При використанні води в питних та господарських цілях має бути виключено несприятливу її дію на організм у вигляді захворювань інфекційного та неінфекційного характеру, тому вимоги до води мають бути зведені до наступного:

1. Вода повинна задовольняти вимоги населення за своїми органолептичними властивостями.

Використання природних вод відкритих водойм, а іноді і підземних вод з метою господарсько- питного водопостачанняпрактично неможливо без попереднього поліпшення властивостей води та її знезараження.

Для покращення якості води застосовуються наступні методи:

1) очищення - видалення зважених частинок;

2) знезараження - знищення мікроорганізмів;

3) спеціальні методи поліпшення органолептичних властивостей води, пом'якшення, видалення деяких хімічних речовин, фторування та ін.

Очистка води.Очищення є важливим етапом у загальному комплексі методів покращення якості води, оскільки покращує її фізичні та органолептичні властивості. При цьому в процесі видалення води зважених частинок видаляється і значна частина мікроорганізмів. Очищення здійснюється механічним (відстоювання), фізичним (фільтрування) та хімічним (коагуляція) методами.

Відстоювання, При якому відбувається освітлення та часткове знебарвлення води, здійснюється в спеціальних спорудах - відстійниках. Процес відстоювання в них триває протягом 2-8 год. Проте найдрібніші частинки, у тому числі значна частина мікроорганізмів, не встигає осісти. Тому відстоювання не можна розглядати як основний спосіб очищення води.

Фільтрування- процес повнішого звільнення води від зважених частинок. Воду пропускають через дрібнопористий матеріал, що фільтрує, найчастіше через пісок. Фільтруючись вода залишає на поверхні і в глибині фільтруючого матеріалу зважені частинки. На водопровідних станціях фільтрація застосовується після коагуляції.

В даний час застосовуються кварцово-антрацитові фільтри, що значно збільшують швидкість фільтрації.

Коагуляціяє хімічним методом очищення води. Він дозволяє звільнити воду від забруднень, що знаходяться у вигляді завислих частинок, видалення яких неможливе за допомогою відстоювання та фільтрації. Сутність коагуляції полягає в додаванні до води хімічної речовини - коагулянта, здатного реагувати з бікарбонатами, що знаходяться в ній. Внаслідок цієї реакції утворюються великі, досить важкі пластівці. Осідаючи внаслідок своєї тяжести, вони захоплюють у себе що у воді у зваженому стані частки забруднень. Це сприяє досить швидкому очищенню води. За рахунок цього процесу вода стає прозорою, покращується показник кольоровості.

Як коагулянт застосовується сульфат алюмінію, що утворює з бікар-бонатами води великі пластівці гідрату окису алюмінію.

Знезараження.

Знищення мікроорганізмів є останнім, завершальним етапом обробки води, що забезпечує її епідеміологічну безпеку. Для знезараження води застосовуються хімічні (реагентні) та фізичні (безреагентні) методи .

Хімічні(Реагентні) методи знезараження засновані на додаванні до води різних хімічних речовин, що викликають загибель мікро-організмів, що знаходяться у воді. Ці методи є досить ефективними. В якості реагентів можуть бути використані різні сильні окислювачі: хлор та його сполуки, озон, йод, перманганат калію, деякі солі важких металів, срібло.

У санітарній практиці найбільш надійним і випробуваним способом знезараження води є хлорування. На водопровідних станціях воно проводиться за допомогою газоподібного хлору та розчинів хлорного вапна.

Процес хлорування залежить від стійкості мікроорганізмів. Найбільш стійкими є спороутворюючі. Серед неспорових відношення до хлору різне, наприклад черевнотифозна паличка менш стійка, ніж паличка паратифу і т. д. Важливим є масивність мікробного обсіменіння: чим вона вища, тим більше хлору потрібно для знезараження води. Ефективність знезараження залежить від активності використовуваних хлорсодержащих препаратів. Так, газоподібний хлор ефективніший, ніж хлорне вапно.

Велике впливом геть процес хлорування надає склад води; процес уповільнюється за наявності великої кількості органічних речовин, так як більша кількість хлору йде на їх окислення, і при низькій температурі води. Чим вище доза хлору і чим триваліший його контакт з водою, тим більшим буде знезаражуючий ефект.

Для досягнення повного бактерицидного ефекту визначається оптимальна доза хлору, що складається з кількості активного хлору, яка необхідна для:

а) знищення мікроорганізмів;

б) окислення органічних речовин, і навіть кількості хлору, яке має залишитися у воді після її хлорування у тому, щоб бути показником надійності хлорування.

Ця кількість називається активним залишковим хлором . Його норма 0,3-0,5 мг/л. При дозах вище 0,5 мг/л вода набуває неприємного специфічного запаху хлору.

До хімічним методамзнезараження води відноситься озонування. Озон є нестійкою сполукою. У воді він розкладається з утворенням молекулярного та атомарного кисню, із чим пов'язана сильна окисна здатність озону. У його розкладання утворюються вільні радикали ВІН і НО 2 , які мають вираженими окисними властивостями. Озон має високий окисно-відновний потенціал, тому його реакція з органічними речовинами, що знаходяться у воді, відбувається повніше, ніж у хлору. Механізм знезаражувальної дії озону аналогічний дії хлору: будучи сильним окислювачем, озон ушкоджує життєво важливі ферменти мікроорганізмів та спричиняє їх загибель.

Перевага озонування перед хлоруванням полягає в тому, що при цьому способі знезараження покращуються смак і колір води, тому озон може бути використаний одночасно для поліпшення її органолептичних властивостей. Озонування не надає негативного впливу на мінеральний склад і рН води. Надлишок озону перетворюється на кисень, тому залишковий озон небезпечний для організму та не впливає на органолептичні властивості води. Озонування проводиться за допомогою спеціальних апаратів - озонаторів.

При хімічних способах знезараження води використовують також олігодинамічні дії солей важких металів (срібла, міді, золота). Олігодинамічним дією важких металів називається їх здатність надавати бактерицидний ефект протягом тривалого терміну при вкрай малих концентраціях. Даний метод зазвичай застосовується для знезараження невеликих кількостей води.

Перекис водню давно відомий як окисник. Її бактерицидна дія пов'язана з виділенням кисню при розкладанні.

Хімічні, або реагентні, способи знезараження води, мають ряд недоліків, які полягають у тому, що більшість цих речовин негативно впливає на склад і органолептичні властивості води. Крім того, бактерицидна дія цих речовин проявляється після певного періоду контакту і не завжди поширюється на всі форми мікроорганізмів. Все це стало причиною розробки фізичнихметодів знезараження води, що мають ряд переваг у порівнянні з хімічними. Безреагентні методи не впливають на склад і властивості води, що знезаражується, не погіршують її органолептичних властивостей. Вони діють безпосередньо на структуру мікроорганізмів, внаслідок чого володіють ширшим діапазоном бактерицидної дії. Для знезараження необхідний невеликий період часу.

Найбільш розробленим методом є опромінення води бактерицидними (ультрафіолетовими) лампами. Найбільшою бактерицидною властивістю володіють УФ промені з довжиною хвилі 200-280 нм; максимум бактерицидної дії припадає на довжину хвилі 254-260 нм. Джерелом випромінювання служать аргонно-ртутні лампи низького тискута ртутно-кварцові лампи. Знезараження води настає швидко, протягом 1-2 хв. При знезараженні води УФ-променями гинуть не тільки вегетативні форми мікробів, а й спорові, а також віруси, яйця гельмінтів, стійкі до впливу хлору. Застосування бактерицидних ламп не завжди можливе, тому що на ефект знезараження води УФ-променями впливають каламутність, кольоровість води, вміст у ній солей заліза. Тому, перш ніж знезаражувати воду у такий спосіб, її необхідно ретельно очистити.

З усіх наявних фізичних методів знезараження води найбільш надійним є кип'ятіння. У результаті кип'ятіння протягом 3-5 хв гинуть всі наявні в ній мікроорганізми, а після 30 хв вода стає повністю стерильною. Незважаючи на високий бактерицидний ефект, цей метод не знаходить широкого застосування для знезараження великих обсягів води. Недоліком кип'ятіння є погіршення смаку води, що настає в результаті випаровування газів, і можливість швидшого розвитку мікроорганізмів у кип'яченій воді.

До фізичних методів знезараження води відноситься використання імпульсного електричного розряду, ультразвуку та іонізуючого випромінювання. Нині ці методи широкого практичного застосування знаходять.

Спеціальні способи покращення якості води.

Крім основних методів очищення і знезараження води, у деяких випадках виникає необхідність проводити спеціальну її обробку. В основному ця обробка спрямована на поліпшення мінерального складу води та її органолептичних властивостей.

Дезодорація – видалення сторонніх запахів та присмаків. Необхідність проведення такої обробки обумовлюється наявністю у воді запахів, пов'язаних з життєдіяльністю мікроорганізмів, грибів, водоростей, продуктів розпаду та розкладання органічних речовин. З цією метою застосовуються такі методи, як озонування, хлорування, обробка води перманганатом калію, перекис водню, фторування через сорбційні фільтри, аерація.

Дегазація води - видалення з неї розчинених газів, що погано пахнуть. Для цього застосовується аерація, тобто розбризкування води на дрібні краплі в добре провітрюваному приміщенні або на відкритому повітрі, У результаті чого відбувається виділення газів.

Пом'якшенняводи - повне або часткове видалення з неї катіонів кальцію та магнію. Пом'якшення проводиться спеціальними реагентами або за допомогою іонообмінного та термічного методів.

Опріснення (знесолення)води частіше виробляється при підготовці її до промислового використання.

Часткове опріснення води здійснюється зниження вмісту у ній солей до тих величин, у яких воду можна використовуватиме пиття (нижче 1000 мг/л). Опріснення досягається дистиляцією води, яка виробляється в різних опріснювачах (вакуумні, багатоступінчасті, геліотермічні), іонітових установках, а також електро-хімічним способом і методом виморожування.

Знезалізнення- Видалення з води заліза проводиться аерацією з подальшим відстоюванням, коагулюванням, вапнуванням, катіонуванням. В даний час розроблено метод фільтрування води через піщані фільтри. Закисне залізо затримується на поверхні зерен піску.

Обезфторювання- Звільнення природних вод від надмірної кількості фтору. З цією метою застосовують метод осадження, заснований на сорбції фтору осадом гідроксиду алюмінію.

При нестачі у воді фтору її фторують .

У разі забруднення води радіоактивними речовинами її піддають дезактивації , тобто видалення радіоактивних речовин.

ЛЕКЦІЯ № 3. МЕТОДИ ПОЛІПШЕННЯ ЯКОСТІ ВОДИ

Використання природних вод відкритих водойм, а іноді й підземних вод з метою господарсько-питного водопостачання практично неможливе без попереднього поліпшення властивостей води та її знезараження. Щоб якість води відповідала гігієнічним вимогам, застосовують попередню обробку, внаслідок якої вода звільняється від зважених частинок, запаху, присмаку, мікроорганізмів та різних домішок.

Для поліпшення якості води застосовуються такі методи: 1) очищення-видалення завислих частинок; 2) знезараження-знищення мікроорганізмів; 3) спеціальні методи покращення органолептичних властивостей води, пом'якшення, видалення деяких хімічних речовин, фторування та ін.

Очистка води. Очищення є важливим етапом у загальному комплексі методів покращення якості води, оскільки покращує її фізичні та органолептичні властивості. При цьому в процесі видалення з води зважених частинок видаляється і значна частина мікроорганізмів, внаслідок чого повне очищення води дозволяє легше та економічніше здійснювати знезараження. Очищення здійснюється механічним (відстоювання), фізичним (фільтрування) та хімічним (коагуляція) методами.

Відстоювання, при якому відбувається освітлення та часткове знебарвлення води, здійснюється у спеціальних спорудах - відстійниках. Використовуються дві конструкції відстійників: горизонтальні та вертикальні. Принцип їх дії полягає в тому, що завдяки надходженню через вузький отвір і уповільненому протіканню води у відстійнику основна маса зважених частинок осідає на дно. Процес відстоювання у відстійниках різної конструкції триває протягом 2-8 год. Проте найдрібніші частки, зокрема значна частина мікроорганізмів, не встигає осісти. Тому відстоювання не можна розглядати як основний спосіб очищення води.

Фільтрація - процес більш повного звільнення води від зважених частинок, що полягає в тому, що воду пропускають через дрібнопористий матеріал, що фільтрує, найчастіше через пісок з певним розміром частинок. Фільтруючись вода залишає на поверхні і в глибині фільтруючого матеріалу зважені частинки. На водопровідних станціях фільтрація застосовується після коагуляції.

В даний час почали застосовуватися кварцово-антрацитові фільтри, що значно збільшують швидкість фільтрації.

Для попередньої фільтрації води використовуються мікрофільтри для уловлювання зоопланктону - найдрібніших водних тварин та фітопланктону-найдрібніших водних рослин. Ці фільтри встановлюють перед місцем водозабору або перед очисними спорудами.

