Традиционные способы очистки

             Традиционные способы очистки питьевой воды

            Озонирование
            Проблема обеспечения населения питьевой водой, отвечающей
            требованиям стандарта, является одной из основных задач, стоящих
            перед предприятиями и организациями водообеспечения России.
            В результате зарегулирования рек и строительства на них водохранилищ
            создались условия для развития планктона, что способствует
            увеличению цветности и появлению в воде привкусов и запахов.
            Органические примеси и химические загрязнения выносятся в водоёмы с
            неочищенными сточными водами населённых пунктов и промышленных
            предприятий. В результате этого во многих водоёмах, особенно вблизи
            крупных городов, природная вода содержит фенолы (до 2 - 7 ПДК),
            хлорорганические пестициды, аммонийный и нитритный азот (до 10 - 16
            ПДК), нефтепродукты и многие другие загрязнения.
            Периодически возникающие аварийные ситуации приводят к существенному
            ухудшению качества воды природных источников и соответственно
            качества питьевой воды. Только в последние годы отмечались резкое
            снижение её качества и появление в ней фенолов в количествах,
            превышающих ПДК в 100 и 1000 раз в промышленных районах России. В
            подземных водах часто обнаруживаются марганец, амины, нефтепродукты.

            Барьерная роль существующих водопроводных очистных сооружений не
            велика, и в питьевой воде, потребляемой населением, содержатся
            практически те же загрязнения, что и в природной воде.
            Одним из наиболее реальных и высокоэффективных методов очистки воды
            от указанных загрязнений является озонирование. Озонирование воды
            позволяет существенно улучшить качество питьевой и очищенной сточной
            воды и решить проблемы: здравоохранения и экологии.
            Озонирование воды позволит кроме решения основных задач по улучшению
            качества очищенных сточных вод, упростить технологию подготовки
            природных вод. Наиболее широкое применение технология озонирования
            получила в области подготовки питьевой воды. В существующем
            многообразии методов и способов решения проблемы качественной
            очистки и обеззараживания воды озонирование является
            предпочтительным, что вызвано:
              трудностями решения проблем, связанных с образованием в очищенной
              воде в результате её хлорирования токсичных хлорорганических
              соединений;
              недостаточным количеством хлорреагентов, выпускаемых российской
              промышленностью;
              возможностью получения озона на месте применения;
              высокой активностью озона в отношении обеззараживания воды от
              бактерий и вирусов.
            Озонирование можно применять как альтернативный метод очистки воды
            взамен традиционного хлорирования, в сочетании с хлором, перекисью
            водорода и другими окислителями, вместе с УФ-облучением, обработкой
            ультразвуком, фильтрацией с использованием песка, активированного
            угля, ионообменных смол. Наиболее традиционным является
            использование озона в конце технологической схемы. Для эффективного
            обеззараживания при этом необходимо создать концентрацию озона
            0.4-1мг/л и поддерживать её в течение 4 минут. Озон можно
            использовать для предварительной обработки воды с целью перевода
            растворённых веществ в коллоидную форму с последующим осаждением на
            фильтрах, так как он обладает флокулирующим эффектом.
            Преимущество озонирования состоит в том, что под действием озона
            одновременно с обеззараживанием происходит обесцвечивание воды, а
            также устраняются запахи и привкусы воды и вообще улучшаются её
            вкусовые качества. Озон не изменяет натуральные свойства воды, так
            как его избыток (не прореагировавший озон) через несколько минут
            превращается в кислород. С одной стороны, это вызывает некоторые
            технические трудности, а с другой - создаёт определённые
            преимущества, так как даже при некотором передозировании остаточные
            количества его не могут быть велики и не требуют устранения.
            Остаточный озон в количестве 3.5-5 мг/л в течение 30 минут снижается
            до 0.2-0.3 мг/л.
            Озонная обработка удаляет земляной привкус воды в результате
            снижения концентрации геосмина в 5-10 раз. Несмотря на появление у
            воды после обработки озоном нового вкусового компонента, суммарные
            вкусовые качества озонированной воды улучшаются.
            Озон начали применять для дезинфекции питьевых вод раньше, чем хлор.
            Но несмотря на это озон ещё не нашёл достаточного распространения в
            технике водоподготовки, особенно в России. Основными причинами этого
            являлась, по видимому, нехватка электроэнергии, а также то, что
            химические и физические свойства водного раствора озона ещё мало
            изучены. В настоящее время на ряде водоподготовительных установок в
            теплоэнергетике возникла также проблема интенсивного зарастания
            ионообменных фильтров биомассой. Не изменяя ионообменных свойств
            загрузки, биомасса увеличивает сопротивление загрузки, что приводит
            к существенному снижению скорости фильтрования.
            Согласно литературным данным, для предотвращения развития биомассы и
            стерилизации фильтров применяют различные окислители, такие как
            активный хлор, содержащийся в электроактивированном растворе
            хлористого натрия, формальдегид, перуксусная кислота, хлорамин Т и
            др.
            Механизм бактерицидного действия хлора и его кислородсодержащих
            соединений заключается во взаимодействии с составными частями клетки
            микроорганизма, в первую очередь с ферментами, что ведёт к нарушению
            обмена веществ в клетке и отмиранию микроорганизмов. В практике
            обработки воды применяют свободный хлор, соли хлорноватистой кислоты
            (гипохлориты) и диоксид хлора ClO2. При растворении хлора в воде
            происходит гидролиз с образованием хлорноватистой и хлороводородной
            (соляной) кислот.
 
