Улучшение качества воды

Улучшение качества воды

 В условиях загрязнения  окружающей среды, принявшего  в конце ХХ века глобальный  характер, методы улучшения ее  качества приобретают все большее  значение. Практически ни один  водоем в мире не застрахован  от денатурирующего влияния деятельности  человека. Механизмы самоочищения  водоемов не справляются с  высокой для них антропогенной  нагрузкой. В связи с этим  особое значение приобретает  качество очистки и обеззараживания  не только питьевой воды, но  и хозяйственно-фекальных, и промышленных  сточных вод. 

 

 Современные методы  улучшения качества воды позволяют  превратить самую непривлекательную  по органолептическим свойствам,  самую опасную, загрязненную воду  в питьевую, соответствующую гигиеническим стандартам. Врач обязан хорошо разбираться как в проблемах загрязнения источников водоснабжения, так и в эффективности различных способов очистки воды. В условиях сельской местности при децентрализованной системе водоснабжения эти методы и способы должны быть простыми, легко доступными и хорошо известны населению. Врач любой специальности должен произвести обеззараживание воды, знать, как изготовить фильтр для очистки ее от взвешенных частиц, как правильно подобрать дозу для коагуляции, какие хлорсодержащие препараты предпочтительнее использовать в том или ином случае.

 

Подземные воды, как источники  водоснабжения, предпочтительнее поверхностных. Они, как правило, безопасны в эпидемическом отношении, обладают хорошими органолептическими свойствами и постоянным химическим составом. Если артезианские воды полностью отвечают гигиеническим требованиям СанПиНа 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения», то они не нуждаются в обработке. Тогда водопровод состоит из следующих основных элементов: водозаборного сооружения (скважины) => насоса, поднимающего воду из скважины и перекачивающего ее в => сборный резервуар => насоса, забирающего воду из резервуара и направ-ляющего ее в => водоразборную сеть. Родники и шахтные колодцы чаще используются в качестве источников для децентрализованного (местного) водоснабжения из-за их низкого дебита.

 

 В связи с ограниченностью  запасов подземных вод и ростом  водопотребления (в крупных городах  расходуется до 500 л воды в сутки  на жителя) для централизованного  водоснабжения стали использовать  поверхностные водоисточники.

 

Вода открытых водоемов подвержена загрязнению, поэтому, с эпидемической  точки зрения, все открытые водоисточники в большей или меньшей степени потенциально опасны. Кроме того, эта вода часто содержит гуминовые соединения, взвешенные вещества различного химического состава, поэтому она нуждается в более тщательной очистке и обеззараживании. В связи с этим схема водопровода с забором воды из реки или водохранилища включает:

 • водозаборные сооружения 

 • очистные сооружения 

 • водоразборная сеть.

 

 На первом этапе  очистки воды из открытого водоисточника проводится ее осветление и обесцвечивание. Под осветлением и обесцвечиванием понимается устранение из воды взвешенных веществ и окрашенных коллоидов (в основном гуминовых веществ) и достигается отстаиванием, фильтрацией. Эти процессы протекают медленно и эффективность обесцвечивания невелика. Стремление ускорить осаждение взвешенных частиц, ускорить процесс фильтрации привело к проведению предварительного коагулирования воды химическими веществами (коагулянтами), образующими гидроокиси с быстро оседающими хлопьями и ускоряющими осаждение взвешенных частиц.

 

 В качестве коагулянтов  применяют сернокислый алюминий  – Al2(SO4)3; хлорное железо – FeCl3; сернокислое железо – FeSO4 и  др. Хлопья гидрата окиси аллюминия, образовавшиеся в результате химической реакции меду коагулянтом (Al2(SO4)3 ) и бикарбонатными солями кальция и магния, обладают огромной активной поверхностью и положительным электрическим зарядом, что позволяет им адсорбировать взвесь микроорганизмов, коллоидных гуминовых веществ и увлекать их на дно отстойника. В результате этого вода осветляется и обесцвечивается. Реакция коагуляции протекает по уравнению:

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

 

 Из приведенной реакции видно, что для образования гидрата окиси алюминия необходимо чтобы количество бикарбонат - ионов было эквивалентно количеству добавляемого глинозема.

