Питьевое водоснабжение: особенности выбор системы. Водоснабжение

Водоснабжение – комплекс организационно-технических мероприятий для обеспечения потребителей водой из поверхностных или подземных водоисточников. Совокупность инженерно-технических сооружений, используемых для поставки питьевой воды (либо воды требуемого качества для использования в промышленности) от источника водоснабжения до потребителя через систему наружных и внутренних коммуникаций, называется водопроводом.

Первые водопроводы для водоснабжения населения появились около 3 тыс. лет до н. э. в городах Египта и в Вавилоне. Такие инженерные конструкции представляли собой гончарные, деревянные, а также металлические (свинцовые и медные) трубы, доставляющие воду от водоисточника к потребителям самотёком. В Древнем Риме в целях водоснабжения также применялись самотёчные системы каналов с использованием специальных мостов – акведуков, пересекающих долины, овраги и иные препятствия. В Европе первые централизованные городские водопроводы начали появляться в XII–XIII вв.: первый самотёчный водопровод – в Париже (конец XII в.), водопровод в Лондоне (XIII в.), в немецких городах (XV в.). В XVIII в. началось строительство первых водопроводов для обеспечения водой промышленных предприятий.

В России первые водопроводы самотёчного типа появились при Иване III в Московском Кремле в конце XV в. История централизованного водопровода г. Москвы началась в 1804 г. с открытием Московского (Екатерининского) водопровода, доставлявшего воду из Мытищинских ключей и просуществовавшего до 1823 г., когда обрушилась галерея под Сокольниками. В 1850–1852 гг. инженером-полковником П. С. Максимовым для нужд Замоскворечья были устроены два водопровода с забором воды из реки Москвы . 27 июня 1903 г. была пущена первая очередь Рублёвской водопроводной станции.

Темп постройки водопроводов в России стремительно рос после реформ 1861 г.: до 1861 г. было сооружено только 10 водопроводов, в 1861−1871 гг. – 19, в 1872−1881 гг. – 33, в 1882−1891 гг. – 31, в 1892−1901 гг. – 46, в 1902−1911 гг. – 66. Всего в 1913 г. в России было 219 городских водопроводов.

За годы Советской власти водоснабжение получило большое развитие как по числу водопроводов и протяжённости водопроводных линий, так и по водообеспечению населения и других потребителей. К 1968 г. в СССР число городов, имеющих централизованное водоснабжение, составляло 1600, рабочих посёлков – 2520; протяженность водопроводных линий по сравнению с 1913 г. выросла в 34 раза, а общее количество подаваемой в городские водопроводы воды – приблизительно в 40 раз.

Обеспеченность системами водоснабжения

По данным Всемирной организации здравоохранения в 2014 г. в мире 748 млн чел. не были обеспечены надлежащими системам водоснабжения, а 1,8 млрд чел. использовали воду из источников водоснабжения с фекальным загрязнением. Ниже приведены данные по динамике обеспеченности питьевой водой городского и сельского населения в различных регионах мира в 1990–2012 гг. (по данным Международного банка реконструкции и развития).

В России функционирует более 12 тыс. коммунальных и 50 тыс. ведомственных водопроводов, обеспечивающих 68% населения водопроводной водой из поверхностных водных объектов и 32% – из . В сельских населённых пунктах 88% подаваемой водопроводами воды приходится на долю подземных источников водоснабжения. Примерно половина сельского населения России на 2010 г. не была обеспечена централизованным водопроводом. Пятая (по некоторым экспертным данным – третья) часть систем централизованного питьевого водоснабжения страны не обеспечивает выполнение санитарных норм и правил.

Системы водоснабжения

Основные компоненты системы водоснабжения:

Ниже приведена классификация систем водоснабжения.

Схема водоснабжения зависит от типа источника водоснабжения, природно-климатических условий и характера водопотребления в каждом отдельном регионе.

Нормативы качества питьевой воды

Качество питьевой воды – это совокупность свойств и характеристик воды, обусловливающих её пригодность для удовлетворения потребностей человека. Качество питьевой воды устанавливается нормативами гигиенических требований и должно строго соответствовать им перед поступлением в распределительную сеть.

Стандарты качества питьевой воды начали вводиться в первой половине XX в. В СССР (первым в Европе и вторым в мире после США) временный стандарт питьевой воды был разработан в 1937 г. В 1940 г. был разработан основной стандарт качества питьевой воды, утверждённый в качестве ГОСТ 2874-45 «Вода питьевая». Принципиальной основой нового стандарта было признание важности дифференцированного подхода к оценке качества питьевой воды и воды источников. В 1954 г. стандарт качества питьевой воды был пересмотрен, и по поручению Главной санитарной инспекции Министерства здравоохранения СССР разработан ГОСТ 2874-54. Были введены нормативы для таких тяжёлых металлов, как бериллий, молибден, стабильный стронций, селен, а также для фтора (ввиду доказательства прямого влияния его содержания в питьевой воде на возникновение кариеса).

На сегодняшний день качество питьевой воды в Российской Федерации определяется требованиями СанПиН 2.1.4.10749-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды», а также рядом других нормативных документов, в которых приведен список более чем 1300 вредных веществ и их предельно допустимых концентраций (ПДК). По большинству показателей СанПиН соответствует зарубежным.

Ниже приведено сравнение нормативов качества питьевой воды в странах России, Евросоюза, США и рекомендаций Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ).

Нормативы качества питьевой воды для таких основных групп, как металлы (алюминий, титан, хром, железо, никель, медь, цинк, кадмий, свинец, ртуть и др.), неорганические и органические соединения, сопоставимы, хотя различаются по специфическим загрязняющим веществам . Так, в стандарте питьевой воды США регулируется обширная группа опасных органических соединений (более 50 видов). Рекомендации ВОЗ наиболее детальны в части неорганических веществ (тяжёлые металлы, нитраты и нитриты); органических веществ (~30 показателей), пестицидов (~40 показателей); дезинфектантов водоподготовки (более двадцати соединений брома и хлора); веществ, влияющих на вкус, цвет и запах воды.

Нормативы качества питьевой воды ПДК, микрограмм на литр (мкг/л)

Источники водоснабжения

Источниками воды для систем водоснабжения могут быть подземные, поверхностные воды и атмосферные осадки.

К подземным водам относят: подрусловые, грунтовые , межпластовые, артезианские, карстовые и шахтные (проникающие в выработанное при добыче полезных ископаемых подземное пространство). Подземные воды характеризуются постоянством состава, температуры, значительной минерализацией и жёсткостью, низким содержанием органических веществ, наличием растворённых газов, повышенным содержанием железа и марганца, низкой санитарно-эпидемиологической опасностью.

К поверхностным водам относят реки , озёра , водохранилища , пруды , каналы , моря. Их состав определяется геоморфологическими, климатическими и санитарно-эпидемиологическими факторами. Пресные поверхностные воды отличаются вариациями состава и температуры в течение года, которые объясняются влиянием водосборной территории и протеканием различных физико-химических и биохимических процессов. Главный недостаток поверхностных водоисточников – уязвимость к антропогенным загрязнениям водосборной территории.

К атмосферным водам относят снеговые и дождевые осадки. Атмосферные воды отличаются низкой степенью минерализации. Состав атмосферных вод определяется чистотой атмосферы, гидрогеологическими свойствами грунтов бассейна водосбора, способом их накопления и хранения.

