Методические материалы для 2 курса

хлорорганических соединений.

Хлорирование с преаммонизацией.

При этом способе хлорирования в обеззараживаемую воду вводят раствор аммиака, а через 0,5-2 мин. – хлор. При этом в воде образуются обладающие бактерицидным действием хлорамины. Эффективность хлорирования с аммонизацией зависит от соотношения NH3 : Cl, причем применяют дозировки этих реагентов в соотношениях 1:3, 1:4, 1:6, 1:8. Для воды каждого источника приходится подбирать наиболее эффективное соотношение.

Метод преаммонизации применяется с целью предупреждения неприятных запахов, возникающих иногда при хлорировании воды, содержащей фенолы или фенолоподобные вещества. Образующиеся хлорфенолы даже в ничтожных концентрациях придают воде аптечный привкус и запах. Хлорамины же,

обладая более слабым окислительным потенциалом, не образуют с фенолами хлорфенолов.

Скорость обеззараживания воды хлораминами меньше скорости обеззараживания хлором, поэтому продолжительность дезинфекции воды при хлорировании с преаммонизацией должна быть не менее 2 ч.

Перехлорирование.

При этом методе к воде добавляют большие дозы хлора, например, 10-20 мг/л,

вследствие чего надежный бактерицидный эффект достигается уже при 15-

минутной экспозиции. При перехлорировании в течение 30-60 минут достаточно надежно обеззараживаются даже мутные воды. От воздействия больших доз хлора погибают столь стойкие к хлору возбудители, как риккетсии Бернета, цисты дизентерийной амебы, туберкулезные бактерии и вирусы.

Однако и при этих дозах хлора не может быть достигнуто надежное обеззараживание воды от спор сибирской язвы и яиц гельминтов. После обеззараживания перехлорированием в воде остается большой избыток хлора.

Процесс освобождения воды от него носит название дехлорирования. Воду дехлорируют фильтрованием через слой активированного угля или путем

141

добавления к ней гипосульфита натрия в количестве 3,5 мг на 1 мг остаточного хлора. Перехлорирование воды применяется преимущественно в экспедициях и военных условиях.

Озонирование воды.

Озон в воде разлагается с образованием атомарного кислорода. Механизм распада озона в воде сложный с протеканием ряда промежуточных реакций с образованием свободных радикалов, также обладающих окислительными свойствами. Более сильное окислительное и бактерицидное действие озона, чем хлора, объясняют тем, что его окислительный потенциал больше окислительного потенциала хлора. Озонирование с гигиенической точки зрения является одним из лучших методов обеззараживания воды. При озонировании вода обеззараживается надежно, разрушаются органические примеси, а

органолептические свойства ее не только не ухудшаются, как при хлорировании и кипячении, а даже улучшаются: уменьшается цветность воды,

устраняются посторонние привкусы и запахи. Вода приобретает приятный голубоватый оттенок, и население приравнивает ее к ключевой. Избыток озона быстро распадается с образованием кислорода.

Доза озона, необходимая для обеззараживания, для большинства вод от 0,5 до 6

мг/л; для обесцвечивания и улучшения органолептических свойств воды могут требоваться и большие дозы. Продолжительность обеззараживания воды с помощью озона – 3-5 минут.

Остаточного озона (после камеры смешения) должно быть 0,1-0,3 мг/л.

Физические методы

Облучение воды ультрафиолетовыми лучами.

Еще в конце прошлого столетия А.Н. Маклаковым было установлено, что короткие ультрафиолетовые лучи обладают бактерицидным действием.

Максимально эффективными оказались лучи с длиной волны 250-260 нм,

проникающие даже через 25-сантиметровый слой прозрачной и бесцветной воды (рисунок).

142

Источником излучения служат аргонно-ртутные лампы низкого давления (БУВ)

и ртутно-кварцевые лампы (ПРК и РКС).

Для обеззараживания воды применяются специальные установки (напорные и безнапорные). Для обеззараживания большого объема воды используется установка ОВ-АКХ-1 большой производительности с применением бактерицидных ламп ПРК.

Рисунок. Установка Академии коммунального хозяйства для обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами

(вода последовательно облучается ультрафиолетовыми лучами в ряде секций)

На небольших водопроводах используются аргонно-ртутные лампы низкого давления. (БУВ-15, БУВ-30, БУВ-ЗОП). Обеззараживание воды наступает быстро, в течение 1-2 мин. При обеззараживании воды УФ-лучами погибают не только вегетативные формы микробов, но и споровые, а также вирусы, яйца гельминтов, устойчивые к воздействию хлора. Применение бактерицидных ламп не всегда возможно, так как на эффект обеззараживания воды УФ-лучами влияют мутность, цветность воды, содержание в ней солей железа. Поэтому,

прежде чем обеззараживать воду таким способом, ее необходимо тщательно очистить.

Таким образом, необходимой предпосылкой для надежного обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами является ее предварительное осветление и обесцвечивание.

