1027_DLYaPEChATI

и фильтрования на скорых фильтрах микробное число снижается на 70-80% по сравнению с исходной водой, а после медленных фильтров – на 95-99%. В питьевой воде, прошедшей очистку и обеззараживание, микробное число не должно превышать 50. При таком микробном числе не зарегистрирован ни один случай вспышки кишечных инфекций.

Кишечная палочка. Кишечная палочка по попятным причинам является специфическим показателем фекального загрязнения воды. Результаты определения количества кишечных палочек в воде до недавнего времени выражали в виде коли-титра или коли-индекса. Коли-титр – это то наименьшее количество воды, в котором обнаруживается хотя бы одна кишечная палочка. Коли-индекс показывает количество кишечных палочек в 1 л воды. Чем выше коли-индекс или меньше коли-титр, тем сильнее загрязнена вода. В безукоризненных в эпидемиологическом отношении артезианских водах при правильной эксплуатации скважин коли-индекс, как правило, не превышает 1-2, в мало загрязнённых и хорошо оборудованных шахтных колодцах не более 10. Вода открытого водоема может быть признана мало загрязненной, если коли-индекс ее в среднем не более 1000.

Так как кишечная палочка более устойчива к действию дезинфицирующих агентов, чем возбудители брюшного тифа, дизентерии, туляремии, лептоспироза и бруцеллеза, то коли-индекс является также показателем надежности обеззараживания воды.

Многолетний опыт показал, что вода безопасна в эпидемиологическом отношении, если ее коли-мндекс не выше 3 (коли-титр не меньше 300).

В настоящее время для оценки эпидемиологической безопасности воды дополнительно определяют термотолерантные и общие колиформные бактерии, колифаги (табл.5).

2. Химические (дополнительные, косвенные) показатели эпидемиологической безопасности воды.

К этой подгруппе показателей относятся: перманганатная и бихроматная окисляемость, азот аммонийных солей, нитритов и нитратов, хлориды, растворенный кислород, биохимическая потребность кислорода.

Перманганатная окисляемость воды – это то количество кислорода

(в миллиграммах), которое расходуется на химическое окисление легко окисляемых органических и неорганических (соли двухвалентного железа, сероводород, аммонийные соли, нитриты и др.) веществ, содержащихся в 1 л воды. Так как окисляемость воды чаще всего обусловлена наличием в ней легко окисляемых органических веществ, то этот показатель позволяет косвенно судить о количестве последних. Поэтому повышенная окисляемость может указывать на загрязнение воды. Наименьшую окисляемость (до 1-2 мг/л О2) имеют глубокие подземные воды. В грунтовых водах окисляемость обычно выше (до 2-4 мг/л О2), причем она тем больше, чем выше цветность воды. Поэтому высокая окисляемость при небольшой цветности вероятнее указывает на антропогенное химическое загрязнение воды. В воде открытых водоемов окисляемость повышается до 5-6 мг/л в реках и до 5-8 мг/л в водохранилищах, достигая еще больших величин в водах болотного происхожде-

101

ния, содержащих в значительных количествах гуминовые соединения. Причиной повышенной окисляемости воды могут быть и вносимые с промышленными сточными водами легкоокисляющиеся вещества минерального или органического происхождения.

Различают также бихроматную окисляемость или химическое потребление кислорода (ХПК). ХПК – это количество миллиграмм кислорода, расходуемого на химическое окисление всех поддающихся окислению органических и неорганических веществ, содержащихся в 1 л воды. Чистые подземные воды имеют ХПК в пределах 3-5 мг/л, поверхностные – 10-15 мг/л.

Азот аммонийных солей, нитритов, нитратов. В процессе разло-

жения белковые вещества распадаются в почве и воде до аммиака, который окисляется в азотистую кислоту, последняя в свою очередь окисляется в азотную.

В чистых природных водах, поверхностных и подземных, как правило, содержание азота аммонийных солей находится в пределах 0,01-0,1 мг/л, а нитритного до 0,005 мг/л.

Наличие в воде больших количеств аммонийного или нитритного азота может свидетельствовать о сравнительно свежем загрязнении ее азотсодержащими органическими веществами. Наличие азота нитратов при отсутствии повышенных количеств азота аммонийного и нитритного говорит о давности загрязнения воды. Высокие концентрации всей «триады» азота свидетельствует о постоянном характере загрязнения.

