Г. Самбурский - Технологические и организационные аспекты процессов получения воды питьевого качества

• Название: Технологические и организационные аспекты процессов получения воды питьевого качества
• Автор: Г. Самбурский
• Жанр: Химия

В данной книге основное внимание уделено современным методам водоподготовки, используемым при организации централизованного водоснабжения населения, кратко рассмотрены организационные и экономические аспекты применения технологий. Издание будет полезно специалистам в области водоснабжения, студентам, обучающимся по направлениям: «техносферная безопасность», «строительство», «экология и природопользование», «химия», и всем интересующимся проблемами организации централизованного водоснабжения.

---

Мышьяк. По данным отечественных исследователей, употребление воды, содержащей 0,2—1 мг/л мышьяка, вызывает расстройство центральной, и особенно периферической, нервной системы с последующим развитием множественных невритов. Безвредной в [37] признана концентрация мышьяка 0,05 мг/л. Однако имеющиеся данные позволяют говорить о том, что ПДК по мышьяку необходимо сделать более жестким [39,42].

Свинец. Об опасности для здоровья содержания в воде свинца специалисты санитарно-гигиенического направления впервые заговорили в связи с массовыми интоксикациями, которые возникли при использовании на водопроводах свинцовых труб. Однако повышенные концентрации свинца могут встречаться также и в подземных водах. Вода с точки зрения [37] считается безвредной в том случае, если содержание в ней свинца не более 0,03 мг/л. Данный показатель также должен учитываться, исходя из оценки риска для здоровья населения. [39,40,42]

Стронций достаточно широко распространен для природных вод, при этом значения его концентрации варьируются в довольно широких пределах (от 0,1 до 45 мг/л). Длительное поступление стронция в больших количествах в организм ведет к функциональным изменениям печени. Вместе с тем продолжительное употребление питьевой воды, содержащей стронций на уровне значения концентрации 7 мг/л, не вызывает функциональных и морфологических изменений в тканях, органах и в целостном организме человека. В настоящее время именно величина принята в качестве норматива содержания стронция для воды питьевого качества.

Нитраты и нитриты. Согласно общепризнанным современным научным данным, нитраты в кишечнике человека под влиянием микробиологических процессов восстанавливаются до нитритов. Всасывание нитратов ведет к образованию метгемоглобина и к частичной потере активности гемоглобина в процессах переноса кислорода. Потенциальный риск – развитие метгемоглобинемии, т.е. той или иной степень кислородного голодания, симптомы которого проявляются в первую очередь у детей, особенно грудного возраста. Метгемоглобинемия проявляется цианозом (синюхой), увеличением содержания в крови метгемоглобина, снижением артериального давления. Эти симптомы специалисты регистрируют не только у детей, но и у взрослых. Грудные дети заболевают несколько чаще при искусственном вскармливании, в том случае, если сухие молочные смеси разводятся водой, в которой содержатся нитраты, или при прямом употреблении этой воды для питья. Дети более старшего возраста существенно меньше подвержены метгемоглобинемии, а если и заболевают, то болезнь протекает менее тяжело, так как у более старших детей сильнее развиты компенсаторные механизмы. Употребление воды, содержащей 2—11 мг/л нитратов, еще не вызывает повышения в крови уровня метгемоглобина, в то время, как употребление для питья воды с концентрацией 50—100 мг/л серьезно увеличивает этот уровень. Содержание нитратов в питьевой воде на уровне 10 мг/л является безвредным.

Уран – в целом распространенный в природных водах радиоактивный элемент. Особенно заметные концентрации урана могут встречаться в подземных водоисточниках. В основу нормирования концентрации урана заложены не известные радиоактивные свойства, а санитарно-токсическое влияние в качестве химического элемента-загрязнителя. Допустимое содержание концентрации урана в питьевой воде равно 1,7 мг/л. [37].

Кадмий, накапливаясь в почках, вызывает гипертонию, ослабляет общий иммунитет организма, оказывает негативное воздействие на умственные способности человека, т.к. вытесняет необходимый для нормальной работы мозга цинк. Кроме того, период полувыведения кадмия очень высок и к его остаточным концентрациям следует относиться чрезвычайно внимательно.

Алюминий, имея свойство накапливаться в организме человека, способен быть причиной старческого слабоумия, повышенной нервной возбудимости, вызывать различные нарушения моторных реакций у детей, анемию, головные боли. Кроме этого, в зоне ответственности алюминия заболевание почек, печени, колиты, неврологические изменения, связанные с болезнью Паркинсона. [44,119,121].

