2809

графики показывают, что при орошении водой увеличивается объем образующегося биогаза. Следовательно, можно сделать предварительные выводы, что при орошении увеличиваются влажность и, соответственно, скорость биохимического разложения отходов. Рециркуляция фильтратом может повлиять на объем образования биогаза вследствие ингибирования метаногенеза за счет высокой концентрации органических кислот (рН = 6), которые могут быть токсичны для метаноообразующих бактерий [5].

Предварительные результаты, полученные при проведении исследований, подтверждают, что при рециркуляции фильтрата объем образования биогаза ниже, чем при орошении водой. В биореакторе № 3, в котором происходит орошение массы отходов водой, объем образующегося биогаза в 3 раза больше, чем в биореакторах № 1 и 2.

Исходя из проведенных исследований в лабораторных условиях, можно предположить, что рециркуляция фильтрата на полигоне позволит увеличить скорость биоразложения массы отходов вследствие увеличения влажности, будет способствовать ускорению процессов метаногенеза на начальном этапе жизненного цикла, а также уменьшать срок стабилизации полигона.

Исследование деструкции отобранных отходов из массива полигона в модельной лабораторной установке в длительном эксперименте дает возможность отследить, как меняются показатели (эмиссия биогаза, свойства фильтрата) по мере увеличения биоразложения отходов.

В дальнейшем полученные результаты позволят определить оптимальные параметры рециркуляции фильтрата для реальных климатических условий, разработать технологические решения, направленные на подавление или интенсификацию процессов биодеструкции отходов в массиве полигона, создать мероприятия по минимизации эмиссий.

Список литературы

1. Калюжина Е.А., Самарская Н.С. Экологические особенности воздействия полигонов твердых бытовых отходов на состояние окружающей среды в районах их расположения [Электронный ресурс] //

Инженерный вестник Дона. – 2014. – № 2 (30). – URL: http://sgmoil.ru/articles/ konkurs2/nominatsia4/article(shaimova).pdf (дата обращения: 13.10.15).

231

2. Kong I.С. Bioassessments of anaerobically decomposing organic refuse in laboratory lysimeters with and without leachate recycling and pH adjustment // Journal of Waste Management & Research. – 2010. – № 28. – Р. 141–148. – URL: http://wmr.sagepub.com/content/28/2/141.full.pdf+html (дата обращения: 12.10.15).

3.Bilgili M., Demir A., Varank G. Effect of leachate recirculation and aeration on volatile fatty acid concentrations in aerobic and anaerobic landfill leachate // Waste Management & Research. – 2012. – № 30 (2). – Р. 161–

170.– URL: http://wmr.sagepub.com/content/30/2/161.full.pdf+html (дата обращения: 18.10.15).

4.Лиллепярг Е.Р. Методика определения энергетического потенциала полигонов твердых бытовых отходов: дис. … канд. техн. на-

ук. – СПб., 2004.

5.Ledakowicz S., Kaczorek K. Laboratory simulation of anaerobic digestion of municipal solid waste // Journal of Environmental Science and Health. Part A.Toxic/Hazardous Substances & Environmental Engineering. – 2004. – Vol. A39, № 4. – Р. 859–871.

Об авторах

Миниахметова Кристина Эдуардовна – магистр кафедры охра-

ны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, е-mail: cristyusha_mini@mail.ru.

Завизион Юлия Владимировна – аспирантка кафедры охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский по-

литехнический университет, е-mail: juliagubaha@mail.ru.

Жилинская Яна Андреевна – кандидат технических наук, доцент кафедры охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: yana@eco.pstu.ac.ru.

232

УДК 628.166

К.Р. Мифтахова, О.Г. Пьянкова, Л.В. Рудакова, И.С. Глушанкова

ХЛОРИРОВАНИЕ КАК ОСНОВНОЙ МЕТОД ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Обеспечение населения качественной питьевой водой является одной из приоритетных задач в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия населения. Неудовлетворительное качество питьевой воды влияет на состояние здоровья людей. В данной работе проанализированы основные способы обеззараживания питьевой воды, а также разработаны рекомендации по предотвращению образования хлорорганических соединений и снижению содержания хлороформа при ее подготовке на очистных сооружениях города Перми.

Ключевые слова: обеззараживание воды, методы обеззараживания, эффективность очистки, хлорирование, хлорорганические соединения, галогенорганические соединения в воде, хлороформ, воздействие хлороформа на окружающую среду и организм человека.

K.R. Miftakhova, O.G. Pyankova,

L.V. Rudakova, I.S. Glushankova

CHLORINATION IS THE MAIN METHOD

OF DISINFECTION OF DRINKING WATER

Providing the population with quality drinking water is a priority in ensuring sanitary and epidemiological welfare of the population. The poor quality of drinking water affects the health of the population. In this paper we analyzed the main methods of disinfection of drinking water, as well as recommendations on the prevention of the formation of organochlorine compounds and reduce the content of chloroform in its preparation at treatment facilities in Perm.