143

Облучение ультрафиолетовыми лучами имеет ряд преимуществ перед хлорированием. Бактерицидные лучи не денатурируют воду и не изменяют ее органолептических свойств, а также обладают более широким спектром абиотического действия. Их губительное действие распространяется на споры,

вирусы и яйца гельминтов, устойчивые к хлору.

Кипячение воды.

Кипячение является простым и в то же время наиболее надежным методом обеззараживания воды. Вегетативные формы патогенных микроорганизмов погибают после 20-40-секундного нагревания при температуре 800, и поэтому в момент закипания вода уже фактически обеззаражена, а при 3-5-минутном кипении имеется полная гарантия ее безопасности даже при сильном загрязнении взвешенными веществами и микробами.

При 30-минутном кипячении погибает подавляющее большинство споровых форм микробов, т.е. достигается стерилизация воды. В то время как хлорирование неэффективно действует на споры сибирской язвы, яйца и личинки гельминтов, кипячение убивает их. При 30-минутном кипячении разрушается ботулинический токсин.

К факторам, препятствующим и ограничивающим возможность широкого применения кипячения как метода обеззараживания воды, относятся:

невозможность применения кипячения для обеззараживания больших количеств воды на водопроводах, ухудшение вкуса воды из-за улетучивания газов, необходимость охлаждения воды и быстрое развитие микроорганизмов в кипяченой воде в случае ее вторичного загрязнения.

При пользовании водой, не прошедшей централизованного обеззараживания,

кипячение часто применяется в быту, в больницах, школах, детских учреждениях, на производствах, железнодорожных станциях и т.д. Для этой цели широкое применение получили кипятильники непрерывного действия с производительностью от 100 до 1000 л/ч. Действие последних основано на перебрасывании кипящей воды из котла в бак, служащий для ее разбора.

144

При использовании кипяченой воды для питьевого водоснабжения нужно особо тщательно мыть бачки для кипяченой воды перед их заполнением, а также ежедневно сменять воду, учитывая быстрое развитие микроорганизмов в кипяченой воде.

Специальные методы улучшения качества воды

Традиционная технология очистки воды на водопроводах, предназначенная для осветления, обесцвечивания и обеззараживания, обладает лишь ограниченным барьерным действием в отношении многих химических веществ, которые при несоблюдении санитарных правил промышленными предприятиями и другими объектами могут загрязнять водоемы, особенно в районах с высокой плотностью населения и развитой промышленностью. Повышение барьерной роли водопроводных сооружений в отношении некоторых загрязнений (нефть,

ДДТ и др.) достигается применением повышенных доз коагулянтов и флоккулянтов, увеличением времени отстаивания, снижением скорости фильтрации, применением двойного хлорирования или перехлорирования. Если этого недостаточно, то в зависимости от состава и концентрации загрязнений используют сильные окислители (озон, перманганат калия), сорбенты

(активированный уголь в гранулированном или порошкообразном виде),

ионообменные материалы, а нередко сочетание нескольких методов.

Дезодорация – устранение привкусов и запахов воды – достигается аэрированием воды, обработкой ее окислителями (озонирование, двуокись хлора, большие дозы хлора, марганцовокислый калий), фильтрованием через слой активированного угля, адсорбирующего дурнопахнущие вещества, и

углеванием, т.е. путем введения в воду до отстаивания порошкообразного активированного угля. Выбор метода дезодорации зависит от происхождения привкусов и запахов.

Обезжелезивание производится путем разбрызгивания воды с целью аэрации в специальных устройствах – градирнях. При этом двухвалентное железо

145

окисляется в гидрат окиси железа, осаждающийся в отстойнике или задерживаемый на фильтре.

Умягчение. Старым способом умягчения воды является содово-известковый,

при котором кальций и магний осаждаются в отстойнике в виде нерастворимых солей.

Более современным является фильтрование умягчаемой воды через фильтры,

заполненные ионитами. Ионитами называют твердые нерастворимые,

зернистые, наподобие песка, материалы, обладающие свойством обменивать содержащиеся в них ионы на ионы солей, растворенных в воде. Иониты,

обменивающие свои катионы (Н+, Na+), называются катионитами,

обменивающие анионы (ОН–), – анионитами. Иониты могут быть естественного и искусственного происхождения (обработанный серной кислотой уголь, синтетические ионообменные смолы). Применяя фильтрование воды через катионит, можно удалить из нее катионы, фильтруя ее через анионит – удалить анионы.

При фильтровании воды ионообменные свойства ионитов постепенно падают.

После истощения обменных свойств иониты могут быть регенерированы

(восстановлены). Катиониты регенерируют промыванием разбавленным раствором кислоты или крепким раствором хлористого натрия, аниониты – промыванием раствором щелочи.

Для умягчения воды применяют фильтрование воды через слой естественных

(глауконитовые пески) или искусственных катионитов толщиной 2-4 м. При этом ионы Са2+ и Mg2+ воды обмениваются на ионы Na+ или ионы Н+ катионита.

Опреснение.

Последовательное фильтрование воды сначала через катионит, а затем через анионит позволяет освободить воду от всех растворенных в ней солей и потому применяется с целью опреснения (рисунок).

