В данном разделе подробно описаны существующие традиционные методы водоподготовки, их преимущества и недостатки, а также представлены современные новые методы и новые технологии улучшения качества воды в соответствии с требованиями потребителей.

Основные задачи водоподготовки - это получение на выходе чистой безопасной воды пригодной для различных нужд: хозяйственно-питьевого, технического и промышленного водоснабжения с учётом экономической целесообразности применения необходимых методов водоочистки, водоподготовки. Подход к водоочистке не может быть везде одинаковым. Различия обусловлены составом воды и требованиями к её качеству, которые существенно различаются в зависимости от назначения воды (питьевой, технической и т.д.). Однако существует набор типичных процедур, используемых в системах водоочистки и последовательность, в которой используются эти процедуры.

Основные (традиционные) методы обработки воды.

В практике водоснабжения в процессе очистки и обработки вода подвергается осветлению (освобождение от взвешенных частиц), обесцвечиванию (устранение веществ, придающих воде цвет), обеззараживанию (уничтожение находящихся в ней болезнетворных бактерий). При этом в зависимости от качества исходной воды в некоторых случаях дополнительно применяются и специальные методы улучшения качества воды: умягчение воды (понижение жесткости, обусловленной наличием солей кальция и магния); фосфатирование (для более глубокого умягчения воды); опреснение , обессоливание воды (снижение общей минерализации воды); обескремнивание, обезжелезивание воды (освобождение воды от растворимых соединений железа); дегазация воды (удаление из воды растворимых газов: сероводорода H 2 S, CO 2 , O 2); дезактивация воды (удаление из воды радиоактивных веществ.); обезвреживание воды (удаление ядовитых веществ из воды), фторирование (добавления в воду фтора) или обесфторирование (удаление соединений фтора); подкисление или подщелачивание (для стабилизации воды). Иногда требуется устранять привкусы и запахи, предотвращать коррозионное действие воды и т.п. Те или иные комбинации указанных процессов применяют в зависимости от категории потребителей и качества воды в источниках.

Качество воды в водном объекте и , определяется целым рядом показателей (физических, химических и санитарно-бактериологических), в соответствии с назначением воды и установленными нормативами качества . Подробно об этом в следующем разделе. Сравнивая данные качества воды (полученные по результатам анализа) с требованиями потребителей определяют мероприятия для ее обработки.

Проблема очистки воды охватывает вопросы физических, химических и биологических изменений в процессе обработки с целью сделать ее пригодной для питья, т. е. очистки и улучшения ее природных свойств.

Способ обработки воды, состав и расчетные параметры очистных сооружений для технического водоснабжения и расчетные дозы реагентов устанавливают в зависимости от степени загрязнения водного объекта, назначения водопровода, производительности станции и местных условий, а также на основании данных технологических исследований и эксплуатации сооружений, работающих в аналогичных условиях.

Очистка воды производится в несколько этапов. Мусор и песок удаляются на этапе предочистки. Сочетание первичной и вторичной очистки, проводимое на водоочистных сооружениях (ВОС), позволяет избавиться от коллоидного материала (органических веществ). Растворенные биогены устраняются при помощи доочистки. Чтобы очистка была полной, водоочистные сооружения должны устранить все категории загрязнителей. Для этого существует множество способов.

При соответствующей доочистке, при качественной аппаратуре ВОС можно добиться того, что в конечном итоге получится вода, пригодная для питья. Многие люди бледнеют при мысли о вторичном использовании канализационных стоков, но стоит вспомнить о том, что в природе в любом случае вся вода совершает круговорот. Фактически соответствующая доочистка может обеспечить воду лучшего качества, нежели получаемая из рек и озер, не редко принимающих неочищенные канализационные стоки.

Основные способы водоочистки

Осветление воды

Осветление - это этап водоочистки, в процессе которого происходит устранение мутности воды путем снижения содержания в ней взвешенных механических примесей природных и сточных вод. Мутность природной воды, особенно поверхностных источников в паводковый период, может достигать 2000-2500 мг/л (при норме для воды хозяйственно-питьевого назначения - не более 1500 мг/л).

Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ. Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры , представляющие собой наиболее распространенные водоочистные сооружения. Одним из наиболее широко применяемых на практике способов снижения в воде содержания тонкодисперсных примесей является их коагулирование (осаждение в виде специальных комплексов - коагулянтов) с последующим осаждением и фильтрованием. После осветления вода поступает в резервуары чистой воды.

Обесцвечивание воды, т.е. устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).

Осветление фильтрованием с предварительным коагулированием способствуют значительному снижению бактериальной загрязненности воды. Однако среди оставшихся после водоочистки в воде микроорганизмов могут оказаться и болезнетворные (бациллы брюшного тифа, туберкулёза и дизентерии; вибрион холеры; вирусы полиомиелита и энцефалита), являющиеся источником инфекционных заболеваний. Для окончательного их уничтожения вода, предназначенная для хозяйственно-бытовых целей, должна быть в обязательном порядке подвергнута обеззараживанию .

Недостатки коагуляции , отстаивания и фильтрации: затратные и недостаточно эффективные методы водоочистки, в связи с чем требуются дополнительные методы улучшения качества.)

Обеззараживание воды

Обеззараживание или дезинфекция - завершающий этап процесса водоочистки. Цель - это подавление жизнедеятельности содержащихся в воде болезнетворных микробов. Так как полного освобождения ни отстаивание, ни фильтрование не дают, с целью дезинфекции воды применяют хлорирование и другие способы, описанные ниже.

В технологии водоподготовки известен ряд методов обеззараживания воды, который можно классифицировать на пять основных групп: термический ; сорбция на активном угле; химический (с помощью сильных окислителей); олигодинамия (воздействие ионов благородных металлов); физический (с помощью ультразвука, радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей). Из перечисленных методов наиболее широко распространены методы третьей группы. В качестве окислителей применяют хлор, диоксид хлора, озон, йод, марганцовокислый калий; пероксид водорода, гипохлорит натрия и кальция. В свою очередь, из перечисленных окислителей на практике отдают предпочтение хлору , хлорной извести, гипохлориду натрия. Выбор метода обеззараживания воды производят, руководствуясь расходом и качеством обрабатываемой воды, эффективностью ее предварительной очистки, условиями поставки, транспорта и хранения реагентов, возможностью автоматизации процессов и механизации трудоемких работ.

Обеззараживанию подлежит вода, прошедшая предшествующие стадии обработки, коагулирование, осветление и обесцвечивание в слое взвешенного осадка или отстаивание, фильтрование, так как в фильтрате отсутствуют частицы, на поверхности или внутри которых могут находиться в адсорбированном состоянии бактерии и вирусы, оставаясь вне воздействия обеззараживающих агентов.

Обеззараживание воды сильными окислителями.

В настоящее время на объектах жилищно-коммунального хозяйства для обеззараживания воды, как правило, применяется хлорирование воды. Если вы пьете воду из-под крана, то должны знать, что в ней есть хлорорганические соединения, количество которых после процедуры обеззараживании воды хлором достигает 300 мкг/л. Причем это количество не зависит от начального уровня загрязнения воды, эти 300 веществ образуются в воде благодаря хлорированию. Потребление такой питьевой воды очень серьезно может сказаться на здоровье. Дело в том, что при соединении органических веществ с хлором образуются тригалометаны. Эти производные метана обладают выраженным канцерогенным эффектом, что способствует образованию раковых клеток. При кипячении хлорированной воды в ней образуется сильнейший яд - диоксин. Уменьшить содержание тригалометанов в воде можно, снизив количество используемого хлора или заменив его другими дезинфицирующими веществами, например, применяя гранулированный активированный уголь для удаления образующихся при очистке воды органических соединений. И, конечно, нужен более детальный контроль за качеством питьевой воды.

