Материал: лекция 4-Вода и здоровье. Гигиенические требования к качеству питьевой воды

Обеззараживающий эффект хлора заключается в непосредственном действии на цитоплазму (сильный окислитель вызывает денатурацию), действие на обменные процессы (инактивация дегидрогеназ).

Хлорная известь является продуктом взаимодействия хлора и гашенной извести. Это белый порошок, который легко растворяется в воде с образованием хлорноватистой кислоты (НОСl). Гипохлоритный ион (ОСl^-)  обеспечивает бактерицидный эффект. Свежая хлорная известь содержит около 36% активного хлора. Под действием влаги, углекислоты, тепла, света данное соединение разрушается и переходит в хлорид кальция.

При хлорировании воды  необходимо обеспечить дозу хлора, которая должна обеспечить обеззараживание воды. Доза хлора складывается из хлорпоглощаемости и остаточного хлора. Хлорпоглощаемость – это количество мг хлора, которые тратятся на окисление органических и легкоокисляемых неорганических веществ, содержащихся в воде. Чтобы под действием хлора погибли микроорганизмы, необходимо вносить такое его количество, которое покроет хлорпоглощаемость и образует определенное остаточное количество. По остаточному хлору судят об эффективности хлорирования.

Если содержание остаточного хлора больше 0,5 мг/л, то вода становится непригодной для питьевых целей, потому что приобретает специфический запах и привкус. Поэтому, обеззараживая воду, подают такое количество (дозу) хлора, чтобы после обработки вода содержала 0,3-0,5 мг/дм³ остаточного хлора.

Таким образом, доза хлора будет достаточной, если после 30 минут обеззараживания в воде останется 0,3-0,5 мг/дм³ остаточного свободного хлора и после 60 минут контакта останется 0,8-1,2 мг/дм³ связанного (хлораминного) хлора.

Хлорирование питьевой воды достаточно безопасное для здоровья людей. Экспериментально доказано, что хлор прежде всего поглощается слизистой полости рта. Если вода содержит значительные количества остаточного хлора, то он частично попадает в желудок, где при взаимодействии с желудочным содержимым сразу переходит в неактивную форму. Установлено, что употребление воды с содержанием 2,5 мг/дм³ остаточного хлора, не вызывает ни какой патологии.

Различают следующие виды хлорирования воды: обычное, двойное, суперхлорирование и хлорирование с преаммонизацией. При обычном хлорировании хлор вносится однократно после осветления и обесцвечивания воды (перед резервуаром чистой воды) в дозе обеспечивающей остаточный хлор на уровне 0,3-0,5 мг/дм³.

Двойное хлорирование используется в случае, когда бактериальное обсеменение воды значительное и с целью предотвращения разрастания планктона на фильтрах. В этом случае общие затраты хлора не увеличиваются. Хлор вносится в большей концентрации перед коагуляцией и  в небольших дозах после фильтрации, обеспечивая остаточной хлор на уровне 0,3-0,5 мг/дм³.

Суперхлорирование (гиперхлорирование) воды производится в случаях значительного бактериального загрязнения, в полевых условиях, при невозможности обеспечить 30 - минутный контакт хлора с водой. Вода обрабатывается большими дозами 10-20 мг/дм³ и более. Избыток остаточного хлора удаляют методом аэрации, химическими методами: связывания тиосульфатом, диоксидом серы, фильтрацией через активированный уголь. Удаление избыточного остаточного хлора называется дехлорированием.

Хлорирование с преаммонизацией заключается в ведении в воду вначале аммиака, а через несколько секунд хлора. В этом случае в воде образуется связанный (хлораминный) хлор. В сравнении с хлором хлорамин дольше сохраняет в воде обеззараживающие свойства и препятствует появлению неприятных запахов в воде, которая содержит фенол. При соединении фенола со свободным хлором образуются хлорфенолы, запах (аптечный) которых значительно более выражен чем у исходных веществ. Хлорамин не образует хлорфенолов, но окислительные свойства его меньше, поэтому необходимо увеличивать дозу остаточного связанного хлора и время его контакта с водой для обеспечения обеззараживающего эффекта в полном объеме

Специальные методы обработки воды В том случае если с помощью основных методов отработки воды не удается достигнуть необходимого качества питьевой воды, применяются особые методы обработки, получившие название специальных. Классификация их приведена в таблице 8.

Дезодорация – устранение запаха воды, достигается аэрированием, обработкой окислителями, фильтрацией через слой активированного угля.

Обезжелезивание – удаление избыточного содержания солей железа, осуществляется на специальных сооружениях – градирнях (в них воды разбрызгивается). При этом Fe⁺² окисляется, переходит в малорастворимую форму Fe⁺³ и в дальнейшем задерживается в отстойниках или на фильтрах.

Умягчение – метод удаления солей жесткости. Наиболее старый метод – известково-содовый. Современные методы опреснения основаны на применении ионообменных смол. Иониты могут быть естественного и искусственного происхождения. Использование катионитных смол позволяет удалить катионы, фильтруя воду через аниониты удаляют анионы.

