Сероводород в воде
Примерно полгода назад мои друзья попросили помочь определиться с системой водоподготовки для частного дома. Источником водоснабжения является скважина глубиной 40 метров. Изначально я предположил, что вода будет иметь состав свойственный для грунтовых вод. Так, скважина считается артезианской, если имеет защищенный горизонт. Т.е. не имеет контакта с атмосферой и не загрязняется различной органикой. Как правило, защиту артезианских вод обеспечивает слой глины. Слой плотной глины начинается на глубине в среднем от 25 до 75 метров. Глубже этого слоя глины воду можно считать артезианской. В такой воде практически не будет органики и кислорода. Если позволит минеральный состав (солесодержание воды должно быть меньше 1000 мг/л), данная вода считается питьевой.
На территории Саратовской области артезианские воды начинаются с глубины 100 м, поэтому я предположил, что скважина с глубиной 40 метров, скорее всего, будет с грунтовой водой. Т.е. будет загрязнена органикой и в воде будет кислород, т.к. имеет контакт с поверхностными водами богатыми органикой и кислородом.
Я настоятельно рекомендовал сделать полный анализ воды на соответствие требованиям СанПин 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода» на БАК и Хим анализ, но… оставим это за скобками.
Итак, мне привезли воду из скважины на анализ. Я делаю анализы для наладки водно-химического режима котельных. Поэтому могу сделать анализ с достаточной точностью на следующие показатели: Солесодержание, жесткость, щелочность, рН, железо, кислород, СО2, ОВП.
В результате анализов были получены следующие данные:
Солесодержание – 261 мг/л
Жесткость – 2,6 мг-экв/л
Щелочность – 1,0 мг-экв/л
рН – 5,8
ОВП + 28 мВ
Железо – менее 0,1 мг/л
СО2 – 133 мг/л
Как видно по анализам вода имеет низкий рН. Ниже чем установлен в СанПине ( 6,0-9,0). Это говорит о том, что данная вода насыщена диоксидом углерода (СО2). Если в поверхностных водах рН, как правило, составляет 7,6-8,0 (при это концентрация СО2 в воде составляет 2,5-5 мг/л), то в данной скважине концентрация СО2 составляет 133 мг/л!!! Из за этого наблюдается низкий рН воды. Необходимо добавить, что индекс насыщения данной воды составляет минус 2,2. Это говорит о сильной коррозионной активности данной воды. Если учесть, что в данной воде практически не содержится кислорода (окислительно-восстановительный потенциал всего + 28) и то, что СО2 из воды не уходит в атмосферу можно сказать, что данная вода является артезианской. Вероятно, слой плотной глины начинается очень близко к поверхности в месте расположения дома.
Я предложил для поднятия рН воды производить её безнапорную аэрацию. Т.к. СО2 в воде довольно много он бы легко отгонялся обычным разбрызгиванием воды в определенном объеме и, соответственно, рН воды сразу бы возрастало до приемлемых значений.
В этом можно убедиться просто налив такой воды в стакан и замерив рН. Изначально значение рН было 5,8. Через 8 часов значение рН было 6,4 и через 14 часов 6,8. Значению рН 6,4 соответствует концентрация СО2 в воде – 33 мг/л, а значению рН 6,8 – концентрация СО2 – 17 мг/л. Затем даже через 2 суток значение рН выросло только до 7,1, что соответствует концентрации СО2 в воде – 6,8 мг/л. В теории СО2 в воде и в атмосфере должно сравняться, т.е. быть равным 0,4 мг/л, но таких показателей возможно достичь только при интенсивной отгонке СО2 из воды (к примеру аэрация или распыление в объеме воздуха).
Можно сказать, что чем больше углекислоты в воде, тем эффективнее она будет из воды удаляться. В данном случае, я думаю, достаточно обычной безнапорной аэрации.
Но если использовать аэрацию воды, то такая вода будет подвергаться насыщению кислородом воздуха, а так же загрязнению различными веществами, содержащимися в воздухе. Поэтому придется после безнапорной аэрации как минимум использовать ультрафиолетовое обеззараживание и фильтр с активным углем.
В результате воду вообще решили не очищать. Непосредственно в скважине был установлен картриджный фильтр тонкой очистки. Затем вода под давлением поступает в гидроаккумуляторный бак, который, прежде всего, осуществляет функцию бака запаса воды (бак порядка 150 литров). После бака вода поступает на потребление.
