Гигиеническая характеристика подземных источников воды. Гигиена воды и водоснабжение населенных мест Санитарно гигиеническая характеристика водоисточников

Общие положения

Замечание 1

Выбор источника водоснабжения основывается на следующих критериях:

для подземных источников – характеристика санитарного состояния территорий, на которых будут размещены водозаборные сооружения;
для поверхностных источников водоснабжения - характеристика санитарного состояния источника выше и ниже водозабора и места водозабора;
оценка качества воды данного источника водоснабжения;
прогноз санитарного состояния, определение степени санитарной и природной надежности.

Органы государственной санитарно-эпидемиологической службы устанавливают пригодность источника водозабора для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Оценка пригодности источника и места водозабора учитывает следующие факторы:

характеристика населенного пункта;
схема проекта централизованного водоснабжения;
ситуационный план с обозначением места водозабора;
данные о качестве воды обследуемого источника;
указание с расчетом на перспективу суточного уровня водопотребления.

Для поверхностных и подземных источников воды дается оценка пригодности водозабора:

при подземном источнике воды: гидрогеологическая характеристика водоносного горизонта, характер перекрывающих его слоев, зону питания, степень проницаемости слоев, потенциальные и существующие источники загрязнения;
использование поверхностных водоемов: средние и минимальные расходы воды, гидрологические данные, соответствие расходов воды предполагаемому водозабору, наличие бытовых, промышленных, сельскохозяйственных объектов, их перспективное развитие, санитарная характеристика бассейна.

Поверхностные водоемы

Наземные воды (открытые водоемы) делятся на:

естественные (озера, пруды, реки);
искусственные (каналы, водохранилища).

Их образование происходит в основном за счет атмосферных, ливневых, талых вод, поверхностного стока, за счет питания подземными водами.

Открытые водоемы характеризуются:

большой водной поверхностью,
активными процессами самоочищения,
непостоянством бактериологического и химического состава, который меняется в зависимости от атмосферных осадков и сезона года;
значительным количеством коллоидных и взвешенных частиц,
небольшим содержанием солей.

Реки – естественные стоки ледников, озер, родников, болот. Характеризуются низкой прозрачностью, большим количеством взвешенных частиц, большой обсемененностью микроорганизмами.

Пруды и озера – котлованы, пополняющиеся водой за счет родников и атмосферных осадков. Для питьевых целей менее пригодны, так как подвержены значительному загрязнению и обладают слабой способностью самоочищаться. Небезопасны в эпидемиологическом отношении.

Искусственные водохранилища создают в результате сооружения плотин. Как правило, имеют комплексное значение: водоснабжение, энергетическое, промышленное и др. Качество воды зависит от состава грунтовых, талых, речных вод, участвующих в их образовании.

Водная растительность и животный мир – организмы, чувствительные к изменяющимся условиям жизни в водоемах. Их называют сапробными организмами . Выделяют четыре зоны сапробности, каждой из которых соответствует свои степень загрязненности, условия жизни, содержание в воде органических веществ, кислорода, наличие растительных и животных форм (рисунок 1):

полисапробная,
альфа-мезосапробная,
бета-мезосапробная,
олигосапробная.

Подземные воды

Образование подземных вод происходит главным образом за счет атмосферных осадков, проникающих через почву, а также в следствие фильтрации воды открытых водоемов через русло.

По условиям залегания подземные воды делятся на

- Почвенные воды *(верховодка). Залегают в первом водоносном горизонте близко к земной поверхности. Их состав может резко меняться в зависимости от гидрометеорологических условий. Использовать с целью водоснабжения не рекомендуется.
- Грунтовые воды*. Располагаются на первом водонепроницаемом слое, не содержат водоупорного слоя сверху. Это безнапорные воды, их уровень устанавливается на уровне подземного слоя воды. Отличаются более менее постоянным составом. Проходя фильтрацию через значительный слой почвы, они становятся прозрачными, бесцветными, свободными от микроорганизмов.
Межпластовые воды – подземные воды, находящиеся между водонепроницаемыми породами. Обладают устойчивым физико-химическим составом. Их загрязнение происходит крайне редко.

Атмосферные осадки

Образование атмосферных осадков происходит вследствие сгущения водяных паров атмосферы и их последующего выпадения в виде осадков. Атмосферные осадки содержат в небольшом количестве соли магния, кальция.

В виде источника водоснабжения используются редко, в основном в засушливых, безводных местах, где затруднено получение подземных вод и нет открытых водоемов.

Качество атмосферных осадков напрямую зависит от климатических условий, где, как и когда была собрана вода.

Виды источников водоснабжения и их

санитарно-гигиеническая характеристика

Все источники водоснабжения с гигиенической точки зрения, а также по происхождению и локализации можно разделить на 3 группы: подземные, поверхностные и атмосферные. Подземные воды формируются в результате фильтрации через почву атмосферных осадков и поверхностных вод. По глубине залегания и расположению по отношению к земным слоям все подземные воды делятся на верхнюю, среднюю и нижнюю зоны. Для хозяйственно-питьевого водоснабжения чаще всего используют воды верхней зоны, глубина расположения которых достигает 1000, а иногда 2000 м. Так, в тундре и холодном климатическом поясе верхняя зона имеет глубину от 2 до 10 м. Инфильтрация талых снеговых вод делает минерализацию подземных вод очень низкой (100-150 мг/л). В умеренном климатическом поясе глубина залегания подземных вод верхней зоны увеличивается и достигает 20-60 м. Одновременно возрастает и минерализация воды (100-100 мг/л). Еще южнее, в теплом и южном климатических районах, продолжают увеличиваться глубина залегания подземных вод и их минерализация. Таким образом, при продвижении с севера на юг прослеживаются закономерное повышение минерализации подземных вод и увеличение глубины их залегания.

Еще одна закономерность, которую следует отметить при характеристике самоочищения подземных вод, это повышение загрязнения воды микроорганизмами, органическими веществами и токсичными примесями по мере уменьшения глубины её залегания. Данное обстоятельство обусловлено большим загрязнением поверхностных стоков и верхних слоев почвы. При проникновении поверхностных вод через слой почвы происходят их постепенная фильтрация, адсорбция микроорганизмов и органических веществ на почвенных структурах, а затем окисление органических остатков с участием аэробным микроорганизмов. На заключительном этапе минерализации происходит биохимическое окисление органических азотистых соединений до солей аммония и далее с участием аэробных бактерий рода B.nitrosomonas и B.nitrobacter соответственно до нитритов и нитратов. Этот процесс носит название нитрификации. Эффективность самоочищения воды в почве зависит от вида, структуры и толщины почвы, её инсоляции, аэрирования, температуры и ряда других физико-химических и микробиологических характеристик.

Качество подземных природных вод в значительной степени определяется строением земной коры. Верхний слой представлен почвой, содержащей большое количество микроорганизмов и перегнивающих органических веществ животного и растительного происхождения, т.е. гумусом. По мере углубления в грунте возрастает количество песчаных, каменистых и глинистых структур, уменьшается содержание органических веществ. Этот слой водопроницаем, но под ним расположен первый водоупорный пласт, состоящий из глины, гранита или других водонепроницаемых образований. Под первым водоупорным слоем чередуются водоносные горизонты, где носителями воды служат песок, трещиноватые породы, разделенные водоупорными слоями. Подземные воды каждого горизонта имеют свои особенности.

Наиболее близко к поверхности земли находятся почвенные воды. Они формируются из поверхностных стоков и отражают органический и минеральный состав верхнего почвенного слоя. Так, торфянистые и болотистые почвы насыщают воду органическими веществами растительного происхождения, а из черноземных и солончаковых почв в воду вымывается много минеральных веществ. Почвенная влага содержит много микроорганизмов, в т.ч. и патогенных. Почвенные воды неприемлемы в качестве источника водоснабжения в связи с высоким микробным, органическим и минеральным загрязнением, но играют важнейшую роль в поддержании влажности почвы, нормальном функционировании почвенных биоценозов. Эти воды используются растительными и животными организмами.

Почвенные воды, находящиеся в свободном состоянии, под действием гравитационных сил проникают до первого водоупорного слоя. Происходит их фильтрация, и формируются грунтовые воды, лежащие на первом водонепроницаемом пласте земной коры. Одновременно происходит горизонтальное перемещение грунтовых вод в соответствии с уклоном водоупорного слоя, что дополнительно способствует самоочищению воды. Грунтовым водам свойственна высокая минерализация, отражающая химический состав местного грунта. Они практически не содержат микроорганизмов, имеют низкую температуру и приятный вкус. В некоторых случаях при малой толщине слоя грунта, а также при его механическом нарушении достаточного самоочищения грунтовых вод не происходит, и такая вода непригодна для питья. Однако в большинстве случаев именно грунтовые воды служат источниками водоснабжения в сельской местности и при правильном оборудовании шахтных колодцев вполне отвечают санитарным требованиям. В почвенном слое над первым водоносным горизонтом могут находиться элементы водоупорного слоя в виде линз. На них скапливаются свободные гравитационные воды. Это разновидность грунтовых вод – верховодка. Однако из-за недостаточной толщины фильтрующего грунтового слоя эти воды, как правило, сильно загрязнены органическими веществами. Микробиологические, органические и органолептические характеристики не позволяют использовать эти воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Наиболее стабильны и надежны в санитарно-эпидемиологическом отношении межпластовые воды, располагающиеся между водонепроницаемыми пластами ниже первого водоупорного слоя. Толщина водоносных горизонтов межпластовых вод может составлять несколько десятков метров. Носителями воды в водоносном горизонте служат песок, трещиноватые породы (известняк), гравий. В некоторых случаях водоносные горизонты представлены пустотами, заполненными водой, т.е. они имеют вид подземных озер и рек. Этим объясняется осадка грунта при неумеренном откачивании межпластовых вод. Водоупорные слои могут распространяться на десятки и даже сотни километров, поэтому воды водоносных горизонтов формируются и проходят самоочищение, преодолевая огромные пространства. Межпластовым водам свойственны малое аэрирование и слабое развитие биологических процессов и форм жизни, стабильный химический состав и при этом более высокая минерализация, чем у грунтовых вод, содержание необходимых для человека макро- и микроэлементов (кальций, магний, йод, фтор), низкая стабильная температура, хорошие органолептические свойства. Межпластовые воды обычно доброкачественные и могут употребляться для питья без дополнительной обработки. Особое место среди межпластовых вод занимают артезианские воды, которые, обладая всеми благоприятными свойствами подземных вод, находятся под повышенным давлением. Образование напорных вод объясняется особенностями географических и геологических структур на обширных территориях (возвышенности, впадины, уклоны водоупорного слоя), обеспечивающих гидростатический напор воды, что при бурении скважин проявляется фонтанированием. Свойства артезианских вод в бактериальном смысле надежны и благоприятны, что обусловлено повышенным давлением и соответственно отсутствием возможности подсоса воды из загрязненных водоносных горизонтов.

Гидрогеологическое строение грунта в горной и холмистой местности, а также при наличии оврагов, русел рек имеет особенности. В указанных случаях возможно естественное нарушение водоупорных слоев и истечение подземных (грунтовых и межпластовых) вод в виде родников и ключей. Вода таких источников, как правило, доброкачественная, но необходимо правильное санитарно-техническое оборудование (каптирование) родников, исключающее биогенное загрязнение воды.

Средний пояс подземных вод расположен на глубине нескольких сотен метров. В отдельных регионах эти воды могут быть термальными, используются, в основном, с бальнеологическими целями или в качестве теплоносителя для отопления жилых зданий. Нижняя зона подземных вод залегает на глубине нескольких километров. Эти высокоминерализованные воды изолированы от окружающей среды и имеют стабильный химический состав. Контакт человека с этими водами происходит при бурении глубинных нефтяных скважин, когда воды поднимаются на поверхность как сопутствующий продукт. Воды нижнего пояса используются в качестве сырья для добычи присутствующих в них минеральных веществ.

