Контроль качества воды

КОНТРОЛЬ 
КАЧЕСТВА ВОДЫ

Л.С. АЛЕКСЕЕВ

4-е издание, переработанное и дополненное

Допущено Государственным комитетом Российской Федерации 
по строительству и жилищно-коммунальному комплексу в качестве учебника для студентов средних специальных учебных заведений, 
обучающихся по специальности 08.02.04 «Водоснабжение и водоотведение»

Москва
ИНФРА-М
2021

УЧЕБНИК

УДК 628(07)
ББК 38.761.1я723
 
К64

Р е ц е н з е н т ы:
д-р хим. наук, проф., зав. кафедрой Московского государственного строительного университета Б.Н. ФРОГ; 
д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой Московского института коммунального 
хозяйства и строительства И.И. ПАВЛИНОВА

К64

© Алексеев Л.С., 2009

Подписано в печать 06.10.2020.
Формат 6090/16. Бумага типографская.
Гарнитура «Newton». Печать офсетная.
Усл. печ. л. 9,94.
ППТ20. Заказ №

ТК  55150-1206094-201208

ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29
E-mail: books@infra-m.ru     http://www.infra-m.ru

ISBN 978-5-16-010316-7 (print)
ISBN 978-5-16-102255-9 (online)

Алексеев Л.С.
Контроль качества воды : учебник / Л.С. Алексеев. — 4-е изд., 
перераб. и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 159 с. — (Среднее 
профессиональное образование).

ISBN 978-5-16-010316-7 (print)
ISBN 978-5-16-102255-9 (online)
В учебнике освещены способы определения эффективности работы водоочистных и водоподготовительных сооружений, а также установок по обработке осадка. 
Рассмотрены методы и технологии лабораторно-производственного контроля за качеством природных, водопроводных и сточных вод. 
Для студентов строительных техникумов, обучающихся по специально сти 08.02.04 
«Водоснабжение и водоотведение».
УДК 628(07)
ББК 38.761.1я723

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29



Содержание

ВВедение.........................................................................................5

Раздел 1.
Технологический конТРоль пРоцессоВ.
обРабоТки пРиРодных и.Технических.Вод..........8

1.1. Оценка качества природных, питьевых

и технических вод ........................................................ 8

1.2. Лабораторнопроизводственный контроль

качества воды в системах хозяйственно
питьевого и производственного водоснабжения.... 14

1.3. Контроль предварительной обработки воды,

процессов коагулирования, отстаивания,
фильтрования ............................................................. 19

1.4. Контроль процессов обеззараживания воды........... 26
1.5. Контроль процессов фторирования,

обесфторивания, обезжелезивания воды,
удаления марганца..................................................... 30

1.6. Контроль процессов стабилизационной

обработки воды. Удаление газов: кислорода,
сероводорода.............................................................. 32

1.7. Контроль процессов умягчения, опреснения

и обессоливания воды ............................................... 37

1.8. Контроль гидрохимического режима работы

оборотных систем охлаждающего
водоснабжения........................................................... 42

1.9. Контроль процесса охлаждения воды ...................... 48
1.10. Упражнения и задачи ................................................. 50

Раздел 2.
Технологический конТРоль пРоцессоВ.
очисТки сТочных.Вод..................................................76

2.1. Общие положения....................................................... 76
2.2. Классификация сточных вод.

Виды загрязнений и методы их удаления................ 82

2.3. Контроль процессов механической

очистки сточных вод .................................................. 89

2.4. Контроль работы сооружений аэробной

биологической очистки сточных вод........................ 96

2.5. Контроль процессов доочистки

и обеззараживания сточных вод ............................ 108

2.6. Контроль процессов обработки осадков.

