Методов улучшения качества воды много, и они позволяют освободить воду от опасных микроорганизмов, взвешенных частиц, гуминовых соединений, от избытка солей, токсических и радиоактивных веществ и дурнопахнущих газов.
Основная цель очистки воды - защита потребителя от патогенных организмов и примесей, которые могут быть опасны для здоровья человека или иметь неприятные свойства (цвет, запах, вкус и т.д.). Методы очистки следует выбирать с учетом качества и характера источника водоснабжения.
Использование подземных межпластовых водоисточников для централизованного водоснабжения имеет целый ряд преимуществ перед использованием поверхностных источников. К важнейшим из них относятся: защищенность воды от внешнего загрязнения, безопасность в эпидемиологическом отношении, постоянство качества и дебита воды. Дебит - это объем воды, поступающий из источника в единицу времени (л/час, м/сутки и т.д.).
Обычно подземные воды не нуждаются в осветлении, обесцвечивании и обеззараживании, Схема водопровода на подземных водах представлена на рисунке.
К числу недостатков использования подземных водоисточников для централизованного водоснабжения относится небольшой дебит воды, а значит применять их можно в местностях со сравнительно небольшой численностью населения (малые и средние города, поселки городского типа и сельские населенные пункты). Более 50 тыс. сельских населенных пунктов имеют централизованное водоснабжение, однако благоустройство сел затруднено в силу рассредоточенности сельских поселений и малой их численности (до 200 человек). Чаще всего здесь используются различные виды колодцев (шахтные, трубчатые).
Место для колодцев выбирают на возвышенности, не менее 20-30 м от возможного источника загрязнения (уборные, выгребные ямы и др.). При рытье колодца желательно дойти до второго водоносного горизонта.
Дно шахты колодца оставляют открытым, а основные стенки укрепляют материалами, обеспечивающими водонепроницаемость, т.е. бетонными кольцами или деревянным срубом без щелей. Стенки колодца должны возвышаться над поверхностью земли не менее чем на 0,8 м. Для устройства глиняного замка, препятствующего попаданию поверхностных вод в колодец, вокруг колодца выкапывают яму глубиной 2 м и шириной 0,7-1 м и наполняют ее хорошо утрамбованной жирной глиной. Поверх глиняного замка делают подсыпку песком, мостят кирпичом или бетоном с уклоном в сторону от колодца для стока поверхностных вод и пролива при ее заборе. Колодец необходимо оборудовать крышкой и пользоваться только общественным ведром. Лучший способ подъема воды - насосы. Кроме шахтных колодцев, для добывания подземных вод применяют разные типы трубчатых колодцев.
: 1 - трубчатый колодец; 2 - насосная станция первого подъема; 3 - резервуар; 4 - насосная станция второго подъема; 5 - водонапорная башня; 6 - водонапорная сеть
.
Преимущество таких колодцев в том, что они могут быть любой глубины, стенки их изготовляются из водонепроницаемых металлических труб, по которым насосом поднимается вода. При расположении меж пластовой воды на глубине больше 6-8 м ее добывают посредством устройства скважин, оборудованных металлическими трубами и насосами, производительность которых достигает 100 мУч и более.
: а - насос; б - слой гравия на дне колодца
Вода открытых водоемов подвержена загрязнениям, поэтому, с эпидемиологической точки зрения, все открытые водоисточники в большей или меньшей степени потенциально опасны. Кроме того, эта вода часто содержит гуминовые соединения, взвешенные вещества из различных химических соединений, поэтому она нуждается в более тщательной очистке и обеззараживании
Схема водопровода на поверхностном водоисточнике приведена на рисунке 1.
Головными сооружениями водопровода, питающегося водой из открытого водоема, являются: сооружения для забора и улучшения качества воды, резервуар для чистой воды, насосное хозяйство и водонапорная башня. От нее отходит водовод и разводящая сеть трубопроводов, изготовленных из стали или имеющих антикоррозийные покрытия.
Итак, первый этап очистки воды открытого водоисточника - это осветление и обесцвечивание. В природе это достигается путем длительного отстаивания. Но естественный отстой протекает медленно и эффективность обесцвечивания при этом невелика. Поэтому на водопроводных станциях часто применяют химическую обработку коагулянтами, ускоряющую осаждение взвешенных частиц. Процесс осветления и обесцвечивания, как правило, завершают фильтрованием воды через слой зернистого материала (например, песок или измельченный антрацит). Применяют два вида фильтрования - медленное и скорое.
Медленное фильтрование воды проводят через специальные фильтры, представляющие собой кирпичный или бетонный резервуар, на дне которого устраивают дренаж из железобетонных плиток или дренажных труб с отверстиями. Через дренаж профильтрованная воды отводится из фильтра. Поверх дренажа загружают поддерживающий слой щебня, гальки и гравия по крупности, постепенно уменьшающейся кверху, что не дает возможности мелким частицам просыпаться в отверстия дренажа. Толщина поддерживающего слоя - 0,7 м. На поддерживающий слой загружают фильтрующий слой (1 м) с диаметром зерен 0,25-0,5 мм. Медленный фильтр хорошо очищает воду только после созревания, которое состоит в следующем: в верхнем слое песка происходят биологические процессы - размножение микроорганизмов, гидробионтов, жгутиковых, затем их гибель, минерализация органических веществ и образование биологической пленки с очень мелкими порами, способными задерживать даже самые мелкие частицы, яйца гельминтов и до 99% бактерий. Скорость фильтрации составляет 0,1-0,3 м/ч.