К поверхностным источникам относятся воды рек, озер, искусственных водохранилищ, ручьев, болот, а также морей и океанов. Эти водоисточники различаются содержанием микроорганизмов, органических и минеральных веществ, способностью к самоочищению, обновлению водных ресурсов, физическими свойствами воды. Все поверхностные воды можно разделить на пресные и соленые. Наиболее часто для водоснабжения используются реки. Речные воды обладают наибольшими способностями к самоочищению, высоким дебитом, стабильностью естественного минерального состава. Вместе с тем они наиболее загрязняются антропогенными примесями, т.к. чаще всего используются для сброса хозяйственно-фекальных и техногенных сточных вод, обильно загрязняются сельскохозяйственными стоками. В больших количествах в них поступают паводковые и ливневые воды. Ещё одним недостатком рек как источников водоснабжения является уменьшение количества воды и даже пересыхание в жаркий период года. К более стабильным источникам водоснабжения относятся искусственно создаваемые водохранилища на крупных и средних реках, имеющие большой дебит. Однако с резким замедлением движения воды в искусственных водоемах снижается водообмен, что способствует накоплению и осаждению органических веществ, развитию анаэробной микрофлоры, цветению воды, образованию донных отложений, ила. Подобными недостатками обладают и естественные озера, вода которых ещё больше подвержена нарушению естественных биоценозов, накоплению органических веществ и гнилостных микроорганизмов, развитию бентоса, особенно при массивном заборе питьевой воды и сбросе сточных вод. Поверхностные и подземные источники, питающие озера, не справляются с поддержанием дебита. Это приводит к обмелению озер, что в свою очередь в южных районах влечет за собой засоление, а в северных – заболоченность.

Перспективным и практически неограниченным источником воды остаются моря и океаны. Однако морская вода в натуральном виде неприемлема для питья в связи с высокой засоленностью. Моря, как и другие поверхностные водоемы, имеют высокий уровень микробного и органического загрязнения, особенно в прибрежной зоне.

Для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения могут использоваться и атмосферные осадки в виде дождя и снега. Чаще такое применение осадки находят в засушливых южных районах, в арктической зоне, а также в экстремальных ситуациях. Дождевые и снеговые воды мягкие, маломинерализованные. Однако высокий уровень загрязнения атмосферы в современных условиях, особенно в промышленных регионах, позволяет сделать вывод о большом загрязнении осадков растворимыми токсичными веществами, твердыми аэрозолями и микроорганизмами.

Основные принципы выбора источника хозяйственно-питьевого водоснабжения.

санитарная надежность потенциального источника

учет гидрогеологических особенностей местности и источников пополнения водоемов

оценка эпидемиологической и эпизоотологической ситуации

оценка степени урбанизации, развития промышленности и сельского хозяйства, величины и количества населенных пунктов по отношению к водозабору

расчет экономической целесообразности использования того или иного источника

принципиальная возможность доведения показателей воды с помощью стандартных схем и методов обработки до критериев, предъявляемых к питьевой воде.

В настоящее время источники питьевого водоснабжения должны соответствовать требованиям ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические требования и правила выбора», СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод», СанПиН 2.1.4.1175-02 «Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников», СанПиН 2.1.4.1100-02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения».

Все подземные и поверхностные источники по степени загрязнения делятся на 3 класса. С увеличением класса повышаются показатели загрязнения воды, поэтому, чем выше класс водоисточника, тем более развернутая и эффективная схема очистки требуется для повышения качества воды.

Таблица 1. Показатели степени загрязненности воды.

	Единица измерения

		Подземные воды
Мутность
Цветность


Марганец
Сероводород		отсутствие

Окисляемость перманганатная
Число бактерий группы кишечных палочек
		Поверхностные воды
Мутность
Цветность
Запах при 20 0 и 60 0 С


Марганец
Фитопланктон: пленочные и нитевидные
Одноклеточные в 1 мл воды
Окисляемость перманганатная

Число лактозоположительных кишечных палочек (ЛКП) в 1 мл воды

Существуют показатели, общие для водоемов всех классов. Это сухой остаток (не более 1000 мг/л), хлориды (не более 350 мг/л), сульфаты (не более 500 мг/л) и др. химические вещества, концентрации которых не должны превышать ПДК для воды водоемов. Это обусловлено тем, что стандартные методы повышения качества воды на очистных сооружениях либо вообще не уменьшают, либо незначительно снижают концентрации растворенных в воде химических веществ. Помимо этого, вода водоисточников должна быть безопасна в радиационном отношении (соответствовать НРБ).

В зависимости от качества воды водные объекты, пригодные для использования в виде источников питьевого водоснабжения (поверхностные и подземные), делят на три класса (табл. 2).

Таблица 2. Методы обработки воды в зависимости от её класса.

Вид источника	Характеристика качества воды	Метод обработки
Подземные воды	Вода удовлетворяет требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01	Обработка не требуется
	Имеются отклонения по отдельным показателям	Аэрирование, фильтрация, обеззараживание
	Имеются существенные отклонения	Аэрирование, отстаивание, коагуляция, фильтрация, обеззараживание
Поверхностные воды	Слабое микробное и органическое загрязнение	Фильтрование с коагуляцией, обеззараживание
	Среднее загрязнение	Коагулирование, отстаивание, фильтрация, обеззараживание
	Сильное загрязнение, требующее дополнительных методов обработки	Как и для 2-го класса с применением дополнительных методов (сорбционные методы осветления, более эффективные методы обеззараживания)

Безопасность водозабора обеспечивается комплексом административных, санитарно-гигиенических мероприятий, в первую очередь зонированием территории водозабора.

Зоны санитарной охраны источников водоснабжения (ЗСО)

ЗСО источника питьевого водоснабжения – это специально выделенная территория и акватория, где устанавливаются специальные режимы хозяйственной деятельности в целях охраны источника и водопроводных сооружений от загрязнения («Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения» СанПиН 2.1.4.14110-02).

Специальный режим хозяйственной деятельности в ЗСО поверхностных источников направлен на ограничение, а в ЗСО подземных – на исключение возможности загрязнения или снижения качества воды источника в месте водозабора или уменьшения их дебита. В соответствии с требованием СанПиН «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения» ЗСО источников питьевого водоснабжения устанавливаются в составе трех поясов.

Первый пояс строгого режима ЗСО для поверхностных водоисточников включает территорию расположения водопроводов, площадок всех водоразборных сооружений и водопроводящего канала. Пояс ЗСО состоит из водной части и береговой.

В поясе строгого режима водоразборные очистные сооружения водопровода должны быть защищены от преднамеренных и случайных действий, в результате которых может быть нарушена их работа. На береговой части пояса строгого режима размещают головные сооружения водопровода. Минимальное удаление береговой границы первого пояса от уреза воды составляет 100 м. В зависимости от особенностей источника в пределы водной части первого пояса включается часть акватории вверх по течению не менее 200 м, вниз – не менее 100 м. Защитные мероприятия в поясе строгого режима направлены на недопущение спуска любых сточных вод, в том числе водного транспорта, а также купания, стирки белья, водопоя скота. Минимальные размеры пояса строгого режима подземного источника водоснабжения для скважин безнапорных горизонтов должны быть радиусом 50 м, для межпластовых напорных (артезианских) – 30 м. Территория первого пояса ограждается, на неё не допускаются посторонние лица, запрещено строительство объектов, не связанных с нуждами водопровода.

Назначение второго и третьего поясов ЗСО (зона ограничения) различно для поверхностных и подземных источников.

Основной задачей второго и третьего поясов поверхностного источника воды является ограничение микробного загрязнения в створе водозабора до степени, требуемой ГОСТом «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения» с учетом возможностей очистных сооружений данного водопровода.

В России размер второго пояса ЗСО вверх по течению составляет примерно 30-60 км для рек средней и большой мощности. На малых реках в ЗСО должна включаться вся территория бассейна. Ниже по течению реки граница второго пояса водоисточника должна устанавливаться на расстоянии не менее 250 м от водозабора. Боковые границы второго пояса ЗСО поверхностных проточных и непроточных источников определяется шириной от 500 м до 1000 м. Боковые границы третьего пояса устанавливаются в пределах 3-5 км от уреза воды. На непроточных водоёмах границы второго пояса по акватории должна быть удалена во все стороны от водозабора от 3 до 5 км. Третий пояс непроточного источника по акватории не организуется.

Второй пояс ЗСО подземных водоисточников служит для защиты от микробного загрязнения. Этот пояс ограничен контуром, от которого время движения загрязненного потока до водозабора (скважины) должно быть не меньше времени, за которое патогенные бактерии и вирусы теряют жизнеспособность и вирулентность (допустимое время продвижения фронта микробного загрязнения для межпластовых безнапорных источников принимается равным 400 суткам, а для артезианских – 200 суткам). Третий пояс ЗСО подземных водоисточников защищает водозабор от химического загрязнения.

По происхождению и локализации воды бывают трех видов:

· подземные (грунтовые, межпластовые безнапорные и артезианские),

· поверхностные (моря, реки, озёра, океаны и другие),

· атмосферные.

Подземные воды формируются из атмосферных осадков, проходящих через толщу почвы и задерживающихся на водонепроницаемых слоях глины или гранита.

Грунтовые воды скапливаются на первом от поверхности земли водоупорном слое. Глубина их залегания зависит от местных условий, составляя от 1-2 до десятков метров. Используются для устройства колодцев. Они могут легко загрязняться в результате хозяйственно-бытовой деятельности человека.

Межпластовые воды располагаются между двумя водоупорными слоями и поэтому более надежно защищены от всех видов загрязнений, хотя и их человек может загрязнить. Самыми чистыми считаются глубоко залегающие артезианские напорные воды , которые через пробуренную скважину могут сами изливаться на поверхность. Поскольку эти воды надежно защищены, то при благоприятном химическом составе они наиболее предпочтительны для хозяйственно-питьевого водоснабжения, причём без всякой предварительной обработки. Однако запас этих вод ограничен, их трудно добывать и нередко вода содержит слишком много солей.

Схема залегания подземных вод Рис. 1

1- водоупорные слои; 2 -водоносный горизонт грунтовых вод; 3 -водоносный горизонт межпластовых безнапорных вод; 4- водоносный горизонт межпластовых напорных вод (артезианских); 5 -колодец, питающийся грунтовой водой; 6- колодец, питающийся межпластовой безнапорной водой; 7 -колодец, питающийся межпластовой напорной (артезианской) водой.

