Основная цель очистки и обеззараживания воды – возможно более полное приближение ее свойств и состава к существующим гигиеническим нормативам и требованиям хозяйственно – технического характера.
Задачей очистки воды является или улучшение физических показателей, или освобождение ее от недопустимого количества некоторых химических ингредиентов. При этом намного уменьшается бактериологическая обсемененность воды, хотя она и не становится безопасной в эпидемиологическом отношении.
Одним из важнейших этапов очистки воды является повышение ее прозрачности путем снижения содержания взвешенных веществ, что особенно существенно для водопроводов, питающихся из открытых водоемов. Поскольку большинство механических примесей, содержащихся в водной среде, находится во взвешенном состоянии только благодаря ее движению, необходимо уменьшить скорость течения воды. Для указанных целей применяют различного вида горизонтальные отстойники, поступая в которые вола, переходя из узкого русла трубы в широкий резервуар, резко уменьшает скорость своего движения. В результате происходит сравнительно быстрое оседание крупнодисперсной взвеси. Затем воду пропускают через медленно действующий фильтр, где основным фильтрующим материалом служит кварцевый песок, на поверхности которого предварительно должна образовываться биологическая пленка из водного планктона и т.п. Только после этого процесса «созревания» фильтра размер его пор настолько уменьшается, что он может задерживать даже мельчайшие частицы, яйца гельминтов и бактерии. Попадая в воду, коагулянты гидролизуются и вступают в реакцию с двууглекислыми солями кальция и магния, причем образующиеся гидроокиси выпадают с образованием быстро оседающих хлопьев.
Сама технология коагулирования заключается в том, что 5% раствор коагулянта попадают в смеситель, где происходит быстрое перемешивание с водой, поступающей затем в камеру реактора. После завершения процесса хлопьеобразования она переходит в резервуар – отстойник, в котором задерживается на 2-3 ч. Конечной стадией очистки воды является фильтрация, для чего на водопроводных станциях используют так называемые скорые фильтры. Эти фильтры представляют собой железобетонные резервуары с двойным дном – нижним сплошным и верхним дырчатым, на которое укладывают поддерживающий слой гравия и слой песка. Последний служит основным фильтрующим материалом, причем на его поверхности образуется пленка из мелких хлопьев коагулянта, не успевших осесть в отстойники. Профильтрованная вода уходит из резервуара через специальные дренажные трубы со скоростью 5-8 м/ч. Периодически такой фильтр нуждается в промывке, поэтому очистные сооружения разбиваются на отдельные секции, работающие независимо друг от друга.
Для устранения неприятных запахов и привкусов используют метод хлорирования с предварительной аммонизацией и аэрированием волы путем ее разбрызгивания или дождевания, когда дурно пахнущие газы, например сероводород, улетучиваются в окружающую атмосферу.
Обеззараживание воды
Среди различных методов обеззараживания предложенных в разное время, наиболее широкое распространение получило хлорирование.
Обеззараживание можно проводить или непосредственно газообразным хлором или же такими хлорсодержащими веществами, как хлорная известь, гипохлориды натрия, кальция хлорамины. Первый способ отличается удобством эксплуатации, точностью дозировки и проявления бактерицидного влияния.
Механизм действия хлора связан с его гидролизом, обусловливающим образование соляной и хлорноватистой кислоты. При этом бактерицидное влияние хлора в основном определяется концентрацией хлорноватистой кислоты. Небольшие размеры и электрическая нейтральность ее молекул позволяют им проходить через оболочку бактериальной клетки и воздействовать на клеточные ферменты, в частности на SH-группы.
Если на крупных водоемах обычно используют газообразный хлор, то для обеззараживания небольших водоемов воды часто применяют хлорную известь, гипохлориды кальция и магния.
Хлор, поступающий в водную среду, сначала взаимодействует с органическими, коллоидными и даже легко окисляющимися неорганическими веществами, содержание которых определяет ее хлорпоглощаемость. Только после этого он может оказать свое губительное влияние на бактериальную гидрофлору, на что фактически затрачивается всего 1-2% от введенного количества. Для того чтобы иметь уверенность в достаточном обеззараживании воды, необходимо не только покрыть ее хлорпоглощаемость, но и иметь некоторый избыток активного хлора. Данную суммарную величину принято называть хлорпотребностью, концентрация хлора 1-3 мг/л дают в большинстве случаев вполне достаточный эффект. Однако, в некоторых случаях, особенно при содержании в воде больших количеств органических соединений, эту дозировку приходится значительно увеличивать.
Необходимым условием эффективности Обеззараживания является хорошее смешение и достаточные его контакт с водой. Бактерицидное действие сильнее всего выражено в течение первых 30 минут, поэтому это время считается минимальным при проведении хлорирования, в зимний период оно должно увеличиваться до 1 часа.
Сам процесс обеззараживания может осуществляться либо в резервуарах для чистой воды, либо непосредственно в водопроводной сети. Только при этом условии возможно обеспечить необходимый 30-ти минутный контакт воды с хлором при средней скорости ее движения 1м/с.
Для достижения большего дезинфицирующего эффекта прибегают к перехлорированию, т.к. обеззараживание воды более значительными дозами хлора, намного превышающими ее хлорспособность (10-20мг/л).
Для повышения эффективности обеззараживания можно использовать наиболее сложные методы. К таким методам относится двойное хлорирование, когда хлор вводится как до, так и после очистных сооружений. Широко используется и способ хлорирования с предварительной аммонизацией, т.е. прибавлением в воду раствора аммиака. В случае присутствия фенолов вода при этом не вызывает «аптечного запаха».
К химическим методам дезинфекции воды относится также использование бактерицидного действия ионов серебра, при взаимодействии которых с протоплазмой микроорганизмов происходит угнетение ферментов.
Одним из лучших методов обеззараживания воды служит ее озонирование. Попадая в водную среду, озон разлагается с образованием атомарного кислорода, благодаря сильному окислительному действию которого обеспечивается гибель бактериальной флоры, разрушение органических примесей. Этот метод не вызывает изменения химического состава воды и имеет большое преимущество перед хлорированием (т.к. не изменяет вкус воды).
К числу физических методов относят кипячение, облучение УФ лучами, воздействием ультразвука, токами высокой частоты и др.
Одним из эффективных методов является термическая обработка воды, т.к. 5-10 минутное ее кипячение вызывает гибель всех патогенных бактерий. К недостаткам данного метода относится ухудшение вкуса воды и быстрое развитие в ней микроорганизмов при повторном заражении.
Литература:
Основная
1. Новиков, Ю.В. Экология окружающей среды и человека /Ю.В. Новиков. – М: Ф-ПРЕСС, 2000.
Дополнительная
2. Алексеев, С.В. Экология человека; учебник /С.В. Алексеев, Ю.П. Пивоваров. – М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2001. – 640 с.
3. Гигиена с основами экологии человека: учебник под ред. П.И. Мельниченко. – М.: ГЭОТАР-Медицина, 2011. – 752 с.
4. СанПин 2.1.4.1074-01. «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованного водоснабжения».