ком гигиена Гончарюк

накапливается остаточный свя­ занный с аминами хлор. При увеличении дозы хлора обра­ зуется больше хлораминов и концентрация остаточного свя­ занного хлора повышается до максимума (точка А).

При дальнейшем увеличе­ нии дозы хлора молярное со­ отношение введенного хлора и иона NH *, содержащего в во­ де, становится больше едини­ цы. При этом моно-, ди- и, осо­ бенно, трихлорамины окис­ ляются избыточным хлором в соответствии с приведенными реакциями:

NHC12 + NH2C1 + НСЮ -> N2 0 + 4НС1;

NHC12 + Н2 0 -> NH(OH)Cl + HCl; NH(OH)Cl + 2HC10 -> HN03 + ЗНС1; NHC12 + HCIO -> NC13 + H2 0;

4NH2C1 + 3C12 + H2 0 = N2 + N2 0 + 10HC1;

IONCI3 + CI2 + 16H20= N2 + 8N02 + 32HCI.

При молярном соотношения Cl2 : NH \ до 2 ( 10 мг Cl2 на 1 мг N2 в виде NH \ ) вследствие окисления хлораминов избыточным хлором количество остаточно­ го связанного хлора в воде резко снижается (отрезок III) до минимальной точ­ ки (точки В), которая называется точкой перелома. Графически она имеет вид глубокого провала на кривой остаточного хлора (см. рис. 23).

При дальнейшем увеличении дозы хлора после точки перелома концент­ рация остаточного хлора в воде вновь начинает постепенно возрастать (отре­ зок IV на кривой). Этот хлор не связан с хлораминами, носит название свобод­ ного остаточного (активного) хлора и имеет наивысшую бактерицидную ак­ тивность. Действует на бактерии и вирусы подобно активному хлору при отсутствии в воде аммиака и аммонийных соединений.

Как свидетельствуют данные исследований, воду можно обеззараживать двумя дозами хлора: до- и послепереломной. Однако при хлорировании допереломной дозой вода обеззараживается за счет действия хлораминов, а при хло­ рировании послепереломной — свободного хлора.

Во время обеззараживания воды добавляемый хлор расходуется как на взаимодействие с микробными клетками и вирусами, так и на окисление орга­ нических и минеральных соединений (мочевины, мочевой кислоты, креатинина, аммиака, гуминовых веществ, солей двухвалентного железа, аммонийных солей, карбаматов и др.), которые содержатся в воде во взвешенном и раство-

171

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

ренном состоянии. Количество хлора, поглощенное примесями воды (органи­ ческими веществами, неорганическими восстановителями, взвешенными час­ тицами, гуминовыми веществами и микроорганизмами), называется хлорпоглощаемостью воды (отрезок I на кривой). Поскольку природные воды имеют различный состав, то и величина хлорпоглощаемости у них неодинакова. Та­ ким образом, хлорпоглощаемость — это количество активного хлора, которое поглощается взвешенными частицами и расходуется на окисление бактерий, органических и неорганических соединений, содержащихся в 1 л воды.

Рассчитывать на успешное обеззараживание воды можно лишь при нали­ чии некоторого избытка хлора по отношению к количеству, которое поглоща­ ется бактериями и различными соединениями, содержащимися в воде. Эффек­ тивной является доза активного хлора, равная суммарному количеству погло­ щенного и остаточного хлора. С присутствием в воде остаточного хлора (или, как его еще называют, избыточного) связано представление об эффективности обеззараживания воды.

При хлорировании воды жидким хлором, кальция и натрия гипохлоритами, хлорной известью 30-минутный контакт обеспечивает надежный обеззара­ живающий эффект при концентрации остаточного хлора не меньше 0,3 мг/л. Но при хлорировании с преаммонизацией контакт должен быть на протяжении 1—2 ч, а эффективность обеззараживания будет гарантированной при наличии остаточного связанного хлора в концентрации не менее 0,8 мг/л.

Хлор и хлорсодержащие соединения в значительной мере влияют на органолептические свойства питьевой воды (запах, привкус), а в определенных кон­ центрациях раздражают слизистые оболочки ротовой полости и желудка. Пре­ дельная концентрация остаточного хлора, при которой питьевая вода не при­ обретает хлорного запаха и привкуса, установлена для свободного хлора на уровне 0,5 мг/л, а для связанного — 1,2 мг/л. По токсикологическим призна­ кам предельной концентрацией активного хлора в питьевой воде является 2,5 мг/л'.

