Гигиенические аспекты водоснабжения населённых мест Источники водоснабжения Улучшение качества воды
Для целей водоснабжения могут быть использованы Атмосферные воды Поверхностные водоисточники Подземные водоисточники МЕЖПЛАСТОВЫЕ (напорные и ненапорные)
Выбор источника водоснабжения устанавливается на основании: 1. 2. 3. характеристики санитарного состояния места - водозабора и источника выше и ниже водозабора (для поверхностных источников водоснабжения); - водозаборных сооружений и прилегающей территории (для подземных источников водоснабжения); оценки качества воды источника водоснабжения; определении степени надёжности и прогноза санитарного состояния.
Органы государственной санэпидслужбы при оценке пригодности места водозабора и источника учитывают: 1. краткую характеристику населенного пункта; 2. ситуационный план с местом предполагаемого водозабора; 3. схему проектируемого централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения; 4. указание суточного уровня водопотребления с расчетом на перспективу; 5. данные о качестве воды источника. Далее отдельно даётся оценка пригодности места водозабора для поверхностных и подземных водоисточников.
При подземном водоисточнике необходимо учитывать: v гидрогеологическую характеристику водоносного горизонта, v наличие и водонепроницаемость перекрывающих его слоев; v зону питания, v дебит источника (мощность) v санитарную характеристику местности; v существующие и возможные источники загрязнения.
При выборе водоисточника из поверхностных водоемов необходимо обращать внимание: на гидрологические данные, минимальные и средние расходы воды, санитарную характеристику бассейна, наличие и развитие объектов: промышленных, бытовых, сельскохозяйственных и др. • Речные воды характеризуются большим количеством взвешенных веществ, низкой прозрачностью и большой микробной обсемененностью.
• Открытые водоемы делятся на естественные (реки, озера) и искусственные (водохранилища, каналы). • Их формирование происходит главным образом за счет поверхностного стока, атмосферных, талых, ливневых вод и в меньшей степени за счет питания подземными водами. • Питание некоторых водоемов может быть смешанным.
• Характерной чертой открытых водоемов является наличие большой водной поверхности, которая непосредственно соприкасается с атмосферой и находится под воздействием лучистой энергии солнца. • Это создает благоприятные условия для развития водной флоры и фауны, активного течения процессов самоочищения.
• Однако вода открытых водоемов подвержена опасности загрязнения различными химическими веществами и микроорганизмами, особенно вблизи крупных населенных пунктов и промышленных предприятий. БЦБК официально закрыт в дек. 2013
• Озера и пруды представляют собой различной величины и формы котлованы, пополняющиеся водой главным образом за счет атмосферных осадков, родников. • На дне образуются значительные илистые отложения за счет выпадения взвешенных частиц.
Пруды и озера могут быть использованы для водоснабжения в небольших сельских населенных пунктах лишь в том случае, если подземные воды залегают очень глубоко. Эти водоисточники менее пригодны для питьевых целей, т. к q значительно подвержены загрязнению и обладают слабовыраженной способностью самоочищения; q в них часто наблюдается цветение за счет развития водорослей, что ухудшает органолептические свойства воды; q воды небезопасны в эпидемиологическом отношении.
• Искусственные водохранилища (или зарегулированные водоемы) создаются путем сооружения плотин, задерживающих водоотток. • Чаще всего имеют комплексное назначение (промышленное, энергетическое, для целей водоснабжения и др. ). • Устраиваются на реках, что сопровождается затоплением прилегающих огромных территорий. • Качество воды в таких водохранилищах в значительной мере зависит от состава речных, талых и грунтовых вод, участвующих в их формировании.
• Большое влияние на качество воды в водохранилище, особенно в первые годы его эксплуатации, оказывает санитарная подготовка его ложа (дна).
• Только полная и тщательная санитарная обработка всей затапливаемой территории, удаление растительности, уборка и дезинфекция земельного участка, занимаемого населенным пунктом, особенно кладбищ, больниц, скотомогильников и др. , могут гарантировать эпидемиологическую безопасность и хорошие органолептические свойства воды.
Заполнение водохранилища Богучанской ГЭС началось в мае 2012 г. и закончилось в июне 2015 г.
Экологические последствия строительства Богучанской ГЭС • Затоплено 1494 км² земель, в том числе 296 км² сельхозугодий и 1131 км² леса. • Общий запас древеснокустарниковой растительности в зоне затопления оценивается около 20 млн м³. • Правительственная комиссия признала проведение полной лесоочистки нецелесообразным. В течение 20 лет ожидается постепенное всплывание части торфа из затапливаемых торфяных болот, общая площадь которых оценивается в 96 км²
Социальные последствия • В зону затопления Богучанского водохранилища попали 29 населённых пунктов: 25 в Красноярском крае и 4 в Иркутской области. • Часть населения была переселена в 1980 -е - начале 1990 -х годов, остальная – после возобновления строительства, начиная с 2008. • Список деревень и сёл, попавших под затопление в Иркутской области: Ёдарма, Ката, Кеуль, Невон, Тушама. • Кеуль Деревня Невон
• В условиях застойного режима, особенно летом, наблюдается "цветение" водохранилищ за счет развития сине-зеленых водорослей. Продукты распада водорослей (аммиак, индол, скатол, фенолы) ухудшают органолептические свойства воды.