             Требования к питьевой воде
            Одна из главных экологических проблем человечества - качество
            питьевой воды, которая напрямую связана с состоянием здоровья
            населения, экологической чистотой продуктов питания, с разрешением
            проблем медицинского и социального характера.

            По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) - 85% всех
            заболеваний в мире передается водой. Ежегодно 25 миллионов человек
            умирает от этих заболеваний.

            В Новых Санитарных правилах и нормах РФ (Сан ПиН 2.1.4.559-96)
            «Питьевая вода» были определены показатели по вирусам, ужесточены
            требования по наличию пестицидов, а по хлорсодержащим веществам
            нормы увеличены более чем в три раза.

            Это объясняется вынужденным выбором для очистки воды одного из двух
            зол: обеззараживать воду обильным хлорированием и нарушать норму по
            хлору или смириться с наличием в воде бактерий. При хлорировании
            природных вод образуются хлорсодержащие токсичные, мутагенные и
            канцерогенные вещества - тригалометаны.

            Следует отметить, что в упомянутых выше Санитарных нормах РФ
            допускается содержание свинца и алюминия соответственно в 3-10 раз
            больше, чем это предусмотрено в стандартах ВОЗ. При этом необходимо
            учитывать, что свинец и алюминий относятся к классу высокоопасных
            веществ.

            Свинец откладывается в костях, приводит к изменениям в центральной
            нервной системе (полиневриты, церебральный артериосклероз), крови
            (снижение гемоглобина, уменьшение числа эритроцитов),
            желудочно-кишечном тракте (спастический хронический колит), а также
            к нарушению обмена веществ, “угнетению” многих ферментов и гормонов.
            Даже небольшое количество свинца вызывает поражение почек.

            Алюминий парализует нервную и иммунную системы, особенно уничтожающе
            он действует на детский организм, способствует развитию болезни
            Альцгеймера.

            Длительное использование питьевой воды с нарушением гигиенических
            требований по химическому составу обуславливает развитие различных
            заболеваний у населения. Неблагоприятное биологическое воздействие
            избыточного поступления в организм ряда химических веществ
            проявляется не только в повышении общей или специфической
            заболеваемости, но и в изменении отдельных показателей здоровья,
            свидетельствующих о начальных патологических или предпатологических
            сдвигах в организме.

            Повышение концентрации меди в питьевой воде вызывает поражение
            слизистых оболочек почек и печени; никеля – поражения кожи; цинка –
            почек; мышьяка – центральной нервной системы.

            Исследования в девяти городах Сибирского региона показали, что
            влияние загрязненной воды на заболеваемость составляет от 7,7 до
            41%. Ежегодно возрастает количество эпидемических вспышек острых
            кишечных инфекционных заболеваний, обусловленных водным фактором
            передачи инфекции.

