КГ Акулов

няемых в практике водоснабжения методов осветления и обесцвечивания воды источника при подготовке питьевой воды состоит в освобождении от природных примесей (механическая взвесь, коллоиды) и частично микрофлоры (до 90 % от исходного содержания). Защ итная способ­ ность водопроводных сооружений относительно химиче­ ских техногенных загрязнений весьма ограничена и не может рассматриваться как основание для снижения требований к условиям спуска сточных вод в водные объекты . Это — фактор, в некоторой мере повышающий надежность мероприятий в области санитарной охраны

источников водоснабжения.

Специальные методы обработки воды. В практике хо­ зяйственно-питьевого водоснабжения прибегают к специ­ альным методам обработки воды с целью коррекции ее солевого состава. Наиболее распространены ооезж елезивание, фторирование и дефторирование воды. В широкую практику входят различные методы опреснения воды. К ак правило, указанные методы применяют при использовании подземных источников водоснабжения. Однако обезж елезивание бывает необходимым и для воды поверхностных

природных водах. В подземных водах оно находится в виде растворов закиси, сульфидов, карбонатов и бикарбо­ натов, реже — комплексных железоорганических соедине­ ний. Для поверхностных вод характерны коллоидные или тонкодисперсные взвеси гидроокиси, гидрозакиси, сульф а­ ты ж елеза, комплексы сложного состава с гуминовыми

соединениями.

Выбор метода, технологической схемы и сооружений для обезжелезивания зависит от вида соединений ж елеза в обрабатываемой воде, других ее свойств (активная реак­ ция, щ елочность и т. п.), производительности установки и представляет собой сложную технологическую задачу, для решения которой часто приходится прибегать к эксперименту в естественных условиях с водой конкретно­

го водоисточника.

О безжелезивание подземных вод наиболее часто про­ изводят безреагентными, аэрационными методами. В осно­ ве безреагентных методов леж ат предварительная аэрация воды с целью удаления свободной углекислоты и серово­ дорода, повышения pH , обогащения кислородом воздуха, последующ его образования гидроксида ж елеза и удаления его из воды осаждением или фильтрованием.

В состав установки по обезжелезиванию входят аэрационное устройство (градирня, вакуумно-эжекционный ап­

парат, бры згальны й бассейн), контактный резервуар __ отстойник или контактный фильтр и осветлительный фильтр. При введении в схему водопровода такого ком­ плекса сооружений наруш ается принцип герметичности в подаче воды из глубокого, защищенного источника водопотребителто, поэтому заклю чительным этапом обработки воды обязательно долж но быть ее обеззараживание, как правило, препаратами хлора.

О безж елезивание поверхностных вод осущ ествляется реагентными методами. В качестве реагентов используют сульф ат алюминия, известь и хлор. Выбор реагента производится на основе данных технологического анализа воды. Схема сооружений для реагентного обезжелезивания в принципе не отличается от схемы осветления с использованием коагуляции.

Ф т о р и р о в а н и е . Фторирование воды было предло­ ж ено как эф ф ективное средство снижения заболеваемости кариесом зубов. Универсальный характер противокариозного действия ф тора был подтвержден многочисленными исследованиями как в нашей стране, так и за рубежом. X X II Всемирная ассамблея здравоохранения (1969) призна­ ла фторирование воды важнейшим и эффективнейш им

мероприятием по профилактике кариеса и рекомендовала его внедрение.

Установлено, что в разных регионах наблюдается определенная количественная зависимость между концен­ трацией фтор-иона в воде и уровнем заболеваемости кариесом зубов. Кариес — заболевание, характеризую щ е­ еся прогрессирую щим разруш ением твердых тканей зуба. Н а его развитие влияю т климатические условия (ультра­ фиолетовое облучение), характер питания (наличие в рационе молока, содержание в пище витаминов, микроэле­ ментов). Поэтому единой рекомендации оптимальной кон­ центрации фтора в питьевой воде быть не может. При решении этого вопроса исходят из уровня заболеваемости кариесом в районе, обслуживаемом водопроводом и из требований ГОСТ 2874— 82 «Вода питьевая» о предельной

концентрации ф тора в зависимости от климатического района.

К реагентам для фторирования воды предъявляю тся следую щие требования: высокое противокариозное дей­ ствие при меньшей потенциальной токсичности, отсут­

персонала (малое пыление), возможно низкая коррозион­ ная активность.

Наибольшее распространение в нашей стране получили фторид натрия, кремнефтористая кислота и ее натриевая соль, фторид-бифторид аммония.