Коагуляція є хімічним методом очищення води. Перевага цього методу полягає в тому, що він дозволяє звільнити воду від забруднень, що знаходяться у вигляді завислих частинок, що не піддаються видаленню за допомогою відстоювання та фільтрації. Сутність коагуляції полягає в додаванні до води хімічної речовини-коагулянту, здатного реагувати з бікарбонатами, що знаходяться в ній. Внаслідок цієї реакції утворюються великі, досить важкі пластівці, що несуть позитивний заряд. Осідаючи внаслідок власної тяжкості, вони захоплюють у себе що у воді у зваженому стані частки забруднень, заряджені негативно, і цим сприяють досить швидкої очищення води. За рахунок цього процесу вода стає прозорою, покращується показник кольоровості.

Як коагулянта в даний час найбільш широко застосовується сульфат алюмінію, що утворює з бікарбонатами води великі пластівці гідрату окису алюмінію. Для покращення процесу коагуляції використовуються високомолекулярні флокулянти: лужний крохмаль, флокулянти іонного типу, активізована кремнева кислота та інші синтетичні препарати, похідні акрилової кислоти, зокрема поліакриламід (ПАА).

Знезараження.Знищення мікроорганізмів є останнім завершальним етапом обробки води, що забезпечує її епідеміологічну безпеку. Для знезараження води застосовуються хімічні (реагентні) та фізичні (безреагентні) методи. У лабораторних умовах для невеликих обсягів води можна використовувати механічний метод.

Хімічні (реагентні) методи знезараження засновані на додаванні до води різних хімічних речовин, що викликають загибель мікроорганізмів, що знаходяться у воді. Ці методи є досить ефективними. Як реагенти можуть бути використані різні сильні окислювачі: хлор та його сполуки, озон, йод, перманганат калію, деякі солі важких металів, срібло.

У санітарній практиці найбільш надійним та випробуваним способом знезараження води є хлорування. На водопровідних станціях воно проводиться за допомогою газоподібного хлору та розчинів хлорного вапна. Крім цього, можуть використовуватись такі сполуки хлору, як гіпохлорат натрію, гіпохлорит кальцію, двоокис хлору.

Механізм дії хлору полягає в тому, що при додаванні його до води він гідролізується, внаслідок чого відбувається утворення хлористоводневої та хлорноватистої кислот:

С1 2 +Н 2 О=НС1+НОС1.

Хлорноватиста кислота у воді дисоціює на іони водню (Н) і гіпохлоритні іони (ОС1), які поряд з дисоційованими молекулами хлорноватистої кислоти мають бактерицидну властивість. Комплекс (НОС1 + ОС1) називається вільним активним хлором.

Бактерицидна дія хлору здійснюється головним чином за рахунок хлорноватої кислоти, молекули якої малі, мають нейтральний заряд і тому легко проходять через оболонку бактеріальної клітини. Хлорновата кислота впливає на клітинні ферменти, зокрема на SH-групи, порушує обмін речовин мікробних клітин і здатність мікроорганізмів до розмноження. В останні роки встановлено, що бактерицидний ефект хлору ґрунтується на пригніченні ферментів-каталізаторів, окисно-відновних процесів, що забезпечують енергетичний обмін бактеріальної клітини.

Знезаражуюча дія хлору залежить від багатьох факторів, серед яких домінуючими є біологічні особливості мікроорганізмів, активність препаратів хлору, що діють, стан водного середовища та умови, в яких проводиться хлорування.

Процес хлорування залежить від стійкості мікроорганізмів. Найбільш стійкими є спороутворюючі. Серед неспорових відношення до хлору різне, наприклад черевнотифозна паличка менш стійка, ніж паличка паратифу і т. д. Важливим є масивність мікробного обсіменіння: чим вона вища, тим більше хлору потрібно для знезараження води. Ефективність знезараження залежить від активності використовуваних хлорсодержащих препаратів. Так, газоподібний хлор ефективніший, ніж хлорне вапно.

Велике впливом геть процес хлорування надає склад води; процес уповільнюється за наявності великої кількості органічних речовин, так як більша кількість хлору йде на їхнє окислення, і при низькій температурі води. Істотною умовою хлорування є правильний вибір дози. Чим вище доза хлору і чим триваліший його контакт з водою, тим більшим буде знезаражуючий ефект.

Хлорування проводиться після очищення води та є заключним етапом її обробки на водопровідній станції. Іноді для посилення знезаражувального ефекту та для поліпшення коагуляції частину хлору вводять разом із коагулянтом, а іншу частину, як завжди, після фільтрації. Такий метод називається подвійним хлоруванням.

Розрізняють звичайне хлорування, тобто хлорування нормальними дозами хлору, які встановлюються щоразу дослідним шляхом, суперхлорування, тобто хлорування підвищеними дозами.

Хлорування нормальними дозами застосовується у звичайних умовах усім водопровідних станціях. При цьому велике значеннямає правильний вибір дози хлору, що обумовлюється ступінь хлорпоглинання води у кожному конкретному випадку.

Для досягнення повного бактерицидного ефекту визначається оптимальна доза хлору, що складається з кількості активного хлору, яка потрібна для: а) знищення мікроорганізмів; б) окиснення органічних речовин, а також кількості хлору, що має залишитися у воді після її хлорування для того, щоб бути показником надійності хлорування. Ця кількість називається активним залишковим хлором. Його норма 0,3-0,5 мг/л при вільному хлорі 0,8-1,2 мг/л. Необхідність нормування цих кількостей пов'язана з тим, що за наявності залишкового хлору менше 0,3 мг/л його може бути недостатньо для знезараження води, а при дозах вище 0,5 мг/л вода набуває неприємного специфічного запаху хлору.

Головними умовами ефективного хлорування води є перемішування її з хлором, контакт між знезараженням водою та хлором протягом 30 хв у теплу пору року та 60 хв у холодну пору.

На великих водопровідних станціях для знезараження води застосовується газоподібний хлор. Для цього рідкий хлор, що доставляється на водопровідну станцію в цистернах або балонах, перед застосуванням переводиться в газоподібний стану спеціальних установках-хлораторах, за допомогою яких забезпечуються автоматичне подання та дозування хлору. Найчастіше хлорування води проводиться 1% розчином хлорного вапна. Хлорне вапно являє собою продукт взаємодії хлору та гідрату окису кальцію в результаті реакції:

2Са(ОН) 2 + 2С1 2 = Са(ОС1) 2 + СаС1 2 + 2НА

Суперхлорування (гіперхлорування) води проводиться за епідеміологічними показаннями або в умовах коли неможливо забезпечити необхідний контакт води з хлором (протягом 30 хв). Зазвичай воно застосовується у військово- польових умовах, експедиціях та інших випадках і виробляється дозами, що у 5-10 разів перевищують хлорпоглинання води, тобто 10-20 мг/л активного хлору. Час контакту між водою та хлором при цьому скорочується до 15-10 хв. Суперхлорування має низку переваг. Основними з них є значне скорочення часу хлорування, спрощення його техніки, тому що немає необхідності визначати залишковий хлор та дозу, та можливість знезараження води без попереднього звільнення її від каламуті та освітлення. Недоліком гіперхлорування є сильний запах хлору, але його можна усунути додаванням до води натрію тіосульфату, активованого вугілля, сірчистого ангідриду та інших речовин (дехлорування).

На водопровідних станціях іноді проводять хлорування з преамонізацією. Цей метод застосовується в тих випадках, коли вода, що знезаражується, містить фенол або інші речовини, які надають їй неприємного запаху. Для цього в воду, що знезаражується, спочатку вводять аміак або його солі, а потім через 1-2 хв хлор. При цьому утворюються хлораміни, що мають сильну бактерицидну властивість.

До хімічних методів знезараження води належить озонування. Озон є нестійкою сполукою. У воді він розкладається з утворенням молекулярного та атомарного кисню, із чим пов'язана сильна окисна здатність озону. У його розкладання утворюються вільні радикали ВІН і НО 2 , які мають вираженими окисними властивостями. Озон має високий окисно-відновний потенціал, тому його реакція з органічними речовинами, що знаходяться у воді, відбувається повніше, ніж у хлору. Механізм знезаражувальної дії озону аналогічний дії хлору: будучи сильним окислювачем, озон ушкоджує життєво важливі ферменти мікроорганізмів та спричиняє їх загибель. Є припущення, що він діє як протоплазматична отрута.

Перевага озонування перед хлоруванням полягає в тому, що при цьому способі знезараження покращуються смак і колір води, тому озон може бути використаний одночасно для покращення її органолептичних властивостей. Озонування не надає негативного впливу на мінеральний склад та рН води. Надлишок озону перетворюється на кисень, тому залишковий озон небезпечний для організму та не впливає на органолептичні властивості води. Контроль за озонуванням менш складний, ніж за хлоруванням, оскільки озонування залежить від таких чинників, як температура, рН води тощо. Для знезараження води необхідна доза озону в середньому дорівнює 0,5-6 мг/л при експозиції 3-5 хв. Озонування проводиться за допомогою спеціальних апаратів – озонаторів.

При хімічних способах знезараження води використовують також олігодинамічні дії солей важких металів (срібла, міді, золота). Олігодинамічним дією важких металів називається їх здатність надавати бактерицидний ефект протягом тривалого терміну при дуже малих концентраціях. Механізм дії у тому, що позитивно заряджені іони важких металів вступають у воді у взаємодію Космосу з мікроорганізмами, мають негативний заряд. Відбувається електроадсорбція, в результаті якої вони проникають у глиб мікробної клітини, утворюючи в ній альбумінати важких металів (сполуки з нуклеїновими кислотами), внаслідок чого мікробна клітина гине. Цей метод зазвичай застосовується для знезараження невеликих кількостей води.

Перекис водню давно відомий як окисник. Її бактерицидна дія пов'язана з виділенням кисню під час розкладання. Метод застосування перекису водню для знезараження води нині ще повністю розроблено.

Хімічні, або реагентні, способи знезараження води, засновані на додаванні до неї тієї чи іншої хімічної речовини у певній дозі, мають ряд недоліків, які полягають головним чином у тому, що більшість цих речовин негативно впливає на склад і органолептичні властивості води. Крім того, бактерицидна дія цих речовин проявляється після певного періоду контакту і не завжди поширюється на всі форми мікроорганізмів. Усе це стало причиною розробки фізичних методів знезараження води, мають ряд переваг проти хімічними. Безреагентні методи не впливають на склад і властивості води, що знезаражується, не погіршують її органолептичних властивостей. Вони діють безпосередньо на структуру мікроорганізмів, внаслідок чого мають ширший діапазон бактерицидної дії. Для знезараження необхідний невеликий період часу.

Найбільш розробленим та вивченим у технічному відношенні методом є опромінення води бактерицидними (ультрафіолетовими) лампами. Найбільшу бактерицидну властивість мають УФ промені з довжиною хвилі 200-280 нм; максимум бактерицидної дії посідає довжину хвилі 254-260 нм. Джерелом випромінювання служать аргонно-ртутні лампи низького тиску та ртутно-кварцові лампи. Знезараження води настає швидко, протягом 1-2 хв. При знезараженні води УФ-променями гинуть як вегетативні форми мікробів, а й спорові, і навіть віруси, яйця гельмінтів, стійкі до впливу хлору. Застосування бактерицидних ламп не завжди можливе, тому що на ефект знезараження води УФ-променями впливають каламутність, кольоровість води, вміст у ній солей заліза. Тому, перш ніж знезаражувати воду у такий спосіб, її необхідно ретельно очистити.

Зі всіх наявних фізичних методів знезараження води найбільш надійним є кип'ятіння. В результаті кип'ятіння протягом 3-5 хв гинуть всі наявні в ній мікроорганізми, а після 30 хв вода стає повністю стерильною. Незважаючи на високий бактерицидний ефект, цей метод не знаходить широкого застосування для знезараження великих обсягів води. Недоліком кип'ятіння є погіршення смаку води, що настає в результаті випаровування газів, і можливість швидшого розвитку мікроорганізмів у кип'яченій воді.

До фізичних методів знезараження води відноситься використання імпульсного електричного розряду, ультразвуку та іонізуючого випромінювання. Нині ці методи широкого практичного застосування знаходять.

Спеціальні способи покращення якості води.Крім основних методів очищення та знезараження води, у деяких випадках виникає необхідність проводити спеціальну її обробку. В основному ця обробка спрямована на покращення мінерального складу води та її органолептичних властивостей.

Дезодорація - видалення сторонніх запахів та присмаків. Необхідність проведення такої обробки обумовлюється наявністю у воді запахів, пов'язаних із життєдіяльністю мікроорганізмів, грибів, водоростей, продуктів розпаду та розкладання органічних речовин. З цією метою застосовуються такі методи як озонування, вуглевання, хлорування, обробка води перманганатом калію, перекисом водню, фторування через сорбційні фільтри, аерація.

Дегазація води - видалення з неї розчинених газів, що погано пахнуть. Для цього застосовується аерація, тобто розбризкування води на дрібні краплі в добре провітрюваному приміщенні або на відкритому повітрі, внаслідок чого відбувається виділення газів.

