе фенолов, полициклических ароматических соединений, а также примеси, содержащие нефтепродукты, фосфорорганические пестициды и другие органические и хлорсодержащие соединения. Самым подходящим материалом в этом случае служит древесный активированный уголь - он более крупнопористый, обладает хорошей устойчивостью к истиранию. Однако активированные угли отличает сложность регенерации, которая вызвана высокой сорбционной способностью этого вида материала. Угли регенерируют каустической содой и растворителями либо прокаливанием в печи. Такие процессы осуществимы только в производственных условиях. Как результат, при автономном водоснабжении или бытовой доочистке воды чаще всего отработанные угольные фильтры просто выбрасывают и заменяют новыми. Это сопряжено с дополнительными затратами при использовании. Стоимость угольных фильтров определяется не только сорбционной средой, но и другим сопутствующим оборудованием. Конструкционными частями фильтра с засыпкой из гранулированного активированного угля являются: корпус, дренажно-распределительная система, фильтрационная среда и узел управления потоками.

К другой группе методов, позволяющих понизить цветность воды, относятся так называемые деструкционные способы, при использовании которых происходит разрушение примесей, вызывающих окраску. По мнению специалистов, более перспективными являются деструкционные способы, однако только в том случае, если при их применении не образуются соединения, вызывающие вторичное загрязнение.

Наиболее распространенным методом понижения цветности воды из этой группы является коагуляция. Его применяют на станциях водоочистных сооружений для осветления воды. Обычно с помощью коагуляции можно цветность исходной воды снизить со 120 град. цветности (значение, которое принимается при разработке проектов) до 30–40 град. Процесс проводят при дозировании коагулянтов на основе многозарядных катионов металлов, в основном алюминия и железа. Среди коагулянтов на основе алюминия можно упомянуть , , (АlСl3), {[Аl2(ОН)5Сl] х 6Н2O}. В числе коагулянтов на основе железа можно отметить FeSO4, и (FeCl3). Кроме этого, понижение цветности происходит и при подщелачивании воды Са(ОН)2и Na2СO3, поскольку некоторые примеси цветности выпадают в осадок.

Чтобы повысить эффективность обесцвечивания обрабатываемой воды с помощью коагулянтов в нее вводят флокулянты, одним из которых является полиакрилоамид. Доза флокулянта зависит от цветности воды и меняется в интервале от 0,2 мг/л до 1,5 мг/л.

Таблица 3

Дозирование флокулянта

К числу деструкционных способов снижения цветности воды можно отнести окисление растворимых примесей цветности. Это относится к неорганическим соединениям железа и марганца. Способность данных соединений к легкому окислению при воздействии кислорода воздуха (при наличии катализаторов) и переходу в нерастворимое состояние используется во многих методах обезжелезивания воды. Но наличие в составе примесей цветности органических соединений железа и коллоидных частиц серьезно осложняет процесс очистки, поскольку окисление данных соединений требует применения озона или активного хлора - как более сильных окислителей.

Интересно отметить, что для обесцвечивания воды из поверхностных источников в северных и центральных районах России обычно озона требуется относительно немного - всего около 2,5 мг/л. В то же время для южных регионов страны, где значения цветности природной воды существенно выше, озон расходуется в дозировке примерно 8 мг/л.

• Актуальные вопросы очистки сточных вод с учетом опыта западных стран

На вызывающие изменения цвета воды вещества озон воздействует в двух направлениях. Во-первых, происходит окисление и деструкция органических веществ с образованием простых безвредных соединений. Во-вторых, в результате процессов коагуляции в окрашивающих примесях они выпадают в осадок. Следует заметить, что отсутствие отходов в виде вредных продуктов при эффективном обесцвечивании воды путем ее озонирования в ряде случаев является главным определяющим фактором при выборе способа обработки. Однако не следует забывать, что обработка воды озоном относится к достаточно опасным методам и требует больших расходов энергии и существенных капиталовложений.

Довольно часто для обесцвечивания воды применяется окисление примесей, которое происходит при обработке воды активным хлором. Обычно обработка воды активным хлором осуществляется с целью ее обеззараживания. Однако, помимо этого, иногда в рамках предварительного хлорирования производится обесцвечивание окрашенных вод. При такой обработке одновременно с деструкцией и коагуляцией примесей происходит их хлорирование. Образованные в этом случае хлорсодержащие примеси не являются окрашенными веществами, но они остаются в воде и могут обладать достаточно высокой токсичностью. Следует заметить, что удаление таких продуктов вторичного загрязнения зачастую вызывает еще большие трудности, нежели само обесцвечивание воды.

