Технологии очистки воды в точке потребления (POU), позволяющие привести качество питьевой воды в соответствие со Вторичными Национальными стандартами на питьевую воду
Государственные Вторичные Нормы для Питьевой воды (или вторичные стандарты) - необязательные нормы для примесей, которые оказывают косметическое (например, обесцвечивание кожи или зубов) или эстетическое воздействие (например, привкус, запах или цвет) на питьевую воду. Управление по охране окружающей среды рекомендует вторичные стандарты станциям водоснабжения, но не требует их строгого соблюдения. Однако, штаты могут принять их как обязательные стандарты. См. Таблицу 2.
Таблица 2 Вторичные Национальные стандарты качества питьевой воды и органолептические показатели
| Примеси |
Вторичный стандарт (SMCL) (мг/л)4 |
Проявления |
Источник примесей в питьевой воде |
Технологии очистки |
| Щёлочность (измеряемая как карбонат кальция СаСO3) |
Нет федерального ограничения Нижний уровень щёлочности < 30 мг/л Верхний уровень > 300 мг/л |
Щелочность способствует замедлению изменений pH. Вода с низкой щелочностью растворяет минералы и металлы; высокощелочная вода осаждает минералы и металлы; например, для осаждения железа и марганца щелочность должна составлять не менее 100 мг/л после удаления железа и марганца. При избыточной щелочности воде свойственен привкус «соды», а коже - сухость |
Щёлочность вызывается присутствием бикарбонатов, карбонатов и гидроксидов и появляется в воде вследствие растворения карбонатсодержащих минералов продуцируемым бактериями углекислым газом |
Повышение щелочности: - добавление 1,5 мг/л кальцинированной соды на каждый 1 мг/л необходимой щелочности или - фильтрация через кальцит. Понижение щелочности: - добавление белого уксуса (уксусной кислоты), лимонной кислоты или любой другой - добавлением углекислоты (СO2); - ионообменное обесщелачивание: - обратный осмос; - дистилляция; электродиализ |
| Примеси |
Вторичный стандарт (SMCL) (мг/л)4 |
Проявления |
Источник примесей в питьевой воде |
Технологии очистки |
| Алюминий |
От 0.05 до 0.2 в зависимости от условий |
Цвет или оттенок воды |
Естественные отложения, коагулянт для обработки воды |
Катионный обмен Обратный осмос Дистилляция Ультрафильтрация Деионизация |
| Хлорид (Cl-1) |
250 |
Солёный вкус |
Естественные отложения |
Обратный осмос Дистилляция Анионный обмен Электродиализ Деионизация |
| Цветность |
15 единиц цветности |
Видимый оттенок |
Естественные отложения, танины, железо, медь и марганец |
Анионный обмен Активированный уголь Фильтрация Хлорирование Обратный осмос Дистилляция Озонирование |
| Медь (Cu+2) |
1.0 |
Металлический вкус; сине-зелёная окраска |
Коррозия домашней водопроводной системы; эрозия естественных отложений; выщелачивание консервантов дерева |
Контроль коррозии (смотрите коррозионная активность) Обратный осмос Дистилляция Катионный обмен (20%-90%) |
| Примеси |
Вторичный стандарт (SMCL) (мг/л)4 |
Проявления |
Источник примесей в питьевой воде |
Технологии очистки |
| Коррозионная активность |
Нержавеющий |
Металлический вкус; ржавление; окрашивание оборудования; протекание водопровода |
Естественно низкий pH и/ или низкий TDS (солесодержание); возникновение гальванического элемента при соприкосновении разнородных металлов; электропроводность/ высокий TDS (солесодержание); растворенные в воде газы - кислород, углекислый газ и сероводород; СO2 и H2S продуцирующие бактерии; блуждающий электрический ток; высокая температура воды |
Повысить pH: - фильтр кальцит или кальцит/ оксид магния (5:1) - дозирование кальцинированной соды, полифосфатов, силиката натрия - удаление всего сероводорода - снижение TDS обратным осмосом (частичное разделение потока) - покрытия изоляция соединений при помощи хомутов вокруг всех повреждений в металлической трубе |
| Фтор (F-1) |
2.0 |
Изменение цвета зубов |
Естественные отложения; удобрения; производство алюминия; добавки к питьевой воде |