Пом'якшення води - повне або часткове видалення з неї катіонів кальцію та магнію. Пом'якшення проводиться спеціальними реагентами або за допомогою іонообмінного та термічного методів.

Опріснення (знесолення) води найчастіше проводиться при підготовці її до промислового використання.

Часткове опріснення води здійснюється зниження вмісту у ній солей до тих величин, у яких воду можна використовуватиме пиття (нижче 1000 мг/л). Опріснення досягається дистиляцією води, яка проводиться в різних опріснювачах (вакуумні, багатоступінчасті, геліотермічні), іонітових установках, а також електрохімічним способом та методом виморожування.

Знезалізнення - видалення з води заліза проводиться аерацією з подальшим відстоюванням, коагулюванням, вапном, катіонуванням. В даний час розроблено метод фільтрування води через піщані фільтри. Закисне залізо затримується на поверхні зерен піску.

Обесфторивание – звільнення природних вод від надмірної кількості фтору. З цією метою застосовують метод осадження, заснований на сорбції фтору осадом гідроксиду алюмінію.

За нестачі у воді фтору її фторують. У разі забруднення води радіоактивними речовинами її піддають дезактивації, тобто видалення радіоактивних речовин.

Методи покращення якості питної води поділяються на:

1. Основні- освітлення та знебарвлення, знезараження

2. Спеціальні- Пом'якшення, знезалізнення, опріснення, фторування, знефтірування та ін.

4.1. Основні способи.

Метою основних методів обробки питної води є покращення органолептичних (освітлення та знебарвлення) та бактеріологічних (знезараження) показників.

4.1.1. Освітлення, знебарвлення.

Під освітленням води розуміють видалення завислих речовин. Знебарвлення води - усунення пофарбованих колоїдів або розчинних речовин. Освітлення та знебарвлення води досягається методами відстоювання, фільтрування через пористі матеріали та коагулювання. Дуже часто ці методи застосовуються у комбінації один з одним, наприклад, відстоювання з фільтруванням або коагулювання з відстоюванням та фільтруванням.

Відстоювання.

ЗЗа допомогою відстоювання можна досягти звільнення води лише від великих завислих частинок діаметром не менше 0,1-0,01 мм. Дрібніші частинки практично не осідають. Для їхнього видалення потрібно проводити коагулювання. У складі більшості споруд водопровідних станцій є спеціальні басейни безперервної дії, які називаються відстійниками. Принципом роботи відстійника є уповільнення швидкості руху води при переході з вузького русла труби у широке русло басейну (з 1 м до кількох мл на секунду). Рух води настільки сповільнюється, що осідання суспензії відбувається в умовах, близьких до тих, які створюються при її повній нерухомості. При цьому дрібні частки нерідко агломерують (укрупняються) і також набувають здатності до осідання. Залежно від напрямку руху води розрізняють горизонтальні та вертикальні відстійники.

Горизонтальний відстійник являє собою прямокутний, витягнутий у напрямку руху води резервуар, з пристроями для повідомлення воді ламінарного течії. Дно горизонтального відстійника має нахил у бік вхідної частини, де знаходиться приямок для збирання осаду. Освітлювана вода надходить через водозливний лоток і далі через дірчасту перегородку з однієї з торцевих сторін відстійника, а виходить з іншого торцевого боку через дірчасту перегородку і потім через лоток. Зазвичай відстійник розбивають ряд паралельно працюючих коридорів шириною трохи більше 6 м, розрахункова швидкість руху води становить 2 – 4 мм/с. У відстійнику частка суспензії знаходиться під дією двох взаємно перпендикулярних сил: швидкості випадання по вертикалі та швидкості руху вод, що захоплює частинку в горизонтальному напрямку. Внаслідок дії цих сил частка або опускається на дно або виноситься з відстійника.

Вертикальний відстійник – резервуар конічної або пірамідальної форми. У центрі резервуару міститься металева труба, у верхню частину якої надходить освітлювана вода. Пройшовши її зверху вниз, вода, що освітлюється, надходить в зону осадження, яку проходить по всьому її перерізу знизу вгору з невеликою швидкістю.

Освітлена вода переливається через борт відстійника у круговий жолоб. Осад, що накопичується у нижній частині відстійника, періодично (1-2 рази на добу) видаляють. У вертикальних відстійниках швидкість води становить 0,4 – 0,6 мм/с та час проходження 4 – 8 годин. Перевагою вертикальних відстійників є мала площа.

Недоліком методу відстоювання є: повільність, і збільшення обсягу відстійників для подовження часу осадження, крім того, найдрібніша завись не встигає осісти і колоїдні речовини зовсім не виділяються.

Рис.1 Вертикальний відстійник

У військово-польовій практиці, особливо при тривалому перебування військ на одному місці, метод відстоювання може застосовуватися у вигляді влаштування невеликих гачок і штучних водойм, що мають повідомлення з річкою.

При тривалому відстоюванні, яке не рідко відбувається у природних природних умовах(ставки, водосховища), спостерігається не тільки збільшення прозорості, але й зниження кольоровості та кількості мікроорганізмів (за Хлопіном на 75-90%),

Коагулювання.

Сутність процесу коагуляції полягає в тому, що речовини, що знаходяться у воді в колоїдному стані, згортаються, утворюють пластівці та випадають в осад. Освітлення води коагулюванням застосовуються, перш за все, з метою звільнення її від каламутності та кольоровості, зумовлених колоїдними суспензією. Коагуляція відбувається під впливом хімічних реагентів - коагулянтів, як яких застосовують сіль алюмінію А1 2 (SО 4) 3 * 18Н 2 О, сірчанокисле залізо FeSO 4 * 7Н 2 Про і хлорне залізо FеС1 3 * 6Н 2 О.

Вода, що має значну кольоровість і каламутність, являє собою полідисперсну систему, що містить електроліти, колоїдні частинки (головним чином гумінові кислоти та їх солі) і грубодисперсні домішки. Коагулянти, будучи розчинені у воді, піддаються гідролізу з утворенням важкорозчинних гідратів оксидів пластівцевої структури.

Al 2 (SO 4) 3 + 3Ca(HCO 3) 2 = 2 Al(OH) 3 + 3Ca SO 4 + 6 CO 2

Al 2 (SO 4) 3 + 3Mg(HCO 3) 2 = 2 Al(OH) 3 + 3Mg SO 4 + 6 CO 2

При взаємодії позитивно зарядженого колоїду гідрату окису алюмінію з негативно зарядженими колоїдами води відбувається втрата заряду, що призводить до агломерації колоїдних частинок і випадання в осад.

Пухкі пластівці самого коагулянта мають величезну активну поверхню (десятки квадратних метрівна 1г осаду), на якій сорбуються колоїдні частинки і грубіші суспензії (останні більшою мірою захоплюються механічно), і осідають разом з ними на дно, освітлюючи воду.

На ефективність коагуляції впливають активна реакція та лужність води, інтенсивність перемішування, кількість грубої суспензії, температура води. Для вод різного складу повинні підбиратись різні дози коагулянту.

Для прискорення процесу коагуляції застосовують флоккулянти – високомолекулярні синтетичні сполуки. Застосування флокуллянтів дозволяє прискорити процес коагуляції, збільшити швидкість висхідного руху води в освітлювачах із шаром зваженого осаду, зменшити час перебування води у відстійниках за рахунок збільшення швидкості осадження пластівців, збільшити швидкість фільтрування та тривалість фільтроциклу.

Фільтрування води.

Виготовляється з метою звільнення її від зважених частинок, що зумовлюють каламутність. Поряд з цим на фільтрі частково затримуються мікроорганізми, деякі отруйні та радіоактивні речовини, знижуються кольоровість, окислюваність води.

Фільтри класифікують за швидкістю фільтрування – повільні (0,1-0,3 м/год) та швидкі (5-10 м/год), у напрямку фільтруючого потоку – одно- та двох потокові, за кількістю фільтруючих шарів – одно- та двошарові .

Фільтр із зернистим завантаженням є залізобетонним резервуаром, заповненим фільтруючим матеріалом у два шари. Фільтруючий шар виконують з матеріалу, що має достатню міцність (кварцовий пісок, антрацитова крихта, керамзит). Підтримуючий шар служить для того, щоб дрібний матеріал не зносився разом з фільтрується водою через отвори. Він складається з шарів гравію або щебеню різної крупності, що поступово збільшується зверху вниз від 2 до 40 мм.

Фільтрування води здійснюється двома методами, що принципово відрізняються один від одного. Плівкове фільтрування передбачає утворення плівки з раніше затриманих домішок води у верхньому шарі завантаження, що фільтрує. Спочатку внаслідок механічного осадження частинок суспензії та їх прилипання до поверхні зерен завантаження зменшується розмір пор. Потім на поверхні піску розвиваються водорості, бактерії та ін., що дають початок мулистому, що складається з мінеральних та органічних речовин осадку (біологічна плівка). Утворенню плівки сприяють мала швидкість фільтрації, велика каламутність води, значний вміст фітопланктону. Плівка сягає товщини 0,5-1 мм і більше.

Біологічна плівка грає вирішальну роль роботі так званих повільних фільтрів. Крім затримання дрібної суспензії, плівка затримує бактерії (зменшуючи їх кількість на 95-99%), забезпечує зниження окислюваності (на 20-45%) та кольоровості (на 20%) води. Повільні фільтри, що відрізняються простотою устрою та експлуатації, були першими очисними спорудами міських водопроводів на початку XIX століття. Надалі, у зв'язку зі зростанням водоспоживання та потужностей водопроводів, вони поступилися місцем швидким фільтрам, перевагою яких є більша продуктивність і менша площа, що важливо в умовах сучасного міста.

Повільні фільтриспоруджують із завантаженням фільтруючого шару з кварцового піску висотою 800-850 мм і підтримуючого шару гравію або щебеню висотою 400-450 мм. Швидкість фільтрації становить 0,1-0,3 м/год. Профільтрована вода збирається дренажною системою, розташованою на дні фільтра. Очищення фільтра проводиться через 10-30 діб вручну, шляхом зняття верхнього шару піску завтовшки 15-20 мм та підсипки свіжого. Після очищення фільтра фільтрат протягом кількох днів , до утворення біологічної плівки йде на скидання.

Швидкі фільтривлаштовані дещо складніше. Вони мають спеціальну підготовку чистої води для промивання під напором та латки для збирання та відведення промивної води. Вода на швидкі фільтри має подаватися зазвичай після коагуляції. Фільтруюча плівка створюється дуже швидко, головним чином за рахунок пластівців коагулянтів. Швидкість фільтрації досягає 5-7 м/год, тобто у 50-70 разів більше, ніж у повільних фільтрах. Ця обставина дозволяє фільтрувати велику кількість води через порівняно невеликі фільтруючі площі. Об'ємне фільтрування, яке здійснюється на швидких фільтрах, є фізико-хімічним процесом. При об'ємному фільтруванні механічні домішки води проникають в товщу завантаження, що фільтрує, і адсорбуються під дією сил молекулярного тяжіння на поверхні її зерен і раніше прилиплих частинок. Чим більша швидкість фільтрування і чим більше зерна завантаження, тим глибше проникають у її товщу забруднення і тим рівномірніше вони розподіляються.

Висота шару води над поверхнею завантаження повинна бути не менше 2 м. У процесі роботи фільтра вода проходить фільтруючий і підтримуючий шари і через розподільну систему прямує до резервуару чистої води. Після закінчення проводиться промивання фільтра. При збільшенні опору більше допустимої величинифільтруюча плівка знімається промиванням чистою водою, що пускається у фільтр знизу вгору під натиском. Таке промивання доводиться робити 1-2 рази на добу в залежності від ступеня каламутності води, що фільтрується.

Промивку проводять зворотним струмом чистої профільтрованої води шляхом її подачі під необхідним напором у розподільчу систему. Промивна вода, проходячи з великою швидкістю (в 7-10 разів більшою, ніж швидкість фільтрування) через завантаження, що фільтрує, знизу вгору, піднімає і очищає її. Тривалість промивання швидких фільтрів 5-7 хв.

У фільтрах із двошаровим завантаженнямнад шаром піску діаметром частинок 0,5-1,2 мм 0,4-0,5 м насипається також шар подрібненого антрациту або керамзиту розміром частинок 0,8-1,8 мм. У такому фільтрі верхній шар, що складається з великих зерен, затримує основну масу забруднень, а піщаний - їх залишок, що пройшов через верхній шар . Щільність антрациту (керамзиту) менша за щільність піску, тому після промивання фільтра пошарове розташування завантаження відновлюється самостійно. Швидкість фільтрації у двошаровому фільтрі 10-12 м/год, що у 2 рази більше, ніж у швидкому.

Контактнийосвітлювач, Як і швидкий фільтр, завантажений гравієм та піском, але поєднує в собі процеси коагуляції, освітлення та фільтрації води.

Вода подається знизу через розподільну систему з дірчастих труб разом із розчином коагулянту, і пластівці утворюються в товщі завантаження (див. рис. 64, в). Такий вид коагуляції отримав назву контактної на відміну звичайної, що протікає у вільному обсязі.