Поверхностные воды формируются из атмосферных осадков, стекающих по неровностям почвы и скапливающихся на водоупорных горизонтах в виде рек, озёр, водохранилищ, каналов, прудов, морей и океанов. Поверхностные воды обладают рядом весомых достоинств, которые позволяют широко использовать их для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Достоинства поверхностных водоисточников: огромный запас воды, доступность её добычи, способность к самоочищению за счёт разбавления, осаждения, окисления, воздействия ультрафиолетовых лучей. О чистоте воды поверхностных водоисточников судят по флоре и фауне (гидробионтам), которые могут обитать в разных по степени загрязненности водах, что называется сапробностью (от лат. sapros-гнилостный). Все обитатели водоёмов делятся на полисапробные, α и β- мезосапробные и олигосапробные организмы. Полисапробная зона - самая грязная, так как в ней содержится много органических соединений, мало кислорода, присутствуют продукты распада белка (аммиак, сульфаты и др.). В этой зоне могут обитать анаэробные микроорганизмы, сапрофиты и нитчатые бактерии. Альфа-мезосапробная зона характеризуется тем, что в ней начинают протекать аэробные процессы окисления органических веществ, вследствие чего появляются соли аммония и поселяются сине-зеленые водоросли, но вода все еще остается достаточно грязной. Бета-мезосапробная зона отличается большим содержанием кислорода, поддерживающим процессы аэробного окисления. Количество микробов уменьшается, появляются инфузории, моллюски, некоторые виды рыб (например, карась). Процессы самоочищения в этой зоне протекают активно. Олигосапробная зона - зона чистой воды, в которой обнаруживают продукты полного распада белка (нитраты), присутствуют только аэробные микроорганизмы, появляются цветковые растения (кувшинки, лилии и зеленые водоросли), рак, щука, форель, стерлядь, жук-плавунец. В олигосапробной зоне можно устраивать водозабор для организации водопровода. Системы водоснабжения 1.Централизованная (водопровод), 2.Децентрализованная (колодец, буровая скважина, каптаж). Водоснабжение современных городских и сельских населенных пунктов должно обеспечивать качество и количество подаваемой воды в соответствии с установленными гигиеническими нормативами, поддерживать высокий уровень общественного здоровья, исключая опасность распространения заболеваний, передающихся водным путем. При централизованном водоснабжении воду забирают из поверхностных или подземных водоисточников механическим путем, подвергают специальной обработке и по сети труб доставляют под давлением к месту потребления (к уличной колонке или домашнему водопроводному крану). Децентрализованным (местным) водоснабжением называется использование населением воды подземных источников для питьевых и хозяйственных нужд при помощи водоразборных систем - колодцев, каптажей без системы разводящей сети. Для устройства колодцев и каптажей, как правило, должны использоваться водоносные горизонты, защищенные с поверхности водонепроницаемыми породами. Использование верхнего, недостаточно защищенного горизонта допускается только в виде исключения, при этом вода в колодце (каптаже) должна постоянно обеззараживаться хлорсодержащими реагентами путём засыпки и погружения их в воду в керамических патронах или полиэтиленовых мешочках. Санитарное состояние прилегающей к колодцам и каптажам территории является одним из решающих факторов, обуславливающих качество воды, поэтому место для их устройства должно располагаться на незагрязненном возвышенном участке, выше от существующих и возможных источников загрязнения, удаленном не менее чем на 50 м от уборных, выгребных ям, сети канализации, скотных дворов, мест захоронения людей и животных, складов удобрений и ядохимикатов. Безопасность водозабора обеспечивается созданием вокруг водоисточника зон санитарной охраны. Зоны санитарной охраны: 1) зона строгого режима, 2) зона ограничения, 3) зона наблюдения. Это территория, прилегающая к источнику водоснабжения и водозаборным сооружениям, на которой устанавливается особый режим для поверхностных источников, ограничивающий (для подземных - исключающий) возможность загрязнения или снижения качества воды источника в месте водозабора или уменьшения дебита (мощности). Для подземных водоисточников устраивают только первые два пояса.

Зоны санитарной охраны реки Рис.2

18. Физиологическое, санитарно-гигиеническое и бальнеологическое значение воды. Нормы водопотребления для городского и сельского населения. Системы водоснабжения.

Физиологическое значение воды

Вода необходима для поддержания жизни и поэтому важно обеспечить потребителей водой хорошего качества.

Как известно, тело человека состоит на 65% из воды и даже небольшая ее потеря приводит к серьезным нарушениям состояния здоровья. При потере воды до 10% отмечается резкое беспокойство, слабость, тремор конечностей. В эксперименте на животных установлено, что потеря 20-25% воды приводит к их гибели. Все это объясняется тем, что процессы пищеварения, синтез клеток и все обменные реакции происходят только в водной среде.

Гигиеническое значение воды

В организм человека вода поступает не только при питье, воду заглатывают под душем, при умывании, чистке зубов и т.д. Достаточно большое количество воды питьевого качества требуется для уборки жилища, стирки белья и чистки одежды.

Доброкачественная (питьевая) вода в городском водопроводе обеспечивает санитарное благополучие пищевой промышленности, в ко торой питьевая вода расходуется не только в основных технологических процессах, но и при ряде вспомогательных операций.

Бальнеологическое значение воды

Санитарное состояние лечебно-профилактических учреждений также зависит от количества потребляемой воды. Для обеспечения должного санитарного режима в больнице необходимо не менее 250 л питьевой воды на 1 койку, на 1 посещение в поликлинике - не менее

15-20 л. Централизованное водоснабжение лечебно-профилактических учреждений является важным условием предупреждения внутрибольничных инфекций.

Воду используют для проведения оздоровительных и физкультурных мероприятий (плавательные бассейны), а также в гидротерапии.

Нормы водопотребления

Прописанных в СанПиН норм нет, есть только расчетные при строительстве зданий. При централизованном горячем водоснабжении или при использовании газовых или электрических водонагревателей в городском жилище достаточно 150-180 л/сут на человека. При водоснабжении из уличных водоразборных устройств расход воды редко превышает 60 л/сут на человека.

Среднесуточное за год водопотребление на 1 жителя, л/сутки

Для сельскохозяйственных районов: хозяйственно- питьевых нужд (без учета расхода воды на поливку) с водопользованием из водоразборных колонок - 30-50

Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией без ванн - 125-160

То же с ваннами и местными нагревателями - 160-230

То же с централизованным горячим водоснабжением - 250-350

Системы водоснабжения. Прицентрализованной системе вода подается потребителям по трубопроводам в видевнутридомового илиуличного (водоразборные колонки) водопро вода; принецентрализованной (местной ) - потребитель забирает воду непосредственно из водоисточника. Прицентрализованном водоснабжении из подземных водоисточников вода поднимается по скважине и подается в водопроводную распределительную сеть без очистки.Из открытых водоемов вода откачивается на сосами и подвергается очистке и обеззараживанию на головных сооружениях водопровода, после чего подается в распредели тельную сеть.

Санитарно-гигиеническая характеристика источников водоснабжения. Санитарные требования к устройству и оборудованию источников децентрализованного водоснабжения. Требования к качеству воды местных источ ник ов.

При нецентрализованном водоснабжении используются шахтные или трубчатые колодцы, каптажи родников и инфильтрационные колодцы (галереи). Водозаборные сооружения располагают на незагрязненном участке, в > 50 м выше по току грунтовых вод от источников загрязнения (выгребных туалетов и ям, складов удобрений и ядохимикатов, предприятий местной промышленности, канализационных сооружений и др.); > 30 м от магистралей с интенсивным движением автранспорта; на сухих участках, не затапливаемых паводковыми водами.

Шахтные (грунтовые) колодцы берут подземную воду из первого безнапорного водоносного пласта.

Они состоят из

оголовка (> 0,7-0,8 м выше поверхности земли)
с крышкой,
водоприемника.

По периметру сооружают

глиняный «замок» глубиной 2 м и шириной 1 м и

отмостку радиусом > 2 м с уклоном в сторону кювета.

Стенки шахты должны быть водонепроницаемыми. Водоприемная часть колодца (дно) должна быть заглублена в водоносный пласт и засыпана гравием. Подъем воды производят с помощью насоса, ворота или «журавля» с общественной, прочно прикрепленной бадьей или ведром; у колодца устраивается скамья для ведер.

Трубчатые колодцы (скважины) бывают мелкими (до 8 м) и глубокими (до 100 м и более). Они состоят из обсадных труб раз личного диаметра, насоса и фильтра. Оголовок трубчатого колодца должен быть выше поверхности земли на 0,8-1,0 м, герметично закрыт, иметь сливную трубу с крючком для подвешивания ведра. Вокруг оголовка устраиваются глиняный гидроизоляционный «замок», отмостка с уклоном 10° от колодца и скамья для ведер. Подъем воды производится с помощью насоса.

Каптажи - специальные камеры из бетона, кирпича или дерева, предназначенные для сбора выходящих на поверхность подземных вод родников (ключей). Каптажи родников должны иметь

водонепроницаемые дно и стены (за исключением стороны водоносного горизонта),

гидроизоляционный замок,

люк с крышкой,

водозаборную трубу с крючком для подвешивания ведра,

скамейку для ведер.

Для предохранения каптажной камеры от заноса песком устраивается фильтр со стороны притока воды.

Каптажные камеры желательно помещать в павильон, территория которого ограждена.

В радиусе до 20 м от колодца и каптажа родника не допускается мытье автомашин, водопой животных, стирка белья и любые виды деятельности, способствующие загрязнению воды.

Открытые водоемы - это озера, реки, ручьи, каналы и водохранилища. При необходимости использовать открытый водоем для централизованного водоснабжения предпочтение отдают крупным и проточным водоемам, достаточно защищенным от загрязнения сточными водами.

Все открытые водоемы подвержены загрязнению атмосферными осадками, талыми и дождевыми водами, стекающими с поверхности земли. Особенно сильно загрязнены участки водоема, прилегающие к населенным пунктам и местам спуска бытовых и промышленных сточных вод.

Питьевая вода должна:

быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении;

быть безвредной по химическому составу;

обладать благоприятными органолептическими свойствами.

Качество воды источников нецентрализованного питьевого водо- снабжения регламентируется СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников»

Большое внимание уделяется органолептическим свойствам воды. Отдельно выделен показатель «Нитраты» как наиболее вероятный в сельских условиях в результате загрязнения почвы навозом или азотными удобрениями. Кроме того, есть указание о содержании любых химических веществ на уровне, не превышающем гигиенические нормативы (ПДК). Перечень веществ, подлежащих контролю, должен устанавливаться для каждого источника водоснабжения, исходя из местных условий и по результатам санитарного обследования при выборе места водозабора.

Гигиенические требования к качеству воды источников централизованного водоснабжения. Предупреждение флюороза, кариеса, эндемического зоба, водной нитратной метгемоглобинемии.

Гигиенические требования к качеству воды

централизованных систем питьевого водоснабжения

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом ирадиационном отношении, безвредна похимическому составу и иметь благоприятныеорганолептические свойства .

Показатель общего микробного числа позволяет получить представление о массивности бактериального загрязнения воды с учетом сапрофитной микрофлоры, поэтому этот показатель используется дляконтроля эффективности обработки воды на очистных сооружениях водопровода и служит сигналом нарушений в технологии водоподготовки.

Показателем свежего фекального загрязнения воды является норматив на содержаниетермотолерантных колиформных бактерий Escherichia coli .Отсутствие общих колиформ и термоталерантных колиформ является основным критерием эпидемической безопасности воды в нормативных документах многих стран мира.

Присутствие в воде колифагов , является санитарным показателемвирусного загрязнения питьевой воды.

Cl . perfringens всегда присутствуют в фекалиях. Их споры выживают в воде дольше, чем бактерии кишечной группы, они устойчивы к хлорированию нормальными дозами хлора. Этот показатель определяется в водеповерхностных источников для оценкиэффективности обработки воды.

Безвредность питьевой воды по химическому составу характеризуется токсикологическими показателями ее качества и определяется ее соответствием нормативам по следующим показателям:

обобщенные показатели и содержание вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах, а также вещества антропогенного происхождения, получившие глобальное распространение (сухой остаток, pH, перманганатнаяа окисляемость, нефтепродукты, фенольный индекс, жескость, ПАВ )

Концентрации химических веществ, нормированных по токсикологическому признаку вредности не должны превышать ПДК, указанных в СанПиН 2.1.4.1074-01.

