Водоподготовка и водопользование

Обобщенные показатели (предельно допустимые значения):

— водородный показатель (рН) — 6—9;

— общая минерализация (сухой остаток), мг/л — 1000;

— жесткость общая, моль/л — 7, 0;

— окисляемость перманганатная, мг/л — 5, 0;

— нефтепродукты, суммарно, мг/л — 0, 1;

— поверхностно-активные вещества анионоактивные, мг/л — 0, 5;

— фенольный индекс, мг/л — 0, 25.

Неорганические вещества (выборочно, не более), мг/л:

— алюминий (А1³⁺) — 0, 5;

— бериллий (Ве²⁺) — 0, 0002;

— железо (Fe, суммарно) — 0, 3;

— кадмий (Cd, суммарно) — 0, 001;

— никель (Ni, суммарно) — 0, 1;

— нитраты (по ) — 45.

Органические вещества (выборочно, не более), мг/л:

— ДДТ (сумма изомеров) — 0, 002;

— линдан — 0, 002;

— 2, 4-Д — 0, 03.

Содержание вредных химических веществ, поступающих и обра­зующихся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения, не должно превышать следующих показателей, мг/л:

— хлор (остаточный свободный) — 0, 3—0, 5;

— хлор (остаточный связанный) — 0, 8—1, 2;

— хлороформ — 0, 2;

— озон остаточный — 0, 3;

— формальдегид — 0, 05;

— полиакриламид — 2, 0;

— активированная кремнекислота (по Si) — 10;

— полифосфаты (по ) — 3, 5.

Благоприятные органолептические свойства воды определяются ее соответствием следующим нормативам (не более):

— запах (баллы) — 2;

— привкус (баллы) — 2
(запах и привкус по баллам определяется специалистами по 5-балльной шкале. При этом, например, отсутствие запаха оценивается в 0 баллов, а резкий запах гниения (сероводород) — в 5 баллов);

— цветность (градусы) — 20;

— мутность (мг/л, по каолину) — 1, 5.

Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием нормативам по показателям общей альфа-и бета-активности, предельные значения которых не должны превышать соответственно 0, 1 и 1, 0 Бк/л.

Контроль качества питьевой воды обеспечивается органи­зацией, осуществляющей эксплуатацию системы водоснаб­жения, службами Санэпидемнадзора, а также независимыми организациями, получившими аттестаты аккредитации Гос­стандарта России.

Источники водоснабжения подразделяют на поверхно­стные, которые включают забор из реки или озера, и подзем­ные. Последние более надежны в санитарно-гигиеническом отношении. Действительно, в случае возможных аварий вода этих источников подвержена загрязнению в значительно меньшей степени.

Подземные воды в зависимости от уровня расположе­ния делятся на почвенные, грунтовые и межпластовые. На рис. 10.19 представлена простейшая схема залегания подзем­ных вод.

Грунтовые подземные воды ненапорные (см. рис. 10.19; поз.1) расположены в первом от поверхности Земли водоносном горизонте. Состав и расход их устойчивы, они достаточно широко используются в качестве источников водоснабжения в сельской местности. Межпластовые воды располагаются в водоносных горизонтах, размещенных между двумя водонепроницаемыми пластами. Состав этих вод отличается большим постоянством. Они хорошо защищены от непосредственного загрязнения поверхностными стоками, и вода таких источников использу­ется, как правило, без очистки и обеззараживания.

В случае, когда необходим большой расход воды, в качестве водоисточников используют реки, водохранилища, озера. Вода таких источников содержит много взвешенных частиц, например песка, мельчайших остатков различных растений и организмов, а также множество небезопасных для здоровья человека микро­организмов. Поэтому воду из открытых источников используют для питьевых целей, как правило, с предварительной очист­кой (водоподготовкой), включающей обеззараживание.

Лимитирующий показатель вредности для водоемов хозяй­ственно-питьевого и культурно-бытового назначения (I кате­гория) используют трех видов: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический; для водоемов рыбохозяйственного назначения (II категория) наряду с указан­ными используют еще два вида ЛПВ: токсикологический и рыбохозяйственный. В табл. 10.9. приведены ПДК некоторых веществ для водоемов.

Таблица 10.9

Вещество	Водоемы I категории	Водоемы II категории
	ЛПВ	ПДК , г/м3 (мг/л)	ЛПВ	П ПДК , г/м3 (мг/л)
Бензол   Бензол	Санитар­но-токсико­логический	0, 5 0, 5	Токсиколо­гический	0, 5   0, 5
Фенолы   Фенол	Органолептический	0, 001 0, 001	Рыбохозяйственный	0, 001   0, 001
Бензин, керосин	То же	0, 1 0, 1	То же То же	0, 01 0, 01
Сu2+ (медь)	Общесани­тарный	1, 0	Токсиколо­гический	0, 01

Водоподготовка. Необходимость очистки воды от загряз­нений возникает в том случае, если качество воды природ­ных источников не удовлетворяет требованиям. Комплекс типовых очистных сооружений включает, как правило, сле­дующие основные элементы: смесители, камеры хлопьеобразования, отстойники или осветлители, фильтры. В соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.02—84 способ обработки воды, состав и расчетные параметры очистных сооружений следует выбирать исходя из конкретных условий.