В случаях же высокой мутности и цветности природных вод распространенно используют предварительное хлорирование воды, однако этот способ обеззараживания, как было описано выше, не только не достаточно эффективный, но и просто вредный для нашего организма.

Недостатки хлорирования: недостаточно эффективный и при этом приносит необратимый вред для здоровья, так как образование канцерогена тригалометанов способствует образованию раковых клеток, а диоксина - привести к сильнейшему отравлению организма.

Обеззараживать воду без хлора экономически нецелесообразно, поскольку альтернативные методы обеззараживания воды (например,обеззараживаниес помощью ультрафиолетового излучения ) достаточно затратные. Был предложен альтернативный хлорированию метод обеззараживания воды с помощью озона.

Озонирование

Более современной процедурой обеззараживания воды считается очищение воды с помощью озона. Действительно, озонирование воды на первый взгляд безопаснее хлорирования, но тоже имеет свои недостатки. Озон очень нестоек и быстро разрушается, поэтому его бактерицидное действие непродолжительно. А ведь вода должна еще пройти через водопроводную систему, прежде чем оказаться в нашей квартире. На этом пути ее поджидает немало неприятностей. Ведь не секрет, что водопроводы в российских городах крайне изношены.

Кроме того, озон тоже вступает в реакцию со многими веществами в воде, например с фенолом, и образовавшиеся в результате продукты еще токсичнее хлорфенольных. Озонирование воды оказывается крайне опасным в тех случаях, если в воде присутствуют ионы брома хотя бы в самых ничтожных количествах, трудно определяемых даже в лабораторных условиях. При озонировании возникают ядовитые соединения брома - бромиды, опасные для человека даже в микродозах.

Метод озонирования воды очень хорошо зарекомендовал себя для обработки больших масс воды - в бассейнах, в системах коллективного пользования, т.е. там, где нужно более тщательное обеззараживание воды. Но необходимо помнить, что озон, как и продукты его взаимодействия с хлорорганикой ядовитый, поэтому присутствие больших концентраций хлорорганики на стадии водоочистки может быть чрезвычайно вредным и опасным для организма.

Недостатки озонирования: бактерицидное действие непродолжительное, в реакции с фенолом еще токсичнее хлорфенольных, что более опасно для организма, чем хлорирование.

Обеззараживание воды бактерицидными лучами.

ВЫВОДЫ

Все вышеперечисленные методы недостаточно эффективны, не всегда безопасны, и более того экономически нецелесообразны: во-первых - дорогостоящие и очень затратные, требующие постоянных расходов на обслуживание и ремонт, во-вторых - с ограниченным сроком службы, и в третьих - с большим расходом энергоресурсов.

Новые технологии и инновационные методы улучшения качества воды

Внедрение новых технологий и инновационных методов водоподготовки позволяет решать комплекс задач, обеспечивающих:

• производство питьевой воды, отвечающей установленным стандартам и ГОСТАм, удовлетворяющей требованиям потребителей;
• надежность очистки и обеззараживания воды;
• эффективную бесперебойную и надежную работу водоочистных сооружений;
• снижение себестоимости водоочистки и водоподготовки;
• экономию реагентов, электроэнергии и воды на собственные нужды;
• качество производства воды.

Среди новых технологий улучшения качества воды можно выделить:

Мембранные методы на основе современные технологий (включающие в себя макрофильтрацию; микрофильтрацию; ультрафильтрацию; нанофильтрацию; обратный осмос). Применяются для опреснения сточных вод , решают комплекс задач водоочистки, но очищенная вода не значит еще, что она полезная для здоровья. Более того данные методы являются дорогостоящими и энергоёмкими, требующими постоянные расходы на обслуживание.

Безреагентные методы водоподготовки. Активация (структурирование) жидкости. Способов активации воды на сегодняшний день известно множество (например, магнитные и электромагнитные волны; волны ультразвуковых частот; кавитация; воздействие различными минералами, резонансные и др.). Метод структурирования жидкости обеспечивает решение комплекса задач водоподготовки (обесцвечивание, умягчение, обеззараживание, дегазацию, обезжелезивание воды и т.д.), при этом исключает химводоподготовку.

Показатели качества воды зависят от применяемых методов структурирования жидкости и зависят от выбора применяемых технологий, среди которых можно выделить:
- устройства магнитной обработки воды;
- электромагнитные методы;
- кавитационный метод обработки воды;
- резонансная волновая активация воды (бесконтактная обработка на основе пьезокристаллов).

Гидромагнитные системы (ГМС) предназначены для обработки воды в потоке постоянным магнитным полем специальной пространственной конфигурации (применяются для нейтрализации накипи в теплообменном оборудовании; для осветления воды, например, после хлорирования). Принцип работы системы - магнитное взаимодействие ионов металлов, присутствующих в воде (магнитный резонанс) и одновременно протекающий процесс химической кристаллизации. ГМС основана на циклическом воздействии на воду, подаваемую в теплообменные аппараты магнитным полем заданной конфигурации, создаваемым высокоэнергетическими магнитами. Метод магнитной обработки воды не требует каких-либо химических реактивов и поэтому является экологически чистым. Но есть и недостатки . В ГМС используются мощные постоянные магниты на основе редкоземельных элементов. Они сохраняют свои свойства (силу магнитного поля) в течение очень длительного времени (десятки лет). Однако, если их перегреть выше 110 - 120 С, магнитные свойства могут ослабнуть. Поэтому ГМС необходимо монтировать там, где температура воды не превышает этих значений. То есть, до её нагрева, на линии обратки.

Недостатки магнитных систем: применение ГМС возможно при температуре не выше 110 - 120° С; недостаточно эффективный метод; для полной очистки необходимо применение в комплексе с другими методами, что в итоге экономически нецелесообразно.

Кавитационный метод обработки воды. Кавитация - образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Суть кавитации - другое фазовое состояние воды. В условиях кавитации вода переходит из её естественного состояния в пар. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении ее скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны во время полупериода разрежения (акустическая кавитация). Кроме того, резкое (внезапное) исчезновение кавитационных пузырьков приводит к образованию гидравлических ударов и, как следствие, к созданию волны сжатия и растяжения в жидкости с ультразвуковой частотой. Метод применятся для очистки от железа, солей жесткости и других элементов, превышающих ПДК, но слабо эффективен при обеззараживании воды. При этом значительно потребляет электроэнергию, дорогой в обслуживании с расходными фильтрующими элементами (ресурс от 500 до 6000 м 3 воды).

Недостатки: потребляет электроэнергию, недостаточно эффективный и дорогой в обслуживании.

ВЫВОДЫ

Вышеперечисленные методы наиболее эффективные и экологически чисты по сравнению с традиционными методами водоочистки и водоподготовки. Но имеют те или иные недостатки: сложность установок, высокая стоимость, необходимость в расходных материалах, сложности в обслуживании, необходимы значительные площади для установки систем водоочистки; недостаточная эффективность, и кроме этого ограничения по применению (ограничения по температуре, жесткости, pH воды и пр.).

Методы бесконтактной активации жидкости (БОЖ). Резонансные технологии.

Обработка жидкости осуществляется бесконтактным путем. Одно из преимуществ данных методов - структурирование (или активация) жидких сред, обеспечивающее все вышеперечисленные задачи активацией природных свойств воды без потребления электроэнергии.

Наиболее эффективная технология в этой области - Технология NORMAQUA (резонансная волновая обработка на основе пьезокристаллов ), бесконтактная, экологически чиста, без потребления электроэнергии, не магнитная, не обслуживаемая, срок эксплуатации - не менее 25 лет. Технология создана на основе пьезокерамических активаторов жидких и газообразных сред, представляющих собой резонаторы-инверторы, испускающие волны сверхмалой интенсивности. Как и при воздействии электромагнитных и ультразвуковых волн, под влиянием резонансных колебаний рвутся неустойчивые межмолекулярные связи, а молекулы воды выстраиваются в естественную природную физико-химическую структуру в кластеры.