Следовательно, для обеззараживания воды необходимо добавить такое ко­ личество хлорсодержащего препарата, чтобы после обработки вода содержала 0,3—0,5 мг/л остаточного свободного или 0,8—1,2 мг/л остаточного связанно­ го хлора. Такой избыток активного хлора не ухудшает вкуса воды, не вредит здоровью, но гарантирует ее надежное обеззараживание.

Таким образом, для эффективного обеззараживания к воде добавляют до­ зу активного хлора, равную сумме хлорпоглощаемости и остаточного активно­ го хлора. Эта доза называется хлорпотребностью воды.

Хлорпотребностъ воды — это количество активного хлора (в миллиграм­ мах), необходимое для эффективного обеззараживания 1 л воды и обеспечива­ ющее содержание остаточного свободного хлора в пределах 0,3—0,5 мг/л после 30-минутного контакта с водой, или количество остаточного связанного хлора в пределах 0,8—1,2 мг после 60-минутного контакта. Содержание остаточного

Предельная концентрация хлора диоксида в питьевой воде — не выше 0,5 мг/л, лимити­ рующий показатель водного действия — органолептический.

172

ВОДОПРОВОД ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

активного хлора контролируют после резервуаров чистой воды перед подачей в водопроводную сеть. Поскольку хлорпоглощаемость воды зависит от ее со­ става и является неодинаковой для воды из разных источников, то в каждом случае хлорпотребность определяют экспериментально путем пробного хло­ рирования. Ориентировочно хлорпотребность осветленной и обесцвеченной коагуляцией, отстаиванием и фильтрацией речной воды колеблется в пределах 2—3 мг/л (иногда — до 5 мг/л), воды подземных межпластовых вод — в преде­ лах 0,7—1 мг/л.

Факторы, влияющие на процесс хлорирования воды, связаны с: 1) био­ логическими особенностями микроорганизмов; 2) бактерицидными свойства­ ми хлорсодержащих препаратов; 3) состоянием водной среды; 4) с условиями, в которых осуществляется обеззараживание.

Известно, что споровые культуры во много раз более устойчивы, чем веге­ тативные формы к действию дезинфицирующих средств. Энтеровирусы более стойкие, чем кишечные бактерии. Сапрофитные микроорганизмы более резис­ тентны, чем патогенные. При этом среди патогенных микроорганизмов наибо­ лее чувствительными к хлору являются возбудители брюшного тифа, дизенте­ рии, холеры. Возбудитель паратифа В более стойкий к действию хлора. Кроме того, чем выше инициальная контаминация воды микроорганизмами, тем ни­ же при одинаковых условиях эффективность обеззараживания.

Бактерицидная активность хлора и его соединений связана с величиной его окислительно-восстановительного потенциала. Окислительно-восстанови­ тельный потенциал возрастает при одинаковых концентрациях в ряду: хлор­ амин —> хлорная известь -> хлор —» хлора диоксид.

Эффективность хлорирования зависит от свойств и состава водной среды, а именно: от содержания взвешенных веществ и коллоидных соединений, кон­ центрации растворенных органических соединений и неорганических восста­ новителей, pH воды, ее температуры.

Взвешенные вещества и коллоиды препятствуют воздействию дезинфици­ рующего агента на микроорганизмы, находящиеся в толще частицы, поглоща­ ют активный хлор вследствие адсорбции и химического связывания. Влияние на эффективность хлорирования органических соединений, растворенных в воде, зависит как от их состава, так и от свойств хлорсодержащих препаратов. Так, азотсодержащие соединения животного происхождения (белки, аминоки­ слоты, амины, мочевина) активно связывают хлор. Соединения, не содержа­ щие азота (жиры, углеводы), слабее реагируют с хлором. Поскольку наличие в воде взвешенных веществ, гуминовых и других органических соединений сни­ жает эффект хлорирования, для надежного обеззараживания мутные и повы­ шенной цветности воды предварительно осветляют и обесцвечивают.