• Открытые водоемы характеризуются непостоянством химического и бактериального состава в зависимости от сезонов года и атмосферных осадков. • Отличаются небольшим содержанием солей и значительным количеством взвешенных и коллоидных веществ.
• Подземные воды образуются главным образом за счет фильтрации атмосферных осадков через почву.
• Движение подземных вод зависит от строения пород, которые подразделяются на водопроницаемые и водоупорные (водонепроницаемые). • Водоупорные - гранит, глина, известняк; • Водопроницаемые - песок, гравий, галечник, трещиноватые породы. • Подземные воды делятся (по условиям залегания) на: ü почвенные ü грунтовые ü межпластовые
Рис. Общая схема залегания подземных вод. 1 - водоупорные слои; 2 - водоносный горизонт грунтовых вод; 3 - водоносный горизонт межпластовых безнапорных вод; 4 - водоносный горизонт межпластовых напорных вод (артезианских); 5 - колодец, питающийся грунтовой водой; 6 - колодец, питающийся межпластовой безнапорной водой; 7 - колодец, питающийся межпластовой напорной водой.
Почвенные воды • Почвенные воды (поверхностные, или верховодка) наиболее близко залегают к земной поверхности в первом водоносном горизонте, не имеют защиты в виде водоупорного слоя, поэтому состав их резко меняется. • Почвенные воды с целью водоснабжения использовать не следует, так как находятся в зоне просачивания атмосферных вод и легко подвергаются загрязнению. Больше всего почвенных вод накапливается весной, летом они высыхают, зимой промерзают. • Состояние почвенных вод может оказывать влияние на качество грунтовых вод, расположенных ниже.
Грунтовые воды • Грунтовые воды располагаются в последующих водоносных горизонтах; они скапливаются на первом водонепроницаемом слое, не имеют водоупорного слоя сверху и поэтому между ними и почвенными водами происходит водообмен. • Грунтовые воды безнапорные, образуются за счет просачивания атмосферных осадков и уровень вод подвержен большим колебаниям в различные годы и сезоны.
• Грунтовые воды отличаются лучшим качеством, чем поверхностные - фильтруясь через значительный слой почвы, они становятся бесцветными, прозрачными, свободными от микроорганизмов. • Глубина их залегания - от 2 м до нескольких десятков метров. • Являются наиболее распространенными источниками водоснабжения в сельских местностях.
мелкотрубчатый колодец шахтный колодец • Забор воды производится с помощью колодцев (шахтные, трубчатые и др. ). Некоторые из них иногда используются для небольших водопроводов. • В предупреждении загрязнения грунтовых вод большую роль играет санитарная охрана почвы.
Межпластовые воды • представляют собой подземные воды, заключенные между двумя водонепроницаемыми породами. Они имеют как бы непроницаемую крышу и ложе, полностью заполняют пространство между ними и передвигаются под давлением. • Поэтому такие воды благодаря напору снизу могут высоко подниматься в колодцах, а иногда самопроизвольно фонтанировать (артезианские воды). Водонепроницаемая кровля надежно изолирует их от просачивания атмосферных осадков и вышерасположенных грунтовых вод.
• Вследствие глубокого залегания межпластовые воды имеют устойчивые физические свойства и химический состав. • Загрязнение межпластовых вод происходит крайне редко при нарушении целости водоупорных слоев, а также при отсутствии надзора за старыми, уже используемыми скважинами. • Малейшее изменение их качества можно рассматривать как признак санитарного неблагополучия.
Атмосферные осадки образуются в результате сгущения водяных паров атмосферы и выпадения их на землю в виде дождя, содержат небольшое количество солей кальция, магния и поэтому являются очень мягкими. В качестве источника водоснабжения атмосферные осадки используются редко, главным образом в безводных, засушливых местах, т. е. там, где нет открытых водоемов, а получение подземных вод затруднено из-за глубокого залегания.
• При использовании осадков для питьевых целей сбор их должен производиться в чистые ёмкости, надежно защищенные от внешних загрязнений, с соблюдением санитарных правил. • Ввиду того, что атмосфера промышленных городов может быть загрязнена различными кислотами, сажей, пылью, солями натрия, кальция, магния, микроорганизмами, атмосферные осадки могут загрязняться и становятся непригодными для питья.
• Качество атмосферных осадков зависит также от климатических условий и от того, когда была собрана вода – во время обильных дождей или в период засухи. • Талые воды, образующиеся после таяния снега и льда, используют крайне редко в безводных местах. Загрязняются они так же, как атмосферные.
Поверхностные водоисточники Атмосферные воды • • • прозрачны, бесцветны, безвкусны; богаты растворенными газами; физиологически неполноценны. • • средней минерализации; органолептические и физические свойства неблагоприятны; химический состав непостоянен, зависит от сезона года, характера почв; доступны для загрязнений. Подземные водоисточники МЕЖПЛАСТОВЫЕ (напорные и ненапорные) • • • идеальны по физическим и органолептическим показателям; жесткие; богаты солями; насыщены СО 2; надежно защищены; безопасны в эпидемиологическом отношении.