Благоприятные органолептические свойства воды определяются с помощью органов чувств и включают внешний осмотр пробы воды, выявление пленки на ее поверхности,определение цветности, прозрачности (мутности), запаха и вкуса воды.

Радиационная безопасность питьевой воды основана на общей- и-радиоактивности питьевой воды:

общая -радиоактивность не должна превышать 0,1 Бк/л,

общая -радиоактивность не должна превышать 1,0 Бк/л.

Предупреждение флюороза и кариеса – нормирование в питьевой воде содержание фтора (флюороз – дефторирование, кариес – фторирование).

Предупреждение эндемического зоба – нормирование в воде содержания йода (обычно добавление солей йода)

Предупреждение водной нитратной метгемоглобинемии – очистка воды от нитратов.

Санитарно-химические показатели органического загрязнения воды. Их нормирование и гигиеническая оценка. Процессы самоочищения водоемов. Роль сапрофитной микрофлоры. БПК как показатель самоочищающей способности воды.

Санитарно-химические показаетли органического загрязнения:

Биохимическая потребность воды в кислороде (БПК) – это величина снижения количества растворенного в воде кислорода за определенный период времени (обычно за 5 суток – БПК 5 или за 20 суток – БПК 20)

перманганатная окисляемость – будут повышены.

по конкретным соединениям в воде - углеводородам, смолам, фенолам – также будут превышать ПДК.

по уровню увеличения по сравнению с результатами предыдущих исследований для одного и того же сезона количества таких санитарно-химических показателей как соли аммония, нитриты и нитраты (т.н. "белковая триада" )

растворенный кислород и

хлориды.

Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода . Его должно быть не менее4 мг/л в любой период года.

Каждый водоем - это сложная живая система, где обитают растения, специфические организмы, в том числе и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают, что обеспечивает самоочищение водоемов . Факторы самоочищения водоемов многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические.

Физические факторы - эторазбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений, осаждение в воде нерастворимых осадков, в том числе и микроорганизмов.

Из химических факторов самоочищения следует отметитьокисление органических и неорганических веществ.

К биологическим факторам самоочищения водоемов относится размножение в водеводорослей, плесневых и дрожжевых грибков, сапрофитной микрофлоры . Кроме растений, самоочищению способствуют и представители животного мира:моллюски , некоторые видыамеб .

Самоочищение загрязненной воды сопровождается улучшением ее органолептических свойств и освобождением от патогенных микроорганизмов.

Методы улучшения качества питьевой воды. Способы очистки воды (коагуляция, отстаивание, фильтрация). Виды отстойников и фильтров, их гигиеническая оценка. Специальные методы улучшения качества питьевой воды.

Методы улучшения качества питьевой

очистки воды

обеззараживания

На водопроводных очистных сооружениях применяются физические методы очистки воды (отстаивание и фильтрация ) и химические (коагуляция ) .

Для ускорения процесса осветления и обесцвечивания на водопроводных станциях часто используется предварительная химическая обработка воды коагулянтами (Al 2 (SO 4) 3 , FeCl 3 , FeSO 4) и флокулянтами (водорастворимые высокомолекулярные соединения, например, полиакриламид), образующими при реакции с бикарбонатов воды коллоидный раствор гидрата окиси алюминия, который в дальнейшем коагулирует с образованием хлопьев :

Al 2 (SO 4) 3 + Ca(HCO 3) 2 2Al(OH) 3 + 3CaSO 4 + 6CO 2

Процесс оседания сопровождается адсорбцией органических примесей , микроорганизмов, яиц гельминтов и пр.

Эффект коагуляции зависит от бикарбонатной жесткости воды и от дозы коагулянта. При недостаточном количестве коагулянта не достигается полное осветление воды, а при избытке – вода приобретает кислый вкус и возможно вторичное образование хлопьев.

Отстаивание воды в горизонтальных и вертикальных отстойниках приводит к ее осветлению и частичному обесцвечиванию.

В горизонтальных отстойниках вода движется горизонтально по направлению продольной оси. На частицы взвеси действуют 2 силы: горизонтально - сила F, зависящая от скорости и направления движения воды , и вниз - сила тяжести частиц Р. Вектор этих сил обусловливает направление осаждения частиц (по диагонали вниз ). Чем длиннее отстойник, тем эффективнее осаждение частиц и осветление воды.

В вертикальных отстойниках - резервуарах цилиндрической или прямоугольной формы с конусообразным дном вода подается через трубу снизу и медленно поднимается вверх . При этом силы F и Р разнонаправлены и оседают только те частицы взвеси, у которых Fскорость протекания воды в вертикальном отстойнике должна быть меньше , чем в горизонтальном. Скорость течения воды в горизонтальных отстойниках - 2-4 мм/с, а в вертикальных - < 1 мм/с. Длительность отстаивания воды - 4-8 ч. При этом мельчайшие частицы и значительная часть микроорганизмов не успевают осесть.

Фильтрация воды , позволяющая удалить взвешенные и коллоидные примеси, проводится на медленных и скорых фильтрах .

В медленных фильтрах воду пропускают через подстилаемый гравием крупнозернистый песок , на поверхности и в глубине которого задерживаются взвешенные частицы, образующие активную «биологическую пленку », состоящую из адсорбированных взвешенных частиц, планктона и бактерий. Пленка имеет поры малого диаметра и сама является эффективным фильтром и средой, где происходит самоочищение воды. Профильтрованная вода отводится через дренаж в нижней части емкости. Достоинства медленных фильтров: равномерная фильтрация, эффективность фильтрации 99% бактерий и простота устройства; недостаток - малая скорость движения воды (10 см/ч). Медленные фильтры используются на сельских водопроводах, где потребность в очищенной воде не велика.

Скорые фильтры значительно увеличивают скорость фильт рации (5 м 3 /ч), однако загрязнение фильтрующего слоя происходит быстрее, что требует промывки фильтра 2 раза в сутки (в медленных фильтрах 1 раз в 1,5-2 мес).

Контактный осветлитель - установка для получения техни ческой воды работает по схеме коагуляция + фильтрация и представляет собой бетонный резервуар, заполненный гравием и песком на высоту 2,3-2,6 м. Вода подается через систему труб в нижнюю часть, а коагулянт вводится непосредственно в трубопровод перед поступлением воды в осветлитель. Коагуляция происходит в нижних частях осветлителя, а в верхних - задерживаются хлопья коагулянта и другие взвешенные вещества.

Специальные методы улучшения качества воды применятся с целью удаления из нее некоторых химических веществ и частично улучшения органолептических свойств .

Дезодорация - устранение запахов. Достигается аэрированием, обработкой окислителями (озонирование, большие дозы хлора, марганцовокислый калий), фильтрованием через активированный уголь.

Обезжелезивание производится путем разбрызгивания воды с целью аэрации в специальных устройствах - градирнях. При этом двухвалентное железо окисляется в гидрат окиси железа, который осаждается в отстойнике и задерживается на фильтре.

Умягчение воды достигается фильтрованием через ионообменные фильтры, загруженные либо катионитами (обмен катионов), либо анионитами (обмен анионов). Происходит обмен ионов Са2+ и Mg2+ на ионы Nа+ или Н+.

Опреснение . Последовательное фильтрование воды сначала через катионит, а затем через анионит позволяет освободить воду от всех растворенных в ней солей. Термический метод опреснения - дистилляция, выпаривание с последующей конденсацией. Вымораживание. Электродиализ - опреснение с использованием селективных мембран.

Деконтаминация . Снижение содержания радиоактивных веществ в воде на 70-80% происходит при коагуляции, отстаивании и фильтровании воды. Для более глубокой деконтаминации воду фильтруют через ионообменные смолы.

Обезфторивание воды проводят фильтрованием через анионообменные фильтры. Часто для этого используют активированную окись алюминия. Иногда для снижения концентрации фтора проводят разбавление водой другого источника, не содержащей фтора либо содержащей его в ничтожных количествах.

Фторирование . Искусственное добавление фтора. Проводят при содержании фтора в воде менее 0,7 мг/л с целью профилактики кариеса зубов. Фторирование воды снижает заболеваемость кариесом на 50-70%, т.е. в 2-4 раза.

Методы обеззараживания питьевой воды и их гигиеническая оценка. Способы хлорирования воды. Хлорпоглощаемость и хлорпотребность.

Обеззараживание воды может быть проведено химическими ифизическими (безреагентными) методами.

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

В настоящее время хлорирование воды является одним изнаиболее широко распространенных профилактических мероприятий. Этому способствуетдоступность метода инадежность обеззараживания, а также многовариантность (везде ).

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 егогидролиз ->

хлорноватистая кислота. Небольшие размеры молекулы и электрическая нейтральность позволяют хлорноватистой кислоте быстропройти черезоболочку бактериальной клетки и воздействовать на клеточныеферменты .

На крупных водопроводах для хлорирования применяютгазообразный хлор , поступающий в стальных баллонах или цистернах в сжиженном виде. Используют, как правило, методнормального хлорирования (по хлорпотребности) .

Имеет важное значение выбордозы , обеспечивающий надежное обеззараживание. При обеззараживании водыхлор не только способствует гибели микроорганизмов, но ивзаимодействует сорганическими веществами воды и некоторыми солями. Все этиформы 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 разперед отстойниками , а второй - как обычно,после фильтров . Этоулучшает коагуляцию и обесцвечивание воды, подавляет рост микрофлоры в очистных сооружениях, увеличиваетнадежность 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 (NH 2 Cl ) и дихлорамины (NHCl 2) , которые также обладают бактерицидным действием. Этот метод применяется для обеззараживанияводы, содержащей фенолы , с целью предупреждения образования хлорфенолов. Даже в ничтожных концентрацияххлорфенолы придают водеаптечный запах и привкус.Хлорамины же, обладая более слабым окислительным потенциалом,не образуют с феноламихлорфенолов .Скорость обеззараживания воды хлораминамименьше , 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 позволяетсократить время контакта воды с хлором до 15-20 мин и получитьнадежное обеззараживание от всех видов микроорганизмов. По завершении процесса обеззараживания в воде остается большой избыток хлора и возникаетнеобходимость дехлорирования . С этой целью в воду добавляютгипосульфит натрия или фильтруют воду через слой активированногоугля .

Перехлорирование применяется преимущественно в экспедициях и военных условиях .

В настоящее время метод озонирования воды является одним из самыхперспективных и уже находит применение во многих странах

При разложении озона в воде в качестве промежуточных продуктов образуются короткоживущие свободные радикалы НО2 и ОН. Атомарный кислород и свободные радикалы , являясь сильными окислителями, обусловливаютбактерицидные свойства озона.

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

Преимущества озона перед хлором при обеззараживании воды состоит в том, что озон не образует в водетоксических соединений (хлорорганических соединений, диоксинов, хлорфенолов и др.),улучшает органолептические показатели воды и обеспечивает бактерицидный эффект применьшем времени контакта (до 10 мин). Онболее эффективен по отношению к патогеннымпростей

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

Олигодинамическое действие серебра в течение длительного времени рассматривалось как средство для обеззараживания преимущественноиндивидуальных запасов воды. Серебро обладает выраженнымбактериостатическим действием. Даже при введении в воду незначительного количества ионов микроорганизмы прекращают размножение, хотя остаютсяживыми и даже способными вызватьзаболевание . Концентрации серебра, способные вызватьгибель большинствамикроорганизмов , при длительном употреблении водытоксичны для человека . Поэтому серебро в основномприменяется для консервирования воды при длительном хранении ее в плавании, космонавтике и т.д.

Для обеззараживания индивидуальных запасов воды применяютсятаблетированные формы, содержащие хлор.