При снижении температуры воды до 0—4 °С уменьшается бактерицидный эффект хлора. Эта зависимость особенно заметна в опытах с высокой иници­ альной контаминацией воды и в случае хлорирования ее невысокоми дозами хлора. В практике работы водопроводных станций, если загрязнение воды ис­ точника отвечает требованиям Госстандарта 2761-84 "Источники централизо­ ванного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические

173

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

требования и контроль за качеством", снижение температуры заметно не влия­ ет на эффективность обеззараживания.

Механизм влияния pH воды на ее обеззараживание хлором связан с осо­ бенностями диссоциации хлорноватистой кислоты: в кислой среде равновесие смещается в сторону молекулярной формы, в щелочной — ионной. Хлорно­ ватистая кислота в недиссоциированной молекулярной форме лучше прони­ кает через оболочки в середину бактериальной клетки, чем гидратированные ионы гипохлорита. Поэтому в кислой среде процесс обеззараживания воды ускоряется.

На бактерицидный эффект хлорирования значительно воздействуют доза реагента и продолжительность контакта: бактерицидный эффект возрастает при повышении дозы и увеличении продолжительности действия активного хлора.

Способы хлорирования воды. Существует несколько способов хлориро-

. вания воды с учетом характера остаточного хлора, выбор которых определяет­ ся особенностями состава обрабатываемой воды. Среди них: 1) хлорирование послепереломными дозами; 2) обычное хлорирование или хлорирование по хлорпотребности; 3) суперхлорирование; 4) хлорирование с преаммонизацией. • В первых трех вариантах воду обеззараживают свободным активным хлором. При хлорировании с преаммонизацией бактерицидный эффект обусловлен действием хлораминов, т. е. связанного активного хлора. Кроме того, приме­ няются комбинированные способы хлорирования.

Хлорирование послепереломными дозами предусматривает, что после 30 мин контакта в воде будет присутствовать свободный активный хлор. Дозу хлора подбирают таким образом, чтобы она была несколько выше той дозы, при которой образуется перелом на кривой остаточного хлора, т. е. в диапазо­ не IV (см. рис. 23). Подобранная таким способом доза обусловливает появле­ ние в воде остаточного свободного хлора в наименьшем количестве. Этот ме­ тод отличается тщательным подбором дозы. Он дает стойкий и надежный бак­ терицидный эффект, препятствует появлению запахов в воде.

Обычное хлорирование (хлорирование по хлорпотребности) является наиболее распространенным способом обеззараживания питьевой воды при централизованном хозяйственно-питьевом водоснабжении. Хлорирование по хлорпотребности проводится такой послепереломной дозой, которая через 30 мин контакта обеспечивает присутствие в воде остаточного свободного хлора в пределах 0,3—0,5 мг/л.

Поскольку природные воды существенно отличаются по составу и поэто­ му имеют различную хлорпоглощаемость, хлорпотребность определяют экс­ периментально путем опытного хлорирования воды, подлежащей обеззаражи­ ванию. Помимо правильного выбора дозы хлора, обязательным условием эф­ фективного обеззараживания воды является тщательное смешивание и время экспозиции, т. е. время контакта хлора с водой (не менее 30 мин).

Как правило, на водопроводных станциях хлорирование по хлорпотребно­ сти проводят после осветления и обесцвечивания воды. Хлорпотребность та­ кой воды колеблется в пределах 1—5 мг/л. Оптимальную дозу хлора вводят в

воду сразу после фильтрации перед РЧВ.

174

ВОДОПРОВОД ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Исходя из хлорпотребности, можно проводить и двойное хлорирование, при котором первый раз хлор подают в смеситель перед камерой реакции, а второй — после фильтров. При этом экспериментально определенную оптима­ льную дозу хлора не изменяют. Хлор при введении в смеситель перед камерой реакции улучшает коагуляцию и обесцвечивание воды, чем дает возможность снизить дозу коагулянта. Кроме того, он угнетает рост микрофлоры, которая загрязняет песок на фильтрах. Общие расходы хлора при двойном хлорирова­ нии практически не увеличиваются и остаются почти такими же, как и при од­ норазовом.

Двойное хлорирование заслуживает широкого применения. К нему следу­ ет обращаться в тех случаях, когда загрязнение речной воды сравнительно вы­ сокое или подвержено частым колебаниям. Двойное хлорирование повышает санитарную надежность обеззараживания воды.

