Качество питьевой воды

ЗАО “СПИНОКС”

Качество питьевой воды

Вода оказывает огромное влияние на здоровье человека. Для того, чтобы хорошо себя чувствовать, человек должен употреблять только чистую качественную питьевую воду, чему в полной мере служат водоочистные сооружения. Ещё в глубокой древности люди умели различать «живую» воду – пригодную для питья и «мёртвую» - непригодную для употребления.

Учёными давно установлена прямая связь между качеством питьевой воды и продолжительностью жизни. Это неудивительно, учитывая, что по данным Всемирной организации здравоохранения около 90% болезней человека вызывается употреблением для питьевых нужд некачественной воды, а также использование неподготовленной воды в бытовых целях (душ, ванна, бассейн, мытье посуды, стирка белья и т.д.). В настоящее время вопросы качества питьевой воды и необходимой оснащенности ВОС не утратили своей актуальности.

Качественная питьевая вода – это вода, не содержащая примесей, вредных для здоровья человека. Она должна быть без запаха и цвета и безопасна при длительном ее употреблении. Здесь огромную роль играет водоочистка.

Быстрый рост населения планеты в сочетании с возрастающими объёмами водопотребления для бытовых и промышленных нужд и интенсивным сельским хозяйством приводит к глобальному водному кризису, который проявляется в нехватке пресной воды и в её усиливающемся загрязнении, который также проявляется в недостаточном количестве современных ВОС.

Согласно опубликованному недавно исследованию, водоочистка и системы пресной воды, во всём мире сейчас настолько сильно деградируют, утрачивая возможность снабжать людей, животных и растительный мир, что если такая тенденция сохранится и далее, это может привести к резкому сокращению населения планеты и вымиранию большого количества видов животных. Ситуация складывается угрожающая, поскольку человечество потребляет больше пресной воды, чем Земля может дать. Темпы роста потребление пресной воды более чем в 2 раза превышает прирост населения планеты.

В то время как многие регионы достаточно обеспечены питьевой водой и водоочистка отвечает необходимому минимуму требований, каждые четверо из 10 человек живут в бассейнах рек с дефицитом воды, пригодной для питья. Предполагается, что к 2025 году по меньшей мере 3,5 миллиарда человек – примерно половина населения земного шара – будут испытывать недостаток питьевой воды и недостаток достойных ВОС.

Сейчас люди используют 54% доступной пресной воды, причем две трети уходит на нужды сельского хозяйства, где остро необходимы очистные сооружения. По прогнозам специалистов, к 2025 году потребление воды возрастёт до 75% от нынешнего уровня только за счёт увеличения населения. Уже сейчас более миллиарда землян не имеют доступа к чистой воде и достойной системы водоочистки. Проблема ещё и в том, что в развивающихся странах 95% канализационных стоков и 70% промышленных отходов сбрасываются в водоёмы без водоочистки.

Во многих странах очень остро стоит вопрос с обеспечением населения питьевой водой хорошего качества, она уже давно служит предметом торговли.

В Европе такие развитые страны, как Германия, Нидерланды, Дания, договариваются о поставках чистой питьевой воды из Швеции, а Гонконг, например, получает воду по трубопроводу из Китая.

В последнее время мы все чащё стали задумываться, а какую воду пьём? Из водопроводного крана или бутылированную, или из многочисленных родников, расположенных на территории области.

Несмотря на то, что водопроводная вода соответствует принятым санитарным нормам, она остаётся далеко не чистой. Не каждый, согласитесь, добровольно рискнет глотнуть прямо из-под крана даже холодной воды, так как возникают сомнения в том, что водоочистка была на должном уровне. В окружающих города водоёмах, откуда идет водоснабжение, в среднем обнаруживают 2000 патогенных веществ и микроорганизмов. Часть из них (крайне малая) обеззараживается, проходя через очистные сооружения, путем хлорирования. Хлор же сам по себе является крайне опасным и ядовитым элементом!

