Физические методы
Облучение воды ультрафиолетовыми лучами.
Еще в конце прошлого столетия А.Н. Маклаковым было установлено, что короткие ультрафиолетовые лучи обладают бактерицидным действием. Макси-
мально эффективными оказались лучи с длиной волны 250-260 нм, проникающие даже через 25-сантиметровый слой прозрачной и бесцветной воды (рисунок 9).
Источником излучения служат аргонно-ртутные лампы низкого давления
(БУВ) и ртутно-кварцевые лампы (ПРК и РКС).
Для обеззараживания воды применяются специальные установки (напор-
ные и безнапорные). Для обеззараживания большого объема воды используется установка ОВ-АКХ-1 большой производительности с применением бактери-
цидных ламп ПРК.
Рисунок 9. Установка Академии коммунального хозяйства для обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами
(вода последовательно облучается ультрафиолетовыми лучами в ряде секций)
На небольших водопроводах используются аргонно-ртутные лампы низ-
кого давления. (БУВ-15, БУВ-30, БУВ-ЗОП). 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
21
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.
Таким образом, необходимой предпосылкой для надежного обеззаражи-
вания воды ультрафиолетовыми лучами является ее предварительное осветле-
ние и обесцвечивание.
Облучение ультрафиолетовыми лучами имеет ряд преимуществ перед хлорированием. Бактерицидные лучи не денатурируют воду и не изменяют ее органолептических свойств, а также обладают более широким спектром абио-
тического действия. Их губительное действие распространяется на споры, ви-
русы и яйца гельминтов, устойчивые к хлору.
Кипячение воды.
Кипячение является простым и в то же время наиболее надежным мето-
дом обеззараживания воды. Вегетативные формы патогенных микроорганизмов погибают после 20-40-секундного нагревания при температуре 800, и поэтому в момент закипания вода уже фактически обеззаражена, а при 3-5-минутном ки-
пении имеется полная гарантия ее безопасности даже при сильном загрязнении взвешенными веществами и микробами.
При 30-минутном кипячении погибает подавляющее большинство споро-
вых форм микробов, т.е. достигается стерилизация воды. В то время как хлори-
рование неэффективно действует на споры сибирской язвы, яйца и личинки гельминтов, кипячение убивает их. При 30-минутном кипячении разрушается ботулинический токсин.
К факторам, препятствующим и ограничивающим возможность широкого применения кипячения как метода обеззараживания воды, относятся: невоз-
можность применения кипячения для обеззараживания больших количеств во-
ды на водопроводах, ухудшение вкуса воды из-за улетучивания газов, необхо-
22
димость охлаждения воды и быстрое развитие микроорганизмов в кипяченой воде в случае ее вторичного загрязнения.
При пользовании водой, не прошедшей централизованного обеззаражи-
вания, кипячение часто применяется в быту, в больницах, школах, детских учреждениях, на производствах, железнодорожных станциях и т.д. Для этой це-
ли широкое применение получили кипятильники непрерывного действия с производительностью от 100 до 1000 л/ч. Действие последних основано на пе-
ребрасывании кипящей воды из котла в бак, служащий для ее разбора.
При использовании кипяченой воды для питьевого водоснабжения нужно особо тщательно мыть бачки для кипяченой воды перед их заполнением, а так-
же ежедневно сменять воду, учитывая быстрое развитие микроорганизмов в кипяченой воде.
Специальные методы улучшения качества воды
Традиционная технология очистки воды на водопроводах, предназначен-
ная для осветления, обесцвечивания и обеззараживания, обладает лишь ограни-
ченным барьерным действием в отношении многих химических веществ, кото-
рые при несоблюдении санитарных правил промышленными предприятиями и другими объектами могут загрязнять водоемы, особенно в районах с высокой плотностью населения и развитой промышленностью. Повышение барьерной роли водопроводных сооружений в отношении некоторых загрязнений (нефть,
ДДТ и др.) достигается применением повышенных доз коагулянтов и флокку-
лянтов, увеличением времени отстаивания, снижением скорости фильтрации,
применением двойного хлорирования или перехлорирования. Если этого недо-
статочно, то в зависимости от состава и концентрации загрязнений используют сильные окислители (озон, перманганат калия), сорбенты (активированный уголь в гранулированном или порошкообразном виде), ионообменные материа-
лы, а нередко сочетание нескольких методов.
