НАЦИОНАЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

По мнению специалистов Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), главной целью "Руководства по контролю качества питьевой воды(1994)" является охрана здоровья населения, а рекомендуемые величины должны послужить основой при разработке национальных стандартов. Подчеркивается, что рекомендуемые значения не являются обязательными и предельно допустимыми. Для установления таких пре­дельно допустимых концентраций необходимо оценить рекомендуемые значения с учетом местной или национальной экологической, социально-экономической ситуации и культурной традиции. Таким образом, государственные приоритеты и экономические факторы могут оказать влияние при установлении стандартов в отдельных странах. Однако ни в коем случае интересы безопасности и охраны здоровья населения не должны приноситься в жертву политическим соображениям или удоб­ствам. Для введения стандартов и правил требуются соответствующие механизмы, экспертиза, а также законодательная база. Стандарты питьевой воды, как и другие гигиенические стандарты, не являются в полном смысле выражением МЕДИЦИНСКОЙ НОРМЫ (критерия оптимального состояния популяции).

Они в действительности являются примером социального вмешательства государства (общества), направленного на ограничение медицинских последствий и главным образом острых, потенциально связанных с потреблением питьевой воды, т.е. являются согласованными гигиеническими нормативами. Это мера первичной социальной (меди­цинской) профилактики. Рекомендации ВОЗ и нормативы (предельно-допустимые) в Национальных стандартах питьевой воды России и США представлены ниже. В настоящее время в России действующим остается Государственный стандарт бывшего Союза ССР "Вода питьевая" 2874-82 Гигиенические требования и контроль за качеством. Стандарт устанавливает, что "Питьевая вода должна быть безопасной в эпидемическом отношении, безвредна по химическом составу и иметь благоприятные органолептические свойства" и это согласуется с общими

принципами гигиенической экспертизы пищевой продукции (см. Введение). Однако их. компромиссный (договорный характер) отчетливо прослеживается при сравнении его фактических требований с аналогичными требованиями "Рекомендаций ВОЗ" и Национального стандарта США (1994, 204460).

Сравнение микробиологических требований ГОСТа "Вода питьевая" 2874-82 с другими нормативными документами (в том числе и проекта ГОСТА Р.Ф.) показывает, что он, исхода из сегодняшних гигиенических и эпидемиологических знаний, не может фактически обеспечить эпидемическую безопасность населения, связанную с "водным фактором" (см. Приложение 1, Табл. 1, 2). В первую очередь это замечание относится к ограниченному числу нормируемых ГОСТом "Вода питьевая" 2874-82 микробиологических показателей качества воды, которых всего два: число микроорганизмов (ОМЧ- общее микробное число) и коли-индекс. При этом следует отметить, что в отношении бактериаль­ных инфекций нормативы более строгие, чем в аналогичных требова­ниях "Рекомендаций ВОЗ" и Национального стандарта США (1994, 204460). Наиболее надежным следовало бы считать нормативы проекта ГОСТа "Вода питьевая" Р.Ф., где сохранена строгость требований в отношении бактерийных инфекций, установлен норматив в отношении вирусных инфекций (колифаг) и дополнительно включены паразитологические показатели безопасности (Приложение 1, Таблица 2).

Токсикологические показатели (химическая безвредность) также даны в сравнении, что позволяет уловить при сохранении целей стандартов национальные особенности нормирования (Приложение 2).

Сопоставление концентраций химических веществ, встречающихся в природных водах или добавляемых к воде в процессе ее обработки, свидетельствует (Приложение 2. Таблица 1), что во всех нормативных документах критерии безопасности установлены на близких уровнях, а имеющиеся различия скорее отражают методические традиции. К примеру, в США больший акцент делается на последствия для здоровья, а российские нормативы являются в большей мере гигиеническими, чем эпидемиологическими. Так, фтор в США до 4 мг/л, в отечественном же принят уровень иона, необходимого для первичной профилактики кариеса зубов. Более строгий норматив по бериллию в отечественном нормативе; мышьяк в рекомендациях ВОЗ. Но, с другой стороны, уровень фтора по токсическому воздействию во всех случаях одинаков. В зарубежных нормативах, как правило указываются основные последствия для здоровья и основные источники загрязнения питьевой в оды. В значительной мере это может быть отнесено и по отношению химических веществ, влияющих на органолептические свойства воды, встречающихся в при­родных водах или добавляемых к воде в процессе ее обработки (Приложение 2. Таблица 2). Органолептические (эстетические) показатели сопоставляются в (Приложение 2. Таблица 3), которые в Рекомендациях ВОЗ обозначены как вещества и показатели питьевой воды, которые могут вызывать жалобы со стороны потребителей. Этим подчеркивается сильная зависимость органолептических показателей от работы водопроводных станций (производителей). Указывается, к примеру, что высокая цветность своим внешним видом, алюминий - осадками, измененной цветностью, а аммиак- запахом могут послужить причиной жалоб со стороны потребителя. Приводятся данные по сравнению предельных концентраций некоторых значимых токсикологических показателей воды в ГОСТе "Вода питьевая" 2874-82, проекте ГОСТа Р.Ф. с Рекомендациями ВОЗ и нормативами Агенства по защите окружающей сре­ды (отделение воды 4601) США (Приложение 3). В этих нормативах еще более последовательно прослеживается ориентация зарубежных норма­тивов на отдаленные последстия здоровья. Нормативы Агенства по защите окружающей среды (отделение воды 4601) США имеют два уровня - оптимальный и допустимый, что подчеркивает необходимость сопоставления " риска и общественной пользы", т.е отслеживается роль экономического компонента при решении конкретных вопросов охраны среды. Бесспорным достоинством этих норм является указание на "потенциальное воздействие на здоровье" и источники загрязнения питьевой воды. Но с другой стороны, можно вновь утверждать, что здоровье (здоровая вода) населения в большей степени может быть обеспе­чено правильным выбором и охраной водоисточника. Различия в уровнях носят малопринципиальный характер, так как мониторинг за множеством химических соединений представляет собой утомительную и дорогостоящую процедуру и во всех случаях масса компонент остается вне контроля.

 

7. УКАЗАНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯМ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ЗАНЯТИЙ НА ЛЕЧЕБНОМ, ПЕДИАТРИЧЕСКОМ И СТОМАТОЛОГИЧЕСКОМ ФАКУЛЬТЕТЕ ПО ТЕМЕ: "ОЦЕНКА И ПРИНЦИПЫ БЕЗОПАСНОСТИ, ГИГИЕНИЧЕСКИЕ МЕЖДУНАРОДНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И НАЦИОНАЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ"

Цель занятия:

Изучить требования, предъявляемые к качеству питьевой воды, овладеть основными методами определения доброкачественности ее,Основные вопросы для теоретического собеседования и контролязнаний студентов:

- значение воды

- гигиенические требования к органолептяческим показателям питьевой в оды

- гигиенические требования к химическим показателям питьевой воды

- понятие о биогеохимических провинциях

- гигиенические требования к бактериологическим показателям питьевой в оды

- гигиенические нормативы качества питьевой воды

Алгоритм самостоятельной работы студентов:

- провести определение органолептических свойств воды (запах, цветность, мутность)

- провести количественное определение содержанияв воде железа, общей жесткости, сульфатов, хлоридов.

На основании полученных лабораторных исследований или решения ситуационных задач, (предложенных преподавателем), оформить протокол и дать заключение о пригодности ее дата питья.

-   7.4. Заключительное слово преподавателя,

Преподаватель подводит итоги занятия, указывает на допущен­ные опшбки и недочеты в ходе проведения самостоятеяьнойработы сту­дентов.

8. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

(проведение студентами самостотельных аналитических

исследований). 8.1 Фотометрический метод определения цветности.

Цветность воды определяют фотометрически - путем сравнения проб испытуемой жидкости с растворами, имитирующими цвет природ­ной в оды.

 

Аппаратура:

фотоэлектроколориметр КФК-2 (синий светофильтр, длина вол­ны 413 нм, кюветы с толщиной поглощающего свет слоя 10см).

Проведение испытаний:

В колбу отмеряют 100 мл исследуемой в оды, предварительно от­фильтрованной , и определяют оптическую плотность исследуемой про­бы в синей части спектра при длине волны 413 нм и в кювете 5,0 см, контрольной жидкостью служит дистиллированная вода.

Цветность определяют по градуированному графику и выражают в градусах цветности.

: Фотометрический метод определения мутности.

Определение мутности производят не позднее, чем через 24 часа после отбора пробы.

Проба может быть законсервирована добавлением 2-4 мл хлоро­форма на 1 л воды.

Мутность определяется фотометрическим путем сравнения проб исследуемой в оды со стандартными суспензиями.

Аппаратура:

фотоэлектроколориметр КФК-2 (зеленый светофильтр с длиной волны 530 нм, кюветы с толщиной поглощающего слоя 50,0 мм).