Применение технологии позволяет полностью отказаться от химводоподготовки и дорогостоящих систем и расходных материалов водоподготовки, и добиться идеального баланса между поддержанием высочайшего качества воды и экономией расходов на эксплуатацию оборудования.

Снизить кислотность воды (повысить уровень рН);
- экономить до 30% электроэнергии на перекачивающих насосах и размывать ранее образовавшиеся отложения накипи за счет снижения коэффициента трения воды (повышения времени капиллярного всасывания);
- изменить окислительно-восстановительный потенциал воды Eh;
- снизить общую жесткость;
- повысить качество воды: ее биологическую активность, безопасность (обеззараживание до 100%) и органолептику.

Изобретение относится к реагентным способам обработки подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения и, в частности, предназначено для очистки воды от железа и марганца при их совместном присутствии. Способ очистки питьевой воды включает последовательную обработку очищаемой воды перманганатом калия и пероксидом водорода с последующим фильтрованием на песчаных фильтрах, причем пероксид водорода подают в соотношении 1:3 к избытку перманганата калия, а соотношение доз перманганата калия и пероксида водорода при обработке воды составляет соответственно от 15:1 до 6:1. Кроме того, перманганат калия дозируют в избытке по отношению к его стехиометрическому количеству, необходимому для окисления двухвалентного железа и марганца. Способ обеспечивает повышение степени очистки питьевой воды от железа и марганца при их совместном присутствии, включая коллоидные формы соединений этих металлов, в условиях низких температур, низкой щелочности и пониженной жесткости воды. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к реагентной очистке подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения, и, в частности, способ предназначен для очистки подземных вод от железа и марганца при их совместном присутствии в условиях низких температур, низких значений щелочности и жесткости воды.

Как известно (Г.И.Николадзе. “Улучшение качества подземных вод”. М., Стройиздат, 1987), очистка подземных вод от железа и марганца при температуре очищаемой воды >4... 5 С, щелочности и жесткости более 2 мг-экв/л не представляет затруднений и при воздействии реагентов-окислителей, каковым, например, является в известных технологиях перманганат калия, проходит в штатном режиме: двухвалентные ионы железа и марганца окисляются соответственно до трехвалентного и четырехвалентного состояния, образуя нерастворимые в воде продукты реакции. Этот процесс описывается следующими уравнениями реакций:

3Fе 2+ +МnO - 4 +8Н 2 O 3Fе(ОН) 3 +MnO(OH) 2 +5H + ;

3Мn 2+ +2MnO - 4 +3H 2 O 5MnO(OH) 2 +4H + .

Продукты реакции в виде взвешенных веществ обычно отделяются фильтрованием на песчаных фильтрах.

При пониженных температурах, низкой щелочности и жесткости эти процессы протекают медленно, образуя мелкодисперсные продукты реакции, которые не могут быть задержаны фильтрованием через песок. Следствием этого является просачивание загрязнений в фильтрат, то есть качество очищенной воды не соответствует предъявляемым требованиям.

Известен способ очистки подземных вод от железа и марганца, заключающийся в дозировании в проточную воду раствора перманганата калия с последующим задержанием продуктов реакции на фильтрах (см. “Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий”, М., Стройиздат, 1977, стр.192-193).

Данный способ позволяет достичь остаточных концентраций по железу и марганцу соответственно 0,3 и 0,1 мг/л. Это удовлетворяет требованиям СанПиН 2.1.4.559-96 “Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества”.

Однако эта технология не позволяет обеспечить необходимое качество очищенной воды по железу и марганцу при их совместном присутствии в условиях низких температур (менее С), низкой щелочности (не более 1,2 мг-экв/л) и низкой жесткости воды (не более 1,0 мг-экв/л).

Известен способ очистки воды от железа, заключающийся в обработке воды раствором пероксида водорода с последующим отделением продуктов реакции (см., например, В.С.Алексеев и др. “Обезжелезивание подземных вод в пласте с помощью перекиси водорода”, журнал “Водоснабжение и сантехника”, 1981, №6, стр.25).

Этот способ позволяет окислить двухвалентное железо до трехвалентного состояния и отделить его от воды

2Fe 2+ +Н 2 O 2 +2H + 2Fe 3+ +2Н 2 O;

Fe 3+ +3Н 2 O Fе(ОН) 3 +3H + .

Но этот способ обеспечивает очистку воды при наличии в ней достаточного щелочного резерва (щелочность воды не менее 2 мг-экв/л).

Кроме того, этот способ не позволяет очистить воду от марганца.

Задачей настоящего изобретения является повышение степени очистки питьевой воды от железа и марганца при их совместном присутствии, включая коллоидные формы соединений этих металлов, в условиях низких температур, щелочности и жесткости.

Поставленная задача решается тем, что очистка питьевой воды, включающая ее обработку перманганатом калия и последующее фильтрование, дополнительно содержит обработку пероксидом водорода.

Особенностью способа является то, что обработку воды проводят последовательно, сначала перманганатом калия, а затем пероксидом водорода.

Другой особенностью способа является то, что перманганат калия дозируется в избытке по отношению к его стехиометрическому количеству, необходимому для окисления двухвалентных ионов железа и марганца, а пероксид водорода подается в соотношении 1:3 к избытку перманганата калия.

Еще одной особенностью способа является то, что соотношение доз перманганата калия и пероксида водорода, подаваемых в очищаемую воду, составляет соответственно от 15:1 до 6:1.

Очистка воды по данному способу осуществляется следующим образом.

Подземные воды, содержащие двух- и трехвалентное железо, а также марганец в концентрациях 5-30 ПДК при естественных температуре (1,5-2,5 С), щелочности (не более 1,2 мг-экв/л) и жесткости (не более 1,0 мг-экв/л) подают в первую камеру смешения - реакции, перед которой в поток дозируют раствор перманганата калия.

Первая камера смешения выполнена в виде вертикального перегородчатого смесителя.

Введение в поток очищаемой воды раствора перманганата калия осуществляют через, например, штуцер, вмонтированный в трубопровод перед первой камерой смешения.

Устройство ввода раствора перманганата калия содержит также дозатор, выполненный, например, в виде мембранного насоса с электромагнитным приводом, и расходный бак раствора реагента. Затем, после первой камеры смешения, в воду дозируют раствор пероксида водорода. После чего очищаемую воду подают во вторую камеру смешения-реакции, где происходит процесс восстановления избыточного количества перманганата калия.

После второй камеры смешения очищаемую воду пропускают через засыпной, например, песчаный фильтр, после которого определяют остаточные концентрации железа и марганца в воде.

Один из вариантов осуществления изобретения.

Подземную воду с содержанием железа трехвалентного до 2,0 мг/л в коллоидной форме, железа двухвалентного до 2,5 мг/л, марганца 0,5 мг/л при температуре 2 С, щелочности до 1,0 мг-экв/л и жесткости до 1,0 мг-экв/л подают протоком на очистную установку, содержащую две камеры смешения и оборудование для ввода в проходящий поток очищаемой воды растворов реагентов.

Перед первой камерой смешения в очищаемую воду дозируют перманганат калия дозой 5,0-7,0 г/м 3 .

Перед второй камерой смешения в проходящий поток дозируют пероксид водорода дозой 0,3-0,8 г/м 3 .

Затем очищаемую воду фильтруют через известные песчаные фильтры.

В результате очистки получают воду с содержанием железа общего не более 0,2мг/л, марганца не более 0,1 мг/л. Железо двухвалентное отсутствует. Цветность очищенной воды не более 5 БКШ (бихромат-кобальтовой шкалы), мутность не более 0,5 мг/л, запахи и привкусы отсутствуют.