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 онине изменяют химического состава воды, не ухудшают ее органолептических свойств . Но из-за ихвысокой стоимости и необходимости тщательной предварительной подготовки воды в водопроводных конструкциях применяетсятолько ультрафиолетово е облучение, а приместном водоснабжении -кипячение .

Ультрафиолетовые лучи обладаютбактерицидным действием. Максимум бактерицидного действия приходится на лучи с длиной волны 260 нм. Динамика отмирания микрофлоры зависит от дозы и исходного содержания микроорганизмов. На эффективность обеззараживания оказываютвлияние степеньмутности , цветности воды и ее солевойсостав .

Ультразвук применяют для обеззараживаниябытовых сточных вод , т.к. он эффективен в отношениивсех видов микроорганизмов, в том числе и спор бацилл. Его эффективностьне 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 покане находит применения .

Кипячение является простым и надежным методом.

Принципиальная схема устройства головных водопроводных сооружений при заборе воды для централизованного водоснабжения из открытых водоемов.

Примерная схема водопровода с забором воды из реки: 1 - водоем; 2 - заборные трубы cпервичным фильтром-решеткой и береговой колодец; 3 - насосная станция первого подъема; 4 - очистные сооружения (отстойнии, фильтры, обеззараживающие установки); 5 - резервуары чистой воды; 6 - насосная станция второго подъема; 7 - трубопровод; 8 - водонапорная башня; 9 - разводящая сеть; 10 - места потребления воды.

Предназначение и организация зон санитарной охраны поверхностных и подземных источников воды.

Зоны санитарной охраны (ЗСО) источников питьевого водоснабжения (СанПиН 2.1.4.1110-02)

Зоны санитарной охраны источников питьевого водоснабжения - это территория , прилегающая к источнику водоснабжения и водозаборным сооружениям, и акватория , на которых устанавливаются специальные режимы хозяйственной и иной деятельности в целях охраны источника и водопроводных сооружений от загрязнения .

Специальный режим хозяйственной деятельности в ЗСО поверхностных источников направлен на ограничение , а в ЗСО подземных - на исключение возможности загрязнения или снижения качества воды источника в месте водозабора.

Зоны санитарной охраны организуются в составе трех поясов:

Пояс строгого режима , включает территорию расположения водозабора, всех водопроводных сооружений и водопроводящего канала. Его назначение – защита места забора и обработки воды от случайного или умышленного загрязнения и повреждени я.

Пояс ограничений от микробных загрязнений.

Пояс ограничений от химического загрязнения.

Протяженность зон зависит от вида источника (поверхностный или подземный), характера загрязнения и времени выживаемости микробов.

Границы поясов ЗСО поверхностного источника

Границы 1-го пояс а : вверх по течению не менее 200 м и вниз не менее 100 м от водозабора; по берегу – не менее 100 м от линии от летне-осенней границы воды. При ширине реки менее 100 м – вся акватория и полоса берега не уже 50 м по обе стороны реки.

Границы 2-го пояса : вверх по течению реки с таким расчетом, чтобы время пробега воды до водозабора было не менее 5 суток в холодном и умеренном климате и не менее 3 суток в жарком (для рек средней и большой мощности ≈ 30-60 км); ниже по течению – не менее 250 м от водозабора. Боковые границы не менее 500 м при равнинном рельефе, 750 м при пологом склоне и 1000 м при крутом . На непроточных водоёмах – от 3 до 5 км во все стороны от водозабора.

Границы 3-го пояса вверх и вниз по течению совпадают с границами 2-го пояса. Боковые границы – по линии водоразделов на 3-5 км, включая притоки .

Границы ЗСО подземного источника

Водозабор должен располагаться вне территории промышленных и жилых объектов . Граница 1-го пояса – не менее 30 м от водозабора для защищенных (межпластовых ) подземных вод и не менее 50 м – для недостаточно защищенных (грунтовых ) вод.

Границы 2-го и 3-го поясов совпадают. Зоны ограничения составляют для защищенных вод не менее 200 м от водозабора в холодном и умеренном климате и 100 м в жарком ; для недостаточно защищенных вод – 400 м.

Для целей водоснабжения могут быть использованы открытые водоемы, подземные и атмосферные воды.

Выбор источника водоснабжения устанавливается на основании следующих данных:

Характеристика санитарного состояния места размещения водозаборных сооружений и прилегающей территории (для подземных источников водоснабжения);

Характеристика санитарного состояния места водозабора и самого источника выше и ниже водозабора (для поверхностных источников водоснабжения);

Оценка качества воды источника водоснабжения;

Определение степени природной и санитарной надежности и прогноза санитарного состояния.

Пригодность источника для хозяйственно-питьевого водоснабжения и места водозабора устанавливают органы государственной санитарно-эпидемиологической службы министерств здравоохранения.

При оценке пригодности места водозабора и источника в целом учитываются следующие данные:

Краткая характеристика населенного пункта;

Ситуационный план, на котором обозначено место предполагаемого водозабора;

Схема проектируемого централизованного хозяйственнопитьевого водоснабжения;

Указание суточного уровня водопотребления с расчетом на перспективу;

Данные о качестве воды источника.

Помимо этих общих положений, отдельно дается оценка пригодности места водозабора для поверхностных и подземных водоисточников, а именно:

При подземном водоисточнике необходимо учитывать гидрогеологическую характеристику используемого водоносного горизонта, наличие и характер перекрывающих его слоев и степень их водонепроницаемости, зону питания, соответствие дебита источника намеченному водоотбору, санитарную характеристику местности в районе водозабора, существующие и потенциальные источники загрязнения;

При выборе водоисточника из поверхностных водоемов необходимо обращать внимание на гидрологические данные, минимальные и средние расходы воды, соответствие их предполагаемому водозабору, санитарную характеристику бассейна, наличие промышленных, бытовых, сельскохозяйственных и других объектов, их развитие в будущем.

4.7.1. Открытые водоемы

Открытые водоемы (наземные воды) делятся на естественные (реки, озера) и искусственные (водохранилища, каналы). Их формирование происходит главным образом за счет поверхностного стока, атмосферных, талых, ливневых вод и в меньшей степени за счет питания подземными водами. У некоторых водоемов питание может быть смешанным.

Характерной чертой открытых водоемов является наличие большой водной поверхности, которая непосредственно соприкасается с атмосферой и находится под воздействием лучистой энергии солнца, что создает благоприятные условия для развития водной флоры и фауны, активного течения процессов самоочищения. Однако вода открытых водоемов подвержена опасности загрязнения различными химическими веществами и микроорганизмами, особенно вблизи крупных населенных пунктов и промышленных предприятий.

С целью водоснабжения наиболее часто используются реки, которые представляют собой естественные стоки родников, болот, озер, ледников. Речные воды характеризуются большим количеством взвешенных веществ, низкой прозрачностью и большой микробной обсемененностью.

Озера и пруды представляют собой различной величины и формы котлованы, пополняющиеся водой главным образом за счет атмосферных осадков, родников. На дне образуются значительные илистые отложения за счет выпадения взвешенных частиц. Пруды и озера могут бьггь использованы для водоснабжения в небольших сельских населенных пунктах лишь в том случае, если подземные воды залегают очень глубоко. Эти водоисточники менее пригодны для питьевых целей, так как значительно подвержены загрязнению и обладают слабовыражен - ной способностью самоочищения. В них часто наблюдается цветение за счет развития водорослей, что ухудшает органолептические свойства воды. Эти воды небезопасны в эпидемиологическом отношении.

Искусственные водохранилища (или зарегулированные водоемы) создаются путем сооружения плотин, задерживающих водоотгок. Чаще всего имеют комплексное назначение (промышленное, энергетическое, для целей водоснабжения и др.). Устраиваются на реках, что сопровождается затоплением прилегающих огромных территорий. Качество воды в таких водохранилищах в значительной мере зависит от состава речных, талых и грунтовых вод, участвующих в их формировании.

Большое влияние на качество воды в водохранилище, особенно в первые годы его эксплуатации, оказывает санитарная подготовка его ложа (дна). Только полная и тщательная санитарная обработка всей затапливаемой территории, удаление растительности, уборка и дезинфекция земельного участка, занимаемого населенным пунктом, особенно кладбищ, больниц, скотомогильников и др., могут гарантировать эпидемиологическую безопасность и хорошие органолептические свойства воды. В условиях застойного режима, особенно летом, наблюдается "цветение" водохранилищ за счет развития сине-зеленых водорослей. Продукты распада водорослей (аммиак, индол, скатол, фенолы) ухудшают органолептические свойства воды.

Открытые водоемы характеризуются непостоянством химического и бактериального состава, резко меняющегося в зависимости от сезонов года и атмосферных осадков. Они отличаются небольшим содержанием солей и значительным количеством взвешенных и коллоидных веществ.

При оценке открытых источников водоснабжения большое внимание уделяется флоре и фауне водоемов, так как известно, что в водоеме может находиться большое количество низших растений и животных, влияющих на качество воды. Вследствие этого водная флора и фауна используются в качестве показательных организмов, чувствительных к изменению условий жизни водоема. Эти биологические организмы называются са - пробными (варгс« - гнилостный). Существуют четыре степени (зоны) сапробности: полисапробная, а-мезосапробная, р-мезо - сапробная и олигосапробная. Каждой зоне сапробности соответствуют свои условия жизни, степень загрязненности, содержание в воде органических веществ, кислорода, наличие животных и растительных форм (рис. 4.1).

Полисапробная зона характеризуется сильным загрязнением воды, отсутствием кислорода, восстановительными процессами. Окислительные процессы отсутствуют. Отмечается большое количество белковых веществ, распадающихся в анаэробных условиях. В полисапробных зонах флора и фауна крайне бедны. Обитает мало видов и преобладает один вид, наиболее устойчивый к этим условиям. Происходит интенсивное размножение микроорганизмов, их число измеряется многими сотнями тысяч и миллионами в 1 мл. Водные цветковые растения и рыбы отсутствуют.

а-Мезосапробная зона по степени загрязнения воды приближается к полисапробной, условия разложения белка в значительной степени анаэробные, но отмечаются и аэробные. Количество бактерий исчисляется сотнями тысяч в 1 мл. Цветковые растения редки, но имеются водоросли и простейшие.

Р-Мезосапробная зона имеет среднюю степень загрязнения. Окислительные процессы преобладают над восстановительными и поэтому вода не загнивает. Количество органических веществ сравнительно невелико, так как они минерализуются почти до конца. Число бактерий в 1 мл воды измеряется десятками тысяч. Появляются инфузории, разнообразные виды рыб.

Олигосапробная зона характеризуется практически чистой водой, пригодной для водоснабжения. В воде отсутствуют процессы восстановления, органические вещества полностью минерализованы, много кислорода. Число бактерий не превышает 1000 в 1 мл воды. Флора и фауна весьма разнообразны, интенсивно развиваются различные водоросли, появляются моллюски, ракообразные, насекомые. Много цветковых растений и рыб.

При санитарно-гигиенической оценке открытых водоемов большое значение имеют и другие исследования, в частности гельминтологические.

4.7.2. Подземные воды

Подземные воды образуются главным образом за счет фильтрации атмосферных осадков через почву. Небольшая часть их образуется в результате фильтрации воды открытых водоемов (рек, озер, водохранилищ и т. д.) через русло.

Накопление и движение подземных вод зависят от строения пород, которые по отношению к воде разделяются на водоупорные (водонепроницаемые) и водопроницаемые. Водоупорными породами являются гранит, глина, известняк; к водопроницаемым относятся песок, гравий, галечник, трещиноватые породы. Вода заполняет поры и трещины этих пород. Подземные воды по условиям залегания делятся на почвенные, грунтовые и меж - пластовые (рис. 4.2).