Хлор-ион (хлориды). Наличие большого количества хлоридов в моче человека и животных, в хозяйственных и сточных водах ряда предприятий позволяет также использовать их в качестве косвенного показателя загрязнения воды. Однако при этом необходимо иметь в виду, что хлориды воды могут иметь и минеральное происхождение (солончаковые почвы). Для выяснения их происхождения сравнивают результаты исследования с анализами воды из соседних однотипных водоисточников, а также с предыдущими анализами из данного источника.

Растворенный кислород. Под растворенным кислородом воды понимают количество миллиграммов кислорода, содержащееся в 1 л воды, в пробе, отобранной до 12 ч дня. Определение количества растворенного в воде кислорода имеет значение для характеристики санитарного режима открытых водоемов. Кислород воздуха диффундирует в воду и растворяется в ней. Некоторое количество кислорода образуется в воде благодаря жизнедеятельности хлорофильных водорослей. Количество кислорода, способное раствориться в воде, увеличивается с возрастанием атмосферного давления и понижением температуры воды.

Наряду с обогащением воды кислородом протекают процессы расходования его на биохимическое окисление органических веществ воды, т. е. на процессы самоочищения. Чтобы процессы самоочищения не нарушались, сточные воды после смешения с водой водоема не должны снижать в последней содержание растворенного кислорода ниже 4 мг/л. Уменьшение количества кислорода в воде до 1,5-2 мг/л вызывает гибель рыбы, достигающую ка-

102

тастрофического состояния при концентрации около 1 мг/л. В летнее время, при усиленной жизнедеятельности хлорофильных водорослей в водоемах, бывают случаи, когда процент насыщения воды кислородом составляет около 100%, несмотря на плохое качество воды из-за цветения. Бурный рост водной растительности к концу лета, как правило, сменяется её отмиранием, что в свою очередь приводит к резкому снижению содержания кислорода.

Подземные воды не содержат растворенный кислород.

Биохимическая потребность кислорода (БПК) – это то количество кислорода в миллиграммах, которое необходимо для биохимического окисления нестойких органических веществ, содержащихся в 1 л воды, при температуре 20 °С в течение 20 суток (полное БПК). Ввиду длительности этого исследования на практике обычно определяют БПК5, т.е. количество кислорода (в миллиграммах), расходуемое на биохимическое окисление органических веществ в 1 л воды в течение 5 суток. Для природных вод, загрязненных хозяйственно-бытовыми стоками, БПК5 составляет примерно 70% полного БПК20. Чем больше загрязнена вода органическими веществами, тем выше ее БПК. В воде очень чистых водоемов БПК5 меньше 2 мг/л О2 (БПК20 соответственно меньше 3 мг/л О2), в воде сравнительно чистых водоемов БПК5 2- 4 мг/л О2 (БПК20 3-6 мг/л Ог), в воде загрязненных водоемов БПК5 больше 4 мг/л О2 (БПК20 больше 6 мг/л О2).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ: 1. Определение запаха.

В колбу на 200 мл наливают 100-150 мл исследуемой воды, закрывают, встряхивают и, открыв, сразу же оценивают интенсивность ощущения при комнатной температуре по 5-бальной шкале. Характер запаха указывают описательно. Например - "болотный", "гнилостный", "рыбный" и т.д. (табл. № 6).

2. Определение цветности.

Интенсивность окрашивания исследуемой воды сравнивают с интенсивностью окрашивания стандартных растворов шкалы Рублевской водопроводной станции. Для этого в пустую пробирку наливают количество воды, равное стандартному, и сравнивают с образцами. Найдя наиболее близкий к исследуемой воде образец, оценивают ее цветность в градусах.

3. Определение обшей жесткости.

Жесткость определяют комплексно метрическим методом с трилоном Б в присутствии индикатора хромогена синего. В воде ионы кальция и магния образуют с хромогеном синим непрочные ярко-красные соединения. При титровании таких растворов трилоном Б происходит изменение окраски в синий цвет в точке эквивалентности, т.е. когда добавленное количество трилона Б свяжет ионы кальция и магния в бесцветные комплексы (окраска зависит от освобожденного индикатора хромогена синего). Эта реакция идет в щелочной среде (рН > 9).