Суперхлорирование (перехлорирование) является способом обеззаражи­ вания воды, при котором используются повышенные дозы активного хлора (5—20 мг/л). Эти дозы фактически являются послепереломными. К тому же они значительно превышают хлорпотребность природной воды и обусловли­ вают наличие в ней высоких (свыше 0,5 мг/л) концентраций остаточного сво­ бодного хлора. Поэтому метод суперхлорирования не требует предваритель­ ного определения хлорпотребности воды и тщательного подбора дозы актив­ ного хлора, однако после обеззараживания необходимо удалить избыточный свободный хлор.

Суперхлорирование используют при особой эпидемиологической обста­ новке, при невозможности определить хлорпотребность воды и обеспечить до­ статочное время контакта хлора с водой, а также с целью предупреждения поя­ вления запахов воды и борьбы с ними. Этот метод удобен в военно-полевых условиях, при чрезвычайных ситуациях.

Суперхлорирование эффективно обеспечивает надежное обеззараживание даже мутной воды. От высоких доз активного хлора гибнут устойчивые к дейст­ вию дезинфектантов возбудители, такие, как риккетсии Бернетта, цисты дизен­ терийной амебы, микобактерии туберкулеза и вирусы. Но даже такие дозы хлора не могут надежно обеззаразить воду от спор сибирской язвы и яиц гельминтов.

При суперхлорировании остаточный свободный хлор в обеззараженной воде значительно превышает 0,5 мг/л, что делает воду непригодной для упот­ ребления вследствие ухудшения ее органолептических свойств (резкий запах хлора). Поэтому возникает необходимость в освобождении ее от избытка хлора. Такой процесс называется дехлорированием. Если избыток остаточного хлора невелик, его можно удалить путем аэрации. В остальных случаях воду очища­ ют, фильтруя через слой активированного угля или с помощью химических методов, таких, как обработка натрия гипосульфитом (тиосульфатом), нат­ рия бисульфитом, сернистым ангидридом (серы диоксидом), железа суль­ фатом. На практике применяют преимущественно натрия гипосульфит (тио­ сульфат) — Na2 S2 03 • 5Н2 0. Количество его рассчитывают в зависимости от количества избыточного хлора, исходя из следующей реакции:

Na2 S2 03 + С12+ Н2 0 = Na2 S04 + 2HCI + si.

175

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

Согласно приведенной реакции связывания между активным хлором и на­ трия гипосульфитом при мольном соотношении 1:1, на 0,001 г хлора исполь­ зуется 0,0035 г кристаллогидрата натрия гипосульфита, или на 1 мг хлора — 3,5MrNa2 S2 03 -5H2 0.

Хлорирование с преаммонизацией. Метод хлорирования в преаммонизацией используется: 1) с целью предотвращения появления неприятных специ­ фических запахов, которые возникают после хлорирования воды, содержащей фенол, бензол и этилбензол; 2) для предотвращения образования канцероген­ ных веществ (хлороформ и др.) при хлорировании питьевой воды, содержащей гуминовые кислоты, углеводороды метанового ряда; 3) для снижения интенси­ вности запаха и привкуса хлора, особенно ощутимого в летнее время; 4) для экономии хлора при высокой хлорпоглощаемости воды и отсутствии запахов, привкусов и высокого бактериального загрязнения. Если природная вода со­ держит фенолы (например, вследствие загрязнения водоемов сточными вода­ ми промышленных предприятий) даже в незначительных количествах1, то при обеззараживании хлорсодержащими соединениями, которые гидролизуются с образованием хлорноватистой кислоты, свободный активный хлор сразу же взаимодействует с фенолом, образуя хлорфенолы, которые даже в небольших концентрациях придают воде аптечный привкус и запах. В то же время связан­ ный активный хлор — хлораминный, имея более низкий окислительно-восстано­ вительный потенциал, не взаимодействует с фенолом с образованием хлорфенолов, и поэтому во время обеззараживания не ухудшаются органолептические свойства воды. Аналогично свободный активный хлор способен взаимодейство­ вать с углеводородами метанового ряда с образованием тригалометанов (хло­ роформа, дибромхлорметана, дихлорбромметана), являющихся канцерогенами. Предотвратить их образование можно, обеззараживая воду связанным актив­ ным хлором.

