Гигиеническая оценка методов улучшения качества воды (очистка воды)

К наиболее часто применяемым методам улучшения качества воды относятся: осветление—устранение мутности воды; обесцвечивание — устранение цветности воды; обеззараживание — освобождение воды от патогенных микробов.

Осветление и обесцвечивание воды

Осветление и частичное обесцвечивание воды могут быть достигнуты при длительном отстаивании. Отстаивание основано на том, что в медленно текущей воде взвешенные вещества, имеющие больший удельный вес, чем вода, выпадают и осаждаются на дно. Однако естественное отстаивание протекает медленно, а эффективность обесцвечивания при нем невелика. Поэтому в настоящее время для осветления и особенно обесцвечивания часто применяют предварительную обработку воды химическими реагентами, ускоряющими осаждение взвешенных частиц (коагулирование).

Процесс осветления и обесцвечивания завершают фильтрованием воды через слой зернистого материала (песок, антрацит) или ткань (полевые фильтры). Для очистки воды может применяться отстаивание в сочетании с так называемой медленной фильтрацией.

Отстаивание воды производят в отстойниках, представляющих собой резервуары глубиной в несколько метров, через которые непрерывно движется вода с очень малой скоростью. Вода находится в отстойнике в течение 4—8 часов. За это время осаждаются наиболее крупные частицы.

После отстаивания воду для окончательного осветления пропускают через медленно действующий фильтр. Он представляет собой железобетонный резервуар, на дне которого устраивается дренаж из железобетонных плиток или дренажных труб с отверстиями, отводящими профильтрованную воду (рис. 30). Поверх дренажа загружается поддерживающий слой щебня и гразия, не дающий вышележащему песку просыпаться в отверстия дренажа. На гравий загружается фильтрующий слой песка толщиной 1 м.

Через фильтр медленно, со скоростью 0,1—0,3 м в час, пропускают очищаемую воду.

Медленно действующие фильтры хорошо очищают воду только после «созревания», заключающегося в том, что вследствие задержки находящихся в воде взвешенных примесей в верхнем слое песка размер пор настолько уменьшается, что здесь начинают задерживаться даже самые мелкие частицы яйца гельминтов и до 99% бактерий. Каждые 30—60 дней лопатами удаляют 2—3 см верхнего, наиболее загрязненного слоя песка.

Медленно действующие фильтры находят применение на небольших водопроводах, на, пример для водоснабжения сел и совхозов, где надежность действия при сравнительно простой эксплуатации имеет решающее значение.

Коагулирование обычно применяется в сочетании с отстаиванием и скорой фильтр а цией воды. Для коагулирования к воде добавляют химические реагенты, называемые коагулянтами.

Наиболее часто применяемым коагулянтом является сернокислый алюминий, который при прибавлении его к воде переходит в гидроокись алюминия, выпадающую в виде быстро оседающих хлопьев. Эти хлопья увлекают за собой мельчайшую взвесь, микробы и коллоидные гумино вые вещества, придающие воде цвет. Количество коагулянта, необходимое для обработки воды, подбирают опытным путем; оно составляет от 20 до 200 мг на 1 л воды.

Применение коагулирования позволяет обесцветить воду, сократить срок отстаивания воды до 2 часов и прим&нить быстродействующие фильтры. Скорость фильтрации воды через песок на быстродействующих фильтрах составляет 4-12 м в час, т. е. в 50—100 раз больше, чем «а медленно действующих; соответственно с этим уменьшается площадь и стоимость сооружений. Через 10—15 минут после начала фильтрации в верхнем слое песка образуется фильтрующая пленка из хлопьев коагулянта. Это улучшает процесс задержки взвешенных примесей и микробов. Через 8—12 часов фильтр промывают в течение 5—10 минут током чистой воды, направленным снизу вверх. На фильтрах в зависимости от периода работы задерживается от 80 до 99% бактерий. Быстродействующие фильтры применяют на крупных водоочистных станциях. Для полного исключения опасности поступления воды с патогенными бактериями воду на водопроводах после фильтрации подвергают обеззараживанию.

Обеззараживание воды

Обеззараживание принадлежит к числу наиболее широко применяемых методов улучшения качества воды. Оно применяется часто при использовании подземных вод и во всех случаях применения поверхностных вод. Из методов беззараживания воды наибольшее распространение получили хлорирование, облучение ультрафиолетовыми лучами и кипячение.