Для определения общей жесткости в колбу наливают 100 мл исследуемой воды, добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора и стеклянную

103

ложечку хромогена синего. Затем титруют 0,1 н раствором трилона Б до появления синего окрашивания (с учетом постепенного процесса комплексообразования раствор трилона Б необходимо приливать медленно, в конце титрования только по каплям с интервалом в 5-10 сек.). Умножая количество мл 0,1 и раствора трилона Б, пошедшего на титрование, на поправочный коэффициент этого раствора (К), получают общую жесткость в мг-экв/л.

4. Определение окисляемости.

Метод основан на окислении органических веществ воды раствором марганцевокислого калия в кислой среде при нагревании. Остаток взятого с избытком окислителя связывают точным раствором щавелевой кислоты, непрореагировавшее количество которой дотитровывают тем же раствором КМпО4. Титр последнего определяют по 0,01 н раствору щавелевой кислоты,

1 мл которого эквивалентен 0,08 мг кислорода.

MnO4 + 8Н+ + 5е = Мn++ + 4Н2О ;

2МnО4 + 5СгО4 + 16Н+ = 2Мn++ + 10СО2 + 8Н2О .

В колбу к 100 мл исследуемой воды приливают 5 мл серной кислоты 1:3 и 10 мл 0,01 н раствора КМпО4. Ее нагревают до кипячения и, начиная с этого момента, кипятят в течение 10 минут. Затем в горячую колбу добавляют 10 мл 0,01 н раствора щавелевой кислоты, перемешивают содержимое колбы покачиванием и обесцвеченный раствор титруют 0,01 н раствором КМпО4 до слабо розового окрашивания. Для определения тигра КмnО4 в тем же раствор, пока он не остыл, добавляют 10 мл 0,01 н расnвора щавелевой кислоты и вновь титруют 0,01 н раствором КМпО4.

Окисляемость рассчитывают по следующей формуле: X = (V1 – V2) 10/ V2 0.08 1000/100, где

X – окисляемость воды, мг/л;

V1 – суммарное количество 0,01 н раствора КМпО4, добавленное перед кипячением и пошедшее на первое титрование;

V2 – количество 0,01 н раствора КМпО4, пошедшее на второе титрова-

ние;

(V1 – V2) – количество раствора КМпО4, идущее на окисление взятой пробы воды;

10 – титруемый объем щавелевой кислоты при определении титра КМпО4;

умножение на 10/ V2 – перерасчет на точно 0,01 н раствор КМпО4; 0,08 – количество кислорода, эквивалентное 1 мл 0,01 н раствора

КМпО4; умножение на 0,08 – переход с количества мл 0,01 н раствора КМпО4

на кислород; 1000/100 – перерасчет с объема взятой пробы на 1 литр.

5. Определение солевого аммиака.

Метод основан на образовании с реактивом Несслера йодистого меркураммония, придающего воде желтое окрашивание различной интенсивности в зависимости от содержания аммиака.

104

К 50 мл исследуемой воды прибавляют 2 капли сегнетовой соли и 1 мл реактива Несслера, все перемешивают. Через 5 минут полученный цветной раствор колориметрируют с помощью ФЭКа, пользуясь прямо пропорциональной зависимостью между оптической плотностью окрашенного раствора и концентрацией солевого аммиака.

При проведении колориметрирования на пути левого и правого пучков помешают кюветы с дистиллированной водой. Индекс правого барабана устанавливают на нулевом делении шкалы оптической плотности (красного цвета). Включают гальванометр, устанавливают его стрелку на нуль вращением фотометрического клина на пути левого пучка (рукояткой грубой настройки и тонкой настройки). Это делается при нахождении переключателя чувствительности гальванометра на первом, а затем на втором положении. Потом в правый световой пучок помещают кювету с исследуемым раствором, стрелка гальванометра отклонится, так как на правый фотоэлемент будет падать уменьшенный поток света. Вращением правого барабана увеличивают ширину щелевой диафрагмы до установления стрелки гальванометра снова на нуль. Величину оптической плотности определяют по правому барабану (красная шкала) и находят количественное содержание солевого аммиака по калибровочному графику.

6. Определение нитратов.

Метод основан на переводе салициловой кислотой азота нитратов в нитропроизводные фенола, образующие в щелочной среде соединения, окрашенные в желтый цвет.

