ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ Учебное пособие

481

Электродиализ – это разновидность ионного метода очистки, называется так потому, что разделение ионов происходит в результате электродвижущей силы, создаваемой в растворе постоянным электрическим током.

5.7.5.Обеззараживание воды

Сточные воды являются основным источником микробного загрязнения поверхностных пресных и морских вод, подземных водоносных горизонтов, питьевой воды и почвы, что является фактором риска распространения возбудителей инфекций. К наиболее опасным в эпидемическом отношении относят следующие виды сточных вод:

хозяйственно-бытовые сточные воды; городские смешанные (промышленно-бытовые) сточные воды; сточные воды инфекционных больниц;

сточные воды от животноводческих и птицеводческих объектов и предприятий по переработке продуктов животноводства, стоки шерстомоек, биофабрик, мясокомбинатов и др.

Хозяйственно-бытовые сточные воды отличаются высоким уровнем микробного загрязнения на фоне значительной концентрации взвешенных частиц и органических веществ. Поэтому перед обеззараживанием необходима их механическая и биологическая очистка.

Состав и свойства городских смешанных сточных вод определяются соотношением хозяйственно-бытовых и производственных стоков и спецификой предприятий, формирующих эти стоки. Дополнительные трудности при их обеззараживании возникают в связи с тем, что микробное загрязнение этих вод сочетается с разнообразными органическими и неорганическими веществами.

Сточные воды инфекционных больниц и отделений характеризуются небольшим объемом, неравномерностью образования и состава в течение суток, значительной обсемененностью возбудителями инфекций.

Сточные воды от животноводческих и птицеводческих комплексов имеют высокое органическое и микробное загрязнение. При подготовке этих сточных вод к обеззараживанию предусматривают отстаивание с последующей очисткой.

Практически все перечисленные виды сточных вод могут содержать патогенные микроорганизмы – возбудители таких инфекций, как холера, брюшной тиф, паратиф А и В, сальмонеллезы, дизентерия, вирусные гепатиты А и Е, полиомиелиты 1-3 типов и другие энтеровирусные и аденовирусные заболевания, амебиаз, лямблиоз, лептоспироз, бруцеллез, туляремия, туберкулез, гельминтозы, кампилобактериозы.

Интенсивная циркуляция возбудителей кишечных инфекций в воде водоемов при сбросе необеззараженных сточных вод приводит к риску возникновения заболеваний при водопользовании населения, который возрастает в летний период при активном использовании водоемов в целях рекреации и ирригации.

В зимний период возрастает риск микробного загрязнения водоемов у мест водозаборов из-за снижения их самоочищающей способности. Следст-

482

вием этого является более длительная выживаемость и сохранение вирулентных свойств патогенных микроорганизмов в холодной воде. Кроме того, одновременное ухудшение условий очистки и обеззараживания на водопроводных станциях при низкой температуре может привести к нарушению безопасности хозяйственно-питьевого водопользования населения.

В соответствии с санитарными правилами по охране поверхностных вод от загрязнения, сточные воды, опасные в эпидемическом отношении, должны подвергаться обеззараживанию.

Необходимость обеззараживания сточных вод указанных категорий обосновывается условиями их отведения и использования при согласовании с органами госсанэпиднадзора в территориях.

Обеззараживание сточных вод организуют на заключительном этапе их очистки, поскольку эффект существенно зависит от качества поступающего на обеззараживание стока. Основное значение имеет вид и уровень микробного загрязнения, доза, время контакта, условия внесения дезинфектанта (средства, применяемого для обеззараживания), степень смешения, значение pH, температура воды, концентрация взвешенных веществ и другие факторы.

Основная цель обеззараживания воды заключается в обеспечении эпидемической безопасности водных объектов, используемых для хозяйственнопитьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования, при применении воды в техническом водоснабжении в открытых и закрытых системах, а также при отведении ее на земледельческие поля орошения. Различают химические (реагентные) и физические (безреагентные) методы обеззараживания воды.

