Гигиеническая характеристика методов улучшения качества питьевой воды

Наиболее часто применяют следующие методы улучшения качества воды: осветление (устранение мутности), обесцвечивание (устранение цветности) и обеззараживание (освобождение воды от возбудителей заболеваний).

В настоящее время очистку воды, т. е. осветление и обесцвечивание, осуществляют чаще всего по следующей схеме: воду последовательно подвергают коагуляции, отстаиванию и скорой фильтрации. Для коагуляции к воде добавляют химические реагенты-коагулянты. Наиболее часто используют сульфат алюминия, который в воде переходит в гидроокись алюминия, выпадающую в виде быстро оседающих хлопьев. Эти хлопья увлекают за собой мельчайшую взвесь, микробы и коллоидные гуминовые вещества, придающие воде окраску. Количество коагулянта, необходимое для обработки воды, подбирают опытным путем. Оно составляет от 30 до 200 мг на 1 л. Воду с коагулянтами (после камеры реакции) подают в отстойники, представляющие собой резервуары глубиной несколько метров, через которые она движется с очень малой скоростью. В отстойнике вода находится около 2 ч. За это время большинство хлопьев осаждается, а вода осветляется и обесцвечивается.

После отстаивания воду для окончательного осветления пропускают через быстродействующий фильтр. Он представляет собой железобетонный резервуар, на дне которого устроен дренаж из железобетонных плиток или дренажных труб с отверстиями, отводящими профильтрованную воду. Поверх дренажа загружают поддерживающий слой щебня и гравия, не дающий лежащему выше песку просыпаться в отверстия дренажа. На гравий укладывают фильтрующий слой песка толщиной около 1 м. Через фильтр со скоростью 5—12 м/ч пропускают очищаемую воду. Через 10— 15 мин после фильтрации в верхнем слое песка образуется фильтрующая пленка из хлопьев коагулянта. Это улучшает процесс задержки взвешенных примесей и микробов. Каждые 8—12 ч фильтр отмывают в течение 10—15 мин током чистой воды, направляемой снизу вверх. На быстродействующих фильтрах в зависимости от периода работы задерживается от 80 до 99% микробов.

Для полного исключения эпидемиологической опасности воду на водопроводах после фильтрации обеззараживают.

Обеззараживание воды—один из наиболее широко применяемых методов улучшения ее качества. К обеззараживанию часто прибегают при использовании подземных и во всех случаях применения поверхностных вод. Чаще всего для обеззараживания воды на водопроводах используют хлорирование и лишь в отдельных случаях—обработку ультрафиолетовыми лучами и озонирование; в условиях местного водоснабжения применяют кипячение.

Широкое применение хлорирования на водопроводах объясняется надежностью обеззараживания, доступностью и дешевизной. Имеется много способов хлорирования, что позволяет использовать этот метод в различной обстановке; на водопроводах, полевых станах и в военно-полевых условиях.

Иногда на небольших сельских водопроводах воду осветляют в отстойниках без обработки коагулянтом (при 8—12 часовом отстаивании) и с последующей фильтрацией через медленно действующие фильтры (0,1 м/ч).

Схема песочного фильтра:

1 — подача отстойной воды;

2 — песок;

3 — поддерживающий слой гравия;

4—профильтрованная вода;

5 — дренаж.

Принцип хлорирования основан на обработке воды хлором (газом) или химическими соединениями, содержащими его в активной форме, обладающей окислительным и бактерицидным действием, например хлорной известью, двутретьосновной солью гипохлорита натрия (ДТСГК).

На крупных водопроводах для обеззараживания воды применяют специальные аппараты—хлораторы, дозирующие поступление хлора в обеззараживаемую воду. На небольших водопроводах, а также при необходимости обеззараживать воду в бочках или других резервуарах вместо хлора пользуются хлорной известью или ДТСГК. При хранении хлорная известь может распадаться. Свет, влажность и высокая температура ускоряют потерю активного хлора. В связи с этим хлорную известь хранят в бочках в темном, прохладном, сухом, хорошо проветриваемом помещении, а перед использованием проверяют ее активность в лаборатории. Применяемая на практике хлорная известь обычно содержит 20—25% активного хлора. ДТСГК несколько более стабилен, чем хлорная известь, и содержит 50—52% активного хлора.

При обеззараживании воды хлор взаимодействует не только с микробами, но и с органическими веществами воды и некоторыми солями, поэтому при хлорировании воды очень важно правильно выбрать дозу хлора или хлорной извести, необходимую для надежного обеззараживания. Как показывает многолетний опыт, доза хлора должна быть такой, чтобы после обеззараживания в воде осталось 0,3—0,5 мг/л так называемого свободного остаточного хлора. Это количество остаточного хлора, с одной стороны, свидетельствует о надежности обеззараживания, а с другой — не ухудшает органолептических свойств воды и не является вредным для здоровья. Большая концентрация остаточного хлора придает воде неприятный запах. Поскольку состав природных вод разнообразен, необходимая для обеззараживания доза хлорной извести значительно варьирует. Ее обычно устанавливают путем опытного хлорирования подлежащей обеззараживанию воды разными дозами хлорной извести в нескольких стаканах.

В тех случаях, когда требуется прохлорировать воду, находящуюся в таре, определяют ее объем и рассчитывают, как показано выше, количество 1 % раствора хлорной извести, необходимое для обеззараживания всей воды (1% раствора ДТСГК требуется вдвое меньше). Приготовив 1% раствор хлорной извести или ДТСГК, дают ему отстояться, затем добавляют его в нужном количестве к обеззараживаемой воде и тщательно ее перемешивают. Для надежного обеззараживания контакт воды с хлором должен продолжаться летом не меньше 30 мин, а зимой — не меньше 1 ч. После обеззараживания проверяют наличие остаточного хлора, запах, вкус воды и разрешают ее употребление. В водопроводах, в которых обеззараживаемая вода подается непрерывным потоком, необходимо также непрерывно добавлять к ней соответствующее количество раствора хлорной извести. С этой целью применяют различные дозирующие установки.

Для надежного обеззараживания мутные и цветные воды нужно предварительно осветлять и обесцвечивать.

Кипячение — простой и в то же время наиболее надежный метод обеззараживания воды. При кипячении в течение 3—5 мин погибают все вегетативные виды патогенных микробов и вирусы. Вода становится безопасной. Недостатками кипячения являются невозможность использовать этот метод для обработки больших количеств воды, необходимость ее охлаждения и быстрое развитие микроорганизмов в случае вторичного загрязнения теплой кипяченой воды.

Из других методов улучшения качества воды чаще применяют фторирование, дезодорацию (устранение неприятных привкусов и запахов) и опреснение (освобождение от избытка солей). Поскольку в воде большинства источников водоснабжения содержится мало фтора, то по требованию ГОСТа воду хозяйственно-питьевых водопроводов обогащают фтор-ионом до концентрации 1 мг/л (путем добавления фтористого или кремнефтористого натрия). Многолетние наблюдения в России, Германии, США и других странах показали, что это профилактическое мероприятие снижает заболеваемостью населения кариесом зубов и потерю их в 3—4 раза Опреснение воды весьма перспективно, так как мировые запасы минерализованных вод во много раз больше пресных.