В фарфоровой чашке выпаривают досуха 1 мл исследуемой воды, не допуская прокаливания. После охлаждения к сухому остатку добавляют 3 капли раствора салициловой кислоты и 10 капель концентрированной серной кислоты. Сухой остаток тщательно растирают с реактивами стеклянной палочкой. После 5-ти минутного стояния в чашку прибавляют 5 мл дистиллированной воды и 3 мл раствора едкого натра. Ее содержимое хорошо перемешивают, затем переливают в пробирку с меткой на уровне 10 мл, доливают до метки дистиллированной водой. Затем часть полученного раствора переливают в другую пробирку до метки на уровне 5 мл. Полученную в последней пробирке окраску сравнивают с эталонами жидкой шкалы, рассматривая растворы сверху. Концентрация нитратов в исследуемой воде соответствует концентрации, указанной на том эталоне, с которым совпадает интенсивность окрашивания.

7. Определение содержания растворенного кислорода.

При наличии в воде растворенного кислорода после внесения туда хлористого марганца и едкого натра образуется гидрат окиси марганца, причем количество последнего будет эквивалентно количеству кислорода в воде.

2МnСl2 + 4NaOH = 2Mn(OH)2 + 4NaCl; 4Мn(ОН)2 + О2 + 2Н2О = 4Мn(ОН)3.

Гидрат окиси марганца с соляной кислотой образуют хлорный марганец, распадающийся на хлористый марганец и хлор:

2Мn(ОН)3 + 6НС1 = 2МnСl3 + 6H2О;

105

2МnСl3 = 2МnСl2 + Сl2 .

Хлор выделяет из йодистого калия йод в количестве, эквивалентном поглощенному из воды кислороду, а йод титруют с 0,01 н раствором гипосульфита натрия.

Сl2 + 2KI = 2КСl + I2 ;

I2+ 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6 .

Исследуемая вода находится во флаконе с притертой пробкой, чтобы избежать соприкосновения жидкости с атмосферным воздухом. На дно пробы вносят пипеткой 1 мл раствора хлористого марганца и 1 мл щелочной смеси (раствор едкого натра с йодистым калием). После этого флакон сразу же закрывают пробкой, в связи с чем через край горлышка выливается 2 мл содержимого флакона, несколько раз переворачивают, размешивая образовавшиеся хлопья, и оставляют стоять несколько минут.

Вслед за образованием осадка на дно пробы приливают 2 мл концентрированного раствора соляной кислоты, закрывают флакон пробкой, несколько раз переворачивают, переливают его содержимое в колбу, добавляют туда 0,5-1 мл крахмала и титруют 0,01 н раствором гипосульфита натрия до обесцвечивания. Содержание растворенного кислорода в воде рассчитывают

X – содержание растворенного кислорода в воде, мг/л;

0,08 – количество кислорода, эквивалентное 1 мл 0,01 н раствора гипосульфита натрия;

А – количество мл 0,01 н раствора гипосульфита натрия, пошедшее на титрование;

K – поправочный коэффициент 0,01 н раствора гипосульфита натрия; V – объем флакона, мл;

V1 – объем прилитых реактивов (NaOH + KI + МnСl2) для образования осадка (2 мл);

1000 – пересчет на 1 л.

СВОДНЫЕ ДАННЫЕ ПРОВЕДЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

106

В санитарно-гигиеническом заключении дается обоснованная оценка качества исследуемой воды по основным показателям. Решается вопрос о возможности использования воды на питьевые нужды. Отмечаются причины ухудшения гигиенических свойств воды(если они наблюдались) и способы их улучшения.

Контрольные вопросы:

1.Группы показателей, характеризующих качество питьевой воды.

2.Гигиеническая характеристика органолептических показателей качества воды и методы их определения.

3.Гигиеническое значение жесткости питьевой воды и метод ее опре-

деления.

4.Гигиеническое значение загрязнения воды органическими соедине-

ниями.

5.Химические показатели, характеризующие загрязнение воды, и методы их определения.

6.Сущность биохимических процессов превращения азотсодержащих веществ в воде.

7.Токсиколого-гигиеническая оценка нитратов в воде.

8.Гигиеническое значение содержания растворенного кислорода в воде, принцип метода его определения.