Выбор водоисточника • В качестве источника водоснабжения должен быть выбран тот, который в своем естественном состоянии более всего приближается к требованиями Сан. Пи. Н 2. 1. 4. 1074 -01. • Наиболее предпочтительным источником являются межпластовые артезианские воды, т. к. как они настолько чисты, что не нуждаются в мероприятиях по очистке и обеззараживанию, требующих специальных сооружений, обслуживающего персонала, больших экономических затрат на строительство и эксплуатацию. Кроме того, они являются напорными, самоизливающимися, что также удобно и экономично. • К сожалению, использование таких вод часто затрудняется из-за большой глубины залегания, недостаточного дебита (для крупных городов), технико-экономических и других трудностей.
• Наиболее целесообразно для водоснабжения большинства городов использование больших открытых водоемов (полноводные реки, водохранилища), несмотря на их опасность в эпидемиологическом отношении. • Очистка и обеззараживание на современных водопроводных станциях при тщательном соблюдении требований Сан. Пи. Н 2. 1. 4. 1074 -01 создают гарантию чистоты воды в эпидемиологическом и санитарногигиеническом отношении.
При невозможности применения межпластовых артезианских вод, водоисточники следует выбирать в такой последовательности: 1) межпластовые безнапорные, 2) грунтовые, 3) открытые водоемы.
• Вода всех водоисточников в зависимости от её химического состава, содержания микроорганизмов и других свойств в соответствии с ГОСТом 2761 -84 делится на 3 класса. Определяемые показатели Показатели качества воды по классам 1 -й 2 -й 3 -й I. Подземные источники водоснабжения Мутность, мг/л, не более 1, 5 10 Цветность, градусы, не более 20 20 50 … II. Поверхностные источники водоснабжения Мутность, мг/л, не более 20 1500 10000 Цветность, градусы, не более 35 120 200 …
Методы улучшения качества воды Чтобы качество воды соответствовало гигиеническим требованиям, применяют обработку на водопроводных станциях. В результате вода освобождается от: § взвешенных частиц, § запаха, § привкуса, § микроорганизмов, § различных примесей.
Для улучшения качества воды применяются методы: 1) очистка – удаление взвешенных частиц; 2) обеззараживание – уничтожение микроорганизмов; 3) специальные методы улучшения органолептических свойств воды, умягчение, удаление некоторых химических веществ, фторирование и др.
Очистка воды • является важным этапом в общем комплексе методов улучшения качества воды, т. к. улучшает ее физические и органолептические свойства. • При этом в процессе удаления из воды взвешенных частиц удаляется и значительная часть микроорганизмов, в результате чего полная очистка воды позволяет легче и экономичнее осуществлять обеззараживание. Очистка осуществляется методами: Ø механическим (отстаивание), Ø физическим (фильтрование), Ø химическим (коагуляция).
• Отстаивание, при котором происходит осветление и частичное обесцвечивание воды, осуществляется в специальных сооружениях – отстойниках. • Используются две конструкции отстойников: горизонтальные и вертикальные. • Принцип их действия состоит в том, что благодаря поступлению через узкое отверстие и замедленному протеканию воды в отстойнике основная масса взвешенных частиц оседает на дно. • Процесс отстаивания в отстойниках различной конструкции продолжается в течение 2 - 8 ч. Однако мельчайшие частицы, в том числе значительная часть микроорганизмов, не успевают осесть. Поэтому отстаивание нельзя рассматривать как единственный метод очистки воды.
• Фильтрация – процесс более полного освобождения воды от взвешенных частиц, заключающийся в том, что воду пропускают через фильтрующий мелкопористый материал, чаще всего через песок с определенным размером частиц. • Фильтруясь, вода оставляет на поверхности и в глубине фильтрующего материала взвешенные частицы.
• На водопроводных станциях фильтрация применяется после коагуляции. • В санитарной практике используются медленные и быстрые фильтры, фильтр АКХ (Академии коммунального хозяйства). • В настоящее время начали применяться кварцевоантрацитовые фильтры, значительно увеличивающие скорость фильтрации. Юго-западную водопроводная станция г. Москвы: 20 многослойных фильтров с двухслойной загрузкой (песок + антрацит), площадь каждого – 78 м 2
Коагуляция - химический метод очистки воды • Сущность метода: к воде добавляют коагулянт (н-р сернокислый алюминий), способный реагировать с находящимися в ней бикарбонатами → образуются крупные, тяжёлые хлопья. • Оседая, они увлекают за собой находящиеся в воде во взвешенном состоянии частицы загрязнений, и тем самым способствуют быстрой очистке воды. • Вода становится прозрачной, улучшается показатель цветности. • Преимущества – метод позволяет освободить воду от загрязнений, находящихся в виде взвешенных частиц, не поддающихся удалению с помощью отстаивания и фильтрации.