Рис. 1.
: 1 - водоем; 2 - заборные трубы и береговой колодец; 3 - насосная станция первого подъема; 4 - очистные сооружения; 5 - резервуары чистой воды; 6 - насосная станция второго подъема; 7 - трубопровод; 8 - водонапорная башня; 9 - разводящая сеть; 10 - места потребления воды.
Медленнодействующие фильтры применяют на малых водопроводах для водоснабжения сел и поселков городского типа. Раз в 30-60 дней поверхностный слой загрязненного песка снимают вместе с биологической пленкой.
Стремление ускорить осаждение взвешенных частиц, устранить цветность воды и ускорить процесс фильтрования привело к проведению предварительного коагулирования воды. Для этого к воде добавляют коагулянты, т.е. вещества, образующие гидроокиси с быстро оседающими хлопьями. В качестве коагулянтов применяют сернокислый алюминий - Al2(SO4)3; хлорное железо - FeSl3, сернокислое железо - FeSO4 и др. Хлопья коагулянта обладают огромной активной поверхностью и положительным электрическим зарядом, что позволяет им адсорбировать даже мельчайшую отрицательно заряженную взвесь микроорганизмов и коллоидных гуминовых веществ, которые увлекаются на дно отстойника оседающими хлопьями. Условия эффективности коагуляции - наличие бикарбонатов. На 1 г коагулянта добавляют 0,35 г Са(ОН)2. Размеры отстойников (горизонтальных или вертикальных) рассчитаны на 2-3-часовое отстаивание воды.
После коагуляции и отстаивания вода подается на скорые фильтры с толщиной фильтрующего слоя песка 0,8 м и диаметром песчинок 0,5-1 мм. Скорость фильтрации воды составляет 5-12 м/час. Эффективность очистки воды: от микроорганизмов - на 70-98% и от яиц гельминтов - на 100%. Вода становится прозрачной и бесцветной.
Очистку фильтра проводят путем подачи воды в обратном направлении со скоростью, в 5-6 раз превышающей скорость фильтрования в течение 10-15 мин.
С целью интенсификации работы описанных сооружений используют процесс коагуляции в зернистой загрузке скорых фильтров (контактная коагуляция). Такие сооружения называют контактными осветелителями. Их применение не требует строительства камер хлопьеобразования и отстойников, что позволяет уменьшить объем сооружений в 4-5 раз. Контактный фильтр имеет трехслойную загрузку. Верхний слой - керамзит, полимерная крошка и др. (размер частиц -- 2,3-3,3 мм).
Средний слой - антрацит, керамзит (размер частиц - 1,25-2,3 мм).
Нижний слой - кварцевый песок (размер частиц - 0,8-1,2 мм). Над поверхностью загрузки укрепляют систему перфорированных труб для введения раствора коагулянта. Скорость фильтрации до 20 м/час.
При любой схеме заключительным этапом обработки воды на водопроводе из поверхностного источника должно быть обеззараживание.
При организации централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения небольших населенных пунктов и отдельных объектов (дома отдыха, пансионаты, пионерские лагеря) в случае использования в качестве источника водоснабжения поверхностных водоемов необходимы сооружения небольшой производительности. Этим требованиям отвечают компактные установки заводского изготовления "Струя" производительностью от 25 до 800 м/сутки.
В установке используют трубчатый отстойник и фильтр с зернистой загрузкой. Напорная конструкция всех элементов установки обеспечивает подачу исходной воды насосами первого подъема через отстойник и фильтр непосредственно в водонапорную башню, а затем потребителю. Основное количество загрязнений оседает в трубчатом отстойнике. Песчаный фильтр обеспечивает окончательное извлечение из воды взвешенных и коллоидных примесей.
Хлор для обеззараживания может вводиться либо перед отстойником, либо сразу в фильтрованную воду. Промывку установки проводят 1-2 раза в сутки в течение 5-10 мин обратным потоком воды. Продолжительность обработки воды не превышает 40-60 мин, тогда как на водопроводной станции этот процесс составляет от 3 до 6 ч.
Эффективность очистки и обеззараживания воды на установке "Струя" достигает 99,9%.
Обеззараживание воды может быть проведено химическими и физическими (безреагентными) методами.
К химическим методам обеззараживания воды относят хлорирование и озонирование. Задача обеззараживания - уничтожение патогенных микроорганизмов, т.е. обеспечение эпидемической безопасности воды.
Россия была одной из первых стран, в которой хлорирование воды стало применяться на водопроводах. Произошло это в 1910 г. Однако на первом этапе хлорирование воды проводили только при вспышках водных эпидемий.