По принципу перемещения масс воды в очистных соору­жениях различают самотечные и напорные системы. В пер­вых применяются сооружения открытого типа. Поступающая на обработку вода протекает в них самотеком вследствие разницы гидростатических уровней как в различных час­тях сооружений, так и между отдельными сооружениями. В напорных системах используются сооружения закрытого типа, в которых вода циркулирует под давлением, создавае­мым насосной станцией.

Обеззараживание и доочистка. Завершающим этапом подготовки воды для питьевых целей является ее обеззара­живание, которое может быть осуществлено с помощью хло­рирования, озонирования, бактерицидного облучения и других способов. В современной практике очистки воды наиболее широкое распространение получило хлорирование. На водо­проводных очистных станциях для хлорирования используют жидкий хлор, а на станциях небольшой производительно­сти — хлорную известь.

Для осветленной речной воды доза хлора обычно колеб­лется в пределах 1, 5—3, 0 мг/л; при хлорировании подземных вод она не превышает 1—1, 5 мг/л, но в отдельных случаях может потребоваться увеличение дозы хлора из-за присут­ствия в воде гуминовых веществ, закисного железа. Показа­телем правильно определенной дозы хлора служит наличие в воде хлора, остающегося в ней от введенной дозы после окисления находящихся в воде веществ. Согласно современ­ным требованиям концентрация остаточного хлора в воде перед поступлением ее в сеть должна находиться в преде­лах 0, 3—0, 5 мг/л. За расчетную следует принимать ту дозу хлора, которая обеспечивает указанное количество остаточ­ного хлора. Расчетная доза назначается в результате проб­ного хлорирования.

В последние годы для обеззараживания все чаще стали использовать озонирование. Озон весьма эффективен, но быстро разлагается. Несомненным достоинством озони­рования является снижение запахов и привкусов, а также цветности воды. Средняя доза озона составляет 1 мг/л. Для получения 1 кг озона затраты электроэнергии составляют около 25—30 кВт/ч.

Введение озона в воду осуществляют в специальных смеси­телях, куда озон подается через распределительную систему, выполненную, например, в виде пористых труб. Наилучший эффект получается при контактировании озона с водой в виде мельчайших пузырьков.

В некоторых случаях для уничтожения микроорганизмов воду обрабатывают ультрафиолетовыми лучами. Вода, под­вергаемая облучению, должна быть максимально прозрачной для ультрафиолетовых лучей. Для больших городов, с боль­шой протяженностью водопроводных сетей, пока этот спо­соб не используется из-за отсутствия длительного действия ультрафиолетового излучения, которое не позволяет гаран­тировать качество воды от вторичного микробиологического загрязнения.

Давно известен способ обеззараживания воды с использо­ванием соединений серебра, который может быть использо­ван, например, в походных условиях. Бактерицидное действие серебра проявляется при концентрации более 0, 04 мг/л, а при концентрации 0, 1—0, 3 мг/л кишечная палочка отмирает в течение часа. При повышении температуры такое бакте­рицидное действие возрастает. Преимущество серебра перед остальными обеззараживающими реагентами состоит в более длительном бактерицидном действии.

Современные технологии очистки воды, наряду с рассмот­ренными выше стадиями, предусматривают многократное обеззараживание и доочистку на фильтрах с гранулирован­ным активированным углем, что позволяет улучшить каче­ство питьевой воды, особенно в весенний период года. Такая новейшая технология очистки воды используется на Руб­левской водопроводной станции в г. Москве. Для доочистки воды в бытовых условиях применяются фильтры различных конструкций, из которых наибольшее распространение полу­чили фильтры типа «кувшин». Это фильтры наливного типа, в которых основным элементом является фильтрующий эле­мент — картридж. Основу фильтрующей загрузки картриджа составляет в большинстве случаев активированный уголь. В отечественных бытовых фильтрах в качестве адсорбента чаще всего используют активированный уголь марки АГ-8 С, на поверхности гранул которого имеются ионы серебра, что уменьшает вероятность проскока живых микроорганизмов.

Наряду с обеспечением населения питьевой водой, важ­нейшее значение имеет также обеспечение технической водой промышленных предприятий. В большинстве случаев вода в промышленности используется в технологических про­цессах, требования к ее качеству определяются, как правило, характером технологического процесса. На предприятиях, кроме того, требуется вода для хозяйственно-питьевых целей и ликвидации различных чрезвычайных ситуаций, например для тушения пожаров. Требования к технической воде опре­деляются стандартами и нормативами корпораций и пред­приятий. При этом выделяются наиболее крупные источники водопотребления — производства для охлаждения, промывки, парообразования, гидротранспорта, технологические про­цессы, в значительных количествах использующие техниче­скую воду, и т.д.

В большинстве случаев качество питьевой воды удовле­творяет требованиям, предъявляемым к воде, используемой в промышленности. Однако ряд современных производствен­ных потребителей предъявляют к качеству используемой воды столь высокие требования, что им не может удовлетворить ни один природный источник водоснабжения. Эти требова­ния могут быть выполнены только в результате искусствен­ной обработки воды (например, для паровых котлов высокого давления, полупроводниковой промышленности и др.).