Широкое применение хлорирования на водопроводах объясняется надежностью обеззараживания, доступностью осуществления и дешевизной этого метода. Существует много способов хлорирования, что позволяет применять этот метод в различной обстановке: на водопроводах, в полевых, станах и в военнополевых условиях.

Принцип хлорирования основан на обработке воды хлором или химическими соединениями, содержащими его в активной форме, обладающей окислительным и бактерицидным действием.

На крупных водопроводах для обеззараживания воды применяют жидкий хлор. Он выпускается в стальных баллонах. К баллонам присоединяют специальные аппараты — хлораторы, дозирующие поступление испаряющегося, газообразного хлора в обеззараживаемую воду.

На небольших водопроводах, а также при необходимости обеззаразить воду в бочках или других резервуарах вместо хлора пользуются хлорной известью, которая содержит до 30% активного хлора. При хранении хлорная известь может распадаться. Свет, влажность и высокая температура ускоряют потерю активного хлора. Поэтому хлорную известь хранят в бочках в темном, прохладном, сухом, хорошо проветриваемом помещении, а перед использованием проверяют ее активность в санитарной лаборатории. Применяемая на практике хлорная известь обычно содержит 20—25% 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 0,2—0,5 мг/л так называемого 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. 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. Ориентировочно можно пользоваться следующими данными.

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. Приготовив 1 % расгвоо хлорной извести, дают ему отстояться, затем добавляют его в нужном количестве к обеззараживаемой воде и тщательно перемешивают ее. Для надежного обеззараживания контакт воды с хлором должен продолжаться летом не менее 30 минут, а зимой — не менее 1 часа. После обеззараживания проверяют наличие остаточного хлора, запах, вкус воды и разрешают ее употребление.

В водопроводах, в которых обеззараживаемая вода по дается непрерывным потоком, необходимо также непрерывно добавлять к ней соответствующее количество раствора хлорной извести. С этой целью применяются различные дозирующие установки (рис. 31).

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

Кроме описанного обычного хлорирования воды, применяются и другие способы: перехлорироваНие — в военных условиях; хлорирование с предварительным добавлением аммиака — на водопроводных станциях в тех случаях, когда при одном хлорировании вода приобретает неприятный аптечный запах, и т. д.

Облучение ультрафиолетовыми лучами оказывает обеззараживающее действие в прозрачной воде в течение нескольких секунд. Мутность, цветность и наличие солей железа замедляют обеззараживание. Преимущества этого метода заключаются в простоте его проведения и в том, что не изменяются органолептические свойства воды.

Кроме того, бактерицидное действие ультрафиолетовый лучей распространяется на споры, вирусы и яйца гельминтов, устойчивые к хлору.

На водопроводах ряда городов используются сконструированные в СССР аргоннортутные лампы, позволившие значительно снизить расход электроэнергии для получения ультрафиолетовой радиации.

На рис. 32 показана установка для обеззараживания воды на небольших водопроводах. Она представляет собой лоток, через который с определенной скоростью протекает вода, облучаемая сверху ультрафиолетовыми лучами.

Кипячение является простым и в то же время наиболее надежным методом обеззараживания воды. После кипячения на протяжении 3—б минут употребление воды совершенно безопасно даже при сильном загрязнении ее. Недостатками кипячения являются невозможность использования этого метода для больших количеств воды, необходимость охлаждения ее и быстрое развитие микроорганизмов в случае вторичного загрязнения теплой кипяченой воды.

Кипячение воды широко применяется в быту, в больницах, школах, детских учреждениях и на производствах, при пользовании водой, Не прошёдшей централизованного обеззараживания. Для кипячения воды служит разнообразная посуда, в том числе кубы и кипятильники периодического действия самоварного типа и кипятильники непрерывного действия с производительностью от 100 до 1ООО л в час. Действие последних основано на том, что закипевшая вода перебрасывается в бак, откуда она разбирается.

Необходимо следить, чтобы бачок для хранения кипяченой воды имел запирающуюся на замок крышку и кран или фонтанчик для разбора воды, чтобы вода в бачке ежедневно сменялась. Перед наполнением бачка остаток воды следует удалять, а бачок промывать кипятком.

Если возникает сомнение, подвергалась ли вода кипячению, то проводят пробу, всыпая в пробирку с водой около 1 г поваренной соли. В сырой воде со дна пробирки поднимаются мельчайшие пузырьки воздуха, в кипяченой же воде они отсутствуют. Проба действительна лишь для кипяченой воды, простоявшей не более 6—8 часов.