Які прилади застосовують для вимірювання якості води
Вода – основа життя на нашій планеті. Ми використовуємо її для пиття, приготування їжі, гігієнічних процедур, поливу рослин та багатьох інших цілей. Але далеко не завжди якість води відповідає необхідним стандартам. Використання неякісної води може призвести до серйозних проблем зі здоров'ям, поломки побутової техніки, погіршення стану сантехніки та водопровідних труб.
Саме тому важливо регулярно контролювати якість води, яку ми споживаємо. А для цього необхідні спеціальні прилади, які здатні вимірювати різні параметри води з високою точністю. Тільки об'єктивні дані, отримані за допомогою надійних вимірювальних приладів, допоможуть нам бути впевненими у безпеці та придатності води для використання.
Параметри, що визначають якість води
Якість води - поняття комплексне, яке визначається цілим рядом фізичних, хімічних та біологічних параметрів. Розглянемо основні їх. Фізичні параметри
Температура. Впливає на розчинність газів та солей у воді, швидкість протікання хімічних реакцій, розвиток мікроорганізмів. Оптимальна температура питної води – 7-12°С. Для вимірювання температури застосовують спеціальні термометри, такі як Afriso Bith 63 чи Cewal.
Мутність. Показує вміст у воді завислих частинок (глини, мулу, органічних речовин). Мутна вода неприємна на вигляд, може мати сторонні запахи та присмаки. Мутність вимірюють в одиницях NTU (нефелометричні одиниці каламутності). Відповідно до норм ВООЗ, каламутність питної води має перевищувати 5 NTU.
Кольоровість. Зумовлена присутністю у воді забарвлених сполук (гумінових речовин, заліза, марганцю). Вимірюється в градусах кольоровості за платиново-кобальтовою або хром-кобальтовою шкалою. Кольоровість питної води має перевищувати 20 градусів.
Хімічні параметри
pH (водневий показник). Характеризує кислотність чи лужність води. Вимірюється за шкалою від 0 до 14, де 7 – нейтральне середовище, менше 7 – кисле, більше 7 – лужне. Оптимальний pH питної води – 6,5-8,5.
Жорсткість. Обумовлена наявністю у воді солей кальцію та магнію. Розрізняють тимчасову (карбонатну) та постійну (некарбонатну) жорсткість. Вимірюється в міліграм-еквівалентах на літр (мг-екв/л) або градусах жорсткості (°Ж). Підвищена жорсткість призводить до утворення накипу, що погіршує смак води.
Мінералізація (загальний вміст солі). Показує сумарну кількість розчинених у воді солей та мінералів. Вимірюється у міліграмах на літр (мг/л). Оптимальна мінералізація питної води – 200-500 мг/л. Занадто малий чи великий вміст солей погіршує смакові якості води.
Вміст хлору. Хлор застосовують для знезараження води, проте його надлишок може надавати воді неприємного запаху та смаку, викликати подразнення шкіри та слизових. Залишковий вміст хлору у питній воді не повинен перевищувати 0,3-0,5 мг/л.
Вміст заліза. Підвищений вміст заліза (понад 0,3 мг/л) погіршує органолептичні властивості води, спричиняє появу рудих плям на сантехніці, білизні, посуді.
Біологічні параметри
Мікробіологічна чистота. Визначається загальним мікробним числом (ОМЧ) - кількістю колонієутворюючих одиниць (КОЕ) мікроорганізмів в 1 мл води. Згідно з нормативами, ЗМЧ питної води не має перевищувати 50 КУО/мл.
Наявність бактерій групи кишкової палички (БГКП). Служить індикатором фекального забруднення води. У питній воді БГКП мають бути повністю відсутніми.
Наявність патогенних мікроорганізмів (сальмонел, шигел, вірусів). У питній воді неприпустима присутність будь-яких хвороботворних бактерій та вірусів.
Для комплексної оцінки якості води необхідно виміряти всі ці параметри. Причому робити це потрібно регулярно, оскільки склад води може змінюватися в залежності від пори року, погодних умов, стану водозабірних та очисних споруд.
Прилади для вимірювання фізичних параметрів води
Для контролю фізичних параметрів води використовують різні вимірювальні прилади. Розглянемо основні їх.
Термометри
Температуру води вимірюють за допомогою спеціальних термометрів. Залежно від конструкції та призначення, виділяють:
Аксіальні термометри (Afriso Bith 63). Встановлюються безпосередньо в трубопровід, мають занурювальну гільзу. Діапазон виміру - від 0 до 120°С. Такі термометри зручні для контролю температури в системах опалення та ГВП.
Термометри накладні (Afriso Ath 63F). Кріпляться на поверхні труби за допомогою пружини або хомута. Не вимагають врізання в трубопровід. Застосовуються для орієнтовного вимірювання температури теплоносія.
Термометри відпрацьованих газів (Afriso RT). Використовуються для вимірювання температури газів у котлах і димоходах. Діапазон виміру - до 500°С.