Наиболее распространенными химическими методами обеззараживания воды являются: хлорирование, озонирование, обеззараживание ионами меди, серебра и другими средствами обеззараживания, называемыми дезинфектантами (табл. 5.7), безреагентными – обеззараживание с помощью ультразвука, ультрафиолетового облучения (УФО).

Выбор метода в каждом конкретном случае определяется количеством и свойствами обрабатываемой воды, а также требованиями, предъявляемыми к ней.

Механизм окислительного бактерицидного действия хлора связан с повреждением клеточной оболочки, подавлением ферментной системы бактерий, разрушением нуклеиновых кислот. Обеззараживание воды хлором является наиболее простым технологическим решением. Однако в результате хлорирования возможно образование нескольких десятков высокотоксичных веществ, включая канцерогенные, мутагенные, с величинами ПДК на уровне сотых и тысячных мг/л. Появление таких веществ в сточных водах после хлорирования ужесточает условия сброса в водоем, влияет на здоровье населения при водопользовании.

487

При отведении хлорированных сточных вод в водные объекты поступают значительные концентрации хлора. В результате может иметь место гибель водных биоценозов (планктона, сапрофитной микрофлоры) и практически полное прекращение процессов самоочищения, в том числе и от патогенных микроорганизмов. Решают эту проблему путем адекватного дехлорирования обеззараженных хлором стоков перед их сбросом в водоемы.

Действие озона обусловлено высоким окислительновосстановительным потенциалом, в результате чего происходит разрушение протоплазмы, стенок и цитоплазматических мембран бактерий, протеиновых оболочек вирусов. Применение озона на крупных очистных станциях может быть целесообразным, так как образуется гораздо меньше новых вредных веществ, в основном альдегидов и кетонов, не обладающих высокой токсичностью. Озон, как сильный окислитель, обеспечивает не только обеззараживание, но и при озонировании некоторых видов стоков (в зависимости от их состава) происходит улучшение органолептических свойств воды, а при озонировании других – возможно ухудшение физико-химических показателей.

Применение ультразвука для обеззараживания воды основано на его способности вызывать кавитацию – образование пустот, создающих большую разность давлений, что ведет к разрыву клеточной оболочки и гибели бактериальной клетки.

Бактерицидное действие УФО основано на том, что при фотохимическом воздействии лучистой энергии изменяются и разрываются химические связи органической молекулы и др. Использование УФО для обеззараживания, как правило, не сопровождается образованием токсичных продуктов трансформации химических соединений сточных вод, вследствие чего нет необходимости обезвреживания их после обработки. Это является существенным преимуществом метода УФО, так как сточные воды при сбросе в водные объекты не оказывают влияния на водные биоценозы.

В качестве источников УФО для обеззараживания воды используют газоразрядные лампы, имеющие в спектре своего излучения диапазон длин волн 205–315 нм. УФО в технологии водоподготовки проводят в специальных камерах обеззараживания по двум схемам:

предварительного обеззараживания воды; заключительного обеззараживания питьевой воды.

На этапе предварительного обеззараживания воды УФО используют как метод, альтернативный первичному хлорированию, что, прежде всего, обеспечивает необходимую степень снижения микробного загрязнения воды. При первичном обеззараживании воды возможна комбинация методов хлорирования и УФО. При этом доза хлора может быть сокращена на 15–100 % при условии обеспечения технологической эффективности последующих этапов водоподготовки (коагуляция, отстаивание, фильтрование и т. д.).

На этапе заключительного обеззараживания воды УФО используют как самостоятельный метод, так и в сочетании с реагентными методами обеззараживания.

Выбор схемы обеззараживания определяют на основе анализа условий водоснабжения (содержание органических веществ, техническое состояние распределительной сети трубопроводов и т. д.).

488

Для эффективного заключительного обеззараживания питьевой воды до требований СанПиН 2.1.4.559–96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» ультрафиолетовые установки (УФ-установки) должны обеспечить дозу облучения не менее 16 мДж/см2 для всего объема воды, прошедшего через УФ-установку.

Совместное применение УФ-излучения и хлора повышает санитарную надежность обеззараживания в отношении вирусов.

