81. Специальные способы улучшения качества воды. Гигиеническая характеристика, биохимический механизм улучшения качества воды (реактивы, установки). Критерии оценки эффективности по СанПин.

Специальные методы улучшения качества питьевой воды: умягчение, обезжелезивание, опреснение, дегазация, фторирование, дефторирование и дезактивация.

Способы умягчения жесткой воды (более 200 жесткости):

1) Кипячение (устраняется карбонатная жесткость);

2) Добавление извести (устраняется карбонатная жесткость),

3) Коагуляция с последующей фильтрацией (устраняется карбонатная жесткость): Al2(SO4)3 + Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2;

4) Добавление соды (некарбонатная жесткость пе-реводится в карбонатную с последующим удалением карбонатной),

5) Фильтрация через ионообменные смолы (катионитный фильтр) – т.н. "глубокое умягчение" за счет обмена ка-тионов кальция и магния на катионы водорода, натрия и пр.

Способы обезжелезивания воды, содержащей ионы железа в концентрации превышаю-щей ПДК = 0,3 мг/л, основаны на окислении железа растворимых солей до Fe3+ и образова-ния нерастворимого в воде соединения Fe(OH)3. В качестве окислителей используют кисло-род воздуха или хлор, насыщая воду барботированием34 окислителя или разбрызгиванием (аэрацией35) воды.

Опреснение (удаление избытка минеральных солей) применяют для морской воды, содер-жащей ионы Cl-, Na+, SO42-, Mg2+, а также Ca2+, K+, и горько-соленой воды, содержащих помимо избытка хлоридов избыток сульфатов в концентрации более 500 мг/л и встречающих-ся в регионах с высокой засоленностью почв в степной, полупустынной и пустынной зоне.

Основные способы опреснения:

1) Перегонка (дистилляция) морской или соленой воды с содержанием солей более 10 г/л – получение дистиллята с последующим добавлением известковых солей до нормальной концентрации, характерной для питьевой воды;

2) Электродиализ соленой воды с содержанием солей 2,5-10 г/л;

3) Гиперфильтрация (обратный осмос) воды с содержанием солей 2,5-10 г/л;

4) Фильтрация соленой воды с содержанием солей менее 2,5 г/л через ионообменные смолы;

5) Вымораживание соленой воды с содер-жанием солей менее 2,5 г/л, основанное на разнице температуры замерзания чистой воды и рассола.

Дегазация применяется для воды, насыщенной вредными или плохо пахнущими газами – сероводородом H2S, метаном СН4, углекислым газом CO2, радоном и другими. Наиболее приемлемым способом дегазации является аэрация, осуществляемая барботированием воздуха через воду или разбрызгиванием воды.

Фторирование применяется для воды с концентрацией фторидов <1 мг/л (в зонах с холодным и умеренным климатом), <0,5-0,6 мг/л (в зонах с теплым и жарким климатом) в регионах с высокой заболеваемостью (более 25%) кариесом зубов. Фторирование воды исключает другие способы введения фтора в организм. Основной способ фторирования питьевой воды – добавление наиболее дешевых, хорошо растворимых в воде, нетоксичных и не содержащих вредных примесей фторида натрия NaF, кремнефтористого натрия Na2SiF6 или аммония (NH4)2SiF6. На водопроводных станциях соединения фтора вводят в воду после коагуляции, отстаивания и фильтрации; при использовании артезианской воды – в резервуар для хранения чистой воды.

Дефторирование применяется для воды, содержащей фториды в концентрации более 1,5 мг/л (в зонах с холодным и умеренным климатом) и более 1,2 мг/л (в зонах с теплым и жарким климатом). Повышенное содержание фторидов питьевой воде наблюдается, как правило, при местном водоснабжении, в областях недавно действующих вулканов и там, где почва богата соединениями F (виллиомит NaF, флюорит и плавиковый шпат CaF, селлаит – MgF2, фтор-апатит - 3Ca3(PO4)2Ca(F,Cl)2). Потребление питьевой воды, растительной и животной пищи с повышенным содержанием фтористых соединений ведет к задержке солей фтора в костях зубов с замещением растворимых солей кальция на нерастворимые соединения кальция и фтора. Эндемический флюороз является системным заболеванием, при котором изменяется структура костной ткани (остеосклероз), приводящая к деформации костей. Появление непрозрачных пятен на эмали зубов (признак флюороза) имеет место при превышении содержания фтора в зубной эмали в 3-5 раз. Частота флюороза значительно увеличивается при концентрации фторидов в питьевой воде 2 ppb (мг/л), общий флюороз с кальцификацией связок наблюдается при 8 ppb. Дефторирование является основной организационно-технической профилактической мерой, направленной на предупреждение эндемического флюороза зубов в геохимических провинциях с заболеваемостью эндемическим флюорозом.

Способы дефторирования:

1) Смешение воды из разных источников, характеризующихся по-вышенным (вода из местных источников водоснабжения) и пониженным (привозная вода) со-держанием фторидов;

2) Коагуляция сульфатом алюминия с последующим отстаиванием в течение 4-6 часов до полного осаждения хлопьев;

3) Фильтрация через активную окись алюминия Al2O3;

4)Фильтрация через анионообменные смолы с целью замещения F- на другие анионы.

Дезактивация применяется для воды, загрязненной радиоактивными изотопами химических элементов, и базируется как на дистилляции воды, так и других способах в зависимости от природы и степени радиоактивного загрязнения.