Проведение испытаний:

В кювету с толщиной поглощающего свет слоя 50,0 мм вносят хо­рошо взболтанную испытуемую пробу и измеряют оптическую плот­ность в зеленой части спектра (530 нм). Если цветность измеряемой в оды ниже 10 градусов по Сг - Со шкале, то контрольной жидкостью служит бидистиллированнаявода. Еслицветность измеряемой пробы выше 10 градусов Сг - Со шкалы, то контрольной жидкостью служит испытуе­мая вода, из которой удалены взвешенные вещества центрифугирова­нием или фильтрованием через фильтр.

Содержание мутности определяют по градуировочному графику в мг/л или ЕМ/л.

Результаты измерений выражают в мг/л (при использовании ос­новной стандартной суспензиикоалина) или ЕМ/л (единицы мутности на 1 л) (щжиспользовании основной стандартной суспензии формази-на). Переход от мг/л к ЕМ/л осуществляется, исходя из соотношения : 1,5 мг/л каолина соответствует 2,6 ЕМ/л формазина.

8.3. Измерение массовой концентрации обпдегй железа с сульфоса-лициловой кислотой.

Сущность метода:

Метод основан на взаимодействии ионов железа в щелочной сре­де с сульфосалициловой кислотой с образованием окрашенного в жел­тый цвет комплексного соединения. Интенсивность окраски, пропор­циональную массовой концентрации, измеряют при длине волны 400 ям. Диапазон измерения массовой концентрации общего железа без разбавления пробы 0,10 - 2,00 мг/л. В этом интервале суммарная по­грешность измерения находится в пределах 0,01 - 0,03 мг/л.

Аппаратура, реактивы:

фотоколориметр КФК-2 (фиолетовый светофильтр, длина волны

400 нм, кюветы с толщиной рабочего слоя 50 мм).

Колбы мерные 50 мл.

Кислота соляная плотностью 1,19 г/мл.

Аммоний хлористый молярной концентрации 2 моль/л.

Сульфосалициловая кислота 20-процентная.

Раствор аммиака (1 : 1).

Универсальная индикаторная бумага.

Проведение анализа:

Примассовойконцентрации общего Рене более 2,00 мг/л отбира­ют 50 мл исследуемой воды (при большей массовой концентрации F & пробу разбавляют дистиллированной водой) и помещают в коничес­кую колбу вместимостью 100 мл. Если проба при отборе не консерви­ровалась кислотой, то к 50 мл добавляют 0,2мл соляной кислоты плот­ностью 1,19 г/мл. Пробу воды нагревают до кипения и упаривают до объема 35-40 мл. Раствор охлаждают до комнатной температуры, пере­носят в мерную колбу вместимостью 50 мл, ополаскивают 2-3 раза по 1 мл дистиллированной водой, сливая эти порции в ту же мерную кол­бу.15атем к полученному раствору прибавляют 1 мл хлористого аммо­ния, 1 мл сульфосалициловой кислоты, 1 мл раствора аммиака (1 : 1), тщательно перемешивая после добавления каждого реактива. По инди­каторной бумаге определяют величину рН раствора, которая должна быть > 9. ЕслирНменее9, то прибавляют 1-2 капли раствора аммиака до рН > 9.

Объем раствора в мерной колбе доводят до метки дистиллирован­ной водой, оставляют стоять 5 мин для развития окраски. Измеряют оптическую плотность окрашенного раствора, используя фиолетовый светофильтр (400 нм) и кюветы 50 мм, по отношению к 50 мл дистилли­рованной воды, в которую добавлены те же реактивы. Массовую концентрацию общего железа находят по градировочному графику.

8.4 Определение общей жесткости. Сущность метода:

Основан на способности трилона Б (двунариевая соль этилендиа-мино-тетрауксусной кислоты) образовывать с ионами кальция и маг­ния растворимые бесцветные комплексы. Метод сводится к титрованию проб воды раствором трилона Б в присутствии индикатора - красителя.

Реактивы:

1. 0,05 N р-р трилона Б.

2.Буферный раствор.

3.Индикатор хром-темно-синий.

4.Раствор сернистого натрия.

5.Раствор солянокислого гидроксиламина.

6.0,1 N раствор соляной кислоты.

Проведение анализа:

В коническую колбу вносят 100 мл отфильтрованной испытывае­мой пробы или меньший объем, но разведенный до 100 мл. При этом суммарное содержание ионов кальция и магния во взятом объеме не должно превышать 0,5 мг-эквУ^УЗатем прибавляют 5 мл буферного рас­твора, 5-7 капель индикатора и сразу же титруют при сильном взбалты­вании 0,05 N раствором трилона Б до изменения окраски (синяя с зеле­новатым оттенком). Если на титрование было израсходовано более 10 мл 0,05 N раствора триилона Б, то это указывает , что в отмеренном объеме воды суммарное содержание ионов кальция и магния больше 0,5 мг-экв. В таких случаях определение следует повторить, взяв мень­ший объем и разбавив его до 100 мл воды.

Нечеткое изменение окраски указывает на присутствие меди и цин­ка. Для устранения этого влияния в пробу вносят 1-2 мл раствора суль­фида Na, после чего проводят испытание как указано выше.

Если после прибавления к отмеренному объему воды буферного раствора и индикатора титруемый раствор постепенно обесцвечивает­ся, приобретая серый цвет, что указывает на присутствие марганца, то в этом случае к пробе воды, отобранной для титрования, до внесения реактива следует прибавить 5 капель 1% раствора гидроксиламина. Если титрование приобретает крайне затяжной характер с неустойчивой и нечеткой окраской, что наблюдается при высокой щелочности воды, ее влияние устраняется прибавлением до внесения реактивов 0,1 N HCI в количестве необходимом для нейтрализации щелочности воды , с пос­ледующим кипячением, А затем делают как описано выше.

Обработка результатов:

Общую жесткость (X) в мг-экв/л вычисляют по формуле:

V - количество раствора трилона Б, израсходованного на титро­вание, мл

К - поправочный коэффициент к нормальности раствора трило­на Б

W - объем воды, взятый для определения, мл.

Расхождение между повторными определениями не должно пре­вышать 2 отн. %.

8.5 Определение содержания сульфатов.

Турбодиметричеекий метод.

Сущность метода,

Метод основан на определении сульфат-иона в виде BaSO в соля­нокислой среде с помощью гликолевого реагента.

Гликоль, введенный в реакционную смесь при осаждении сульфа­та бария, стабилизирует образование суспензии BaSO и делает возмож­ным турбодиметрическое определение сульфатов. Чувствительность метода 1 мг/л SO₄~².

Аппаратура, реактивы:

Фотоколориметр КФК-2. Пробирка 20 мл. Раствор соляной кислоты (1:1).

Гликолевый реагент - раствор хлористого бария в смеси гликоля (этиленгликоль) и этанола (этиловый спирт).

Гликолевый реагент дляраствора сравнения.

Проведшие анализа,

К 5 млисследуемой пробы и концентрата воды, отобранных в ци­линдр вместимостью 10 мл , прибавляют 1-2 капли соляной кислоты (1:1) и 5 мл гликолевого реагента . тщательно перемешивают;. После 30 мин. экспозиции измеряют оптическую плотность раствора фотоэ-дектроколориметром, в кюветах L=20 мм и светофильтром с длиной

волны 364 нм. Исследуемая проба воды с добавлением гликолевого ре­агента, приготовленного без ВаС1, является раствор ом сравнения. Со­держание SO находят по калибровочной кривой.

8.6. Определение содержания CL-иона титрованием.

Сущность метода.

Метод основан на осаждении ион-хлора в нейтральной или слабо­щелочной среде азотнокислым серебром в присутствии хр омов о-кисло­го калия в качестве индикатора. После осаждения хлорида серебра в точке эквивалетности образуется хромовокислое серебро, при этом жел­тая окр аска р аств ор а пер ехо дит вор анжев о -желтую.

Растворы:

Раствор AgNO 1 мл раствора эквивалентен 0,5 мг CL.

10% раствор AgNOj.

Раствор NaCL 1 мл содержит 0,5 мг CL.

Раствор гидроокиси AL.

5 % раствора хромовокислого калия.

Установка поправочного коэффициента.

В коническую колбу вносят 10 мл раствора хлористого Na и 90 мл Н₂О, добавляют 1 мл раствора хромовокислого калия и титруют рас­твором азотнокислого серебра до перехода лимонно-желтой окраски мутного раствор а в оранжево-желтую, не исчезающую в течении 15-20 с. Полученный результат считают ориентировочным, к оттитрованной пробе прибавляют 1 - 2 капли раствора NaCL до получения желтой ок­раски.

Эта проба является контрольной при повторном, более точном определении. Для этого отбираютновуюпорциюраствораНаСЬитит-руют AgNO₃ до получения незначительной разницы оттенков слабо­оранжевого в титруемом растворе и желтого в контрольной пробе.

v - количество AgNO, израсходонного на титрование, мл.

Поправочныйкоэфф. К

Проведение анализа

Качественное определение.