Контактна коагуляція відрізняється від об'ємної: утворення пластівців при зіткненні із зернистим завантаженням відбувається набагато швидше і до того ж при менших дозах коагулянту. Пластівці фіксуються на поверхні зерен і адсорбують на собі завись. У шарі гравію затримується більша завись, що знижує замулювання піску, товщина шару піску - 2м - вдвічі більше звичайних швидких фільтрів, що ще більше підвищує грязеємність і подовжує час між промиваннями. Промивна вода подається, як завжди, знизу нагору і видаляється по жолобах. Швидкість фільтрації –4-5 м/год. Завис успішно затримується при початковому її вмісті не більше 150 мг/л.

Основна перевага контактних освітлювачів полягає в тому, що відпадає потреба у відстійниках та камерах реакцій.

4.1.2. Знезараження.

Під знезараженням води розуміється насамперед звільнення її від патогенних мікроорганізмів.

Способи знезараженняпитної води умовноподіляють на безреагентні (фізичні), реагентні (хімічні), механічні та комбіновані.

До фізичних способіввідноситься використання ультрафіолетового та іонізуючого випромінювання, ультразвукових коливань, термічної обробки.

До хімічних способіввідноситься хлорування, озонування, використання препаратів срібла, міді, йоду та деяких інших реагентів.

До механічних способіввідноситься використання різних фільтрів.

фізичні методи.

Температура.

Для термічного знезараження питної води використовують відкрите полум'я (у тому числі і високотемпературну плазму), гаряче повітря, перегріту пару. Найчастіше застосовують кип'ятіння води.

Кип'ятіння протягом декількох хвилин звільняє воду від вегетативних форм мікроорганізмів, руйнує різні бактеріальні ендо- та екзотоксини, інактивує віруси. Суперечки інактивуються за більш тривалий час: для збудника сибірки воно становить 10 хв., правця – близько 1 години, Cl. Botulinum – 1 – 5 год.

Кип'ятіння води як метод її знезараження має ряд важливих переваг:

1. простота контролю над ефективністю обробки,

2. доступність, надійність і швидкість знезараження,

3. незалежність бактерицидного ефекту від фізико-хімічних показників знезаражуваної води,

4. відсутність помітного впливу на фізико-хімічні та органолептичні властивості води,

5. можливість автоматизації,

До недоліків способу відносяться:

1. дорожнеча через значні витрати електроенергії чи палива

2. мінімальна продуктивність

3. кип'ячена вода має високу температуру і так званий «млявий» смак, що виходить внаслідок видалення з води розчинених у ній газів та зменшення жорсткості. Однак навряд чи слід вважати ці особливості кип'яченої води її недоліками. У холодну пору року, наприклад, висока температура, навпаки, є позитивною властивістю, та й у спеку багато жителів східних країн воліють пити гарячий чай. Що стосується «млявого» смаку, то охолоджену кип'ячену воду важко відрізнити до смаку від не кип'яченої.

4. Кип'ячена вода легко піддається вторинному мікробному забруднення, тому що відсутня ефект післядії та конкуруючі сапрофіти, а температура води довго залишається сприятливою для зростання мікроорганізмів.

Через економічні та технологічні труднощі кип'ятіння розглядають як спосіб знезараження індивідуальних (групових) запасів питної води в домашніх умовах, на автономних об'єктах і транспорті, при складній епідемічній обстановці.

Ультрафіолетове випромінювання.

Благодійна дія сонячного світлана воду було відомо ще в давнину. В одній із санскритських книг («Усрута Сангіта»), написаній за дві тисячі років до нашої ери, сказано: «Добре тримати воду в мідних судинах, виставляти її на сонці та фільтрувати через деревне вугілля». Проте пояснення причин сприятливого впливу світла на воду стало можливим лише після відкриття мікроорганізмів та вивчення впливу на них сонячного світла. Надалі було встановлено, що максимальну бактерицидну дію має ультрафіолетовий ділянку спектру, особливо промені з довжиною хвилі від 250 до 260 нм (область С). Чутливість мікроорганізмів до УФІ в цьому діапазоні добре вивчена і визначається за дозою випромінювання, яка зазвичай вимірюється в мДж/см2 або мВт*с/см2. Доза, що забезпечує 90% інактивацію E.coli, становить 3 мДж/см2.

УФІ має бактерицидну, віруліцидну та спороцидну дію. Мікроорганізми за чутливістю до УФІ розташовуються у такому порядку: вегетативні бактерії > віруси > бактеріальні суперечки > цисти > найпростіші. Отже, віруси стійкіші до УФІ, ніж вегетативні форми бактерій, і серед них віруси, що містять двониткову ДНК, більш стійкі, ніж віруси з однониткової ДНК. Для ефективного заключного знезараження води УФ установки повинні забезпечувати дозу опромінення не менше 16 мДж/см 2 .

Загибель мікроорганізмів під дією УФД із довжиною хвилі 250-260 нм відбувається за рахунок незворотних пошкоджень бактеріальної ДНК. Основними мішенями при цьому є азотисті основи нуклеотидів – пурини та піримідини. УФІ в області 280-400 нм також здатне індукувати фотодеструктивні реакції в ДНК. В результаті обробки УФІ поряд з ДНК ушкоджуються РНК, мембранні та білкові структури бактеріальної клітини.

В останні роки з'явилися повідомлення про утворення у воді під дією УФД зводнорадикальних продуктів, які посилюють бактерицидну дію цього фізичного фактора.

Переваги методу:

6. широкий спектр антибактеріальної дії;

7. відсутність загрози передозування;

8. коротка експозиція, яка обчислюється кількома секундами;

9. УФІ не денатурує воду, не змінює її запах та смак;

10. спосіб не вимагає реакційних ємностей, відрізняючись високою продуктивністю та простотою експлуатації;

11. Поліпшення умов праці обслуговуючого персоналу, тому що виключається з обігу шкідливі хімічні речовини(хлор);

12. економічна рентабельність, метод за вартістю порівняємо з хлоруванням;

13. ефективність знезараження не залежить від рН та температури води;

14. установки УФ-знезараження компактні, працюють у проточному режимі, надійні щодо техніки безпеки.

До недоліків методу слід віднести відсутність надійного способу оперативного контролюза ефективністю знезараження та великий вплив фізико-хімічних властивостей води на ефект знезараження.

Кольоровість, каламутність знижує бактерицидну дію ультрафіолетового проміння, вид мікроорганізмів, їх кількість, доза опромінення також впливають на бактерицидний ефект. Крім того, ефективна доза УФІ залежить від типу установки і, отже, необхідно перевіряти ефективність роботи обладнання у кожному конкретному випадку.

До негативних особливостей способу відноситься і можливість осадження гумінових кислот, що містяться у воді, заліза і солей марганцю на кварцовому чохлі ламп, що зменшує інтенсивність випромінювання.

Знезараження УФІ не має ефекту післядії, що уможливлює вторинний ріст бактерій в оброблюваній воді. Реактивація мікрофлори виникає в тих випадках, коли інтенсивність УФІ нижча за необхідний рівень, оброблена вода піддається вторинному забруднення або подальшому опроміненню видимим світлом (фотореактивація). Поряд з фотореактивацією можливий і фотозахист - зростання стійкості до дії короткохвильового УФІ у мікроорганізмів, попередньо опромінених довгохвильовим УФ-світлом.

Ультразвук.

Особливістю УЗК є велика інтенсивність коливань, що зумовлює його фізико-хімічну та біологічну дію. Єдиної теорії, що пояснює бактерицидну дію УЗК у воді, досі не існує. Одні вважають, що біологічна дія УЗК обумовлена ​​механічними коливаннями в результаті ультразвукової кавітації, інші поряд з механічною дією підкреслюють роль хімічних реакцій, Спричинені впливом даного фізичного фактора.

УЗК надають згубну дію на найрізноманітніші мікроорганізми – патогенні та непатогенні, анаеробні та аеробні, вегетативні та спорові, а також руйнують продукти та їх життєдіяльності.

Ефективність бактерицидної дії УЗК залежить від низки обставин: параметрів УЗК (інтенсивності, частоти коливань, експозиції); деяких фізичних особливостей середовища, що озвучується (температура, в'язкість); морфологічних особливостей збудника (розмірів та форми бактеріальної клітини, наявності капсули, хімічного складу мембрани, віку культури).

Мутність до 50 мг/л і кольоровість води, а також вміст у ній різних хімічних елементів (залізо, марганець), які зазвичай знижують бактерицидну дію ультрафіолетових променів, помітного впливу на бактерицидний ефект ультразвукових коливань не має.

Переваги методу:

1. широкий спектр антимікробної дії

2. відсутність негативного впливу на органолептичні властивості води

3. незалежність бактерицидної дії від основних фізико-хімічних параметрів води

4. можливість автоматизації процесу

Недоліки методу:

1. відсутність післядії та методу оперативного контролю за ефективністю знезараження

2. процес знезараження у 2-4 рази дорожчий, ніж обробка УФД

3. Проблема конструювання установок великої продуктивності, що відрізняються надійністю в експлуатації та прийнятною собівартістю.

Теоретичні, наукові та технологічні основивикористання УЗК досі не розроблені, тому виникають труднощі щодо оптимальної інтенсивності коливань та його частоти, часу озвучування та інших параметрів процесу.

Як джерело УЗК використовують різні п'єзоелектричні та магнітострикційні генератори.

Іонізуюче випромінювання.

g-випромінювання має виражену бактерицидну дію. Доза g – променів порядку 25000 – 50000 Р викликає загибель майже всіх видів мікроорганізмів, а доза 100000 Р звільняє воду від вірусів. Механізм дії пов'язаний з ушкоджуючою дією на бактеріальні клітини та віруси вільнорадикальних продуктів, що утворюються в результаті радіолізу води.

Переваги методу:

1. велика проникаюча здатність g – променів

2. незалежність бактерицидної дії від хімічного складу та фізичних властивостей води

3. відсутність впливу на органолептичні показники

4. відносна дешевизна.

Недоліки методу:

1. суворі вимоги до техніки безпеки для обслуговуючого персоналу

2. обмежена кількість джерел випромінювання

3. відсутність післядії та методу оперативного контролю над ефективністю знезараження.

У літературі є повідомлення про можливість використання для знезараження води та деяких інших фізичних факторів: електромагнітних полів, лазерного випромінювання, вакуумування. До цього часу вивчення цих способів перебуває на стадії лабораторних досліджень.

Хімічні способи.

Хімічні методи знезараження води засновані на застосуванні різних сполук, що мають бактерицидну дію. Ці речовини мають відповідати певним вимогам, А саме: не робити воду шкідливим для здоров'я; не змінювати її органолептичних властивостей; надавати надійну бактерицидну дію (у малих концентраціях та протягом короткого часу контакту); бути зручними у застосуванні та безпечними у користуванні, стійкими при тривалому зберіганні; виробництво їх має бути дешевим та доступним.

Існуюча практика знезараження питної води показує негативні сторони даного методу, що виявляються в токсичній дії як самих знезаражувальних реагентів, так і побічних продуктів реакції, що дають канцерогенний, мутагенний та інших несприятливих ефектів.

Слід зазначити, що досі речовин, які повністю задовольняють переліченим вище вимогам, знайти не вдалося. У великій мірі їм відповідають хлор та його препарати, чим можна пояснити їх широке поширення на практиці комунального водопостачання.

Поряд із хлором та його препаратами застосовуються або застосовувалися й інші речовини, наприклад, озон, йод, перекис водню, препарати срібла, органічні та неорганічні кислоти тощо.

Хлорування та озонування набули широкого поширення на очисних спорудах водопроводів, тоді як інші методи знайшли застосування при знезаражуванні невеликих обсягів води на автономних об'єктах, у польових та екстремальних умовах водопостачання.

Знезараження хлором.

Найбільш часто для хлорування води на водопроводах використовують газоподібний хлор, проте застосовують і інші реагенти, що містять хлор. У порядку зростання окисно-відновного потенціалу вони розташовуються в наступному порядку: хлораміни (RNHC1 2 і RNH 2 C1), гіпохлорити кальцію і натрію [Са(ОС1) 2 ] і NaOCl хлорне вапно (ЗсаОС1 СаО 5Н 2 О), газоподібний хлор, дво хлору ClO 2 . Останніми роками впроваджується електрохімічний спосіб знезараження природних вод.

Бактерицидний ефект хлорування пояснюється переважно впливом хлору на різні структури мікроорганізму: цитоплазматичну мембрану, білки цитоплазми, ядерний апарат клітини. Хлор знищує ферменти дихального ланцюга бактерій – дегідрогенази, блокуючи SH – групи.

При дисоціації хлору утворюється хлорновата кислота, яка і має бактерицидну дію.