Другим вариантом осуществления изобретения является следующий.

Подземную воду с содержанием железа трехвалентного до 2,0 мг/л в коллоидной форме, железа двухвалентного до 2,5 мг/л, марганца 0,5 мг/л при температуре 1,8 С пропускают через описанную установку, где в очищаемую воду последовательно дозируют и смешивают с ней перманганат калия дозой 6-8 г/м 3 и пероксид водорода дозой 0,5-1,0 г/м 3 . Затем воду фильтруют через песчаные фильтры.

В фильтрованной воде содержится железа общего не более 0,1 мг/л, железа двухвалентного - не обнаружено, марганца не более 0,05 мг/л. Цветность очищенной воды не более 3°БКШ, мутность не более 0,3 мг/л, запахи и привкусы отсутствуют.

При проведении процесса очистки воды происходит окисление перманганатом калия двухвалентного железа и двухвалентного марганца.

Избыток дозы перманганата калия восстанавливается пероксидом водорода согласно уравнению

2КМnO 4 +3Н 2 O 2 2МnО(ОН) 2 +3O 2 +2КОН.

Образующийся гидрат диоксида марганца - Mn(OH) 2 - является мощным сорбентом-соосадителем и переводит в твердую фазу коллоидные формы окисленных железа и марганца, а также соединения, придающие очищаемой воде цветность, привкусы и запахи.

Изобретение обеспечивает высокую степень очистки от всех форм железа и марганца в условиях низких температур, низкой щелочности и жесткости воды.

Формула изобретения

1. Способ очистки питьевой воды, включающий ее обработку перманганатом калия и последующее фильтрование, отличающийся тем, что воду дополнительно обрабатывают пероксидом водорода, причем пероксид водорода подается в соотношении 1:3 к избытку перманганата калия, а соотношение доз перманганата калия и пероксида водорода при обработке воды составляет соответственно от 15:1 до 6:1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку воды проводят последовательно, сначала перманганатом калия, а затем пероксидом водорода.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перманганат калия дозируется в избытке по отношению к его стехиометрическому количеству, необходимому для окисления двухвалентного железа и марганца.

Похожие патенты:

Изобретение относится к химической технологии, в частности к устройствам для электрохимической обработки воды и водных растворов хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, и может быть использовано для получения моющих и дезинфицирующих растворов

Одна из основных задач предприятия – эффективная очистка воды, полученной из природных поверхностных источников, с целью обеспечения жителей качественной питьевой водой. Классическая технологическая схема , применяемая на московских станциях водоподготовки, позволяет выполнить эту задачу. Однако сохраняющиеся тенденции ухудшения качества воды водоисточников из-за антропогенного воздействия и ужесточение нормативов качества питьевой воды диктуют необходимость повышения степени очистки.

С началом нового тысячелетия в Москве, впервые в России, в дополнение к классической схеме применяются высокоэффективные инновационные технологии подготовки питьевой воды нового поколения. Проектами XXI века являются современные очистные сооружения, на которых классическая технология дополнена процессами озонирования и сорбции на активированном угле. Благодаря озоносорбции вода лучше очищается от химических загрязнений, устраняются неприятные запахи и привкусы, происходит дополнительная дезинфекция.

Применение инновационных технологий исключает влияние сезонных изменений качества природной воды, обеспечивает надежную дезодорацию питьевой воды, ее гарантированную эпидемическую безопасность даже в случаях аварийного загрязнения источника водоснабжения. Всего с использованием новых технологий подготавливается около 50% всей обрабатываемой воды.

Наряду с внедрением новых методов очистки воды совершенствуются процессы обеззараживания. С целью повышения надежности и безопасности производства питьевой воды за счет исключения из обращения жидкого хлора в 2012 году завершен перевод всех станциях водоподготовки на новый реагент – гипохлорит натрия В связи с ужесточением государственного норматива на содержание в питьевой воде хлороформа проведена целенаправленная отработка режимов дезинфекции, в результате чего концентрация хлороформа в московской водопроводной воде по средним данным за 2018 год не превысила 5 – 13 мкг/л при нормативе 60 мкг/л.

Технологические схемы очистки артезианских вод индивидуальны для каждого объекта с учетом особенностей качества воды эксплуатируемых водоносных горизонтов и содержат следующие ступени: обезжелезивание; умягчение; кондиционирование воды на угольных сорбционных фильтрах; удаление примесей тяжелых металлов; обеззараживание гипохлоритом натрия либо с использованием ультрафиолетовых ламп.

На сегодняшний день на территории Троицкого и Новомосковского административных округов города Москвы около половины водозаборных узлов подают воду, прошедшую технологическую обработку.

Поэтапное внедрение новых технологий выполняется в соответствии с Генеральной схемой развития системы водоснабжения, которой предусматривается, что полная реконструкция всех сооружений водоподготовки позволит подавать воду высочайшего качества всем жителям московского мегаполиса.

Методов улучшения качества воды много, и они позволяют освободить воду от опасных микроорганизмов, взвешенных частиц, гуминовых соединений, от избытка солей, токсических и радиоактивных веществ и дурнопахнущих газов.

Основная цель очистки воды - защита потребителя от патогенных организмов и примесей, которые могут быть опасны для здоровья человека или иметь неприятные свойства (цвет, запах, вкус и т.д.). Методы очистки следует выбирать с учетом качества и характера источника водоснабжения.

Использование подземных межпластовых водоисточников для централизованного водоснабжения имеет целый ряд преимуществ перед использованием поверхностных источников. К важнейшим из них относятся: защищенность воды от внешнего загрязнения, безопасность в эпидемиологическом отношении, постоянство качества и дебита воды. Дебит - это объем воды, поступающий из источника в единицу времени (л/час, м/сутки и т.д.).

Обычно подземные воды не нуждаются в осветлении, обесцвечивании и обеззараживании, Схема водопровода на подземных водах представлена на рисунке.

К числу недостатков использования подземных водоисточников для централизованного водоснабжения относится небольшой дебит воды, а значит применять их можно в местностях со сравнительно небольшой численностью населения (малые и средние города, поселки городского типа и сельские населенные пункты). Более 50 тыс. сельских населенных пунктов имеют централизованное водоснабжение, однако благоустройство сел затруднено в силу рассредоточенности сельских поселений и малой их численности (до 200 человек). Чаще всего здесь используются различные виды колодцев (шахтные, трубчатые).

Место для колодцев выбирают на возвышенности, не менее 20-30 м от возможного источника загрязнения (уборные, выгребные ямы и др.). При рытье колодца желательно дойти до второго водоносного горизонта.

Дно шахты колодца оставляют открытым, а основные стенки укрепляют материалами, обеспечивающими водонепроницаемость, т.е. бетонными кольцами или деревянным срубом без щелей. Стенки колодца должны возвышаться над поверхностью земли не менее чем на 0,8 м. Для устройства глиняного замка, препятствующего попаданию поверхностных вод в колодец, вокруг колодца выкапывают яму глубиной 2 м и шириной 0,7-1 м и наполняют ее хорошо утрамбованной жирной глиной. Поверх глиняного замка делают подсыпку песком, мостят кирпичом или бетоном с уклоном в сторону от колодца для стока поверхностных вод и пролива при ее заборе. Колодец необходимо оборудовать крышкой и пользоваться только общественным ведром. Лучший способ подъема воды - насосы. Кроме шахтных колодцев, для добывания подземных вод применяют разные типы трубчатых колодцев.

: 1 - трубчатый колодец; 2 - насосная станция первого подъема; 3 - резервуар; 4 - насосная станция второго подъема; 5 - водонапорная башня; 6 - водонапорная сеть

.

Преимущество таких колодцев в том, что они могут быть любой глубины, стенки их изготовляются из водонепроницаемых металлических труб, по которым насосом поднимается вода. При расположении меж пластовой воды на глубине больше 6-8 м ее добывают посредством устройства скважин, оборудованных металлическими трубами и насосами, производительность которых достигает 100 мУч и более.