В пробирку наливают 3 мл водьш добавляют 3 капли 10 %раство-ра AgNO. Примерное содержание ион-CL определяют по осадку или мути в со отв етствии с треб ов аниями таблицы.

 

характеристика осадка или мути содержание CL. мг\л 1 . опалесценция или слабая муть 1- 10 2. сильная муть 10-50 3. образуются хлопья, осаждаются не сразу 50 - 100 4. белый объемный осадок более 100

Количественное определение.

В зависимости от результатов качественного определения отбира­ют 100 мл испытуемой в оды или меньший ее объем (10-50 мл) и доводят до 100 мл НО. Без разбавления определяются хлоридыв концентрации до 100 мг/л, рН титруемой пробы должен быть в пределах 6-10. Если вода мутная, ее фильтруют через обеззоленный фильтр, промытый го­рячей водой. Если вода имеет цветность 30, пробу обесцвечивают до­бавлением гидроокиси AL. Для этого к 200 мл пробы добавляют 6 мл суспензии гидроокиси AL, а смесь встряхивают до обесцвечивания жид­кости. Затем пробу фильтруют через беззольный фильтр. Первые пор­ции фильтрата отбрасывают. Отмеренный объем Н₂О вносят в две ко­нические колбы и прибавляют по 1 мл хромовокислого калия. Одну пробу титруют раствором азотнокислого серебра до появления слабо­го оранжевого оттенка, вторую пробу используют в качестве контроль­ной. При значительном содержании хлоридов образуется осадок AgCL, мешающий определению. В этом случае к оттитрованной первой про бе приливают 2-3 капли титрованного раствора NaCL до исчезновения оранжевого оттенка, затем титруют вторую пробу, пользуясь первой как контрольной.

Определению мешают: фгофосфаты в концентрации, превышаю­щей 25 мг/л, железо в концентрации 10 мг/л.

Бромиды и йодиды определяют в концентрациях, эквивалентных CL. При обычном содержании в водопроводной воде они не Мешают определению.

 

Обработка результатов.

Содержание CL-иона (Х) в мг/л вычисляется по формуле

где v - количество азотнокислого серебра, израсходованное на тит­рование, мл;

k - поправочный коэффициент к титру раств ора нитрата серебра;

g - количество ион-CL, соответствует 1 мл раствора азотнокисло­го серебра, мг;

V - объем пробы, взятый для определения, мл.

Расхождения между результатами повторных определений при содержании CL от 20 до 200 мг/л - 2 мг/л.

При более высоком содержании - 2 отн %.

ЧАСТЬ II.

ВЫБОР, ОЦЕНКА КАЧЕСТВА, ОХРAHA ИСТОЧНИКОВ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ХОЗЯЙСТВЕННО- ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ

 

1. ВЫБОР ВОДОИСТОЧНИКА ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Соблюдение национальных стандартов качества питьевой воды должно обеспечить безопасность водоснабжения. Правильный выбор водоисточника имеет первостепенное значение для обеспечения безопас­ного питьевого водоснабжения.

Источником воды для систем хозяйственно-питьевого водоснаб­жения могут быть поверхностные водные объекты (реки, водохранили­ща) и запасы подземных вод (грунтовые, межпластовые напорные и без­напорные). Выбор водоисточников всегда должен начинаться с экспертной оценки возможности использования подземных вод для нужд централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения!

Подземные воды.

Предпочтительность подземных вод в питьевом водоснабжении населения имеет за собой тысячелетний опыт многих поколений. В таб­лице 1 представлена сравнительная характеристика источников хозяй­ственно-питьевого водоснабжения (по С.Н.Черкинскому, 1975). Наибо­лее предпочтительными являются межпластовые воды (артезианские), так как они хороню защищены и влияние на их качество природных, социально-бытовых факторов, в т.ч. развитие промышленности, весь­ма ограниченное, загрязнение весьма редкое и они отличаются завид­ным постоянством состава и свойств. Основным определяющим факто­ром формирования качества межпластовых вод являются глубинные геологические структуры. В артезианских водоносных горизонтах (межпластовые напорные воды) различают следующие области: а) питания (с поверхности), б) напора и в) разгрузки,

В области питания водоносный горизонт обычно приподнят, воды имеют свободную поверхность, т.е. не отличаются от грунтовых. Химический состав подземных вод формируется в результате сочетания многих процессов, которые условно делятся на две группы:

1) химические: растворение, выщелачивание, сорбция, ионный обмен, образование осадка, биохимические явления;

2) механические, физико-химические и обусловленные недвижностью подземных вод, в силу которых происходит перенос веществ фильтрующимися породами, смешение, поглощение и выделение газов и др.

Среди микробиологических процессов, оказывающих большое влияние на состав подземных вод, существенное значение имеют окисление серобактериями сероводорода и серы до серной кислоты, отложение железа и марганца железобактериями, восстановление сульфатов до сероводорода и разложение нитратов с выделением азота и образованием аммиака. Чем дольше вода продвигается в водоносном горизонте и чем лучше он защищен от проникновения вышележащих вод или загрязнений, тем характернее ее химический состав и тем он более постоянный, что, по существу, может расцениваться как признак сани­тарной надежности водоносного горизонта.

В настоящее время необходимо считаться с возможностью изменения качества межпластовых вод под влиянием человеческой деятельности, что вызывает, во-первых, их истощение (Московская мульда, г. Минск), во-вторых, подсасывание высокоминерализованных (г. Березники) или грунтовых вод и, наконец, химическое и биологическое загрязнение (г.Шебекино).

Основные артезианские бассейны Европейской части СССР ( в Московском, Днепровско-Донецком, Западно-Сибирском и других бассейнах) были достаточно хорошо изучены и практически в ее центральной части сейчас либо сильно истощены, либо сильно загрязнены.

Эксплуатационные запасы и прогнозные ресурсы пресных подземных вод Архангельской области (в пределах Северо-Двинского артезианского бассейна, охватывающего большую часть ее территории) составляют 11.8 млн. м/сутки. Из этого большого объема питьевых вод, в основном хорошего качества, используется менее 3. На территории области разведаны и, в той или иной степени, подготовлены для промышленного освоения месторождения (участки) пресных подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения 25 наиболее крупных населенных пунктов. В настоящее время область имеет хорошую гидрогеологическую базу по подземным источникам, которые при массовом загрязнении поверхностных вод являются более защищенными, а следовательно и более надежными для питьевого водообеспечения. По своему качеству пресные подземные воды на большей площади их распространения соответствуют требованиям ГОСТ-2874-82 "Вода питьевая" и не требуют спецводоподготовки. Только в отдельных районах наблюдаются отклонения по содержанию железа, стабильного стронция и фтора. Исследования по выявлению и изучению очагов загрязнения подземных вод на территории области подтверждают, что очаги загрязнения подземных вод пока немногочисленны, локальны. Низкий уровень использования подземных вод для здорового питьевого водообеспечения населения ничем не может быть оправдан.

 

Следует отметить, что питьевая вода из централизованных систем водоснабжения с подземными источниками имеет в большинстве случаев себестоимость в 3-5 раз ниже, чем с поверхностными. На этой основе имеются прекрасные возможности для здорового водоснабжения Архангелъско-Северодвинской агломерации (Пермиловское месторождение пресных подземных вод ).

Подземные пресные воды, пригодные для целей питьевого водоснабжения, залегают на глубине не более 250-300 м.

Верховодка - подземные воды, залегающие наиб о лее близко к земной поверхности. В следствие поверхностного залегания, отсутствия водоупорной кровли и малого объема верховодка легко загрязняется и в санитарном отношении малонадежна и не может считаться хорошим источником водоснабжения.

Грунтовые воды - воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта. Они не имеют защиты из водоупорной кровли, а их область питания совпадают с областью их распространения. Грунтовые воды характеризуются весьма непостоянным режимом, так как их запасы пополняются за счет инфильтрации атмосферных осадков.

Поверхностные воды.

Рост городов привел к значительному использованию поверхностных вод. В связи с тем, что питание рек происходит главным образом за счет атмосферных осадков, химический состав воды находится в зависимости от гидрологических условий. Наряду с этим воды рек при своем формировании соприкасаются преимущественно с породами и почвами на поверхности земли, которые в большинстве случаев хорошо промыты и содержат мало растворимых солей. Поверхностные воды обычно мало минерализованы. Для поверхностных вод характерно большое со держание взвешенных веществ, пониженная прозрачность, зна­чительное органическое и бактериальное загрязнение, а также выражен­ные сезонные изменения качества воды. Содержание взвешенных веществ в реках изменяется от 2 до 10000, а солей - от 30 до 1500 иг /л.

В реках с малым содержанием солей растворенно до 40 (pp.Нева, Печора, Онега, С.Двина), а с повышенным - до 1200 мг/л (Эмба, Ишим). Содержание органических веществ в реках колеблется от 2 до 150 мг/л.