Турбідиметри
Мутність води вимірюють за допомогою турбідиметрів - приладів, заснованих на принципі розсіювання світла завислими частинками. Чим вище концентрація частинок - тим більше розсіювання і вище показання приладу.
Турбідиметри бувають стаціонарними (лабораторними) та портативними. Останні зручні для виїзних вимірювань, але поступаються точності стаціонарним моделям.
Вибираючи турбідиметр, звертайте увагу на діапазон вимірювань (стандартний - 0-100 NTU), похибка (краще 2% і менше), наявність пило- та водозахисту корпусу.
Колориметри
Для вимірювання кольоровості води використовуються колориметри. Принцип роботи заснований на порівнянні інтенсивності забарвлення проби води з еталонною шкалою. Сучасні прилади дозволяють вимірювати кольоровість у широкому діапазоні – від 5 до 500 градусів.
При виборі колориметра зверніть увагу на спектральний діапазон (оптимально - видима + УФ область), набір вбудованих шкал і можливість їх розширення, похибка вимірювання (1-5%).
Колориметри, як і турбідиметри, випускаються в портативному та стаціонарному виконанні. Ціни стартують від 10000-15000 грн за портативні моделі та від 30000-40000 грн за лабораторні прилади.
Для контролю хімічного складу води застосовується цілий спектр вимірювальних приладів та тест-систем. Основні з них – pH-метри, кондуктометри, фотометри, тест-смужки.
pH-метри
pH-метри служать для вимірювання водневого показника – параметра, що характеризує кислотність або лужність середовища. Принцип дії pH-метрів ґрунтується на вимірі ЕРС електродної системи, яка змінюється в залежності від концентрації іонів водню в розчині.
pH-метри випускаються в портативному (кишеньковому), настільному та промисловому (стаціонарному) виконанні. Кишенькові моделі зручні для експрес-аналізу, але поступаються за точністю та функціональністю настільним та промисловим приладам.
При виборі pH-метра зверніть увагу на діапазон вимірювання (стандартний - від 0 до 14 pH), роздільна здатність (0,01-0,1 pH), похибка (0,01-0,2 pH), клас захисту корпусу, тип і ресурс електродів.
Кондуктометри
Кондуктометри вимірюють електропровідність води, яка залежить від концентрації розчинених солей та мінералів. Чим вища мінералізація - тим вища електропровідність.
По електропровідності можна побічно судити про солевміст води. Цей параметр важливий для контролю якості питної води, а також для запобігання утворенню накипу в побутовій техніці та промисловому устаткуванні.
Кондуктометри, як і pH-метри, випускаються в портативному, настільному та промисловому виконанні. При виборі приладу важливо враховувати діапазон вимірювання (у різних моделей - від 0-200 мксм/см до 0-2000 мсм/см), роздільна здатність (0,1-1%), похибка (0,5-2%), термокомпенсацію, Клас захисту.
Фотометри та колориметри
Фотометрами та колориметрами вимірюють вміст у воді різних хімічних речовин - заліза, нітратів, нітритів, амонію, хлору, фосфатів, марганцю та ін. Принцип їх роботи заснований на вимірюванні інтенсивності фарбування проби води після додавання спеціальних реагентів.
Фотометри дозволяють визначати концентрації речовин у дуже широких межах - від сотих часток до сотень та тисяч мг/л. При цьому вони відрізняються високою селективністю – здатністю вибірково реагувати на присутність певної речовини.
Вибираючи фотометр, зверніть увагу на перелік параметрів, діапазони і похибка вимірювань, витрата реагентів, сумісність з різними стандартами (ISO, EPA, DIN).
Тест-смужки
Тест-смужки - простий та недорогий спосіб експрес-аналізу води за декількома параметрами. Типовий набір включає визначення pH, загальної жорсткості, вільного хлору, нітратів, нітритів, заліза. Деякі тест-смужки додатково вимірюють лужність, мідь, фосфати.
Принцип дії тест-смужок заснований на зміні забарвлення реагентних подушечок при зануренні в аналізовану воду. Концентрацію речовин визначають візуально, порівнюючи колір подушечок із еталонною шкалою.
Тест-смужки не можуть замінити лабораторний аналіз, але зручні для швидкої оцінки якості води у польових та домашніх умовах. При покупці звертайте увагу на перелік параметрів, кількість тестів в упаковці та термін придатності. Ціна однієї упаковки тест-смужок (50-100 штук) – від 200 до 1000 грн.
Прилади для мікробіологічного аналізу води
Мікробіологічний контроль – найважливіша складова оцінки якості води. Адже навіть кришталево чиста на вигляд вода може містити небезпечні бактерії та віруси. Для їх виявлення застосовуються спеціальні мікробіологічні тести та прилади.
Мікробіологічні тести та системи
Класичний метод мікробіологічного аналізу - посів проби води на живильні середовища з наступним підрахунком колоній бактерій, що виросли. Цей метод точний, але трудомісткий та тривалий (від 24 до 72 годин).