С1 2 + Н 2 Про - НОС1 + НС1

Бактерицидну властивість має також гіпохлорит-іон і хлор-іон, які утворюються при дисоціації хлорноватистої кислоти:

НОС1->ОС1- + Н +

ОС1 àС1 – + О

Ступінь дисоціації НОС1 зростає при підвищенні активної реакції води, таким чином з підвищенням рН бактерицидний ефект хлорування знижується. Чинним початком при хлоруванні хлораміном та гіпохлоритами є гіпохлорит-іон, а двоокисом хлору НСЮ 2 – хлориста кислота, яка має найвищий окисно-відновний потенціал , в силу чого при використанні двоокису хлору досягається найбільш повне та глибоке окиснення та знезараження.

При введенні хлорвмісного реагенту у воду основна його кількість - більше 95% витрачається на окислення органічних і легкоокисляючих (солі двовалентного заліза і марганцю) неорганічних речовин, що містяться у воді, на з'єднання з протоплазмою бактеріальних клітин витрачається всього 2-3% загальної кількості хлору.

Кількість хлору, яке при хлоруванні 1 л води витрачається на окислення органічних, легкоокислюваних неорганічних речовин та знезараження бактерій протягом 30 хвилин, називається хлорпоглинальністю води. Хлорпоглинання визначається експериментально, шляхом проведення пробного хлорування.

По закінченні процесу зв'язування хлору речовинами і бактеріями, що містяться у воді, у воді починає з'являтися залишковий активний хлор. Його поява, що визначається титрометрично, є свідченням завершення процесу хлорування. Залишковий хлор – це активний надлишковий хлор, що не прореагував за встановлений час. Величина залишкового хлору повинна становити 0,3-0,5 мг/л, що гарантує ефективність знезараження.

Крім того, наявність активного залишкового хлору необхідна для запобігання вторинному забруднення води в мережі розведення. Таким чином, наявність залишкового хлору є непрямим показником безпеки води епідемічному відношенні.

Загальна кількість хлору, необхідна для задоволення хлорпоглинання води та забезпечення наявності необхідної кількості(0,3-0,5 мг/л вільного активного хлору при нормальному хлоруванні та 0,8-1,2 мг/л пов'язаного активного хлору при хлоруванні з амонізацією) залишкового хлору називається хлорпотребою .

Хлорування характеризується широким спектром антимікробної дії щодо вегетативних форм мікроорганізмів, економічність, простота технологічного оформлення, наявність способу оперативного контролю за процесом знезараження.

Хлорування має і низку істотних недоліків: хлор та його препарати є токсичними сполуками, тому робота з ними потребує суворого дотримання техніки безпеки. Хлор впливає в основному на вегетативні форми мікроорганізмів, при цьому грампозитивні форми бактерій стійкіші до його дії, ніж грамнегативні. Є дані про реактивцію мікроорганізмів у хлорованій питній воді, появі хлоростійких штамів. Для отримання гарантованого бактерицидного ефекту вдаються до хлорування явно надмірними дозами хлору, що погіршує органолептичні показники та призводить до денатурації води.

Ефективність знезаражувальної дії хлору та його препаратів залежить від біологічної характеристики мікроорганізму (вид, штам, щільність зараження). Спороцидний ефект проявляється при відносно високих концентраціях активного хлору (200-300 мг/л0 та експозиції від 1,5 до 24 годин. хлору є також цисти найпростіших та яйця гельмінтів.

Крім того, ефективність знезараження залежить від хімічного складу води та експозиції. Різні хімічні речовини антропогенного походження можуть суттєво впливати на ефективність процесу знезараження. Наприклад, поверхнево-активні речовини перешкоджають реалізації бактерицидного ефекту хлору і навіть виявляють стимулюючу дію, викликаючи розмноження мікрофлори.

В останні роки в літературі з'явилися повідомлення про можливість утворення у воді після хлорування галогеновмісних сполук (ГСС). Джерелом найбільшої кількості ГСС у воді є гумінові кислоти, фульвокислоти, хіноїни, похідні фенолу, аніліну, а також продукти метаболізму водоростей. На процес утворення ГСС у водному середовищі впливає реакційна здатність та концентрація органічних сполук, форма та доза хлору. ГСС має виражені загальнотоксичні властивості, а також дають віддалені ефекти – ембріотоксичний, мутагенний, канцерогенний.

Методи хлорування:

1.Хлорування нормальними дозами.

Доза хлору встановлюється експериментально за сумою величин хлорпоглинання та норми залишкового хлору (хлорпотреби води) шляхом проведення дослідного хлорування. Хлорування нормальними дозами є методом, що найчастіше застосовується на водопровідних станціях. Мінімальний час контакту води з хлором при хлоруванні становить влітку щонайменше 30 хвилин, взимку – 1 години.

Етапи хлорування:

· Визначення хлорпотреби води.

· Розрахунок необхідної кількості хлору для знезараження води.

· Контроль ефективності хлорування шляхом визначення кількості залишкового хлору у воді.

Переваги:

· Мінімальна витрата хлору

· Не змінюються органолептичні властивості води.

Недоліки:

· Трудно вибрати робочу дозу хлору.

2.Гіперхлорування- хлорування надлишковими дозами хлорсодержащими сполуками, що явно перевищують хлорпотребу води. Гіперхлорування застосовується у несприятливій епідеміологічній обстановці, за відсутності або неефективної роботи водоочисних споруд, у польових умовах, за відсутності можливості проведення пробного хлорування для визначення хлорпотреби, за неможливості забезпечити достатній час контакту з хлором.

Переваги:

· Створює можливість надійного знезараження каламутних, кольорових, сильно забруднених та заражених вод

· скорочується час знезараження до 10-15 хвилин

· Спрощується техніка хлорування, т.к. немає необхідності проводити дослідне хлорування

Доза хлору визначається орієнтовно в залежності від виду вододжерела, якості води (каламутності, кольоровості), ступеня її забруднення та небезпеки в епідемічному відношенні. Дози хлору при гіперхлоруванні для води добре обладнаних колодязів, при хороших органолептичних властивостях води – 10 мг/л, при зниженій прозорості колодязної води, води річок або озер (прозорої та безбарвної) – 15 мг/л, при сильному забрудненні води будь-якого вододжерела та при використання води з джерел непитного призначення (вода штучних ставків та гачок) – 25-20 мг/л. У несприятливій епідеміологічній обстановці доза хлору можна збільшити до 100 мг/л.

Після закінчення необхідного часу контакту надлишкову кількість залишкового хлору видаляють шляхом дехлорування води тіосульфатом натрію або фільтрацією через активоване вугілля.

Недоліки:

· велика витрата препаратів хлору

· Необхідність проведення дехлорування

3.Хлорування з преамонізацією

Цей метод застосовується у разі виявлення у воді поверхневих водджерел фенолів, що потрапляють туди з промисловими стічними водами. При взаємодії хлору з фенолом утворюються стабільні хлорфенольні сполуки, що надають воді різкого аптечного запаху та присмаку, що робить воду непридатною для пиття та обмежує використання інших способів хлорування. При хлоруванні з преамонізацією у воду спочатку вноситься аміак, що утворює аміни, а потім хлор, що вступає в реакцію з амінами з утворенням хлораміну, який і має бактерицидну дію. Хлораміни, що утворюються, не взаємодіють з фенолами через нижчий окисно-відновний потенціал і хлорфенольний запах не виникає. До недоліків методу можна віднести те, що хлорамінний хлор виявляє бактерицидний ефект у 2 рази повільніше, ніж вільний хлор, і має нижчий окисно-відновний потенціал, тому час хлорування збільшується і кількість залишкового зв'язаного хлору має становити 0,8 – 1,2 мг /Л.

Цей спосіб хлорування може застосовуватися за необхідності транспортування води трубопроводами великі відстані. Це пов'язано з тим, що залишковий зв'язаний (хлорамінний) хлор забезпечує більш тривалий бактерицидний ефект, ніж вільний.

Найбільш найкращим співвідношенням аміаку і хлору вважається 1:4, при якому утворюється монохлорамін, що найбільш ефективно запобігає появі запаху. Амонізація, що вже утворився, не усуває.

4.Подвійне хлорування.

Хлор подається у воду перший раз змішувач перед відстійниками, а другий – після фільтрів. Хлор перед відстійниками послаблює захисні властивості колоїдів, полегшуючи процес коагуляції та дозволяє зменшити дозу коагулянту. Крім того, він пригнічує зростання бактерій, засмічують пісок на фільтрах, і робить успішнішим повторне заключне хлорування. Подвійне хлорування застосовують у тих випадках, коли бактеріальна забрудненість річкової води висока або схильна до значних коливань. Повторне знезараження служить додатковою гарантією надійності епідеміологічної безпеки води.

Знезараження озоном.

Озон (3) є сильним окислювачем; його окисний потенціал (+1,9 В) перевищує потенціал хлору (+ 1,359). Окисні властивості озону пов'язані з атомарним киснем, який виділяється при його розкладанні. Атомарний кисень є одним із найбільш сильних окислювачів і знищує бактерії, суперечки, віруси, руйнує розчинені у воді органічні речовини. Механізм бактерицидної дії озону досі залишається предметом дискусії. Одні автори вважають, що озон інактивує бактеріальні ферменти, призводячи до порушення обмінних процесів та загибелі мікробної клітини. Інші припускають, що під дією озону відбуваються значні зміни структури та морфології бактерій, а також незворотні зміни у бактеріальній ДНК.

Озон одержують із повітря у спеціальних приладах – озонаторах – за допомогою електричних розрядів високої напруги. Озоноване повітря подається в стерилізаційні баки, де відбувається перемішування його з водою, що підлягає знезараженню. Витрата озону коливається у дуже широких межах – від 2 до 17 мг/л і від. Кількість залишкового озону має перевищувати 0,2-0,5 мг/л. Вищі концентрації викликають посилену корозію металевих частин (труб) водопровідної системи.

Озонування знайшло застосування на кораблях торгового та Військово-Морського Флоту та інших об'єктах з автономним водопостачанням.

Озонування має низку істотних переваг перед хлоруванням. Основними з них є:

1) вищий бактерицидний та спороцидний ефект. Знезаражуюча дія озону в 15-20 разів, а на спорові форми бактерій приблизно в 300-600 разів сильніша за дію хлору. Високий віруліцидний ефект озону відзначається при реальних для практики водопостачання концентраціях 0,5 – 0,8 мг/л та експозиції 12 хвилин.

2) надлишок озону на відміну хлору не денатурує воду;

3) озон можна використовувати для дезодорації питної води, видалення токсичних органічних речовин;

4) вироблення озону на місці з повітря, у зв'язку з чим відпадає необхідність у сировині, її транспортуванні та зберіганні.;

5) наявність способу оперативного контролю за ефективністю знезараження;

6) відпрацьовані технологічні схеми одержання реагенту;

7) мінеральний склад, лужність, рН води залишаються без змін.

Недоліками методу поки що залишаються відносно висока вартість обробки води (приблизно в 2 рази більша порівняно з хлором) та більша залежність бактерицидної дії від фізико-хімічних властивостей води (мутності, кольоровості, наявність органічних речовин та інших відновників) та технологічних параметрів процесу. Так, наприклад, для знезараження коагульованої та фільтрованої невської води потрібно 2-3 мг/л озону, а для фільтрованої, але не коагульованої – 17-20 мг/л. Крім того, озон є вибухонебезпечним та токсичним для людини реагентом, що потребує суворого дотримання техніки безпеки та надійного обладнання на станціях водопідготовки. Озон швидко розпадається в обробленій воді (20 – 30 хвилин), що обмежує його застосування як кінцевий дезінфікуючого засобу. Після озонування нерідко спостерігають значне зростання мікрофлори, пояснюючи його як реактивацією бактерій, і вторинним забрудненням обробленої води. Є дані, що навіть високі концентрації озону (20 мг/л) та тривала експозиція (1,5 – 2 години) не забезпечували повного ефекту знезараження щодо бактеріальних спор. Під час обробки води озоном можуть утворюватися побічні токсичні продукти. До них відносяться бромати, альдегіди, кетони, карбонові кислоти, інші гідроксильовані та аліфатичні ароматичні сполуки. Ці речовини можуть викликати мутагенний та інші несприятливі ефекти. Якщо у схемі обробки води після озонування застосовується хлорування, то можливе утворення з побічних продуктів озонування тригалометанів – відомих канцерогенів та мутагенів.

Знезараження перекисом водню.

Перекис водню (Н 2 О2) є сильним окисником, причому акцептором так само, як і в озону служить атомарний кисень. Через труднощі отримання у великих кількостях і дорожнечі перекис водню широкого застосування на практиці водопостачання не придбала.

Імовірно, основним механізмом антибактеріальної дії перекису водню є утворення супероксидних і гідроксильних радикалів, які можуть надавати або пряму цитотоксичну дію, або опосередковану, що призводить до пошкодження ДНК.

Перекис водню забезпечує знезараження води без утворення токсичних продуктів, що забруднюють зовнішнє середовище. Реагент не змінює органолептичних властивостей води та значно знижує її кольоровість (до 50%), що дуже цінно для знезараження пофарбованих вод. До недоліків методу відносяться: необхідність введення каталізаторів для прискорення вивільнення атомарного кисню і рідка форма препарату.