Ввиду того что фтор образует с алюминием коагулянта комплексные соединения, не обладающие противокариозной активностью, введение фторреагентов целесообразно осущ ествлять после фильтров, перед резервуарами чистой воды. При осуществлении текущ его санитарного надзора следует обращать внимание на точность дозировки. Допу­ стимые колебания в концентрации фтор-иона при подаче воды в сеть не долж ны превышать 10%. Ж елательно, чтобы контроль за содержанием фтор-иона в воде был автоматизирован. Операции со фторсодержащ ими реаген­ тами в целях охраны здоровья персонала долж ны быть максимально герметизированы и механизированы.

Для оценки противокариозной активности фторирован­ ной воды следует осущ ествлять динамическое изучение

проводят обследование детей на пораженность кариесом. Если эффективность фторирования невелика, а ф лю ороз не обнаруживается, можно несколько увеличить концен­ трацию фтора в воде. Если отмечается снижение поражен­ ности кариесом, но в то ж е время флю ороз I степени наблюдается чаще, чем в 1 0 % случаев, или ж е имею тся случаи ф лю ороза II степени, концентрацию фтора следует

несколько снизить.

Для дефторирования питьевой воды предложено много методов, которые можно разделить на реагентные (мето­ ды осаждения) и фильтрационные. Реагентные методы основаны на сорбции фтора свежеосажденными гидрооки­ сями алюминия или магния. Этот метод рекомендуется при обработке поверхностных вод, когда, кроме дефтори­ рования, требуется еще осветление и обесцвечивание. Технологическая схема состоит из вертикального смесите­ ля, осветлителя со слоем взвешенного осадка и скорого

фильтра.

Наиболее эффективна фильтрация воды через слои активированной окиси алюминия, играющей роль аниони­ та. Регенерация фильтра производится 1 — 1,5% раствором сульфата алюминия. Этим методом удается снизить кон­

центрацию фтора менее 1 мг/л.

При наличии наряду с водоносными горизонтами с высокой концентрацией фтора пластов, содержащ их воду с низкой его концентрацией, рационально использование обоих источников путем смешения воды в пропорциях, обеспечивающих требования ГОСТа к содержанию фтора.

О п р е с н е н и е . В связи с необходимостью хозяйствен­ ного освоения территорий, не имеющих источников прес­ ной воды, опреснение становится все более актуальной санитарно-технической проблемой. В СССР недостаток

пресной воды ощ ущ ается в Туркмении, Узбекистане, ряде областей Казахстана, Донбассе, К риворож ье, Ю жном А лтае. Аналогичная картина наблю дается в других стра­ нах. Вместе с тем в этих регионах, как правило, имеются

энергетики, особенно атомной, и совершенствование мето­ дов опреснения значительно снизили стоимость обработки воды до уровня, позволяю щ его применять опреснение в масш табах большого города. Наиболее распространенны ­ ми методами опреснения воды на коммунальных водопро­

целесообразна при содержании солей в исходной воде выш е 8 мг/л. В настоящ ее время дистилляционные опрес­

получаемой на испарительной установке за счет бросового тепла атомной электростанции.

Н едостатками метода дистилляции являю тся плохие органолептические свойства воды вследствие поступления

Устранение привкусов и запахов производится путем фильтрования дистиллята через активированный березо­ вый уголь. Для оптимизации минерального состава добав­ ляю т к дистилляту определенное количество необработан­ ной воды либо пропускаю т дистиллят, предварительно насыщ енный углекислотой, через мраморную крошку или доломит; при этом вода насыщ ается солями кальция.

При опреснении воды ионообменным методом ее пос­ ледовательно пропускаю т через Н-катионитовые и ОНанионитовые фильтры. Ионообменный метод рентабелен для солоноватых вод (до 3 г/л) и на установках невысокой производительности. Ионообменные смолы должны быть изучены в токсиколого-гигиеническом плане и официально разреш ены Министерством здравоохранения СССР для применения в хозяйственно-питьевом водоснабжении.

М етод электролиза основан на том, что при пропуска­ нии постоянного тока через воду положительно заряж ен­ ные катионы растворенных в ней солей двигаются к погруженному в опресняемую воду катоду, а отрицатель­ но заряж енны е к аноду. Если емкость, через которую пропускаю т ток, разделить селективно проницаемыми для катионов и анионов мембранами на три части.* анодную

катодную и среднюю (рабочую), то постепенно больш ая часть катионов будет перенесена электрическим током в катодное, анионов — в анодное пространство, а вода в рабочем пространстве опреснится. Отечественная про­ мышленность выпускает электродиализные установки производительностью от 1 2 до 1 0 0 0 м /сут.

