Лекция №7. Гигиена воды. Водоснабжение населенных мест.

Значение воды:

Вода является одним из важнейших объектов окружающей среды.

1. Физиологическое значение.

А) Вода - структурный элемент тела человека

2/3 человеческого тела – вода, 99% воды в слезах, 0,2% в зубной эмали и т.д.

Б) Участвует в обмене веществ

В) Участвует в регуляции температуры тела (испарение)

Физиологическая потребность в воде: в умеренном климате, не выполняя тяжелых работ (номинальная физическая нагрузка) составляет 2,5 -3 л/сутки.

Потеря 10% - головокружение, слабость, дрожание конечностей, нарушение обмена веществ

Потеря 20% - летальный исход.

Излишнее потребление воды оказывает отрицательное влияние, так как нарушается водно-солевое равновесие, увеличивается нагрузка на сердце и выделительные органы.

2. Санитарно-гигиеническое значение.

Вода необходима для личной гигиены, для уборки помещений, стирки белья, обработки продуктов, для очистки населœенных мест, для закаливания.

3. Народное хозяйство.

Вода как источник энергии (гидроэлектростанция).

4. Сельское хозяйство.

Вода – теплоноситель для обогрева жилища. Среда обитания рыб и функционирования водного транспорта. Лечебные цели (гидротерапия).

5. Эстетическое значение (фонтаны и т.п.)

6. Вода участвует в круговороте веществ в природе.

7. Эпидемиологическое значение.

Вода является источником различных заболеваний:

Кишечные инфекции: брюшной тиф, паратиф, дизентерия, холера, острый энтерит инфекционного характера.

Вирусные инфекции: гепатит А, полиомиелит, энтеровирусы, аденовирусы.

Зоонозы: бруцеллез, туляремия, лептоспироз.

Протозойные (простейшие) лямблиоз, амебная дизентерия.

Глистные: аскаридоз, шистосомоз.

7) Биогеохимическое значение.

Малое (или большое) содержание в воде активных микроэлементов, недостаток или избыток которых может вызвать заболевания.

8) Вода может вызвать эрозию почвы, смыв плодородного слоя.

Нормы водопотребления.

По количеству потребляемой воды:

I место. Сельское хозяйство

II место. Промышленность

III место. Коммунальное хозяйство

Норма водопотребления – количество воды, приходящееся на одного человека в сутки. Норма водопотребления зависит от вида водоснабжения:

1) Местное (30-50 л на человека в сутки)

Колодец, колонка.

2) Централизованное (125-350 л на человека)

Колебания водопотребления зависят от степени благоустройства.

Источники водоснабжения.

В РФ -1/4 часть мировых запасов пресной воды.

Основной запас – ледники и подземные моря. Запасы воды не безграничны. Проблема дефицита воды – одна из самых серьезных проблем, возникает вследствие стремительного роста населœения, увеличения потребления воды промышленностью, возрастания степени загрязнения природных водоемов.

Источники:

1) Поверхностные воды.

Поверхностные воды – реки, озера, водохранилища. Качество воды зависит от гидрологических, метеорологических, геологических условий и сезона года. Различное содержание микроорганизмов, органических и минœеральных веществ, способность к обновлению водных ресурсов, самоочищению. Самоочищение зависит от мощности водоемов.

2) Подземные воды.

Почвенные воды – те воды, которые обуславливают влажность почвы, но не используются для целœей водоснабжения.

Грунтовые воды - качество воды не зависит от геологических условий.

Межпластовые воды: безнапорные, напорные (артезианские).

Напорная вода фонтанирует, прозрачная, холодная, без запаха и вкуса, в ней нет микробов. Состав воды постоянен и зависит от особенностей местности. Ее можно пить без обработки.

3) Атмосферные воды.

Атмосферная вода – дождь и снеᴦ. Используется только на крайнем севере и в высокогорье. Т.к. содержит мало орᴦ. веществ. В ней нет микроорганизмов.

Показатели качества воды.

1. Органолептические

2. Химические

3. Микробиологические

Органолептические показатели: мутность, прозрачность, цветность, вкус, запах, температура. Эти показатели зависят от геологических особенностей, климатических факторов, сезонов года, характера загрязнений. В случае если эти показатели нарушены – то вода становится неприятной для питья, хуже удаляет жажду.

Химические показатели:

а) Химические вещества, поступающие в воду из почвы, ᴛ.ᴇ. встречающиеся в природных водах. Это соли Са, Mg, Fe, хлориды, сульфаты, нитраты.

б) Вещества, которые поступают в воду в результате ее обработки на водопроводной станции. Это остаточный хлор, остаточный азот, остаточный алюминий и полиакриламид.

в) Бытовые вещества, появившиеся в воде в результате промышленного, сельскохозяйственного и бытового загрязнения. Это синтетические поверхностно активные вещества, соли тяжелых металлов, фенол, диоксин, ядохимикаты и минœеральные удобрения, аммонийные соли, нитраты, нитриты, хлориды.

Высокая общая минœерализация при постоянном потреблении приводит к ухудшению секреции, снижению аппетита͵ увеличивает моторную функцию желудка и кишечника. Приводит к слабости, обострению заболеваний желудочно-кишечного тракта͵ нарушению водно-солевого равновесия.

Слабая минœерализация нарушает водно-солевое равновесие, нарушает осмотическую резистентность организма, изменяет сердечнососудистую систему; такая вода невкусная.