В настоящее время в странах, испытывающих дефицит природных источников пресной воды (например в странах Персидского залива, в Испании, на Кипре и др.), широко используют морскую воду, опресняя её мембранными методами.

Для технического водоснабжения и гидромелиорации могут использоваться доочищенные сточные воды.

*Характеристика систем питьевого водоснабжения

Различают централизованную и децентрализованную системы водоснабжения. При децентрализованном (местном) водоснабжении потребитель берет воду непосредственно из водоисточника – родника, колодца. Распространено в сельской местности. Такое водоснабжение менее благоприятно в санитарном отношении – при получении и транспортировке воды возможно ее загрязнение.

При централизованном водоснабжении вода подается потребителю в дома с помощью водопровода. Обычно для централизованных водоисточников используется вода поверхностных или подземных источников. Вода из подземных источников(артскважин ) используется для небольших населенных пунктов. Преимущество этого способа – воду не надо подвергать очистке и можно делать водозабор в самом населенном пункте. Водопровод в этом случае состоит из скважины + насоса первого подъема, поднимающего воду из артскважины в сборный резервуар + сборного резервуара + насоса второго подъема, забирающего воду из резервуара и подающего в + бак водонапорной башни + разводящей сети, в которую вода течет из бака самотеком.

Воду из открытых водоемов надо очищать и дезинфицировать. При этом методе водопровод состоит из: водозаборного сооружения + насоса 1-го подъема на очистные сооружения + водопроводной станции, где вода очищается и обеззараживается + резервуара чистой воды + насоса 2-го подъема + бака водонапорной башни + разводящей сети в дома.

· Охрана источников водоснабжения.

Пресная вода является возобновляемым, но ограниченным и уязвимым для загрязнения природным ресурсом. Поэтому ее источники для питьевого водоснабжения в РФ охраняются как основа жизнедеятельности и безопасности народов, ею пользующихся. В будущем пресная вода будет самым ходким и прибыльным товаром для нашей страны, особенно из рек Сибири. Использование вод в РФ регулируется Водным Кодексом РФ (1995), в частности ст.3 определяет права граждан на чистую воду и благоприятную водную среду.

Охрана источников водоснабжения обеспечивается в соответствии с Санитарными правилами «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (2001). Они требуют: 1) создания санитарных охранных зон и 2) охрану поверхностных вод от загрязнения сточными водами.

Зона санитарной охраны – это специально выделенная территория, связанная с источником водоснабжения и водозабором. Зачем нужны зоны санитарной охраны? Каждый водоем – это сложная живая система, где обитают растения и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают, что обеспечивает самоочищение водоема. Значит, зоны нужны для его самоочищения. Кроме того, зоны нужны для ограничения попадания в водоемы загрязнений. Для разных водоисточников организуются разные зоны: для поверхностных (рек, озер) – 3 пояса, для артскважин - 2 и для колодцев – 1 пояс.

Первый пояс – зона строго режима – непосредственно защищает место водозабора и территорию от загрязнения и посторонних людей. На земле – это забор с колючей проволокой и строгим режимом охраны. На проточном водоеме – реке – такая же ограда и охрана на 200м по течению вверх и на 100 м – вниз. Для непроточных водоемов - небольших озер – вся территория озера. Для артскважин – ограда в радиусе 50 м для безнапорных и 30м – для напорных. На территорию 1-го пояса не допускаются посторонние, не разрешается проживание, строительство, купание, рыбная ловля, катание на лодках. Территория его благоустроена и асфальтирована.

Второй пояс – зона ограничений – охватывает всю территорию, которая может влиять на качество воды в месте водозабора. Он определяется расчетным способом для каждого водоема – с учетом времени пробега воды от границ пояса до места водозабора. Для реки – на пространство, которое она проходит за 3-5 суток. Для крупных рек это вверх - 20-30 км, средних 30-60 км, а для малых охватывает ее всю до истоков. Вниз по течению – не менее 250 м по реке и 1000 м по берегу. Для непроточных водоемов – радиус 3-5 км. Для артскважин – 200-9000 суток пробега – это время, в течение которого проникшие микробы погибают. Во 2 поясе ограничивается всякая производственная и хозяйственная деятельность, ограничивается сток сточных вод, массовые купания, промышленное рыболовство.

Третий пояс – зона санитарных ограничений. Применяетсядля открытых водоемов: в нем запрещается разработка полезных ископаемых, размещение кладбищ и животноводческих ферм.

Контроль за качеством питьевой воды осуществляется в соответствии с Федеральным законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (1999). Этим законом введен санитарно-эпидемиологический мониторинг: автоматическое слежение за качеством питьевой воды.

К сведению: В Москве автоматическая оценка качества питьевой воды осуществляется одновременно по 180 показателям лабораториями Мосводоканала, ГУП «Мосводосток», ЦГСЭН. и российско-французским аналитическим центром «Роса» по всему движению воды от источников до кранов потребителей: в 90 точках на источниках водоснабжения, в 170 точках на водопроводных станциях и в 150 на распределительной сети. Ежесуточно выполняется до 4000 физико-химических, 400 микробиологических и 300 гидробиологических анализов воды.

· Система очистки и обеззараживания питьевой воды

Чтобы пресная вода стала питьевой для централизованного водоснабжения надо ее обработать - очистить и обеззаразить. Гигиенические требования к качеству питьевой воды изложены в Санитарных правилах «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (2001). В соответствии с этими требованиями производятся очистка (осветление, обесцвечивание) и обеззараживание.

Основная цельочистки – освобождение от взвешенных частиц и окрашенных коллоидов. Это достигается 1) отстаиванием, 2) коагуляцией и 3) фильтрацией. После прохождения воды из реки через водозаборные решетки, в которых остаются крупные загрязнители, вода поступает в большие емкости – отстойники, при медленном протекании через которые за 4-8 час. на дно выпадают крупные частицы. Для осаждения мелких взвешенных веществ вода поступает в емкости, где коагулируется – добавляется в нее полиакриламид или сульфат алюминия, который под влиянием воды становится, подобно снежинкам, хлопьями, к которым прилипают мелкие частицы и адсорбируются красящие вещества, после чего они оседает на дно резервуара. Далее вода идет на конечную стадию очистки – фильтрацию: медленно пропускается через слой песка и фильтрующую ткань – тут задерживаются оставшиеся взвешенные вещества, яйца гельминтов и 99% микрофлоры.

Далее вода идет на обеззараживание от микробов и вирусов. Для этого используется хлорирование воды газом (на крупных станциях) или хлорной известью (на мелких). При добавлении хлора к воде он гидролизуется, образуя хлористоводородную и хлорноватистую кислоты, которые, легко проникая через оболочку микробов, убивают их.

Эффективность хлорирования воды зависит от: 1) степени очистки воды от взвешенных веществ, 2) введенной дозы, 3) тщательности перемешивания воды, 4) достаточной экспозиции воды с хлором и 5) тщательности проверки качества хлорирования по остаточному хлору. Бактерицидное действие хлора выражено в первые 30 мин и зависит от дозы и температуры воды – при низкой температуре дезинфекция удлиняется до 2 часов.