В настоящее время хлорирование воды является одним из наиболее широко распространенных профилактических мероприятий, сыгравших огромную роль в предупреждении водных эпидемий. Этому способствует доступность метода, его дешевизна и надежность обеззараживания, а также многовариантность, т.е. возможность обеззараживать воду на водопроводных станциях, передвижных установках, в колодце (при его загрязнении и ненадежности), на полевом стане, в бочке, ведре и во фляге.
Принцип хлорирования основан на обработке воды хлором или химическими соединениями, содержащими хлор в активной форме, обладающей окислительным и бактерицидным действием.
Химизм происходящих процессов состоит в том, что при добавлении хлора к воде происходит его гидролиз:
Т.е. образуются соляная и хлорноватистая кислота. Во всех гипотезах, объясняющих механизм бактерицидного действия хлора, хлорноватистой кислоте отводят центральное место. Небольшие размеры молекулы и электрическая нейтральность позволяют хлорноватистой кислоте быстро пройти через оболочку бактериальной клетки и воздействовать на клеточные ферменты (БН-группы;), важные для обмена веществ и процессов размножения клетки. Это подтверждено при электронной микроскопии: выявлено повреждение оболочки клетки, нарушение ее проницаемости и уменьшение объема клетки.
На крупных водопроводах для хлорирования применяют газообразный хлор, поступающий в стальных баллонах или цистернах в сжиженном виде. Используют, как правило, метод нормального хлорирования, т.е. метод хлорирования по хлорпотребности.
Имеет важное значение выбор дозы, обеспечивающий надежное обеззараживание. При обеззараживании воды хлор не только способствует гибели микроорганизмов, но и взаимодействует с органическими веществами воды и некоторыми солями. Все эти формы связывания хлора объединяются в понятие "хлорпоглощаемость воды".
В соответствии с СанПиН 2.1.4.559-96 "Питьевая вода..." доза хлора должна быть такой, чтобы после обеззараживания в воде содержалось 0,3-0,5 мг/л свободного остаточного хлора. Этот метод, не ухудшая вкуса воды и не являясь вредным для здоровья, свидетельствует о надежности обеззараживания.
Количество активного хлора в миллиграммах, необходимое для обеззараживания 1 л воды, называют хлорпотребностью.
Кроме правильного выбора дозы хлора, необходимым условием эффективного обеззараживания является хорошее перемешивание воды и достаточное время контакта воды с хлором: летом не менее 30 минут, зимой не менее 1 часа.
Модификации хлорирования: двойное хлорирование, хлорирование с аммонизацией, перехлорирование и др.
Двойное хлорирование предусматривает подачу хлора на водопроводные станции дважды: первый раз перед отстойниками, а второй - как обычно, после фильтров. Это улучшает коагуляцию и обесцвечивание воды, подавляет рост микрофлоры в очистных сооружениях, увеличивает надежность обеззараживания.
Хлорирование с аммонизацией предусматривает введение в обеззараживаемую воду раствора аммиака, а через 0,5-2 минуты - хлора. При этом в воде образуются хлорамины - монохлорамины (NH2Cl) и дихлорамины (NHCl2), которые также обладают бактерицидным действием. Этот метод применяется для обеззараживания воды, содержащей фенолы, с целью предупреждения образования хлорфенолов. Даже в ничтожных концентрациях хлорфенолы придают воде аптечный запах и привкус. Хлорамины же, обладая более слабым окислительным потенциалом, не образуют с фенолами хлорфенолов. Скорость обеззараживания воды хлораминами меньше, чем при использовании хлора, поэтому продолжительность дезинфекций воды должна быть не меньше 2 ч, а остаточный хлор равен 0,8-1,2 мг/л.
Перехлорирование предусматривает добавление к воде заведомо больших доз хлора (10-20 мг/л и более). Это позволяет сократить время контакта воды с хлором до 15-20 мин и получить надежное обеззараживание от всех видов микроорганизмов: бактерий, вирусов, риккетсий Бернета, цист, дизентерийной амебы, туберкулеза и даже спор сибирской язвы. По завершении процесса обеззараживания в воде остается большой избыток хлора и возникает необходимость дехлорирования. С этой целью в воду добавляют гипосульфит натрия или фильтруют воду через слой активированного угля.
Перехлорирование применяется преимущественно в экспедициях и военных условиях.
К недостаткам метода хлорирования следует отнести:
А) сложность транспортировки и хранения жидкого хлора и его токсичность;
Б) продолжительное время контакта воды с хлором и сложность подбора дозы при хлорировании нормальными дозами;
В) образование в воде хлорорганических соединений и диоксинов, небезразличных для организма;
Г) изменение органолептических свойств воды.
И, тем не менее, высокая эффективность делает метод хлорирования самым распространенным в практике обеззараживания воды.
В поисках безреагентных методов или реагентов, не изменяющих химического состава воды, обратили внимание на озон. Впервые эксперименты с определением бактерицидных свойств озона были проведены во Франции в 1886 г. Первая в мире производственная озонаторная установка была построена в 1911 г. в Петербурге.