Наряду с общей минœерализацией большое значение имеет жесткость воды. Жесткость воды обусловлена солями кальция и магния. По степени жесткости различают:

Мягкую до 10%л

Средней жесткости 3,5-7 мг/э; 10-20 %л

Жесткая 7-14 мг/э; 20-40 %л

Очень жесткая >14 мг/э; >40%л

Жесткая вода плохо разваривает мясо и бобовые. Пища хуже усваивается, увеличивается расход мыла и моющих средств. Не пригодна для промышленных целœей из-за накипи. Плохо влияет на кожу и волосы. Ее потребление увеличивает риск развития почечнокаменной болезни, вызывает склеротические изменения в органах и системах.

Хлориды при избыточном потреблении вызывают угнетение желудочной секреции снижают диурез, увеличивают давление, изменяют органолептику.

Сульфаты при большом потреблении приводят к нарушению водно-солевого обмена, диспепсическим явлениям, нарушениям органолептики.

Нитраты при высоком содержании вызывают водно-нитратную болезнь, выражающуюся одышкой, цианозом, тахикардией, диспепсическими явлениями, возможен летальный исход. В организме нитраты под воздействием кишечной микрофлоры восстанавливаются до нитритов. Это превращение резко замедляется при высокой кислотности, свойственной желудочному соку взрослого человека. Но у детей кислотность желудочного сока низкая, в связи с этим в их организме накапливаются много нитратов. Нитраты, соединяясь с Hb, образуют стойкое соединœение - MetHb.

У новорожденных отмечается большая чувствительность Hb к нитратам и недостаточная активность ферментных систем, участвующих в обратном превращении MetHb в Hb.

Водно-нитратная болезнь может развиваться не только у детей, но и у беременных, у больных язвенной болезнью желудка, злокачественными новообразованиями, анемией.

Фтор – активный микроэлемент, при недостатке которого возникает кариес, нарушения пищеварения, хронические заболевания ЖКТ.

Является причиной заболеваний челюстно-лицевой и шейной областей. Источник сердечнососудистых и почечных заболеваний, ангины.

Профилактика недостатка фтора – фторирование воды (применяется в Швейцарии и Германии), фторирование молока, хлеба, зубной пасты. Местная фториризация зубов.

Избыток фтора – флюороз – пятнистая эмаль зубов, потеря зубов, ревматические боли, чувство скованности, свинцовая тяжесть конечностей, деформация и хрупкость костей. Содержание фтора в норме 1,5 мг/л.

СПАВ – появление обильной пены в воде. Усиливает действие токсических веществ.

Ртуть – вызывает болезнь Минамата͵ Итай-Итай.

Диоксины – оказывают общее токсическое, канцерогенное и мутагенное действие.

Химические показатели органического загрязнения воды:

Санитарная триада или показатели свежего органического загрязнения:

1) Аммонийные соли

2) Нитриты

3) Окисляемость

Показатели старого органического загрязнения - нитраты.

Показатели свежего и старого загрязнения (накопление мочи) - хлориды. Два вида хлоридов: минœерального и органического происхождения.

Микрофлора загрязненной воды:

1) Общие колиформные бактерии

2) Термотолерантные колиформные бактерии

3) Колифаги

4) Общее микробное число

Виды водоснабжения и нормирование качества воды:

1. Местное водоснабжение

СанПиН 2.1.4.1175-02 ʼʼГигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источниковʼʼ.

2. Централизованное водоснабжение

ГОСТ 2761-84 ʼʼИсточники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабженияʼʼ.

СанПиН 2.1.4.1074-01 ʼʼГигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабженияʼʼ.

Лекция №7. Гигиена воды. Водоснабжение населенных мест. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Лекция №7. Гигиена воды. Водоснабжение населенных мест." 2017, 2018.

Система водоснабжения - комплекс инженерных сооружений, обеспечивающих подачу воды от водозабора к потребителям. В этот комплекс входят водозаборные сооружения, сооружения для очистки и улучшения качества воды, насосные станции, регулирующие и запасные емкости, водоводы и водопроводные сети.

Водоснабжение является одним из важнейших факторов санитарно-технического оборудования сельских населенных мест. Вода в населенных пунктах расходуется на хозяйственно-питьевые нужды, коммунальные, санитарно-гигиенические, производственные и противопожарные нужды.

В сельских населенных пунктах с числом жителей до 3000 человек устраивают чаще всего единую систему водоснабжения, обеспечивающую хозяйственно-питьевые, санитарно-гигиенические, производственные и противопожарные нужды.

В курсовом проекте предусмотрено, что обеспечение населенного пункта водой происходит из подземных источников, вода которых не требует очистки.

Проектирование водопроводной сети населенного пункта

Транспортирование воды от источника водоснабжения до населенного пункта осуществляется по водоводам, которые укладывают числом не менее двух параллельных ниток. Прокладка водопроводов в одну нитку разрешается, если в конце водовода расположена емкость, обеспечивающая запас воды на время ликвидации аварии в водопроводе.

Водопроводная сеть - это совокупность водопроводных линий и участков, соединенных между собой.

Водопроводная линия - это последовательное соединение водопроводных участков.

Водопроводный участок - часть водопроводной линии, по длине которого расчетный расход воды условно принимается постоянным. Поэтому по длине участка диаметр труб назначают один и тот же.

Каждый участок водопроводной сети ограничен узловыми точками. Узловые точки намечают в местах разветвления водопроводных линий, а также в местах изменения их направления или условий питания.

Водопроводные сети разделяют на магистральные и распределительные линии. Магистральные линии служат для транспортирования транзитных масс воды; распределительные линии - для подачи воды из магистральной линии непосредственно потребителям и к пожарным гидрантам.