Хлор активно поглощается недоочищенными органическими веществами, прошедшими все степени очистки (гуминовыми веществами, органикой навоза и распавшимися цветущими водорослями) – это называется хлорпоглощаемость воды. В соответствии с санитарными требованиями в воде после хлорирования должно оставаться 0,3-0,5 мг/л, так называемого, остаточного хлора. Поэтому через определенное время определяется хлорпоглощаемость воды по остаточному хлору – летом через 30 мин., зимой через 2 часа – и соответственно добавляется доза хлора сверх остаточной. Контроль качества дезинфекции воды осуществляется по остаточному хлору и по бактериологическим анализам. В зависимости от примененной дозы различают обычное хлорирование – 0,3-0,5 мг/л и гиперхлорирование – 1-1,5 мг/л, применяемое в период эпидемической опасности. До потребителя должна доходить вода с остаточным хлором не менее 0,3 мг\л – этим предупреждается ее загрязнение на этапах транспортировки по трубам, где она может загрязняться через трещины в них. Наличие этой дозы в воде из крана в квартире является гарантией ее обеззараживания.

· Обеззараживание индивидуальных запасов воды в домашних и полевых условиях

Для обеззараживание индивидуальных запасов воды в домашних и полевых условиях применяются следующие метода:

1) кипячение – самый простой способ уничтожения микроорганизмов в воде; при этом многие химические загрязнения сохраняются;

2) использование бытовых приборов - фильтров, обеспечивающих несколько степеней очистки; адсорбирующих микроорганизмы и взвешенные вещества; нейтрализующих ряд химических примесей, в т.ч. жесткость; обеспечивающих поглощение хлора и хлорорганических веществ. Такая вода обладает благоприятными органолептическими, химическими и бактериальными свойствами;

3) «серебрение» воды с помощью специальных приборов путем электролитической обработки воды. Ионы серебра эффективно уничтожают всю микрофлору; консервируют воду и позволяют ее долго хранить, что используется в длительных экспедициях на водном транспорте, у подводников для сохранения питьевой воды в течение продолжительного времени. Лучшие бытовые фильтры используют серебрение в качестве дополнительного метода обеззараживания и консервации воды;

4) в походных условиях пресную воду обрабатывают таблетками с хлором: пантоцидом, содержащим хлорамин (1 табл. – 3 мг активного хлора), или аквацидом (1 табл. – 4 мг); а также с йодом - йод-таблетки (3 мг активного йода). Необходимое к применению число таблеток рассчитывается в зависимости от объема воды.

· Нормы водопотребления в зависимости от степени благоустройства и системы водоснабжения населенного пункта

Нормы водопотребления жителей зависят от благоустройства домов и систем водоснабжения:

А) воду берут из колонок на улицах (канализация отсутствует) - 30-60 л/сут на 1 жителя в день;

Б) с внутренним водопроводом и выгребной канализацией, без ванны и горячего водоснабжения (не канализованные) – 125- 160 л/сут на 1 жителя в день;

В) то же + ванны + местный водонагрев (частично канализованные) - 170– 250 л/сут на 1 жителя в день;

Г) то же + централизованное обеспечение горячей водой – 250-350 л/сут на 1 жителя в день;

Д) для городов Москвы и Петербурга нормой считается 400-500 л/сут на 1 жителя в день.

· Контроль за устройством и эксплуатацией колодцев

На медработников, работающих на территории сельского участка, возлагается контроль за устройством и эксплуатацией колодцев. За основу берутся Санитарные правила «Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» (1996). Обеззараживание воды в колодцах по эпидемическим показаниям (при возникновении кишечных инфекционных заболеваний среди пользующихся колодцем) производится в керамических сосудах, в которые закладывается хлорная известь, и они подвешиваются в колодце на 1,5-2 мес., потом содержимое их заменяется. Ежегодно проводится профилактическая чистка колодка: в плановом порядке, весной вода из колодца вычерпывается, очищаются стенки и дно от осадков, стенки обмываются 3-5% раствором хлорной извести. После наполнения водой, добавляют 1% раствор хлорной извести из расчета по 1 ведру на 1 м 3 , перемешивают и оставляют на 10-12 часов, затем воду вычерпывают до исчезновения хлорного запаха, после чего колодец считается очищенным.

Контрольные вопросы

1) Физические и органолептические свойства воды.

2) Роль воды в природе и в быту (физиологическая роль, хозяйственно-бытовое и санитарно-

гигиеническое значение воды).

3) Самоочищение воды в источниках.

4) Характеристика источников водоснабжения.

5) Санитарные зоны охрана источников водоснабжения.

6) Причины загрязнений источников водоснабжения.

7) Характеристика систем водоснабжения.

8) Система очистки питьевой воды из источников водоснабжения.

9) Организация дезинфекции питьевой воды на водных станциях.

10) Нормы водопотребления в зависимости от степени благоустройства и системы водоснабжения населенного пункта.

11) Методы обеззараживания индивидуальных запасов воды.

12) Контроль за устройством и эксплуатацией колодцев.

13) Возможности Мирового океана в снабжении пресной водой.

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ

ЗНАНИЯ:

1) Химический состав воды.

2) Геохимические эндемии.

3) Причины и источники загрязнения источников питьевого водоснабжения.

4) Условия и сроки выживания патогенных микроорганизмов в воде.

5) Инфекционные заболевания и гельминтозы, передаваемые водным путем.

6) Особенности водных эпидемий.

7) Требования к питьевой воде.

УМЕНИЯ:

1) Выявление причин возникновения инфекционных заболеваний, передаваемых водным

2) Обучение населения методам профилактики.

1) Гигиеническое значение воды.

2) Химический состав воды Роль воды в распространении неинфекционных заболеваний.

Геохимические эндемии.

3) Роль воды в распространении инфекционных заболеваний:

· инфекционные заболевания и гельминтозы, передаваемые водным путем;

· условия и сроки выживания патогенных микроорганизмов в воде;

· особенности водных эпидемий.

4) Профилактика эндемических и эпидемических заболеваний, связанных с качеством питьевой

воды. Гигиенические требования к качеству питьевой воды (химические и

бактериологические показатели).

5) Специальные мероприятия по обработке питьевой воды для профилактики эндемических и

эпидемических заболеваний.

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ. МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Система хозяйственно-питьевого водоснабжения может быть централизованной и нецентрализованной (местной). Наиболее благоприятна для крупных и средних населенных мест централизованная система водоснабжения, которая предполагает доставку воды по трубопроводам каждому потребителю. Однако значительное число сельских населенных пунктов России использует местное водоснабжение, при котором вода из подземных источников забирается потребителем непосредственно в месте ее добычи без разводящей сети.

Гигиеническая характеристика централизованного водоснабжения из подземных источников. Централизованное водоснабжение из подземных источников можно считать оптимальным для поселков и небольших городов. При ограниченном дебите подземных водоисточников вода

отличается высоким качеством и постоянством состава, что не требует дорогостоящего оборудования для очистки. В ряде случаев подземные источники используются и для централизованного водоснабжения крупных городов в качестве дополнительных или резервных.

При выборе подземного источника следует отдавать предпочтение глубоким межпластовым водам, которые наиболее надежны в химическом и эпидемиологическом отношении. Чем глубже залегание водоносного горизонта, чем надежнее водоупорные перекрытия и чем дальше от места водозабора они выходят на поверхность, тем надежнее и стабильнее санитарные показатели воды. В такой ситуации решающим становится защита скважины от возможных поверхностных загрязнений.

Подземные воды берут горизонтальным и вертикальным способом. Горизонтальный способ водозабора применяется, как правило, при выходе мелко залегающих водоносных горизонтов, в том числе грунтовых вод, на поверхность на склонах оврагов и берегах рек. Санитарная надежность таких вод не всегда достаточна, поэтому для централизованного водоснабжения этот способ вододобычи используется редко.