            Даже беглый обзор прессы показывает, что в большинстве российских
            регионов качество питьевой воды вызывает тревогу. По данным
            Госсанэпиднадзора, очень низкое качество питьевой воды в Бурятии,
            Дагестане, Калмыкии, в Приморском крае, в Архангельской,
            Калининградской, Томской, Кемеровской, Курганской, Ярославской
            областях. Исследования, проведенные в Иркутской области, показали,
            что повышенный уровень заболеваемости язвой желудка и
            двенадцатиперстной кишки, хроническими гастритами, а также
            ишемической болезнью связан с повышенным уровнем бикарбонатов в
            воде. Это явление приводит и к отставанию физического развития
            детей.


            В г. Ульяновске бактериологическая лаборатория в Заволжском
            водозаборе обнаружила более 100 типов различных вирусов, что на
            грани экологической катастрофы.


            В Амурской области экологическая ситуация за последние годы резко
            ухудшилась. Уровень загрязнения Амура в отдельных местах превысил
            предельно допустимые нормы в 20 раз. В городах Кемерово и Юрга в
            питьевой воде обнаружили азотосодержащие и хлорорганические
            соединения. Как следствие, у жителей повышена заболеваемость
            нефритами, гепатитами, чаще обычного встречаются токсикозы
            беременности и врожденные аномалии развития детей.


            В Тульской, Рязанской, Смоленской и других центральных областях на
            сельских водозаборах выявлено превышение ПДК (предельнодо пустимые
            нормы) по содержанию стронция в 3 - 4 раза, железа в 5 раз, фтора в
            2 - 4 раза.

            Под угрозой экологической катастрофы оказались приволжские города и,
            в частности, Ярославль. Прежде всего это связано с состоянием воды в
            Рыбинском водохранилище, которое было заполнено в конце 40-х годов
            без соблюдения каких-либо санитарных норм. Расположенные совсем
            рядом от волжских берегов гудронные пруды подпитывают речную воду
            из-под земли. Гудроны состоят из тысячи химических соединений,
            которые при взаимодействии с хлором образуют сложные канцерогенные и
            мутагенные соединения, ведущие к онкологическим заболеваниям у
            населения.

            В тяжелейшем состоянии находится город Астрахань. Вся грязь
            стекается к низовью Волги, которая уже лишилась способности к
            самоочищению. Чтобы избежать эпидемий, приходится очищать воду
            методом глубокого хлорирования, от которого в цивилизованном мире
            отказались уже давно.

            Среди 184 исследованных городов России Санкт-Петербург занимает
            первое место по врожденным аномалиям, болезням обмена веществ, и
            второе место - по онкологическим заболеваниям. Более половины
            питерских школьников страдают гастритом. Главная причина – грязная
            питьевая вода. Не лучше обстоят дела и в столице. Спад
            промышленности не сделал чище Москва-реку.

            Опубликованный в журнале «Экология и жизнь» №4, 1999 г. доклад
            первого заместителя Министра здравоохранения РФ, главного
            государственного санитарного врача РФ Г.Г. Онищенко не потерял
            актуальность и сейчас и нам представляется целесообразным привести
            его полностью.

            «Питьевая вода - важнейший фактор здоровья человека. Практически все
            ее источники подвергаются антропогенному и техногенному воздействию
            разной интенсивности.

            Наиболее сильно поверхностные воды загрязнены в бассейнах Волги,
            Дона, Иртыша, Невы, Северной Двины, Тобола, Томи и ряда других рек.

            Исследования свидетельствуют об ухудшении качества воды с 1995 г. и
            о том, что в ряде регионов уровень химического и микробиологического
            загрязнения водоемов остается высоким, в основном из-за сброса
            неочищенных производственных и бытовых стоков (Архангельская,
            Ивановская, Кемеровская, Кировская, Рязанская области).

            Волга и ее притоки, являющиеся источниками водоснабжения прибрежных
            городов и поселков, принимают на всем протяжении огромное количество
            загрязнений, с которыми естественные процессы самоочищения уже не
            справляются. Так, из-за сброса в Волгу стоков предприятий
            Нижегородской области и Татарстана резко снизилось качество воды в
            Ульяновской области.

            Река Томь - основной источник питьевой воды в крупных городах
            Кемеровской области - сильно загрязнена стоками предприятий г.
            Кемерово. У водозабора г. Юрги отмечены повышенные концентрации
            аммиака, фенола, метанола и др.