Очертание поселковой водопроводной сети зависит от планировочной структуры поселка и рельефа местности. По очертанию в плане водопроводная сеть бывает разветвленной (тупиковой) и кольцевой. Разновидностью их может быть комбинированная схема, сочетающая кольцевую и тупиковую схемы.

Разветвленная схема состоит из отдельных тупиковых линий, в каждую из которых вода поступает только с одной стороны. Строительство тупиковых сетей разрешается на первую очередь с замыканием их в последующем в кольцевые сети.

Кольцевая сеть состоит из одного или нескольких замкнутых контуров в зависимости от размеров обслуживаемого водопроводом населенного пункта и его планировки. Водопроводные сети, обслуживающие хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды, как правило, должны быть кольцевыми.

Комбинированные водопроводные сети сочетают в себе кольцевые и тупиковые сети.

В нашем проекте часть водопотребителей обеспечивается по схеме кольцевой сети, а часть - по тупиковой схеме.

Основные требования для выбора трассы водопроводных линий:

1) водопроводная сеть должна охватывать всех потребителей с обеспечением их бесперебойной подачей воды;

2) водопроводная сеть должна иметь возможно меньшую протяженность и низкую строительную стоимость.

Первый пункт решаем устройством кольцевой сети, второй - трассировкой сетей к потребителям по кратчайшим направлениям.

При трассировке водопроводной сети поселка на плане намечаем магистральные линии, исходя из следующих соображений:

основное направление сети должно быть близким к перпендикулярам по отношению к распределительной сети прилегающей застройки;

кольца, образуемые основными магистралями, должны по возможности иметь форму, вытянутую вдоль основного направления движения воды с тем, чтобы сократить длины мало работающих перемычек;

сети должны охватывать непосредственно всех наиболее крупных водопотребителей и подавать воду к регулирующим емкостям;

линии магистральных сетей должны быть по возможности расположены по возвышенным участкам территории населенного пункта;

при выборе трасс магистральных линий необходимо увязывать их с размещением других сетей и сооружений подземного хозяйства;

трубопроводы должны пересекать проезды и улицы населенного пункта под прямым углом;

магистральные линии должны трассироваться вдоль улиц и проездов, вне проезжей части автомобильных дорог параллельно линиям застройки на расстоянии не менее 1м от кювета или 1,5м от бордюрного камня автомобильных дорог и 5м от линии застройки.

Можно трассировать магистральные линии внутри кварталов и групп жилой застройки, если это оказывается целесообразным в связи с особенностями планировки поселка. Чем более редкая сеть магистральных линий, тем меньше строительная стоимость сети и потери напора в ней. При трассировании водопроводной сети на плане стремились расположить сети магистральных линий равномерно по территории поселка.

Глубина заложения водопроводных труб зависит от степени промерзания грунта, температуры воды в трубах и режима ее подачи. Глубина заложения труб, считая до низа, должна быть на 0,5м больше глубины проникновения в грунт нулевой температуры. Минимальная глубина заложения труб составляет 0,5м от верха трубы исходя из необходимости их защиты от внешних нагрузок и предохранения воды от нагревания в летнее время.

Арматура водопроводной сети и места ее установки

На водоводах и линиях водопроводной сети в необходимых случаях надлежит предусматривать установку:

задвижек для выделения ремонтных участков;

вантузов для выпуска воздуха;

пожарных гидрантов;

водозаборных колонок;

клапанов для впуска воздуха;

выпусков для сброса воды;

компенсаторов;

обратных клапанов для выключения ремонтных участков;

аппаратуры для предупреждения недопустимого повышения давления при гидравлических ударах.

Задвижки - устройства для выключения отдельных участков сети. Они устанавливаются чтобы при их закрытии не прекращалось водоснабжение других объектов и чтобы при этом выключалось не более пяти пожарных гидрантов.

Обратный клапан - устройство для пропуска воды только в одном направлении. Они ограничивают те участки сети, на протяжении которых недопустимо обратное движение воды, главным образом на насосных станциях.

Воздушные вантузы - устройства для автоматического выпуска воздуха из трубопроводов, скапливающегося в более высоких точках кольцевой водопроводной сети, где можно ожидать скопления воздуха и образования воздушных пробок.

Пожарные гидранты. Устанавливаются на водопроводной сети в подземных колодцах, закрытых крышками. Гидранты располагаем не ближе 5м от стен здания и не далее 2,5м от края проезжей части на расстоянии друг от друга не более 150м. В нашем курсовом проекте предусматриваем установку пожарных гидрантов у блокированных и секционных домов, школы, торгового центра, здания администрации, детского сада, фельдшерско-акушерского пункта.

Местоположение скважин их число и расстояние между ними

Скважину закладывают как можно ближе к объекту водоснабжения, в районе, обеспечивающем санитарные требования и возможность получения требуемого количества воды на ровном рельефе с низкими отметками в целях сокращения глубины бурения.

Для водоснабжения малых населенных пунктов бывает достаточно 2 - 3 скважин. При значительной потребности в воде необходимо сооружать ряд скважин, объединяя их общим водосборным колодцем. В нашем проекте принимаем количество скважин - 2 штуки. Скважины располагали вне населенных пунктов на расстоянии от комплексов и производственных зон не менее 300 метров и с соблюдением санитарных норм. Особое значение приобретает вопрос взаимодействия скважин при их совместной эксплуатации, что зависит от расстояния между скважинами, дебита, напора воды, грунта. Минимально допустимые расстояния между скважинами принимаем 100 - 150 метров (дебит=100м?/час).

