10.3. Водоподготовка и водопользование

Нормативные требования к питьевой воде. Гигиениче­ские и технические требования к источникам водоснабжения и правила их выбора в интересах здоровья населения регламентируются ГОСТ 2761—84. Гигиенические требования к качеству питьевой воды централизованных систем питьевого водоснабжения содержатся в санитарных правилах и нормах СанПиН 2.1.4.1074-01 и СанПиН 2.1.4.1175—02, а также ГН 2.1.5.1315—03. Радиационная безопасность питьевой воды регламентируется СП 2.6.1.758—99.

Безопасность питьевой воды в эпидемическом отно­шении должна быть гарантирована соблюдением следую­щих условий:

— термотолерантные полиформные бактерии — отсутст­вие в 100 мл воды;

— общие полиформные бактерии — отсутствие в 100 мл воды;

• общее микробное число — не более 50 образующих коло­нии бактерий в 1 мл воды;

• колифаги — отсутствие бляшкообразующих единиц в 100 мл воды;

споры сульфитредуцирующих клостридий — отсутствие спор в 20 мл воды;

— цисты ляблий — отсутствие цист в 50 л.

Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется по обобщенным показателям, содержанию хими­ческих веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории России, и вредных веществ, получив­ших широкое распространение.

Обобщенные показатели (предельно допустимые значения):

• водородный показатель (рН) — 6—9;

• общая минерализация (сухой остаток), мг/л — 1000;

— жесткость общая, моль/л — 7,0;

• окисляемость перманганатная, мг/л — 5,0;

• нефтепродукты, суммарно, мг/л — 0,1;

• поверхностно-активные вещества анионоактивные, мг/л — 0,5;

• фенольный индекс, мг/л — 0,25.

Неорганические вещества (выборочно, не более), мг/л:

• алюминий (А1³⁺) — 0,5;

• бериллий (Ве²⁺) — 0,0002;

• железо (Fe, суммарно) — 0,3;

• кадмий (Cd, суммарно) — 0,001;

• никель (Ni, суммарно) — 0,1;

• нитраты (по ) — 45.

Органические вещества (выборочно, не более), мг/л:

• ДДТ (сумма изомеров) — 0,002;

• линдан — 0,002;

• 2,4-Д — 0,03.

Содержание вредных химических веществ, поступающих и обра­зующихся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения, не должно превышать следующих показателей, мг/л:

• хлор (остаточный свободный) — 0,3—0,5;

• хлор (остаточный связанный) — 0,8—1,2;

• хлороформ — 0,2;

• озон остаточный — 0,3;

• формальдегид — 0,05;

• полиакриламид — 2,0;

• активированная кремнекислота (по Si) — 10;

— полифосфаты (по ) — 3,5.

Благоприятные органолептические свойства воды определяются ее соответствием следующим нормативам (не более):

— запах (баллы) — 2;

— привкус (баллы) — 2 (запах и привкус по баллам определяется специалистами по 5-балльной шкале. При этом, например, отсутствие запаха оценивается в 0 баллов, а резкий запах гниения (сероводород) — в 5 баллов);

• цветность (градусы) — 20;

• мутность (мг/л, по каолину) — 1,5.

Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием нормативам по показателям общей альфа-и бета-активности, предельные значения которых не должны превышать соответственно 0,1 и 1,0 Бк/л.

Контроль качества питьевой воды обеспечивается органи­зацией, осуществляющей эксплуатацию системы водоснаб­жения, службами Санэпидемнадзора, а также независимыми организациями, получившими аттестаты аккредитации Гос­стандарта России.

Источники водоснабжения подразделяют на поверхно­стные, которые включают забор из реки или озера, и подзем­ные. Последние более надежны в санитарно-гигиеническом отношении. Действительно, в случае возможных аварий вода этих источников подвержена загрязнению в значительно меньшей степени.

Подземные воды в зависимости от уровня расположе­ния делятся на почвенные, грунтовые и межпластовые. На рис. 10.19 представлена простейшая схема залегания подзем­ных вод.

Грунтовые подземные воды ненапорные (см. рис. 10.19; поз.1) расположены в первом от поверхности Земли водоносном горизонте. Состав и расход их устойчивы, они достаточно широко используются в качестве источников водоснабжения в сельской местности. Межпластовые воды располагаются в водоносных горизонтах, размещенных между двумя водонепроницаемыми пластами. Состав этих вод отличается большим постоянством. Они хорошо защищены от непосредственного загрязнения поверхностными стоками, и вода таких источников использу­ется, как правило, без очистки и обеззараживания.

Рис. 10.19. Схема залегания подземных вод:

1 — водоносный горизонт грунтовых вод; 2 — водоносный горизонт межпластовых безнапорных вод; 3 — водоносный горизонт артезианских вод;

4 — водоупорные горизонты

В случае, когда необходим большой расход воды, в качестве водоисточников используют реки, водохранилища, озера. Вода таких источников содержит много взвешенных частиц, например песка, мельчайших остатков различных растений и организмов, а также множество небезопасных для здоровья человека микро­организмов. Поэтому воду из открытых источников используют для питьевых целей, как правило, с предварительной очист­кой (водоподготовкой), включающей обеззараживание.

Лимитирующий показатель вредности для водоемов хозяй­ственно-питьевого и культурно-бытового назначения (I кате­гория) используют трех видов: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический; для водоемов рыбохозяйственного назначения (II категория) наряду с указан­ными используют еще два вида ЛПВ: токсикологический и рыбохозяйственный. В табл. 10.9. приведены ПДК некоторых веществ для водоемов.