В настоящее время метод озонирования воды является одним из самых перспективных и уже находит применение во многих странах мира - Франции, США т.д. У нас озонируют воду в Москве, Ярославле, Челябинске, на Украине (Киев, Днепропетровск, Запорожье и др.).
Озон (О3) - газ бледно-фиолетового цвета с характерным запахом. Молекула озона легко отщепляет атом кислорода. При разложении озона в воде в качестве промежуточных продуктов образуются короткоживущие свободные радикалы НО2 и ОН. Атомарный кислород и свободные радикалы, являясь сильными окислителями, обусловливают бактерицидные свойства озона.
Наряду с бактерицидным действием озона в процессе обработки воды происходит обесцвечивание и устранение привкусов и запахов.
Озон получают непосредственно на водопроводных станциях путем тихого электрического разряда в воздухе. Установка для озонирования воды объединяет блоки кондиционирования воздуха, получения озона и смешения его с обеззараживаемой водой. Косвенным показателем эффективности озонирования является остаточный озон на уровне 0,1-0,3 мг/л после камеры смешения.
Преимущества озона перед хлором при обеззараживании воды состоит в том, что озон не образует в воде токсических соединений (хлорорганических соединений, диоксинов, хлорфенолов и др.), улучшает органолептические показатели воды и обеспечивает бактерицидный эффект при меньшем времени контакта (до 10 мин). Он более эффективен по отношению к патогенным простейшим - дизентерийной амебе, лямблиям и др.
Широкое внедрение озонирования в практику обеззараживания воды сдерживается высокой энергоемкостью процесса получения озона и несовершенством аппаратуры.
Олигодинамическое действие серебра в течение длительного времени рассматривалось как средство для обеззараживания преимущественно индивидуальных запасов воды. Серебро обладает выраженным бактериостатическим действием. Даже при введении в воду незначительного количества ионов микроорганизмы прекращают размножение, хотя остаются живыми и даже способными вызвать заболевание. Концентрации серебра, способные вызвать гибель большинства микроорганизмов, при длительном употреблении воды токсичны для человека. Поэтому серебро в основном применяется для консервирования воды при длительном хранении ее в плавании, космонавтике и т.д.
Для обеззараживания индивидуальных запасов воды применяются таблетированные формы, содержащие хлор.
Аквасепт - таблетки, содержащие 4 мг активного хлора мононатриевой соли дихлори-зоциануровой кислоты. Растворяется в воде в течение 2-3 мин, подкисляет воду и тем самым улучшает процесс обеззараживания.
Пантоцид - препарат из группы органических хлораминов, растворимость - 15-30 мин., выделяет 3 мг активного хлора.
К физическим методам относятся кипячение, облучение ультрафиолетовыми лучами, воздействие ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты, гамма-лучами и др.
Преимущество физических методов обеззараживания перед химическими состоит в том, что они не изменяют химического состава воды, не ухудшают ее органолептических свойств. Но из-за их высокой стоимости и необходимости тщательной предварительной подготовки воды в водопроводных конструкциях применяется только ультрафиолетовое облучение, а при местном водоснабжении - кипячение.
Ультрафиолетовые лучи обладают бактерицидным действием. Это было установлено еще в конце прошлого века А.Н. Маклановым. Максимально эффективен участок УФ-части оптического спектра в диапазоне волн от 200 до 275 нм. Максимум бактерицидного действия приходится на лучи с длиной волны 260 нм. Механизм бактерицидного действия УФ-облучения в настоящее время объясняют разрывом связей в энзимных системах бактериальной клетки, вызывающим нарушение микроструктуры и метаболизма клетки, приводящим к ее гибели. Динамика отмирания микрофлоры зависит от дозы и исходного содержания микроорганизмов. На эффективность обеззараживания оказывают влияние степень мутности, цветности воды и ее солевой состав. Необходимой предпосылкой для надежного обеззараживания воды УФ-лучами является ее предварительное осветление и обесцвечивание.
Преимущества ультрафиолетового облучения в том, что УФ-лучи не изменяют органолептических свойств воды и обладают более широким спектром антимикробного действия: уничтожают вирусы, споры бацилл и яйца гельминтов.
Ультразвук применяют для обеззараживания бытовых сточных вод, т.к. он эффективен в отношении всех видов микроорганизмов, в том числе и спор бацилл. Его эффективность не зависит от мутности и его применение не приводит к пенообразованию, которое часто имеет место при обеззараживании бытовых стоков.
Гамма-излучение очень эффективный метод. Эффект мгновенный. Уничтожение всех видов микроорганизмов, однако в практике водопроводов пока не находит применения.
Кипячение является простым и надежным методом. Вегетативные микроорганизмы погибают при нагревании до 80°С уже через 20-40 с, поэтому в момент закипания вода уже фактически обеззаражена. А при 3-5-минутном кипячении есть полная гарантия безопасности, даже при сильном загрязнении. При кипячении разрушается ботулинический токсин и при 30-минутном кипячении погибают споры бацилл.