Вопросы к занятию
1. Централизованная система водоснабжения населённых мест (водопровод). 2. Гигиеническая оценка местного водоснабжения населённых мест (колодцы). 3. Методы очистки воды: отстаивание, коагуляция, фильтрация. 4. Гигиеническая оценка методов обеззараживания воды: а) химические методы. б) физические методы. 5. Зоны санитарной охраны источников водоснабжения. Цель занятия
Ознакомление студентов с основными методами очистки и обеззараживания воды.
Приложение 1
Централизованная система водоснабжения населённых мест (водопровод)
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 ати (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 ее от механических отложений. Затем схему 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.
Каждый водопровод состоит из головных сооружений и водопроводной сети. Головными сооружениями водопровода из подземных источников водоснабжения являются (рисунок 1) трубчатый колодец, насосная станция первого подъема, поднимающая воду на поверхность земли в резервуар, в случае надобности установка для обеззараживания воды и насосная станция второго подъема, подающая воду в напорный резервуар. От последнего отходит водовод с сетью трубопроводов, разводящих воду в каждый дом или водоразборные колонки. Последние следует располагать на расстоянии не более чем на 100 м друг от друга.

Рисунок 1. Примерная схема головных сооружений из подземных источников 1 - трубчатый колодец; 2 - насосная станция первого подъёма; 3 - резервуар; 4 - насосная станция второго подъёма; 5 - водонапорная башня; 6 - водонапорная сеть.

В тех местностях, где доброкачественные подземные воды отсутствуют или их недостаточно для снабжения водой крупного водопровода, используют открытые водоемы. Головными сооружениями водопровода, питающегося водой из открытого водоема, являются сооружения для забора и улучшения качества воды, резервуар для чистой воды, насосное хозяйство и водонапорная башня. От нее отходит водовод и разводящая сеть трубопроводов (рисунок 2),
которую во избежание замерзания воды закладывают в зависимости от климата на глубине от 1,25 до 4 м.
Рисунок 2. Примерная схема водопровода с забором воды из реки.
1 - водоем; 2 - заборные трубы и береговой колодец; 3 - насосная станция первого подъёма; 4 - очистные сооружения; 5 - резервуар чистой воды; 6 - насосная станция второго подъёма; 7 - трубопровод; 8 - водонапорная башня; 9 - разводящая сеть; 10 - места потребления воды.
Гигиеническая оценка местного водоснабжения населённых мест (колодцы) Гигиенические требования к устройству шахтных и трубчатых колодцев. Для того чтобы предупредить загрязнение подземных вод при эксплуатации водоисточников, необходимо соблюдать следующие основные правила при устройстве и оборудовании колодцев:
1. место устройства колодца должно располагаться выше по рельефу местности и возможно дальше от загрязняющих почву объектов. Это место не должно заболачиваться или затопляться. При эксплуатации необходимо охранять почву окружающей источник территории от загрязнения; 2. стенки колодца или каптажа родника должны быть водонепроницаемыми. Вокруг верхней части стен колодца должен устраиваться так называемый глиняный замок, чтобы поверхностные воды не могли просачиваться вблизи и вдоль стен сооружения к водоносному горизонту или в колодец. 5
Так как бактериальные загрязнения проникают в колодцы большей частью не с потоком подземных вод, а через «устье», то забор воды должен производиться таким образом, чтобы в воду не могли быть внесены загрязнения извне.
Шахтные колодцы. В сельских условиях часто устраивают шахтные колодцы (рисунок). В настоящее время для механизированного рытья колодцев применяется машина КШК-30. Машина отрывает колодец диаметром 1,2 м и глубиной до 30 м.
Место для колодца выбирают на возвышенности, не ближе 25-30 м от возможных источников загрязнения, например уборной, компоста и т. д. Если уборная расположена выше колодца по рельефу местности, то расстояние между ними при рыхлом мелкозернистом грунте должно быть не менее 80-100 м. При рытье колодца желательно дойти до второго водоносного горизонта, если
он залегает не глубже 30 м.

Рисунок 3. Шахтный колодец из бетонных колец с насосом: а - насос; б - слой гравия на дне колодца.