Знезараження іонами срібла.

За сучасними уявленнями, іони срібла сорбуються клітинною оболонкою і після досягнення надмірної концентрації проникають у мікробну клітину. Іони срібла блокують функціональні групи основних ферментних систем клітини, які розташовані в цитоплазматичній мембрані або в периплазматичному просторі.

Практично метод знезараження сріблом може бути застосований для знезараження та консервації невеликих обсягів води на об'єктах з автономними системамиводопостачання.невеликих індивідуально-групових запасів води.

Найбільшого застосування набуло використання електролітичного або анодорозчинного срібла. Метод заснований на розчиненні срібного електрода (анода) під час пропускання постійного струмучерез знезаражувану воду. Електролітичне введення реагенту дозволяє автоматизувати процес знезараження води, а іони гіпохлориту і перекисних сполук, що утворюються при цьому на аноді, посилюють бактерицидну дію анодорозчинного срібла.

Позитивними сторонами знезараження води сріблом є незмінність її органолептичних властивостей. Срібло надає виражену післядію, що дозволяє консервувати воду терміном до 6 місяців і більше, що особливо важливо у випадках, коли виникає потреба у тривалому зберігання води (оборонні споруди, кораблі ВМФ). До переваг способу відноситься автоматизація процесу точного дозування реагенту.

До недоліків методу слід віднести труднощі дозування, повільну та ненадійну бактерицидну дію, а також сильний вплив на бактерицидний ефект фізико-хімічних властивостей води, особливо вмісту в ній хлоридів. Срібло є дорогим та дуже дефіцитним реагентом. Срібло не чинить спороцидної дії, але проростання суперечок у присутності іонів срібла затримується. Віруліцидна дія іонів срібла проявляється лише при високих концентраціях – 0,5 – 10 мг/л. Необхідний бактерицидний ефект при концентрації срібла 0,06 – 0,1 мг/л досягається після експозиції 2-6 годин, а в ряді випадків – через 24 години. Можливий розвиток стійкості до срібла у патогенних мікроорганізмів. Ефективними робочими концентраціями срібла є 0,2 – 0,4 мг/л. Водночас ГДК у воді цього металу, встановлена ​​за токсикологічною ознакою шкідливості, становить 0,05 мг/л. Хоча деякі дослідники повідомляють про відсутність негативного впливу срібла в концентрації 0,2 – 2,0 мг/л на організм лабораторних тварин та культуру тканин, у «Посібнику з контролю якості питної води» ВООЗ наголошується, що такий вміст срібла є небайдужим для здоров'я людини .

Знезараження іонами міді.

Мідь, як і срібло, будучи олігодинамічним металом, має інактивуючу дію на бактерії та віруси, але у більших концентраціях, ніж срібло.

На думку деяких авторів, іони міді порушують бар'єрні функції бактеріальних мемебран, що веде до зміни їхньої проникності. Інші вважають, що токсична дія іонів міді пов'язана із взаємодією з SH-групами бактеріальних білків та ферментів, що призводить до утворення дисульфідних зв'язків. Можливий зворотний процес – відновлення SH-групи речовинами, що генеруються клітиною в процесі її життєдіяльності. У цьому випадку дію іонів міді можна визначити як бактеріостатичну. Інактивація мікроорганізмів міддю протікає повільніше. Чим вільним хлором чи хлораміном. На ефективність знезараження води мідків впливають фізико-хімічні показники якості води.

Знезараження препаратами йоду

Механічні способи.

У процесі фільтрації за рахунок абсорбційних та адгезійних механізмів, явищ сорбційної взаємодії мікроорганізмів з різними матеріалами відбувається очищення води від бактеріальних та вірусних агентів. Ультрафільтрація, сорбційна та мембранна технологіязнаходять останніми роками дедалі більше застосування на практиці водопідготовки, оскільки ці методи високоефективні при звільненні води від патогенних мікроорганізмів, вірусів, найпростіших.

Переваги методу:

1. метод не погіршує фізико-хімічні показники води, що обробляється;

2. простий, економічний та доступний в експлуатації;

Існує думка, що фільтраційні та сорбційні способи власними силами не забезпечують необхідного рівня очищення води від мікроорганізмів. Тому лише поєднання цих способів із хімічними знезаражуючими реагентами дозволяє досягти потрібних результатів. Хоча є дані про зростання бактерій на фільтрах, а імпрегнація у використовувані фільтри срібла дає обмежений ефект. З цієї причини «Посібник з контролю якості питної води» ВООЗ (1994) наполегливо рекомендує використовувати фільтри лише для питної води, безпечної у мікробіологічному відношенні.

Комбіновані методи.

Недоліки традиційних способівзнезараження питної води змушують дослідників шукати нові, засновані, як правило, на комбінованій дії двох або кількох факторів. У комбінації можуть бути лише хімічні агенти або фізичні фактори, пропонуються також фізико-хімічні способи.

Як комбіновані хімічних способіврозглядаються використання хлору і озону, препаратів хлору з перекисом водню, іонами срібла та міді, перекису водню з озоном, іонами срібла та міді тощо. та більш вираженому антимікробному ефекті.

Для знезараження питної води пропонуються комбіновані фізичні способи, зокрема поєднання УФІ та УЗК, термічна обробка з УЗК або g – випромінюванням, комплекс електричних впливів. Характерними недоліками комбінованих фізичних способів є відсутність післядії та способу оперативного контролю за ефективністю знезараження води.

Останнім часом велика увага приділяється фізико-хімічним способам знезараження питної води. Особливий інтерес викликає поєднання УФД із хімічними дезінфектантами. Пропонується спільне використанняУФІ з іонами срібла та міді, можливе використання УФІ з хлором та перекисом водню, УЗК із хлором. Крім отримання більш високого антимікробного ефекту, можна усунути один з недоліків УФІ – відсутність післядії.

Встановлено, що в результаті попереднього введення у воду окислювачів (озону, перекису водню) і подальшої обробки УФІ утворюються вільні радикали, які в свою чергу є більш потужними окислювачами. При спільній дії УФІ та окислювачів відзначено значне посилення швидкості та ступеня інактивації бактерій порівняно з дією кожного агента окремо.

Серед інших перспективних фізико-хімічних способів знезараження, що знаходяться на стадії лабораторних досліджень, можна відзначити: вплив постійного електричного поля з іонами срібла та міді, УЗК із перекисом водню або хлором, лазерне випромінювання з іонами міді.

4.2. Спеціальні методи.

Знезалізнення.

Підвищена кількість заліза зустрічається, як правило, у глибоких підземних водах і рідше у поверхневих та ґрунтових водах.

Підвищений вміст заліза у воді не загрожує шкідливими наслідками для здоров'я, але залізо надає воді специфічного (чорнильного, металевого) присмаку, робить його каламутним і кольоровим, залишає іржаві плями на білизні. Крім того, випадання заліза в осад зменшує, а розмноження залізобактерій може повністю закрити просвіт у трубах невеликого діаметру.

Знезалізнення підземних вод проводиться безреагентними аераційними методами. В основі методів лежить попередня аерація води з метою видалення вільної вуглекислоти та сірководню, підвищення рН, збагачення киснем повітря, подальшого утворення гідроксиду заліза та видалення з води осадженням або фільтруванням.

У підземній воді залізо переважно міститься у вигляді двовуглекислих солей Fe(НСОз) 2 . Це - нестійка сполука, що легко гідролізується:

Fe(HCO 3) 2 +2Н 2 О→Fe(OH) 2 +2Н 2 СО,
Н 2 3 → Н 2 Про + 2 .

Гідрат закису заліза Fe(OH) 2 залишається в розчині, а при дотику на поверхні з повітрям збагачується киснем, окислюється і переходить у нерозчинний гідрат окису - Fe(ОН) 3 , що випадає в осад:

4 Fe(OH) 2 + 2 Н 2 О + О 2 → 4 Fe(OH) 3

Штучна аерація посилює цей процес, і реакція йде тим успішніше, що вище за рН води. Аерація проводиться у бризгальному басейні на градирні або компресором; після утворення пластівців гідрату окису заліза воду звільняють від них у відстійниках та на швидких фільтрах. Знезалізнення поверхневих вод проводиться реагентними методами. Як реагенти виступають сульфат алюмінію, вапно і хлор.

Вм'ячення.

Пом'якшення – зниження природної жорсткості води.

Проводиться різними методами, але важлива сторона пом'якшення води одна: видалення катіонів кальцію (Са 2+) та магнію (Mg 2+).

Методи пом'якшення поділяються на: а) реагентні; б) іонного обміну або катіонітові; в) нагрівання.

а) з реагентних методів найбільш поширений вапняно-содовий.

Вапно, внесене у воду у більшій кількості, ніж потрібно для зв'язування вуглекислоти, вступає в реакцію з бікарбонатними солями кальцію і переводить їх у карбонатні солі, що випадають в осад:

Са(НСО 3) 2 + Са(ОН) 2 = 2СаСО 3 + 2Н2О.

Залишається сульфатна жорсткість, для усунення якої вводиться розчин соди.

CaSO 4 + Na s CO 3 = Na 2 SO 4 + CaCO 3 .

Перехід у нерозчинний стан солей магнію відбувається при взаємодії з вапном і за високої лужності - рН 10,2-10,3.

Треба мати на увазі, що таке реагентне пом'якшення пов'язане з утворенням рясного осаду, який не можна скидати у водойму. З цим доводиться рахуватися при пом'якшенні технічної води.

б) катіонітне пом'якшення засноване на властивості деяких нерозчинних речовин обмінювати іони натрію, водню та інші на іони кальцію, магнію, витягуючи їх з води і тим самим пом'якшуючи її. Цей процес відбувається при фільтрації води через катіоніти на так званих іонообмінних фільтрах.

Як катіони використовуються іонообмінні смоли. Їх перевага: стійкість, високі пористість та площа зіткнення з водою та іонообмінна здатність. Для обробки використовують катіоннообмінні смоли – еспатит-4, СБС та аніонообмінні – ЕДЕ-1О.

в) пом'якшення шляхом нагрівання (кип'ятіння) засноване на переході двовуглекислих розчинних солей кальцію в нерозчинні вуглекислі та солей магнію - в гідрат окису магнію:

Са(НСО 3) 2 = СаСО 3 + CO 2 + Н 2

Mg(НСО 3) 2 = MgСО 3 + CO 2 + Н 2

MgСО 3 + Н 2 О = Mg (ОН) 2 + CO 2

Цим шляхом можна позбутися тільки усувної (бікарбонатної) жорсткості.

Опріснення, знесолення.

Під опрісненням розуміється зниження вмісту солей у воді до ступеня, що відповідає якості питної води, тобто 1000 мг/л. Знесолювання - повне чи майже повне видалення з води розчинених у ній солей.

Найбільш поширеними способами опріснення є дистиляція, іонний обмін, електродіаліз та гіперфільтрація.

Метод дистиляціїзаснований на випаровуванні води з наступною конденсацією. Недоліками методу є погані органолептичні властивості води внаслідок надходження до неї продуктів термічного розкладання органічних речовин та низька мінералізація.

Іонообмінний метод– воду пропускають через катіонітові та аніонітові фільтри, в результаті відбувається обмін іонів та видаляються розчинені солі.

Метод електродіалізузаснований на тому, що при пропущенні постійного струму через шар води аніони розчинені у воді солей рухаються до анода, а катіони - до катода. Вода поміщається в трикамерну посудину або резервуар, середня камера відокремлена від сусідніх пористими перегородками (діафрагми), а крайні камери опущені електроди. При пропуску струму іони солі (наприклад, NaCl) із середньої камери, де знаходиться вода, що знесолюється, переходять у крайні (аніони С1 - в камеру з анодом, а катіони Na ​​+ в камеру з катодом).

Метод дозволяє керувати процесом та зупинити його при досягненні заданого результату.

Гіперфільтрацією називають процес фільтрування води через напівпроникні мембрани, що затримують гідратовані іони солей та молекули органічних сполук.

Обезфторування та фторування .

Насправді з багатою фтором водою доводиться зустрічатися лише за водопостачання з підземних джерел. Для дефторування використовують реагентні (методи осадження) та фільтраційні. Реагентні методи засновані на сорбції фтору свіжоосадженими гідроксидами алюмінію та або магнію. Цей метод рекомендується при обробці поверхневих вод, коли, крім дефторування, потрібно ще освітлення та знебарвлення. Більш практично і досить ефективно фільтрування через активований окис алюмінію (AI 2 O 3), що має по відношенню до фтору сорбційну здатність. Висота фільтру, завантаженого сорбентом, 2 м, швидкість фільтрації - 5 м/год.

Фторування води є ефективним засобомзниження захворюваності на карієс зубів. Для фторування води застосовують фторид натрію, кремнефтористу кислоту та її натрієву сіль, фторид-біфторид амонію, що додаються до води дозуючими пристроями. До реагентів пред'являються такі вимоги: висока протикаріозна дія при меншій потенційній токсичності, відсутність отруйних домішок (миш'як, солі важких металів), хороша розчинність у воді, безпека для персоналу (мале пилення), можлива низька корозійна активність. Фторування краще проводити після фільтрів перед резервуарами чистої води. Необхідний ретельний лабораторний контроль, щоб не завищити вміст фтору вище за норму СаНПіН для даного кліматичного району. Контроль за вмістом фтор-іону має бути автоматизований.