9.Гигиеническая характеристика биохимической потребности воды в кислороде, принцип метода ее определения.

10.Эпидемические показатели качества питьевой воды.

107

Наибольшее значение для эффективности процесса коагуляции имеет щелочность воды, т.е. содержание в воде карбонатов (СО3)2- и гидрокарбонатов (НСО3)-. Установлено, что для нормального течения процесса коагуляции щелочность воды должна быть не менее 1,4-1,8 мг-экв/л. Если она ниже, на водопроводных станциях прибегают к подщелачиванию воды содой, негашенной или хлорной известью.

Низкая температура воды замедляет процесс хлопьеобразования, поэтому время коагуляции зимой больше, чем летом. Кроме того целесообразно использовать вместо сернокислого алюминия более тяжелые коагулянты: сернокислое железо и хлорное железо.

Для смешения коагулянтов с водой применяют специальные сооружения - смесители. После смешения воды и реагентов в специальных камерах осуществляется вторая стадия процесса коагуляции - хлопьеобразование. Для получения достаточно крупных хлопьев необходимо, чтобы вода находилась в камере от 10 до 40 минут при условии постоянного плавного перемешивания. Этим же целям служат отстойники, в которых хлопья коагулянта со взвешенными примесями под действием силы тяжести выпадают в осадок.

В процессе коагуляции вместе со взвешенными веществами в осадок увлекаются и микроорганизмы, что способствует обеззараживанию воды

Необходимое количество коагулянтат (рабочая доза) зависит от ряда факторов: солевого состава воды, величины ее рН, количества и характера взвешенных веществ в ней, температуры, химических свойств коагулянта и температурных условий проведения процесса. Поэтому доза коагулянта для вод разного состава не поддаётся теоретическому расчёту и должна устанавливаться путем опытного (пробного) коагулирования исходной воды в производственной лаборатории. Оптимальная доза коагулянта вызывает образование крупных, быстро оседающих хлопьев, и не дает опалесценции воды.

Удалить образовавшиеся в результате коагуляции хлопья можно как отстаиванием, так и фильтрацией.

Отстаивание воды.

На очистных сооружениях водопроводных станций для отстаивания воды используются специальные бассейны непрерывного действия – отстойники. За счет медленного движения воды в них происходит оседание взвешенных частиц. В процессе прохождения воды через отстойники мелкие частицы могут укрупняться за счёт коагуляции (агломерация) и также оседать.

Применяются различные типы отстойников – горизонтальные, вертикальные (рис. № 4).

Вертикальный отстойник представляет собой круглый резервуар с коническим дном, имеющим уклон к центру. Осветляемая вода подается по центральной трубе сверху вниз, протекает в собственно отстойник снизу вверх и после осветления переливается через бортик. Осадок скапливается в нижней части отстойника и периодически выпускается. Для выпадения частиц в осадок скорость движения воды должна быть меньше скорости осаждения частиц, что практически возможно только при ускорении осаждения час-

109

тиц коагулянтом. Скорость движения воды в вертикальном отстойнике составляет 0,5-0,7 мм/с.

Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный бассейн, в котором вода движется в продольном направлении, а частицы в силу их тяжести - по наклонной.

Соотношение силы тяжести и ее скорости с одной стороны, а с другой - высоты и длины отстойника таковы, что оптимальными условиями для выпадения взвеси в осадок являются увеличение длины отстойника и уменьшение его высоты. Вследствие этого в конструкции отстойников часто встречаются приспособления, увеличивающие длину пробега воды (продольные коридоры). Днище отстойника конструируется с продольным уклоном, обеспечивающим сползание и накопление осадка в приямке. Скорость движения воды в горизонтальном отстойнике принимается без коагулирования 5 мм/с, с коагулированием – 10 мм/с.

Рисунок 4.

Фильтрование воды.

После коагуляции и отстаивания вода подвергается дальнейшему осветлению и обесцвечиванию с помощью различных фильтров. Кроме взвешенных частиц, на фильтре частично задерживаются микроорганизмы, некоторые ядовитые и радиоактивные вещества, при этом снижаются цветность и окисляемость воды.

В качестве фильтрующего материала чаще всего применяется кварцевый песок с крупностью зерен 0,5-1,0 мм и гравий. Кроме песка могут использоваться:

110