Соответственно, строго регламентируется и предельно допустимая концентрация в воде ряда веществ, применяемых для осветления воды (например, полиакриламида, сернокислого алюминия). [39,40]

Органические вещества, вызывающее повышенное значение перманганатной окисляемости, отрицательно влияют на печень, почки, репродуктивную функцию, а также на центральную нервную и иммунную системы человека. Вода, имеющая перманганатную окисляемость выше 2 мг 02/л, не рекомендуется к употреблению.

Токсичность вышеназванных компонентов не настолько велика, чтобы вызвать прямое острое отравление, но при длительном употреблении воды, содержащей упомянутые вещества в концентрациях выше нормативных, может развиться хроническая интоксикация, приводящая в итоге к той или иной патологии. Следует учитывать также, что токсическое воздействие веществ может проявляться не только при пероральном поступлении их с водой, но и при всасывании через кожу в процессе гигиенических (душ, ванна) или оздоровительных (плавательные бассейны) процедур.

Таким образом, чтобы ответить на вопрос о пригодности воды для питья необходимо оценить образец как минимум по вышеуказанным параметрам. [9,14,119,121].

1.3 Общие задачи водоподготовки

Водоподготовка – обработка воды, поступающей из природного водоисточника, для приведения её качества до требуемых показателей. Водоподготовка включает следующие основные методы обработки:

осветление (удаление из воды коагуляцией, отстаиванием и фильтрованием коллоидальных и суспензированных загрязнений);

умягчение (устранение жёсткости воды осаждением солей кальция и магния, известью и содой или удаление их из воды катионированием);

обессоливание и обескремнивание (ионный обмен или дистилляцией в испарителях);

удаление растворённых газов (термическим или химическим методом) и окислов железа и меди (фильтрованием).

биологическая очистка воды от бактерий, вирусов и других микроорганизмов. В настоящее время в основном используется хлор, озон и УФ-стерилизация.

улучшение органолептических свойств воды (удаление из воды веществ, придающих воде запах (сероводород, хлор), и ряда органических веществ).

В задачи водоподготовки входит:

Удаление взвешенных частиц.

Нерастворимые вещества в воде могут присутствовать в твердой или в коллоидной формах, попадая в воду либо из почвы, либо в ходе одной из технологических стадий, например, при фильтровании через фильтры с наполнителем. Как правило, удаление таких частиц осуществляется путем их задерживания, перед чем при необходимости проводят насыщение воды кислородом и/или коагуляцию. В основном задерживание посторонних частиц проводят с помощью фильтров – с наполнителем, рукавных или погружных.

Удаление и дезактивация посторонних микроорганизмов.

Обнаруживаемые в воде посторонние биологические структуры могут попадать в нее из источника происхождения (в случае поверхностных вод) или являться результатом загрязнения в ходе производственного процесса. Перед использованием они должны быть удалены или инактивированы. В зависимости от размера посторонние микроорганизмы подразделяют на простейшие, плесени и водоросли, на бактерии и, наконец, вирусы. Удаление этих микроорганизмов осуществляется путем их физического удержания (адсорбции). Инактивацию, как правило, проводят, разрушая клеточную структуру и генетический материал клетки методами химического окисления (хлором, озоном, перекисью водорода и т.п.) или ультрафиолетового облучения.

Удаление нежелательных химических соединений.

Под нежелательными химическими соединениями, как стабильными, так и нестабильными, понимают вещества природного происхождения (которые отражают геологические характеристики водоносного слоя) и вещества, попавшие в воду вследствие человеческой деятельности (железо, марганец, фториды, мышьяк, органические соединения и др.).

1.4 Правовые основы организации водоснабжения

В рамках деятельности по организации питьевого централизованного водоснабжения предприятия формируют целевые показатели (рис. 1), в числе которых одним из важнейших является качество подаваемой питьевой воды [5]. Согласно [6] питьевая вода должна быть безвредной в эпидемиологическом отношении, химически безопасной и обладать требуемыми органолептическими характеристиками.

Рисунок 1. Целевые показатели деятельности организации

Критериями, определяющими формирование целевых показателей в части качества питьевой воды являются соответствие/не соответствие требованиям после водоподготовки (пробы, %), в сетях (пробы, %), поданной по договорам (объем, %) (рис 2).