При хлорировании с преаммонизацией в воду, которую обеззараживают, сначала добавляют раствор аммиака2 или его солей, а через 1—2 мин вводят хлор. Вследствие этого в воде образуются хлорамины (монохлорамины NH2C1 и дихлорамины NHC12), которые обладают бактерицидным действием. Хими­ ческие реакции образования хлораминов приведены на с. 170.

Соотношение образующихся веществ зависит от pH, температуры и коли­ чества реагирующих соединений. Эффективность хлорирования с преаммони­ зацией зависит от соотношения NH3 и С12, причем используют дозы этих реа­ гентов в пропорциях 1:2, 1:4, 1:6, 1:8. Для воды каждого источника водоснаб­ жения необходимо подбирать наиболее эффективное соотношения. Скорость обеззараживания воды хлораминами ниже, чем скорость дезинфекции свобод­ ным хлором, поэтому продолжительность дезинфекции воды в случае хлори­ рования с преаммонизацией должна быть не меньше 2 ч. Особенности бак­ терицидного действия хлораминов, а также их способность не образовывать хлорпроизводных, имеющих специфические запахи, объясняется их значитель-

ПДК фенола в воде 0,001 мг/л, лимитирующий показатель — органолептический (запах), 4-й класс опасности.

Для введения аммиака в воду удобнее всего использовать вакуумные хлораторы.

176

ВОДОПРОВОД ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

но меньшей окислительной активностью, поскольку окислительно-восстанови­ тельный потенциал хлораминов значительно ниже, чем у хлора.

Кроме преаммонизации (введение аммиака за 1—2 мин до введения хло­ ра), иногда применяют постаммонизацию, когда аммиак вводят после хлора непосредственно в резервуары с чистой водой. Благодаря этому хлор фиксиру­ ется дольше, чем достигается увеличение продолжительности его действия.

Комбинированные способы хлорирования воды. Кроме рассмотренных методов хлорирования воды, предложен ряд комбинированных, когда вместе с хлорсодержащими соединениями используют еще один химический или фи­ зический дезинфицирующий агент, что повышает эффект обеззараживания. Хлорирование можно комбинировать с обработкой воды солями серебра (хлорсеребряный метод), калия перманганатом (хлорирование с манганированием), озоном или ультрафиолетом, ультразвуком и т. п.

Хлорирование с манганированием (с добавлением раствора КМп04 ) ис­ пользуют при необходимости усиления окислительного и бактерицидного дей­ ствия хлора, так как калия перманганат более сильный окислитель. Способ сле­ дует применять при наличии в воде запахов и привкусов, которые обусловле­ ны органическими веществами, водорослями. При этом калия перманганат вво­ дят до хлорирования. Добавлять КМп04 следует перед отстойниками в дозах 1—5 мг/л или перед фильтрами в дозе 0,08 мг/л. Восстанавливаясь до нераство­ римого в воде Мп02, он полностью задерживается в отстойниках и на фильтрах.

Хлорсеребряный метод используют на судах речного флота (на установ­ ках КВУ-2 и УКВ-0,5). Он обеспечивает усиленное обеззараживание воды и ее консервацию на длительный срок (до 6 мес) при добавлении ионов серебра в количестве 0,05—0,1 мг/л.

Кроме того, хлорсеребряный метод используют для обеззараживания во­ ды в плавательных бассейнах, где необходимо по мере возможности снизить дозу хлора. Это возможно потому, что бактерицидное действие обеспечивает­ ся в пределах суммарного эффекта доз хлора и серебра.

Бактерицидное, вирулицидное и окислительное действие хлора может быть усилено за счет одновременного воздействия ультразвуком, ультрафио­ летовым излучением, постоянным электрическим током.

Критерии обеззараживания воды хлором. Контроль за эффективностью хлорирования воды проводят на водопроводных станциях по косвенным пока­ зателям, которые свидетельствуют об эпидемической безопасности воды. Ги­ гиенические требования к качеству питьевой воды после обеззараживания по микробиологическим и паразитологическим показателям приведены в табл. 4 (см. с. 100).

Пробы воды отбирают после резервуаров чистой воды перед подачей в во­ допроводную сеть. Контроль эффективности хлорирования по остаточному активному хлору осуществляют ежечасно, то есть 24 раза в сутки. Хлорирова­ ние считается эффективным, если содержание остаточного свободного хлора находится в пределах 0,3—0,5 мг/л через 30 мин контакта, или содержание оста­ точного связанного хлора составляет 0,8—1,2 мг/л через 60 мин контакта.