Хлорированная вода из крана опасна для здоровья. Хотя хлор и уничтожает много опасных микробов, однако он является одной из причин возникновения атеросклероза. Соединяясь с присутствующими в воде органическими веществами, хлор также образует канцерогенные вещества и ни много ни мало – диоксин – боевое отравляющее вещество, который американские войска использовали во Вьетнаме в 70-х годах прошлого века!

Дистиллированная и прошедшая очистные сооружения и очищенная до состояния дистиллированной вода также вредна для здоровья. В результате специальных методов водоочистки из неё удаляется всё – не только вредные бактерии, но и полезные микроэлементы – и она становится практически пустой и неполезной. Если же её пить длительное время, то произойдет резкая потеря минеральных солей организмом, что приведёт, например, к сбоям в работе сердечно-сосудистой и костной систем, станет причиной преждевременного старения организма.

Использование родниковой воды – тоже не панацея. Качество её практически не подлежит контролю и особенно ухудшается в весенний период таяния снегов. В такой воде при лабораторном анализе обнаруживаются пестициды, фосфаты, тяжёлые металлы. Очень высока загрязненность нитратами, их концентрация в среднем в 2-10 раз превышает допустимое для питьевых вод количество.

По оценкам Всемирной Организации Здравоохранения частота заболеваний, переносимых водой является самой высокой. Воздействие водного фактора на здоровье населения постоянно подтверждается более чем столетней практикой водоснабжения и водоочистки.

Таким образом, питьевая вода должна быть не только чиста на бактериологическом уровне и не иметь вредных для человека веществ, но и содержать полезные минералы (из воды они лучше усваиваются организмом, чем из пищи). В последнее время, как для питья, так и для приготовления пищи всё чаще стала использоваться питьевая бутылированная вода, которая не подвергается обработкам и водоочистке, сохраняя свои натуральные природные свойства.

Наиболее полезна для организма натуральная подземная вода, которая добывается из источника и разливается непосредственно в месте добычи с применением современных технологий, исключающих влияние наружной среды и контакт с человеком. Расположенные глубоко в земле такие источники имеют естественную природную защиту в виде пластов глины и кварцевого песка, что исключает попадание в воду загрязнений из внешней среды. Эта вода не только утоляет жажду, но и способствует оздоровлению организма. Что такое качество воды?

Как известно, водные объекты используются для удовлетворения нужд различных отраслей человеческой деятельности: для коммунально-хозяйственных нужд, для нужд сельского хозяйства и энергетик рыболовства, водного транспорта. И в каждом случае необходимы водные объекты разного качества.

Что же такое качество воды водного объекта и от чего оно зависит?

Качество воды выступает как характеристика ее состава и свойств, определяющая пригодность воды для конкретных видов использования.

При этом основными характеристиками водопользования являются:

  • объекты водопользования - поверхностные и подземные воды, моря;
  • цели водопользования - нужды населения, промышленности, сельского и рыбного хозяйства, транспорта и т. д.;
  • характер использования воды;
  • способ использования водных объектов.

Таким образом, водный объект используется в интересах потребителя-водопользователя. Факторы, влияющие на состояние водного объекта, могут иметь как естественную природу, так и антропогенную, вызванную хозяйственной деятельностью человека.

Регулируя факторы, влияющие на состояние водного объекта, можно регулировать качество его воды.

Чем же определяется качество воды?

Водный объект характеризуется определенным природным составом и свойствами воды, а потребитель формирует свои требования к составу и свойствам потребляемой воды. На основании этих данных и формируются показатели (критерии) качества воды.

Таким образом, водный объект характеризуется значениями показателей качества, а вид водопользования - нормами качества воды.

Контроль качества воды заключается в проверке соответствия значений показателей качества воды установленным нормам и требованиям.

Качество воды водного объекта и необходимость его регулирования определяются целью водоиспользования, т.е. потребителем. При централизованном водоснабжении законодательно определено, что вода, поступающая к потребителю, должна быть приятной в органолептическом отношении и безопасной для здоровья; при этом подразумевается, что содержание вредных веществ в воде не должно превышать предельно допустимых концентраций.