Процессы метанового брожения
и контроль работы метантенков............................. 116

2.7. Контроль работы сооружений обезвоживания

и сушки осадка ......................................................... 128

2.8. Контроль процессов обработки

промышленных стоков и методов
извлечения из них вредных веществ ..................... 133

2.9. Контроль деструктивных методов очистки

промышленных сточных вод ................................... 139

2.10. Упражнения и задачи ............................................... 142

заключение............................................................................................157

лиТеРаТуРа..............................................................................................158



ВВедение

В условиях все расширяющегося внедрения в водное хозяйство 

прогрессивных технических решений в области водоподготовки и 
очистки сточных вод научно обоснованный контроль качества 
воды является одним из важнейших факторов санитарноэпидемиологического благополучия населенных пунктов, а также предотвращения техногенных и экологических катастроф. Зачастую 
состав воды определяет набор водообрабатывающих сооружений 
и величину удельного расхода воды для различных абонентов водопровода и систем водоотведения.

Эффективное осуществление такого контроля зависит от наличия в стране подготовленных специалистовтехнологов высшей и 
средней квалификации. Курс «Контроль качества воды» изучается 
после того, как студенты уже ознакомились с большей частью общеобразовательных и специальных дисциплин, и может, таким 
образом, рассматриваться как завершающий этап обучения по вопросам технологии обработки воды. Поэтому автор исходил из 
того, что общие вопросы очистки природных и сточных вод учащимся уже известны, и изложил часть материалов в учебнике без 
подробного рассмотрения основ технологических процессов водообработки.

Внедрение новых технологий обработки воды с применением 

большого количества реагентов и специального оборудования различного назначения неизбежно связано с повышением уровня автоматизации и приборного оснащения. Подробнее с организацией 
управления и автоматизации процессов контроля качества воды 
можно познакомиться в учебном пособии [1].

Информация о приборах и устройствах, предназначенных для 

контроля качества воды, содержится в справочнике [2]. Там же 
сообщается о принципе их действия, особенностях конструкции и 
условиях эксплуатации. 

Развитие системы частного предпринимательства, укрепление 

частных операторов в области водопользования, приватизация водоканалов приводят к необходимости разработки новых законодательных актов, направленных на регулирование отношений между 
государством и индивидуальным водопользователем. Представление 
о законодательно­правовой базе водоснабжения и принципах ор

ганизации производственного контроля и госсанэпиднадзора за 
качеством питьевой воды дает литература [3]. 

Предыдущее одноименное третье издание этого курса, подготовленное к печати проф. Л.С. Алексеевым, было выпущено Издательским Домом «ИНФРА­М» в 2004 г. В данной редакции 
третьего издания учтены полученные замечания и предложения по 
его совершенстствованию.

За прошедшее пятилетие в водном хозяйстве страны произошли 

серьезные изменения. По инициативе партии «Единая Россия» 
развернулась работа по созданию Федеральной целевой программы 
«Чистая вода», направленной на улучшение качества питьевой 
воды.

В 2006 г. появился Водный кодекс РФ, в котором прослеживается направленность на реформирование нормативной базы в духе 
европейского и североамериканского законодательства, где основной акцент делается на жестком экологическом контроле за ходом 
и результатами деятельности в водных и околоводных пространствах. Увеличение безопасности питьевого и хозяйственно­бытового водоснабжения требует усиления надзорных служб, переоснащения и повышения их статуса.

В водном хозяйстве страны все отчетливее проявляет себя необходимость пересмотра величины норматива некоторых показателей качества воды в сторону ужесточения. Поэтому требуется 
существенное повышение защитных функций очистных сооружений. 

В таких крупных мегаполисах, как Москва, Санкт­Петербург, 

Нижний Новгород и др., в последние годы наблюдается процесс 
снижения водопотребления и связанное с ним уменьшение скорости движения воды в трубопроводах, что приводит к нарушениям 
основных параметров воды по цветности и мутности. В этих условиях требования к соблюдению надлежащего санитарного состояния трубопроводов питьевой воды приобретают приоритетное 
значение. 

Бурное развитие нефтегазового промысла расширило использование мягких коррозионно­агрессивных вод в системах централизованного водоснабжения населенных пунктов, особенно в азиатской части страны. В отсутствие стабилизационной обработки 
эти воды при транспортировании по стальным трубопроводам загрязняются продуктами коррозии — железом в концентрации, превышающей его нормативное содержание в воде питьевого качества.