Таблица 10.9

Водоподготовка. Необходимость очистки воды от загряз­нений возникает в том случае, если качество воды природ­ных источников не удовлетворяет требованиям. Комплекс типовых очистных сооружений включает, как правило, сле­дующие основные элементы: смесители, камеры хлопьеобразования, отстойники или осветлители, фильтры. В соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.02—84 способ обработки воды, состав и расчетные параметры очистных сооружений следует выбирать исходя из конкретных условий.

По принципу перемещения масс воды в очистных соору­жениях различают самотечные и напорные системы. В пер­вых применяются сооружения открытого типа. Поступающая на обработку вода протекает в них самотеком вследствие разницы гидростатических уровней как в различных час­тях сооружений, так и между отдельными сооружениями. В напорных системах используются сооружения закрытого типа, в которых вода циркулирует под давлением, создавае­мым насосной станцией.

Обеззараживание и доочистка. Завершающим этапом подготовки воды для питьевых целей является ее обеззара­живание, которое может быть осуществлено с помощью хло­рирования, озонирования, бактерицидного облучения и других способов. В современной практике очистки воды наиболее широкое распространение получило хлорирование. На водо­проводных очистных станциях для хлорирования используют жидкий хлор, а на станциях небольшой производительно­сти — хлорную известь.

Для осветленной речной воды доза хлора обычно колеб­лется в пределах 1,5—3,0 мг/л; при хлорировании подземных вод она не превышает 1—1,5 мг/л, но в отдельных случаях может потребоваться увеличение дозы хлора из-за присут­ствия в воде гуминовых веществ, закисного железа. Показа­телем правильно определенной дозы хлора служит наличие в воде хлора, остающегося в ней от введенной дозы после окисления находящихся в воде веществ. Согласно современ­ным требованиям концентрация остаточного хлора в воде перед поступлением ее в сеть должна находиться в преде­лах 0,3—0,5 мг/л. За расчетную следует принимать ту дозу хлора, которая обеспечивает указанное количество остаточ­ного хлора. Расчетная доза назначается в результате проб­ного хлорирования.

В последние годы для обеззараживания все чаще стали использовать озонирование. Озон весьма эффективен, но быстро разлагается. Несомненным достоинством озони­рования является снижение запахов и привкусов, а также цветности воды. Средняя доза озона составляет 1 мг/л. Для получения 1 кг озона затраты электроэнергии составляют около 25—30 кВт/ч.

Введение озона в воду осуществляют в специальных смеси­телях, куда озон подается через распределительную систему, выполненную, например, в виде пористых труб. Наилучший эффект получается при контактировании озона с водой в виде мельчайших пузырьков.

В некоторых случаях для уничтожения микроорганизмов воду обрабатывают ультрафиолетовыми лучами. Вода, под­вергаемая облучению, должна быть максимально прозрачной для ультрафиолетовых лучей. Для больших городов, с боль­шой протяженностью водопроводных сетей, пока этот спо­соб не используется из-за отсутствия длительного действия ультрафиолетового излучения, которое не позволяет гаран­тировать качество воды от вторичного микробиологического загрязнения.

Давно известен способ обеззараживания воды с использо­ванием соединений серебра, который может быть использо­ван, например, в походных условиях. Бактерицидное действие серебра проявляется при концентрации более 0,04 мг/л, а при концентрации 0,1—0,3 мг/л кишечная палочка отмирает в течение часа. При повышении температуры такое бакте­рицидное действие возрастает. Преимущество серебра перед остальными обеззараживающими реагентами состоит в более длительном бактерицидном действии.

Современные технологии очистки воды, наряду с рассмот­ренными выше стадиями, предусматривают многократное обеззараживание и доочистку на фильтрах с гранулирован­ным активированным углем, что позволяет улучшить каче­ство питьевой воды, особенно в весенний период года. Такая новейшая технология очистки воды используется на Руб­левской водопроводной станции в г. Москве. Для доочистки воды в бытовых условиях применяются фильтры различных конструкций, из которых наибольшее распространение полу­чили фильтры типа «кувшин». Это фильтры наливного типа, в которых основным элементом является фильтрующий эле­мент — картридж. Основу фильтрующей загрузки картриджа составляет в большинстве случаев активированный уголь. В отечественных бытовых фильтрах в качестве адсорбента чаще всего используют активированный уголь марки АГ-8 С, на поверхности гранул которого имеются ионы серебра, что уменьшает вероятность проскока живых микроорганизмов.

Наряду с обеспечением населения питьевой водой, важ­нейшее значение имеет также обеспечение технической водой промышленных предприятий. В большинстве случаев вода в промышленности используется в технологических про­цессах, требования к ее качеству определяются, как правило, характером технологического процесса. На предприятиях, кроме того, требуется вода для хозяйственно-питьевых целей и ликвидации различных чрезвычайных ситуаций, например для тушения пожаров. Требования к технической воде опре­деляются стандартами и нормативами корпораций и пред­приятий. При этом выделяются наиболее крупные источники водопотребления — производства для охлаждения, промывки, парообразования, гидротранспорта, технологические про­цессы, в значительных количествах использующие техниче­скую воду, и т.д.

В большинстве случаев качество питьевой воды удовле­творяет требованиям, предъявляемым к воде, используемой в промышленности. Однако ряд современных производствен­ных потребителей предъявляют к качеству используемой воды столь высокие требования, что им не может удовлетворить ни один природный источник водоснабжения. Эти требова­ния могут быть выполнены только в результате искусствен­ной обработки воды (например, для паровых котлов высокого давления, полупроводниковой промышленности и др.).