Для питья и хозяйственно-бытовых целей, в промышленности и сельском хозяйстве в основном используются пресные поверхностные и подземные воды. Номенклатура показателей качества и нормы качества питьевой воды периодически изменяются. В основе этих изменений лежат значительные изменения качества водных источников в результате их загрязнения. В то же время основное требование к качеству питьевой воды остается неизменным: питьевая вода должна быть безопасной для здоровья независимо от степени загрязнения источников водоснабжения сбросными водами.

Показатели качества питьевой воды

Традиционно для оценки качества воды в водном объекте или в источнике водоснабжения, если речь идет о получении воды для питья, используются физические, химические и санитарно-бактериологические показатели. К физическим показателям качества воды относят температуру, запахи и привкусы, цветность и мутность. Химические показатели характеризуют химический состав воды. Обычно к числу химических показателей относят водородный показатель воды рН, жесткость и щелочность, минерализацию (сухой остаток), а также содержание главных ионов. К санитарно-бактериологическим показателям относят общую бактериальную загрязненность воды и загрязненность ее кишечной палочкой, содержание в воде токсичных и радиоактивных микрокомпонентов. В зависимости от загрязненности водного объекта и назначения воды предъявляются и дополнительные требования к ее качеству.

Следует остановиться подробнее на таких терминах, как качество, показатели качества и нормы качества воды.

Качество - это характеристика состава и свойств воды, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования.

Показатели качества - это перечень свойств воды, численные значения которых сравнивают с нормами качества воды.

Нормы качества - это установленные значения показателей качества воды для конкретных видов водопользования.

Показатели качества и нормы качества воды не являются жестко установленными и неизменными. С ухудшением состояния окружающей среды в результате ее загрязнения, установлением причинно-следственной связи между количественной и качественной характеристиками загрязнения и негативными изменениями изменяются показатели и нормы качества. Как правило, они становятся более жесткими. В то же время на эти показатели и нормы непосредственное влияние оказывает экономическая целесообразность. Можно научно обосновать высокие нормы качества питьевой воды, но высокая стоимость производства воды такого качества не позволит обеспечить массовый ее сбыт.

Дефицит пресной воды приводит к необходимости использования для питьевых целей очищенных сточных вод, которые в основном и пополняют запасы грунтовой воды. К 2000 г. из 24 крупнейших городов мира 12 будут находиться в Азии, в районах с ограниченными водными ресурсами. Вполне вероятным решением проблемы дефицита пресной воды будет использование для питьевого водоснабжения очищенных и рециркуляционных сточных вод.

Обеспеченность населенных пунктов России водными источниками с водой питьевого качества ничуть не лучше. Загрязненность источников водоснабжения привела к необходимости введения предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ. Таким образом, заранее была признана экономическая нецелесообразность полной очистки воды с доведением показателей ее качества до качества воды лучших природных источников.

Качество питьевой воды в Тюменской области

Вода – важнейший элемент среды обитания человека, без которой само существование высокоорганизованных форм жизни невозможно. Не имея пищевой ценности, вода обеспечивает прохождение всех жизненных процессов в организме. Вопросы обеспечения населения юга Тюменской области питьевой водой нормативного качества и в достаточном количестве стали одними из приоритетных в работе Управления Роспотребнадзора по Тюменской области.

В основе гигиенических требований к качеству воды для питьевых и бытовых целей лежит принцип, ставящий в центр внимания те качества воды, от которых зависит здоровье человека и условия его жизни: питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и обладать благоприятными органолептическими свойствами.

Большое значение для вкусового восприятия питьевой воды имеет минеральный состав: 15 микроэлементов признаны жизненнонеобходимыми и должны поступать с водой: железо, иод, медь, цинк, кобальт, хром, молибден, никель, ванадий, селен, марганец, мышьяк, фтор, кремний, литий. Кроме иод и фтора, четкое значение для организма остальных микроэлементов недостаточно известно.