Рисунок 4. Мелкотрубчатый колодец.
Дно шахты колодца остается открытым, а боковые стенки закрепляются материалом, обеспечивающим водонепроницаемость, т. е. железобетонными кольцами (с заделкой стыков между ними цементом), кирпичом или деревянным срубом без щелей. Стенки колодца должны возвышаться над поверхностью земли не менее чем на 0,8 м. Для устройства глиняного замка вокруг колодца выкапывают яму глубиной до 1 м и шириной 1 м и наполняют ее хорошо утрамбованной жирной (пластичной) глиной. Вокруг наземной части колодца поверх глиняного замка в радиусе 2 м делают подсыпку песком и замощение камнем или кирпичом с уклоном для стока случайно пролитой воды и атмосферных осадков в сторону от колодца к ближайшему кювету.
Существенное значение имеет техника водоразбора из шахтного колодца, так как практика показывает, что в значительном числе случаев загрязнение воды происходит через открытое устье колодца при заборе воды загрязненными ведрами.
Лучшим средством подъема воды из колодца нужно признать ручные или механические насосы с электроприводом. Колодцы, оборудованные насосами, наглухо закрыты и не подвергаются загрязнению извне. При отсутствии насоса следует пользоваться только общественным ведром.
Трубчатые колодцы. Если грунтовые воды расположены не глубже 7-8 м, то для получения их можно использовать так называемые мелкотрубчатые колодцы. Мелкотрубчатый колодец бурят вручную и оборудуют ручным насосом, производительность которого 0,5-1 м3 в час.
Из более глубоких водоносных горизонтов воду получают посредством глубокотрубчатых колодцев, которые часто используют на коммунальных водопроводах городов, а также для водоснабжения совхозов, колхозов и отдельных предприятий.
Для устройства глубокотрубчатого колодца с помощью специальных буровых станков в земле бурят скважину, представляющую собой вертикальную
цилиндрическую шахту диаметром от 50 до 600 мм и глубиной от 10-15 до 1000 м и больше. Для того чтобы предотвратить обрушивание стенок, в буровую скважину забивают металлические трубы, называемые обсадными (рисунок 5). Подъем воды из скважины осуществляется различными видами насосов, производительность которых достигает 100 м3/ч и более.
При правильном устройстве глубокие трубчатые колодцы обеспечивают сохранение чистоты артезианской воды. Но вода в этих колодцах может загрязняться, если между загрязненной грунтовой водой и эксплуатируемым глубоким водоносным горизонтом имеется связь. Грунтовые воды могут проникнуть через проржавевшие обсадные трубы или через стыки между ними, если они плохо заделаны. Поэтому верхняя часть скважины должна закрепляться двумя колоннами обсадных труб, зазор между которыми заливают цементным раствором.
Загрязнения также могут поступать через устье скважины. Для того чтобы предупредить это, верхнюю колонну обсадных труб в месте вхождения всасывающей трубы насоса или других водоподъемных устройств нужно полностью герметизировать. Зазор между обсадными трубами и стенками скважины (затрубное пространство) заливают под давлением цементным раствором.
Методы очистки воды: отстаивание, коагуляция, фильтрация
Методов улучшения качества воды много, и они позволяют освободить воду от опасных микроорганизмов, взвешенных частиц, гуминовых соединений, придающих воде цвет, от избытка солей (кальция, магния, железа, марганца, фтора и др.). дурнопахнущих газов, токсических и радиоактивных веществ.
Применение различных методов улучшения качества воды позволяет в максимальной мере использовать водные ресурсы местности и обеспечить население доброкачественной водой.
К числу наиболее часто применяемых методов улучшения качества воды на водопроводах относятся: осветление - устранение мутности воды, обесцвечивание - устранение цветности воды, обеззараживание - освобождение воды от патогенных микробов и вирусов.
Осветление и обесцвечивание воды
Осветление и частичное обесцвечивание воды достигаются путем длительного отстоя. Отстаивание основано на том, что в стоячей или медленно текущей воде взвешенные вещества, имеющие большую плотность, чем вода, выпадают и осаждаются на дно. Отстаивание осуществляется: как в самих источниках водоснабжения, так и в водохранилищах. Но естественный отстой протекает медленно, и эффективность обесцвечивания при нем невелика. Поэтому в настоящее время для осветления и обесцвечивания воды часто применяют химическую обработку коагулянтами, ускоряющую осаждение взвешенных частиц.
Процесс осветления и обесцвечивания воды, как правило, завершают фильтрованием воды через слой зернистого материала, например через песок или измельченный антрацит. Применяют два вида фильтрования - медленное и скорое.
Естественное отстаивание и медленное фильтрование воды.
Естественное отстаивание воды производят в горизонтальных отстойниках, представляющих собой резервуары глубиной в несколько метров, через которые вода движется непрерывно с очень малой скоростью. Вода пребывает в отстойнике 4-8 часов. За это время осаждаются преимущественно грубодисперсные взвеси.
После отстаивания воду для окончательного осветления пропускают через медленно действующий фильтр (рисунок 6).