: а - насос; б - слой гравия на дне колодца

Вода открытых водоемов подвержена загрязнениям, поэтому, с эпидемиологической точки зрения, все открытые водоисточники в большей или меньшей степени потенциально опасны. Кроме того, эта вода часто содержит гуминовые соединения, взвешенные вещества из различных химических соединений, поэтому она нуждается в более тщательной очистке и обеззараживании

Схема водопровода на поверхностном водоисточнике приведена на рисунке 1.

Головными сооружениями водопровода, питающегося водой из открытого водоема, являются: сооружения для забора и улучшения качества воды, резервуар для чистой воды, насосное хозяйство и водонапорная башня. От нее отходит водовод и разводящая сеть трубопроводов, изготовленных из стали или имеющих антикоррозийные покрытия.

Итак, первый этап очистки воды открытого водоисточника - это осветление и обесцвечивание. В природе это достигается путем длительного отстаивания. Но естественный отстой протекает медленно и эффективность обесцвечивания при этом невелика. Поэтому на водопроводных станциях часто применяют химическую обработку коагулянтами, ускоряющую осаждение взвешенных частиц. Процесс осветления и обесцвечивания, как правило, завершают фильтрованием воды через слой зернистого материала (например, песок или измельченный антрацит). Применяют два вида фильтрования - медленное и скорое.

Медленное фильтрование воды проводят через специальные фильтры, представляющие собой кирпичный или бетонный резервуар, на дне которого устраивают дренаж из железобетонных плиток или дренажных труб с отверстиями. Через дренаж профильтрованная воды отводится из фильтра. Поверх дренажа загружают поддерживающий слой щебня, гальки и гравия по крупности, постепенно уменьшающейся кверху, что не дает возможности мелким частицам просыпаться в отверстия дренажа. Толщина поддерживающего слоя - 0,7 м. На поддерживающий слой загружают фильтрующий слой (1 м) с диаметром зерен 0,25-0,5 мм. Медленный фильтр хорошо очищает воду только после созревания, которое состоит в следующем: в верхнем слое песка происходят биологические процессы - размножение микроорганизмов, гидробионтов, жгутиковых, затем их гибель, минерализация органических веществ и образование биологической пленки с очень мелкими порами, способными задерживать даже самые мелкие частицы, яйца гельминтов и до 99% бактерий. Скорость фильтрации составляет 0,1-0,3 м/ч.

Рис. 1.

: 1 - водоем; 2 - заборные трубы и береговой колодец; 3 - насосная станция первого подъема; 4 - очистные сооружения; 5 - резервуары чистой воды; 6 - насосная станция второго подъема; 7 - трубопровод; 8 - водонапорная башня; 9 - разводящая сеть; 10 - места потребления воды.

Медленнодействующие фильтры применяют на малых водопроводах для водоснабжения сел и поселков городского типа. Раз в 30-60 дней поверхностный слой загрязненного песка снимают вместе с биологической пленкой.

Стремление ускорить осаждение взвешенных частиц, устранить цветность воды и ускорить процесс фильтрования привело к проведению предварительного коагулирования воды. Для этого к воде добавляют коагулянты, т.е. вещества, образующие гидроокиси с быстро оседающими хлопьями. В качестве коагулянтов применяют сернокислый алюминий - Al2(SO4)3; хлорное железо - FeSl3, сернокислое железо - FeSO4 и др. Хлопья коагулянта обладают огромной активной поверхностью и положительным электрическим зарядом, что позволяет им адсорбировать даже мельчайшую отрицательно заряженную взвесь микроорганизмов и коллоидных гуминовых веществ, которые увлекаются на дно отстойника оседающими хлопьями. Условия эффективности коагуляции - наличие бикарбонатов. На 1 г коагулянта добавляют 0,35 г Са(ОН)2. Размеры отстойников (горизонтальных или вертикальных) рассчитаны на 2-3-часовое отстаивание воды.

После коагуляции и отстаивания вода подается на скорые фильтры с толщиной фильтрующего слоя песка 0,8 м и диаметром песчинок 0,5-1 мм. Скорость фильтрации воды составляет 5-12 м/час. Эффективность очистки воды: от микроорганизмов - на 70-98% и от яиц гельминтов - на 100%. Вода становится прозрачной и бесцветной.

Очистку фильтра проводят путем подачи воды в обратном направлении со скоростью, в 5-6 раз превышающей скорость фильтрования в течение 10-15 мин.

С целью интенсификации работы описанных сооружений используют процесс коагуляции в зернистой загрузке скорых фильтров (контактная коагуляция). Такие сооружения называют контактными осветелителями. Их применение не требует строительства камер хлопьеобразования и отстойников, что позволяет уменьшить объем сооружений в 4-5 раз. Контактный фильтр имеет трехслойную загрузку. Верхний слой - керамзит, полимерная крошка и др. (размер частиц -- 2,3-3,3 мм).

Средний слой - антрацит, керамзит (размер частиц - 1,25-2,3 мм).

Нижний слой - кварцевый песок (размер частиц - 0,8-1,2 мм). Над поверхностью загрузки укрепляют систему перфорированных труб для введения раствора коагулянта. Скорость фильтрации до 20 м/час.

При любой схеме заключительным этапом обработки воды на водопроводе из поверхностного источника должно быть обеззараживание.

При организации централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения небольших населенных пунктов и отдельных объектов (дома отдыха, пансионаты, пионерские лагеря) в случае использования в качестве источника водоснабжения поверхностных водоемов необходимы сооружения небольшой производительности. Этим требованиям отвечают компактные установки заводского изготовления "Струя" производительностью от 25 до 800 м/сутки.

В установке используют трубчатый отстойник и фильтр с зернистой загрузкой. Напорная конструкция всех элементов установки обеспечивает подачу исходной воды насосами первого подъема через отстойник и фильтр непосредственно в водонапорную башню, а затем потребителю. Основное количество загрязнений оседает в трубчатом отстойнике. Песчаный фильтр обеспечивает окончательное извлечение из воды взвешенных и коллоидных примесей.

Хлор для обеззараживания может вводиться либо перед отстойником, либо сразу в фильтрованную воду. Промывку установки проводят 1-2 раза в сутки в течение 5-10 мин обратным потоком воды. Продолжительность обработки воды не превышает 40-60 мин, тогда как на водопроводной станции этот процесс составляет от 3 до 6 ч.

Эффективность очистки и обеззараживания воды на установке "Струя" достигает 99,9%.

Обеззараживание воды может быть проведено химическими и физическими (безреагентными) методами.

К химическим методам обеззараживания воды относят хлорирование и озонирование. Задача обеззараживания - уничтожение патогенных микроорганизмов, т.е. обеспечение эпидемической безопасности воды.

Россия была одной из первых стран, в которой хлорирование воды стало применяться на водопроводах. Произошло это в 1910 г. Однако на первом этапе хлорирование воды проводили только при вспышках водных эпидемий.

В настоящее время хлорирование воды является одним из наиболее широко распространенных профилактических мероприятий, сыгравших огромную роль в предупреждении водных эпидемий. Этому способствует доступность метода, его дешевизна и надежность обеззараживания, а также многовариантность, т.е. возможность обеззараживать воду на водопроводных станциях, передвижных установках, в колодце (при его загрязнении и ненадежности), на полевом стане, в бочке, ведре и во фляге.