Как сообщает Nashgorod.ru пресс-служба Роспотребнадзора по Тюменской области, для подземных источников Тюменского региона характерны превышения предельно-допустимых концентраций по железу, кремнию, марганцу, аммонийному азоту.

Следует отметить, что состав воды после водоподготовки и у потребителя будет разный. Как правило, вода после водоочистных сооружений соответствует требованиям СанПиН «Питьевая вода…». Проходя по разводящей сети водопровода, вода может подвергаться как химическому, так и бактериальному загрязнению. В Тюменской области 78% населения обеспечены доброкачественной питьевой водой, основная часть которого (95%) проживает в городах.

В последнее время в области активно строятся водоочистные сооружения в районных центрах, заменяются инженерные коммуникации, в небольших сельских населенных пунктах устанавливаются павильоны по доочистке воды, локальными установками по доочистке воды обеспечены практически все образовательные и лечебно-профилактические учреждения.

Вспышек острых кишечных инфекций, связанных с водным фактором передачи, в области не регистрируется несколько лет.

Водоочистные сооружения

Водоочистные сооружения используются для очистки питьевой воды, обеспечения требуемых эпидемических и радиационных показателей, химического состава. Находятся на водопроводных станциях. Кроме того существуют технические системы для очистки сточных вод.

Водопроводные ВОС представляют собой оборудование, обеспечивающее ввод и смешение реагентов с обрабатываемой водой, хлопьеобразование, удаление примесей из воды и ее обеззараживание; сооружения для обработки промывных вод фильтров и контактных осветлителей; сооружения для обработки осадка; сооружения и оборудование реагентных хозяйств.

Сооружения ВОС для извлечения из воды примесей бывают одно-, двух- и многоступенчатые.

Одноступенчатые представляют собой фильтровальные водоочистные сооружения, предназначенные для осветления и обесцвечивания вод (напр., схемы с медленными фильтрами, контактными фильтрами и контактными осветлителями).

ВОС, работающие по двухступенчатой схеме, используются для получения воды питьевого качества при значительном колебании состава исходной воды. На первой ступени применяют грязеемкие сооружение (отстойники, осветлители со взвешенным осадком или флотаторы), на второй – скорые фильтры для полного осветления воды. Водоочистные сооружения, работающие по многоступенчатой схеме, состоят из нескольких ступеней фильтровальных сооружений.

Методы очистки воды

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

Основными методами очистки воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения являются осветление, обесцвечивание и обеззараживание.

- Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ. Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры, представляющие собой наиболее распространенные водоочистные сооружения. В осветлителях и отстойниках вода движется с замедленной скоростью, вследствие чего происходит выпадение в осадок взвешенных частиц. В целях осаждения мельчайших коллоидных частиц, которые могут находиться во взвешенном состоянии неопределенно долгое время, к воде прибавляют раствор коагулянта (обычно сернокислый алюминий, железный купорос или хлорное железо). В результате реакции в емкостях ВОС коагулянта с солями многовалентных металлов, содержащимися в воде, образуются хлопья, увлекающие при осаждении взвеси и коллоидные вещества.

Коагуляцией примесей воды называют процесс укрупнения мельчайших коллоидных и взвешенных частиц, происходящий вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.

Фильтрование — самый распространенный метод отделения твердых частиц от жидкости. При этом из раствора могут быть выделены не только диспергированные частицы, но и коллоиды.

В процессе фильтрования происходит задержание взвешенных веществ в порах фильтрующей среды и в биологической пленке, окружающей частицы фильтрующего материала. Вода освобождается от взвешенных частиц, хлопьев коагулянта и большей части бактерий.

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

- Обеззараживание воды, или ее дезинфекция, заключается в полном освобождении воды от болезнетворных бактерий. Так как полного освобождения ни отстаивание, ни фильтрование не дают, с целью дезинфекции воды применяют хлорирование и другие способы, описанные ниже.