Почвенные воды (поверхностные, или верховодка) наиболее близко залегают к земной поверхности в первом водоносном горизонте, не имеют защиты в виде водоупорного слоя, поэтому состав их резко меняется в зависимости от гидрометеорологических условий. Больше всего почвенных вод накапливается весной, летом они высыхают, зимой промерзают, легко подвергаются загрязнению, так как находятся в зоне просачивания атмосферных вод, поэтому использовать почвенные воды с целью водоснабжения не следует.

Состояние почвенных вод может оказывать влияние на качество грунтовых вод, расположенных ниже почвенных.

Грунтовые воды располагаются в последующих водоносных горизонтах; они скапливаются на первом водонепроницаемом слое, не имеют водоупорного слоя сверху и поэтому между ними и почвенными водами происходит водообмен. Грунтовые воды безнапорные, их уровень в колодце устанавливается на уровне подземного слоя воды. Образуются они за счет просачивания атмосферных осадков и уровень вод подвержен большим колебаниям в различные годы и сезоны. Грунтовые воды отличаются более или менее постоянным составом и лучшим качеством, чем поверхностные. Фильтруясь через довольно значительный слой почвы, они становятся бесцветными, прозрачными, свободными от микроорганизмов. Глубина их залегания в различных местностях колеблется от 2 м до нескольких десятков метров. Грунтовые воды являются наиболее распространенными источниками водоснабжения в сельских местностях.

В предупреждении загрязнения грунтовых вод большую роль играет санитарная охрана почвы.

Забор воды производится с помощью колодцев (шахтные, трубчатые и др.). Некоторые из них иногда используются для небольших водопроводов.

В прибрежных местностях грунтовые воды могут иметь гидравлическую связь с водами рек и других открытых водоемов. В этих случаях происходят просачивание речной воды в грунтовый слой и увеличение количества грунтовой воды. Эти воды называются подрусловыми. Подрусловые воды иногда используются в питьевых целях путем устройства инфильтрационных колодцев. Однако вследствие связи с открытым водоемом состав воды в них непостоянен и менее надежен в санитарном отношении, чем в хорошо защищенных грунтовых слоях.

В местности с пересеченным рельефом на склонах гор или в глубине больших оврагов грунтовые воды могут выходить на поверхность в виде родников. Эти родники называются безнапорными, или нисходящими. Родниковая вода по составу и качеству не отличается от питающей ее грунтовой воды и может быть использована для целей водоснабжения.

Межпластовые воды представляют собой подземные воды, заключенные между двумя водонепроницаемыми породами. Они имеют как бы непроницаемую крышу и ложе, полностью заполняют пространство между ними и передвигаются под давлением. Поэтому такие воды благодаря напору снизу могут высоко подниматься в колодцах, а иногда самопроизвольно фонтанировать (артезианские воды). Водонепроницаемая кровля надежно изолирует их от просачивания атмосферных осадков и вышерасположенных грунтовых вод. Питание межпластовых вод происходит в местах выхода на поверхность водоносного слоя. Эти места часто находятся далеко от места пополнения основных запасов межпластовой воды. Вследствие глубокого залегания межпластовые воды имеют устойчивые физические свойства и химический состав. Малейшее колебание их качества можно рассматривать как признак санитарного неблагополучия. Загрязнение межпластовых вод происходит крайне редко при нарушении целости водоупорных слоев, а также при отсутствии надзора за старыми, уже используемыми скважинами. Межпластовые воды могут иметь естественный выход на поверхность в виде восходящих ключей или родников. Их образование связано с тем, что водоупорный слой, расположенный над водоносным, прерывается оврагом. Качество родниковой воды не отличается от питающих ее межпластовых вод.

4.7.3. Атмосферные осадки

Атмосферные осадки образуются в результате сгущения водяных паров атмосферы и выпадения их на землю в виде дождя, содержат небольшое количество солей кальция, магния и поэтому являются очень мягкими. В качестве источника водоснабжения атмосферные осадки используются редко, главным образом в безводных, засушливых местах, т. е. там, где нет открытых водоемов, а получение подземных вод затруднено вследствие их глубокого залегания. При использовании осадков для питьевых целей сбор их должен производиться с соблюдением санитарных правил, в чистые емкости, надежно защищенные от внешних загрязнений. Ввиду того что атмосфера промышленных городов может быть загрязнена различными кислотами, солями натрия, кальция, магния, сажей, пылью, микроорганизмами, атмосферные осадки могут загрязняться и становятся непригодными для питья.

Качество атмосферных осадков зависит также от климатических условий и от того, когда была собрана вода - во время обильных дождей или в период засухи.

Талые воды, образующиеся после таяния снега и льда, используют крайне редко в безводных местах. Загрязняются они так же, как атмосферные.

При выборе источников водоснабжения необходимо провести их сравнительную санитарно-гигиеническую оценку и решить этот вопрос конкретно, с учетом местных условий.

Исходя из основных гигиенических принципов, в качестве источника водоснабжения должен быть выбран тот, который в своем естественном состоянии более всего приближается к требованиями СанПиН 2.1.4.1074-01. Наиболее предпочтительным источником являются межпластовые артезианские воды, так как они настолько чисты, что не нуждаются в мероприятиях по очистке и обеззараживанию, требующих специальных сооружений, обслуживающего персонала, больших экономических затрат на строительство и эксплуатацию. Кроме того, они являются напорными, самоизливающимися, что также удобно и экономично. К сожалению, использование таких вод часто затрудняется вследствие большой глубины залегания, недостаточного дебита (особенно для крупных городов), технико-эко- номических и других трудностей.

Использование больших открытых водоемов (полноводные реки, водохранилища), несмотря на их опасность в эпидемиологическом отношении, наиболее целесообразно для водоснабжения большинства городов.

Очистка и обеззараживание их на современных хорошо оборудованных водопроводных станциях под контролем государственной санитарно-эпидемиологической службы и при тщательном соблюдении требований СанПиН 2.1.4.1074-01 создают гарантию чистоты воды в эпидемиологическом и санитарно - гигиеническом отношении.

Все возрастающая потребность больших городов в питьевой и хозяйственной воде удовлетворяется в настоящее время за счет создания системы водохранилищ, а также переброски речной воды.

В перспективном водоснабжении городов переброска вод будет играть значительную роль. Не исключено также использование опресненной (морской) воды.

При невозможности их применения, учитывая качество воды, водоисточники следует выбирать в такой последовательности: межпластовые безнапорные, грунтовые, открытые водоемы.

В зависимости от класса "Источника" устанавливается соответствующая технологическая схема обработки воды.

4.2. Системы водоснабжения, их санитарно - гигиеническая характеристика

В настоящее время используют 2 системы водоснабжения:

Централизованная, при которой вода подается в жилые дома, учреждения, предприятия бытового обслуживания и т. д.;

Нецентрализованная (местная), при которой потребитель сам берет воду непосредственно из водоисточника.

4.8.1. Централизованное водоснабжение

Централизованное водоснабжение осуществляется путем устройства водопровода. Современный водопровод может применять воду открытых водоемов и воду подземных источников (межпластовую).

Централизованное водоснабжение из подземных водоисточников организуется главным образом для поселков городского типа, небольших городов и населенных пунктов. В некоторых крупных городах имеется комбинированная система водоснабжения из подземных и поверхностных водоисточников. Преимущество водопровода из подземного водоисточника заключается в том, что отпадает необходимость подвергать воду очистке и обеззараживанию, так как она надежно защищена от загрязнения водоупорными слоями; водозабор расположен в самом населенном пункте или в непосредственной близости от него. Если подземные воды отвечают требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01, они используются без обработки. При этом схема водопровода весьма проста (рис. 4.3). Он состоит из скважины, насосов первого подъема, поднимающих воду в водосборный резервуар, сборного (или запасного) резервуара, насоса второго подъема, который выкачивает воду из сборного резервуара и подает ее в разводящую сеть. По ходу разводящей сети устанавливается водонапорный резервуар.

Для забора воды сооружаются вертикальные скважины, горизонтальные водозаборы (галереи, трубчатые водосборы), каптажи выходов подземных вод.

Выбор типа водозабора определяется глубиной и условиями залегания подземных вод, характером пород, величиной давления в пласте, мощностью водоносного пласта и количеством воды.

Скважины (трубчатые колодцы) представляют собой вертикальные каналы, доходящие до водоносного слоя. По мере бурения, для того чтобы земля не осыпалась, в шахту вставляют обсадные кольца, укрепляющие ее стенки.

Из водоносного горизонта вода поступает в приемную часть скважины, снабженную фильтром. Он задерживает частицы породы из водоносного пласта. Устье скважины (наземная часть обсадной трубы) должно быть оборудовано герметично в целях предупреждения загрязнений. Для откачивания воды из скважины устанавливают насос. Наиболее целесообразно использование центробежного насоса, эрлифта (воздушные водоприемники и др.).

Из артезианских скважин воду собирают в подземных резервуарах запасной воды (рис. 4.4), которые должны быть устроены в соответствии с гигиеническими требованиями и в процессе эксплуатации быть безопасными в санитарном и эпидемиологическом отношении.

Горизонтальные водозаборы (рис. 4.5) состоят из водоприемной части, получающей воду из водоносного горизонта, отводящей части - для отвода забранной воды самотеком в водосборный колодец, и насосной станции. Сооружаются при небольшой мощности потока подземных вод и неглубоком залегании водоносного пласта.

Вода при использовании водопровода, основанного на горизонтальном водозаборе, менее надежна в санитарном и эпидемиологическом отношении, так как вследствие неглубокого залегания может легко загрязняться с поверхности. При употреблении такой воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения ее следует подвергать обеззараживанию.

Каптажные устройства применяются для захвата подземных вод, выходящих на поверхность в виде родников. Забор воды из восходящего родника производится через дно каптажной камеры, из нисходящего - через отверстие в стене камеры. При устройстве каптажа необходимо соблюдать санитарные требования. Прежде всего прием воды в камеру должен быть оборудован фильтром для того, чтобы частицы породы не проникали в воду и не загрязняли ее. Камера должна быть защищена от поверхностных загрязнений, промерзания и затопления поверхностными водами. Для этого следует оборудовать каптажную камеру водоотводными трубами, укрепить ее, замостить вокруг территорию водонепроницаемыми материалами.

Если качество воды при ее каптировании с целью хозяйственно-питьевого водоснабжения не соответствует СанПиН

2.1.4.1074- 01, необходимо предусмотреть соответствующую обработку перед подачей ее в водопроводную сеть.

Централизованное водоснабжение из открытых водоемов. Оно организуется путем сооружения водопроводной сети, состоящей из:

Водозаборных сооружений;

Сооружения для улучшения качества воды (главным образом для очистки и обеззараживания);

Распределительной сети.

Весь комплекс сооружений до распределительной сети называется головными сооружениями водопровода (рис. 4.7).

Для забора воды из открытого водоема пользуются специальным приемником. Месторасположение приемного отверстия трубы должно быть тщательно выбрано и максимально удалено от берега, поверхности и дна водоема, что устраняет опасность загрязнения воды непосредственно в момент ее забора. Приемник может быть устроен в виде берегового колодца или ковша. Далее при помощи насосов первого подъема вода подается на очистные сооружения, где улучшаются ее свойства.

Основной задачей обработки воды на водопроводной станции является улучшение ее органолептических свойств за счет освобождения от взвешенных и коллоидных примесей, уничтожения микроорганизмов для создания гарантии безопасности в эпидемиологическом отношении, а также изменение ее органолептических и химических свойств, если в этом есть необходимость (дезодорация, фторирование, обезжелезивание, умягчение, опреснение и др.).

Обработка воды на водопроводной станции осуществляется в несколько этапов.