Основные методы обработки воды (применяются преимущественно к воде поверхностных источников) - Осветление и обесцвечивание Объёмное коагулирование → фильтрация (скорые фильтры) Контактные осветлители с контактной коагуляцией (неспецифическое обеззараживание – до 95%) - Обеззараживание
Причины низкой эффективности очистки водопроводной воды 1. Интенсивное загрязнение водоисточников. Дефицит воды питьевого качества. 2. Несовершенство современных технологий обработки питьевой воды. 2. 1. Несоответствие классу водоисточника. 2. 2. Отсутствие современных элементов доочистки (микрофильтрации, окислительно-сорбционных методов). 2. 3. Санитарно-техническое состояние разводящих сетей.
Обеззараживание - уничтожение микроорганизмов является последним завершающим этапом обработки воды, обеспечивающим её эпидемиологическую безопасность. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КИПЯЧЕНИЕ ХЛОРИРОВАНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ОЗОНИРОВАНИЕ - ИЗЛУЧЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЕПАРАТОВ СЕРЕБРА, МЕДИ, ЙОДА, ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ ИМПУЛЬСНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ: ВИЭР, НИЭР
Химические методы обеззараживания (реагентные) • основаны на добавлении к воде различных химических веществ, вызывающих гибель находящихся в воде микроорганизмов. • В качестве реагентов могут быть использованы различные сильные окислители: хлор и его соединения, озон, йод, перманганат калия, некоторые соли тяжелых металлов, серебро. • Наиболее надежный и испытанный способ обеззараживания воды - хлорирование. Это заключительный этап обработки воды на водопроводной станции.
• Механизм действия хлора: при добавлении его к воде он гидролизуется, и образуется соляная и хлорноватистая кислоты: Сl 2 + Н 2 O = НСl + НОСl Хлорноватистая кислота воздействует на клеточные ферменты, на SH-группы, нарушает обмен веществ микробных клеток и способность микроорганизмов к размножению. НОСl ↔ Н+ + ОСl. Ионы водорода и гипохлоритные ионы также обладают бактерицидным действием
• Наиболее устойчивы к хлорированию вирусы и спорообразующие. • Важным является массивность микробного обсеменения: чем она выше, тем больше хлора нужно для обеззараживания воды. • Большое влияние на процесс хлорирования оказывает состав воды: процесс замедляется при наличии большого количества органических веществ, так как большее количество хлора уходит на их окисление, и при низкой температуре воды. • Контакт между обеззараживаемой водой и хлором в течение 30 мин в теплое время года и 60 мин в холодное время.
• Для достижения полного бактерицидного эффекта определяется оптимальная доза хлора, которая необходима для: а) уничтожения микроорганизмов; б) окисления органических веществ в) количества хлора, которое должно остаться в воде после ее хлорирования для того, чтобы служить показателем надежности хлорирования. При наличии свободного остаточного хлора < 0, 3 мг/л его может быть недостаточно для обеззараживания воды, При дозах > 0, 5 мг/л вода приобретает неприятный специфический запах хлора.
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ ХЛОРОМ П Р Е И М У Щ Е С Т В А: • широкий спектр антимикробного действия в отношении вегетативных форм; • экономичность; • простота технологического оформления; • наличие метода оперативного контроля за эффективностью обеззараживания. Н Е Д О С Т А Т К И: n n отсутствие вирулицидного и спороцидного эффектов; появление хлорустойчивых микроорганизмов; изменение органолептических свойств воды; образование токсичных галогенсодержащих соединений (ГСС), обладающих отдаленными биологическими эффектами.
Иркутскому водопроводу – более 110 лет Сl → поваренная соль • Раньше на предприятии МУП «Водоканал» использовали контейнеры с хлором, с помощью которого и хлорировали воду. • Производство являлось химически опасным – представляет угрозу для жизни и здоровья людей в случае утечки хлора. • Теперь для обеззараживания воды используется обычная поваренная соль, • Поставляют её из Усолья-Сибирского. • В сутки уходит 200 кг соли (4 мешка по 50 кг)
• Мембранный электролизёр расщепляет солёный раствор на хлор и щелочь. • Такой метод намного безопаснее для Иркутска, водозабор которого расположен в черте города. • Кроме того, расщеплять соль куда дешевле, чем закупать готовый хлор. • Качество воды при этом даже лучше: полученный при электролизе раствор обладает очень высоким антимикробным действием и позволяет снизить содержание хлора в воде в полтора раза. Еженедельник "Аргументы и Факты" № 52 25/12/2013
К химическим методам обеззараживания воды относится озонирование • Озон является нестойким соединением. • В воде он разлагается с образованием молекулярного и атомарного кислорода, с чем связана сильная окислительная способность озона. • В процессе его разложения образуются свободные радикалы ОН и НО 2, обладающие выраженными окислительными свойствами.
• Механизм обеззараживающего действия озона аналогичен действию хлора: являясь сильным окислителем, озон повреждает жизненно важные ферменты микроорганизмов и вызывает их гибель. • Предполагают, что он действует как протоплазматический яд.