Часто немутная, прозрачная вода, отбираемая из незагрязненных поверхностных водоемов, имеет коричневую окраску за счет содержания в воде гуминовых веществ. Обычно под "гуминовыми веществами" рассматриваются как растворимые производные гуминовых кислот, так и другие вещества, переходящие в раствор в результате выщелачивания торфа, гумусовых веществ, создающие естественный полимерный комплекс из ароматического ядра, циклических групп с содержанием азота, периферийных аминокислот, остатков углеводородов.

К особенностям природных поверхностных вод в северных и севе-ро-восточных районах России, наряду с низкой температурой, малыми величинами минерализации (6-100 мг/л) и содержания фтора (0,01-0,3 мг/л), небольшой общей жесткостью (0,6- 0,8 мг-экв/л), значи­тельными колебаниями мутности, относят и их высокую цветность и окисляемость. Таким образом, признанным и наиболее типичным при­знаком, характеризующим присутствие в воде гуминовых веществ, является цветность речной воды, и на географических картах Северо-запада и Севера России мы находим множество топонимов - "Черная речка". Это лесные речки, цвет воды в которых темно-коричневый или почти черный. К примеру, цветность воды в речке Ижма в районе г.Архангельска составляет до 200-250 градусов по платино-кобальтовой стандартной шкале (ПКШ). В р.С.Двине у г.Архангельска цвет может достигать 180 градусов. В 1992 году годовой размах показателя составил от 35 (сентябрь) до 110 (июнь) градусов.

В случае водоснабжения гг.Архангельска, Новодвинска окраска сырой воды определяется не только ее природной цветностыо, но и сбросом окрашенных сточных в од целлюлозно-бумажных комбинатов, расположенных в бассейне р.С. Двины. С медико-экологических позиций эти стоки характеризуются очень высоким содержанием органических соединений, главным образом за счет лигнинных веществ и промышленных ПАВ, и целым набором других вредных примесей. В описываемых сточных водах, которые официально числились как прошедшие "нормативную" очистку, отсуствовал растворенный кислород, а хими­ческий запах в 4 балла недвусмысленно сигнализировал о предполагае­мых токсических свойствах.

В гигиене воды цветность традиционно рассматривалась как фи­зический (органолеггшческий) признак характеристики качества питье­вой воды. Вредность этого показателя качества воды связывалась с сиг­налами эстетического невосприятия и неудобствами бытового использования такой воды при купании. Вредность же цветных при­родных вод с позиций "полома" биологических структур или отдален­ных последствий в состоянии здоровья людей, по крайней мере, по тем сведениям, которыми мы располагаем, не рассматривалась. Прочно бытовало мнение о хорошей устранимости цветности в процессе традици­онного реагентного кондиционирования (осветления) питьевой воды; Гигиеническое нормирование ограничивало допустимую цветность питьевой воды 20 граду сами платино -ко б альтов ой шкалы (ПКШ). Для ограничения сброса окрашенных (цветных) сточных вод в гигиене воды рассматрив алея уже другой признак- "окраска" стоков. Допустимость сброса окрашенных сточных вод определялась по кратности ихразбав-ления - она не должна была обнаруживаться в столбике жидкости высо­той 20 см в местах первого вида водопользования населения. Таким образом, использование цветных природных вод регламентировалось сложным непрямым порядком по результатам осветления последних на водопроводных сооружениях. Результаты современных исследований, с одной стороны, подчеркивают факт недостаточной изученности био­логических свойств гумусовых веществ, а с другой - отмечают, что при обесцвечивании природных вод озоном значительная часть органичес­ких веществ остается в растворе. Было установлено, что даже яри пол­ном обесцвечивании (коагуляция, угольная адсорбция и окисление в разных сочетаниях) многих цветных природных в од, такие показатели питьевой воды, как биохимическая потребность в кислороде, означа­ют, что значительная часть органических веществ остается в растворе. Возможное вредное влияние цветных природных вод на общественное здоровье может быть обусловлено органическими веществами, прида­ющими водам окраску той или иной интенсивности, а также теми орга­ническими веществами, которые содержит осветленная питьевая вода послереагентойшш другой обработки. Общее же содержание органи­ческих веществ в осветленной воде, так как оно не нормируется стан­дартом "Вода питьевая", оказывается за рамками традиционного тех­нологического процесса водоподготовки, что соответствует пороговой концепции гигиенического нормирования по токсикологическому ли­митирующему признаку. Более того, в условиях северодвинского устья, где природная цветность воды и окраска воды от сброса цветных вод целлюлозно-бумажного производства в натуре неразличимы, органи­ческие веществ а осветленной питьевой ведымогут включать в себя лиг-нины. Использование цветных вод северных вод (даже не загрязненных) для нужд централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения нуждаетсяв серьезных медико-экологическихисследованиях.

Определенное понимание вероятных отделенных последствий вза­имодействия больших популяций людей с цветными водами дает прием аналогии с результатами современных эпидемиологических исследований в г.Новомосковске (длительное взаимодействие с малотоксичными синтетическими моющими средствами (CMC), которые показали высо­кую частоту острых и хронических респираторных и онкологических заболеваний у населения. Были обнаружены особенности распределе­ния значений иммуннологаческих показателей, различия иммунологи­ческого статуса по полу и возрасту, с возрастанием тенденции сниже­ния иммуноглобулина Е, нммуннотоксичности этих органических веществ. Авторы отметили, что выраженность указанных иммунологи­ческих сдвигов коррелирует со стажем работы на конкретном химичес­ком производстве и не зависит от природы химических веществ и ин­тенсивности их разового воздействия, а также пола и возраста обследованных лиц.

Поверхностные источники в настоящее время сильно загрязнены, к примеру, в Российской Федерации 20,4 % проб воды из источников централизованного водоснабжения не отвечают гигиеническим норма­тивам по санитарно-химическим и 11,2 % по бактериологическим пока­зателям. Особенно тяжелое положение сложилось в Архангельской об­ласти, где удельный вес проб воды, не отвечающих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям составил: по источ­никам централизованного водоснабжения - 64,1 % и 29,6 % по бактери­ологическим показателям. Об опасности такого положения дел свиде­тельствует и возрастающее количеств о эпидемических вспышек острых кишечных заболеваний, обусловленных водным фактором передачи ин­фекций. В 1993 году зарегистрирована вспышка дизентерии водного характера в г. Няндома; в 1994г. -вспышка дизентерии водного харак­тера в нос. Талаги Приморского района, а в райцентре пос. Двинской Березник - вспышка вирусного гепатита.

2, ВЫБОР ИСТОЧНИКОВ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО В О ДО СНАБЖЕНИЯ

При выборе источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, из всех возможных водоисточников, предпочтение должно быть отда­но тому, вода которого в натуральном виде соответствует ГОСТу "Вода питьевая" - артезианским пресным водам (межпластовые напорные воды). При отсуствии или невозможности использования таких источ­ников как вследствие недостаточности их дебита, так и по технико-эко­номическим соображениям в соответствии с требованиями, предъявляемыми к питьевой воде, необходимо приходить к другим источникам в следующем порядке:

а)  межпластовые безнапорные воды (в том числе ключи и родни­ки);

б)  грунтовые воды:

в)  открытые водоемы (реки, озера, водохранилища).

По С.Н.Черкинскому (1962) выбор водоисточников должен быть подчинен следущим гигиеническим условиям:

1) вода источника не должна обладать таким составом и такими
свойствами, которые современными методами обработки не могут быть
изменены или возможность устранения которых недоступна или огра­ничена по технико-экономическим соображениям;

2)интенсивность загрязнений, поддающаяся устранению, должна
соответствовать эффективности принятых способов обработки воды и
проектируемых очистных сооружений;

3)совокупностью природных и местных условий должна быть обес­печена надежность водоисточника в санитарном отношении. Санитар­ными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения (СанПиН N 4630-88 ) водные объекты, используемые в качестве источ­ника централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питье­вого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пище­вой промышленности отнесены к первой категории водопользования.

Оценка надежности водоисточника в санитарном отношении долж­на базироваться на использовании ряда санитарных показателей: ВПК, окисляемости, соединений азота, характеризующих загрязнение воды органическими веществами и степень их минерализации. При этом пол­нота санитарной оценки водоисточника, определяется санитарно-топо-графическим обследованием, которое должно выявить природные и местные санитарные условия на прилегающей к водоисточнику терри­тории.