Гиперфильтрацией называю т процесс фильтрования воды через полупроницаемые мембраны, задерживаю щ ие гидратированные ионы солей и молекулы органических соединений. Гиперфильтрационная мембрана долж на быть достаточно прочной, чтобы выдерж ать значительную на­ грузку при прохождении через нее воды. По форме мембраны изготовляю т листовые и трубчаты е. Гиперфильтрационный аппарат представляет собой устройство, состоящ ее из набора мембранных элементов и приспособ­ лений, обеспечивающих их работу. Блочная конструкция аппарата позволяет быстро производить монтаж и замену вышедших из строя элементов.

Очистные сооружения водопровода, основной ф ун­

ется в сорбции бактерий и вирусов на поверхности взвешеннь». 4!1с7иц и хлопьев и совместном осаждении в отстойнике или в порах фильтрующ ей загрузки, что во многом зависит от характера взвеси, параметры которой весьма непостоянны. Часть бактерий и вирусов, оставаясь

надежного и управляемого барьера на пути возможной передачи через воду кишечных инфекций применяется ее обеззараживание. В практике коммунального водоснабж е­ ния использую тся реагентные (хлорирование, озонирова­ ние) и безреагентные (ультрафиолетовое облучение, воз­

действие 7 -лучами и др.) методы. Хлорирование воды в настоящее время получило наиболее широкое распро­ странение благодаря многим техническим, гигиеническим и экономическим преимуществам перед другими методами

обеззараживания.

Для хлорирования воды использую тся различные со­ единения хлора и разны е способы их взаимодействия с водой/ЬН аибольш ее распространение получил жидкий хлор, который поступает на водопроводные станции в цистернах или баллонах под 'высоким давлением. Он представляет собой маслянистую темно-зеленую ж идкость плотностью 1,4 при 15° С. При снижении давления жидкий хлор переходит в газообразны й, хорошо растворяю щ ийся в воде при следующей реакции:

вающ ий агент диффундирует внутрь бактериальной клет­ ки, а затем вступает в реакцию с энзимами клетки, в первую очередь с дегидрогеназами. В экспериментах показана прямая корреляция степени подавления активно­

C S)^ Э ф ф е к т и в н о с т ь обеззараж ивания снижается при нали­ чии в воде способных к окислению органических веществ и Других восстановителей, а также коллоидных и взвеш ен­ ных вещ еств, обволакивающих бактерии и^»мешающих контакту с ними обеззараж иваю щ его агента(® нтегральным показателем свойств воды, мешающих обеззараж ива­ нию, является хлорпоглощ аемость, измеряемая количе­ ством хлора, необходимым” для окисления имеющихся в воде восстановителей. Хлорпоглощаемость прямо пропор­

стой кислоты . Действующим началом гипохлоритов явля­ ется гипохлоритный ион. Хлорная известь — комплексное соединение, в котором ион кальция связан одновременно с анионами хлорноватистой и хлористоводородной кислот. Свежий технический продукт содерж ит не более 35% активного хлора. При хранении хлорной извести, особенно в сы рости и на свету, она теряет активность. Двуокись хлора СЮ 2 — газ желто-зеленого цвета, легко раствори­ мый в воде без гидролиза. На больших водопроводных станциях, использующ их за год более 250 т двуо­

киси хлора, могут быть установки для ее получения на месте.

В последние годы в практику обеззараж ивания пить­ евой воды внедрен метод, при котором получение гипохло­ ритов осущ ествляется на месте потребления электролитическим путем. В качестве5"электролитов использую тся или специально приготовленные растворы хлорида натрия или природные электролиты — подземные минерализованные и морские воды. Получение гипохлоритов непосредственно на водопроводной станции имеет значительные экономиче­ ские преимущества и позволяет избежать транспортиров­ ки и хранения жидкого хлора, являю щ егося опасным и токсичным продуктом.

эффективность хлорирования оказы вает влияние <- ряд факторов, связанных с биологическими особенностя- 3 ми микроорганизмов, бактерицидными свойствами препа­ ратов хлора, состоянием водной среды, условиями, в которых производится обеззараживание.

Эффективность хлорирования в большой мере зависит и от первоначального количества микробов в исходной воде. В 1919 г. было дано математическое выражение этой зависимости:

где N 0— начальное число бактерий; N , — число бактерий после t минут контакта с хлором; к — константа отмирания бактерий. Константа отмирания кишечной палочки, напри­ мер, колеблется от 0,506 до 0,026 в зависимости от исследуемого штамма. Установлено, что возбудители ки­ ш ечных инфекций являю тся менее резистентными по отнош ению к хлору, чем кишечная палочка. Это обсто­ ятельство позволяет использовать кишечную палочку как санитарно-показательный микроорганизм, по степени от­ мирания которого в воде можно косвенно судить об ее эпидемической безопасности. Экспериментально подтвер­

тов связана с интенсивностью их окислительных свойств. Современное представление о сущности окислительно­ восстановительных реакций связы вается с переносом электронов в ряду взаимодействующих веществ. Величи­ ны окислительно-восстановительных потенциалов хлорсо­

ной среды , в которой проявляется бактерицидное действие этих препаратов. С повышением pH воды бактерицидный эф ф ект уменьш ается. Это связано с тем, что с повышени­ ем pH возрастает степень диссоциации хлорноватистой кислоты (наиболее активного действующего начала), а такж е со снижением окислительно-восстановительного по­ тенциала.