Рисунок 6. Схема песочного фильтра: а - слой воды; б - песок; г - дренаж. Он представляет собой кирпичный или бетонный резервуар, на дне которого устраивают дренаж из железобетонных плиток или дренажных труб с отверстиями. Через дренаж профильтрованная вода отводится из фильтра. Поверх дренажа загружают поддерживающий слой толщиной 0,7 м щебня, гальки и гравия постепенно уменьшающейся кверху крупности, не дающей вышележащему песку просыпаться в отверстия дренажа. На поддерживающий слой загружают фильтрующий слой толщиной 1 м с диаметром зерен от 0,25 до 0,5 мм. Когда фильтр загружен, через него медленно, со скоростью 0,1-0,3 м/ч, пропускают очищаемую воду. Медленно действующие фильтры хорошо очищают воду только после «созревания». Процесс «созревания» состоит в следующем. В результате за
держки находящихся в воде взвешенных примесей в верхнем слое песка размер пор настолько уменьшается, что здесь начинают задерживаться даже самые мелкие частицы, личинки и яйца гельминтов и до 99% бактерий.
Одновременно в «созревшем» верхнем слое песка, называемом биологической пленкой, происходят ряд биологических процессов: минерализация органических веществ и гибель задержанных бактерий. Раз в 30-60 дней поверхностный слой загрязненного песка снимают.
Медленно действующие фильтры применяют на малых водопроводах, например для водоснабжения сел, совхозов, где надежность действия при сравнительно простой эксплуатации имеет решающее значение.
Коагулирование, отстаивание и скорое фильтрование воды.
Стремление ускорить осаждение взвешенных частиц, устранить цветность воды и ускорить процесс фильтрования привело к использованию в практике очистки воды коагулирования. Для этого к воде добавляют вещества, называемые коагулянтами: Al2(SO4)3, FeCl3, FeSO4 и др. Реагируя с растворенными в воде электролитами, коагулянты образуют гидроокиси, выпадающие с образованием быстро оседающих хлопьев. Обладая огромной активной поверхностью и положительным электрическим зарядом, гидроокиси абсорбируют даже мельчайшую отрицательно заряженную взвесь микробов и коллоидные гуминовые вещества, которые увлекаются на дно отстойника оседающими хлопьями. После осаждения хлопьев в отстойнике и прохождения воды через фильтр, где задерживается их остаток, получается прозрачный и бесцветный фильтрат. Применение коагулирования позволяет обесцветить воду, сократить срок отстаивания воды до 2-3 ч и применить быстро действующие фильтры.
В качестве коагулянта чаще всего применяют сернокислый алюминий. В воде он вступает в реакцию с двууглекислыми солями кальция, образуя гидроокись алюминия плохо растворимую в воде и выпадающую в виде хлопьев. Коагулянт применяют в дозах от 30 до 200 мг на 1л воды. Доза коагулянта, необходимая для обработки, зависит от цветности, мутности, рН воды и многих других условий, отчего ее подбирают опытным путем. В последние годы применяют высокомолекулярные вещества - флоккулянты, в ничтожных дозах облегчающие и ускоряющие коагуляцию. Например, полиакриламид (ПАА) в дозе 0,5-2 мг на 1 л воды значительно ускоряет коагуляцию и экономит коагулянт. В качестве флоккулянта применяют также активированную кремнекислоту.
Технология коагулирования и дальнейшей обработки воды состоит в следующем. 5% раствор коагулянта посредством специального дозирующего устройства в необходимом количестве подается в смеситель, где происходит быстрое перемешивание его с водой. Отсюда вода поступает в камеру реакции, где в течение 10-20 мин. завершается процесс хлопьеобразования, и далее в резервуар-отстойник, где оседают хлопья. Размеры отстойника рассчитаны на 23-часовое отстаивание воды.
После коагуляции и отстаивания вода подается на скорые фильтры (рисунок 7), в которых фильтрующий слой песка с величиной зерен от 0,5 до 1 мм составляет 0,8 м. Скорость фильтрации воды 5-8 м/ч; она автоматически регулируется.

Рисунок 7. Схема обработки воды на скоростных фильтрах:
1 - смеситель воды с раствором коагулянта; 2 - камера реакции; 3 - горизонтальный отстойник; 4 - скорый песочный фильтр
Вскоре после начала работы в верхнем слое песка образуется фильтрующая пленка, состоящая из не успевших осесть в отстойнике хлопьев коагулянта и

Приставших к ним частиц. Это улучшает процесс задержки взвешенных примесей и микробов. Спустя 8-12 ч работы пленка уплотняется, скорость фильтрации падает, работу фильтра приостанавливают и для удаления пленки промывают его в течение 10-15 мин. током чистой воды, направляемой снизу вверх.
После коагуляции, отстаивания и фильтрования вода становится прозрачной, обесцвечивается, освобождается от яиц гельминтов и от 70-98% содержащихся в ней микробов.
В последние годы в практику водоснабжения внедряются различные модификации скорых фильтров (например, двухслойные), а также контактные осветлители. Контактные осветлители выполняют функцию смесителя, камеры реакции и фильтра, делая излишним отстойник. Они эффективны при очистке воды с мутностью, не превышающей 150 мг/л.
Гигиеническая оценка химических и физических методов обеззараживания воды
Обеззараживание принадлежит к числу наиболее широко применяемых методов улучшения качества воды. Оно применяется довольно часто при использовании подземных, главным образом грунтовых, вод и во всех случаях использования поверхностных вод. Обеззараживание является обычно заключительным и наиболее важным процессом улучшения качества воды на водопроводе.

Обеззараживание воды может осуществляться химическими и физическими безреагентными методами. При химических методах в воду вносятся обладающие бактерицидным действием реагенты: газообразный хлор, различные соединения, содержащие так называемый активный хлор, озон, соли серебра и др. К физическим методам относятся кипячение, облучение ультрафиолетовыми лучами, воздействие ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты, быстрыми электронами или гамма-лучами и др. В настоящее время наибольшее распространение имеют: на водопроводах - хлорирование, озонирование, облучение ультрафиолетовыми лучами, а в условиях местного водоснабжения - кипячение.
Химические методы Хлорирование воды

Россия была одной из первых стран, в которой хлорирование воды стало применяться на водопроводах (1910). Однако оно применялось лишь при вспышках водных эпидемий. В настоящее время хлорирование воды является одним из наиболее широко распространенных профилактических мероприятий, сыгравших огромную роль в предупреждении водных эпидемий.
Столь широкое применение хлорирования объясняется надежностью обеззараживания, доступностью осуществления и экономическими преимуществами.