4.8.2. Методы улучшения качества воды

Использование природных вод открытых водоемов, а иногда и подземных вод в целях хозяйственно-питьевого водоснабжения практически невозможно без предварительного улучшения свойств воды и ее обеззараживания. Чтобы качество воды соответствовало гигиеническим требованиям, применяют предварительную обработку, в результате которой вода освобождается от взвешенных частиц, запаха, привкуса, микроорганизмов и различных примесей. Такое улучшение свойств воды достигается на водопроводных станциях.

Для улучшения качества воды применяются следующие методы: 1) очистка - удаление взвешенных частиц; 2) обеззараживание - уничтожение микроорганизмов; 3) специальные методы улучшения органолептических свойств воды, умягчение, удаление некоторых химических веществ, фторирование и др.

Очистка воды. Очистка является важным этапом в общем комплексе методов улучшения качества воды, так как улучшает ее физические и органолептические свойства. При этом в процессе удаления из воды взвешенных частиц удаляется и значительная часть микроорганизмов, в результате чего полная очистка воды позволяет легче и экономичнее осуществлять обеззараживание. Очистка осуществляется механическим (отстаивание), физическим (фильтрование) и химическим (коагуляция) методами.

Отстаивание, при котором происходит осветление и частичное обесцвечивание воды, осуществляется в специальных сооружениях - отстойниках. Используются две конструкции отстойников: горизонтальные и вертикальные. Принцип их действия состоит в том, что благодаря поступлению через узкое отверстие и замедленному протеканию воды в отстойнике основная масса взвешенных частиц оседает на дно. Процесс отстаивания в отстойниках различной конструкции продолжается в течение 2- 8 ч. Однако мельчайшие частицы, в том числе значительная часть микроорганизмов, не успевают осесть. Поэтому отстаивание нельзя рассматривать как основной метод очистки воды.

Фильтрация - процесс более полного освобождения воды от взвешенных частиц, заключающийся в том, что воду пропускают через фильтрующий мелкопористый материал, чаще всего через песок с определенным размером частиц. Фильтруясь, вода оставляет на поверхности и в глубине фильтрующего материала взвешенные частицы. На водопроводных станциях фильтрация применяется после коагуляции. В санитарной практике используются медленные и быстрые фильтры, фильтр АКХ (Академии коммунального хозяйства).

В настоящее время начали применяться кварцево-антрацитовые фильтры, значительно увеличивающие скорость фильтрации.

Для предварительной фильтрации воды используются микрофильтры для улавливания зоопланктона - мельчайших водных животных, и фитопланктона - мельчайших водных растений. Эти фильтры устанавливают перед местом водозабора или перед очистными сооружениями.

Коагуляция представляет собой химический метод очистки воды. Преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет освободить воду от загрязнений, находящихся в виде взвешенных частиц, не поддающихся удалению с помощью отстаивания и фильтрации. Сущность коагуляции заключается в добавлении к воде химического вещества - коагулянта, способного реагировать с находящимися в ней бикарбонатами. В результате этой реакции образуются крупные, довольно тяжелые хлопья, несущие положительный заряд. Оседая вследствие собственной тяжести, они увлекают за собой находящиеся в воде во взвешенном состоянии частицы загрязнений, заряженные отрицательно, и тем самым способствуют довольно быстрой очистке воды. За счет этого процесса вода становится прозрачной, улучшается показатель цветности.

В качестве коагулянта в настоящее время наиболее широко применяется сульфат алюминия, образующий с бикарбонатами воды крупные хлопья гидроксида алюминия. Для улучшения процесса коагуляции используются высокомолекулярные флоккулянты: щелочной крахмал, флоккулянты ионного типа, активизированная кремниевая кислота и другие синтетические препараты, производные акриловой кислоты, в частности полиакриламид (ПАА).

В настоящее время в водопроводной системе применяется установка, заменяющая весь комплекс очистных сооружений обычного типа и работающая по схеме: коагуляция - отстаивание - фильтрация. Она называется контактным осветлителем и представляет собой бетонный резервуар, заполненный гравием и песком на высоту 2,3-2,6 м. Вода подается через систему труб в нижнюю часть осветлителя, а коагулянт вводится непосредственно в трубопровод перед поступлением воды в осветлитель. Коагуляция происходит в нижних крупнозернистых частях осветлителя, а в верхних задерживаются хлопья коагулянта и другие взвешенные вещества.

Обеззараживание. Уничтожение микроорганизмов является последним завершающим этапом обработки воды, обеспечивающим ее эпидемиологическую безопасность. Для обеззараживания воды применяются химические (реагентные) и физические (безреа - гентные) методы. В лабораторных условиях для небольших объемов воды может быть использован механический метод.

Химические (реагентные) методы обеззараживания основаны на добавлении к воде различных химических веществ, вызывающих гибель находящихся в воде микроорганизмов. Эти методы достаточно эффективны. В качестве реагентов могут быть использованы различные сильные окислители: хлор и его соединения, озон, йод, перманганат калия, некоторые соли тяжелых металлов, серебро.

В санитарной практике наиболее надежным и испытанным способом обеззараживания воды является хлорирование. На водопроводных станциях оно производится при помощи газообразного хлора и растворов хлорной извести. Кроме этого, могут использоваться такие соединения хлора, как гипохлорат натрия, гипохлорит кальция, двуокись хлора.

Механизм действия хлора заключается в том, что при добавлении его к воде он гидролизуется, в результате чего происходит образование хлористоводородной и хлорноватистой кислот:

С12 + Н20 = НС1 + НОС1.

Хлорноватистая кислота в воде диссоциирует на ионы водорода (Н) и гипохлоритные ионы (ОС1), которые наряду с диссоциированными молекулами хлорноватистой кислоты обладают бактерицидным свойством. Комплекс (НОС1 + ОС1) называется свободным активным хлором.

Бактерицидное действие хлора осуществляется главным образом за счет хлорноватистой кислоты, молекулы которой малы, имеют нейтральный заряд и поэтому легко проходят через оболочку бактериальной клетки. Хлорноватистая кислота воздействует на клеточные ферменты, в частности на ЗН-группы, нарушает обмен веществ микробных клеток и способность микроорганизмов к размножению. В последние годы установлено, что бактерицидный эффект хлора основан на угнетении ферментов - катализаторов окислительно-восстановительных процессов, обеспечивающих энергетический обмен бактериальной клетки.

Обеззараживающее действие хлора зависит от многих факторов, среди которых доминирующими являются биологические особенности микроорганизмов, активность действующих препаратов хлора, состояние водной среды и условия, в которых производится хлорирование.

Процесс хлорирования зависит от стойкости микроорганизмов. Наиболее устойчивыми являются спорообразующие. Среди неспоровых отношение к хлору различное, например брюшнотифозная палочка менее устойчива, чем палочка паратифа, и т. д. Важным является массивность микробного обсеменения: чем она выше, тем больше хлора нужно для обеззараживания воды. Эффективность обеззараживания зависит от активности используемых хлорсодержащих препаратов. Так, газообразный хлор более эффективен, чем хлорная известь.

Большое влияние на процесс хлорирования оказывает состав воды; процесс замедляется при наличии большого количества органических веществ, так как большее количество хлора уходит на их окисление, и при низкой температуре воды. Существенным условием хлорирования является правильный выбор дозы. Чем выше доза хлора и чем продолжительнее его контакт с водой, тем более высоким будет обеззараживающий эффект.

Хлорирование производится после очистки воды и является заключительным этапом ее обработки на водопроводной станции. Иногда для усиления обеззараживающего эффекта и для улучшения коагуляции часть хлора вводят вместе с коагулянтом, а другую часть, как обычно, после фильтрации. Такой метод называется двойным хлорированием.

Различают обычное хлорирование, т. е. хлорирование нормальными дозами хлора, которые устанавливаются каждый раз опытным путем, суперхлорирование, т. е. хлорирование повышенными дозами.

Хлорирование нормальными дозами применяется в обычных условиях на всех водопроводных станциях. При этом большое значение имеет правильный выбор дозы хлора, что обусловливается степенью хлорпоглощаемости воды в каждом конкретном случае.

Для достижения полного бактерицидного эффекта определяется оптимальная доза хлора, которая складывается из количества активного хлора, которое необходимо для: а) уничтожения микроорганизмов; б) окисления органических веществ и количества хлора, которое должно остаться в воде после ее хлорирования для того, чтобы служить показателем надежности хлорирования. Это количество называется свободным остаточным хлором. Его норма 0,3-0,5мг/л, при остаточном связанном хлоре 0,8-1,2 мг/л. Необходимость нормирования этих количеств связана с тем, что при наличии свободного остаточного хлора менее 0,3 мг/л его может быть недостаточно для обеззараживания воды, а при дозах выше 0,5 мг/л вода приобретает неприятный специфический запах хлора.

Главными условиями эффективного хлорирования воды являются перемешивание ее с хлором, контакт между обеззараживаемой водой и хлором в течение 30 мин в теплое время года и 60 мин в холодное время.

На крупных водопроводных станциях для обеззараживания воды применяется газообразный хлор. Для этого жидкий хлор, доставляемый на водопроводную станцию в цистернах или баллонах, перед применением переводится в газообразное состояние в специальных установках - хлораторах, с помощью которых обеспечиваются автоматическая подача и дозирование хлора. Наиболее часто хлорирование воды производится 1 % раствором хлорной извести. Хлорная известь представляет собой продукт взаимодействия хлора и гидроксида кальция в результате реакции:

2Са(ОН)2 + 2С12 = Са(ОС1)2 + СаС12 + 2Н20.

Техническая хлорная известь содержит обычно около 35 % активного хлора. При хранении ее в сыром помещении, на свету и при высокой температуре она разлагается и значительно снижает свою активность. Для обеззараживания воды допускается использование хлорной извести, содержащей не менее 25 % активного хлора. Поэтому, прежде чем использовать хлорную известь для хлорирования воды, необходимо определить в ней процентное содержание активного хлора.

Суперхлорирование (гиперхлорирование) воды проводится по эпидемиологическим показаниям или в условиях, когда невозможно обеспечить необходимый контакт воды с хлором (в течение 30 мин). Обычно оно применяется в военно-полевых условиях, экспедициях и других случаях и производится дозами, в 5-10 раз превышающими хлорпоглощаемость воды, т. е. 10- 20 мг/л свободного хлора. Время контакта между водой и хлором при этом сокращается до 15-10 мин. Суперхлорирование имеет ряд преимуществ. Основными из них являются значительное сокращение времени хлорирования, упрощение его техники, так как нет необходимости определять остаточный хлор и дозу, и возможность обеззараживания воды без предварительного освобождения ее от мути и осветления. Недостатком гиперхлорирования является сильный запах хлора, но его можно устранить добавлением к воде тиосульфата натрия, активированного угля, сернистого ангидрида и других веществ (дехлорирование).

На водопроводных станциях иногда проводят хлорирование с преаммонизацией. Этот метод применяется в тех случаях, когда обеззараживаемая вода содержит фенол или другие вещества, которые придают ей неприятный запах. Для этого в обеззараживаемую воду вначале вводят аммиак или его соли, а затем, через 1-2 мин, - хлор. При этом образуются хлорамины, обладающие сильным бактерицидным свойством.

К химическим методам обеззараживания воды относится озонирование. Озон является нестойким соединением. В воде он разлагается с образованием молекулярного и атомарного кислорода, с чем связана сильная окислительная способность озона. В процессе его разложения образуются свободные радикалы ОН и Н02, обладающие выраженными окислительными свойствами. Озон имеет высокий окислительно-восстановительный потенциал, поэтому его реакция с органическими веществами, находящимися в воде, происходит более полно, чем у хлора. Механизм обеззараживающего действия озона аналогичен действию хлора: являясь сильным окислителем, озон повреждает жизненно важные ферменты микроорганизмов и вызывает их гибель. Имеются предположения, что он действует как протоплазматический яд.