Keywords: water disinfection, decontamination methods, purification efficiency, chlorination, organochlorine compounds, halogenated compounds in water, chloroform, chloroform impact on the environment and human body.

Основными источниками централизованного питьевого водоснабжения в большинстве регионов являются поверхностные водоемы, загрязнение которых постоянно возрастает. Источниками проникновения в подземные воды вредных примесей являются все те же стоки –

233

промышленные и бытовые, просачивающиеся под землю из хранилищ либо отстойников. По данным различных исследований, известно, что влияние загрязненности воды на заболеваемость населения составляет около 40 %. Конечно же, способы очистки и обеззараживания воды постоянно совершенствуются. В зависимости от исходных условий

ипоставленной задачи применяют различные методы очистки воды от болезнетворных микроорганизмов. Однако существуют и последствия ее обеззараживания, например, такие как образование галогенорганических соединений, в том числе хлороформа. К настоящему времени известно, что наличие хлороформа в воде может вести к тяжелому поражению желудка, а высокая токсичность этого вещества может вызывать нарушения сердечного ритма, дистрофические изменения в миокарде, цирроз и атрофию печени. Это дает основания назвать проблему гигиены водоснабжения, т.е. обеспечения населения доброкачественной, надежно обеззараженной водой, важнейшей, требующей комплексного

инаиболее эффективного решения.

На территории Российской Федерации качество водопроводной воды регламентируется санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». Позднее были введены гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315–03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования», утвержденные главным государственным санитарным врачом РФ. Одновременное действие двух документов (СанПиН 2.1.4.1074–01 и ГН 2.1.5.1315–03) является предметом многочисленных дискуссий. В табл. 1 представлены сравнительные характеристики обоих документов [3].

На сегодняшний день способы очистки и обеззараживания воды постоянно совершенствуются. Рассмотрим основные существующие методы по уничтожению в воде бактерий и вирусов, вызывающих инфекционные заболевания [3].

По способу воздействия на микроорганизмы методы обеззараживания воды подразделяются на химические (реагентные), физические (безреагентные) и комбинированные. В первом случае должный эффект достигается с помощью внесения в воду биологически активных химических соединений, безреагентные методы обеззараживания подразумевают обработку воды физическими воздействиями, а в ком-

234

бинированных используются одновременно химическое и физическое воздействия [2].

Ежегодно способы очистки и обеззараживания воды совершенствуются. В табл. 2 представлены некоторые виды дезинфектантов, применяемых для обеззараживания питьевой воды, их достоинства и недостатки.

Проанализировав основные методы обеззараживания питьевой воды, мы пришли к выводу, что в настоящее время практически невозможно отказаться от использования хлорсодержащих реагентов при очистке поверхностных вод. Такой вид обеззараживания осуществляется с помощью химических соединений, содержащих хлор. Введение хлора в воду производится на специальных хлораторных установках, размещенных на территории водопроводных станций [2].

235

236

Окончание табл. 2

Хлорирование воды – один из самых надежных методов обеззараживания на сегодняшний день. Обеззараживание хлорированием осуществляется на несложном и недорогом оборудовании, обеспечивает консервацию воды после обеззараживания. В этом качестве хлор не имеет пока равнозначной альтернативы.

Однако хлорирование является достаточно небезопасным методом очистки воды: в хлорированной воде образуется свыше 300 токсичных соединений, хлор может вызвать различные аллергические реакции, коррозию оборудования. И при этом хлорирование не избавляет воду полностью от всех микроорганизмов; также к недостаткам этого метода можно отнести то, что хлорированная вода имеет специ-

237

фический привкус и запах, а действие хлора распространяется в основном на вегетативные неспорообразующие виды бактерий. Для хлорирования используют хлорную известь или газообразный (элементарный) хлор, гипохлорит натрия и оксид хлора [1].

По методике различают три способа хлорирования:

нормальное, или строго дозированное (без удаления остаточного хлора);

перхлорирование, или суперхлорирование, когда применяют повышенные дозы хлора (с обязательным удалением остаточного хлора);

комбинированное хлорирование с применением аммонизации

воды.

Опасным последствием хлорирования является то, что в воде образуются хлороформ и другие галогенорганические соединения. Использование хлора на стадии обеззараживания питьевой воды из более 200 образующихся хлорорганических соединений основными

инаиболее опасными являются летучие хлорорганические соединения (ЛХС), в их числе тригалометаны (ТГМ) [2]. К настоящему времени известно, что хлороформ угнетает центральную нервную систему, влияет на функцию печени и почек, а также ухудшает органолептические характеристики воды, что связывают с образованием хлорированных индольных соединений и хлорфенолов. В связи с тем что некоторые хлорфенолы имеют достаточно низкий порог привкуса и запаха (около 1 мкг/л), по органолептическим требованиям качества питьевой воды не допускается их присутствие в ней в концентрациях, превышающих 0,1 мкг/л. Также известно, что в бытовых условиях хлороформ из водопроводной воды воздействует на человека несколькими путями: не только энтерально, но и через легкие с вдыхаемым воздухом. Ингаляционный путь поступления хлороформа в организм по значимости вполне сопоставим с энтеральным. В бытовых условиях больше всего хлороформа население получает через легкие и с питьевой водой. В сумме в жилых помещениях человек получает с питьевой водой 32 %, а через воздух и кожу – 68 % ежедневной дозы хлороформа. В отношении чрескожного воздействия следует учитывать, что адсорбция через неповрежденную кожу зависит от концентрации хлороформа в воде, продолжительности контакта с ней и ее температуры.