Итак, вначале все было хорошо. Лето, полив, большой расход воды через систему. В декабре этого года (2018) владельцы обратились ко мне с жалобой на запах сероводорода от воды. Причем вода непосредственно после скважины сероводородом не пахла, а после гидроаккумуляторного бака имела устойчивый запах сероводорода.
Привезли мне воду с запахом сероводорода на повторный анализ. В результате анализ воды был практически идентичен первому анализу воды кроме железа. Концентрация железа во второй пробе была 0,4 мг/л. Вероятно, это вызвано коррозией металлических труб из-за низкого рН воды. Но это вполне очевидно. Гораздо более интересен факт появления сероводорода в воде. Здесь необходимо остановиться подробно.
Откуда в воде может появиться сероводород, если изначально (в источнике водоснабжения) его нет?
Очевидно, что в данном случае сероводород, а точнее сульфид-ион, появляется в воде в результате жизнедеятельности анаэробных бактерий. Это бактерии, которые появляются в воде при наличии в ней органики и отсутствии газообразного кислорода. Если в воде присутствует газообразный кислород и органика, то развиваются аэробные бактерии. На самом деле и аэробные и анаэробные микроорганизмы используют в своей жизнедеятельности кислород, просто аэробные берут кислород из воздуха, а анаэробные из неорганических соединений, таких как NOx, SO4 и т.п.
Можно сказать, что если в воде присутствует органика и вода имеет контакт с воздухом, в такой воде развиваются аэробные бактерии, постепенно окисляя органическое вещество, используя для этого кислород воздуха.
Если в воде имеется органическое вещество и вода не имеет контакта с кислородом воздуха, то в такой воде развиваются анаэробные бактерии, использующие для окисления органического вещества кислород, входящий в состав анионов (т.е. часть минерального состава воды).
В данном случае, я думаю, происходит следующий процесс:
Вода, попадая в систему трубопроводов с гидроаккумуляторным баком, загрязняется органикой. Возможно, это произошло только единовременно (предположим, не была дезинфицирована система трубопроводов перед первым пуском). Тем не менее, органики оказалось достаточно для развития анаэробных бактерий. Кислорода в воде нет и, соответственно, развился тип бактерий использующих для своей жизнедеятельности кислород сульфата SO4 (вероятнее всего). Сульфата в исходной воде не менее 25 мг/л. Хотя я и не делаю анализы на сульфат, но в данном случае это очевидно.
Соответственно получается, что если у сульфата SO4 забрать кислород получится сульфид ион S2-. Причем сульфид ион в воде содержится в трех формах и зависит от рН воды. Так при рН воды 10,5 в воде содержится фактически только сульфид S2- и гидросульфид HS—. При рН 7 содержится в виде сульфида и гидросульфида около 47 % и виде сероводорода, соответственно, 53 %. При рН воды 6,0 сульфида и гидросульфида в воде только 10 % и 90 % сероводорода.
В нашем случае рН воды 5,8, соответственно, практически весь сульфид содержится в виде газообразного сероводорода. Стоит заметить, что если бы рН воды был бы, предположим, 9,0 то сероводорода было бы 1%, а сульфида 99 %, но все равно отсутствие запаха сероводорода всего лишь маскировало присутствие сульфида в воде и такая вода, содержащая сильный восстановитель, будет обладать сильной коррозионной агрессивностью, прежде всего по отношению к цветному металлу.
Как же бороться с анаэробными бактериями производящими сероводород?
Прежде всего, в воде должна отсутствовать органика или должен присутствовать кислород воздуха.
Наиболее очевидным решением в данном случае является установка безнапорной аэрации. В данном случае сразу решается 2 проблемы. Во первых из воды отгоняется избыточная углекислота и, соответственно, растет рН воды, во вторых вода насыщается кислородом и, соответственно, в воде будут отсутствовать анаэробные бактерии производящие сульфид-ион.
Но здесь имеется недостаток. Вода в процессе аэрации будет подвергаться вторичному загрязнению воздухом, и будет требоваться установка ультрафиолета и угля. Причем бак системы аэрации придется время от времени чистить.
Поэтому для начала было принято простое решение продезинфицировать систему подачи воды с аккумуляторным баком раствором перекиси водорода. После дезинфекции запах сероводорода у воды исчез.
Теперь остается только наблюдать. В случае повторного появления запаха сероводорода, вероятно, все таки, придется делать безнапорную аэрацию.
А значение рН воды можно повысить и без аэрации, просто установив фильтр с кальцитом и время от времени дозасыпать его.
