Какие приборы применяют для измерения качества воды?

Какие приборы применяют для измерения качества воды

Вода - основа жизни на нашей планете. Мы используем ее для питья, приготовления пищи, гигиенических процедур, полива растений и многих других целей. Но далеко не всегда качество воды соответствует необходимым стандартам. Использование некачественной воды может привести к серьезным проблемам со здоровьем, поломке бытовой техники, ухудшению состояния сантехники и водопроводных труб.

Именно поэтому так важно регулярно контролировать качество воды, которую мы потребляем. А для этого необходимы специальные приборы, способные измерять различные параметры воды с высокой точностью. Только объективные данные, полученные с помощью надежных измерительных приборов, помогут нам быть уверенными в безопасности и пригодности воды для использования.

Параметры, определяющие качество воды

Качество воды - понятие комплексное, которое определяется целым рядом физических, химических и биологических параметров. Рассмотрим основные из них.

Физические параметры

• Температура. Влияет на растворимость газов и солей в воде, скорость протекания химических реакций, развитие микроорганизмов. Оптимальная температура питьевой воды - 7-12°С. Для измерения температуры применяют специальные термометры, такие как Afriso Bith 63 или Cewal.
• Мутность. Показывает содержание в воде взвешенных частиц (глины, ила, органических веществ). Мутная вода неприятна на вид, может иметь посторонние запахи и привкусы. Мутность измеряют в единицах NTU (нефелометрические единицы мутности). Согласно нормам ВОЗ, мутность питьевой воды не должна превышать 5 NTU.
• Цветность. Обусловлена присутствием в воде окрашенных соединений (гуминовых веществ, железа, марганца). Измеряется в градусах цветности по платиново-кобальтовой или хром-кобальтовой шкале. Цветность питьевой воды не должна превышать 20 градусов.

Химические параметры

• pH (водородный показатель). Характеризует кислотность или щелочность воды. Измеряется по шкале от 0 до 14, где 7 - нейтральная среда, меньше 7 - кислая, больше 7 - щелочная. Оптимальный pH питьевой воды - 6,5-8,5.
• Жесткость. Обусловлена наличием в воде солей кальция и магния. Различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жесткость. Измеряется в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л) или в градусах жесткости (°Ж). Повышенная жесткость приводит к образованию накипи, ухудшает вкус воды.
• Минерализация (общее солесодержание). Показывает суммарное количество растворенных в воде солей и минералов. Измеряется в миллиграммах на литр (мг/л). Оптимальная минерализация питьевой воды - 200-500 мг/л. Слишком малое или большое содержание солей ухудшает вкусовые качества воды.
• Содержание хлора. Хлор применяют для обеззараживания воды, однако его избыток может придавать воде неприятный запах и вкус, вызывать раздражение кожи и слизистых. Остаточное содержание хлора в питьевой воде не должно превышать 0,3-0,5 мг/л.
• Содержание железа. Повышенное содержание железа (более 0,3 мг/л) ухудшает органолептические свойства воды, вызывает появление рыжих пятен на сантехнике, белье, посуде.

Биологические параметры

• Микробиологическая чистота. Определяется общим микробным числом (ОМЧ) - количеством колониеобразующих единиц (КОЕ) микроорганизмов в 1 мл воды. Согласно нормативам, ОМЧ питьевой воды не должно превышать 50 КОЕ/мл.
• Наличие бактерий группы кишечной палочки (БГКП). Служит индикатором фекального загрязнения воды. В питьевой воде БГКП должны полностью отсутствовать.
• Наличие патогенных микроорганизмов (сальмонелл, шигелл, вирусов). В питьевой воде недопустимо присутствие любых болезнетворных бактерий и вирусов.

Для комплексной оценки качества воды необходимо измерять все эти параметры. Причем делать это нужно регулярно, так как состав воды может меняться в зависимости от времени года, погодных условий, состояния водозаборных и очистных сооружений.

Приборы для измерения физических параметров воды

Для контроля физических параметров воды используются различные измерительные приборы. Рассмотрим основные из них.

Термометры

Температуру воды измеряют с помощью специальных термометров. В зависимости от конструкции и назначения, выделяют:

• Аксиальные термометры (Afriso Bith 63). Устанавливаются непосредственно в трубопровод, имеют погружную гильзу. Диапазон измерения - от 0 до 120°С. Такие термометры удобны для контроля температуры в системах отопления и ГВС.
• Накладные термометры (Afriso Ath 63F). Крепятся на поверхности трубы с помощью пружины или хомута. Не требуют врезки в трубопровод. Применяются для ориентировочного измерения температуры теплоносителя.
• Термометры дымовых газов (Afriso RT). Используются для измерения температуры уходящих газов в котлах и дымоходах. Диапазон измерения - до 500°С.