Г.Н.Красовским (1988) для оценки загрязненных водных объектов была предложена краткая, но информативная гигиеническая классифи­кация по решению вопроса об их использовании для нужд водопользо­вания населения. В соответствии с ней, допустимая степень загрязнения (индекс загрязнения 0,- запах 2 балла; степень превышения ПДК токе. 1; ВПК- 3 мгО₂/дм³; число лактозоположительных кишечных палочек в 1 дм³ менее 10000) - определяет пригодность водного объекта для всех видов водопользования населения без каких-либо загрязнений. Умерен­ная степень (индекс загрязнения 1,- запах 3 балла; степень превышения

ПДКтокс. 3; ВПК - 6 мгО₂/дм³; число лактозоположительных кишеч­ных палочек в 1 дм³ менее 1000000) - использование водного объекта для целей централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения без снижения уровня химического загрязнения на очистных водопро­водных сооружениях может привести к появлению начальных симпто­мов интоксикации у части населения, особенно при наличии в воде ве­ществ I и 2 классов опасности. Высокая степень (индекс загрязнения 2, запах - 4 балла; степень превышения ПДКтокс. 10 ; ВПК 8 мгО₂/дм³; число лактозоположительных кишечных палочек в i дм³ > 1000000) -определяет недопустимость использования водного объекта для целей централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения из-за слож­ности удаления токсических веществ в процессе водоподготовки на во­допроводных сооружениях. Употребление воды может привести к по­явлению у населения симптомов интоксикации и развитию отдаленных эффектов, особенно в случае присутствия в воде веществ 1 и 2 классов опасности. Чрезвычайно высокая степень (индекс загрязнения - 3, за­пах >4 балла; степень превышения ПДК токе. 10; ВПК >8 мгО₂/дм³; чис­ло лактозоположительных кишечных палочек в 1 дм^З, > 1000000) - объект абсолютно не пригоден для целей гигиенического водопользования (всех видов).

3. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ОХРАНЫ ИСТОЧНИКОВ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ХОЗЯЙСТВО-ПИТЬЕВОГО

ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ

Идея охраны водоисточников достаточно давняя. Об этом свиде­тельствует фольклор разных стран и повсеместно бережное отношение к колодцам и ключам. Согласованное мнение специалистов ВОЗ (1994 г.) состоит в том. что площадь водосбора должна быть защищена от не­благоприятных эффектов человеческой деятельности. Меры защиты включают в себя изоляцию и (или) контроль за создающими загрязне­ние видами деятельности человека на этой территории, например, за сбросом опасных отходов, ведением горных работ и разработкой по­лезных ископаемых открытым способом, использованием в сельском хо­зяйстве удобрений и пестицидов. Необходимо также ограничивать от­дых в зоне водозабора.

Источники подземных вод, в частности, ключи и колодцы следует выбирать и сооружать таким образом, чтобы они были защищены от поверхностного стока и паводка. Зоны забора подземных вод необходимо обносить оградой для предотвращения доступа к ним людей, со­держать в чистоте, исключать попадание мусора, их следует распола­гать наклонно для предотвращения образования стоялых водоемов и пр.

Охрана открытой водной поверхности являеется серьезной про­блемой. Можно защитить водоемы от основных видов человеческой деятельности, но для реки такая защита возможна только на ограни­ченном участке, есливообщевозможна. Часто возникает необходимость принимать существующие и исторически сложившиеся виды использо-ванияреки или озера и в соответствии с ними организовывать очистку воды. Закон N96/834 "О санитарной охране водопроводов и источни­ков водоснабжения", который был издан ЦИК и СНК СССР 17 мая 1937 года, юридически закреплял обязательность установления зоны сани­тарной охраны (ЗСО) для всех водопроводов централизованного хо­зяйственно-питьевого водопользования населения. Следует отметить, что в этом законе содержалось указание о сохранении состава и свойств воды, т.е. запрещение, как правило, на спуск сточных вод. Законода­тельно определялся порядок, который исключал одновременное исполь­зование водных объектов для разных целей (водоснабжение и прием­ник сточных вод).

В течение длительного периода почти единственной причиной за­грязнения поверхностных и подземных источников водоснабжения были бытовые сточные воды. В упомянутом законе N96/834 "О санитарной охране водопроводов иисточников водоснабжения" предусматривалось, что ЗСО должна иметь три пояса: первый пояс ЗСО "строгого режима"; второй- "ограничений", третий пояс "наблюдений".

Первый пояс ЗСО охватывает территорию, где находится источ­ник водоснабжения, в пределах участка забора воды и расположения водопроводных сооружений. Здесь устанавливается "полицейский ре­жим" - запрещаетсявсе, кроме нахождения лиц и проведения работ, не­посредственно связанных обслуживанием и техническими нуждами во­допровода.

Второй пояс ЗСО охватывает территорию, непосредственно окру­жающую источники водоснабжения. При этом запрещается такое ис­пользование территории вокруг источников водоснабжения, которое может вызвать качественное или количественное ухудшение воды пос­ледних.

Третий пояс ЗСО охватывает смежную со вторым поясом терри­торию , неблагополучное состояние которой может вызвать распространение инфекционных болезней через водопровод. В этом поясе органы здравоохранения ведут учет водных инфекций, организуя систематичес­кое наблюдение. В более поздних нормативных документах ЗСО тре­тий пояс уже не устанавливался, поскольку предупреждение развития инфекционных заболеваний вообще, а не только водных, стало обще­признанной и повседневной деятельностью.

Поверхностные и подземные водоисточники различаются по сте­пени их подверженности загрязнению и механизму его, по закономер­ностям, определяющим режим водотоков, условиям пространственно­го распространения загрязнения и, что особенно важно, по конечной цели организации ЗСО. Считалось, что при поверхностных водоисточ­никах, вода которых не используется непосредственно для хозяйствен­но-питьевого водоснабжения, задачей ЗСО является предупреждение такой степени загрязнения, прикоторой современная технология обра­ботки (очистка и обеззараживание) будет достаточной, чтобы вода пол­ностью отвечала стандарту питьевойводы. В случае подземвых вод пред-полагалось сохранение постоянства состава, так как вода из источника идет непосредственно на питьевые цели. Эти различия оцределшшраз-ные методики обоснования границ ЗСО для подземных и поверхност­ных вод.

3.1 .Определение границ ЗСО для подземных источников. Различают следующие условия проникновения загрязнений в во­доносный горизонт:

а)  загрязнения поступают сверху и просачиваются в горизонт че­рез зон}' аэрации; опасность возрастает, если она совпадает с областьюпитания глубокого водоносного горизонта;

б) загрязнения поступают сверху через "гидрологические окна";
часто также проникают в глубокие подземные горизонты загрязненные
грунтовые воды;

в)  загрязнения поступают непосредственно через дефекты скважи­
ны, которыми создаются связи между эксплуатируемыми и выше или
нижележащими водоносными горизонтами;

г)  загрязнения поступают из поверхностных водоемов при устрой­
стве скважин вблизи них.

В первом случае сначала имеет место лишь медленная вертикаль­ная фильтрация, которая направлена прямо вниз до тех пор, пока за­грязнения не достигнут горизонта грунтовых вод, с которыми будут распространяться со скоростью подземного потока. Второй, третий и

четвертый случаи подтверждают необходимость создания ЗСО и при использовании межпластовых глубоких подземных вод. Для первого пояса на основании практического опыта радиусв округ скважины при­нимается не менее 50 м для грунтовых вод и не менее 30 м для межплас­товых.

Второй пояс в гигиеническом отношении должен решить задачи защиты водозабора от микробного и химического загрязнения. В обо­их случаях граница второго пояса должна находиться в зависимости от фактора времени (Т), т.е. продолжительности продвижения к водозабо­ру загрязненного потока из места загрязнения: для грунтовых вод или при связи с поверхностными водами Т = 200 сут. и Т>100 сут., при использованиимежпластовыхвод. (Рис. 1).

3.2 Определение границ ЗСО для поверхностных водоисточников.

Практика водоснабжения давно отнесла поверхностные водоис­точники к наиболее подверженным загрязнению и, с другой стороны, отечественные и зарубежные исследования убеждают в ограниченных возможностях технологии водоподготовки, что в конечном итоге сво­дится к прямой зависимости качества питьевой в оды от сырой (Рис. 2).

Граница первого пояса ЗСО по акватории выдвигается на 100 -200 м ( и более) вниз по течению реки с целью исключить влияние ветро­вых и обратных течений. Верхняя же граница первого пояса ЗСО (по акватории, точка контроля качества воды) должна располагаться на расстоянии 1 км до ближайшего пункта водопользования.

По берегу в первый пояс ЗСО включаются все сооружения водо­проводной станции, а граница устанавливается на 30 - 50 м от любого сооружения. Режим такойже, что и для подземных вод - "полицейский" ив обязательном порядке предусматривается вооруженная охрана (!).

Граница второго пояса ЗСО определяется в зависимости отряда санитарных и гидрологических данных и соображений, которые объ­единяются идеей предотвращения свежего фекального загрязнения, т.е. даже при наличии сброса сточных вод, за время тока воды за счет есте-ственныхпроцессов самоочшценияв водоисточнике должна произойти гибель патогенных микроорганизмов, т.е. временной фактор снижения.

В этой связи для малых водоемов (расход воды до 100м³/с) необ­ходимы особые дополнительные указания:

а) охват по водоразделам тех притоков, водораздел которых не превышает 3-5 км;

 

б) включение во второй пояс территории в 3-5 км вдоль берега с установлением в полосе 150-200 м шириной от берега более строго ре­жима. При малых водоемах, особенно для озер и водохранилищ, во вто­рой пояс включается вся водосборная территория.