Тару, в которой хранится кипяченая вода, необходимо мыть ежедневно и ежедневно менять воду, так как в кипяченой воде происходит интенсивное размножение микроорганизмов.
Методы обработки воды, с помощью которых достигается доведение качества воды источников водоснабжения до требований СанПиН 2.1.4.2496-09 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения», зависят от качества исходной воды водоисточников и подразделяются на основные и специальные. Основными способами являются: осветление, обесцвечивание, обеззараживание.
Под осветлением и обесцвечиванием понимается устранение из воды взвешенных веществ и окрашенных коллоидов (в основном гумусовых веществ). Путем обеззараживания устраняют содержащиеся в воде водоисточника инфекционные агенты - бактерии, вирусы и др.
В тех случаях, когда применение только основных способов недостаточно, используют специальные методы очистки (обезжелезива- ние, обесфторивание, обессоливание и др.), а также введение некоторых необходимых для организма человека веществ - фторирование, минерализация обессоленных и маломинерализованных вод.
Для удаления химических веществ наиболее эффективен метод сорбционной очистки на активных углях, который также значительно улучшает органолептические свойства воды.
Методы обеззараживания воды подразделяются:
- ? на химические (реагентные), к которым относятся хлорирование, озонирование, использование олигодинамического действия серебра;
- ? физические (безреагентные): кипячение, ультрафиолетовое облучение, облучение гамма-лучами и др.
Основным методом для обеззараживания воды на водопроводных станциях в силу технико-экономических причин является хлорирование. Однако все большее внедрение получает метод озонирования, его применение, в том числе в комбинации с хлорированием, имеет преимущества для улучшения качества воды.
При введении хлорсодержащего реагента в воду основное его количество - более 95% расходуется на окисление органических и легко- окисляющихся неорганических веществ, содержащихся в воде. На соединение с протоплазмой бактериальных клеток расходуется всего 2-3% общего количества хлора. Количество хлора, которое при хлорировании 1 л воды расходуется на окисление органических, легкоокис- ляющихся неорганических веществ и обеззараживание бактерий в течение 30 мин, называется хлорпоглощаемостью воды. По окончании процесса связывания хлора содержащимися в воде веществами и бактериями в воде начинает появляться остаточный активный хлор , что является свидетельством завершения процесса хлорирования.
Присутствие в воде, подаваемой в водопроводную сеть, остаточного активного хлора в концентрациях 0,3-0,5 мг/л является гарантией эффективности обеззараживания воды, необходимо для предотвращения вторичного загрязнения в разводящей сети и служит косвенным показателем безопасности воды в эпидемическом отношении.
Общее количество хлора для удовлетворения хлорпоглощаемо- сти воды и обеспечения необходимого количества (0,3-0,5 мг/л свободного активного хлора при нормальном хлорировании и 0,8-1,2 мг/л связанного активного хлора при хлорировании с аммонизацией) остаточного хлора называется хлорпотребностью воды.
В практике водоподготовки используется несколько способов хлорирования воды:
- ? хлорирование нормальными дозами (по хлорпотребности);
- ? хлорирование с преаммонизацией и др.;
- ? гиперхлорирование (доза хлора заведомо превышает хлорпот- ребность).
Процесс обеззараживания обычно является последней ступенью схем обработки воды на водопроводных станциях, однако в ряде случаев при значительном загрязнении исходных вод применяется двойное хлорирование - до и после осветления и обесцвечивания. Для снижения дозы хлора при заключительном хлорировании весьма перспективно комбинирование хлорирования с озонированием.
Хлорирование с преаммонизацией. При этом способе в воду помимо хлора вводится также аммиак, в результате чего происходит образование хлораминов. Этот метод употребляется для улучшения процесса хлорирования:
- ? при транспортировке воды по трубопроводам на большие расстояния (так как остаточный связанный - хлораминный - хлор обеспечивает более длительный бактерицидный эффект, чем свободный);
- ? содержании в исходной воде фенолов, которые при взаимодействии с свободным хлором образуют хлорфенольные соединения, придающие воде резкий аптечный запах.
Хлорирование с преаммонизацией приводит к образованию хлораминов, которые из-за более низкого окислительно-восстановительного потенциала в реакцию с фенолами не вступают, поэтому посторонние запахи и не возникают. Однако из-за более слабого действия хлораминного хлора остаточное количество его в воде должно быть выше, чем свободного, и составлять не менее 0,8-1,2 мг/л.
Озонирование является эффективным реагентным способом обеззараживания воды. Являясь сильным окислителем, озон повреждает жизненно важные ферменты микроорганизмов и вызывает их гибель. При этом способе улучшаются вкус и цветность воды. Озонирование не оказывает отрицательного влияния на минеральный состав и pH воды. Избыток озона превращается в кислород, поэтому остаточный озон не опасен для организма человека. Озонирование производится при помощи специальных аппаратов - озонаторов. Контроль за процессом озонирования менее сложен, так как эффект не зависит от температуры и pH воды.