Наиболее эффективны и часто применяются глубокие вертикальные буровые скважины глубиной до нескольких сотен метров, достигающие любого водоносного горизонта. При бурении стенки скважины плотно укрепляются металлическими обсадными трубами по телескопическому принципу. Нижний конец трубы имеет перфорированные стенки для фильтрации воды, поступающей из водоносного слоя, от механических примесей.

Если подобная скважина питается напорными водами, то ее называют артезианской. Для добычи воды из водоносных горизонтов, не имеющих повышенного давления, используют поршневые или центробежные насосы первого подъема. Вода подается для хранения в резервуары, из которых насосная станция второго подъема перекачивает воду в водопроводную сеть. Соединения между звеньями указанной цепи должны быть обязательно герметичными. С целью защиты устья скважины от поверхностного загрязнения площадку вокруг верхней части обсадной трубы, выступающей над поверхностью земли на 0,5 м, асфальтируют с уклоном от скважины.

Несмотря на то что чаще всего подземные воды, выбираемые для водоснабжения, удовлетворяют бактериологическим требованиям к питьевой воде, в отдельных случаях приходится проводить дополнительное обеззараживание хлорированием. Причинами этого могут слу-

жить плохая герметизация оголовка скважины, недостаточно надежная изоляция водоносных горизонтов между собой и от поверхностных водоемов, эпизодическое ухудшение микробного состава воды, паводок, осложнение эпидемической обстановки и др. Ввиду относительно небольшого содержания в добываемой воде органических веществ и механических примесей коагуляция не проводится, а для дезинфекции используют малые дозы хлора с остаточным свободным хлором в питьевой воде на уровне 0,3-0,5 мг/л. Газообразный хлор или хлорную известь подают в таких случаях либо в заборный узел насосов первого подъема, либо в резервуар хранения воды, что позволяет обеспечить достаточную экспозицию до поступления питьевой воды потребителю.

Централизованное водоснабжение из поверхностных источников. Водопровод для обеспечения населения водой из поверхностных водоемов - сложная многоступенчатая конструкция. Он включает в себя головные сооружения и распределительную сеть.

В состав головных сооружений входят водозаборный узел, насосные станции и устройства очистки воды. В зависимости от особенностей водоема и гидрогеологических условий водозабор может осуществляться различными способами. Так, в русловые водоприемники вода поступает либо самотеком, либо по всасывающим трубам с помощью насосов. В береговые колодцы вода поступает непосредственно, фильтруясь через толщу грунта. Вода из реки может также накапливаться в искусственных заливах - ковшах, вход в которые направлен или против течения, или по течению реки. Во всех случаях функции водоприемников состоят в накоплении достаточного количества воды, ее фильтрации от грубых механических примесей и отстаивании.

Далее вода из водоприемников насосами первого подъема подается на очистные сооружения. После очистки и обеззараживания питьевую воду перекачивают насосы второго подъема в водопроводную сеть населенного пункта.

Принципы и методы повышения качества воды. Повышение качества воды из поверхностных водоемов осуществляется в двух основных направлениях.

В соответствии с первым направлением на начальном этапе проводится очистка воды от механических, в том числе и микроскопических примесей. Задачей этого этапа является достижение приемлемых органолептических свойств воды, и в первую очередь прозрачности, что для населения имеет немаловажное значение. Этот метод называется осветлением воды и обеспечивается отстаиванием, фильтрацией и

коагуляцией. Одновременно с удалением взвешенных неорганических и органических примесей вода в некоторой степени обесцвечивается и дезодорируется. Однако для этих целей при необходимости можно применять и специальные методы очистки и улучшения свойств воды.

Вторым, не менее важным направлением повышения качества воды является обеспечение ее эпидемической безопасности. Для этой цели используют различные методы обеззараживания, чаще хлорирование и реже озонирование. В отдельных случаях вода может подвергаться аммонизации, обработке солями тяжелых металлов, ультрафиолетовому облучению и др.

Методы очистки воды. Освобождение от механических примесей забираемой из поверхностных источников воды проводится в несколько этапов. В самом простом случае при очистке моделируются естественные условия самоочищения подземных вод, когда вода сначала отстаивается, а затем фильтруется через мелкопористый материал.

На первом этапе очистки вода поступает в горизонтальные или вертикальные отстойники. Более распространены горизонтальные отстойники - резервуары прямоугольной формы. Вода в них движется горизонтально по направлению продольной оси. В вертикальных отстойниках - резервуарах цилиндрической или прямоугольной формы с конусообразным дном вода подается через трубу снизу и медленно поднимается вверх. Осаждение взвеси основано на резком замедлении тока воды при переходе из узкой входной трубы в полость отстойника. Так, скорость движения воды в горизонтальных отстойниках составляет 2-4 мм/с, в вертикальных - менее 1 мм/с, а время прохождения воды через отстойник достигает 8 ч. Создаются условия для осаждения взвеси, близкие к таковым в неподвижной воде, когда основным действующим фактором становится собственная тяжесть взвешенных частиц.

На втором этапе вода, освобожденная от крупнодисперсных примесей, подается на медленные фильтры, которые представляют собой емкости, заполненные песком. Профильтрованная вода отводится через дренаж в нижней части емкости. Такой фильтр должен «созреть», т.е. должна образоваться активная биологическая пленка, состоящая из адсорбированных взвешенных частиц, планктона и бактерий в верхней части песчаного слоя. Пленка имеет поры столь малого диаметра, что сама является эффективным фильтром для мелкодисперсных частиц, яиц гельминтов и бактерий. К несомненным достоинствам медленных фильтров относятся равномерная, близкая к естественной фильтрация, при которой задерживание бактерий

достигает 99%, а также простота устройства. Однако фильтрация в таких фильтрах происходит очень медленно и составляет лишь 10 см вод. ст./час. Кроме того, в такой классической схеме очистки воды не используется коагуляция, в связи с чем в данном виде эта схема в настоящее время почти не применяется.

В современных условиях для ускорения и повышения эффективности выпадения взвеси и коллоидных веществ перед отстаиванием воды проводится ее коагуляция. Задача коагуляции состоит в укрупнении коллоидных частиц, более быстром образовании и осаждении хлопьев.

Наиболее распространенный коагулянт - сернокислый алюминий - в воде гидролизуется и вступает в реакцию с бикарбонатами кальция и магния, определяющими устранимую жесткость и щелочность воды. В результате реакции образуется коллоидный раствор гидрата окиси алюминия, который в дальнейшем коагулирует с образованием хлопьев. Одновременно коагулянт способствует нейтрализации заряда находящихся в воде собственных коллоидных частиц, их агломерации и хлопьеобразованию. Появившиеся крупные хлопья оседают, адсорбируя на своей поверхности мелкодисперсные взвешенные частицы, бактерии и водоросли, что в итоге приводит к эффективному осветлению воды и способствует ее обесцвечиванию.

В некоторых случаях в качестве коагулянта используют сернокислые и хлорные соли железа. Однако в связи с коррозийными свойствами, а также с раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки эти препараты не нашли широкого применения.

Для ускорения и улучшения хлопьеобразования в практике водоснабжения одновременно применяются высокомолекулярные флоккулянты. К ним относятся активированная кремниевая кислота, щелочной крахмал, альгинат натрия и др. Однако наиболее широкое применение у нас в стране получил синтетический нетоксичный препарат полиакриламид (ПАА), чьи флоккулирующие свойства значительно превышают действие других известных веществ.