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

Химизм происходящих процессов состоит в том, что при добавлении хлора к воде происходит его гидролиз:

Т.е. образуются соляная и хлорноватистая кислота. Во всех гипотезах, объясняющих механизм бактерицидного действия хлора, хлорноватистой кислоте отводят центральное место. Небольшие размеры молекулы и электрическая нейтральность позволяют хлорноватистой кислоте быстро пройти через оболочку бактериальной клетки и воздействовать на клеточные ферменты (БН-группы;), важные для обмена веществ и процессов размножения клетки. Это подтверждено при электронной микроскопии: выявлено повреждение оболочки клетки, нарушение ее проницаемости и уменьшение объема клетки.

На крупных водопроводах для хлорирования применяют газообразный хлор, поступающий в стальных баллонах или цистернах в сжиженном виде. Используют, как правило, метод нормального хлорирования, т.е. метод хлорирования по хлорпотребности.

Имеет важное значение выбор дозы, обеспечивающий надежное обеззараживание. При обеззараживании воды хлор не только способствует гибели микроорганизмов, но и взаимодействует с органическими веществами воды и некоторыми солями. Все эти формы связывания хлора объединяются в понятие "хлорпоглощаемость воды".

В соответствии с СанПиН 2.1.4.559-96 "Питьевая вода..." доза хлора должна быть такой, чтобы после обеззараживания в воде содержалось 0,3-0,5 мг/л свободного остаточного хлора. Этот метод, не ухудшая вкуса воды и не являясь вредным для здоровья, свидетельствует о надежности обеззараживания.

Количество активного хлора в миллиграммах, необходимое для обеззараживания 1 л воды, называют хлорпотребностью.

Кроме правильного выбора дозы хлора, необходимым условием эффективного обеззараживания является хорошее перемешивание воды и достаточное время контакта воды с хлором: летом не менее 30 минут, зимой не менее 1 часа.

Модификации хлорирования: двойное хлорирование, хлорирование с аммонизацией, перехлорирование и др.

Двойное хлорирование предусматривает подачу хлора на водопроводные станции дважды: первый раз перед отстойниками, а второй - как обычно, после фильтров. Это улучшает коагуляцию и обесцвечивание воды, подавляет рост микрофлоры в очистных сооружениях, увеличивает надежность обеззараживания.

Хлорирование с аммонизацией предусматривает введение в обеззараживаемую воду раствора аммиака, а через 0,5-2 минуты - хлора. При этом в воде образуются хлорамины - монохлорамины (NH2Cl) и дихлорамины (NHCl2), которые также обладают бактерицидным действием. Этот метод применяется для обеззараживания воды, содержащей фенолы, с целью предупреждения образования хлорфенолов. Даже в ничтожных концентрациях хлорфенолы придают воде аптечный запах и привкус. Хлорамины же, обладая более слабым окислительным потенциалом, не образуют с фенолами хлорфенолов. Скорость обеззараживания воды хлораминами меньше, чем при использовании хлора, поэтому продолжительность дезинфекций воды должна быть не меньше 2 ч, а остаточный хлор равен 0,8-1,2 мг/л.

Перехлорирование предусматривает добавление к воде заведомо больших доз хлора (10-20 мг/л и более). Это позволяет сократить время контакта воды с хлором до 15-20 мин и получить надежное обеззараживание от всех видов микроорганизмов: бактерий, вирусов, риккетсий Бернета, цист, дизентерийной амебы, туберкулеза и даже спор сибирской язвы. По завершении процесса обеззараживания в воде остается большой избыток хлора и возникает необходимость дехлорирования. С этой целью в воду добавляют гипосульфит натрия или фильтруют воду через слой активированного угля.

Перехлорирование применяется преимущественно в экспедициях и военных условиях.

К недостаткам метода хлорирования следует отнести:

А) сложность транспортировки и хранения жидкого хлора и его токсичность;

Б) продолжительное время контакта воды с хлором и сложность подбора дозы при хлорировании нормальными дозами;

В) образование в воде хлорорганических соединений и диоксинов, небезразличных для организма;

Г) изменение органолептических свойств воды.

И, тем не менее, высокая эффективность делает метод хлорирования самым распространенным в практике обеззараживания воды.

В поисках безреагентных методов или реагентов, не изменяющих химического состава воды, обратили внимание на озон. Впервые эксперименты с определением бактерицидных свойств озона были проведены во Франции в 1886 г. Первая в мире производственная озонаторная установка была построена в 1911 г. в Петербурге.

В настоящее время метод озонирования воды является одним из самых перспективных и уже находит применение во многих странах мира - Франции, США т.д. У нас озонируют воду в Москве, Ярославле, Челябинске, на Украине (Киев, Днепропетровск, Запорожье и др.).

Озон (О3) - газ бледно-фиолетового цвета с характерным запахом. Молекула озона легко отщепляет атом кислорода. При разложении озона в воде в качестве промежуточных продуктов образуются короткоживущие свободные радикалы НО2 и ОН. Атомарный кислород и свободные радикалы, являясь сильными окислителями, обусловливают бактерицидные свойства озона.

Наряду с бактерицидным действием озона в процессе обработки воды происходит обесцвечивание и устранение привкусов и запахов.

Озон получают непосредственно на водопроводных станциях путем тихого электрического разряда в воздухе. Установка для озонирования воды объединяет блоки кондиционирования воздуха, получения озона и смешения его с обеззараживаемой водой. Косвенным показателем эффективности озонирования является остаточный озон на уровне 0,1-0,3 мг/л после камеры смешения.

Преимущества озона перед хлором при обеззараживании воды состоит в том, что озон не образует в воде токсических соединений (хлорорганических соединений, диоксинов, хлорфенолов и др.), улучшает органолептические показатели воды и обеспечивает бактерицидный эффект при меньшем времени контакта (до 10 мин). Он более эффективен по отношению к патогенным простейшим - дизентерийной амебе, лямблиям и др.

Широкое внедрение озонирования в практику обеззараживания воды сдерживается высокой энергоемкостью процесса получения озона и несовершенством аппаратуры.

Олигодинамическое действие серебра в течение длительного времени рассматривалось как средство для обеззараживания преимущественно индивидуальных запасов воды. Серебро обладает выраженным бактериостатическим действием. Даже при введении в воду незначительного количества ионов микроорганизмы прекращают размножение, хотя остаются живыми и даже способными вызвать заболевание. Концентрации серебра, способные вызвать гибель большинства микроорганизмов, при длительном употреблении воды токсичны для человека. Поэтому серебро в основном применяется для консервирования воды при длительном хранении ее в плавании, космонавтике и т.д.

Для обеззараживания индивидуальных запасов воды применяются таблетированные формы, содержащие хлор.

Аквасепт - таблетки, содержащие 4 мг активного хлора мононатриевой соли дихлори-зоциануровой кислоты. Растворяется в воде в течение 2-3 мин, подкисляет воду и тем самым улучшает процесс обеззараживания.

Пантоцид - препарат из группы органических хлораминов, растворимость - 15-30 мин., выделяет 3 мг активного хлора.

К физическим методам относятся кипячение, облучение ультрафиолетовыми лучами, воздействие ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты, гамма-лучами и др.

Преимущество физических методов обеззараживания перед химическими состоит в том, что они не изменяют химического состава воды, не ухудшают ее органолептических свойств. Но из-за их высокой стоимости и необходимости тщательной предварительной подготовки воды в водопроводных конструкциях применяется только ультрафиолетовое облучение, а при местном водоснабжении - кипячение.

Ультрафиолетовые лучи обладают бактерицидным действием. Это было установлено еще в конце прошлого века А.Н. Маклановым. Максимально эффективен участок УФ-части оптического спектра в диапазоне волн от 200 до 275 нм. Максимум бактерицидного действия приходится на лучи с длиной волны 260 нм. Механизм бактерицидного действия УФ-облучения в настоящее время объясняют разрывом связей в энзимных системах бактериальной клетки, вызывающим нарушение микроструктуры и метаболизма клетки, приводящим к ее гибели. Динамика отмирания микрофлоры зависит от дозы и исходного содержания микроорганизмов. На эффективность обеззараживания оказывают влияние степень мутности, цветности воды и ее солевой состав. Необходимой предпосылкой для надежного обеззараживания воды УФ-лучами является ее предварительное осветление и обесцвечивание.