Преимущества и недостатки метода озонирования Преимущества: • • • улучшает физические, органолептические свойства (вкус и цвет воды); удаляет фитопланктон; обезвреживает фенолы; нефтепродукты; пестициды СПАВ; позволяет уменьшить дозу коагулянтов и хлора; отказаться от первичного хлорирования; имеет способ оперативного контроля за эффектом обеззараживания. Недостатки: • • • взрывоопасен и токсичен; дорогой реагент; быстро разлагается; способствует образованию кетонов, альдегидов, ароматических соединений; не обладает пролонгирующим эффектом, что способствует вторичному загрязнению воды, создает ряд технологических проблем в разводящей сети.
Варианты озонирования Одноступенчатое использование озона на стадии предварительной обработки воды или после ее коагуляции перед фильтрацией Цель – окисление легкоокисляемых веществ, улучшение процесса коагуляции, частичное обеззараживание Двухступенчатое Трехступенчатое озонирование: предварительное; n после коагуляции n Более глубоко окисляются остаточные загрязнения, повышается эффект последующей сорбционной очистки 1 – предварительное; 2 – после коагуляции; 3 – перед распределительной сетью Обеспечивает полное обеззараживание и улучшает органолептические свойства воды Режим обработки и схему озонирования выбирают на основании данных физико-химического анализа воды. Озонирование не исключает хлорирования вследствие отсутствия пролонгирующего эффекта.
• При химических способах обеззараживания воды используют также олигодинамические действия солей тяжелых металлов (серебра, меди, золота). • Олигодинамические действие тяжелых металлов - их способность оказывать бактерицидный эффект в течение длительного срока при крайне малых концентрациях.
• Механизм действия: положительно заряженные ионы тяжелых металлов вступают в воде во взаимодействие с микроорганизмами, имеющими отрицательный заряд. • Благодаря электроадсорбциии тяжёлые металлы проникают в глубь микробной клетки, образуя альбуминаты, и микробная клетка погибает. • Данный метод обычно применяется для обеззараживания небольших количеств воды.
Недостатки химических способов обеззараживания воды: • большинство реагентов отрицательно влияет на состав и органолептические свойства воды; • бактерицидное действие реагентов проявляется после определенного периода контакта и не всегда распространяется на все формы микроорганизмов.
Поэтому физические методов обеззараживания воды имеют ряд преимуществ по сравнению с химическими: • безреагентные методы не оказывают влияния на состав и свойства обеззараживаемой воды, не ухудшают ее органолептических свойств; • действуют непосредственно на структуру микроорганизмов, вследствие чего обладают более широким диапазоном бактерицидного действия; • для обеззараживания необходим небольшой период времени.
УФО воды в 2 мегаполисах: Санкт-Петербург и Новосибирск
• В настоящее время очистка воды в г. Ангарске производится по одноступенчатой схеме: первичное (предварительное) хлорирование гипохлоридом натрия, коагулирование оксихлоридом алюминия (в паводковый период), фильтрование и вторичное хлорирование гипохлоридом натрия, ультрафиолетовое обеззараживание воды (с 2009 г. ).
В целях повышения барьерной функции по отношению к вирусам, паразитам, водным бактериям на водоочистных сооружениях г. Ангарска в сентябре 2009 года введена в эксплуатацию станция УФобеззараживания питьевой воды. Обеззараживание воды осуществляется на 2 установках УДВ 216 А-6 В-800 Б-1
Преимущества ультрафиолетового обеззараживания (УФО), как безреагентного метода обработки • широкий спектр антибактериального действия , включая споровые и вирусные формы; • короткий период экспозиции; • сохраняет природные свойства воды, улучшает ее физические и органолептические показатели качества; • отсутствует опасность передозировки; улучшаются условия работы персонала, так как исключаются из обращения вредные вещества; • высокая производительность и простота эксплуатации; возможность полной автоматизации • отсутствует опасность передозировки.
Недостатки ультрафиолетового обеззараживания (УФО), как безреагентного метода обработки • эффект зависит от физико-химических свойств воды (мутности, цветности, минерального состава); • не обеспечивает эпидемиологическую безопасность в отношении возбудителей паразитологических заболеваний; • требует проведения контроля за концентрацией озона в воздухе рабочих помещений; • отсутствие пролонгированного эффекта делает возможным вторичный рост бактерий в распределительной сети. Используется как альтернативный первичному хлорированию; либо в комбинации с хлором, что позволяет сократить дозу хлора на 15 -100%; снизить уровень образования ХОС и микробного загрязнения.
• Наиболее разработанным и изученным в техническом отношении методом является облучение воды бактерицидными (ультрафиолетовыми) лампами. • Наибольшим бактерицидным свойством обладают УФлучи с длиной волны 200 -280 нм; максимум бактерицидного действия приходится на длину волны 254 -260 нм. • Источником излучения служат аргонно-ртутные лампы низкого давления (БУВ) и ртутно-кварцевые лампы (ПРК и РКС).
• Обеззараживание воды наступает быстро, в течение 1 -2 мин. • При обеззараживании воды УФ-лучами погибают не только вегетативные формы микробов, но и споровые, а также вирусы, яйца гельминтов, устойчивые к воздействию хлора. • Применение бактерицидных ламп не всегда возможно, так как на эффект обеззараживания воды УФ-лучами влияют мутность, цветность воды, содержание в ней солей железа. • Поэтому, прежде чем обеззараживать воду таким способом, ее необходимо тщательно очистить.