По микробиологическим показателям эпидемической безопасности воду после РЧВ исследуют дважды в сутки, то есть 1 раз в 12 ч. В воде после обезза-

177

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

раживания определяют общее микробное число и индекс БГКП (коли-индекс). Обеззараживание воды считается эффективным, если коли-индекс не превы­ шает 3, а общее микробное число — не более 100.

Отрицательные последствия хлорирования воды для здоровья насе­ ления. В результате реакции хлора с гуминовыми соединениями, продуктами жизнедеятельности гидробионтов и некоторыми веществами промышленного происхождения образуются десятки новых чрезвычайно опасных галоформных соединений, в том числе канцерогены, мутагены и высокотоксичные ве­ щества с ПДК на уровне сотых и тысячных миллиграмма на 1 л. В табл. 3 и 5 (см. с. 66, 67, 101) приведены некоторые галогенсодержащие соединения, осо­ бенности их действия на организм человека, гигиенические нормативы в питье­ вой воде. Индикаторами этой группы являются тригалометаны: хлоро- и бромоформ, дибромхлорметан, бромдихлорметан. В обеззараженной питьевой воде и воде горячего водоснабжения чаще всего и в более высоких концентрациях выявляют хлороформ — канцероген группы 2Б, по классификации МАИР.

Галоформные соединения поступают в организм с водой не только энтерально. Некоторые вещества проникают через неповрежденную кожу во время контакта с водой, в частности при плавании в бассейне. Во время приема ван­ ны или душа галоформные соединения попадают в воздух. Аналогичный про­ цесс происходит в процессе кипячения воды, белья, приготовления пищи.

С учетом чрезвычайной опасности для здоровья человека галоформных со­ единений разработан комплекс мероприятий по снижению их уровней в воде. Он предусматривает:

•охрану источника водоснабжения от загрязнения сточными водами, ко­ торые содержат предшественники галоформных соединений;

•снижение эвтрификации поверхностных водоемов;

•отказ от перехлорирования (первичного хлорирования) или его замену ультрафиолетовым облучением или добавление меди сульфата;

•оптимизацию коагуляции для снижения цветности воды, то есть удале­ ние гуминовых веществ (предшественников галоформных соединений);

•использование дезинфектантов, имеющих меньшую способность к об­ разованию галоформных соединений, в частности хлора диоксида, хлораминов;

•использование хлорирования с преаммонизацией;

•аэрацию воды или использование гранулированного активированного угля в качестве наиболее эффективного способа удаления галоформных соеди­ нений из воды.

Кардинальным решением проблемы является замена хлорирования озони­ рованием и обеззараживанием воды УФ-лучами.

Озонирование воды и его преимущества перед хлорированием. Озони­ рование является одним из перспективных методов обработки воды с целью ее обеззараживания и улучшения органолептических свойств. Сегодня почти 1000 водопроводных станций в Европе, преимущественно во Франции, Герма­ нии и Швейцарии, используют озонирование в технологической схеме обрабо­ тки воды. В последнее время озонирование начали широко внедрять в США и Японии. В Украине озонирование используют на Днепровской водопроводной

178

Рис. 25. Технологическая схема озонаторной установки:

1 — воздухоприемник; 2 — воздушный фильтр; 3 — предупредительный клапан; 4 — пять приточных вентиляторов; 5 — воздушный вантуз; 6 — два охлаждаемых сушителя; 7 — четыре адсорбционные суш­ ки; 8 — активированный глинозем; 9 — охлаждение нагревателей вентилятора; 10 — пятьдесят генера­ торов озона (изображено 2); 11 — сухой воздух; 12 — впуск охлаждающей воды; 13 — выпуск охлажда­ ющей воды; 14 — озонированный воздух; 15 — три резервуара для диффузии озона; 16 — уровень воды

станции Киева, в странах СНГ — на водопроводных станциях Москвы (Рос­ сийская Федерация) и Минска (Беларусь).

Озон (Os) — газ бледно-фиолетового цвета, обладающий специфическим запахом, сильный окислитель. Молекула его весьма неустойчива, легко распа­ дается (диссоциирует) на атом и молекулу кислорода. В промышленных усло­ виях озоно-воздушную смесь получают в озонаторе с помощью "медленного" электрического разряда при напряжении 8000—10 000 В.