Для сведения

Было установлено, что хлорирование воды с цветностью от 45 до 180 град. может привести к образованию в ней хлорсодержащих соединений, обладающих канцерогенными свойствами. Употребление такой воды беременными женщинами, как показали наблюдения, ведет к значительному возрастанию числа патологий.

Наряду с обесцвечиванием вод хозяйственно-бытового назначения часто требуется понизить цветность промышленных стоков. Для этой цели используют те же методы, однако в ряде случаев целесообразно применять некоторые специфические приемы. Например, для снижения окрашиваемости промышленных стоков стали использовать методы фотокаталитической очистки. В них для разрушения загрязнений используется энергия солнечного излучения, которая вызывает каталитическое расщепление примесей цветности.

К числу таких катализаторов часто относят химические соединения, обладающие полупроводниковыми свойствами. Из широкого перечня фотокатализаторов наиболее изучены ТiO2 и ZnO, которые обладают достаточно высокой активностью, имеют низкую цену и доступны.

Помимо того что окрашенная вода встречается в природных источниках, она может появиться и в системе коммунального водоснабжения. Вызвано это бывает главным образом причинами вторичного загрязнения. Например, иногда окрашенная вода начинает течь из водопроводного крана. Цветность такая питьевая вода приобретает в результате загрязнений при ее транспортировке по трубопроводам.

Пример

Красновато-бурый цвет воде придает присутствие мелкодисперсного осадка железа в окисной форме. В старых трубах данные примеси вымываются водой, если значение рН ниже 6,6. Кстати, такое железо быстро оседает в виде бурых частичек на дне посуды, но это все равно неприятно.

Кроме этого, из крана может течь вода с коричневым оттенком, которая не образует осадка. Эта окраска часто бывает вызвана присутствием железистых бактерий, расплодившихся в трубопроводах.

Если из-под крана потечет вода мутно-молочного цвета, то это может быть вызвано попаданием в нее метана, избытка коагулянта при нарушении его дозировки на станции водоочистки или на худой конец созданием водно-воздушной суспензии в результате неправильной работы насоса.

Для того чтобы во всех перечисленных случаях не искушать судьбу, применять окрашенную воду целесообразно только после применения определенных методов определения ее цветности и бытовой системы доочистки.

Цветность - это такой показатель, который характеризуют интенсивность и степень окраски воды.

Цветность – это природное свойство воды, которое обусловлено тем, что в ней присутствуют гуминовые вещества и комплексные соединения железа. Цветность воды способно определяться свойствами и структурой дна водоёма, характером водной флоры, почвы, которая прилегает к водоёму, присутствием в водоносном бассейне торфяников, болот и прочего.

Хорошая цветность воды устраняет необходимость определения таких загрязнителей, ПДК которых установлены по цветности воды. К подобным типам загрязнителей относятся многие соединения и красители, которые образуют интенсивно окрашенные растворы и обладают высокой степенью светопоглощения.

Цветность воды можно определить визуально или же с использованием фотометрики, сравнивая окраску пробы с окраской условной 1000 градусной шкалы степени цветности воды, которая готовится из смеси бихромата калия K2Cr2O7 и сульфата кобальта CоSO4. Для воды, которая содержится в поверхностных водоёмах, показатель допускается не более чем двадцать градусов по шкале цветности.

В том случае, если окраска воды не соответствует природной, а также в случае чрезмерно интенсивной окраски, определят также высоту столба жидкости, при котором обнаруживается окраска, а также качественно характеризует цвет воды. Соответствующая высота столба воды не должна быть более чем:

Для воды водоемов хозяйственно-питьевого назначения – 20 см;

Для воды водоемов культурно-бытового назначения – 10 см.

Цветность воды принято определять в градусах цветности методом визуально-колориметрическим, сравнивая показатели окраса пробы с контрольной шкалой образцов окраски:

0º;10º, 20º;30º; 40º; 60º, 100º, 300º, 1000º – для эталонных растворов хром-кобальтовой шкалы;

0º; 30º; 100º; 300º, 1000º – для пленочной контрольной шкалы.

Бесцветной принято считать такую воду, цветность которой составляет не менее двадцати градусов и практически не воспринимается глазом. Только такую воду можно спокойно употреблять, не ограничивая при этом её использование. В случае если большая часть потребителей укажет на желтоватый оттенок воды, значит её цветность превышает 20 градусов по имитирующей шкале. Согласно государственным стандартам, которые относятся к питьевой воде, её допустимая цветность не должна быть более чем 20 градусов.