С декабря 2007 г. в Санкт-Петербурге реализована комплексная технология обеззараживания питьевой воды с использованием ультрафиолетового излучения, сочетающая высокий эффект обеззараживания и безопасность для здоровья населения. Подсчитанный Институтом медико-биологических проблем и оценки риска здоровью экономический эффект и предотвращенный ущерб здоровью населения в результате этого составил 742 млн руб.
В связи с тем, что только 1-2% (до 5 л в сутки) человек расходует на питьевые нужды, предполагается разработка и внедрение двух гигиенических нормативов водопроводной и питьевой воды - «Вода безопасная для населения» и «Вода повышенного качества, полезная для взрослого человека, физиологически полноценная».
Первый норматив обеспечит гарантированную безопасность воды в централизованных системах водоснабжения. Второй норматив установит конкретные требования к «абсолютно здоровой воде» во всем ее многообразии полезного воздействия на организм человека. Существует ряд вариантов обеспечения потребителей водой повышенного качества: производство расфасованной воды; устройство локальных автономных систем доочистки и коррекции качества воды.
Методы улучшения качества воды позволяют освободить воду от микроорганизмов, взвешенных частиц, избытка солей, дурно пахнущих газов. Делятся на 2 группы: основные и специальные.
Основные: очистка и обеззараживание.
Гигиенические требования к качеству питьевой воды изложены в Санитарных правилах «Питьевая вода. Гигиенические….» (2001).
- Очистка. Цель – освобождение от взвешенных частиц и окрашенных коллоидов для улучшения физических свойств (прозрачность и цветность). Методы очистки зависят от источника водоснабжения. Меньше требуют очистки подземные межпластовые водоисточники. Вода открытых водоёмов подвержена загрязнению, поэтому они потенциально опасны.
Очистка достигается тремя мероприятиями:
- отстаивание: после прохождения воды из реки через водозаборные решетки, в которых остаются крупные загрязнители, вода поступает в большие емкости – отстойники, при медленном протекании через которые за 4-8 час. на дно выпадают крупные частицы.
- коагуляция: для осаждения мелких взвешенных веществ вода поступает в емкости, где коагулируется – добавляется в нее полиакриламид или сульфат алюминия, который под влиянием воды становится хлопьями, к которым прилипают мелкие частицы и адсорбируются красящие вещества, после чего они оседает на дно резервуара.
- фильтрация : вода медленно пропускается через слой песка и фильтрующую ткань или др. (медленные и скорые фильтры) – тут задерживаются оставшиеся взвешенные вещества, яйца гельминтов и 99% микрофлоры. Фильтры промываются 1-2 раза в сутки обратным током воды.
- Обеззараживание.
Для обеспечения эпидемической безопасности (уничтожение патогенных микробов и вирусов) вода обеззараживается: химическими или физическими методами.
Химические методы : хлорирование и озонирование.
А) Хлорирование в оды газом хлором (на крупных станциях) или хлорной известью (на мелких).
Доступность метода, дешевизна и надежность обеззараживания, а также многовариантность, т. е. возможность обеззараживать воду на водопроводных станциях, передвижных установках, в колодце, на полевом стане...
Эффективность хлорирования воды зависит от: 1) степени очистки воды от взвешенных веществ, 2) введенной дозы, 3) тщательности перемешивания воды, 4) достаточной экспозиции воды с хлором и 5) тщательности проверки качества хлорирования по остаточному хлору.
Бактерицидное действие хлора наибольшее в первые 30 мин и зависит от дозы и температуры воды – при низкой температуре дезинфекция удлиняется до 2 часов.
В соответствии с санитарными требованиями в воде после хлорирования должно оставаться 0,3-0,5 мг/л, остаточного хлора (не влияет на организм человека и органолептические св-ва воды).
В зависимости от примененной дозы различают:
Обычное хлорирование – 0,3-0,5 мг/л
Гиперхлорирование – 1-1,5 мг/л, в период эпидемической опасности. Далее активированный уголь-убрать лишний хлор.
Модификации хлорирования:
- Двойное хлорирование предусматривает подачу хлора на водопроводные станции дважды: перед отстойниками, а второй -после фильтров. Это улучшает коагуляцию и обесцвечивание воды, подавляет рост микрофлоры в очистных сооружениях, увеличивает надежность обеззараживания.
- Хлорирование с аммонизацией предусматривает введение в обеззараживаемую воду раствора аммиака, а через 0,5-2 минуты - хлора. При этом в воде образуются хлорамины, которые также обладают бактерицидным действием.
- Перехлорирование предусматривает добавление к воде больших доз хлора (10-20 мг/л и более). Это позволяет сократить время контакта воды с хлором до 15-20 мин и получить надежное обеззараживание от всех видов микроорганизмов: бактерий, вирусов, риккетсий, цист, дизентерийной амебы, туберкулеза.
До потребителя должна доходить вода с остаточным хлором не менее 0,3 мг\л
Б) Метод озонирования воды . В настоящее время является одним из перспективных(Франции, США, в Москве, Ярославле, Челябинске).