Преимущества ультрафиолетового облучения в том, что УФ-лучи не изменяют органолептических свойств воды и обладают более широким спектром антимикробного действия: уничтожают вирусы, споры бацилл и яйца гельминтов.

Ультразвук применяют для обеззараживания бытовых сточных вод, т.к. он эффективен в отношении всех видов микроорганизмов, в том числе и спор бацилл. Его эффективность не зависит от мутности и его применение не приводит к пенообразованию, которое часто имеет место при обеззараживании бытовых стоков.

Гамма-излучение очень эффективный метод. Эффект мгновенный. Уничтожение всех видов микроорганизмов, однако в практике водопроводов пока не находит применения.

Кипячение является простым и надежным методом. Вегетативные микроорганизмы погибают при нагревании до 80°С уже через 20-40 с, поэтому в момент закипания вода уже фактически обеззаражена. А при 3-5-минутном кипячении есть полная гарантия безопасности, даже при сильном загрязнении. При кипячении разрушается ботулинический токсин и при 30-минутном кипячении погибают споры бацилл.

Тару, в которой хранится кипяченая вода, необходимо мыть ежедневно и ежедневно менять воду, так как в кипяченой воде происходит интенсивное размножение микроорганизмов.

Введение…………………………………………………………………………..3

1. Гигиенические требования к питьевой воде………………………………....4

2. Основные источники загрязнения питьевой воды…………………..……….5

3. Способы очистки и фильтрации водопроводной воды………………………7

Заключение ……………………………………………………………………….11

Список литературы ………………………………………………………………12

Введение

Питьевая вода - важнейший фактор здоровья человека. Практически все ее источники подвергаются антропогенному и техногенному воздействию разной интенсивности. Санитарное состояние большей части открытых водоемов России в последние годы улучшилось из-за уменьшения сброса стоков промышленных предприятий, но все еще остается тревожным.

Проблема качества питьевой воды затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества в течение всей истории его существования. В настоящее время питьевая вода - это проблема социальная, политическая, медицинская, географическая, экологическая, а также инженерная и экономическая. Понятие " питьевая вода " сформировалось относительно недавно и его можно найти в законах и правовых актах, посвященных питьевому водоснабжению.

Питьевая вода - вода, отвечающая по своему качеству в естественном состоянии или после обработки (очистки, обеззараживания) установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд человека либо для производства пищевой продукции. Речь идет о требованиях к совокупности свойств и состава воды, при которых она не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье человека как при употреблении внутрь, так и при использовании в гигиенических целях, а также при производстве пищевой продукции.

1. Гигиенические требования к питьевой воде

Вода, используемая населением для хозяйственно-бытовых целей, должна отвечать следующим гигиеническим требованиям:

1) обладать хорошими органолиптическими свойствами и освежающим

действием, быть позрачной, бесцветной, без неприятного привкуса или запаха.

2) не содержать избытка солей и токсичных веществ, способных оказать вредное воздействие на организм человека;

3) не содержать патогенных возбудителей, яиц и личинок гельминтов.

Эти требования нашли отражение в действующем в нашей стране стандарте на качество питьевой воды, подаваемой населению водопроводами (ГОСТ 2874- 82). Соответствие качества питьевой воды нормативам, установленным стандартом, определяют путем санитарного химико-бактериологического анализа воды. Водопроводная вода должна удовлетворять следующим требованиям.

Физические свойства воды:

Прозрачность воды зависит от наличия в ней взвешенных частиц. Питьевая вода должна быть такой, чтобы через слой ее в 30 см можно было прочесть печатный шрифт определенного размера.

Цветность питьевой воды, получаемой из поверхностных и неглубоких подземных источников, как правило, вызвана наличием вымываемых из почвы гуминовых веществ. Окраска питьевой воды может также обусловливаться размножением водорослей в водоеме (цветение), из которого осуществляют забор воды, а также загрязнением его сточными водами. После очистки воды на водопроводных станциях цветность ее уменьшается. При лабораторных исследованиях сравнивают интенсивность цветности питьевой воды с условной шкалой стандартных растворов и результат выражают в градусах цветности. В водопроводной воде цветность не должна превышать 20°.

Вкус и запах питьевой воды обусловлены наличием в воде органических веществ растительного происхождения, сообщающих воде землистый, травянистый, болотистый запах и привкус. Причиной запаха и привкуса питьевой воды может быть загрязнение и промышленными сточными водами. Привкус и запахи некоторых подземных вод объясняются наличием большого количества растворенных в них минеральных солей и газов, например хлоридов, сероводорода. При обработке воды на водопроводных станциях интенсивность запаха уменьшается, но незначительно.

Во время исследования питьевой воды определяют характер запаха (ароматический, аптечный и т. д.) или привкуса (горький, соленый и т. д.), а также их интенсивность в баллах: 0 - отсутствие, 1 балл - очень слабый, 2 - слабый, 3 - заметный, 4 - отчетливый, 5 баллов - очень сильный. Допустима интенсивность запаха или привкуса не выше 2 баллов. При обнаружении несвойственных природной воде цвета, вкуса и запаха необходимо выяснить их происхождение.

2. Основные источники загрязнения питьевой воды

Коммунальные стоки - содержат как химические, так и микробиологические загрязнения и представляют серьезную опасность. Содержащиеся в них бактерии и вирусы являются причиной опасных заболеваний: сыпного тифа и паратифа, сальмонеллеза, бактериальной краснухи, эмбрионов холеры, вирусов вызывающих воспаления околомозговой оболочки и кишечных заболеваний. Такая вода может быть переносчиком яиц глистов (солитеры, аскариды и власоглавы). В коммунальных стоках присутствуют также токсичные детергенты (моющие вещества), сложные ароматические углеводороды (САУ), нитраты и нитриты.

Промышленные стоки. В зависимости от отрасли промышленности могут содержать практически все существующие химические вещества: тяжелые металлы, фенолы, формальдегид, органические растворители (ксилол, бензол, толуол), упомянутые выше (САУ) и т.н. особо токсичные стоки. Последняя разновидность вызывает мутагенные (генетические), тератогенные (повреждающие плод) и канцерогенные (раковые новообразования) изменения. Главные источники особо токсичных стоков: металлургическая промышленность и машиностроение, производство удобрений, целлюлозно-бумажная промышленность, цементно-асбестовое производство и лако-красочая промышленность. Парадоксально, но источником загрязнения является также сам процесс очистки и водоподготовки.

Коммунальные отходы. В большинстве случаев, там, где нет сети водоснабжения нет и канализации, а если и есть, то она (канализация) не может полностью предотвратить проникновению отходов в грунт и, следовательно, в грунтовые воды. Поскольку верхний горизонт грунтовых вод расположен на глубине от 3 до 20 м (глубина обычных колодцев),то именно на этой глубине скапливаются "продукты" человеческой деятельности в гораздо более серьезных концентрациях, чем в поверхностных водах: детергенты из наших стиральных машин и ванн, кухонные отходы (остатки пищи), фекалии людей и животных. Конечно же, все перечисленные компоненты профильтрованы сквозь верхний слой грунта, но некоторые из них (вирусы, водо-растворимые и текучие субстанции) способны проникать в грунтовые воды практически без потерь. То, что выгребные ямы и местная канализация располагаются на некотором удалении от колодцев ничего не значит. Доказано, что грунтовые воды могут при соблюдении некоторых условий (н.п. легкий уклон) перемещаться в горизонтальной плоскости на несколько километров!