 

 Следовательно, определение  дозы коагулянта имеет большое  практическое значение, так как  при недостаточном количестве  взятого коагулянта образуется  мало хлопьев и не получается  хорошего осветления воды, при  избытке же коагулянта он остается  в растворе и вода приобретает  посторонний привкус.

 

 Коагулянты при правильно  произведенной обработке воды  безвредны для организма, так  как остаточные количества алюминия  и железа весьма малы (алюминия - 1,5 мг/л, железа – 0,5 – 1,0 мг/л). Кроме того, в коагулянтах могут  быть вредные примеси (фтор, медь, мышьяк), поэтому необходим систематический  контроль за химическим составом коагулянта и воды, подвергнутой коагулированию. Количество этих веществ не должно превышать норм, утвержденных СанПиНа 2.1.4.1074-01 (фтора – не более 1,5 мг/л, меди - не более 1,0 мг/л, мышьяка – не более 0,05 мг/л).

 

 Помимо сернокислого  алюминия в качестве коагулянта  может применяться хлорное железо (FeCl3), сернокислое железо (FeSO4). Однако  обработка воды минеральными  коагулянтами далеко не всегда  обеспечивает должный эффект  очистки воды, поэтому в настоящее  время для активизации и интенсификации процесса хлопьеобразования применяют вещества, называемые флоккулянтами (активированная кремниевая кислота, полиакриламид, К-4, К-6 и другие). Некоторые из них (ВА-2, ВА-3) могут использоваться как самостоятельно действующие коагулянты.

 

 После коагуляции и  отстаивания вода подвергается  фильтрации на скорых или медленных  фильтрах.

 

 При любой схеме  заключительным этапом обработки  воды на очистном сооружении  водопровода должно быть обеззараживание.  Его задача – уничтожение патогенных  микроорганизмов, т.е. обеспечение  эпидемической безопасности воды. Обеззараживание может быть проведено  химиче-скими и физическими (безреагентными) методами. Преимущество физических методов над химическими состоит в отсутствии изменении химического состава воды, они также не ухудшают ее органолептических свойств.

 

Кипячение является простым  и надежным методом. Вегетативные микроорганизмы погибают при нагревании до 800С уже  через 20 – 40 се-кунд, поэтому в момент закипания вода фактически обеззаражена. Емкости, предназначенные для хранения кипяченой воды, необходимо мыть ежедневно, так как в кипяченой воде происходит интенсивное размножение микроорганизмов.

 

Ультразвук применяется  для обеззараживания бытовых  сточных вод. Он эффективен в отношении  всех микроорганизмов, включая споровые формы, а так же его применение не приводит к пенообразованию при  обеззараживании бытовых стоков.

 

Гамма – излучение –  очень надежный и эффективный  метод, мгновенно уничтожающий все  виды микроорганизмов.

 

 К реагентам, которые  не изменяют химического состава  воды при обеззараживании, относится  озон. В настоящее время метод  озонирования является одним  из самых перспективных. Молекула  озона (О3) легко отщепляет кислород, а при разложении в воде  образует короткоживущие свободные  радикалы НО2 и ОН. Атомарный кислород и свободные радикалы, являясь сильными окислителями, обусловливают бактерицидные свойства озона, а также обесцвечивают воду и дезодорируют ее (устраняют посторонние запахи и привкусы). Озон эффективен по отношению к патогенным простейшим – дизентерийной амебе, лямблиям.

 

 В настоящее время  основным методом, используемым  для обеззараживания воды на  водопроводных станциях в силу  технико – экономических причин, является метод хлорирования.