Существуют многочисленные способы хлорирования, например хлорирование обычными и «послепереломными» дозами хлора, хлорирование с аммонизацией, суперхлорирование, хлорирование хлораминовыми таблетками и т. д. Это позволяет применять хлорирование в разных условиях - на крупном водопроводе и для обеззараживания воды в бочке на полевом стане, на небольшом колхозном водопроводе и во фляге с водой.
Принцип хлорирования основан на обработке воды хлором или химическими соединениями, содержащими хлор в активной форме, обладающей окислительным и бактерицидным действием. Химизм происходящих процессов объясняют следующим образом. При добавлении хлора к воде происходит его гидролиз, т.е. образуются соляная и хлорноватистая кислоты. Во всех гипотезах, пытающихся объяснить механизм бактерицидного действия хлора, хлорноватистой кислоте отводится центральное место.
Хлор, присутствующий в воде в виде хлорноватистой кислоты и гипохлорит-иона, рассматривают как свободный активный хлор, так как исследованиями показано, что при хлорировании воды бактерицидное действие определяется в основном концентрацией хлорноватистой кислоты и несколько менее гипохлорит-ионом.
Небольшие размеры молекулы и электрическая нейтральность позволяют хлорноватистой кислоте быстро пройти через оболочку бактериальной клетки и воздействовать на клеточные ферменты, существенно важные для обмена веществ и процессов размножения клетки. Предполагается, что реакция идет с SH-группами ферментов, которые окисляются хлорноватистой кислотой и гипохлорит-ионом. При электронной микроскопии кишечной палочки, подвергшейся воздействию хлора, выявлено повреждение клеточной оболочки, нарушение ее проницаемости, уменьшение объема клетки.
Надежный обеззараживающий эффект при хлорировании достигается в том случае, если после 30-60 мин. обеззараживания в воде остается 0,3-0,5 мг/л свободного хлора или 0,8-1,2 мг/л связанного хлора, свидетельствующее о достаточном количестве введенного в воду дезинфицирующего агента. При санитарном контроле воды на водопроводах содержание остаточного хлора в ней определяют каждый час. Не реже одного раза в сутки отбирают пробу воды для бактериологического исследования.
На крупных водопроводах для хлорирования воды применяют газообразный хлор. Хлор поступает в стальных баллонах или цистернах в жидком виде. На водопроводных станциях к баллону присоединяют специальные аппараты - хлораторы, дозирующие поступление хлора в обеззараживаемую воду (рисунок 8).
На небольших водопроводах, а также в случае необходимости обеззаразить небольшие объемы воды в бочках или других резервуарах вместо хлора пользуются хлорной известью. Бактерицидное действие хлорной извести обязано группе (ОСl), которая в водной среде образует хлорноватистую кислоту. Хлорная известь содержит до 36% активного хлора. При хранении она разлагается. Свет, влажность и высокая температура ускоряют потерю активного хлора. Поэтому хлорную известь хранят в бочках в темном, прохладном, сухом, хорошо проветриваемом помещении, а перед использованием проверяют ее активность в санитарной лаборатории.

Рисунок 8. Хлоратор, используемый для непрерывного дозирования газообразного хлора в обеззараживаемую воду
Кроме хлора и хлорной извести, для обеззараживания воды можно применять двутретьосновную соль гипохлорита кальция (ДТСГК), двуокись хлора (СlO2), гипохлорит кальция Са(ОС1)2 и различные хлорамины. Органическими хлораминами называют производные NН3, у которых один атом водорода замещен на органический радикал, а один или оба других замещены на хлор. К неорганическим хлораминам относятся соединения, получающиеся в результате взаимодействия хлора с аммиаком или солями аммония. Хлорамины обладают окислительными и бактерицидными свойствами, но более слабыми, чем хлор, хлорная известь или ДТСГК.
Обычное хлорирование (по хлорпотребности).
При этом методе хлорирования большое значение имеет правильный выбор дозы активного хлора, необходимой для надежного обеззараживания воды.
При обеззараживании воды лишь 1-2% активного хлора затрачивается на непосредственное бактерицидное действие. Остальной хлор вступает во взаимодействие с легко окисляющимися минеральными и органическими соединениями, находящимися в воде, и поглощается взвешенными веществами. Все эти формы связывания хлора объединяются в понятие хлорпоглощаемость воды.
Поскольку природные воды имеют различный состав, то и хлорпоглощаемость у них различна. Если ввести в воду хлор в количестве большем, чем хлорпоглощаемость, на 0,5 мг/л, он делает воду непригодной для питья, придавая ей хлорный привкус и запах. Поэтому при обеззараживании добавляют в воду такое количество хлорсодержащего препарата, чтобы после обработки вода содержала 0,3-0,5 мг/л так называемого остаточного свободного или 0,6-1 мг остаточного хлораминного хлора, который, не ухудшая вкуса воды и не являясь вредным для здоровья, свидетельствует о надежности обеззараживания, поскольку имеется некоторый избыток хлора. Количество активного хлора в миллиграммах, необходимое для обеззараживания 1 л воды, называют хлорпотребностью.