Опреснение – метод удаления избытка солей. Известно много методов опреснения: дистилляция, химические (реагентные, ионный обмен), использование полупроницаемых мембран (гиперфильтрация), электродиализ.

Дезактивация – методы, позволяющие удалять из воды радиоактивные изотопы. Коагуляция, отстаивание и фильтрация снижает содержание радиоактивных веществ на 70-80%. С целью более глубокой дезактивации используют фильтрацию через ионообменные смолы.

Дефторирование. В случае необходимости удаления фтора ее фильтруют через активированную гидроокись алюминия. Иногда  имеется возможность уменьшения фтора в воде до оптимальных величин за счет разведения водой из другого водоисточнника, в которой содержится минимальное количество фтора.

Фторирование воды производится с целью профилактики кариеса. При низком содержании F в воде строго дозируются растворы фторсодержащих реактивов (фторид или кремнийфторид натрия и др.).

Дегазация – методы направленные на удаление разнообразных токсических веществ (в том числе и боевых отравляющих веществ). В зависимости от природы отравляющего вещества могут применятся самые разнообразные методы: сорбционные, ионообменные, с добавлением химических реагентов (например удаление избытка хлора при добавлении тиосульфата) и др.

6

Требования к качеству воды источников водоснабжения

Качество воды источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения существенно определяет возможность соблюдения регламентов на питьевую воду. В связи с этой строгой зависимостью установлены нормативные требования ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические и технические требования и правила выбора». Этот стандарт предусматривает подразделение подземных и поверхностных источников водоснабжения на три класса. Классификация подземных источников подразделяет их по следующим принципиальным и конкретным критериям:

1-й класс – качество воды удовлетворяет требованиям, предъявляемым к питьевой воде (вода не требует обработки);

2-й класс – качество воды имеет отдельные отклонения, которые могут быть устранены аэрированием, фильтрованием, обеззараживанием;

3-й класс – для обеспечения соответствия  требованиям питьевой воды необходимо наряду с методами обработки воды 2 класса применить дополнительное фильтрование с предварительным отстаиванием, обработку воды реагентами и т.д.

Классификация поверхностных источников водоснабжения содержит следующие условия их использования:

1-й класс – для получения воды питьевого качества необходимы обеззараживание воды, фильтрование с коагуляцией или без нее;

2-й класс – для получения питьевой воды необходимо применить коагуляцию, отстаивание, фильтрование, обеззараживание, при наличии фитопланктона – микрофильтрование;

3-й класс – для обработки воды источников водоснабжения необходимо наряду с применением методов, предусмотренных для 2 класса водоисточников, дополнительное применение осветления, окисления, сорбционных методов, более эффективного обеззараживания и т.д.

Таблица 8

Показатели качества воды источников хозяйственно-питьевого водоснабжения (гост 2761-84)

Показатели безвредности химического состава воды

Безвредность химического состава питьевой воды определяется показателями, которые с достаточно высокой вероятностью характеризуют отсутствие в ней опасных для здоровья веществ (компонентов). Химические соединения встречаются в природных водах, появляются в воде вследствие загрязнения водоисточников или в процессе водообработки в концентрациях, выше предельно допустимых величин, которые установлены по результатам санитарно-токсикологических исследований.

В СанПиН нормируются показатели, которые встречаются в природных водах или попадают в питьевую воду в процессе ее обработки реагентами.

Показатели вредных химических веществ, поступающих в источники водоснабжения в результате хозяйственной деятельности человека

            Вода не должна содержать другие токсичные компоненты (ртуть, талий, кадмий, нитриты, цианиды, хром (+6), 1,1-дихлорэтилен, 0,2-дихлорэтан, бенз(а)пирен) в концентрациях, которые определяются стандартными методами исследования.

Показатели вредных химических веществ, поступающих и обазующизся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения

При проведении обеззараживания воды концентрация остаточных количеств дезинфектантов, которые определяются не реже чем 1 раз в час, должна составлять:

            - при обеззараживании питьевой воды хлором содержание остаточного хлора в воде на выходе из резервуаров чистой воды должно быть 0,3-0,5 мг/дм³ (если продолжительность контакта хлора с водой не менее 30 мин.), а содержание остаточного связанного хлора - 0.8-1.2 мг/дм³ (если продолжительность контакта хлора с водой не менее 60 мин.). При совместном наличии в воде свободного и связанного хлора разрешается осуществление контроля по одному из них: по остаточному свободному хлору (при его концентрации более 0,3 мг/дм3) или по остаточному связанному хлору (при концентрации остаточного свободного хлора менее 0,3 мг/дм3);

            - при обеззараживании воды озоном концентрация остаточного озона на выходе из камеры смешения должна быть 0,1-0,3 мг/дм3, а продолжительность контакта не менее 4 мин.

При использовании в процессе водоподготовки коагулянтов, дезинфектантов или других реагентов, разрешенных Министерством здравоохранения для применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения, их остаточные количества в питьевой воде не должны превышать соответствующие нормативные значения.

Рис. Схема горизонтального отстойника

Рис. 3.  Схема работы песчано-гравийного фильтра.

а) – слой воды; б) –песок; в) – гравий; г) дренаж