23
Дезодорация – устранение привкусов и запахов воды – достигается аэриро-
ванием воды, обработкой ее окислителями (озонирование, двуокись хлора, боль-
шие дозы хлора, марганцовокислый калий), фильтрованием через слой активиро-
ванного угля, адсорбирующего дурнопахнущие вещества, и углеванием, т.е. путем введения в воду до отстаивания порошкообразного активированного угля. Выбор метода дезодорации зависит от происхождения привкусов и запахов.
Обезжелезивание производится путем разбрызгивания воды с целью аэрации в специальных устройствах – градирнях. При этом двухвалентное же-
лезо окисляется в гидрат окиси железа, осаждающийся в отстойнике или задер-
живаемый на фильтре.
Умягчение. Старым способом умягчения воды является содово-
известковый, при котором кальций и магний осаждаются в отстойнике в виде нерастворимых солей.
Более современным является фильтрование умягчаемой воды через филь-
тры, заполненные ионитами. Ионитами называют твердые нерастворимые,
зернистые, наподобие песка, материалы, обладающие свойством обменивать содержащиеся в них ионы на ионы солей, растворенных в воде. Иониты, обме-
нивающие свои катионы (Н+, Na+), называются катионитами, обменивающие анионы (ОН–), – анионитами. Иониты могут быть естественного и искусствен-
ного происхождения (обработанный серной кислотой уголь, синтетические ионообменные смолы). Применяя фильтрование воды через катионит, можно удалить из нее катионы, фильтруя ее через анионит – удалить анионы.
При фильтровании воды ионообменные свойства ионитов постепенно па-
дают. После истощения обменных свойств иониты могут быть регенерированы
(восстановлены). Катиониты регенерируют промыванием разбавленным рас-
твором кислоты или крепким раствором хлористого натрия, аниониты – про-
мыванием раствором щелочи.
24
Для умягчения воды применяют фильтрование воды через слой естественных
(глауконитовые пески) или искусственных катионитов толщиной 2-4 м. При этом ионы Са2+ и Mg2+ воды обмениваются на ионы Na+ или ионы Н+ катионита.
Опреснение.
Последовательное фильтрование воды сначала через катионит, а затем через анионит позволяет освободить воду от всех растворенных в ней солей и потому применяется с целью опреснения (рисунок 10).
Ионитовые установки для опреснения воды могут быть как стационар-
ные, так и передвижные (экспедиции, полевые станы, войска).
Рисунок 10. Схема ионообменной опреснительной установки: 1 – катионитовый фильтр; 2 – анионитовый фильтр; 3 – дегазатор; 4 – резервуар для опресненной воды;
5 – насос; 6 – бак для регенерационного раствора кислоты; 7 – то же для раствора щелочи
Для опреснения воды на водопроводах, морских судах применяют терми-
ческий метод, основанный на выпаривании воды с последующей конденсацией паров. Желательно, чтобы содержание минеральных солей в опресненной воде было не менее 100-200 мг/л. Поэтому в случае необходимости к ней добавляют часть неопресненной воды.
Кроме описанных методов для опреснения воды применяют также элек-
тродиализ с использованием селективных мембран, вымораживание и другие методы.
25
Дезактивация.
При коагуляции, отстаивании и фильтрации воды на водопроводах со-
держание радиоактивных веществ в ней снижается лишь на 70-80%. Для более глубокой дезактивации воду фильтруют через катио- и аниообменные смолы.
Обесфторивание воды.
При необходимости освободить воду от избытка фтора ее фильтруют че-
рез анионообменные смолы. Чаще синтетических смол в качестве ионообмен-
ного материала используют с большим успехом активированную окись алюми-
ния. Иногда имеется возможность снизить содержание фтора в воде до опти-
мальных величин за счет разбавления водой из другого источника, содержащей ничтожные количества фтора.