В материалах данной редакции учебника предпринята попытка 

учесть эти изменения. При этом, так же как и ранее, понятие 
«контроль качества воды» здесь трактуется расширительно и под 
ним понимается не столько аналитическое открытие важнейших 
ингредиентов состава воды, сколько комплекс технологических 
мероприятий по целенаправленному управлению составом воды с 
целью придания ей потребительских свойств.

Учебник написан в полном соответствии с программой дисциплины «Контроль качества воды» для специальности 2912 «Водоснабжение и водоотведение». Поэтому в нем некоторые вопросы, 
не предусмотренные программой данного учебного курса, но 
имеющие отношение к рассматриваемой проблеме, изложены 
фрагментарно. К ним относятся, в частности, вопросы оценки 
надежности технических устройств водного хозяйства, методики 
аналитических определений содержания в воде макро и микрокомпонентов, организация ведомственного контроля качества 
воды санэпидемнадзором, инспекцией рыбнадзора, органами 
охраны и использования водных ресурсов.

Современное терминологическое оформление учебного материала обеспечено в соответствии с рекомендациями [4].

Автор выражает признательность рецензентам: заведующему 

кафедрой «Охраны водных ресурсов» Московского Государственного строительного университета, проф., дру хим. наук Б.Н. Фрогу и заведующей кафедрой «Коммунального и промышленного 
водопользования» Московского института коммунального хозяйства и строительства, проф., д­ру техн. наук И.И. Павлиновой за 
ряд ценных замечаний. 



раздел 1 
ТехнологичеСкий конТроль 
процеССоВ обрабоТки природных
и ТехничеСких Вод

1.1. оценка качеСТВа природных, пиТьеВых 

и ТехничеСких Вод

Источниками водоснабжения в большинстве регионов РФ являются поверхностные воды рек (водохранилищ) и озер, на долю 
которых приходится 65–68% от общего объема водозабора. Ниже 
приводится оценка качества воды в них в зависимости от некоторых характерных показателей состава: рН, минерализованности 
(cолесодержания), жесткости, содержания взвешенных и органических веществ, а также фазоводисперсного состояния.

Сравнивая оценочные и фактические показатели состава воды 

в источниках Российской Федерации, можно отметить преобладание мягких и очень мягких, а также мало и среднеминерализованных вод в азиатской ее части и северных районах, т.е. на большей части территории страны. Повсеместное загрязнение водных 
объектов примесями антропогенного и техногенного происхождения, наблюдаемое в последние годы, обусловлено поступлением в 
них неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод, 
хозяйственнобытовых и промышленных, талых и ливневых вод с 
водосборов.

Под качеством природной воды понимают совокупность ее 

свойств, обусловленных характером и концентрацией содержащихся 
в воде примесей. Ниже дана классификация вод по различным признакам: величине рН, минерализованности, жесткости, прозрачности, цветности и размеру содержащихся в воде частиц (Журба М.Г.).



По специфике требований к качеству очищенной воды различают воду, используемую для хозяйственнопитьевых целей, нужд 
пищевой промышленности, сельского хозяйства и промышленности.

Гигиенические требования к качеству воды централизованных 

систем питьевого водоснабжения и правила контроля качества 
воды, производимой и подаваемой системами питьевого водоснабжения населенных мест в РФ, устанавливаются по [5].

Ее безопасность в эпидемиологическом отношении определяется нормативами, представленными в табл. 1.1.

Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам по обобщенным показателям 
и содержанию вредных и химических веществ (табл. 1.2).

Таблица 1.1

Нормативы по микробиологическим и паразитологическим

показателям

Таблица 1.2

Нормативы по обобщающим показателям 
и вредным химическим веществам, мг/дм3

Окончание табл. 1.2

Кроме того, действуют нормативы по вредным химическим веществам, поступающим и образующимся в процессе обработки 
воды: хлору, хлороформу, озону, формальдегиду, полиакриламиду, 
активированной кремнекислоте и полифосфатам.