Активированный оксид алюминия Обратный осмос Дистилляция Электродиализ |
| Пенообразующие вещества (метиленово-синие активные субстанции) |
0.5 |
Пенистость, облачность; горький вкус; запах |
Моющие средства, поверхностно-активные вещества, другие загрязнения |
Хлорирование Активированный уголь Дистилляция Электродиализ |
| Примеси |
Вторичный стандарт (SMCL) (мг/л)4 |
Проявления |
Источник примесей в питьевой воде |
Технологии очистки |
| Жёсткая вода (измеряется как карбонат кальция, СаСO3) |
Нет федерального ограничения. Мягкая вода <17.1 Слегка жесткая = 17.1 -60 Средне жесткая = 60-120 Жесткая =120-180 Очень жесткая > 180 |
Поглощает мыло и затрудняет процесс уборки; мыльные хлопья и известковая пена в раковинах и унитазах; круги вокруг сливного отверстия ванной; волосы выглядят тусклыми после мытья шампунем; выцветший желтоватый оттенок белого белья после стирки; белый налет в трубах, нагревателях воды (котлах), чайниках |
Естественные отложения кальциевых (известняк) и магниевых солей в исходной воде |
Удаление всех ионов кальция и магния при помощи катионообменного умягчителя воды (общее ограничение 1710 мг/л (100 грейн на галлон = 36 мг- экв/л) общей жёсткости). При жесткости выше 70 грейн/галлон следует устанавливать два умягчителя последовательно. |
| Железо |
0.3 (общее железо) |
Ржавый оттенок; осадок; металлический вкус; красноватая или оранжевая окраска |
Естественные отложения |
|
| Примеси |
Вторичный стандарт (SMCL) (мг/л)4 |
Проявления |
Источник примесей в питьевой воде |
Технологии очистки |
| Двухвалентное железо (Fe+2) |
|
|
|
Фильтрация (окисляющие фильтры) Катионный обмен* Обратный осмос* Закрытая аэрация/ фильтрация Окисление/ осаждение/ фильтрация Дистилляция Электродиализ |
| Трёхвалентное железо (Fe+2) |
|
|
|
Фильтрация - кальцит (также поднимает pH до 7.2) - песок -гринсанд - картриджи |
| Связанное (в комплексы) железо |
|
|
Органические и полифосфатные комплексы соединений |
Сильный окислитель и/или тонкая (например, 10 микрон или меньше) фильтрация |
| Бактериальное железо |
|
|
Микроорганизмы (Сrеnоthrix, Leptothrix, Sphaerotilus, Siderocapsa, Gallionella), которые в процессе метпболизма окисляют двухвалентное железо до трёхвалентного |
Дезинфекция и фильтрация на активированном угле для дехлорирования |
| Коллоидное железо |
|
|
Кремний или танины в воде образуют комплексы с осадком трехвалентного железа |
Коагуляция/ фильтрация Субмикронная фильтрация |
| Примеси |
Вторичный стандарт (SMCL) (мг/л)4 |
Проявления |
Источник примесей в питьевой воде |
Технологии очистки |
| *Двухвалентное железо (железо чистой воды) в присутствии воздуха легко переходит в трехвалентное (железо красной воды); осаждение трехвалентного железа должно предотвращаться во избежание загрязнения (фоулинга) и влияния на эффективность обратного осмоса, а также эффективность катионообменного удаления железа |
||||
| Марганец |
0.05 (общий марганец) |
Чёрно-коричневый цвет; чёрные пятна; горький, металлический вкус |
Естественные отложения |
|
| Марганец (Mn+2) |
|
|
|
Фильтрация на окисляющих фильтрах Катионный обмен* Обратный осмос* Дистилляция Окисление/ осаждение/ фильтрация Закрытая аэрация/ фильтрация Электродиализ |
| Марганец (Mn+4) |
|
|
|
Фильтрация: кальцит (также повышает pH до 7.2) -песок -гринсанд -картриджный фильтр |
| Связанный (в комплексы) марганец |
|
|
|
Сильный окислитель и/или тонкая (например, 10 микрон или меньше) фильтрация |
|
|
|
|
|
Коагуляция/ фильтрация Субмикронная фильтрация |
| Примеси |
Вторичный стандарт (SMCL) (мг/л)4 |
Проявления |
Источник примесей в питьевой воде |
Технологии очистки |
| Коллоидный марганец |
|
|
Органические и полифосфатные комплексы соединений Кремний или танины в воде образуют комплексы с осадком четырехвалентного марганца
|
|
| *Марганец должен поддерживаться в растворимой форме двухвалентного марганца во избежание загрязнения (фоупинга) и влияния на эффективность обратного осмоса, а также эффективность катионообменного удаления марганца |
