Жесткость воды и ее нормы

Повышение внимания к норме жёсткости питьевой воды связано с повсеместным распространением стиральных и посудомоечных машин, поскольку определение расчётной загрузки моющих средств и частота очистки машин зависит от фактической степени жёсткости. Однако единицы измерения этого показателя в разных странах отличаются, а, кроме того, отличаются и составляющие для каждой из специфических единиц измерения.

Что такое жёсткая вода и что на неё влияет?

Степень жёсткости воды определяется как совокупность свойств, зависящих от содержания магния, кальция и других растворённых солей. Общий показатель складывается из постоянной и временной составляющей:

  • Временная (карбонатная) устраняется кипячением благодаря способности ряда солей выпадать в осадок с образованием накипи. Характеризуется наличием бикарбонатов магния и кальция – при рН>8.3.
  • Постоянная (некарбонатная) сохраняется при кипячении. Характеризуется наличием солей магния и кальция хлоридных, сульфатных и нитратных анионов.

Что влияет на жесткость воды

На величину жёсткости влияют следующие факторы:

  • интенсивность растворения гидропотоками горных пород (известняков, доломитов),
  • использование подземных или поверхностных вод (поверхностные при прочих равных более «мягкие»),
  • сезонные колебания для поверхностных ресурсов (показатель максимальной «мягкости» отмечается в периоды паводков и половодий с активным поступлением дождевых и талых «пополнений» в источники водоснабжения, а минимальная «мягкость» приходится на зимний период).

Единицы измерения, формулы и расчёты

В России единица измерения содержания солей по данному параметру называется «градус жёсткости» (°Ж), который с помощью распространённых онлайн-калькуляторов пересчитывается в единицы измерения, принятые в других странах (см. таблицу).

Страна Единицы измерения Россия Германия Великобритания Франция США
Россия 1 2.8 3.51 5 50.4
Германия 0DH 0.357 1 1.25 1.78 17.84
Великобритания 0Clark 0.285 0.8 1 1.43 14.3
Франция 0F 0.20 0.56 0.70 1 10
США ppm 0.02 0.056 0.070 0.10 1

Так 1°Ж = 2,8°DH = 3,51°Clark = 5°F = 50,04ppm.

Каждая величина соответствует следующим показателям для воды:

  • 1°Ж = 20,04 мг Ca2+ или 12,15 Mg2+ в 1 дм3
  • 1°DH = 10 мг CaO в 1 дм3
  • 1°Clark = 10 мг CaCO3 в 0,7 дм3
  • 1°F = 10 мг CaCO3 в 1 дм3
  • 1 ppm = 1 мг CaCO3 в 1 дм3

1°Ж = 1 мг-экв/л (чаще используют в практике) = 1/2 моль/м3 = 20,04 миллиграмма ионов Ca2+ (или 12,16 миллиграмма ионов Mg2+)

Формула расчёта жёсткости воды при карбонатном типе:

  • Ca2+ + 2HCO3- (при нагревании)= CaCO3↓ + H2O + CO2
  • Mg2+ + 2HCO3- (при нагревании)= MgCO3↓ + H2O + CO2

Общая °Ж определяется как сумма временной и постоянной: Hобщ = Нкарб + Ннекарб

Нормативные требования

  • Российские нормативы – СанПиН-ы 2.1.4.1074-01; ГН 2.1.5.1315-03 – определяют норму жёсткости питьевой воды в пределах 7°Ж с установлением нормативного значения для магния – в пределах 50 мг/л и не регламентируя его для кальция.
  • Для бутилированного продукта, по СанПиН-ам 2.1.4.1116-02: °Ж находится в интервале 1,5-7 с показателями 25-130 мг/л/кальций, 5-65 мг/л/магний.
  • Рекомендации ВОЗ для питьевой воды °Ж не регламентируют, определяя при этом норму 20-80 мг/л/кальций, 10-30 мг/л/магний, что ниже российских нормативных значений, однако фактические значения при водообеспечении, например, для Москвы, укладываются в рекомендации ВОЗ.

По данным  московского водоканала, для Москвы (по сравнению с остальными крупными городами мира), характерны следующие показатели (см. таблицу):

Жесткость, Ж Кальций, мг/л Магний, мг/л
Москва 2,0 - 5,5 46 11
Париж 5,0 - 6,0 90 6
Берлин 5,0 - 8,8 121 12
Нью-Йорк 0,3 - 0,4 6 1
Сидней 0,2 - 1,3 15 4

Если определять степень мягкости по 3 категориям, то деление соответствует следующим величинам:

  • до 2°Ж – мягкая,
  • в интервале 2-10°Ж – средне-жёсткая,
  • свыше 10°Ж – жёсткая.

В некоторых случаях эта шкала детализируется, нередко со смещением, однако для конкретных ситуаций лучше применять не описательные, а точные значения градусов. Так жёсткость воды в аквариуме в норме составляет 3-15°Ж с разделением предпочитаемых интервалов для каждого вида рыб, моллюсков, водорослей. Например,  раковина улиток остаётся в лучшем состоянии в жёсткой воде, а для живородящих рыб предпочтителен диапазон в 6-10°Ж. При этом следует учитывать, что содержание кальция в водной среде будет постепенно снижаться за счёт усвоения его обитателями аквариума.

В домашних условиях, помимо кипячения, применяют следующие способы смягчения:

  • Реагентный – основан на добавлении кальцинированной соды или гашеной извести с выпадением в осадок нерастворимых соединений солей магния и кальция. Одним из самых эффективных реагентов считается ортофосфат натрия, способный снизить градус до 0,05°Ж.
  • Мембранный – благодаря нанофильтрации и обратному осмосу полупронецаемой мембраны задерживаются ионы.
  • Магнитный – благодаря магнитогидродинамическому резонансу карбонат кальция не кристаллизуется, а модифицируется в арагонит, который не откладывается на теплообменных поверхностях.

При этом различного типа аэраторные насадки на кран и экономители с поворотным механизмом (http://water-save.com/) благодаря постоянному механическому сдвигу шарниров в незначительной мере могут повлиять на образование накипи, однако ни остановить её образование, ни снизить значение °Ж не способны.

Читайте далее

Оставьте комментарий и вступите в дискуссию