Благоприятные основные органолептические свойства воды 

определяются нормативами, приведенными в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Нормативы по органолептическим показателям

Радиационная безопасность питьевой воды определяется еe соответствием нормативам по показателям общей α и βактивности.

При использовании воды для технических нужд различных видов промышленности различают воду, входящую в состав продук12

та, используемую в гидротранспорте, для мытья и охлаждения 
сырья и готовой продукции. Еe качество регламентируется отраслевыми нормативными документами.

Качество воды в значительной мере зависит от ее ионного состава. Для подавляющего большинства природных вод общее солесодержание достаточно точно определяется катионами Са2+, Mg2+, 
Na+, K+ и анионами НСО3

−, SO4

2−, Сl− (макрокомпоненты). Остальные ионы обычно присутствуют в очень незначительных количествах, но могут существенно влиять на свойства и качество воды.

Данные анализов ионного состава воды удобно изображать графически. Для этого в определенном масштабе на двух параллельных соприкасающихся полосах в порядке, указанном на рис. 1.1, 
откладывают концентрации катионов и анионов (1 см длины соответствует 1 мгэкв/дм3). Графическое изображение результатов 
анализа позволяет представить гипотетический состав солей в воде. 
Например, в воде, по результатам анализа которой составлена диаграмма, приведенная на рис. 1.1, в, гипотетически присутствуют 
Са(НСO3)2, Mg(HCO3)2, NaHCO3, Na2SO4, NaCl и KCl. При известных концентрациях катионов и анионов можно вычислить и 
концентрации этих солей.

Рис. 1.1. Диаграмма гипотетического состава солей в воде

Анионы на диаграмме располагаются в порядке увеличения их 

кислотных свойств. Расположение катионов обусловлено тем порядком, в котором они будут образовывать малорастворимые соединения при постепенном увеличении значения рН.

Огромное влияние на качество и свойства воды оказывают соединения угольной кислоты. Вместе с ионами кальция они образуют карбонатнокальциевую систему равновесий, самую сложную 

1

в природных водах. В последние годы все чаще при оценке стабильности воды учитывают ионные пары, находящиеся в воде в 
молекулярной форме (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Модель основных химических равновесий компонентов воды 

и состояния насыщения ее карбонатом кальция: ПРСаСОз — произведение 
растворимости карбоната кальция; СаСО3(ТВ) — твердая фаза карбоната 

кальция; К1, К2 — константы соответственно первой и второй ступени 

диссоциации угольной кислоты; Кw — ионное произведение воды; (CaSO4)0, 

(CaHCO3)+, (СаОН)+ и (СаСО3)0 — недиссоциированные комплексы 

соответствующих ионов (ионные пары)

Из рис. 1.2 видно, что с карбонатнокальциевой системой непосредственно связаны ионы водорода, и таким образом, количественные соотношения между отдельными компонентами системы 
зависят от величины рН.

В условиях равновесия определенной концентрации бикарбонатов соответствует определенное количество свободной углекислоты, называемой равновесной. Вода при этом стабильна, так как 
не происходит ни выпадения карбонатов, ни их дополнительного 
растворения.

Если количество растворенной углекислоты больше ее равновесной концентрации, то равновесие реакций (см. рис. 1.2) сдвинется вправо, что приведет к растворению СаСО3. Избыток Н2СО3
сверх равновесной концентрации называется агрессивной углекислотой. Контакт агрессивной углекислоты с бетонными сооружениями приводит к вымыванию из них карбоната кальция. При 

недостатке Н2СО3 по сравнению с равновесной концентрацией 
реакция протекает справа налево, что приводит к дополнительному образованию и выпадению в осадок малорастворимого карбоната кальция.

