Природные минеральные воды

Минеральные воды представляют собой подземные воды с повышенным содержанием различных минеральных солей, органических веществ и газов.

Минеральные воды подразделяют по назначению и по химическому составу.

По назначению минеральные воды делят на столовые, лечебно-столовые и лечебные.

Природные минеральные столовые воды содержат от 1 до 2 г/дм³ растворенных солей и фармакологически активных компонентов. Природные столовые минеральные воды не имеют микрокомпонентов, оказывающих лечебное действие, их общая минерализация менее 1 г/дм³. К ним относятся: Бадалмы-5, Березовская, Ессентуки № 20, Московская, Ялтинская.

Лечебно-столовые воды имеют общую минерализацию от 2 до 8 г/дм³, а иногда и менее 2 г/дм³, в них присутствуют отдельные биологически активные компоненты (CO₂, железо, мышьяк, бор). К ним относятся: Арзни, Ачалуки, Боржоми, Дилижан, Нарзан.

Лечебные воды имеют общую минерализацию от 8 до 12 г/дм³. При содержании в воде биологически активных микроэлементов оказывают лечебное действие воды с минерализацией менее 8 г/дм³. К ним относятся: Баталинская, Ессентуки № 4, Ессентуки № 17, Лугела, Зваре.

По химическому составу природные минеральные воды делят на 31 группу, относящихся к одному из следующих пяти типов:

1. гидрокарбонатные;

2. хлоридные;

3. сульфатные;

4. воды сложного состава (хлоридно-гидрокарбонатные, сульфатно- гидрокарбонатные и хлоридно-сульфатные);

5. воды, содержащие биологически активные элементы.

В большинстве минеральных вод наряду с высоким содержанием тех или иных анионов (HCO₃^-, CI^-, SO₄^-) растворено значительное количества катионов (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺). Это отражено в названии группы минеральной воды, например:

· гидрокарбонатная магниево-натриево-кальциевая и магниево-кальциево-натривая (Амурская);

· сульфатно-гидрокарбонатная, магниево-натриевая, магниево-кальциевая и натриево-магниево-кальциевая (Нарзан);

· хлоридно-сульфатная натриевая (Нижне-Ивкинская № 1) и т.д.

Химический состав минеральных вод представляют формулой Курлова, где в числителе представлены анионы, а в знаменателе – катионы, содержание которых в воде выше 20 мг-экв•%. Количество газов и активных микроэлементов (железо, бром, йод, радий), находящихся в воде, проставляют в начале формулы после величины М. Ионы записывают слева направо в убывающей последовательности. Слева от дроби записывают общую минерализацию воды и количество содержащегося в ней газа (г/дм³3) и микроэлементы (мг/дм³); справа – температуру и дебит воды. Отнесение воды к определенному типу ведется от иона, играющего подчиненную роль. Поэтому основные ионы именуют полностью, а второстепенные – кратко называют холодная сульфатная натриево-кальциево-магниевая (формула Московской лечебно-столовой минеральной воды).

Например, воду

где M – сумма твердых составных веществ, т.е. сумма катионов, анионов и молекул без газов в растворе, г/л; T – температура воды, °С.

Преобладание тех или иных солей или газов сказывается на их вкусовых особенностях. Наличие углекислого газа придает воде кислый вкус, поваренной и хлористо-водородной соли – соленый. Щелочные соли придают воде солено-горький привкус, сернокислые – горький, железистые – слегка вяжущий, серные – неприятный запах и вкус тухлых яиц.

К биологически активным относятся воды различной степени минерализации, если в них вместе с широко распространенными анионами и катионами растворен хотя бы один из элементов: железо, в количестве выше 10 мг/дм³, мышьяк – свыше 7, бром – более 25, йод – свыше 10, литий – более 5 мг/дм³ или присутствуют радиоактивные элементы радий и радон.

Природные минеральные воды при выходе из недр могут иметь различную температуру, в зависимости от которой их делят на холодные (до 20 °С), гипотермальные (20 – 37 °С) и гипертермальные (37 – 100 °С).

В зависимости от химического и газового состава питьевые минеральные воды объединяют в пять технологических групп:

1. неуглекислые воды, не содержащие легкоокисляемых компонентов;

2. углекислые воды, не содержащие легкоокисляемых компонентов;

3. минеральные воды, содержащие железо;

4. гидросульфитные и гидросульфитно-сероводородные;

5. минеральные воды, содержащие сульфатвосстанавливающие бактерии.

Для каждой группы вод разработаны схемы обработки и розлива.

Технологическая схема розлива
негазированных минеральных вод

Минеральная вода из скважины 1 под собственным напором или с помощью насоса направляется в сборник 3, расположенный в каптажном помещении 2. Из сборника 3 вода насосом 4 перекачивается в сборник 5 для хранения, откуда насосом 6 – на фильтрование в керамические фильтры 7. После этого вода охлаждается в пластинчатом теплообменнике 8, откуда она поступает в промежуточный сборник 9 и далее насосом 10 направляется в сатуратор 11. Диокид углерода подается в сатуратор 11 через регулирующий узел 13, который присоединяется к станции газификации 14. К последней сжиженный СО₂ подводят от стационарного изотермического резервуара 15. Насыщенную СО₂ минеральную воду направляют на бактерицидную установку 12 и затем на розлив.

При перевозке минеральной воды по железной дороге ее предварительно обрабатывают (фильтруют, охлаждают, частично насыщают СО₂ обеззараживают), а затем наполняют ж/д цистерны.

Если минеральная вода поступила на производство в железнодорожных цистернах 19, то ее насосом 18 подают на бактерицидную установку 12 и далее в сборники 17 на хранение. Из них минеральную воду последовательно направляют насосом 16 в керамические фильтры 7, на пластинчатый теплообменник 8, в сатурационную установку 11 для донасыщения СО₂ в бактерицидную установку 12 и далее на розлив.

Технологическая схема обработки и розлива минеральных вод:
1 – скважина; 2 – каптажное помещение; 3 – сборник; 4 – насос; 5 – сборник для хранения; 6 – насос;
7 – керамические фильтры; 8 – пластинчатый теплообменник; 9 – промежуточный сборник;10 – насос;
11 – сатуратор; 12 – бактерицидная установка; 13 – регулирующий узел; 14 – станция газификации; 15 – стационарный
изотермический резервуар; 16 – насос; 17 – сборники для хранения; 18 – насос; 19 – ж/д цистерны.