МІНІСТЕРСТВО ОБОРОНИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ ГОЛОВНЕ ВІЙСЬКОВО-МЕДИЧНЕ УПРАВЛІННЯ

ВІЙСЬКОВО-МЕДИЧНА АКАДЕМІЯ

(ВМедА)

Екз.№

№ держреєстр.

Інв. № ________

СТВЕРДЖУЮНачальник академії Заслужений діяч науки РФ доктор медичних наук, професор генерал-майор медичної служби Б. Гайдар

ВРІД начальника НДЦ ВМедА доктор медичних наук професор полковник медичної служби		С. Пелешок
ВРІД начальника НДВ харчування та водопостачання НДЦ ВМедА кандидат медичних наук полковник медичної служби		В. Майдан
Науковий керівник ВРІД заступника начальника НДВ харчування та водопостачання НДЦ ВМедА кандидат медичних наук майор медичної служби
Відповідальний виконавець старший науковий співробітник НДВ харчування та водопостачання НДЦ ВМедА кандидат біологічних наук		Є. Сорокалетова

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2002

СПИСОК ВИКОНАВЦІВ

Науковий керівник роботи|: ВРІД заступника начальника НДВ харчування та водопостачання кандидат медичних наук майор медичної служби
Відповідальний виконавець: старший науковий співробітник НДВ харчування та водопостачання кандидат біологічних наук		Є. Сорокалетова (реферат, вступ, 18.03.2002р. розділи 1, 2, 3, висновок)
		Є. Гвардіна
Молодший науковий співробітник НДВ харчування та водопостачання		Є. Кравченко (розділ 1)
Молодший науковий співробітник НДВ харчування та водопостачання		І. Коновалова
Доцент кафедри ОВГ кандидат медичних наук		В. Нариков 18.03.2002р. (розділ 1, реферат, вступ, висновок)
Начальник науково-дослідного відділу доктор медичних наук професор полковник медичної служби		С. Матвєєв

РЕФЕРАТ

Звіт - 77 стор., 1 кн., 20 табл., 146 іст.

ЯКІСТЬ ВОДИ, ОЧИЩЕННЯ ВОДИ, ПРИРОДНІ

МІНЕРАЛЬНІ СОРБЕНТИ

Об'єктом дослідження були природні мінеральні сорбенти (ПМС), перспективні для застосування у процесах очищення та кондиціювання води: Шунгіт, кремінь, глауконітовий вапняк.

Мета роботи

При проведенні НДР сучасними біологічними та фізико-хімічними методами показано, що ПМС ефективно очищають воду від забруднень. Для очищення води від іонів важких металів найбільш перспективними ПМС виявилися кремінь та глауконітовий вапняк. Їх ефективність перевершує активоване вугілля (АУ) та шунгіт.

Всі вивчені ПМС видаляють фенол із води в концентрації до 50 ГДК. При більш високих концентраціях фенолу ефективність шунгіту вище, ніж кремені та глауконітового вапняку при всіх параметрах модельної води.

ПМС очищають воду від надмірного вмісту іонів заліза, причому Шунгіт за ефективністю перевищує АУ, кремінь та глауконітовий вапняк у 2 рази.

ПМС мають виражені сорбційні властивості щодо бактерій Е. соli штам К12, спор В. subtilis і С. реrfringes, знижуючи вміст мікробних агентів не менше ніж у тисячу разів.

Шунгіт проявляє специфічну активність в усуненні з води частинок радикальної та іон-радикальної природи, значно перевищуючи в цьому відношенні як кремінь та глауконітовий вапняк, так і АУ (56, 36 і 31 раз відповідно).

Вода, оброблена ПМС, покращує свою якість за рахунок глибокого очищення від хімічних забруднень, зниження токсичності, а також підвищує біологічну активність за рахунок збагачення есенціальними макро- та мікроелементами.

Технології та очисні пристрої, що використовують ПМС не поступаючись, а часом перевищуючи ефективності АУ, значно дешевше за собівартості. Росія має у своєму розпорядженні потужну сировинну базу ПМС, що робить їх використання перспективним у водоочищенні.

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ, УМОВИХ ПОЗНАЧЕНЬ,

Символів, одиниць і термінів

	активоване вугілля
	всесвітня організація охорони здоров'я
	індекс забрудненості води
	поверхнево активні речовини
	гранично-допустима концентрація
	природні мінеральні сорбенти
	хлорорганічні пестициди

ВСТУП................................................. ..........................
1. Якість питної води та способи його поліпшення (Вибір напряму досліджень) .......................................
1.1. Якість води вододжерел............................................
1.2. Існуючі та перспективні способи покращення якості води........................................................ ....................................
1.3. Природні мінеральні сорбенти - перспективні матеріали у процесах покращення якості води.
1.3.1. Вуглецевмісні породи - шунгіти.
1.3.2. Кремнеземні та крем'янисті породи.
1.3.1. Карбонатні породи........................................
2. МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ...............................
3. ЕКОЛОГО-ГІГІЄНІЧНЕ ВИВЧЕННЯ ЗАСТОСУВАННЯ ПРИРОДНИХ МІНЕРАЛЬНИХ СОРБЕНТІВ ДЛЯ ПОКРАЩЕННЯ ЯКОСТІ ВОДИ..................................... .....................
3.1. Вплив природних мінеральних сорбентів на органолептичні властивості води........................................... ...
3.2. Вплив природних мінеральних сорбентів на хімічний склад води........................................... ...........................
3.2.1. Неорганічні токсиканти.......................................
3.2.2. Органічні токсиканти.........................................
3.3. Вплив природних мінеральних сорбентів на мікробіологічні показники води.
3.4. Токсико-гігієнічна оцінка води, що пройшла фільтрацію через фільтри, що містять природні мінеральні сорбенти. ......................................
3.5. Біологічна дія води, активованої кремнем................
ВИСНОВОК ................................................. ...........................
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛОГ.................................

ВСТУП

Актуальність цього дослідження пов'язана з посиленням антропогенного та техногенного впливу на біосферу в Російській Федерації /1-7/.

Найбільший прес екотоксичності відчуває водне середовище, будучи кінцевим резервуаром більшості забруднюючих речовин. За останні 30 років змінилася структура використання води, що виразилося у різкому збільшенні соціальної складової водокористування. Частка господарсько-питного водопостачання зросла з 9% 1970 р. до 21% 1999 р. /8/. У зв'язку з цим реально існує проблема якості питної води, що визначається забрудненням природної води, незадовільним очищенням її на водопровідних станціях, вторинним забрудненням у мережах, що розводять. У ситуації, що склалася на сьогоднішній день, найбільш перспективним підходом до забезпечення населення РФ і особового складу ВС якісною питною водою є застосування засобів і методів додаткового очищення та підготовки води в місці використання, у тому числі, у місцях дислокації сил армії та флоту /9/.

В даний час водоочищення стає одним із найпоширеніших технологічних процесів. Цим визначається особлива актуальність питання здешевлення очищення питної, технічної та стічних вод. У цьому досить перспективним представляється застосування природних сорбентів, родовища яких є біля РФ. У літературі з'являється дедалі більше повідомлень про ефективність застосування природних сорбентів видалення з води дисперсних домішок, нафти і нафтопродуктів, поверхнево-активних речовин, барвників, радіоактивних забруднень та інших. /10÷16/.

Сьогодні при використанні природних сорбентів для видалення води зазначених речовин, як правило, панує емпіричний підхід, що ускладнює проведення технологічних процесів в оптимальних умовах.

У зв'язку з цим необхідна розробка наукових основ використання природних сорбентів у водопідготовці, для чого слід підсумовувати наявні відомості про їхнє застосування, а також намітити раціональні шляхи їх використання у конкретних технологічних процесах водоочищення.

Мета роботиполягала в експериментальній оцінці ефективності використання природних мінеральних сорбентів для очищення та кондиціювання води.

Для досягнення вказаної мети необхідно вирішити наступні завдання:

1. Оцінити ефективність природних мінеральних сорбентів у процесах очищення питної води від хімічних та мікробіологічних забруднень.

2. Вивчити токсико-гігієнічні показники води, що пройшла очищення на природних мінеральних сорбентах (ПМС).

3. Вивчити біологічну дію води, що пройшла очищення ПМС.

4. Оцінити можливість застосування ПМС для індивідуального та колективного доочищення питної води.

Дана робота виконана в НДЛ перспективних технологій очищення води НДВ харчування та водопостачання НДЦ Військово-медичної академії з січня 2000 по березень 2002 року відповідно до Директиви ДВМУ МО РФ № 000/7/4/3979 від 05.08.99 р.

У НДР знайшли свій розвиток дослідження, що проводилися у Військово-медичній академії в 1993 - 2001 роках і отримали відображення в ряді звітів, статей та монографії / 17 - 24 /.

1. ЯКІСТЬ ПИТНОЇ ВОДИ І СПОСОБИ ЙОГО КРАЩЕННЯ(Вибір напряму досліджень)

1.1. Якість води вододжерел

За даними Державного водного кадастру найбільш поширеними забруднюючими речовинами поверхневих вод суші є нафтопродукти, феноли, хлорорганічні пестициди (ХОП), легкоокислювані органічні речовини, сполуки міді та цинку. У деяких районах виявляються комплекси нікелю, амонійний і нітритний азот, а також специфічні полютанти, характерні для окремих виробництв - лігнін, лігносульфонати, ксантогенати, метилмеркаптан, анілін /25/.

В останні роки на тлі деякого зниження валового обсягу водовідведення простежується тенденція до збільшення питомої ваги неочищених стічних вод, що скидаються у водні об'єкти /8/. За даними Мінприроди, загальний обсяг забруднених стічних вод, що скидаються у водойми, становить 28 км3/рік, з них нормативно очищених лише 10% (2,8 км3). У комунальному господарстві очищується лише 13% стоків. У водоймища країни щорічно скидається 1000 т цинку, 700 т нікелю, 150 т міді та хрому та 120 т кадмію. Даної кількості токсикантів достатньо для забруднення понад 500 км3 води, що можна порівняти з річним стоком річок Росії /26÷28/.

У ряді місць середньорічна концентрація забруднюючих речовин перевищує 5 ГДК за трьома і більше показниками (у р. Неві - д. Новосаратівка, р. Нарве - м. Іван-місто, р. Онєзі - с. Порог, р. Пн. Двіне - с. .Усть-Пінега) / 25 /.

У водосховищі Пролетарське - Ростовська обл., нар. Пелимма, нар. Об та ін. Середньорічна концентрація нафтопродуктів, фенолів, сполук міді склала не менше 30 ГДК /25/.

Випадки екстремально високого рівня забрудненості води спостерігалися у нар. Пуртсе (феноли 213÷240 ГДК), нар. Косьве (сполуки заліза - 157 ГДК, з'єднання міді - 160 ГДК), нар. Чусовий (з'єднання хрому - 720 ГДК), Братському вдхр. (метилмеркаптан - 300-500 ГДК), нар. Клязьмі (нафтопродукти - 176 ГДК), нар. Охінка (нафтопродукти - 120 ГДК) /25/.

Особливу небезпеку становлять аварійні ситуації на виробництвах, як у воду потрапляють шкідливі речовини у концентраціях до 1000 ГДК /29, 30/.

Сільськогосподарське виробництво також робить свій внесок у забруднення вододжерел.

Із загальної кількості використовуваних у сільському господарстві ХОП 1÷5% надходять у поверхневі води, близько 5% мігрують у нижні горизонти ґрунту та підземні води. Найвищий рівень забруднення води ХОП відзначений у басейнах Волги, Обі, Амура, Уралу, Дніпра, Терека, Пясини. Високі концентрації ХОП зазначені у водних об'єктах як зон інтенсивного землеробства і виробництва ХОП, а й у районах, де їх застосування було відсутнє чи мінімальним, що свідчить про глобальне поширення ХОП /31/.

Більшість водних об'єктів РФ є джерелами питного водопостачання, тому зростання забрудненості природних вод все більше загострює проблему забезпечення населення доброякісної. питною водою /7/.

Обстеження водозаборів міст показало, що деякі з них характерне забруднення води, класифіковане як " високе " і " надзвичайно високе " . Особлива небезпека виникає там, де забруднення обумовлено наявністю високотоксичних сполук (Томський, Тюменський, Курганський водозабори) /29/.

Проблеми із забезпеченням питною водою існують і у Північно-Західному регіоні РФ. Джерелом водопостачання населення Санкт-Петербурга та частини Ленінградської області служить Ладозьке озеро.У той же час в Ладозьке озеро надходять стічні води від підприємств промисловості та агропромислового комплексу величезних територій (Ленінградської, Псковської, Новгородської, Тверської, Архангельської та Вітебської областей, республіки Карелії та частини Фінляндії). Загальний обсяг забруднених стічних вод, що у озеро, становить 400 млн. м3 на рік. Стоки містять понад 600, з яких 300 – токсичні. У результаті стан озерної екосистеми наблизився до критичного /32/.