Озон (О3) - обусловливает бактерицидные свойства и происходит обесцвечивание и устранение привкусов и запахов. Косвенным показателем эффективности озонирования является остаточный озон на уровне 0,1-0,3 мг/л.
Преимущества озона перед хлором: озон не образует в воде токсических соединений (хлорорганических соединений), улучшает органолептические показатели воды и обеспечивает бактерицидный эффект при меньшем времени контакта (до 10 мин).
В) Обеззараживание индивидуальных запасов в домашних и полевых условиях применяются методы (химические и физические):
Олигодинамическое действие серебра. С помощью специальных приборов путем электролитической обработки воды. Ионы серебра обладает бактериостатическим действием. Микроорганизмы прекращают размножение, хотя остаются живыми и даже способными вызвать заболевание. Поэтому серебро в основном применяется для консервирования воды при длительном хранении ее в плавании, космонавтике и т. д.
Для обеззараживания индивидуальных запасов воды применяются таблетки, содержащие хлор: Аквасепт, Пантоцид…. .
Кипячение (5-30 мин), при этом многие химические загрязнения сохраняются;
Бытовые приборы- фильтры, обеспечивающие несколько степеней очистки;
Физические методы обеззараживания воды
Преимущество перед химическими: они не изменяют химического состава воды, не ухудшают ее органолептических свойств. Но из-за их высокой стоимости и необходимости тщательной предварительной подготовки воды в водопроводах применяется только ультрафиолетовое облучение,
- Кипячение (было, см)
- Ультрафиолетовое (УФ) облучение. Достоинства: в быстроте действия, эффективности уничтожения вегетативных и споровых форм бактерий, яиц гельминтов и вирусов, не образует запаха и привкуса. Бактерицидным действием обладают лучи с длиной волны 200-275 нм.
Хотя половодье в московском регионе после аномально снежной зимы, как заверили власти, прошло без происшествий, и водохранилища готовы к нормальной работе в течение всего года, качество воды в Московской области оставляет желать лучшего - по данным областных властей, 40% воды в водопроводе не соответствует нормам . Как жителям проверить качество воды, которая течет у них дома из крана, самостоятельно и в лаборатории, что нужно помнить при выборе фильтра и какие существуют способы улучшения качества воды, выяснял корреспондент "В Подмосковье".
Вода цвета чая: факторы риска
Питьевая вода по факту - гораздо более сложное соединение, чем известная по урокам химии формула H2O. В ней может содержаться большое количество разнообразных веществ и примесей, причем это не всегда означает плохое качество. В методических указаниях "Питьевая вода и водоснабжение населенных мест" Государственной системы санитарно-эпидемиологического нормирования РФ говорится о 68 наиболее часто содержащихся в питьевой воде веществах. Для каждого из них есть норма предельно допустимой концентрации (ПДК), при отступлении от которых эти вещества могут негативно влиять на состояние зубной эмали и слизистых, а также на жизненно важные органы человека: печень, почки, желудочно-кишечный тракт и многие другие. Конечно, если вы выпьете стакан неочищенной воды — организм сможет справиться с этим "микроотравлением". Но если потреблять вредные количества веществ ежедневно — это может негативно сказаться на здоровье.
На качество питьевой воды напрямую влияет деятельность человека. По словам эколога, заведующей лабораторией кафедры "Химия и инженерная экология" ФБГОУ МИИТ Марии Коваленко, основными причинами ухудшения качества питьевой воды Подмосковья являются:
Застройка зон, находящихся в единой экосистеме с артезианскими скважинами;
Изношенность водопроводной сети: по данным областного комплекса строительства ЖКХ, 36% сетей в Подмосковье - ветхие, и 40% воды не соответствует нормам;
Плохое состояние очистных сооружений: например, в Егорьевском районе по данным главного контрольного управления (ГКУ) Московской области, очистные сооружения в сельских поселениях изношены на 80% ;
Нерадивое отношение к промышленным отходам на многих предприятиях;
Стоимость анализа воды, в зависимости от количества необходимых исследований и лаборатории, может составить от 1200 до 3000 рублей. По словам сотрудников лаборатории кафедры "Химия и инженерная экология" ФБГОУ МИИТ, базовый анализ воды скважин и водопроводной сети насчитывает 30 основных показателей, среди которых алюминий, железо, марганец, нитраты, нитриты, хлориды, сульфиды и т. д.
Также с помощью лабораторного анализа можно проверить качество работы фильтра. Для этого нужно сдать на проверку воду до и после фильтрации и сравнить результаты.
Как очистить воду дома: чайник, фильтр, серебряные ложки
Специалисты предлагают улучшить качество питьевой воды в домашних условиях несколькими способами. Для начала нужно отстоять воду: налейте воду в емкость и дайте ей отстояться сутки, защитив от попадания пыли крышкой.