Принципиальная схема озонаторной установки приведена на рис. 25. Ком­ прессор забирает воздух, очищает от пыли, охлаждает, сушит на адсорберах

ссиликагелем или активным алюминия оксидом (которые регенерируют про­ дуванием горячим воздухом). Далее воздух проходит через озонатор, где обра­ зуется озон, который через распределительную систему подается в воду кон­ тактного резервуара. Доза озона, необходимая для обеззараживания, для боль­ шинства типов воды составляет 0,5—6,0 мг/л. Чаще всего для подземных водоисточников дозу озона принимают в пределах 0,75—1,0 мг/л, для поверх­ ностных вод — 1—3 мг/л. Иногда для обесцвечивания и улучшения органолептических свойств воды необходимы высокие дозы. Продолжительность кон­ такта озона с водой должна быть не менее 4 мин1. Косвенным показателем

Всоответствии с ГОСТом 2874-82 продолжительность обеззараживания воды с помощью озона составляла не менее 12 мин. Такая же продолжительность регламентируется и утвержден­ ным МЗ России СанПиНом 2.1.4.559-96 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества". В соответствии

сСанПиН "Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству воды централизованного хо­

зяйственно-питьевого водоснабжения", утвержденным МЗ Украины, продолжительность обра­ ботки озоном должна быть не менее 4 мин.

179

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

эффективности озонирования является наличие остаточных количеств озона на уровне 0,1—0,3 мг/л после камеры смешения.

Озон в воде распадается, образуя атомарный кислород: 03 —> 02 + О". До­ казано, что механизм распада озона в воде сложен. При этом происходит ряд промежуточных реакций с образованием свободных радикалов (например, НО*), которые также являются окислителями. Более сильное окислительное и бактерицидное действие озона по сравнению с хлором объясняется тем, что его окислительный потенциал больше, чем у хлора.

С гигиенической точки зрения, озонирование является одним из наилуч­ ших методов обеззараживания воды. Вследствие озонирования достигается надежный обеззараживающий эффект, разрушаются органические примеси, а органолептические свойства воды не только не ухудшаются, как при хлори­ ровании или кипячении, но и улучшаются: уменьшается цветность, исчезают лишние привкус и запах, вода приобретает голубой оттенок. Избыток озона быстро разлагается, образуя кислород.

Озонирование воды имеет следующие определенные преимущества пе­ ред хлорированием:

1) озон является одним из самых сильных окислителей, его окислительновосстановительный потенциал выше, чем у хлора и даже хлора диоксида;

2)при озонировании в воду не вносится ничего постороннего и не проис­ ходит сколько-нибудь заметных изменений минерального состава воды и pH;

3)избыток озона через несколько минут превращается в кислород, и по­ этому не влияет на организм и не ухудшает органолептические свойства воды;

4)озон, вступая во взаимодействие с соединениями, содержащимися в во­ де, не вызывает появления неприятных привкусов и запахов;

5)озон обесцвечивает и дезодорирует воду, содержащую органические ве­ щества природного и промышленного происхождения, придающие ей запах, привкус и окраску;

6)по сравнению с хлором озон эффективнее обеззараживает воду от спо­ ровых форм и вирусов;

7)процесс озонирования в меньшей степени подвержен влиянию перемен­ ных факторов (pH, температуры и т. п.), что облегчает технологическую эксп­ луатацию водоочистных сооружений, а контроль за эффективностью не слож­ ней, чем при хлорировании воды;

8)озонирование воды обеспечивает бесперебойность процесса обработки воды, отпадает необходимость перевозки и хранения небезопасного хлора;

9)при озонировании образуется значительно меньше новых токсических веществ, чем при хлорировании. Преимущественно это альдегиды (например, формальдегид) и кетоны, которые образуются в сравнительно небольших ко­ личествах;

10)озонирование воды дает возможность комплексной обработки воды, при которой может одновременно достигаться обеззараживание и улучшение органолептических свойств (цветность, запах и привкус).

Обеззараживание воды ионами серебра. Вода, обработанная серебром в дозе 0,1 мг/л, сохраняет высокие санитарно-гигиенические показатели в тече-

180