Промышленные отходы. В грунтовых водах присутствуют в несколько меньших количествах, чем в поверхностных водах. Большинство этих отходов направляются прямо в реки. Кроме того, промышленные пыль и газы, оседают непосредственно или в соединении с атмосферными осадками и накапливаются на поверхности почвы. растениях, растворяются и проникают вглубь. Поэтому никого, кто профессионально занимается очисткой воды, не удивит содержание тяжелых металлов и радиоактивных соединений в колодцах, расположенных вдали от металлургических центров - в Карпатах. Промышленные пыль и газы переносится воздушными потоками на сотни километров от источника эмиссии. К промышленным загрязнениям почвы относятся также органические соединения образующиеся при переработке овощей и фруктов, мяса и молока, отходы пив заводов, животноводческих комплексов.

Металлы и их соединения проникают в ткани организма в виде водного раствора. Проникающая способность очень высока: поражаются все внутренние органы и плод. Удаление из организма через кишечник, легкие и почки приводит к нарушению деятельности этих органов. Накапливание в организме следующих элементов приводит к:

· поражению почек - ртуть, свинец, медь.

· поражению печени - цинк, кобальт, никель.

· поражению капилляров -- мышьяк, висмут, железо, марганец.

· поражению сердечной мышцы - медь, свинец, цинк, кадмий, ртуть, таллий.

· возникновению раковых заболеваний - кадмий, кобальт, никель, мышьяк, радиоактивные изотопы.

3. Способы очистки и фильтрации водопроводной воды

По сведениям НИИ "Экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина" РАМН:

в среднем по стране гигиеническим требованиям не соответствует практически каждая третья проба "водопроводной" воды по санитарно-химическим показателям и каждая десятая - по санитарно-бактериологическим;

в отдельных городских водоемах содержится от 2 до 14 тысяч синтезированных химических веществ;

только 1 процент поверхностных водоисточников отвечает требованиям первого класса, на которые рассчитаны используемые у нас традиционные технологии водоочистки;

Подбирая систему водоочистки для своего жилища, надо отдавать себе отчет в том, что вода будет использоваться как в хозяйственно-бытовых целях, так и для питья и приготовления пищи. Задачу доведения качества воды до уровня, оптимального для каждого из ее применений, решают с помощью соответствующих систем водоочистки. Такие системы подразделяют на те, которые устанавливаются там, где вода поступает в дом, и на те, которые ставятся в точке пользования, например, на кухне. Первые делают воду "хозяйственно-бытовой": с ней нормально работает стиральная машина, можно помыть посуду, ополоснуться под душем. Вторые - готовят питьевую воду. Требования к чистоте воды в первом и втором случаях должны быть разные. Иначе либо питьевая вода расточается на хозяйственные надобности, либо для питья используется вода, не прошедшая должной очистки.

На входе в систему водоснабжения квартиры желательно поставить фильтр грубой очистки, с сеткой из нержавеющей стали или полимерными картриджами, которые могут задержать взвесь и ржавчину. Это нужно для того, чтобы продлить жизнь сантехники. Вы уменьшите внутреннюю коррозию смесителей, которые очень плохо реагируют на попадание частиц, керамика сантехники будет менее подвержена налетам ржавчины и солей жесткости. Иногда для фильтра нет места у водопроводного стояка. Тогда можно поставить совсем небольшое устройство из латуни, называемое "грязевиком" и избавляющее от грязи и ржавчины. Однако фильтры грубой очистки не могут помочь в устранении неприятных привкусов.

По большому счету, хороший прибор должен с минимальной громоздкостью давать максимальную очистку. Желательно выбрать фильтр, работающий постоянно, чтобы избежать размножения бактерий в самом фильтре. Рекомендуется пользоваться теми фильтрами, которые прошли тесты на соответствие государственным стандартам. Хороший фильтр не меняет естественный минеральный состав воды, которая поступает в организм человека. Цель установки домашнего фильтра состоит в том, чтобы вернуть нашей питьевой воде ее первоначальное качество.

Виды фильтрации воды:

Очистные системы насыпного типа.

Сетчатые и дисковые фильтры механической очистки, удаляющие нерастворенные механические частицы, песок, ржавчину, взвеси и коллоиды.

Ультрафиолетовые стерилизаторы, удаляющие микробы, бактерии и другие микроорганизмы.

Окислительные фильтры, удаляющие железо, марганец, сероводород.

Компактные бытовые смягчители и ионообменные фильтры, умягчающие, а также удаляющие железо, марганец, нитраты, нитриты, сульфаты, соли тяжелых металлов, органические соединения

Адсорбционные фильтры, улучшающие органолептические показатели (вкус, цвет, запах) и удаляющие остаточный хлор, растворенные газы, органические соединения

Комбинированные фильтры - комплексные многоступенчатые системы.

Мембранные системы - обратноосмотические системы подготовки питьевой воды, высшая степень очистки.

Бытует мнение, что вода очень высокой степени очистки "не полезна". Кто-то считает, что в воде должно содержаться оптимальное количество микроэлементов. Другие утверждают, что человеческий организм усваивает только вещества органического происхождения, то есть из пищи животного и растительного происхождения, а вода служит растворителем и должна быть максимально чистой. Истина лежит где-то посередине. Говоря о питьевой воде, правильно, видимо, оперировать не категориями "опасно - безопасно".

Очистить воду до состояния, близкого к дистиллированной, проще и дешевле, чем обеспечить наличие в ней ряда веществ в определенной "оптимальной" концентрации. Так, за рубежом при производстве пива, воду чистят именно до такой стадии, а затем в нее добавляют строго дозированное количество веществ, делающих ее оптимальной для дальнейшего использования. Кроме того, элементарный расчет показывает, что для того, чтобы получать из воды оптимальный набор макро- и микроэлементов человек должен выпивать в день как минимум 30-50 литров воды. Иными словами, даже если мы и получаем из воды полезные вещества, они составляют не более 10-15% суточной дозы. Решая для себя проблему "чистить или не чистить", люди стоят перед дилеммой: либо заведомо удалить из воды вредные составляющие, пожертвовав 10-15% полезных веществ, либо оставить в воде вместе с полезными и часть вредных примесей. Каждый делает свой выбор.

Заключение

Вода необходима для нормального обмена веществ в организме. Физиологическая потребность человека в воде составляет около 3 л в сутки. Кроме того, значительное количество воды необходимо человеку для удовлетворения хозяйственно-бытовых и производственных нужд. Поэтому вода должна быть безопасной в эпидемиологическом отношении и безвредна по химическому составу.

При нарушении гигиенических требований к водоснабжению питьевая вода может быть причиной инфекционных заболеваний и гельминтозов, связанных с загрязнением водоёмов хозяйственно-фекальными сточными водами; заболеваний неинфекционной природы, связанных с необычным природным составом воды либо с загрязнением водоёмов химическими веществами за счет поступления промышленных сточных вод или питьевой воды с остаточным количеством реагентов, добавляемых в процессе её обработки.

Без всякого преувеличения можно сказать, что высококачественная вода, отвечающая санитарно-гигиеническим и эпидемиологическим требованиям, является одним из непременных условий сохранения здоровья людей. Но чтобы она приносила пользу, ее необходимо очистить от всяких вредных примесей и доставить чистой человеку.

За последние годы взгляд на воду изменился. О ней все чаще стали говорить не только врачи-гигиенисты, но и биологи, инженеры, строители, экономисты, политические деятели. Да и понятно – бурное развитие общественного производства и градостроительства, рост материального благосостояния, культурного уровня населения постоянно увеличивают потребность в воде, заставляют более рационально ее использовать.

Список литературы

1 . СанПиН 2.1.4.559-96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству питьевой воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

2. ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества.

4. Усольцев В.А., Соколов В.Ф., Алексеева Л.П., Драгинский В.Л. Подготовка воды питьевого качества в г. Кемерове. М.: ВИМИ, 2 006.

фильтры для очистки воды