 

 Россия была в числе  первых стран, применивших хлорирование  воды на водопроводах еще в  1910 году. Хлорирование воды является  одним из наиболее широко распространенных  методов ее обеззараживания. Этому  способствует доступность метода, его дешевизна и надежность  обеззараживания, а также его  многовариантность. Для обеззараживания воды на водопроводах применяют газообразный хлор, гипохлориты, хлорную известь и хлорамины. Обеззараживающее действие оказывают молекулярный хлор (Cl2), хлорноватистая кислота (HOCl) и гипохлорит – ион (OCl-), которые носят название свободный, активный хлор. Химизм происходящих процессов, состоит в том, что при до-бавлении хлора к воде происходит его гидролиз:

 

Cl2 + H2O -HOCl + HCl,

 т.е. образуется соляная  и хлорноватистая кислота. Во  всех гипотезах, объясняющих механизм  бактерицидного действия хлора,  хлорноватистой кислоте отводят  центральное место. Бактерицидное  действие хлора определяется  в основном концентрацией хлорноватистой  кислоты, небольшие размеры и  электрическая нейтральность молекул  которой позволяют им проходить  через оболочку бактериальной  клетки и воздействовать на  клеточные ферменты, в частности  на их SH – группы.

 

 Хлорная известь (смесь  гашеной извести, хлористого кальция  и гипохлорита кальция – Cа (ОН)2 + СаСI2 +Ca (OCI)2 +2H2O) обычно содержит до 36% активного хлора, а гипохлорит 60- 70%. Так как при хранении хлорной извести и гипохлорита под действием тепла, света, воздуха и влаги происходит их разложение, то каждый раз прежде, чем использовать их для обеззараживания воды, необходимо определять содержание активного хлора в них.

 

Хлорная известь считается  непригодной для обеззараживания  воды, если она содержит менее 15% активного  хлора. Следует иметь в виду, что  хлор поступающий в воду, сначала взаимодействует с органическими, коллоидными и легкоокисляющимися неорганическими веществами, содержание которых определяет ее хлорпоглощаемость. Поэтому, чтобы быть уверенными в эффективности обеззараживания, необходимо покрыть хлорпоглощаемость и иметь некоторый избыток хлора (остаточный хлор), содержание которого должно быть 0,3 – 0,5 мг/л. Эта суммарная величина называется хлорпотребностью воды (количество активного хлора в мг, необходимое для надежного обеззараживания 1 л воды).

 

 Эффективность обеззараживания  воды зависит от подобранной  дозы хлора, времени контакта  активного хлора с водой, температуры  воды и от многих других  факторов.

 

 Таким образом, процесс  хлорирования воды складывается  из:

- Определения активного  хлора в хлорной извести. 

- Подбора дозы хлорной  извести для хлорирования воды:

 • определение хлорпотребности воды,

 • определение количества  остаточного хлора в воде,

 • расчета необходимого  количества сухой хлорной извести  для обеззараживания воды.

 

 К модификациям хлорирования  относят: двойное хлорирование, хлорирование  с аммонизацией, перехлорирование.

 

Кондиционирование минерального состава воды можно разделить  на удаление из воды солей или газов, находящихся в ней в избыточном количестве (умягчение, обессоливание  и опреснение, обезжелезивание, дефторирование, дегазация, дезактивация и др.) и добавление минеральных веществ с целью улучшения органолептических и физиологических свойств воды (фторирование, частичная минерализация после опреснения и др.).

 

 Для обеззараживания  индивидуальных запасов воды  применяются таблетированные формы, содержащие хлор. Аквасепт, таблетки, содержащие 4 мг активного хлора мононатриевой соли дихлоризоциануровой кислоты. Растворяется в воде в течение 2 – 3 минут, подкисляет воду и тем самым улучшает процесс обеззараживания. Пантоцид – препарат из группы органических хлораминов, растворимость – 15- 30 минут. Выделяет 3 мг активного хлора.