Ионитовые установки для опреснения воды могут быть как стационарные, так и передвижные (экспедиции, полевые станы, войска).

146

В последние годы большое внимание исследователи уделяют фторированию воды, т. е. искусственному добавлению к ней фтористых соединений с целью уменьшения заболеваемости кариесом зубов. Кариес зубов принадлежит к числу наиболее распространенных заболеваний человека. Кариес зубов приводит не только к потере зубов, но и к другим заболеваниям полости рта и костей (например, к остеомиелиту челюстных костей), хрониосепсису и ревматизму, различным заболеваниям желудочно-кишечного тракта в связи с ухудшением разжевывания пищи и замедлением эвакуации ее из желудка.

Несмотря на применяющиеся стоматологами в разных странах меры борьбы с кариесом, заболеваемость им имеет почти повсеместную тенденцию к росту. В

настоящее время обращаемость стоматологических больных в поликлиники занимает второе место после обращаемости к терапевтам.

Употребление фторированной воды снижает заболеваемость кариесом на 5075%, т. е. в 2-4 раза. В наибольшей мере противокариозное действие фтора проявляется в том случае, когда человек употребляет фторированную воду с раннего детского возраста. Комплексная профилактика путем фторирования воды, рационализация питания и проведения мер по гигиене полости рта позволяют снизить заболеваемость кариесом на 80-90%. ВОЗ рассматривает фторирование воды как одно из крупнейших достижений профилактической медицины нашего времени.

Фторирование осуществляют путем добавления к прошедшей очистку воде раствора фторсодержащего соединения (фтористый или кремнефтористый натрий, кремнефтористая кислота и др.) в таком количестве, чтобы концентрация фтор-иона в воде была оптимальной для данных климатических условий.

Зоны санитарной охраны источников водоснабжения

148

Для сохранения качества роды водоисточника, используемого для централизованного водоснабжения, в законодательном порядке организуются зоны санитарной охраны, на территории которых соблюдается особый санитарный режим, предотвращающий загрязнение водоема.

Созданию санитарных зон предшествуют гигиенические, санитарно-

химические, бактериологические, гидрологические и другие исследования,

направленные на выявления факторов, влияющих на формирование качества воды водоисточника. Результаты исследований используются для разработки комплексных мероприятий по санитарной охране водоисточника от загрязнения. Различают 3 пояса санитарной охраны водопроводов, работающих на открытых водоисточниках.

Первый пояс санитарной охраны (зона строгого режима) охватывает непосредственно водозаборные сооружения и водопроводную станцию, а также территорию вокруг них. В первый пояс включает территорию (акваторию)

водоема выше и ниже водозабора. На территории первого пояса соблюдается особо строгий санитарно-эпидемиологический режим. Зона постоянно охраняется, поддерживается в чистоте ее территория. В нее запрещен допуск посторонних лиц.

Второй пояс санитарной охраны (зона ограничения) включает всю или часть площади водосбора. Во втором поясе запрещается строительство объектов,

которые могут загрязнить водоем, а образующиеся там сточные воды и загрязненный поверхностный сток отводятся для их очистки за пределы водораздела. За пределами второго пояса санитарной охраны также осуществляются мероприятия по очистке стоков, поступающих в водоисточник, проводится строгий санитарный надзор.

Третий пояс санитарной охраны (зона наблюдения) выделен в силу необходимости постоянного наблюдения за эпидемической обстановкой. В

настоящее время осуществляется эффективная противоэпидемическая работа.

Поэтому третий пояс практически утратил свое значение.

149

При эксплуатации подземных водоисточников устанавливают два пояса

зоны санитарной охраны. Вокруг скважины располагается первый пояс (зона строгого режима) радиусом 30-50 м. Территория этого пояса благоустраивается и ограждается. Исключаются любые источники загрязнения почвы. Вокруг зоны строгого режима устанавливается второй пояс (зона ограничения). Размер этого пояса устанавливается расчетным методом, зависит от характера и мощности водоносного горизонта, гидрологических и других условий.

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Методов улучшения качества воды много, и они позволяют освободить воду от опасных микроорганизмов, взвешенных частиц, гуминовых соединений, придающих воде цвет, от избытка солей (кальция, магния, железа,

марганца, фтора и др.). дурнопахнущих газов, токсических и радиоактивных веществ.

Применение различных методов улучшения качества воды позволяет в максимальной мере использовать водные ресурсы местности и обеспечить население доброкачественной водой.

К числу наиболее часто применяемых методов улучшения качества воды на водопроводах относятся: осветление – устранение мутности воды,

обесцвечивание – устранение цветности воды, обеззараживание – освобождение воды от патогенных микробов и вирусов.

Осветление и обесцвечивание воды

Осветление и частичное обесцвечивание воды достигаются путем длительного отстоя. Отстаивание основано на том, что в стоячей или медленно текущей воде взвешенные вещества, имеющие большую плотность, чем вода,

выпадают и осаждаются на дно. Отстаивание осуществляется: как в самих источниках водоснабжения, так и в водохранилищах. Но естественный отстой

протекает медленно, и эффективность обесцвечивания при нем невелика.

150