Токсичность соединений этой группы, а также необходимость соблюдения допустимых норм содержания их в питьевой воде, обу-

238

словливают постоянный поиск и применение различных методов обработки воды, позволяющих предотвратить или уменьшить образование хлорпроизводных органических загрязнителей [5].

Основные из них:

–использование технологии преаммонизации;

–перенос места ввода хлора в конец технологической схемы, т.е. замена прехлорирования постхлорированием;

–корректировка доз хлора (снижение до минимума) и времени его контакта с водой;

–снижение содержания органических веществ – предшественников ТГМ и других хлорсодержащих соединений до хлорирования (микрофильтрация и пр.)

–удаление хлорзамещенных органических загрязнителей воды после их образования с помощью активированного угля;

–применением диоксида хлора;

–замена хлора реагентами, не образующими ТГМ (средства на основе полигексаметиленгуанадина гидрохлорида (ПГМГ-ГХ) и др.).

Еще один вид хлорирования – это хлорирование с аммонизацией. Этот метод предусматривает введение в обеззараживаемую воду раствора аммиака или сернокислого аммония, а через 0,5–2 мин – хлора. При этом в воде образуются хлорамины – монохлорамины (NH2Cl)

идихлорамины (NHCl2), которые также обладают бактерицидным действием. Этот метод применяется с целью предупреждения образования хлорорганических соединений. Скорость обеззараживания воды хлораминами меньше, чем при использовании хлора, поэтому продолжительность дезинфекций воды должна быть не меньше 2 ч, а остаточный хлор должен быть равен 0,8–1,2 мг/л, а также пролонгированное действие дольше, чем при обычном хлорировании [3].

Постоянное совершенствование дезинфицирующих средств приводит к созданию новых. Уже сейчас разработаны обеззараживающие бесхлорные средства, например «Дезавид-концентрат» на основе полигексаметиленгуанадина гидрохлорида, который имел все разрешительные документы для использования в водоподготовке. Специально разработанная двухстадийная технология очистки воды, согласно которой на первой стадии реагент вводится через 1–2 мин после добавления в воду коагулянта, а на второй – непосредственно перед поступлением очищенной воды в резервуар (РЧВ), тем самым надежно обеспечивая получение питьевой воды высокого качества.

239

При этом наибольшая эффективность достигается за счет совместимости использования средства «Дезавид-концентрат» и обработки воды ультрафиолетовым излучением, что позволяет, по мнению авторов, отказаться от применения хлорсодержащих реагентов, предотвращая тем самым возможность образования в процессе обеззараживания хлорорганических соединений, обладающих канцерогенными свойствами, и получить воду нового качества, не содержащую хлорорганических соединений. Но все-таки очень важным является вопрос о безвредности использования для очистки воды этих препаратов, так как безопасные для человека концентрации до настоящего времени не установлены.

Специалистами кафедры охраны окружающей среды была проведена работа по анализу повышения эффективности обеззараживания воды на очистных сооружениях водоподготовки города Перми, где были проанализированы основные факторы, влияющие на эффективность обеззараживания. В настоящее время на станциях водоподготовки замены хлорсодержащим реагентам для обеззараживания воды пока нет, так как именно «активный хлор» (хлор, диоксид хлора, гипохло- рит-ион, хлорамин) обладает пролонгирующим действием.

Изучив основные методы обезвреживания питьевой воды можно сделать вывод, что хлорирование воды не самый безопасный метод, но эффективный и экономически выгодный в сравнении с остальными на данный момент, поэтому отказаться от хлорирования на сегодняшний день не представляется возможным. На основании этого нами были разработаны рекомендации по снижению содержания и образования хлороформа и хлорорганических соединений в процессах водоподготовки.

Анализ результатов изученной литературы позволил установить основные технологические приемы по снижению содержания хлороформа при обеззараживании воды:

–проведение предварительной аммонизации воды и хлорирование ее связанным хлором;

–применение коагуляционной обработки воды сернокислым алюминием до хлорирования;

–применение коагуляционной обработки воды после первичного хлорирования и повышение дозы коагулянта;

–дополнительная обработка воды после вторичного хлорирования УФ-облучением, что позволяет снизить дозу хлора.

240