Очень важным условием эффективной коагуляции воды является правильная схема применения коагулянта. Коагулянт вносят в воду в специальных камерах реакции, расположенных перед отстойниками. Растворение коагулянта и полноценный процесс хлопьеобразования продолжаются 20-45 мин. Чтобы хлопья не оседали и в то же время не разбивались, скорость движения воды должна поддерживаться в камерах реакции в пределах от 0,2 до 0,6 м/с при одновременном

перемешивании. «Созревший» раствор подается в отстойники, где крупные хлопья оседают и осветляют воду. Если коагулянт вносить непосредственно в отстойник, то вода успевает пройти более половины его длины, прежде чем образуются хлопья, что существенно снижает эффективность коагуляции. Кроме того, растворившийся, но еще не гидролизовавшийся коагулянт может проходить через фильтры и выпадать в виде хлопьев уже в очищенной воде.

Рассмотренная система очистки воды с медленными фильтрами в настоящее время используется в нашей стране лишь на малых, чаще всего сельских водопроводах. Для городского водоснабжения требуются более мощные и вместе с тем компактные сооружения.

Таким требованиям отвечают нашедшие в последние годы широкое применение скорые фильтры. Это бетонные резервуары с двойным дном. Нижнее дно сплошное, а верхнее - перфорированное, что обеспечивает дренажные свойства фильтра. На перфорированное дно укладывают поддерживающий слой гравия, а на него - слой промытого речного песка. Вода для фильтрации подается сверху и отводится снизу через дренажное пространство. Фильтры промывают чистой питьевой водой, подаваемой снизу вверх.

Производительность обычных скорых фильтров приблизительно в 50 раз выше, чем медленных, и достигает 5 м3/ч, что является несомненным преимуществом. Однако и загрязнение фильтрующего слоя происходит в скорых фильтрах значительно быстрее. Если замена фильтрующего слоя в медленных фильтрах проводится 1 раз в 1,5-2 мес, то скорые фильтры приходится промывать 2 раза в сутки. Несколько ниже у скорых фильтров и способность задерживать бактерии, которая составляет 95%. Это объясняется высокой скоростью пропускания воды, а также тем, что полноценная биологическая пленка в песчаном слое образоваться не успевает. Ее роль в скорых фильтрах выполняет слой из неосевших в отстойниках хлопьев флоккулянта.

Еще большей производительностью обладают модернизированные скорые фильтры с двухслойной загрузкой. В них верхний фильтрующий слой представлен антрацитовой крошкой, а нижний - кварцевым песком. Благодаря образованию центров коагуляции на крупных частицах антрацитовой крошки в верхнем слое задерживается значительное количество крупнодисперсной взвеси. Песчаный слой в таких фильтрах меньше забивается коллоидными частицами, что позволяет проводить фильтрацию со скоростью 10 м вод. ст./ч с сохранением прежней эффективности адсорбции бактерий.

Академией коммунального хозяйства разработаны новые фильтры АКХ, в которых устранен недостаток односторонней фильтрации обычных фильтров. В фильтрах АКХ вода подается как сверху, так и снизу, а профильтрованную воду отводят из средней части фильтра через специальное дренажное устройство. Такой принцип фильтрации позволяет повысить производительность очистки воды до 12-15 м3/ч.

Наконец, наиболее удобной и эффективной моделью скорых фильтров следует считать разработанный также Академией коммунального хозяйства контактный осветлитель (КО). В нем максимально используется принцип контактного осветления на крупнозернистом слое. Так же, как и в обычных скорых фильтрах, в КО нижний слой загрузки состоит из гравия, а верхний - из кварцевого песка. Очищаемая вода в фильтрах этой конструкции подается снизу вверх.

Однако в отличие от стандартной двухступенчатой схемы очистки воды с использованием отстойников раствор коагулянта в КО добавляется непосредственно перед подачей воды в фильтр. За очень короткий промежуток времени происходит контакт коагулянта с коллоидами воды. Дальнейшее осветление осуществляется уже не в свободном объеме, как в отстойниках, а на зернах загрузки. Процесс контактной коагуляции идет быстрее и полнее в результате образования на гравии крупных хлопьев и задержки на них взвеси. Грязеемкость таких фильтров значительно повышена. Скорость фильтрации достигает 5-6 м3/ч, а полный цикл обработки воды составляет около 8 ч.

Поскольку одноступенчатая схема полностью заменяет камеры реакции, отстойники и фильтры вместе взятые, метод контактного осветления следует признать наиболее перспективным для водоснабжения крупных населенных пунктов. Такая схема очистки воды широко применяется в настоящее время на самых крупных водопроводах Российской Федерации, в том числе в Москве, СанктПетербурге, Нижнем Новгороде, Челябинске, Уфе и др.

Следует отметить, что хотя адсорбция микроорганизмов при осветлении и фильтрации воды весьма велика, полной гарантии эпидемической безопасности такая схема очистки не обеспечивает. В связи с этим после очистки на фильтрах вода проходит обеззараживание.

Методы обеззараживания воды. Из таких известных методов обеззараживания воды, как хлорирование, озонирование, йодирование, обработка солями тяжелых металлов, ультрафиолетовое облучение, действие ионизирующей радиации, ультразвука, в настоящее время наиболее широко распространено хлорирование. В связи с техни-

ческими, экономическими и гигиеническими преимуществами этот метод обеззараживания применяется сейчас повсеместно.

Впервые хлорную известь для очищения воды предложил русский врач П. Карачаров в 1853 г. В 1881 г. Р. Кох подтвердил в эксперименте антисептические свойства хлорной извести. Практически использовал хлорную известь для дезинфекции питьевой воды австрийский ученый Траубе в 1896 г. во время эпидемии в г. Поле. Первое хлорирование питьевой воды в России было проведено С.К. Дзержиговским в 1908 г. в связи с эпидемией холеры. В 1910 г. он применил хлорирование водопроводной воды в Кронштадте. С 1911 г. водопроводная вода хлорируется в Ростове-на-Дону, а с 1912 г. - в Санкт-Петербурге. С этого времени обеззараживание воды препаратами хлора нашло широкое применение на водопроводах всего мира, забирающих воду из поверхностных водоемов или из недостаточно надежных подземных источников.

Для дезинфекции воды используют газообразный хлор или хлорную известь. В московском водопроводе применяется в основном газообразный хлор. В отдельных случаях можно применять и такие хлорсодержащие препараты, как соединения гипохлорита кальция, дихлоризоциануровой кислоты, двуокиси хлора и др.

Молекулярный хлор в воде гидролизуется с образованием хлорноватистой и хлористоводородной кислот. Нестойкая хлорноватистая кислота, в свою очередь, диссоциирует, в результате чего образуется гипохлоритный ион:

Cl2 + H2O = HOCl + HCl HOCl = H+ + OCl-

Основное биологическое действие оказывают хлорноватистая кислота и гипохлоритный ион, которые вместе и обозначают понятием «активный хлор». В сухой хлорной извести, применяемой в водоснабжении, содержится не менее 25% активного хлора.

Активный хлор легко проникает в бактериальные клетки и инактивирует ферменты, содержащие SH-группы. В первую очередь это относится к дегидрогеназе глюкозы, а также к другим ферментам, обеспечивающим окислительно-восстановительные процессы клетки. Нарушение обмена веществ приводит к гибели бактерий.