||||
| (МЧБЭ= МТВЕ) Метил четвертичный бутиловый эфир |
Нет федерального ограничения |
Сладкий залах растворителя при концентрации 0.020 мг/л; вероятный человеческий канцероген |
Высоко растворимая в воде окисляющая добавка к бензину, которая использовалась изначально как замена свинца для повышения октанового числа, в более позднее время в концентрации 11-15% для обеспечения полноты сгорания бензина и уменьшения эмиссии угарного газа и органических продуктов сгорания. В 1990-ых годах, МТБЭ был на третьем месте в США среди выпускаемых органических веществ (18 млрд. фунтов/ год, впереди были только этилен и пропилен). МТБЭ мигрирует в воде намного быстрее, чем другие компоненты бензина, в низких концентрациях его трудно удалить из воды с помощью традиционных методов. |
Активированный уголь (подобно хлороформу и ТТНМ), однако его срок жизни вдвое меньше, чем при очистке от хлороформа. При концентрации МТБЭ выше 0.1 мг/л, необходима предварительная (до фильтрации на активированном угле) аэрация с высоким соотношением воздух:вода. |
| Примеси |
Вторичный стандарт (SMCL) (мг/л)4 |
Проявления |
Источник примесей в питьевой воде |
Технологии очистки |
| Запах |
3-пороговое значение запаха |
Запах «тухлых яиц», плесени, чеснока или химический запах; причиной запаха тухлых яиц является сероводород в низкой концентрации 0.5 мг/л |
Сероводород; септическое загрязнение; железоокисляющие или сульфатредуцирующие бактерии; метан - причина чесночного запаха и вкуса; синтетические органические соединения. |
Активированный уголь. Аэрация. Окисление и фильтрация. Дезинфекция для уменьшения количества сульфатредуцирующих бактерий
Если H2S присутствует только в горячей воде, заменить анодный стержень нагревателя горячей воды на алюминиевый. |
| pH |
6.5-8.5 |
Низкий pH: кислый и металлический вкус, коррозия; Высокий pH: вода скользкая на ощупь, горький и содовый вкус, осадок. |
Определённый баланс кислот (Н2СO3) и щёлочности (НСО31-) сложившийся во всех природных водах. |
Нейтрализующий фильтр (кальцит или кальцит плюс окись магния); pH может быть увеличен добавлением щёлочи и уменьшен добавлением кислот Химическое дозирование кальцинированной соды (повышение pH), или белого уксуса и лимонной кислоты (снижение pH). |
| Серебро (Ag+1) |
0.1 |
Изменение цвета кожи; приобретение белыми частями глаза серого оттенка. |
Естественные отложения, промышленные отходы, средство дезинфекции воды |
Коагуляция/Фильтрация Субмикронная фильтрация Активированный уголь Ионный обмен (анионный или катионный в зависимости типа удаляемого иона) Дистилляция Обратный осмос |
| Примеси |
Вторичный стандарт (SMCL) (мг/л)4 |
Проявления |
Источник примесей в питьевой воде |
Технологии очистки |
| Сульфат (SO4-2) |
250 |
Медицинский вкус; Слабительный эффект для тех, кто не привык к концентрации сульфатов выше 500 мг/л |
Естественные отложения |
Обратный осмос Дистилляция Анионный обмен Электродиализ |
| Общее количество растворённых в воде твёрдых веществ (общее солесодержание) |
500 |
Жёсткость; отложения; пятна на стекле, посуде, столовых приборах; цветность воды; окрашивание; солёный вкус. |
Естественные отложения; проникновение солоноватой или соленой воды в пресную. |
Обратный осмос Дистилляция Деионизация путем ионного обмена (катионит/анионит - два слоя или смешанный слой) Электродиализ |
| Цинк (Zn+2) |
5 |
Металлический вкус |
Промышленные отходы; естественные отложения |
Обратный осмос Дистилляция Катионный обмен Эпектродиализ |
Примечания
1 MCLG - МІДУЗ - Максимальный Целевой Уровень Загрязнения - максимальный уровень загрязнения в питьевой воде, при котором не наблюдается никакого негативного влияния на здоровье человека и который обеспечивает достаточные границы безопасности. Не является обязательным для исполнения нормативом, только целью для возможного достижения.