Турбидиметры

Мутность воды измеряют с помощью турбидиметров - приборов, основанных на принципе рассеяния света взвешенными частицами. Чем выше концентрация частиц - тем сильнее рассеяние и выше показания прибора.

Турбидиметры бывают стационарными (лабораторными) и портативными. Последние удобны для выездных измерений, но уступают по точности стационарным моделям.

Выбирая турбидиметр, обращайте внимание на диапазон измерений (стандартный - 0-100 NTU), погрешность (лучше 2% и менее), наличие пыле- и водозащиты корпуса.

Колориметры

Для измерения цветности воды применяются колориметры. Принцип их работы основан на сравнении интенсивности окраски пробы воды с эталонной шкалой. Современные приборы позволяют измерять цветность в широком диапазоне - от 5 до 500 градусов.

При выборе колориметра обратите внимание на его спектральный диапазон (оптимально - видимая + УФ область), набор встроенных шкал и возможность их расширения, погрешность измерения (1-5%).

Колориметры, как и турбидиметры, выпускаются в портативном и стационарном исполнении. Цены стартуют от 10000-15000 грн за портативные модели и от 30000-40000 грн за лабораторные приборы.

Приборы для измерения химических параметров воды

Для контроля химического состава воды применяется целый спектр измерительных приборов и тест-систем. Основные из них - pH-метры, кондуктометры, фотометры, тест-полоски.

pH-метры

pH-метры служат для измерения водородного показателя - параметра, характеризующего кислотность или щелочность среды. Принцип действия pH-метров основан на измерении ЭДС электродной системы, которая изменяется в зависимости от концентрации ионов водорода в растворе.

pH-метры выпускаются в портативном (карманном), настольном и промышленном (стационарном) исполнении. Карманные модели удобны для экспресс-анализа, но уступают по точности и функциональности настольным и промышленным приборам.

При выборе pH-метра обратите внимание на диапазон измерения (стандартный - от 0 до 14 pH), разрешение (0,01-0,1 pH), погрешность (0,01-0,2 pH), класс защиты корпуса, тип и ресурс электродов.

Кондуктометры

Кондуктометры измеряют электропроводность воды, которая зависит от концентрации растворенных солей и минералов. Чем выше минерализация - тем выше электропроводность.

По электропроводности можно косвенно судить о солесодержании воды. Этот параметр важен для контроля качества питьевой воды, а также для предотвращения образования накипи в бытовой технике и промышленном оборудовании.

Кондуктометры, как и pH-метры, выпускаются в портативном, настольном и промышленном исполнении. При выборе прибора важно учитывать диапазон измерения (у разных моделей - от 0-200 мкСм/см до 0-2000 мСм/см), разрешение (0,1-1%), погрешность (0,5-2%), термокомпенсацию, класс защиты.

Фотометры и колориметры

Фотометрами и колориметрами измеряют содержание в воде различных химических веществ - железа, нитратов, нитритов, аммония, хлора, фосфатов, марганца и др. Принцип их работы основан на измерении интенсивности окраски пробы воды после добавления специальных реагентов.

Фотометры позволяют определять концентрации веществ в очень широких пределах - от сотых долей до сотен и тысяч мг/л. При этом они отличаются высокой селективностью - способностью избирательно реагировать на присутствие определенного вещества.

Выбирая фотометр, обратите внимание на перечень определяемых параметров, диапазоны и погрешность измерений, расход реагентов, совместимость с различными стандартами (ISO, EPA, DIN).

Тест-полоски

Тест-полоски - простой и недорогой способ экспресс-анализа воды по нескольким параметрам. Типичный набор включает определение pH, общей жесткости, свободного хлора, нитратов, нитритов, железа. Некоторые тест-полоски дополнительно измеряют щелочность, медь, фосфаты.

Принцип действия тест-полосок основан на изменении окраски реагентных подушечек при погружении в анализируемую воду. Концентрацию веществ определяют визуально, сравнивая цвет подушечек с эталонной шкалой.

Тест-полоски не могут заменить лабораторный анализ, но удобны для быстрой оценки качества воды в полевых и домашних условиях. При покупке обращайте внимание на перечень определяемых параметров, количество тестов в упаковке и срок годности. Цена одной упаковки тест-полосок (50-100 штук) - от 200 до 1000 грн.

Приборы для микробиологического анализа воды

Микробиологический контроль - важнейшая составляющая оценки качества воды. Ведь даже кристально чистая на вид вода может содержать опасные бактерии и вирусы. Для их выявления применяются специальные микробиологические тесты и приборы.

Микробиологические тесты и системы

Классический метод микробиологического анализа - посев пробы воды на питательные среды с последующим подсчетом выросших колоний бактерий. Этот метод точный, но трудоемкий и длительный (от 24 до 72 часов).