• Из всех имеющихся физических методов обеззараживания воды наиболее надежным является кипячение. • В результате кипячения в течение 3 -5 мин погибают все имеющиеся в ней микроорганизмы, а после 30 мин вода становится полностью стерильной. • Этот метод не находит широкого применения для обеззараживания больших объемов воды, несмотря на высокий бактерицидный эффект. Его можно использовать в быту, детских учреждениях и т. д. • Недостатком кипячения является ухудшение вкуса воды, наступающего в результате улетучивания газов, и возможность более быстрого развития микроорганизмов в кипяченой воде.
• К физическим методам обеззараживания воды относится использование импульсного электрического разряда (ИЭР), ультразвука и ионизирующего излучения. • В настоящее время эти методы широкого практического применения не находят.
Специальные методы улучшения качества воды • Помимо основных методов очистки и обеззараживания воды, в некоторых случаях возникает необходимость производить специальную ее обработку. • В основном эта обработка направлена на улучшение минерального состава воды и ее органолептических свойств.
Специальные методы обработки воды (применяются преимущественно к подземным водам) • • • Дезодорация Дегазация Умягчение Опреснение Обезжелезивание Обесфторивание/фторирование Дезактивация Деманганация Нормализация минерального состава
• Дезодорация – удаление посторонних запахов и привкусов. Необходимость проведения такой обработки обусловливается наличием в воде запахов, связанных с жизнедеятельностью микроорганизмов, грибов, водорослей, продуктов распада и разложения органических веществ. • Применяются методы: озонирование, углевание, хлорирование, обработка воды перманганатом калия, перекисью водорода, фторирование через сорбционные фильтры, аэрация.
• Дегазация воды – это процесс удаления из воды растворенных в ней газов (радон, метан, углекислый газ, сероводород, аммиак, хлор), обуславливающих или усиливающих коррозионные свойства воды, придающие ей неприятный запах и токсичность. • Для этого применяется аэрация, т. е. разбрызгивание воды на мелкие капли в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе, в результате чего происходит выделение газов.
• Умягчение воды – полное или частичное удаление из нее катионов кальция и магния. • Умягчение проводится специальными реагентами или при помощи ионообменного и термического методов.
• Опреснение (обессоливание) воды чаще производится при подготовке ее к промышленному использованию. • Частичное опреснение воды осуществляется для снижения содержания в ней солей до тех величин, при которых воду можно использовать для питья (ниже 1000 мг/л). • Опреснение достигается дистилляцией воды, которая производится в различных опреснителях (вакуумные, многоступенчатые, гелиотермические), ионитовых установках, а также электрохимическим способом и методом вымораживания.
• Обезжелезивание – удаление из воды железа производится аэрацией с последующим отстаиванием, коагулированием, известкованием, катионированием. • В настоящее время разработан метод фильтрования воды через песчаные фильтры. Промышленная станция обезжелезивания воды
• Обесфторивание – освобождение природных вод от избыточного количества фтора. • С этой целью применяют метод осаждения, основанный на сорбции фтора осадком гидроокиси алюминия и других адсорбентов. • При недостатке в воде фтора ее фторируют.
• В случае загрязнения воды радиоактивными веществами ее подвергают дезактивации, т. е. удалению радиоактивных веществ.
Сорбционные методы • Активированный уголь (АУ) – универсальный адсорбент задерживает большую часть органических соединений (высокомолекулярные олефины, амины, карбоновые красители, ПАВ, ароматические углеводороды, хлорорганические вещества. • Синтетические (углеродистые смолы, волокнистые сорбенты, композиционные сорбционно-активные материалы) и природные сорбенты (шунгиты, цеолиты) более эффективны в отношении низкомолекулярных ХОС, в том числе хлороформа и хлорэтиленов. Удаляют большую часть органических соединений. Используются в малогабаритных компактных установках (США), позволяют получить в полевых условиях питьевую воду даже из сточных вод душевых, кухонь, прачечных. Недостатки: Недостатки • неэффективны в отношении низкомолекулярных ХОС, гуминовых веществ и радиоактивных соединений • поглощают хлор, повышая опасность бактериального загрязнения питьевых вод • требуют частой регенерации, неэкономичны.
Ионообменный метод • опресняет и умягчает воду; • устраняет токсичные металлы, органические и радиоактивные соединения, арсенаты и др. Экологически опасен, т. к. приводит к минерализации водоемов.
Мембранные методы • • микрофильтрация ультрафильтрация нанофильтрация обратный осмос Преимущества: • эффективное обеззараживание (бактерии, вирусы); • микро- и ультрафильтрация устраняют гуминовые кислоты, красители, нефтепродукты; • обратный осмос устраняет низкомолекулярные галогеносодержащие соединения; Недостатки: • обессоливают воду; • требуют коррекции микроэлементного и минерального состава воды.