Стабильность воды может быть оценена экспериментально или 

путем вычисления индексов стабильности воды по результатам 
определения в воде температуры, общего солесодержания, концентрации ионов кальция и общей щелочности и некоторых других ее 
компонентов. Основным и более точным методом является экспериментальный. Суть его состоит в определении общей щелочности или величины рН в исходной пробе и после встряхивания ее с 
карбонатом кальция в течение 1–2 ч.

1.2. лабораТорнопроизВодСТВенный 

конТроль качеСТВа Воды В СиСТемах 
хозяйСТВеннопиТьеВого и произВодСТВенного 
ВодоСнабжения

Качество питьевой воды оценивается комплексом различных 

показателей, определяемых санитарнохимическим и гидробиологическим анализом.

Полный санитарнохимический анализ воды включает несколько десятков определений: температуры, запаха, цветности, мутности, взвешенных веществ и их зольности (для исходной воды); жесткости общей, карбонатной и некарбонатной; щелочности; содержания сульфатов, хлоридов, нитритов, нитратов, фосфатов, силикатов, 
аммиака солевого и альбуминоидного; ионов Са2+, Mg2+, Mn2+, 
Fe2+, Fe3+, Al3+ (остаточный), Сu2+, Zn2+, F−; плотного остатка; углекислоты свободной и связанной; растворенного кислорода; окисляемости, БПК5 (для исходной воды), рН, общего числа бактерий; 
числа бактерий группы кишечной палочки. Кроме перечисленных 
определений исходная вода не реже 1­го раза в год анализируется на 
содержание радиоактивных веществ, соединений селена, стронция, 
ионов Мо2+, Ве2+, Рb2+, As3+, As5+, и в случае их постоянного обнаружения эти определения включаются в полный анализ.

Повседневный контроль качества воды обеспечивается значительно меньшим числом анализов. Характер и число показателей, 
по которым осуществляется повседневный контроль, могут значительно изменяться в зависимости от вида водоисточника, методов 
обработки воды и требований, предъявляемых к воде потребителем.

1

Требования к качеству воды, используемой для нужд промышленных и сельскохозяйственных предприятий или другими потребителями, в каждом конкретном случае обосновываются специалистами, отвечающими за качество производимой продукции или 
оказываемых услуг.

Для каждой централизованной системы питьевого водоснабжения эксплуатационной организацией разрабатывается специальная 
программа, в которой обосновывается перечень контролируемых 
показателей и регламент проведения контроля. Программа согласовывается с органами Госсанэпидемнадзора. Общие требования 
к организации и методам контроля качества воды определены в 
ГОСТ Р51232–98.

Необходимость и частота определения того или иного показателя зависят от цели, с которой выполняется анализ. Основные 
показатели, быстро изменяющиеся в процессе очистки, например 
мутность и цветность, по которым нормируется качество воды, 
определяются часто. Для их определения на крупных станциях 
применяют автоматические регистрирующие приборы. Если на 
очистной станции предусмотрено кондиционирование ионного 
состава воды, постоянно контролируется показатель, по которому 
осуществляется кондиционирование. Часто определяются и показатели, характеризующие санитарное состояние воды.

Часть технологических показателей определяют с целью контроля за условиями протекания процесса обработки воды. К их числу относятся, например, температура, рН, щелочность. Функцией 
температуры является вязкость воды, а следовательно, и силы сопротивления частицам в процессе их осаждения. От температуры 
зависит растворимость в воде газов и скорость окислительных процессов. Температура существенным образом влияет на скорость и 
глубину процесса умягчения. Резкие колебания температуры даже 
на 1–2°С осложняют работу осветлителей водоумягчительных установок.

Активная реакция среды является технологическим параметром 

при процессах коагуляции, умягчения, обезжелезивания. Значением рН определяется состояние химических равновесий в воде, 
растворимость гидроксидов алюминия и железа. Величина рН — 
важнейший показатель при оценке коррозионных свойств воды и 
ее стабильности.

Определение щелочности является одним из вариантов технологического контроля некоторых процессов. От величины щелочности исходной воды зависят дозы реагентов.