Швидші результати дають готові мікробіологічні тести та системи, такі як:
Тести Petrifilm. Є готовими живильними середовищами у вигляді пластин з нанесеним сухим гелем і селективними добавками. Для аналізу достатньо нанести краплю води на поверхню пластини та інкубувати у термостаті. Термін отримання результатів – від 24 до 48 годин.
Petrifilm-тести дозволяють визначати загальне мікробне число (ЗМЧ), БГКП, стафілококи, плісняві гриби та ін.
Діпслайди. Культуральні системи з селективними та диференціальними поживними середовищами для одночасного виявлення кількох груп мікроорганізмів. Є пластиковою підкладкою з нанесеним шаром агару. Принцип дії - занурення дипслайду в пробу води на 15-20 секунд із наступною інкубацією. Результати одержують через 24-48 годин.
Симпластини. Одноразові пристрої із сухими живильними середовищами для кількісного та якісного аналізу. Принцип роботи – прокачування певного обсягу проби води через живильне середовище за допомогою вакуумного насосу. Після інкубації підраховують кількість колоній, що виросли, і ідентифікують мікроорганізми.
Ціни на мікробіологічні випробування залежать від типу, кількості випробувань в упаковці, терміну придатності. У середньому одна упаковка на 25-100 аналізів коштує від 1000 до 5000 грн.
Експрес-тести на кишкову паличку та інші бактерії
Для швидкого виявлення бактерій групи кишкової палички (БГКП) застосовують спеціальні експрес-тести. Вони засновані на ферментативну активність бактерій і дають результат вже через 18-24 години.
Крім тестів на БГКП, існують експрес-системи для виявлення сальмонел, стафілококів, легіонел, псевдомонад та інших умовно-патогенних та патогенних бактерій.
Додаткові прилади для контролю якості води
Крім вимірювальних приладів для фізико-хімічного та мікробіологічного аналізу, існують допоміжні пристрої, які допомагають контролювати роботу водопровідних мереж та запобігати аваріям. До них відносяться манометри, реле тиску, витратоміри.
Манометри
Манометри служать для вимірювання тиску води у трубопроводах та ємностях. Вони допомагають контролювати роботу насосного обладнання, виявляти витоку, регулювати подачу води.
За типом підключення манометри поділяються на:
Радіальні (з нижнім підключенням) – Afriso RF, Cewal, Honeywell M07M-A10. Вони компактні, прості у встановленні, але вимагають вільного простору під приладом.
Аксіальні (з заднім підключенням) – Afriso Bith 63, Honeywell M38K-A16. Такі манометри кріпляться безпосередньо на трубопроводі, не потребують додаткового простору. Важливі характеристики манометрів – діаметр корпусу (50-100 мм), діапазон вимірювання (6-16 бар), клас точності (1,5-2,5), ступінь захисту (IP40-IP54), матеріал корпусу (пластик, нержавіюча сталь).
Реле тиску
Реле тиску - електромеханічні пристрої, які контролюють тиск у системі та керують роботою насосів, компресорів, вентиляторів залежно від заданих параметрів.
Принцип дії реле тиску - замикання або розмикання електричного ланцюга при досягненні певного значення порогового тиску. Це дозволяє автоматизувати роботу обладнання, захищати його від перевантажень та "сухого ходу".
Основні параметри реле тиску:
Тип (механічне, електронне)
Діапазон регулювання тиску (1-12 бар)
Диференціал (різниця між тиском включення та відключення)
Максимальний струм, що комутується (10-30 А)
Клас захисту (IP44-IP54)
Приклади реле тиску для систем водопостачання - Honeywell DDS76-1, Honeywell 3/4". Їх ціна - від 1000 до 3000 грн. залежно від моделі та функціоналу.
Витратоміри
Витратоміри вимірюють кількість води, що протікає по трубопроводу. Вони необхідні обліку споживання, виявлення витоків, контролю роботи очисних систем, дозування реагентів.
Виділяють кілька типів витратомірів:
Тахометричні (крильчасті, турбінні). Принцип дії заснований на вимірюванні числа обертів крильчатки або турбіни, які обертаються під натиском води, що проходить. Точність – 1-2%. Прості та недорогі, але чутливі до забруднень і потребують регулярної перевірки.
Електромагнітні. Працюють за принципом електромагнітної індукції – вимірюють ЕРС, що виникає при проходженні води через магнітне поле. Точність – 0,5-1%. Не мають частин, що рухаються, не чутливі до домішок, але дорожчі.
Ультразвукові. Вимірюють швидкість потоку за часом проходження ультразвукових імпульсів через воду. Точність – 0,5-1%. Чи не створюють гідравлічного опору, підходять для великих діаметрів труб. Але чутливі до наявності повітря у воді та потребують точної установки.
При виборі витратоміра враховуйте діаметр трубопроводу, витрату води, втрату напору, клас точності, вихідні сигнали (імпульсний, аналоговий, цифровий).