Этапы очистки воды

Чтобы очистка была полной, водоочистные сооружения должны устранить все категории загрязнителей.

Мусор и песок удаляются на этапе предочистки.

Сочетание первичной и вторичной очистки, проводимое на ВОС, позволяет избавиться от коллоидного материала. Растворенные биогены устраняются при помощи доочистки.

Необходимо также иметь в виду, что обработка стоков, проходящих через водоочистные сооружения, в каждом конкретном случае не обязательно должна включать в себя все четыре этапа. Чаще всего они дополняют друг друга в зависимости от обстоятельств. Следовательно, в некоторых местах в водоемы все еще сбрасывают просто исходные стоки, в других - осуществляют только первичную их очистку, кое-где проводят вторичную, и лишь немного городов осуществляет доочистку водостоков.

Предочистка. Мусор и песок обычно засоряют систему и тормозят дальнейшую очистку стоков. Поэтому их устранение считается ее предварительным этапом. От мусора избавляются, пропуская исходные стоки через стержневую решетку, присутствующую на любых ВОС, т.е. ряда стержней, расположенных на расстоянии около 2,5 см. друг от руга. Затем мусор механически собирают с решетки и отправляют в специальную печь для сжигания. Очищенная от мусора вода попадает в песколовку, или пескоотстойник, - емкость, напоминающую плавательный бассейн, где движение воды замедляется настолько, что песок оседает; затем он механически извлекается оттуда и вывозится на свалку.

Первичная очистка. После предочистки вода проходит первичную очистку – медленно пропускается на водоочистных сооружениях через крупные баки, называемые первичными отстойниками. Здесь она в течение нескольких часов остается почти неподвижной. Это позволяет самым тяжелым частицам органического вещества, составляющим 30-50% его общего количества, осесть на дно, откуда их собирают. В то же самое время жирные и маслянистые вещества всплывают к поверхности, и их снимают как сливки. Весь этот материал называется ил-сырец.

При первичной очистке всего-навсего «заливают грязную воду в сосуд, дают отстояться и сливают». Тем не менее это позволяет устранить значительную часть органического вещества при минимальных затратах. Вода, покидающая первичные отстойники, преходящая к другим водоочистным сооружениям, все еще содержит 50-70% не осевших органических коллоидов и почти все растворенные биогены.

Вторичная очистка предусматривает устранение оставшегося органического вещества, но не растворенных питательных элементов.

Вторичная очистка. Эту очистку называют также биологической, так как в ней участвуют живые естественные редуценты и детритофаги, потребляющие органическое вещество и в процессе дыхания превращающие его в воду и углекислый газ. Обычно применяются два типа систем: капельные биофильтры и активный ил, придающие разные черты водоочистным сооружениям.

В системах с капельным биофильтром вода разбрызгивается и стекает струйками по слою камней величиной с кулак, толщина которого 2-3 м. Как и в естественных ручьях, в этих условиях функционирует сложная экосистема, включающая бактерии, простейших коловраток, различных мелких червей и других прикрепленных к камням детритофагов. Они буквально выедают из протекающей воды все органическое вещество, включая патогенов.

Организмы, случайно смытые с биофильтров, позднее устраняются из воды, когда она попадает во вторичные отстойники-емкости, аналогичные первичным отстойникам, находящимс в общей структуре ВОС. С отстоявшимся в них материалом поступают, как и с илом-сырцом. Пройдя первичную очистку и капельные биофильтры, сточные воды теряют 85-90% органического вещества.

Все более широкое распространение получает еще один метод вторичной очистки – система активного ила. В этом случае вода после первичной очистки поступает в резервуар ВОС, где могли бы разместиться несколько припаркованных друг за другом трейлеров. Смесь детритофагов, называемая активным илом, добавляется в воду, когда та поступает в резервуар из предыдущих водоочистных сооружений. По мере движения по нему она интенсивно аэрируется, т.е. создается богатая кислородом среда, идеальная для развития этих организмов. В ходе их питания количество органического вещества, включая патогенные микроорганизмы, уменьшается.

