гигиена. Вода. Природные источники водоснабжения. Комплекс природоохранных мероприятий. Методы улучшения качества питьевой воды. Гигиенические требования к качеству пит
 Скачать 249 Kb.
|
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫГигиенические требования к качеству питьевой воды изложены в нормативных документах по централизованному и децентрализованному водоснабжению. Санитарные правила и нормы "Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества" СанПиН 2.1.4.1074-01. Санитарные правила и нормы "Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников" СанПиН 2.1.4.544-96. Санитарные правила и нормы разработаны на основании государственного стандарта, который состоит из 3-х частей (соответствует трем гигиеническим требованиям) 1 часть бактериологические и паразитологические показатели коли-индекс - отсутствует; микробное число - в 1 мл воды не более 50; колифаги в 100 мл воды – отсутствуют; количество термоустойчивых бактерий группы кишечной палочки в 100 мл воды – 0; споры сульфитредуцирующих клостридий (число спор в 20мл) – отсутствуют; балантидии в 50 мл воды – 0; дизентерийные амебы в 50 мл воды – 0; количество яиц гельминтов в 1 л воды – 0; количество лямблий – в 50л воды - 0. В сан. Нормах и правилах (ГОСТ) "Вода питьевая" РФ сохранена строгость требований в отношении кишечных инфекций, установлен норматив в отношении вирусных инфекций (колифаги) и дополнительно включены паразитологические показатели безопасности количество лямблий, дизентерийных амеб, балантидий, гельминтов. Должно быть 0. Во 2 части документа предоставлен перечень химических веществ, превышение ПДК, которых приводит к развитию заболеваний неинфекционной природы (бериллий, мышьяк, молибден, селен, свинец, стронций, фтор, хром, нитраты, а также вещества, добавленные в воду в процессе обработки: остаточный полиакриламид- флокулянт, серебро при применении полиакриламида в избыточных количествах изменяется углеводная функция печени). Органолептические показатели питьевой воды при этом не изменяются. Нормирование химических веществ производят по санитарно-токсикологическому признаку вредности. Фтор - I, II - 1,5 мг/л; III - 1,2 мг/л; IV - 0,7 мг/л. В 3 части нормируются: 1. органолептические показатели: запах до 2 баллов; Привкус до 2 б; Цветность не более 20º; Прозрачность не менее 30 см. Прозрачности 30 см соответствует мутность 1,5 мг/л (или 4 ЕМФ) единицы мутности по Формазину. 2. химические показатели: (рН жесткость воды, сухой остаток), рН 6,0-9,0 сухой остаток - не более 1 000 мг/л, жесткость - 1,5-7,0 мг/экв/л. 3. микроэлементы и растворенные органические вещества, которые при превышении ПДК изменяют органолептические и химические показатели воды и не представляют опасности для здоровья а) встречающиеся в природных водах: хлориды не более 350 мг/л. (норматив Воз, Женева не >>250мг/л. Потому что выше этой цифры, происходит привыкание людей к соленому, горьковатому вкусу воды); сульфаты не более 500 мг/л (в больших концентрациях придают солоновато-горький вкус); железо не >>0.3 мг/л желто-бурая оераска, горьковатый привкус); марганец не >>0,5 мг/л (вяжуще-горький привкус); медь не >>2 мг/л; цинк не >> 5,0 мг/л. б) добавленные к воде в процессе ее обработки: остаточный алюминий, полифосфаты (вода при нагревании мутнеет). 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, которы 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 качества воды. Выбор рациональной схемы обработки воды 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" схемы водоподготовки 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 отмечалOCL в первой части настоящего пособия, современные гигиенические нормативы питьевой воды с позиций последствий для здоровья людей нацелены, главным образом, на обеспечение эпидемической без-опасности. 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 негативных 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. Хорошие 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, флокуляция 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 флокуляции. 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 собой полидисперсную систему, содержащую электролиты, коллоидные частицы (главным образом гуминовые кислоты и их соли) и грубодисперсные примеси. При добавлении к воде раствора 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 + Са(НСО3)2 = 2AL(OH)3 + 3CaSO4 + 6СО2 При взаимодействии положительно заряженного коллоида гидрата окиси алюминия с отрицательно заряженными коллоидами воды происходит потеря заряда, приводящая к 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 флокуляция (химическая очистка воды) предполагают современное инженерное решение технологических процессов, стабильное наличие необходимых химикатов 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. Паразиты в воде существуют как микроскопические пузыри, покрытые плотной оболочкой, которая защищает микроорганизмы от токсинов окружающей среды, а также от химикатов, используемых для дезинфекции водных источников. Размеры спор от 3 до 5 микрон. Следовательно, необходимо их удалить посредством флокуляции, осаждением осадков и фильтрацией. Завод, созданный в 1986 году для обеспечения питьевой водойг орода 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 химикатов вода под действием силы тяжести поступает в механический смеситель и затем проходит 4°стадии флокуляции, 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 обешечивает удаление всех паразитических спор из потока воды. Из отстойных резервуаров вода проходит через 12 двойных мембранных фильтров. Каждый фильтр состоит из 18 дюймов (45,7см.) антрацита, или активированного угля, 12 дюймов (30,48 см.) песка и гравиевой смеси. Процесс фильтрации основан на уменьшении уровня фильтрации и каждый фильтр снабжен насаженой пластиной из нержавеющей стали для контроля уровня 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 любой процесс 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 кондиционирования воды, 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 прилипания к поверхности зерен загрузки уменьшается размер пор. Затем на поверхности песка образуется микробная слизь, состоящая из водорослей, бактерий, свободноживущих ресничных простейших и амеб, ракообразных и личинок беспозвоночных, являющихся компонентами пищевых цепей и осуществляющих окисление органических веществ в воде и превращения азота аммиака в нитрат. |