Достаточная эффективность хлорирования обеспечивается рядом условий. Так, вода должна быть предварительно освобождена от взвешенных коллоидных веществ, которые, окутывая бактерии, защищают их от воздействия хлора.

Эффективность обеззараживания зависит от вида микроорганизмов. Наиболее устойчивы в этом отношении спорообразующие микроорганизмы и вирусы. Легче поддаются действию хлора бактерии группы кишечной палочки.

Важно также обеспечить хорошее перемешивание хлора в объеме воды и достаточную длительность его действия. Оптимальным следует считать контакт воды с хлором в теплое время года в течение 30 мин, а в холодное - 60 мин.

Наконец, полное обеззараживание происходит при внесении достаточного количества хлора. Хлор, поступающий в воду, связывается микроорганизмами, органическими веществами и недоокисленными неорганическими соединениями, что составляет хлорпоглощаемость воды. После связывания активного хлора в воде должно остаться некоторое количество свободного остаточного хлора. Обеззараживание воды считается надежным, если остаточный хлор составляет 0,3-0,5 мг/л. Таким образом, необходимая доза хлора представляет собой сумму хлорпоглощаемости воды и остаточного активного хлора. Она определяется опытным путем. При обычном хлорировании хлорпотребность воды относительно невелика и достигает 1-3 мг/л активного хлора.

В отдельных случаях нужны более эффективные методы обеззараживания. Так, при повышенном органическом и бактериальном загрязнении воды водоемов паводковыми и ливневыми стоками применяют двойное хлорирование и суперхлорирование (перехлорирование, гиперхлорирование).

При двойном хлорировании хлор вводят в воду первый раз в смеситель перед отстойниками, что облегчает коагуляцию и подавляет рост бактерий на фильтре. При таком способе второе хлорирование воды после фильтрации происходит значительно эффективнее.

Суперхлорирование отличается от обычного хлорирования тем, что хлор подают в повышенных дозах - 5-10 мг/л и более. Это, несомненно, существенно повышает скорость и надежность обеззараживания. Однако появляются и неблагоприятные последствия: уровень остаточного хлора достигает 1-5 мг/л. Поскольку пороговая концентрация хлора в питьевой воде по органолептическому признаку составляет 0,5 мг/л, такая вода нуждается в дополнительной обработке. Дехлорирование осуществляют химической реакцией с гипосульфитом и сернистым газом или сорбцией активированным углем.

Нередко встречаются случаи загрязнения водоемов промышленными и городскими ливневыми стоками, содержащими соединения

фенола. Образовавшиеся при хлорировании такой воды даже малыми дозами хлора хлорфенолы придают питьевой воде неприятный «аптечный» запах, что крайне отрицательно воспринимается населением. Это явление предупреждается предварительным внесением в воду аммиака. Преаммонизация заключается во внесении аммиака или его солей в воду за несколько секунд до подачи хлора. Хлор связывается с аммиаком, и образуются хлорамины, оказывающие мощное и длительное обеззараживающее действие.

В последнее десятилетие значительно изменилось отношение к проблеме галогеносодержащих соединений (ГСС), образующихся при хлорировании питьевой воды. К ним относятся хлороформ, четыреххлористый углерод, 2,4,6-трихлорфенол, бромдихлорметан, дибромхлорметан, бромоформ и другие галогенопроизводные соединения. При этом хлороформ встречается в питьевой воде наиболее часто и в более высоких концентрациях, чем другие ГСС.

Эти соединения появляются в воде из предшественников при хлорировании воды. Предшественниками могут быть гуминовые и фульвиокислоты, танины, хинон, дубильная, карбоксильная, лимонная кислоты, аминокислоты, лигнины, смоляные и жирные кислоты, фенолы, анилин, продукты жизнедеятельности сине-зеленых водорослей и многие другие органические соединения, находящиеся в сбрасываемых бытовых, промышленных, больничных сточных водах, а также сбросах воды из плавательных бассейнов.

Биологическое действие ГСС проявляется гепато-, рено- и нейротоксическими эффектами, нарушением функций сердечно-сосудистой и репродуктивной функций человека, а также выраженным канцерогенным эффектом. При этом установлены дозозависимая активация канцерогенеза и усиление токсического эффекта при комбинированном введении ГСС по сравнению с изолированным действием хлороформа.

Поступление хлороформа в организм человека происходит перорально с хлорированной питьевой водой или с речной рыбой, а также ингаляционно с парами воды в ванных комнатах, душах, бассейнах, банях, кухнях при приготовлении пищи, прачечных при стирке и кипячении белья. Показана также возможность всасывания более 8% нанесенного на неповрежденные кожные покровы хлороформа в связи с его высокой липофильностью и поступлением его в кровь.

Особенно неблагоприятные условия складываются в плохо проветриваемых помещениях, где используется нагретая водопроводная вода.

В исследованиях (Иксанова Т.И. и др.) было показано, что в ванных комнатах при наполнении ванн холодной водой (20 °С) переход хлороформа в воздух был минимальным. Однако если ванна наполнялась теплой водой (35 °С), концентрация хлороформа в воздушной среде возрастала до 44 мкг/м3, превышая фоновую (3 мкг/м3) в 15 раз и ПДК для атмосферного воздуха (30 мкг/м3) в 1,5 раза. Дополнительное небольшое перемешивание воды приводило уже к 20-кратному увеличению поступления хлороформа в воздух, а при интенсивном перемешивании фоновые концентрации возрастали почти в 50 раз. В наибольшей степени увеличивало концентрации хлороформа пользование горячим душем - в 54-93 раза, при закрытой душевой кабине увеличение фоновых уровней достигало 100 раз, а превышение ПДК - 10 раз.

Высокие концентрации хлороформа обнаруживаются в слое воздуха над водой закрытых плавательных бассейнов. По данным разных авторов, они составляют от 167 до 2400 мкг/м3. Подсчитано, что в жилых помещениях человек получает с питьевой водой 32%, а через воздух и кожу - 68% ежедневной дозы хлороформа. Следует отметить, что увеличению поступления хлороформа из воздуха бассейнов в организм человека способствует физическая нагрузка (плавание, физические упражнения).

Таким образом, чтобы уменьшить поступление хлороформа в организм в бытовых условиях, целесообразно обеспечить постоянную вентиляцию ванных комнат и душевых кабин, по возможности сокращать продолжительность принятия горячих ванн и душа, обязательно проветривать квартиру после стирки и сушки белья, а кухню - после приготовления пищи, кипячения воды и мытья посуды. В закрытых плавательных бассейнах следует обеспечить оптимальный режим вентиляции.

Кроме того, в качестве важной профилактической меры ПДК в питьевой воде для хлороформа снижена с 200 мкг/л до 100 мкг/л, а в расфасованной воде - до 60 мкг/л. Ряд исследователей (Рахманин Ю.А. и др.) важным направлением профилактики считают замену традиционно используемого дезинфектанта хлора на диоксид хлора, который обладает большей биологической эффективностью и не вызывает образования побочных продуктов - хлорорганических соединений.

Перспективным методом обеззараживания воды является озонирование. Сильные окислительные свойства обеспечивает выраженное бактерицидное действие озона.