Верхняя граница ЗСО во всех случаях устанавливается из расчета 3-х суточного пробега реки в средней полосе и 5-ти суточного пробега на Севере России, что определяется зокономерностью бактериального самоочищения:

L = vt,

где v- скорость течения (м/сут), t принимается соответственно кли­матической зоне (минимальный период бактериального самоочищения).

Что касается охраны водоисточника от химического загрязнения, то здесь, во-первых, верхняя граница, установленная по времени естест­венного бактериального самоочищенияводоема, всегда оказывается до­статочной.

Во-вторых, контроль качества в оды устанавливается на 1 км выше водозабора ( СанПиН N 4630-88). Как известно, допустимые концент­рации в питьевой воде химических веществ, являющихся промышлен­ными и сельскохозяйственными загрязнениями водоисточников, не должны превышать нормативы, установленные для водоемов санитар­ного пользования, лимитируемые по санитарно-токеикологическому или органолептическому признаку вредности. Отсюда вытекает весьма важное обстоятельство - не следует считать, что очисткой (вадоподго-товкой) сырой воды можно без существенных затруднений достигнуть требуемого качества питьевой воды.

При особых гидрологических условиях (дельты приливных рек Белого и Баренцевого морей или подрусловые воды и пр.) установле­ние ЗСО должно основываться на результатах специальных научных исследований и изысканий. Прием аналогии в данном случае может привести к негативным последствиям - водоснабжение гг.Архангельск, Новодвинек.

Научные принципы гигиенической охраны еще раз подтвержда­ют, что основной проблемой остаются острые последствия в здоровье населения в связи с употреблением микробнозагрязненной воды. Отда­ленные последствия требуют организации действенного медико-эколо­гического мониторинга, что имеет место только в развитых странах.

 

4. УКАЗАНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯМ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ЗАНЯТИЙ НА ЛЕЧЕБНОМ, ПЕДИАТРИЧЕСКОМ И СТОМАТОЛОГИЧЕСКОМ ФАКУЛЬТЕТЕ ПО ТЕМЕ: "ВЫБОР ВОДОИСТОЧНИКА ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ".

Цель занятия:

Освоить санитарно-гигиенические требования до выбору водоис­точника при централизованном "децентрализованном водоснабжении".

4.1. Основные вопросы для теоретического собеседования и контроля
знаний студентов:

- характеристика источников водоснабжения населенных мест,

- ГОСТ 2761-84 'Источники централизованного хозяйственно-пи­
тьевого водоснабжения",

- зоны санитарной охраны открытых и подземных источников
водоснабжения,

- санитарная охрана водоемов,

- основы в одного законодательства.

4.2. Алгоритм самостоятельной работы.

Провести экспертизу качества воды по предложенному препода­вателем анализу, дать заключение на основании нормативных докумен­тов о состоянии водоема и условиях использования его в качестве ис­точника водоснабжения.

4.3,-Заключительное слово преподавателя.

Преподаватель подводит итоги занятия. Анализирует вместе со студентами качество выполнения их самостоятельной работы.

 

 

ЧАСТЬ Ш. ПРИНЦИПЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ

ПРИЕМЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ НА ВОДОПРОВОДНЫХ СООРУЖЕНИЯХ

1. УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Процессы очистки (водоподготовки), используемые в любом кон­кретном случае, необходимо выбирать с учетом качества и характера источников водоснабжения. Необходимость очистки воды от загрязне­ния возникает в том случае, когда качество воды природных вод не со­ответствует требованиям, которые предъявляются национальными стан­дартами к качеству питьевой воды (см. настоящее пособие, часть I).

Несоответствие качества воды источника требованиям потреби­теля определяет выбор методов обработки воды. Л.А. Кульским (1981), с позиций технологии водоподготовки, была разработана научная ги­потеза по систематизации примесей и загрязнений воды, в которой наи­более общим и характерным признаком загрязняющих веществ высту­пает их фазово-дисперсное состояние в воде. Такой подход позволяет объединить в несколько групп разнообразные по химическим и физи­ческим характеристикам примеси природных, техногенных и др. вод и дать научное обоснование технологическим приемам водообработки последних. На этой основе все многообразие загрязнений (примесей) природных и промышленных вод объединено в четыре группы с общим для каждой групы набором методов водоподготовки, предопределяе­мой формой нахождения примесей в воде (таблица 1).

В основу технологии очистки питьевой воды от примесей каждой группы положены процессы, протекающие под воздействием сил. наи­более эффективно влияющих на данную дисперсную систему. Так, для удаления взвесей, являющихся кинетически неустойчивыми системами, используются гравитационные и адгезионные силы. При удалении кол­лоидных и высокомолекулярных веществ, агрегативно неустойчивых в водных растворах, используются адгезионные и адсобпионные силы. Для удаления примесей, находящихся в виде молекулярных растворов, применяются процессы, приводящие к ассоциации молекул в результа­те сил межмолекулярного взаимодействия с переходом этих примесей в другую форму. И, наконец, для удаления из воды электролитов исполь­зуются силы химических связей, характерные для ионных процессов. В технологии водообработки есть много различных технологических при­емов и методов улучшения качеств а воды. Выбор рациональной схемы обработкиводы представляет значительные трудности. Чаще всего это объясняется плохой проработкой состава и свойств в период выбора водоисточника, воды с пренебрежением аспектами санитарной надеж­ности и устойчив ости или в результате сброса неучтенных сточных вод.

 

В таких условиях "традиционные" схемыводоподготовки оказывают­ся недостаточно продуманными и осложняют условия эксплуатации во­допроводов. Для водопроводов России характерным обстоятельством является также дефицит необходимых регентов, измерительной и запо­рной аппаратуры и недостаточность систем автоматизации контроля технологических процессов водоподготовки.

Выбор метода очистки воды, отвечающего микробиологическим и химическим критериям, должен быть сделан только после тщательно­го детального изучения водоисточника (в т.ч. и гидрологических осо­бенностей). Примером игнорирования этих основополагающих требо­ваний может служить водопровод г.Архангельска, где в 1939годувыбор водоисточника для крзтшого города и размещение целлюлозно-бумаж­ного предприятия (ЦБП) осуществлялись изолировано друг от друга, кроме того при этом не были учтены непериодические и периодические колебания уровней воды и не был должным образом изучен состав и свойства природных вод р.С.Двины и жидких отходов ЦБП. К сожале­нию, таким образом рещались вопросы водоснабжения гг. Вельска, Каргополя, Котласа, Новодаинска, Северодвинска и др. Как уже отме­чалось в первой части настоящего пособия, современные гигиеничес­кие нормативы питьевой воды с позиций последствий для здоровья людей нацелены, главным образом, на обеспечение эпидемической без­опасности. В этой связи системы очистки воды должны создать множе­ственные барьеры на пути инфекции, а процессы, предшествующие за­ключительному обеззараживанию, должны обеспечить подачу воды высокого микробиологического качества с тем, чтобы заключительный этап ста л конечной гарантией такого качества воды. Обеззараживание, при про чих равных условиях, наиб о лее эффективно только после пред­варительного устранения мутности и удаления, насколько это возмож­но, тех веществ, которые способны влиять на расход обеззараживаю­щих агентов или "защитить" патогенные агенты от обеззараживания.

Непосредственное (без предварительного осветления сырой воды) обеззараживание высокоцветных вод, с позиций обеспечения эпидеми­ческой безопасности питьевых вод, недопустимо! В паводковый период это усугубляется высокой мутностью сыройводы!

Концепция множественных барьеров в процессе воодоочистки тре­бует, насколько это возможно, полного удаления патогенных агентов, загрязняющих веществ и био-разлагаемых соединений до проведения заключительного обеззараживания.

В табл.2 даны примеры технологических задач для процессов ти­пичной (традиционной) водоподготовки. Следует подчеркнуть, что последовательность процессов в табл. 2 - это только один из примеров множества комбинаций процессов, которые применяются в обычной практике. Концепция барьеров применима также и к очистке воды в сельской местности и в удаленных регионах.

В табл. 3 дается пример решения таких технологических задач по водоподготовке на малых водоочистных сооружениях. Любая питье­вая вода в случае фекального загрязнения чревата риском вирусного заболевания для популяции. Чтобы свести до минимума опасность ви­русной инфекции, можно использовать два подхода: забор воды из ис­точника, проверенного на отсуствие фекального загрязнения, или про­ведение надлежащей очистки воды, загрязненной фекалиями, чтобы свести до минимального уровня содержание кишечных вирусов.

Вирусологические исследования показали, что очистка питьевой водыможет значительно снизить количество вирусов, но при очень боль­ших объемах воды она не способна устранить их полностью. Представ­ляемые в табл. 4 рекомендуемые величины основаны на вероятном со­держании вирусов в водоисточниках и на той степени очистки воды, которая необходима для гарантии незначительного наличия вирусов даже в очень больших объемах питьевой воды.