Покидая аэрационный резервуар, стремясь в следующие водоочистные сооружения, вода содержит множество детритофагов, поэтому ее направляют во вторичные отстойники. Так как организмы обычно собираются в кусочках детрита, осадить их относительно несложно; осадок представляет собой тот же самый активный ил, который снова закачивают в аэрационный резервуар. Таким образом, детритофаги рециклизуются, а вода очищается от органического вещества, проходя через указанные водоочистные сооружения, на 90-95%. Излишки активного ила, накапливающиеся в процессе размножения организмов, обычно объединяют с илом-сырцом и в дальнейшем обрабатывают их вместе.

Системы вторичной очистки не устраняют растворенных биогенов. До двух последних десятилетий не ощущалось на водоочистных сооружениях острой необходимости осуществлять дополнительную очистку воды уже после вторичной. Воду после нее просто дезинфицировали хлоркой и сбрасывали в естественные водоемы. Такая ситуация преобладает и сейчас. Однако по мере обострения проблемы эвтрофизации все больше городов вводят еще один этап - доочистку, устраняющую биогены.

Доочистка. После вторичной очистки вода поступает на доочистку, устраняющую один или более биогенов. Для этого существует множество способов. На 100% воду можно очистить дистилляцией или микрофильтрованием. Однако это требует больших затрат. Суммарный объем стоков – около 150 галлонов в день на человека. Очистка такого количества воды названными методами на водоочистных сооружениях слишком расточительна, поэтому в настоящее время разрабатываются и внедряются более доступные способы. Например, фосфаты можно устранить, добавив в воду известь (ионы кальция). Кальций вступает в химическую реакцию с фосфатом, образуя при этом нерастворимый фосфат кальция, который можно удалить фильтрованием. Если избыток фосфата – основная причина эвтрофизации, этого уже достаточно.

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

Выбор места расположения водоочистных сооружений и определение требуемых площадей.

При устройстве хозяйственно-питьевого водоснабжения важное значение имеет вопрос о выборе места расположения водопроводных станций, включающих водозаборные и водоочистные сооружения, насосные станции и водоводы.

Место расположения водозаборных сооружений должно выбираться возможно ближе к водопотребителю. При использовании поверхностного источника водозабор должен быть расположен выше обслуживаемого населенного пункта по течению реки, чтобы поверхностный сток и вышерасположенные населенные пункты не оказывали влияния на качество воды. При использовании подземного источника водоснабжения место расположения колодцев или каптажных сооружений назначают с учетом возможных источников загрязнения подземных вод, направления и скорости подземного потока.

Площадка для размещения водоочистных сооружений должна обеспечить не только возможность организации зоны санитарной охраны, но и иметь удобный рельеф и надежные подъезды к станции.

Желательно, чтобы рельеф территории в границах водопроводной станции обеспечивал движение воды самотеком через все водоочистные сооружения с минимальным объемом земляных работ при минимальном заглублении сооружений в землю.

При выборе площадки водоочистных сооружений необходимо учитывать уровень грунтовых вод, так как высокий уровень грунтовых вод на площадке размещения водоочистной станции может решающим образом повлиять на степень заглубления ос-новных сооружений станции и вызвать значительное увеличение объема земляной подсыпки сооружений, располагаемых вне зданий.

При определении требуемой площади для размещения станции улучшения качества воды следует руководствоваться СНиПом, учитывающим не только производительность станции, что определяет габариты водоочистных сооружений, но и возможность дальнейшего ее расширения в соответствии с развитием водопотребления города. В этой связи важное значение имеет компоновка основных и вспомогательных сооружений станции, минимальная протяженность внутристанционных коммуникаций.

Создание сайта - НИИ Электронных образовательных ресурсов    Design Banda-Panda
Copyright © ЗАО “СПИНОКС” 2017
625049 Тюмень, ул. Московский тракт, 140/1
Написать письмо...
(+7 3452) 30-71-72