Необходимо отметить, что метод озонирования имеет определенные преимущества даже перед хлорированием. Озон действует быстрее хлора и при этом не только надежно обеззараживает воду, но одновременно и достаточно эффективно обесцвечивает ее, устраняет запахи и привкусы. Ни сам озон, ни его соединения не обладают ни запахом, ни вкусом. Даже в большом количестве озон в воде нетоксичен, так как в течение нескольких секунд превращается в кислород. Его действие в отличие от хлора мало зависит от физических и химических свойств воды. Кроме того, озон не требует сложного оборудования для доставки и хранения, поскольку производится непосредственно на месте газоразрядным методом в озонаторах.

Впервые в России озон был применен для обеззараживания воды на фильтро-озонной станции в Санкт-Петербурге еще в 1911 г. В настоящее время действует ряд крупных водопроводных станций с использованием озонирования во Франции, Швейцарии, США, а также в России (Москва, Ярославль, Челябинск и др.) и на Украине.

Несмотря на явные гигиенические преимущества озонирования воды, метод хлорирования на водопроводных станциях находит гораздо более широкое применение по экономическим причинам.

Эффективно обеззараживают воду тяжелые металлы, в первую очередь серебро. Ионы серебра фиксируются на мембранах бактериальных клеток, нарушая мембранные процессы и вызывая гибель микроорганизмов.

ПДК серебра в питьевой воде составляет 0,05 мг/л. Такие концентрации достаточны для обеззараживания и сохранения питьевой воды и полностью безопасны для человека. Более эффективно и быстро обеззараживание достигается при концентрации электролитического серебра 0,2-0,4 мг/л в прозрачной и бесцветной воде. Эти концентрации надежно устраняют бактерии всей кишечной группы, в том числе холерные вибрионы. Однако перед употреблением такая вода требует досеребрения.

Важным преимуществом дезинфекции воды серебрением является наряду с обеззараживающим консервирующее действие серебра. Вода, обработанная ионным серебром или пропущенная через посеребренный песок, не теряет своих бактерицидных, биохимических и вкусовых свойств в течение многих месяцев. В связи с этим серебрение воды хорошо зарекомендовало себя в длительных экспедициях на морских судах. Однако, несмотря на эффективное олигодинамическое действие серебра, его широкое использование, например, на городских водопроводах экономически нецелесообразно.

Наконец, установлено, что серебряная вода, вопреки распространенному мнению, не обладает целебными свойствами и не может рассматриваться в качестве лечебного или профилактического средства.

Другие реагентные способы обеззараживания воды, например применение соединений йода, марганца, перекиси водорода, не нашли широкого применения в практике водоснабжения и используются в основном для дезинфекции индивидуальных запасов воды в полевых условиях и экстремальных ситуациях.

Отдельно следует охарактеризовать специальные устройства для повышения качества воды в бытовых условиях путем доочистки. К таким устройствам относятся портативные фильтры как зарубежного, так и отечественного производства («Родничок», «Аква», «Кувшинчик» и др.). Они предназначены для уже очищенной воды, которая вызывает определенные сомнения по поводу полной бактериальной надежности и содержания некоторых химических веществ (соединения железа, хлора, тяжелых металлов, пестициды), например в дачных и полевых условиях, экстремальных ситуациях.

Эффективность очистки воды такими фильтрами зависит от ряда их конструктивных особенностей. Принципиальное строение подобных фильтров одинаково: механический фильтр, тонковолокнистый фильтр, активированный уголь-сорбент, хлорили йодсодержащий реактив для обеззараживания, соединения серебра для повышения надежности обеззараживания и консервации воды. Доочищенная через такие фильтры вода обладает благоприятными органолептическими, химическими и бактериальными свойствами.

Однако несоблюдение некоторых принципов очистки может привести к резкому снижению качества получаемой воды. Это использование чрезмерно загрязненной воды, слишком высокая скорость пропускания воды через устройство, очистка большего количества воды, чем предусмотрено ресурсом фильтра. В этих случаях на фильтре скапливается множество микроорганизмов и отфильтрованного осадка нерастворенных химических веществ, которые могут поступать в профильтрованную воду, делая ее опасной для здоровья.

Наиболее эффективным и распространенным способом физического безреагентного обеззараживания воды является ультрафиолетовое облучение. Впервые в России ультрафиолетовые лучи для стерилизации невской воды были применены в 1911 г. в Санкт-Петербурге. В настоящее время этот способ широко используется на многих водопроводах всего мира. Несомненными достоинствами обеззара-

живания воды ультрафиолетовыми лучами следует считать быстроту действия, эффективность влияния не только на вегетативные, но и на споровые формы бактерий, а также на яйца гельминтов и вирусы.

Для обеззараживания наиболее благоприятны ультрафиолетовые лучи с длиной волны 200-295 нм и с максимальным бактерицидным действием в пределах длины волны 260 нм. С этой целью при обработке небольших количеств воды обычно применяются аргоно-ртутные лампы низкого давления типа БУВ-30 и БУВ-60П. Такие излучатели используются не только для обеззараживания питьевой воды, но и в аптечных и больничных учреждениях для дезинфекции дистиллированной воды. На крупных водопроводах нашли применение ртутно-кварцевые лампы высокого давления большой мощности типа ПРК и РКС.

Применяемые в практике водоснабжения ультрафиолетовые установки делятся на непогружные и погружные. Непогружные установки типа ОВ-3Н с лампами БУВ имеют малую мощность и предназначены для водопроводов небольших населенных пунктов. Погружные установки типа ОВ-ПК-РКС обладают высокой мощностью (до 3000 м3/ч) и используются на больших водопроводных станциях. Их устройство и условия эксплуатации значительно сложнее. Непременными условиями эффективной работы всех ультрафиолетовых установок являются прозрачность и бесцветность, а также тонкий слой обеззараживаемой воды, что допускает глубокое проникновение излучения и надежное обеззараживание и одновременно ограничивает возможности применения этого метода.

Другие известные физические способы обеззараживания воды используются в современных условиях либо для обработки индивидуальных запасов воды (кипячение), либо находятся на стадии экспериментальных разработок (воздействие ультразвука, ионизирующего излучения, радиоволн).

Специальные методы повышения качества питьевой воды. В отдельных случаях неблагоприятные свойства воды не удается устранить в полной мере при обычной схеме обработки. К ним относятся посторонние запахи и привкусы, растворенный сероводород и другие газы, нарушение минерального состава (высокая общая минерализация, повышенное содержание солей жесткости, железа, марганца, фтора, недостаток фтора), повышенное количество радиоактивных веществ.

Все виды кондиционирования минерального состава воды можно разделить на удаление из воды солей или газов, находящихся в ней в избыточном количестве (умягчение, обессоливание и опреснение,

обезжелезивание, дефторирование, дегазация, дезактивация и др.), и добавление минеральных веществ с целью улучшения органолептических и физиологических свойств воды (фторирование, частичная минерализация после опреснения и др.).

Для улучшения состава воды используют физические, химические, электрохимические и комбинированные методы. Так, для снижения жесткости применяют кипячение, реагентные методы, метод ионного обмена. Снижение общей минерализации подземных и морских вод достигается дистилляцией, ионной сорбцией, электролизом, вымораживанием. Удаление соединений железа и сероводорода осуществляется аэрацией с последующей сорбцией на специальном грунте. Подземные воды с избытком фтора подвергают дефторированию осаждением, ионной сорбцией, разбавлением. Дезактивация проводится как реагентными и ионообменными методами, так и разбавлением и выдержкой. В воде поверхностных водоемов, горных рек и в талых водах недостаточно содержание фтора. В такие воды вносят фтористый натрий, кремнефтористый натрий, кремнефтористую кислоту и другие фторсодержащие реагенты.