Мембранно-фильтрационные процессы Диаметр пор Микрофильтрация 200 – 10000 нм Ультрафильтрация 5 – 20 нм Нанофильтрация 1 – 20 нм Обратный осмос 0, 1 – 2 нм
Относительная эффективность наиболее перспективных методов обезвреживания воды в зависимости от размеров поллютантов Размер Ионная область Мкм нм Молекулярный вес, а. е. Молекулярная область 0, 01 Макромолекулярная область Микрочастицы 0, 01 10 0, 1 1000 100 -200 1000 -10000 2000 -12000 Макрочастицы 10 100000 500000 Ионы металлов Растворы солей Вирусы Размеры частиц, содержащихся в воде Гуминовые кислоты Бактерии Водоросли Песок Обратный осмос Нанофильтрация Метод обработки воды Ультрафильтрация Микрофильтрация Традиционные процессы фильтрации
Комбинированные методы К фотоокислительным технологиям относят комбинации: озона и хлора; хлора и ультрафиолета (фотокатализ); перекиси водорода и озона; ионов серебра и меди с ультрафиолетом, что уменьшает коррозионные свойства дезинфектантов. • • Преимущества: выраженный бактерицидный эффект; улучшение физических и органолептических свойств воды; окисляются органические соединения и продукты их распада, в том числе альдегиды, кетоны, которые удаляются в процессе последующей обработки УФО; более эффективно удаляются продукты деструкции хлорсодержащих пестицидов, синтетических моющих средств, СПАВ; экономичны, просты в техническом исполнении; обладают эффектом последействия; имеют экспресс-метод контроля.
Сравнительная характеристика эффективности традиционных и перспективных способов обеззараживания питьевой воды Показатели 1. Эффективность в отношении: - бактерий - вирусов - простейших 2. Надежность обеззараживающего действия 3. Наличие и выраженность свойства «последействия» 4. Негативное влияние на физикохимические и органолептические свойства воды 5. Вероятность гигиенически значимого образования побочных, токсических продуктов трансформации 6. Наличие разработанного способа оперативного контроля за эффективностью процесса 7. Возможность автоматизации и совместимость с другими способами водоподготовки 8. Выраженность сопутствующих благоприятных эффектов (дезодорация, очистка от органических загрязнителей и др. ) 9. Наличие технологий и устройств для реализации способа 10. Себестоимость обеззараженной воды Способы обеззараживания воды Хлори- Озони- УФИ УЗК ВИЭР НИЭР ИУФИ ИУЗК Хлори- Озони+ + + рование хлор О 3/Н 2 О 2 хлор ++ + ± +++ ++ + + + ± +++ +++ + ++ ± - - - +++ ++ + + ИУЗК + О 3/Н 2 О 2 +++ +++ + ++ +++ ++ + + + ++ ++ + - + - ± - + - - - н/д н/д ± + + + - ± ± ++ +++ ++ - + ++ +++ н/д ++ + + + ++ ± ++ н/д + + ++ Примечание: «+++» - значительная степень выраженности показателя; «++» – Примечание умеренная; «+» – слабая; «±» – спорная; «-» – отсутствие эффекта; «н/д» – нет данных.
Санитарная охрана водоисточников • Основными источниками загрязнения открытых водоемов являются бытовые сточные воды, ливневые стоки, сточные воды промышленных предприятий, коммунальных объектов и объектов сельского хозяйства. • Вода открытых водоемов может загрязняться также в результате водопоя скота, использования водоема в транспортных, спортивных и других целях.
• Бытовые сточные воды представляют опасность в эпидемиологическом отношении, так как содержат в своем составе большое количество микроорганизмов, среди которых могут быть и патогенные. • С промышленными стоками в водоём поступают самые разнообразные химические вещества и их соединения, многие из которых обладают токсическими свойствами (соединения хрома, мышьяка, ртути, пестициды и др. ).
• Большую опасность представляет загрязнение воды искусственными радиоактивными веществами, которые могут накапливаться (кумулироваться) в водной флоре и фауне и поэтому длительно находиться в водоеме (особенно долгоживущие изотопы).
• Промышленные стоки могут загрязнять воду канцерогенными веществами (полициклические, ароматические углеводороды, нитрозамины, ароматические амины). • С промышленными стоками и сточными водами коммунальных объектов в водоёмы поступают бластомогенные вещества (коканцерогены), например, синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые усиливают действие канцерогенов. • Серьёзные последствия вызывает поступление в природные воды пестицидов, используемых в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений.
• Однако, как бы ни были велики эти естественные загрязнения, в водоемах обычно происходит процесс освобождения воды от загрязнений естественным путем, который называется самоочищением. • Самоочищение открытых водоемов осуществляется под действием разнообразных факторов. К ним относятся: а) гидравлические – разбавление и смешение попавших загрязнений с основной массой воды; б) механические – осаждение взвешенных частиц; в) физические – влияние солнечной радиации и температуры; г) биологические – сложные процессы взаимодействия водных растительных организмов с организмами поступающих стоков; д) химические – превращение одних веществ в другие, главным образом минерализация.
• Наиболее интенсивно естественное самоочищение происходит в проточных водоемах. • Самоочищение подземных вод происходит в основном благодаря фильтрации через почву и процессу минерализации, что обусловливает полное освобождение воды от органических примесей и микроорганизмов. • При загрязнении водоемов бытовыми и промышленными сточными водами процессы самоочищения могут быть заторможены или полностью подавлены.