Преимущество озонирования перед хлорированием заключается в том, что при этом способе обеззараживания улучшаются вкус и цвет воды, поэтому озон может быть использован одновременно для улучшения ее органолептических свойств. Озонирование не оказывает отрицательного влияния на минеральный состав и pH воды. Избыток озона превращается в кислород, поэтому остаточный озон не опасен для организма и не влияет на органолептические свойства воды. Контроль за озонированием менее сложен, чем за хлорированием, так как озонирование не зависит от таких факторов, как температура, pH воды и т. д. Для обеззараживания воды необходимая доза озона в среднем равна 0,5-6 мг/л при экспозиции 3-5 мин. Озонирование производится при помощи специальных аппаратов - озонаторов.

При химических способах обеззараживания воды используют также олигодинамические действия солей тяжелых металлов (серебра, меди, золота). Олигодинамическим действием тяжелых металлов называется их способность оказывать бактерицидный эффект в течение длительного срока при крайне малых концентрациях. Механизм действия заключается в том, что положительно заряженные ионы тяжелых металлов вступают в воде во взаимодействие с микроорганизмами, имеющими отрицательный заряд. Происходит электроадсорбция, в результате которой они проникают в глубь микробной клетки, образуя в ней альбуминаты тяжелых металлов (соединения с нуклеиновыми кислотами), в результате чего микробная клетка погибает. Данный метод обычно применяется для обеззараживания небольших количеств воды.

Перекись водорода давно известна как окислитель. Ее бактерицидное действие связано с выделением кислорода при разложении. Метод применения перекиси водорода для обеззараживания воды в настоящее время еще полностью не разработан.

Химические, или реагентные, способы обеззараживания воды, основанные на добавлении к ней того или иного химического вещества в определенной дозе, имеют ряд недостатков, которые заключаются главным образом в том, что большинство этих веществ отрицательно влияет на состав и органолептические свойства воды. Кроме того, бактерицидное действие этих веществ проявляется после определенного периода контакта и не всегда распространяется на все формы микроорганизмов. Все это явилось причиной разработки физических методов обеззараживания воды, имеющих ряд преимуществ по сравнению с химическими. Безреагентные методы не оказывают влияния на состав и свойства обеззараживаемой воды, не ухудшают ее органолептических свойств. Они действуют непосредственно на структуру микроорганизмов, вследствие чего обладают более широким диапазоном бактерицидного действия. Для обеззараживания необходим небольшой период времени.

Наиболее разработанным и изученным в техническом отношении методом является облучение воды бактерицидными (ультрафиолетовыми) лампами. Наибольшим бактерицидным свойством обладают УФ-лучи с длиной волны 200-280 нм; максимум бактерицидного действия приходится на длину волны 254-260 нм. Источником излучения служат аргонно-ртутные лампы низкого давления (БУВ) и ртутно-кварцевые лампы (ПРК и РКС).

Для обеззараживания воды применяются специальные установки (напорные и безнапорные). Для обеззараживания большого объема воды используется установка ОВ-АКХ-1 большой производительности с применением бактерицидных ламп ПРК.

На небольших водопроводах используются аргонно-ртутные лампы низкого давления (БУВ-15, БУВ-30, БУВ-ЗОП). Обеззараживание воды наступает быстро, в течение 1-2 мин. При обеззараживании воды УФ-лучами погибают не только вегетативные формы микробов, но и споровые, а также вирусы, яйца гельминтов, устойчивые к воздействию хлора. Применение бактерицидных ламп не всегда возможно, так как на эффект обеззараживания воды УФ-лучами влияют мутность, цветность воды, содержание в ней солей железа. Поэтому, прежде чем обеззараживать воду таким способом, ее необходимо тщательно очистить.

Из всех имеющихся физических методов обеззараживания воды наиболее надежным является кипячение. В результате кипячения в течение 3-5 мин погибают все имеющиеся в ней микроорганизмы, а после 30 мин вода становится полностью стерильной. Несмотря на высокий бактерицидный эффект, этот метод не находит широкого применения для обеззараживания больших объемов воды. Его можно использовать в быту, детских учреждениях и т. д. Недостатком кипячения является ухудшение вкуса воды, наступающего в результате улетучивания газов, и возможность более быстрого развития микроорганизмов в кипяченой воде.

К физическим методам обеззараживания воды относится использование импульсного электрического разряда, ультразвука и ионизирующего излучения. В настоящее время эти методы широкого практического применения не находят.

Необходимость обеззараживания индивидуальных запасов воды (во фляге и т. д.) возникает в полевых, экспедиционных и других условиях. Для этой цели применяются главным образом химические методы. Обеззараживание производится специальными таблетками пантоцида (парадихлорсульфамидбензойная кислота), изготовленными из органических хлораминов. Одна таблетка должна содержать не менее 3 мг активного хлора. Обеззараживание воды наступает в течение 30 мин. Недостатком этих таблеток является продолжительное их растворение. Они плохо обеззараживают воду, содержащую гуминовые и другие органические вещества. Кроме таблеток пантоцида, применяются персульфатные таблетки, перекисные соединения в сочетании с солями серебра и меди, бисульфатпантоцидные таблетки и йодорганические соединения.

Специальные способы улучшения качества воды. Помимо основных методов очистки и обеззараживания воды, в некоторых случаях возникает необходимость производить специальную ее обработку. В основном эта обработка направлена на улучшение минерального состава воды и ее органолептических свойств.

Дезодорация - удаление посторонних запахов и привкусов. Необходимость проведения такой обработки обусловливается наличием в воде запахов, связанных с жизнедеятельностью микроорганизмов, грибов, водорослей, продуктов распада и разложения органических веществ. С этой целью применяются такие методы, как озонирование, углевание, хлорирование, обработка воды перманганатом калия, перекисью водорода, фторирование через сорбционные фильтры, аэрация.

Дегазация воды - удаление из нее растворенных дур- нопахнущих газов. Для этого применяется аэрация, т. е. разбрызгивание воды на мелкие капли в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе, в результате чего происходит выделение газов.

Умягчение воды - полное или частичное удаление из нее катионов кальция и магния. Умягчение проводится специальными реагентами или при помощи ионообменного и термического методов.

Опреснение (обессоливание) воды чаще производится при подготовке ее к промышленному использованию. Частичное опреснение воды осуществляется для снижения содержания в ней солей до тех величин, при которых воду можно использовать для питья (ниже 1000 мг/л). Опреснение достигается дистилляцией воды, которая производится в различных опреснителях (вакуумные, многоступенчатые, гелиотермические), ио - нитовых установках, а также электрохимическим способом и методом вымораживания.

Обезжелезивание - удаление из воды железа производится аэрацией с последующим отстаиванием, коагулированием, известкованием, катионированием. В настоящее время разработан метод фильтрования воды через песчаные фильтры.

Обесфторивание - освобождение природных вод от избыточного количества фтора. С этой целью применяют метод осаждения, основанный на сорбции фтора осадком гидроокиси алюминия и других адсорбентов.

При недостатке в воде фтора ее фторируют. В случае загрязнения воды радиоактивными веществами ее подвергают дезактивации, т. е. удалению радиоактивных веществ.

4.8.3. Нецентрализованное водоснабжение

Местное, или нецентрализованное, водоснабжение распространено главным образом в сельской местности. Местное водоснабжение менее благоприятно в санитарном отношении, так как при нем создаются условия для загрязнения воды при ее получении и транспортировке. В небольших сельских населенных пунктах широко используются грунтовые воды. Для их забора сооружают различного типа колодцы, каптированные родники.

Каптаж (захват) родника представляет собой специальную камеру для сбора воды, изготовленную из бетона, железобетона, кирпича, камня или дерева. Для того чтобы вода в каптаже не поднималась выше необходимого уровня, устраиваются переливные трубы, отводящие избыток воды. Каптаж должен быть благоустроен в санитарном отношении, водонепроницаем, площадка вокруг него защищена, вокруг каптажной камеры сделан "глиняный замок", препятствующий протеканию с поверхности загрязненных вод. Воду из каптажа необходимо забирать только из водовода, удаленного максимально от сборного резервуара.

Другим способом получения воды при местном водоснабжении являются колодцы различного типа. Большое значение при устройстве колодца любого типа имеет выбор места его расположения. Колодец должен находиться на возвышенном чистом участке, на расстоянии не менее 25 м от уборных, мусоросборников, скотных дворов и других возможных источников загрязнения. Колодцы не следует располагать в местах большого скопления людей и животных.

Наиболее распространенным типом колодца является шахтный (рис. 4.8), представляющий собой шахту площадью около 1 м2, доходящую до второго водоносного слоя. Шахту укрепляют деревянными или бетонными кольцами, которые возвышаются над поверхностью земли на 1 м. Дно колодца покрывается слоем крупного песка, затем слоем мелкого песка, а сверху - крупного гравия толщиной 30 см. Вокруг колодца устраивается "глиняный замок", представляющий собой слой глины шириной 1 м и глубиной 1,5 м, препятствующий проникновению в колодец различных загрязнений с поверхности. Площадка вокруг колодца должна быть вымощена камнем или покрыта асфальтом, по краю вырыты водоотводные канавки. Колодец снабжается крышкой. Воду следует брать общественным ведром или откачивать насосом.

Кроме шахтных колодцев, при местном водоснабжении пользуются трубчатыми, которые могут обеспечить получение воды из глубоких слоев почвы, хорошо защищенных от проникновения загрязнений и поэтому более благополучных в санитарном отношении. Колодец периодически следует очищать. Если колодезная вода по бактериологическим показателям не соответствует санитарным требованиям, проводится ее хлорирование в специальной таре или непосредственно в колодце.

Эффективен метод обеззараживания воды в колодце при помощи дозирующих хлорсодержащих патронов, которые представляют собой цилиндрический сосуд из пористой керамики емкостью 250, 500 и 1000 мл. Патрон наполняют хлорсодержащим материалом (хлорная известь, гипохлорит кальция), закрывают керамической пробкой и подвешивают в колодце на 0,5 м ниже уровня воды. Пористые стенки патрона пропускают хлорсодержащее вещество в воду, в результате чего происходит ее обеззараживание.

Необходимо ежегодно после ремонта дезинфицировать сам колодец. Для этого предварительно выкачивают воду из колодца, очищают его стенки и дно от осадка и загрязнений, обмывают 3-5 % раствором хлорной извести. Затем колодец наполняют водой, добавляют в нее 1 % раствор хлорной извести из расчета одно ведро на 1 м3 воды, перемешивают и оставляют на 10-12 ч. После этого воду выкачивают до тех пор, пока она не утратит запаха хлора.

Источником местного водоснабжения могут служить пруды. В этом случае устраиваются колодцы, в которые вода фильтруется через береговой грунт.

Большое внимание уделяется водоснабжению полевых станов, так как в период сельскохозяйственных работ летом, в жаркое время, оно должно быть бесперебойным и качественным. Каждый полевой стан оборудуется пунктом водоснабжения, который представляет собой источник воды и тару для хранения ее запасов. При отсутствии источника водоснабжения на территории полевого стана воду подвозят к нему в бочках или автоцистернах. Тара должна быть хорошо закрыта, содержаться в чистоте и периодически хлорироваться. Храниться тара с водой должна в месте, недоступном для солнечных лучей. На каждом тракторе или комбайне должен быть бачок с кипяченой водой.

Похожая информация.