Более быстрые результаты дают готовые микробиологические тесты и системы, такие как:

• Тесты Petrifilm. Представляют собой готовые питательные среды в виде пластин с нанесенным сухим гелем и селективными добавками. Для анализа достаточно нанести каплю воды на поверхность пластины и инкубировать в термостате. Срок получения результатов - от 24 до 48 часов. Petrifilm-тесты позволяют определять общее микробное число (ОМЧ), БГКП, стафилококки, плесневые грибы и др.
• Дипслайды. Культуральные системы с селективными и дифференциальными питательными средами для одновременного выявления нескольких групп микроорганизмов. Представляют собой пластиковую подложку с нанесенным слоем агара. Принцип действия - погружение дипслайда в пробу воды на 15-20 секунд с последующей инкубацией. Результаты получают через 24-48 часов.
• Симпластины. Одноразовые устройства с сухими питательными средами для количественного и качественного анализа. Принцип работы - прокачивание определенного объема пробы воды через питательную среду с помощью вакуумного насоса. После инкубации подсчитывают количество выросших колоний и идентифицируют микроорганизмы.

Цены на микробиологические тесты зависят от типа, количества тестов в упаковке, срока годности. В среднем, одна упаковка на 25-100 анализов стоит от 1000 до 5000 грн.

Экспресс-тесты на кишечную палочку и другие бактерии

Для быстрого выявления бактерий группы кишечной палочки (БГКП) применяются специальные экспресс-тесты. Они основаны на ферментативной активности бактерий и дают результат уже через 18-24 часа.

Кроме тестов на БГКП, существуют экспресс-системы для выявления сальмонелл, стафилококков, легионелл, псевдомонад и других условно-патогенных и патогенных бактерий.

Дополнительные приборы для контроля качества воды

Кроме измерительных приборов для физико-химического и микробиологического анализа, существуют вспомогательные устройства, которые помогают контролировать работу водопроводных сетей и предотвращать аварии. К ним относятся манометры, реле давления, расходомеры.

Манометры

Манометры служат для измерения давления воды в трубопроводах и емкостях. Они помогают контролировать работу насосного оборудования, выявлять утечки, регулировать подачу воды.

По типу подключения манометры делятся на:

• Радиальные (с нижним подключением) - Afriso RF, Cewal, Honeywell M07M-A10. Они компактны, просты в установке, но требуют свободного пространства под прибором.
• Аксиальные (с задним подключением) - Afriso Bith 63, Honeywell M38K-A16. Такие манометры крепятся непосредственно на трубопроводе, не требуют дополнительного пространства.

Важные характеристики манометров - диаметр корпуса (50-100 мм), диапазон измерения (6-16 бар), класс точности (1,5-2,5), степень защиты (IP40-IP54), материал корпуса (пластик, нержавеющая сталь).

Реле давления

Реле давления - электромеханические устройства, которые контролируют давление в системе и управляют работой насосов, компрессоров, вентиляторов в зависимости от заданных параметров.

Принцип действия реле давления - замыкание или размыкание электрической цепи при достижении определенного порогового значения давления. Это позволяет автоматизировать работу оборудования, защищать его от перегрузок и "сухого хода".

Основные параметры реле давления:

• Тип (механическое, электронное)
• Диапазон регулировки давления (1-12 бар)
• Дифференциал (разница между давлением включения и отключения)
• Максимальный коммутируемый ток (10-30 А)
• Класс защиты (IP44-IP54)

Примеры реле давления для систем водоснабжения - Honeywell DDS76-1, Honeywell 3/4". Их цена - от 1000 до 3000 грн в зависимости от модели и функционала.

Расходомеры

Расходомеры измеряют количество протекающей по трубопроводу воды. Они нужны для учета потребления, выявления утечек, контроля работы очистных систем, дозирования реагентов.

Выделяют несколько типов расходомеров:

• Тахометрические (крыльчатые, турбинные). Принцип действия основан на измерении числа оборотов крыльчатки или турбины, которые вращаются под напором проходящей воды. Точность - 1-2%. Простые и недорогие, но чувствительные к загрязнениям и требуют регулярной поверки.
• Электромагнитные. Работают по принципу электромагнитной индукции - измеряют ЭДС, которая возникает при прохождении воды через магнитное поле. Точность - 0,5-1%. Не имеют движущихся частей, не чувствительны к примесям, но более дорогие.
• Ультразвуковые. Измеряют скорость потока по времени прохождения ультразвуковых импульсов через воду. Точность - 0,5-1%. Не создают гидравлического сопротивления, подходят для больших диаметров труб. Но чувствительны к наличию воздуха в воде и требуют точной установки.

При выборе расходомера учитывайте диаметр трубопровода, расход воды, допустимую потерю напора, класс точности, выходные сигналы (импульсный, аналоговый, цифровой).