Під впливом господарської діяльності, що ведеться на берегах Ладозького озера та його водозборі, водоймище до середини 80-х років XX століття перейшло з оліготрофного в мезатрофний стан. При збереженні антропогенного навантаження на сучасному рівні озеро може в найближчі десятиліття перетворитися на евтрофну водойму, що матиме катастрофічні наслідки для водопостачання Санкт-Петербурга. Вже сьогодні річка Нева, будучи майже єдиним джерелом питного водопостачання Санкт-Петербурга, забруднена протягом усього. Навіть на початку евтрофування Ладозького озера спостерігається підвищений вміст токсикантів. Перевищення ГДК встановлено по нафтопродуктах, свинцю, кадмію, кобальту, нікелю, хрому, цинку, миш'яку, берилію, титану, ртуті /33 ÷ 35/.

Крім того, Нева є важливою транспортною артерією та нічим не захищена від техногенних аварій. Так, внаслідок аварії з нафтоналивним танкером у гирлі Неви восени 1999 р. мазутом було забруднено всю акваторію річки, але в дні створилося депо токсичних речовин /24/.

Стрімке погіршення якості води Ладозького озера, триває надходження забруднених стічних вод, визначають якість невської води, що надходить до Санкт-Петербурга. Клас якості води у фоновому створі за 2 км вище міста знизився і вони характеризуються як IV клас ("забруднені"). Збільшення індексу забрудненості води (ІЗВ) відбулося в основному за рахунок зростання середньорічних концентрацій летких фенолів. Так, концентрація фенолів у фоновому створі становила 7 ГДК, а загалом по р. Неве – 10 ГДК. Найбільша забрудненість вод фенолами спостерігалася у гирлі Неви: у пробах, відібраних у лютому, червні та серпні. Їх концентрації склали 40÷50 ГДК /ЗЗ/. Максимальна концентрація фенолів (70 ГДК) була зафіксована у водах Неви у створі, розташованому нижче впадання р. Іжори.

Води Неви забруднені міддю та марганцем майже у всіх створах. Так, середньорічні концентрації становлять: міді – 4,7÷6,45 ГДК, марганцю – 1,1÷3,3 ГДК. Максимальна концентрація міді (19 ГДК) зафіксована в одному з найбрудніших стулок, розташованому нижче впадання р. Охти, марганцю (9,5 ГДК) - у гирлі Неви /36/.

Хронічне вплив токсичних речовин на водні системи у регіоні проявляється повсюдно. Йде інтенсивне накопичення токсикантів у гідробіонтах та їх передача харчовими ланцюгами. За даними ДержНДОРХ у Волховській губі Ладозького озера у 70÷80% особин сига, судака, ляща, плотви та йоржа спостерігаються токсикози, що досягають за рівнем виразності 2÷4 балів. У цьому районі тканини 20÷60% досліджених риб мають запах нафтопродуктів. У Свірській губі отруєння відзначалися у 50-60% риб. Хронічні інтоксикації зареєстровані у 30÷60% риб з гирлової ділянки р. Видлиця. У риб спостерігаються виражені незворотні патологічні зміни у життєво важливих органах: кардіоміопатія, гіперемія мозку, зерниста дистрофія печінки, новоутворення у різних органах. Відзначається висока загибель та порушення у розвитку молоді /36/.

Внаслідок вищевикладеного, надійнішим джерелом водопостачання є підземні води /37÷39/. Якість підземних вод визначається двома групами факторів: геологічними та антропогенними. Перша група факторів обумовлює якість підземних вод, пов'язану зі складом порід, що водовміщають, фізико-хімічними умовами їх формування та циркуляції, ступенем захищеності водоносних горизонтів перекривають глинистими екранами від поверхневого забруднення. Друга група факторів пов'язана зі ступенем техногенного навантаження, умовами господарювання та наявністю вогнищ забруднення /40/. Нині забруднення гідросфери торкнулося як поверхневих вододжерел, а й підземних вод. В результаті влучення в них різних комунальних відходів, речовин з великих звалищ хімічних відходів і т. д. (особливо в районах концентрації підприємств газонафтовидобувної промисловості) /41÷44/.

Використання підземних вод у Північно-Західному регіоні відстає від середньоєвропейських показників, хоча регіон має у своєму розпорядженні необхідні для цього водні ресурси. Природна якість підземних вод у регіоні надзвичайно різноманітна - від ультрапресних вод із недостатнім вмістом низки компонентів до слабомінералізованих вод, що є на межі можливого використання питних цілей /43, 44/.

Підземні води мають цілий ряд специфічних особливостей. З одного боку, вони здатні самоочищатися, з іншого - акумулюють і поширюють забруднюючі елементи на значні відстані. Водоносні горизонти Північно-Західного регіону по-різному захищені від поверхневого забруднення. Поряд із районами, де вони перекриті водотривкими відкладеннями, і, тим самим, захищені від забруднень (Карельський перешийок, девонське поле Ленінградської області тощо), виділяються райони з практично незахищеними водними ресурсами (Карелія, Іжорське плато). Особливо значно підземні води забруднені біля Гатчинського, Волосовського, Ломоносовського, Сланцевського, Кингисепского районів, де значне поширення отримали тріщинно-карстовые підземні води, які мають слабким ступенем захищеності від агентів забруднення з поверхні /43, 44/.

Для покращення водопостачання міст та інших населених пунктів пропонуються такі довгострокові заходи /14/:

Поліпшення стану та забезпечення дотримання режимів зон санітарної охорони та водоохоронних зон джерел питного водопостачання;

Посилення контролю якості води у джерелі водопостачання, створення системи автоматичного та оперативного контролю, розробка методик та засобів визначення ширшого спектру та комплексних показників забрудненості води у джерелі;

Розробка та впровадження адресної програми з ліквідації основних джерел забруднення водного джерела;

створення системи автоматичного контролю за скиданням забруднень;

Розробка заходів щодо зниження впливу поверхневого стокуна вододжерело;

Розробка математичної моделі водного джерела з урахуванням гідрохімічних даних та біохімічних процесів самоочищення з метою прогнозування якості води при зміні вхідних параметрів, збільшенні або зниженні скидів забруднень, аваріях та в інших ситуаціях;

Визначення пріоритетних водоохоронних заходів з їхньою техніко-економічною оцінкою на основі математичного моделювання різних ситуацій;

Вибір варіантів альтернативних водозаборів, збільшення кількості водозабірних споруд;

Використання додаткових джерел для водопостачання міста, зокрема підземних вод.

Всі ці заходи вимагають для здійснення значних матеріальних ресурсів достатнього тимчасового інтервалу.

1.2. Існуючі та перспективні способи покращення якості води

Централізоване водопостачання більшості населених пунктів Росії переважно ведеться із поверхневих вододжерел, що характеризуються високим рівнем забруднення /45/.

Існуючі споруди водопідготовки і технологічні процеси, що застосовуються, часто вже не в змозі забезпечити необхідну якість питної води, оскільки розраховані на рівні забруднення поверхневих вод, що існували 40÷50 років тому і, в основному, спрямовані на поліпшення насамперед органолептичних та мікробіологічних показників якості води.

У вітчизняному господарсько-питному водопостачанні використовуються типові технологічні схеми очищення: залежно від ступеня забрудненості вихідної води - двоступінчаста (відстійники або освітлювачі з шаром зваженого осаду - на першому ступені та швидкі фільтри - на другому ступені) або одноступінчаста (контактні освітлювачі) /45, 46/. Розглядаючи ці схеми із сучасних позицій, можна відзначити їх недостатню надійність та ефективність. Насамперед це зумовлено тим, що в них застосовуються застарілі споруди та реагентні методи очищення. Технології, що застосовуються, очищають воду, в основному, від дисперсних частинок.Молекулярно розчинені речовини та іони залишаються у воді. Таким чином, багато токсичні речовинине вловлюються на водоочисних спорудах та потрапляють у водопровідну мережу /47/.

Слід зазначити, що існуючі технологічні схеми здатні надавати негативний вплив.Так, застосовувані під час водопідготовки для знезараження води процедури хлорування та озонування, у разі наявності у воді органічних сполук, призводять до появи високотоксичних речовин.

Внаслідок хлорування води, що містить гумінові речовини фенольної природи, утворюються хлорфеноли, хлороформ і навіть діоксини /48, 49/. Поява в питній воді токсичних продуктів озонування - формальдегіду, бензальдегіду, ацетальдегіду, також може бути обумовлена ​​фізико-хімічними характеристиками природних вод. Озонування води, в якій присутні пестициди, може призвести до появи більш токсичних та стабільних недоокислених епоксидів з ненасиченими подвійними зв'язками. Наприклад, елдрин окислюється до діелдрину, гептахлор до гептахлорепоксиду /50/.

Дослідження вмісту хлорорганічних сполук у водозаборі м. Піткяранта та м. Приозерськ (Ладзьке озеро) та у водопровідній воді показало, що у процесі водопідготовки (хлорування) у 39 разів зросла концентрація хлороформу, у 5 разів – чотирихлористого вуглецю, у 4,5 рази 1,2-дихлоретан, в 4,4 рази - тетрахлоретан, в 8,3 рази - хлорбензолу, з'явилися трихлоретан і трихлорфенол (табл.1.) /48/.

Таблиця 1.

Речовина	Водозабір, мкг/л	Питна вода, мкг/л	ГДК, мкг/л
Хлороформ
Чотирьоххлористий вуглець
1,2-дихлоретан
Трихлоретан
Тетрахлоретан
Бромдіхлоретан
Трихлорфенол
Хлорбензол

Примітка: ВООЗ – всесвітня організація охорони здоров'я

Вода, що надходить з водойм до системи центрального водопостачання, попередньо піддається обробці на водопровідних станціях, внаслідок якої її якість приводиться у відповідність до вимог СанПіН 2.1.4.1074-01 «Питна вода».

Основними методами покращення якості питної води є її освітлення та знебарвлення (усунення каламутності та кольоровості), а також знезараження (звільнення від патогенних мікроорганізмів). При необхідності вода піддається спеціальним методамобробки: знезалізнення, пом'якшення, дезодорації, знефторування або фторування.

Освітлення та знебарвлення є першим етапом обробки води в очисних спорудах водопровідної станції. Здійснюються вони шляхом відстоювання води в резервуарах з подальшим фільтруванням через піщано-вугільні фільтри. Для прискорення осадження зважених частинок до води додають коагулянти – сірчано-кислий алюміній або хлорне залізо. Для прискорення процесів коагуляції застосовують синтетичний препарат поліакриламід (ПАА), що посилює злипання завислих частинок. Після коагуляції, відстоювання та фільтрації вода стає прозорою та, як правило, безбарвною, а також звільняється від яєць геогельмінтів та на 70-90 % від мікроорганізмів. Потім вода надходить у резервуар чистої води для знезараження.

Знезараження є основним процесом покращення якості води. Воно застосовується завжди під час використання поверхневих вод й у деяких випадках під час використання підземних вод. Знезараження проводять хімічними та фізичними методами.

До хімічних методів знезараження відносяться хлорування та озонування.

Хлорування – обробка води хлором або його сполуками – є найпоширенішим методом знезараження. Гігієнічна цінність методу полягає в ефективності його бактерицидної дії, економічності, доступності здійснення різних обсягів води.

Доза хлору, взята для хлорування, вважається оптимальною, якщо кількість залишкового хлору, що визначається у воді після 30-хвилинного контакту її з хлором, дорівнює 0,3-0,5 мг/л або після годинного контакту - 0,8-1,2 мг/л. Для знезараження води використовують також гіпохлориди (натрієві та кальцієві солі хлорноватистої кислоти) та хлорне вапно. Для знезараження води зазначеними сполуками активним початком також є НОС1 та ОС1-.

Недоліком хлорування є вміст у знезараженій воді залишків реагенту, який погіршує запах та смак води.

Озонування як метод знезараження води, з гігієнічної точки зору, має суттєві переваги перед іншими методами завдяки високій окисній здатності та вираженій бактерицидній дії реагенту. Озон покращує органолептичні властивості води; усуває кольоровість та сторонні запахи, які при хлоруванні не видаляються, зокрема, запахи нафти та нафтопродуктів; інактивує деякі пестициди та канцерогенні вуглеводні. Надлишковий озон не накопичується у питній воді, т.к. швидко розпадається із заснуванням молекулярного кисню. Доза озону, необхідна для знезараження води, дорівнює 0,8-4 мг/л, залежно від якості води, її температури, ступеня мінералізації, вмісту гумінових речовин. Тривалість контакту із водою від 3 до 10 хв.

Для знезараження води можуть застосовуватися інші фізичні методи - ультрафіолетове опромінення та ультразвук.

Ще на тему Основні методи покращення якості води:

1. Методи покращення якості питної води. Знезараження питної води при централізованому водопостачанні та в польових умовах