При выборе метода обеззараживания воды учитывают эффективность обеззараживания, медико-биологические последствия при дальнейшем использовании обеззараженных стоков, эксплуатационную и экономическую целесообразность.

Эффективность обеззараживания воды – это мера или степень соот-

ветствия результатов обеззараживания воды с заблаговременно принятыми показателями (табл. 5.8).

Комплекс показателей, по которым проводят оценку эффективности обеззараживания сточных вод при сбросе в водные объекты, при использовании в промышленном водоснабжении и для орошения сельскохозяйственных земель, должен гарантировать эпидемическую безопасность и безвредность.

Основным критерием эпидемической безопасности является отсутствие патогенных микроорганизмов – возбудителей инфекционных заболеваний.

Согласно действующим санитарным правилам по охране поверхностных вод от загрязнения, индикаторными микробиологическими показателями эффективности обеззараживания являются:

общие колиформные бактерии (лактозоположительные кишечные палочки), как микробиологические показатели, характеризующие уровень фекального загрязнения сточных вод и степень вероятности присутствия возбудителей бактериальных кишечных инфекций;

колифаги, как индикаторы вирусного загрязнения хозяйственнобытовых сточных вод.

В качестве индикаторных микроорганизмов в ряде стран рекомендуется использовать термотолерантные (фекальные) колиформные бактерии, E.coli, фекальные стрептококки.

В соответствии с действующим законодательством за эффективностью обеззараживания сточных вод осуществляют производственный контроль и санитарно-эпидемиологический надзор.

Требования к производственному контролю за эффективностью обеззараживания

В соответствии с действующим законодательством производственный контроль за эффективностью обеззараживания сточных вод выполняют лаборатории предприятий и учреждений, в ведении которых находится очистное сооружение. При отсутствии производственной лаборатории исследования осуществляют на договорной основе аккредитованные в установленном порядке лабораториями.

490

Программу производственного лабораторного контроля согласовывают с центрами госсанэпиднадзора на территориях.

Пробы отбирают до и после обеззараживания сточной жидкости в стерильные емкости. Правила отбора, хранения и транспортирования проб на микробиологические показатели должны соответствовать методическим указаниям по методам санитарно-микробиологического анализа питьевой воды.

При несоответствии результатов анализа обеззараженных сточных вод гигиеническим критериям по индикаторным микробиологическим показателям организуют повторный отбор проб до и после обеззараживания.

При несоблюдении нормативов по индикаторным показателям в трижды последовательно отобранных пробах (через сутки) воду анализируют на наличие патогенных микроорганизмов.

При обнаружении возбудителей инфекционных заболеваний в обеззараженной воде сообщают в центры госсанэпиднадзора и проводят коррекцию технологического процесса обеззараживания.

В процессе производственного контроля также определяют соответствие эксплуатационного режима обеззараживания регламенту, зафиксированному в технологических картах.

При использовании в качестве дезинфектантов хлора и озона на стадии внедрения обеззараживания проводят определение веществ, которые могут образоваться в процессе хлорирования или озонирования. Для этой цели используют современные инструментальные методы.

Санитарно-эпидемиологический надзор за эффективностью обеззараживания

Государственный санитарно-эпидемиологический надзор за эффективностью обеззараживания сточных вод включает:

согласование условий отведения и использования сточных вод; согласование технологий обеззараживания сточных вод, программ

производственного контроля (показатели, кратность и точки отбора проб, методы определения);

регулярный анализ результатов, полученных в процессе производственного контроля;

внесение предложений об изменении условий отведения обеззараженного стока;

своевременная информация органов местного самоуправления об угрозе возникновения или наличия эпидемического неблагополучия;

лабораторный контроль (при отведении сточных вод в водные объекты) за эффективностью обеззараживания в створах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования населения в соответствии с требованиями санитарных правил по охране поверхностных вод от загрязнения.

Для согласования технологий обеззараживания сточных вод должны быть представлены:

данные по эффективности обработки сточных вод на этапах очистки и доочистки;