            Сильно загрязнены в Омской области Иртыш и Омь. ПДК здесь превышены
            по нефтепродуктам в 2-3, меди - 6-11, цинку - 2-5, железу - 3-7
            (Омь), марганцу - 4-6 (Иртыш) и 16-20 (Омь) раз.

            Несмотря на относительную защищенность подземных вод от загрязнений,
            благодаря чему их стремятся использовать для питьевого
            водоснабжения, к настоящему времени обнаружено около 1800 очагов их
            загрязнения, 78% которых - в европейской части страны. Наиболее
            значительные (площадь более 10 кв. км) выявлены в Мончегорске
            (Мурманская область), Череповце (Вологодская область), Балакове
            (Саратовская область), Каменске-Шахтинском (Ростовская область),
            Ангарске (Иркутская область) и др.

            Из-за нехватки сооружений для очистки и обеззараживания воды на
            большинстве водопроводов с водозабором из открытых водоемов
            состояние источников централизованного водоснабжения в целом по
            стране крайне неблагополучное.

            В ряде водозаборов обнаружены соли тяжелых металлов (ртути, свинца,
            кадмия) в концентрациях, превышающих ПДК, и возбудители инфекционных
            заболеваний.

            На многих водопроводах с водозабором из поверхностных источников
            (34% - коммунальных и 49,3% - ведомственных) нет полного комплекса
            очистных сооружений, а на 18,1% и 35,1%, соответственно -
            обеззараживающих установок. Состояние ведомственных водопроводов еще
            хуже, особенно в Саратовской, Астраханской, Архангельской, Омской,
            Тюменской областях, Ставропольском, Красноярском и Приморском краях,
            Дагестане, Карачаево-Черкесии, Карелии.

            Состояние источников питьевого водоснабжения, неудовлетворительные
            очистка и обеззараживание напрямую связаны с качеством питьевой
            воды, подаваемой потребителям. В целом по РФ 20,6% проб, взятых из
            водопровода, не отвечают гигиеническим требованиям к питьевой воде
            по санитарно-химическим показателям (15,9% - по органолептике, 2,1%
            - по минерализации, 2,1% - по токсическим веществам и 10,6% - по
            микробиологическим).

            Чаще всего низкое качество питьевой воды из централизованных систем
            водоснабжения связано с повышенным содержанием в ней железа и
            марганца. Избыток железа природного происхождения характерен для
            подземных вод в южной и центральной частях России, а также в Сибири.
            Кроме того, концентрация железа повышается при коррозии стальных и
            чугунных водопроводных труб. От этого страдает Санкт-Петербург, где
            коррозии способствует мягкая вода. По данным региональных органов
            санэпидемслужбы, около 50 млн человек, т. е. треть населения страны,
            пьют воду с повышенным содержанием железа. В Тульской области ПДК по
            железу нарушены в 3,7 раза, в Томской и Тюменской областях в 30%
            проб норматив по железу превышен в 5 раз.

            Низкое качество питьевой воды сказывается на здоровье населения.
            Микробное загрязнение нередко служит причиной кишечных инфекций.
            Так, в 1998 г. в стране зарегистрировано 122 вспышки острых кишечных
            инфекционных заболеваний, вызванных питьевой водой (в 1997 г. -
            112), с числом заболевших 4403 человек (в 1997 - 3942).

            Санитарно-вирусологическое исследование воды из разных источников в
            Архангельской области показало, что вирусный гепатит А
            распространяется в основном «водным путем». В Кемеровской области в
            1998 г. установлен тот же путь передачи острых кишечных инфекций у
            672 человек (30,8%) и вирусного гепатита А у 324 человек (55,5% от
            общего числа установленных диагнозов).

            В Челябинской области в ряде районов выявлена связь заболеваемости
            вирусным гепатитом А и дизентерией Флекснера с качеством их питьевой
            воды. Высокая заболеваемость вирусным гепатитом А в южных районах
            Омской области также обусловлена качеством питьевой воды: в 1998 г.
            в области зарегистрировано 9 вспышек с числом заболевших 83
            человека, в том числе 75 детей. При федеральном уровне
            заболеваемости 33,8, в Омской области этот показатель составляет 50
            (а в южных районах - от 126 до 294).