Следует подчеркнуть, что специальные методы кондиционирования воды высокотехнологичны и дороги. Такая обработка воды проводится лишь тогда, когда нет возможности использовать для водоснабжения приемлемый источник.

Гигиенические особенности устройства водопроводной сети

Питьевая вода после очистных сооружений поступает в систему подземных труб, по которым она под повышенным давлением распределяется по всей территории населенного пункта. При среднеэтажной застройке напор в трубах должен быть не ниже 2,5-3 ати, что обеспечивается системой насосов и водонапорных резервуаров и предотвращает загрязнение воды в водопроводной сети в результате подсоса даже при неплотностях в стыках труб.

Водопроводные трубы могут быть выполнены из стали, чугуна, железобетона, керамики, стекла и пластмассы (например, полиэтилена высокого давления). Эти трубы выдерживают давление от 5 (бетонные) до 25 ати (стальные).

Водопроводная сеть во избежание замерзания прокладывается на 0,5 м ниже уровня промерзания земли. В различных климатических районах нашей страны глубина заложения труб составляет от 1,25 до 3,8 м.

Водопроводные сети не должны прокладываться по местам действующих и бывших свалок, захоронений, вблизи выгребных ям. В местах пересечения водопроводного и канализационного коллекторов водопроводные трубы следует прокладывать на 0,4 м выше канализационных. Кроме того, водопроводные трубы в этих местах должны быть стальными и на 5-10 м в каждую сторону от пересечения закрыты водонепроницаемым футляром. Канализационные трубы в местах пересечения должны быть из чугуна.

При выборе схемы водопроводной сети предпочтение следует отдавать кольцевой, а не тупиковой схеме. В кольцевой сети не происходит застаивания воды, отложения осадка, меньше развивается железистая микрофлора.

После постройки или ремонта водопровода необходимо провести промывку и дезинфекцию сети. Сначала водные магистрали промывают чистой водой под напором, чтобы очистить от механических отложений. Затем сеть заполняют раствором хлорной извести с содержанием активного хлора от 40 до 100 мг/л в зависимости от времени контакта (5-24 ч). По окончании дезинфекции водопровод промывают питьевой водой до содержания остаточного хлора 0,3-0,5 мл/л. После этого воду можно подавать потребителю.

Гигиеническая характеристика нецентрализованного водоснабжения

Как указывалось, большинство сельских населенных пунктов обеспечивается нецентрализованным (децентрализованным, местным) водоснабжением.

Для обеспечения населения доброкачественной водой нужно правильно определить место расположения водозаборных сооружений на основании геологических и гидрогеологических данных, а также результатов санитарного обследования близлежащей территории. Определяют глубину залегания и направление потока грунтовых вод, мощность водоносного пласта, возможность взаимодействия с другими водозаборами, а также с поверхностными водами.

Водозаборные сооружения располагают на незагрязненном участке не менее чем на 50 м выше по потоку от источников загрязнения (выгребные ямы, места захоронения людей и животных, предприятия, канализационные сооружения). Водозаборные сооружения не устраивают на участках, затапливаемых паводковыми водами, в заболоченных местах, а также ближе 30 м от транспортных магистралей.

Существуют определенные требования к устройству и оборудованию водозаборных сооружений.

Наиболее распространенными водозаборными сооружениями нецентрализованного водоснабжения являются шахтные и трубчатые колодцы, а также каптажи родников (ключей).

Шахтные колодцы предназначены для получения грунтовых вод из первого водоносного горизонта, поэтому их часто называют грунтовыми. Это круглая или квадратная вертикальная шахта. Верх, или оголовок, служит защитой от поверхностного загрязнения колодца и должен выступать над землей на 0,7-0,8 м. Он имеет крышку и сверху закрывается навесом или помещается в будку. По периметру оголовок засыпают слоем плотно утрамбованной глины глубиной 2 м и шириной 1 м, который называется глиняным замком. Поверх глины устраивают отмосток из асфальта, бетона, кирпича или камня с уклоном от колодца. Возле колодца устанавливают скамью для ведер. Колодец должен иметь ограждение.

Стенки шахты колодца выкладывают из бетонных колец, камня, кирпича или сооружают сруб из сухих высококачественных бревен хвойных пород (ель, сосна), а водоприемная часть устраивается в виде шатра из бревен и брусьев водостойких деревьев - лиственницы, ольхи, вяза, дуба. Дно колодца для фильтрации поступающей воды засыпают гравием. Воду поднимают либо насосом, либо вручную с помощью ворота или журавля с прикрепленной к ним общественной бадьей.

Мелкотрубчатые колодцы используют для добычи воды с небольших глубин (до 8 м). Они состоят из оголовка, обсадной трубы, погружаемой в пласт земли, насоса и фильтра. Насосы могут быть ручные поршневые или электрические. Оголовок выступает над отмостками на 1 м, герметично закрыт и снабжен сливной трубой с крючком для подвешивания ведра. Рядом устанавливают скамью для ведер.

Наконец, еще одним видом водозаборных сооружений нецентрализованного водоснабжения являются каптажи родников. Каптажи предназначены для сбора выходящих на поверхность подземных вод и представляют собой камеры различных конструкций. В зависимости от того, нисходящие или восходящие воды поступают в каптаж, каптажные камеры имеют водопроницаемые стену или дно. Остальные конструкции выполняются из водоизолирующих материалов - мятой утрамбованной глины или бетона.

Каптажная камера - сложное сооружение, имеющее двери и люки для ревизии и очистки, вентиляционные каналы, отстойник, водо-

заборную и переливную трубы, снабженные краном и крючком для подвешивания наполняемого ведра. Как и возле колодцев, рядом с каптажем устраивается скамья для ведер. Каптаж также оборудуют отмостками из асфальта, бетона или кирпича с уклоном в сторону водоотводной канавы. Все сооружение помещается в специальный павильон или будку и огораживается.

Важным условием эпидемической безопасности нецентрализованного водоснабжения является соблюдение требований к содержанию и эксплуатации источников. Так, в радиусе ближе 20 м от колодца или каптажа не допускаются мытье машин, стирка белья, водопой животных. Не разрешается брать воду из колодца своим ведром. Дезинфекция колодцев и каптажей должна осуществляться либо по эпидемиологическим показаниям при вспышке кишечных инфекций и загрязнении источника, либо с профилактической целью, например после ремонта, но в любом случае не реже 1 раза в год.

По эпидемиологическим показаниям дезинфекция проводится в 3 этапа. Сначала стенки шахты орошают 5% раствором хлорной извести или 3% раствором двутретьосновной соли гипохлорита кальция, а воду дезинфицируют хлорсодержащими препаратами из расчета 100-150 мг активного хлора на 1 л воды. После дезинфекции и откачивания воды стенки и дно колодца подвергают механической очистке и орошению хлорсодержащими препаратами. Повторно воду в источнике дезинфицируют из расчета 100-150 мг активного хлора на 1 л воды, затем перемешивают и отстаивают 6 ч. Вода, содержащая остаточный хлор, полностью откачивается. После этого колодец готов к эксплуатации. При плановой профилактической дезинфекции источника предварительная дезинфекция не проводится, выполняют 2-й и 3-й ее этапы.