Мероприятия по охране водоисточников Мероприятия по борьбе с бытовыми и особенно промышленные сточные воды, загрязняющими водоем различными химическими веществами и микроорганизмами, проводятся на основании: Сан. Пи. Н 2. 1. 4. 110 -02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения» ; Сан. Пи. Н 2. 1. 5. 980 -00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод» ; СП 2. 1. 5. 1059 -01 «Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения»
• Наиболее эффективными мерами, способствующими санитарной охране водоемов, являются совершенствование технологических процессов производства, направленных на уменьшение сбросов сточных вод в водоемы, замена токсичных продуктов в технологии производства менее токсичных или совсем безвредными, разработка оборотных систем водоснабжения.
К мероприятиям, направленным на охрану водоемов от загрязнений, относятся: ü контроль за составом сточных вод и состоянием воды водоема в местах их спуска, ü за содержанием мест водопоя скота, расположения пристаней, причалов, портов, ü проведение мероприятий по обезвреживанию отходов водного транспорта, особенно судов, предназначенных для перевозки нефтепродуктов и др.
• Сан. Пи. Н 2. 1. 4. 1100 -02 определены зоны санитарной охраны (ЗСО) источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно -питьевого назначения с целью охраны от загрязнений источников централизованного водоснабжения, а также всех водопроводных сооружений и окружающих территорий. • На территории зон предусмотрен специальный режим и проводятся комплексные мероприятия, исключающие возможность микробного и химического загрязнения и ухудшения качества воды, подаваемой населению.
Санитарным законодательством предусматривается организация 3 -х зон (поясов) санитарной охраны • Первый пояс, или зона строгого режима, включает территорию, на которой располагаются место водозабора, водоподъемные устройства, головные сооружения водопроводной станции и водоподводящий канал. • Эта территория ограждается и строго охраняется. В ее пределах разрешается пребывание только тех лиц, которые непосредственно связаны с работой на водопроводной станции.
• Границы 1 -го пояса при устройстве водопровода из подземного водоисточника устанавливаются в радиусе не менее 30 м вокруг водозабора при использовании надежно защищенных межпластовых вод и в радиусе не менее 50 м при использовании грунтовых или недостаточно защищенных межпластовых вод.
Граница 1 -го пояса для водопровода с поверхностными источниками водоснабжения устанавливается: а) для проточных водоемов – вверх по течению не менее 200 м от водозабора, вниз по течению не менее 100 м от водозабора; по прилегающему к водозабору берегу – не менее 100 м от линии уреза воды при наивысшем ее уровне; б) для водоемов (водохранилища, озера) граница первого пояса должна устанавливаться в зависимости от местных санитарных и гидрологических условий, но не менее 100 м во всех направлениях по акватории водозабора и по прилегающему к водозабору берегу от линии уреза воды при летне-осенней межени.
• Второй пояс, или зона ограничения, включает территорию, предназначенную для охраны от загрязнения источников водоснабжения (источник водоснабжения и бассейн его питания). • Он устанавливается с целью предупреждения неблагоприятного влияния на качество воды подземных и поверхностных источников централизованного хозяйственно-бытового водоснабжения.
• В пределах второго пояса запрещается или ограничивается спуск сточных вод, которые могут ухудшить качество воды в реке, не разрешается использование водоема для спортивных целей, купания, стирки белья, водопоя скота и т. д. • В зоне ограничений строительство животноводческих ферм, инфекционных больниц и других объектов, отбросы которых могут загрязнить водоем, разрешается лишь при условиях, гарантирующих источник водоснабжения от неблагоприятного воздействия. Здесь должны строго проводиться все мероприятия по санитарному благоустройству населенных мест (устройство непроницаемых выгребов, ликвидация свалок и др. ).
• Границы второго пояса для водотоков (реки, каналы) и водоемов (водохранилища, озера) определяются в зависимости от природных, климатических и гидрологических условий. • Так, границу второго пояса для мелких водоемов следует принимать по линии водораздела всего речного бассейна со всеми притоками. • Для крупных проточных водоемов – территория не менее 3 км в стороны от обоих берегов; при этом для береговой полосы шириной не менее 300 м устанавливается более строгий режим, который определяется органами санитарно-эпидемиологической службы.
• Границы второго пояса для подземных источников водоснабжения рассчитываются в зависимости от типа водозабора (отдельная скважина, группа скважин, линейный ряд скважин и т. д. ), расхода воды и понижения ее уровня в водоисточнике, гидрологических условий, определяющих форму и размер водоносного пласта, и условий его питания. • Главным критерием, определяющим границы второго пояса и обеспечивающим гигиеническую и эпидемиологическую надежность водоисточника, является время продвижения загрязнений с потоком подземных вод к месту водозабора. • В пределах III и IV климатических поясов это время равно не менее 200 сут, для I и II – не менее 400 сут.
Скачать презентацию Гигиенические аспекты водоснабжения населённых мест Источники водоснабжения Улучшение
вода-2(2016 без фото).ppt