Фторирование воды.
В последние годы большое внимание исследователи уделяют фторирова-
нию воды, т. е. искусственному добавлению к ней фтористых соединений с це-
лью уменьшения заболеваемости кариесом зубов. Кариес зубов принадлежит к числу наиболее распространенных заболеваний человека. Кариес зубов приво-
дит не только к потере зубов, но и к другим заболеваниям полости рта и костей
(например, к остеомиелиту челюстных костей), хрониосепсису и ревматизму,
различным заболеваниям желудочно-кишечного тракта в связи с ухудшением разжевывания пищи и замедлением эвакуации ее из желудка. Несмотря на при-
меняющиеся стоматологами в разных странах меры борьбы с кариесом, заболе-
ваемость им имеет почти повсеместную тенденцию к росту. В настоящее время обращаемость стоматологических больных в поликлиники занимает второе ме-
сто после обращаемости к терапевтам.
Употребление фторированной воды снижает заболеваемость кариесом на
50-75%, т. е. в 2-4 раза. В наибольшей мере противокариозное действие фтора проявляется в том случае, когда человек употребляет фторированную воду с
26
раннего детского возраста. Комплексная профилактика путем фторирования воды, рационализация питания и проведения мер по гигиене полости рта позво-
ляют снизить заболеваемость кариесом на 80-90%. ВОЗ рассматривает фтори-
рование воды как одно из крупнейших достижений профилактической медици-
ны нашего времени.
Фторирование осуществляют путем добавления к прошедшей очистку воде раствора фторсодержащего соединения (фтористый или кремнефтористый натрий, кремнефтористая кислота и др.) в таком количестве, чтобы концентра-
ция фтор-иона в воде была оптимальной для данных климатических условий.
Зоны санитарной охраны источников водоснабжения
Для сохранения качества роды водоисточника, используемого для цен-
трализованного водоснабжения, в законодательном порядке организуются зоны санитарной охраны, на территории которых соблюдается особый санитарный режим, предотвращающий загрязнение водоема.
Созданию санитарных зон предшествуют гигиенические, санитарно-
химические, бактериологические, гидрологические и другие исследования,
направленные на выявления факторов, влияющих на формирование качества воды водоисточника. Результаты исследований используются для разработки комплексных мероприятий по санитарной охране водоисточника от загрязне-
ния. Различают 3 пояса санитарной охраны водопроводов, работающих на от-
крытых водоисточниках.
Первый пояс санитарной охраны (зона строгого режима) охватывает непосредственно водозаборные сооружения и водопроводную станцию, а также территорию вокруг них. В первый пояс включает территорию (акваторию) водое-
ма выше и ниже водозабора. На территории первого пояса соблюдается особо строгий санитарно-эпидемиологический режим. Зона постоянно охраняется, под-
держивается в чистоте ее территория. В нее запрещен допуск посторонних лиц.
27
Второй пояс санитарной охраны (зона ограничения) включает всю или часть площади водосбора. Во втором поясе запрещается строительство объек-
тов, которые могут загрязнить водоем, а образующиеся там сточные воды и за-
грязненный поверхностный сток отводятся для их очистки за пределы водораз-
дела. За пределами второго пояса санитарной охраны также осуществляются мероприятия по очистке стоков, поступающих в водоисточник, проводится строгий санитарный надзор.
Третий пояс санитарной охраны (зона наблюдения) выделен в силу необходимости постоянного наблюдения за эпидемической обстановкой. В
настоящее время осуществляется эффективная противоэпидемическая работа.
Поэтому третий пояс практически утратил свое значение.
При эксплуатации подземных водоисточников устанавливают два
пояса зоны санитарной охраны. Вокруг скважины располагается первый пояс
(зона строгого режима) радиусом 30-50 м. Территория этого пояса благоустраи-
вается и ограждается. Исключаются любые источники загрязнения почвы. Во-
круг зоны строгого режима устанавливается второй пояс (зона ограничения).
Размер этого пояса устанавливается расчетным методом, зависит от характера и мощности водоносного горизонта, гидрологических и других условий.
28