(^Э ф ф ек т хлорирования зависит и от количества и размеров частиц взвешенных веществ в воде, которые препятствую т механически достижению хлором бактери­ альной клетки. Что касается различных растворенных органических веществ, то присутствие их в воде в разной степени может влиять на бактерицидный эф ф ект хлора, что объясняется способностью их к взаимодействию. Так, азотисты е вещества животного происхождения (мочевина, аминокислоты, амины) активно связы ваю т хлор, безазотистые соединения (жиры, углеводы), слабо реагируют с хлором.

Влияние температуры среды, в которой производится хлорирование, зависит от величины инициального зараж е­ ния воды, дозы хлора, времени контакта. В практической работе водопроводных станций, при соответствии бактери­ ального загрязнения воды источника требованиям ГОСТа, снижение температуры существенного влияния на эф ф ек­ тивность обеззараж ивания не оказывает.

времени контакта, производится опытным путем, в лабо­ раторном эксперименте. С изменением качества исходной воды, технологической схемы ее обработки, времени года оптимальную дозу хлора подбирают вновь^^птим альная доза активного хлора составляется из количества его, необходимого для удовлетворения хлорпоглощаемости во­ ды, оказания бактерицидного действия и некоторого коли­ чества так называемого остаточного хлора, присутству­ ющего в обеззараженной воде и свидетельствующ его о завершении процесса обеззараж ивания. Остаточный хлор наряду с коли-индексом воды служит косвенным по­ казателем безопасности ее в эпидемическом отно­ шении.

Концентрация остаточного хлора нормируется ГО ­

занных диапазонах концентраций остаточный хлор не изменяет органолептических свойств воды и в то же время может быть точно определен аналитическими методами. Содержание остаточного хлора нормируется в воде на выходе с водопроводной станции, после резервуаров чи­ стой воды.

Необходимо отметить, что остаточный хлор являётся сигналом достаточности обеззараж ивания только при соб­ людении всех правил технологии обработки воды (время

рассчитывать и на то, что остаточный хлор может предупредить неблагоприятные последствия вторичного загрязнения воды в процессе ее транспортировки по водопроводной сети.

Низкие концентрации остаточного хлора явно недоста­ точны для окисления сильно загрязненных почвенных вод

1— потребление хлора органическим веществом; 2 — образование хлорорганических соединений и хлораминов; 3 — разрушение хлорорганических соединений и хлора­ минов; 4 — совместное присутствие свободного и связанного хлора.

города, которы е могут поступить в водопроводные трубы при деф ектах сети и авариях.

Взаимодействие хлора с компонентами обрабатыва­ емой воды является сложным и многостадийным процес­ сом (рис. 14). Малые дозы хлора полностью связы ваю тся органическим веществом воды. Ш ри увеличении дозы в воде -накапливается остаточный ^связанны й с аминами) хлор^оПри дальнейшем увеличении дозы количество оста­ точного связанного хлора падает до определенной точки,

;мой точкой перелома на кривой остаточного хлопадение объясняется потреблением хлораминов и д а и м хлорорганических соединений органическим веще­

ством воды и образованием комплексных соединений, в которы х хлор не проявляет активность. При увеличении дозы хлора после точки перелома вновь 'Начинается рост остаточного хлора, однако этот хлор не связан с хлораминами и носит название свободного остаточного хлора.

Сущ ествует несколько способов хлорирования с уче­ том характера остаточного хлора, выбор которых" опреде­ ляется особенностями обрабатываемой воды. Так, в воде"* поверхностных источников часто присутствуют фенолы,

щающие туда с промышленными сточными водами. взаимодействии хлора с фенолом образую тся весьма сильные хлорфенольные соединения, порог ощущения запаха которых на несколько порядков ниже порога ощ ущ ения запаха составляющ их веществ, что ограничива7 ет потребление воды для питьевых целей. Для предупреж­ дения провоцирования запаха воды используется способ хлорирования с преаммонизацией, при котором в обраба­ ты ваемую воду вводится аммиак, образующ ий амины, а