1. Фильтрация. Пропустите воду через любой фильтр, содержащий уголь. Это может быть фильтр-кувшин со сменной кассетой (средняя цена 400 рублей), насадка на кран (стоят примерно 200-700 рублей) и фильтр на стояк (их установка обойдется от 2 тысяч рублей и выше). У каждого из них — свои преимущества, однако важно помнить, что два последних варианта подойдут не всем домам. Например, в старых зданиях могут быть неудобства из-за снижения напора воды и слишком изношенных труб, в связи с чем фильтр вряд ли поможет.
2. Кипячение. Для кипячения воды используйте обычный чайник, а не электрический: вода будет закипать медленнее, зато накипи будет намного меньше.
3. Очищение серебром. Даже обычная серебряная ложка, опущенная в резервуар с водой, может улучшить ее свойства.
4. Обеззараживание воды ультрафиолетом или озонирование. При контакте воды с озоном и УФ-излучением разрушаются бактерии и вирусы. Для этого можно приобрести специальные установки. Прежде чем выбрать определенный фильтр на квартиру или весь подъезд, жильцам лучше посоветоваться со специалистом.
Подмосковье выведут на "Чистую воду"
Очевидно, что к проблеме очистки воды нужно подходить не только на уровне отдельно взятой квартиры, но и в масштабах всего региона. С 2013 года в Московской области проводится долгосрочная целевая программа "Чистая вода Подмосковья", которая рассчитана на 2013-2020 годы. Она направлена на улучшение качества питьевой воды , очищение сточных вод до нормативных показателей и снижение риска для здоровья населения. Сейчас проект проходит согласование с министерством финансов Московской области и комитетом по тарифам, и возможно, что уже в следующем году в ситуации с некачественной питьевой водой произойдут сдвиги на глобальном уровне.
Светлана КОНДРАТЬЕВА
Увидели ошибку в тексте? Выделите ее и нажмите "Ctrl+Enter"
Вода - основной компонент жидкой среды организма человека. Организм взрослого человека составляет 60% воды.
Сейчас водопроводная вода содержит химические органические и другие соединения и без предварительной очистки не может считаться питьевой.
Для улучшения качества питьевой воды могут быть предложены следующие способы очистки:
1. Способ нейтрализации. Налить в емкость (стеклянную или эмалированную) из крана воду. Оставить емкость открытой в течение суток. За это время из воды выйдет хлор, аммиак и другие газообразные вещества. Затем кипятить ее один час. С момента закипания добиться лишь легкого бурления. В результате термической обработки значительная часть чужеродных веществ ликвидируется. После остывания вода еще не полностью освободилась от химических, органических веществ, но она уже может быть использована для приготовления пищи. Для питьевых целей ее окончательно нужно обезвредить, для этого к 5 л кипяченой воды нужно добавить 500 мг аскорбиновой кислоты, на 3 л - 300 мг, перемешать и выдержать один час. Вместо аскорбиновой кислоты можно добавить фруктовый сок, окрашенный в красный, темно-красный, бордовый цвета до легкого розоватого оттенка, и оставить на один час. Для нейтрализации можно использовать спитой чай, который добавляют в воду до легкого изменения цвета, и выдержать в течение одного часа.
2. Способ вымораживания. Для этого могут быть использованы пакеты из-под молока, соков, в которые наливают водопроводную воду из крана, недолив до края 1 - 1,5 см. Наполненные водой пакеты надо поставить в морозильную камеру или на мороз на 5 - 8 часов, после чего достать пакеты, удалить ледяную корку, перелить воду в другой пакет. Ледяная корка и намороженный на внутренней стороне пакета лед - это тяжелая (вредная) вода. Перелитую в пакеты воду замораживают в течение 12 - 18 часов. Затем пакеты достают, наружные стенки смачивают теплой водой, ледяные кристаллы извлекают для оттаивания, а оставшаяся в пакетах жидкость - не что иное, как рассол, состоящий из чужеродных и минеральных веществ, который нужно вылить в канализацию.
Если у вас пакеты переморозились и образовался сплошной кристалл со срединным стержнем, то, не вынимая его из пакета, теплой водой вымыть стержень, оставив прозрачный лед, затем извлечь лед для оттаивания. Для улучшения вкусовых качеств на ведро талой воды нужно добавить 1 г морской соли (купленной в аптеке). При ее отсутствии в 1 л талой воды добавить 1/4 - 1/5 стакана минеральной воды. Свежеталая вода, полученная изо льда, а лучше из снега, обладает лечебно-профилактическими свойствами. При ее употреблении ускоряются восстановительные процессы. Такая вода способствует адаптации в экстремальных условиях (при тепловых нагрузках, при сниженном содержании кислорода в воздухе), она существенно повышает мышечную работоспособность. Талая вода обладает антиаллергическими свойствами и используется, например, при бронхиальной астме, зудящих дерматитах аллергической природы, при стоматитах. Однако пользоваться этой водой следует осторожно и принимать ее следует по 1/2 стакана 3 раза в день для взрослого человека. Для ребенка 10 лет - 1/4 стакана 3 раза в день
З. И. Хата - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2001