Традиционная схема водоподготовки на коммунальных системах централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения обычно включает в себя:

1)хранение в резервуаре или предварительное обеззараживание;

2)коагуляцию, флокуляцию и осаждение (или флотацию);

3)фильтрацию;

4)обеззараживание.
Предварительная очистка.

Поверхностные воды могут либо храниться в резервуарах, либо обеззараживаться перед обработкой. Во время накопления воды в озе­рах или водохранилищах микробиологическое качество воды сущест­венно улучшается в результате отстаивания, бактерицидного действия ультрафиолетового излучения в поверхностных слоях воды, истощения питательных веществ для бактерий и деятельности хищных организмов. Снижение содержания бактерий - индикаторов фекального загрязнения, сальмонелл и энтеровирусов - оставляеет 99%, являясь наибольшим в летнее время с периодом сохранения в воде, равным около 3-4 недель. Очень широкое распространение в прошлом получило предварительное обеззараживание большими дозами хлора - происходит уничтоже­ние в егативных форм жизни (снижается количеств о фекальных микро­бов и патогенов) и удаление водорослей во время коагуляции и фильт­рации, снижается содержание аммиака. Недостаток заключается в том, что хлор используется в чрезмерно большом количестве и это приводит к образованию хлорорганических соединений и биоразлагаемого орга­нического углерода. Хрошие результаты были получены в Нидерлан­дах, где практикуется фильтрование сырой или частично очищенной поверхностной воды через берега рек или песчаные дюны, такое пред­варительное фильтрование оказывается эффективным в отношении бак­терий - при этом удаляется более 99% фекальных бактерий и вирусов.

Этот прием давно был известен и в нашей стране - лучевые водоза­боры для приема инфильтрационных вод, горизонтальные водозабо­ры, метод искусственного обогащения запасов поземных в од и др. Од­нако, очевидно, в силу необходимости высокой инженерной культуры, они не получили должного распространения.

Коагуляция, флоккуляция и осаждение. Коагуляция связана с до­бавлением химических реактивов (например, сульфата алюминия, суль­фата двух- или трехвалентного железа и хлорида трехвалентного желе­за) для нейтрализации зарядов на частицах и облегчения их агломерации при медленном пер смешивании на стадии флоккуляции. Образующие­ся при этом хлопья подвергаются осаждению, поглощая и захватывая природные окрашенные вещества и минеральные частицы и вызывая значительное снижение мутности и содержания простейших, бактерий и вирусов. Вода, обладающая значительной цветностью и мутностью, представляет со бой полидисперсную систему, содержащую электроли­ты, коллоидные частицы (главным образом гуминовые кислоты и их соли) и груб о дисперсные примеси. При добавлении к водераствора ко­агулянта, в частности сульфата алюминия, происходит его гидролиз с образованием коллоидного раствора окиси алюминия: AL₂(SO₄)₃ + 6Н₂0 = 2АL(ОН)₃ + 3H₂SO₄ AL₂(SO₄)₃ + ЗСа(НСО₃)₂ = 2AL(OH)₃ + 3CaSO₄ + 6СО₂ При взаимодействии положительно заряженного коллоида гидрата окиси алюминия с отрицательно заряженными коллоидами воды про­исходит потеря заряда, приводящаяк агломерации коллоидных частиц и выпадению их в осадок. Однако эти общие гидрохимические положе­ния зависят от конкретных природных условий (щелочность, рН, тем­пература воды и количества в ней грубых взвесей - "ядра коагуляции") и технологических решений, обеспечивающих оптимальные ус­ловия осветления цветных вод.

Коагуляция и флоккуляция (химическая очистка воды) предпола­гают современное инженерное решение технологических процесов, ста­бильное наличие необходимых химикалиев и требуют высокой квали­фикации при надзоре за этими процессами. Это главное, чем водопроводные станции в индустриально развитых странах отличают­ся от отечественных водопроводах.

В качестве одного из таких многочисленных примеров может слу­жить "Атланта-Фултон завод по обработке воды". В США основная эпидемическая опасность потребления питьевой воды связана с лямбли-озомикриптоспорозом. Паразитыв воде существуют как микроскопи­ческие пузыри, покрытые плотной оболочкой, которая защищает мик­роорганизмы от токсинов окружающей среды, а также от химикалиев, используемых для дезинфекции водных источников. Размеры спор отЗ до 5 микрон. Следовательно, необходимо их удалить посредством флок-куляции, осаждением осадков и фильтрацией. Завод, созданный в 1986 году для обеспечивания питьевой водойгорода Атланты и северной час­ти округа Филтон, эксплуатируется частной совместной фирмой EOS/ KHAFRA.

В качестве источника сырой воды используется верхнее течение реки Chattahoochee, что предопределяет, во-первых, благоприятные са­нитарные условия, а, во-вторых, помогает следить за состоянием каче­ства воды. Сырая вода подаётся насосом на высоту 54-дюйма (137.16 см.) в резервуар объемом 400 млн. галлонов (1,5 млн. куб. м.). Из резе­рвуара вода поступает в химический цех. Сырая вода может быть пред­варительно обработана с помощью таких ингредиентов как известь, алюмикаты, активированная сода, хлориды и перманганат калия. На первой ступени очистки к воде добавляются квасцы. Этот компонент вызывает отделение очень легких, отдельных частиц (лямблия, крипто-споридиум, или др. ) от более крупных групп, называемых хлопьями. После добавления химикалиев вода под действием силы тяжести посту­пает в механический смеситель и затем проходит 4°стадии флоккуля-ции, при которых крошечные частицы прилипают друг к другу, обра­зуя более крупные. Отстой крупных частиц происходит в отстойных резервуарах. На следующей ступени скорость воды замедляется до мо­мента, когда хлопья оседают на дно широкого резервуара, что при пра­вильном проведении отстоя твердых частиц обешечиваетудалеениевсех паразитических спор из потока в оды.

Из отстойных резервуаров вода проходит через 12 двойныхмем-бранных фильтров. Каждый фильтр состоит из 18 дюймов (45,7см.) ант­рацита, или активированного угля, 12 дюймов (30,48 см.) песка и гра-виевой смеси. Процесс фильтрации основан на уменьшении уровня фильтрации и каждый фильтр снабжен насаженой пластиной из нержа­веющей стали для контроля ур овня потока воды. Следующая ступень -прохождение через отстойные пластины, где отделяются эти крупные частицы, менее чем за 30 мин. до того, как вода поступит в систему 12 двойных мембранных фильтров. Использование отстойных пластин позволяет всего за 30 мин. проводить осветление больших объемов сы­рой воды (170 тыс куб. м. воды/день).

После фильтрации очищенная вода проходит постхимическую обработку известью, флюоридами (первичная профилактика кариеса зубов у детей), хлором (дезинфекция воды) и фосфатами (антикорро­зийная обработка трубопроводов). После прохождения через постхи­мический смеситель, вода скапливается в двух резервуарах чистой в оды объемом 6 млн. глн (22710 куб. м). Вода из насосной станции очищен­ной воды распределяется потребителям города Атланты и округа Ful­ton. На заводе установили лазерную компьютерную систему, которая постоянно учитывает количество частиц, остающихся в воде. Эта сис­тема также позволяет разделить полное количество частиц в группы по их размерам а также количество частиц, проходящих через фильтры. Лазерная система позволяет просчитать эффективность фильтров и уточ­нить время, по истечении которого каждый фильтр должен быть про­мыт. Результат удаления частиц, размером от 3 -5 микрон составляеет от 96% до 100%. Это исключительная эффективность фильтров-!

Высокий уровень автоматизации и высокая профессиональная подготовка операторов отдела автоматического централизованного контроля обеспечивают доскональный контроль за протеканием каж­дого технологического процесса и работой каждой единицы оборудо­вания. На дисплейном экране можно увидеть, как протекает любойпро-цесс на заводе, все стадии от забора воды до распределения очищенной воды. Таким образом, благоприятные климатические условия (субтро­пическая зона), современное инженерное оборудование, обеспечиваю­щее эффективность химических и физических процессов, высокая ква­лификация персонала дополняются комплексной компьютерной системой технологического контроля и тщательнейшей лабораторной работой по мониторингу (слежению) качества воды.

В условиях бассейна р.С.Двины, где поверхностные воды цветны, холодны, мало мутны и сильно загрязнены промышленными и город­скими стоками, химическая обработка воды оказывается малоэффек­тивной, и более того, характеризуется незавершенной коагуляцией, что приводит к увеличению мутности питьевой воды, обогащению воды остаточным алюминием и биоризлагаемым органическим углеродом. Все эти обстоятельства, помимо отдаленных по следствий для здоровья, не гарантируют эпидемическую безопасность воды в гг. Архангельске, Новодвинске.Быстрая и медленная фильтрация через песочные фильтры. Медленная фильтрация ("английский фильтр") со скоростью фильтрования от 0,1 до 0,3 м/ч - один из старых способов кондицнони-рованияводы, обеспечивающий высокую эпидемиологическую эффек­тивность. Этот метод, в определенной степени, воспроизводит естест­венные почвенные процессы. Иногда этот прием называют пленочным фильтрованием, так как он предполагает образование пленки из ранее задержанных примесей в верхнем слое фильтрующей загрузки. Вначале вследствие механического осаждения частиц взвеси и их пршшпания к поверхности зерен загрузки уменьшается размер пор. Затем на поверх­ности песка образуется микробная слизь, состоящая из водорослей, бак­терий, свободноживущихресничныхпростейшихи амеб, ракообразных и личинок беспозвоночных, являющихся компонентами пищевых цепей и осуществляющих окисление органических веществ в воде и превраще­ния азота аммиака в нитрат.