2 MCL - МУЗ - Максимальный Уровень Загрязнения - максимально допустимый уровень содержания компонента в воде, доставляемой конечному потребителю через системы централизованного водоснабжения. Обязательны для исполнения. Заложенные границы безопасности гарантируют, что небольшое превышения стандарта не создаст риск для здоровья населения.
3 ТТ - обязательные процедуры или уровень технического соответствия, которым должны следовать централизованные (муниципальные) системы водоснабжения для обеспечения контроля над уровнем загрязнения воды.
4 Единицы измерения даны в мг/л, если не указано другое.
5 MCLG - не существовали до 1986 года, когда были внесены поправки к Акту о безопасности питьевой воды, поэтому они не предусмотрены для этих веществ.
6 Свинец и медь регулируются нормами, которые требуют проведения анализа образцов питьевой воды в местах, где используются трубопровод, содержащий свинец и медь, или стыки труб сделаны из этих металлов. Если 10% проверенных образцов содержат максимально допустимый уровень металлов (для меди - 1.3 мг/л и свинца - 0.015 мг/л), следует предпринять шаги по очистке воды.
7 В случае использования в системах питьевой воды акриламида и эпихлоргидрина каждая система должна иметь сертификат производителя или третьей стороны, подтверждающей, что дозы этих соединений не превышают:
Акриламид = 0.05%, дозируемый в концентрации 1 мг/л
Эпихлоргидрин = 0.01%, дозируемый в концентрации 20 мг/л.
8 ТТ - Правила обработки поверхностных вод требуют, чтобы системы, использующие поверхностные воды или подземные, но находящиеся в контакте с поверхностными источниками: 1) проводили дезинфекцию воды и 2) фильтрацию воды (или использовали другие технологии), чтобы следующие загрязнения удерживались на уровне:
Джардии лямблии - 99.9% - убито или инактивировано
Вирусы - 99.9% - убито или инактивировано
Легионеллы - нет стандарта, предполагается, что в случае уничтожения джардий и вирусов, лямблии также будут уничтожены
Мутность - не может быть выше ни при каких условиях 5 нефелометрических единиц. 95% ежедневно отбираемых образцов должны содержать мутность не выше 1 нефелометрической единицы (0.5 для традиционных технологий фильтрации).
Гетеротрофное число - не более 500 бактериальных колоний на 1 мл, как непрямой метод измерения эффективности дезинфекции. Само по себе Гетеротрофное число не отражает никакого влияния на организм человека.
9 Не более 5% образцов воды в течение месяца могут быть позитивны в отношении содержания коли-форм. В случае отбора в течение месяца менее 40 проб, допускается лишь одна позитивная по коли-формам проба. Каждый позитивный по коли-формам образец должен быть проверен на присутствие фекальных коли-форм. Присутствие в воде фекальных коли-форм категорически не допускается.
10 Фекальные коли-формы и E.coli (кишечная палочка) бактерии, чье присутствие показывает о возможности загрязнения воды отходами жизнедеятельности животных и человека. Микроорганизмы этих отходов могут быть причиной диареи, тошноты, головной боли и других симптомов. (Р)* - предложенный стандарт.