            Исследование влияния питьевой воды на заболеваемость населения
            неинфекционными болезнями, проведенное в Ростовской области, выявило
            связь между ее высокой минерализацией и мочекаменной болезнью,
            повышенные показатели которой отмечены в Таганроге, Каменске, а
            также Азовском и Морозовском районах.

            В Свердловской области обнаружена связь между содержанием
            хлорорганических соединений в питьевой воде 12 городов и
            онкологическими заболеваниями, спонтанными абортами, частотой
            мутаций в соматических клетках у детей. Выяснилось, что Екатеринбург
            остается одним из городов максимального риска как по загрязнению
            воды, так и по мутагенной и канцерогенной опасности. Кроме того,
            здесь выявлена мутагенная активность воды перед подачей ее в
            городскую сеть. Мутагенный риск от хлорированной питьевой воды,
            поступающей с одной из фильтровальных станций, подтвержден
            цитогенетическим исследованием детей, живущих в соответствующих
            микрорайонах города.

            Во многих местах актуальна проблема фтора. Как известно, его
            биологическая роль различна в зависимости от концентрации в воде.
            Повышенное содержание фтора оказывает неблагоприятное влияние на
            костную, нервную и ферментативную системы организма, обусловливает
            поражение зубов (флюороз), а недостаток (менее 0,5 мг/л) влечет за
            собой кариес. Избыток фтора в подземных источниках Мордовии,
            Рязанской, Вологодской и других областях - причина высокого уровня
            флюороза.

            В Саранске он обнаружен у 72,1% детей старшего школьного возраста.
            Недостаток фтора характерен для открытых водоемов северных
            территорий, особенно в Архангельской, Ленинградской областях,
            Республике Коми, а также в Краснодарском крае и Кабардино-Балкарии,
            где вода из горных рек слабо минерализована. Заболеваемость кариесом
            здесь достигает 60% (в Республике Коми - до 90%).

            Проблема по-прежнему ждет кардинальных решений. И каждый день этих
            ожиданий сопряжен с немалым риском для множества наших
            соотечественников».

            На Украине существующий государственный стандарт для определения
            качества воды не обновлялся последние 60 лет. Естественно, многое с
            тех пор изменилось, большинство норм и требований пересмотрены. Но
            санэпидемстанции продолжают пользоваться давно отжившими свой век
            нормативами. Прибавим к этому загрязненность рек, устаревшее
            водоочистительное оборудование и последствия Чернобыльской
            катастрофы. Качество воды в Днепре существенно изменилось в худшую
            сторону из-за необычайно высокого содержания органических веществ. В
            Киеве даже отказались от использования воды из Днепра.

            В Донецкой области вспыхнула энтеровирусная инфекция, которая
            привела к заболеванию гнойным менингитом. Причина заболевания -
            недоброкачественная питьевая вода. Конечно, на Украине ищут новые
            безхлорные технологии обработки и очистки питьевой воды, и это дает
            надежду на будущее.

            О состоянии питьевой воды Казахстана можно писать много. Ограничимся
            одним фактом. Новая столица республики – Астана снабжается водой из
            реки Нуры. Содержание ртути, опаснейшего для жизни элемента, который
            разрушает костный мозг, омертвляет печень, вызывает
            нервно-психические нарушения, в реке Нуре и окрестных грунтовых
            водах в несколько тысяч раз превышает предельную концентрацию.

            По данным ООН уже сегодня 80 стран мира сталкиваются с проблемами
            нехватки пресной воды, а 31 государство стоит под угрозой водного
            кризиса, причем это касается только количества пресной воды, не
            говоря уже о ее качестве.

            Как же решается проблема с питьевой водой сегодня на государственном
            уровне в России? Соответствующие законы о питьевой воде не приняты
            до сих пор. Традиционная система водоподготовки не улучшает качества
            питьевой воды. Система очистки и водоподготовки не устраняет из
            забираемой воды элементов техногенного происхождения: железа, меди,
            алюминия, стронция, кадмия и др. Даже если концентрация этих
            элементов не превышает ПДК, они мигрируют в токсичных ионных
            формулах, что может приводить к нежелательным последствиям для
            здоровья.