Биологическая пленка (микробная слизь) состоит из минеральных и органических веществ. Образованию пленки способствуют малая ско­рость фильтрации, большая мутность воды, значительное содержание фитопланктона. Пленка достигает толщины 0,5-1 мм и больше. Биоло­гическая пленка играет решающую роль в работе и помимо задержания мельчайшей взвеси, пленка задерживает бактерии (уменьшая их коли­чество на 95-99%), содержание Е. coli в 1000 раз, а удаление вирусов даже еще больше, снижает окисляемость на 20-40% и цветности на 20%. Патогенные бактерии, вирусы и покоящиеся стадии паразитов удаля­ются главным образом за счет адсорбции и последующего уничтоже­ния хищными организмами. Медленная фильтр ациия через песок так­же очень эффективна при удалении паразитов (гельминтов и простейщих).

 

Медленные фильтры, отличающиеся простотой устройства и экс­плуатации, были первыми очистными сооружениями городских водо­проводов в начале Х1Хвека. Приправильной загрузке медленная фильт­рация через песок обеспечивает наибольшее улучшение качества воды при любом отдельно взятом обычном способе очистки воды. Они очень удобны для развивающихся стран и малых сельских систем водоснаб­жения. В условиях Севера России они должны размещаться в отаплива­емых помещениях, ибо фильтрация будет более эффективной, когда вода теплая.

Скорая фильтрация - скорость фильтрации от 5 до 10 м/ч. Скорый фильтр (СФ) с зернистой загрузкой представляеет собой железобетон­ный резервуар, заполненный фильтрующим материалом в два слоя. Имеется множество разновидностей и типов конструкций СФ. Общим является малая эффективность в отношении бактерий и вирусов и необ­ходимость должного надзора и контроля за процессом фильтрации на воодоочистных сооружениях (см. пример города Атланты и округа Ful­ton).

Обеззараживание. Обеззараживание является последним барьером на пути передачи связанных с водой бактериальных и вирусных болез­ней. По существу, любая технологическая схема традиционной очистки воды (осветление воды) на коммунальных водопроводах должна создать необходимые физико-химические предпосылки для успешного прове­дения дезинфекции. Эффективность любого процесса обеззараживания зависит от предшествующих этапов водоподготовки, так как обеззара­живающие средства могут быть нейтрализованы в большей или мень­шей степени органическими веществами, мутностью, цветностью, реак­цией среды, температурой и легко окисляющимися в воде соединениями.

В практике коммунального водоснабженияиспользуютсяреагент-ные (хлорирование, озонирование) и безреагентные (ультрафиолетовое облучение, воздействие гамма-лучами и др.) методы. Чаще и повсемест­но для обеззараживания воды используются хлорсодержащие препара­ты (хлорная известь, хлор, гипохлорит и др.).

Хлорирование воды в настоящее время получило наиболее широ­кое распространение благодаря многим техническим, гигиеническим и экономическим преимуществам перед другими методами обеззаражи-.вания. Но наиболее эффективными, особенно в отношении вирусных инфекций, являются физические методы обеззараживания, к примеру, путем воздействия на воду ультрафиолетового излучения. Из других малоиспользуемых в нашей стране методов следует отметить озониро-

вание. В табл. 5представленынаиболеераспространенные обеззаражи­вающие средства и приведены их допустимые остаточные концентра­ции в питьсв ой воде.

Для хлорирования воды используются различные соединения хло­ра и разные способы их взаимодействия с водой. Наибольшее распро­странение получил жидкий хлор, который представляет собой масля­нистую темно-зеленую жидкость плотностью 1,4 при 15 град. С. При снижении давления жидкий хлор переходит в газообразный, хорошо рас­творяющийся в воде при следующих реакциях:

Н₂0 + CL₂ = HCL + HOCL;

HOCL > <--- + Н + ОСL

Степень диссоциации хлорноватистой кислоты зависит от рН воды. Обеззараживающее действие оказывают гипохлоритный ион ОСЬ и недиссоциированная хлорноватистая кислота.

Процесс обеззараживания воды проходит две стадии: сначала обез­зараживающий агент диффундирует внутрь бактериальной клегки, а затем вступает в реакцию с энзимами клетки, в первую очередь с дегид-рогеназами.

Гипохлориты кальция и натрия представляют собой соли хлорно­ватистой кислоты, обеззараживающее действие которых определяется гипохлоритным ионом ОСЬ.

Хлорная известь - комплексное соединение, в котором ион каль­ция связан одновременно с анионами хлорноватистой кислоты и хло­ристоводородной кислоты (свежий технический препарат содержит не более 35% активного хлора). Эффективность хлорирования в большей мере зависит от первоначального количества микробов в исходной воде, которое было описано математическим выражением:

-kt

Nt = No* 10,

где No - начальное количеств о бактерий; Nt - число бактерий пос­ле t минут контакта с хлором; k - константа отмирания бактерий ( от 0,56 до 0,026 в зависимости от исследуемого штамма).

Возбудители инфекционных заболеваний являются менее резис­тентными по отношению к хлору, чем кишечная палочка (кроме виру­сов). Это и позволяет использовать кишечную палочку в качестве сани-тарно-показателъного (индикаторного) микроорганизма и косвенно судить об эпидемической без опасности в оды в отношении бактерийных возбудителей. Эксперименты подтверждают, что при наличии в обработанной воде не более 3 кишечных палочек на 1 литр (коли-индекс) она не содержит патогенных бактерий.

Нормальные условия хлорирования (т.е. содержание свободного остаточного хлора равного или более 0,5 мг/л при контакте, по крайней мере, в течение 30 мин, рН ниже 8,0 и мутности менее 1 НЕМ) могут более чем на 99% уменьшить содержание Е. coli и некоторых вирусов, но не цист и ооцист паразитирующих простейших.

Доза обззараживающих средств выбирается на основании опыт­ных исследований и может составлять для чистых вод от 2 до 4 мг/л и дляппохоочихценных от 5 до 10мг/л. Различная бактерицидность хлор-содержащих препаратов связана с интенсивностью их окислительных свойств, сущность которых связьшают с переносом электронов в ряду взаимодействующих веществ. С повышением рН воды бактерицидный эффект уменьшается, что связано с в взрастанием степени диссоциации хлорноватистой кислоты (наиболее активного действующего начала), а также со снижением окислительно-восстановительного потенциала.

Эффект хлорирования ослабляется взвешенными частицами, ко­торые механически препятствуют достижению хлором бактериальной клетки. Известны многие случаи сохранения жизнеспособности водных организмов и фекальных бактерий, когда мутность превышала 5 нефе-лометрических единиц мутности (НЕМ).

Микроорганизмы, которые подвергаются агрегации или адсорб­ции взвешенными веществами, могут быть также частично защищены.

Результат хлорирования снижается присутствием в воде легко­окисляемых органических соединений и веществ, что объясняется спо­собностью их к взаимодействию и окислению. Важное значение имеет также, к примеру сродство химических соединений присутствующих в воде (фенольные соединения) к хлору или брому, ибо в этом случае идут процессы образования различных галогенизированных соединений от действия дезинфектантов. Лигнинные, гуминовые соединения, мочеви­на, аминокислоты, амины активно связывают хлор. С другой стороны, жиры, углеводы слабо реагируют с хлором.

В табл. 6 представлены обеззараживающие средства и продукты обеззараживания в воде, с которыми связан современный эпидемиоло­гический интерес к отдаленным медицинским последствиям, обуслов­ленный потреблением питьевой воды коммунальных водопроводов, главным образом, из поверхностных водоисточников. Для веществ, ко­торые считаются канцер огенными, рекомендуемая величина представ­ляет собой концентрацию в питьевой воде, связанную с избыточным риском возникновения рака за время жизни, который принят ВОЗ рав­ным - один дополнительный случай на 100000 человек (10"⁵) населения, которое потребляет питьевую воду в течение 70 лет. Следует подчерк­нуть, что рекомендуемые величны для канцерогенных веществ рассчи­таны на основании гипотетеческнх математических моделей, которые яе могут быть проверены экспериментально и представляют собой гру­бые оценки риска возникновения рака. Однако используемые модели являются консервативными, занижающими величину риска. Очевидно, что с медико-экологических позиций этот риск связан с людностью и временем использованием воды.

---

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 126; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!