Хлорпотребность воды определяют путем опытного хлорирования определенных объемов подлежащей обеззараживанию воды разными дозами хлора или хлорной извести. При подборе дозы хлора в полевых условиях ориентировочно можно пользоваться таблицей 1.
Таблица 1. Ориентировочная хлорпотребность воды различного происхождения (из Инструкции по обеззараживанию хозяйственно-питьевой воды хлором при централизованном и местном водоснабжении)
Вода Необходимо для обеззараживания, мг/л Необходимое количество 1% раствора хлорной извести, мл на 1 л воды активного хлора 25% хлорной извести Межпластовая (артезианская); осветленная и обесцвеченная вода крупных рек и озер Колодезная прозрачная и бесцветная; осветленная и обесцвеченная вода малых рек Вода крупных рек и озер Мутная и цветная вода из колодцев и прудов 1-1,5 1,5-2 2-3 3-5 4-6 6-8 8-12 12-20 0,4-0,6 0,6-0,8 0,8-1,2 1,2-2,0
Кроме правильного выбора дозы хлора, необходимым условием эффективного обеззараживания является хорошее смешение и достаточный контакт хлора с водой. Контакт воды с хлором должен быть летом не менее 30 минут, а зимой не менее 1 часа.
Наличие в воде взвешенных частиц, гуминовых и других органических соединений снижает действие хлора. Поэтому для надежного обеззараживания мутные и цветные воды рекомендуется предварительно осветлять и обесцвечивать.
В тех случаях, когда требуется хлорировать воду, находящуюся в бочке или другом резервуаре, определяют объем последнего и рассчитывают количество хлорной извести, необходимое для обеззараживания. Отвесив нужное количество, его вносят в бутыль или какую-либо другую посуду, добавляют такое количество воды, чтобы получился приблизительно 1-2°/о раствор, тщательно перемешивают хлорную известь с водой, дают ей отстояться и осветленный раствор добавляют к дезинфицируемой воде. Воду с раствором хлоркой извести тщательно перемешивают и оставляют на 30-60 минут. После этого, определив наличие остаточного хлора и органолептические качества воды, разрешают пользование ею.
При описанном методе хлорирования по хлорпотребности вода надежно обеззараживается от патогенных бактерий, образующих лишь вегетативные формы (например, возбудители острых кишечных инфекций, туляремии, лептоспироза) и вирусов. Вода, содержащая цисты дизентерийной амебы, споровые формы сибирской язвы, яйца гельминтов, не обеззараживается этим методом. Кроме обычного хлорирования по хлорпотребности применяют и другие модификации хлорирования: двоиное хлорирование, хлорирование с аммонизацией, перехлорирование и др.
Двойное хлорирование.
На многих речных водопроводах хлор подается в воду первый раз перед отстойниками, а второй - как обычно, после фильтров. Введение хлора перед от
стойниками улучшает коагуляцию и обесцвечивание воды, подавляет рост микрофлоры в очистных сооружениях, увеличивает надежность обеззараживания, однако возрастает возможность образования хлорорганических соединений.
Хлорирование с преаммонизацией.
При этом способе хлорирования в обеззараживаемую воду вводят раствор аммиака, а через 0,5-2 мин. - хлор. При этом в воде образуются обладающие бактерицидным действием хлорамины. Эффективность хлорирования с аммонизацией зависит от соотношения NH3: Cl, причем применяют дозировки этих реагентов в соотношениях 1:3, 1:4, 1:6, 1:8. Для воды каждого источника приходится подбирать наиболее эффективное соотношение.
Метод преаммонизации применяется с целью предупреждения неприятных запахов, возникающих иногда при хлорировании воды, содержащей фенолы или фенолоподобные вещества. Образующиеся хлорфенолы даже в ничтожных концентрациях придают воде аптечный привкус и запах. Хлорамины же, обладая более слабым окислительным потенциалом, не образуют с фенолами хлорфенолов.
Скорость обеззараживания воды хлораминами меньше скорости обеззараживания хлором, поэтому продолжительность дезинфекции воды при хлорировании с преаммонизацией должна быть не менее 2 ч.
Перехлорирование.
При этом методе к воде добавляют большие дозы хлора, например, 10-20 мг/л, вследствие чего надежный бактерицидный эффект достигается уже при 15-минутной экспозиции. При перехлорировании в течение 30-60 минут достаточно надежно обеззараживаются даже мутные воды. От воздействия больших доз хлора погибают столь стойкие к хлору возбудители, как риккетсии Бернета, цисты дизентерийной амебы, туберкулезные бактерии и вирусы. Однако и при этих дозах хлора не может быть достигнуто надежное обеззараживание воды от спор сибирской язвы и яиц гельминтов. После обеззараживания перехлорированием в воде остается большой избыток хлора. Процесс освобождения воды от него носит название дехлорирования. Воду дехлорируют фильтрованием через слой активированного угля или путем добавления к ней гипосульфита натрия в количестве 3,5 мг на 1 мг остаточного хлора. Перехлорирование воды применяется преимущественно в экспедициях и военных условиях.
Озонирование воды.
Озон в воде разлагается с образованием атомарного кислорода. Механизм распада озона в воде сложный с протеканием ряда промежуточных реакций с образованием свободных радикалов, также обладающих окислительными свойствами. Более сильное окислительное и бактерицидное действие озона, чем хлора, объясняют тем, что его окислительный потенциал больше окислительного потенциала хлора. Озонирование с гигиенической точки зрения является одним из лучших методов обеззараживания воды. При озонировании вода обеззараживается надежно, разрушаются органические примеси, а органолептические свойства ее не только не ухудшаются, как при хлорировании и кипячении, а даже улучшаются: уменьшается цветность воды, устраняются посторонние привкусы и запахи. Вода приобретает приятный голубоватый оттенок, и население приравнивает ее к ключевой. Избыток озона быстро распадается с образованием кислорода.
Доза озона, необходимая для обеззараживания, для большинства вод от 0,5 до 6 мг/л; для обесцвечивания и улучшения органолептических свойств воды могут требоваться и большие дозы. Продолжительность обеззараживания воды с помощью озона - 3-5 минут.
Остаточного озона (после камеры смешения) должно быть 0,1-0,3 мг/л.
Физические методы
Облучение воды ультрафиолетовыми лучами.
Еще в конце прошлого столетия А.Н. Маклаковым было установлено, что короткие ультрафиолетовые лучи обладают бактерицидным действием. Максимально эффективными оказались лучи с длиной волны 250-260 нм, проникающие даже через 25-сантиметровый слой прозрачной и бесцветной воды (рисунок 9).
Источником излучения служат аргонно-ртутные лампы низкого давления (БУВ) и ртутно-кварцевые лампы (ПРК и РКС).
Для обеззараживания воды применяются специальные установки (напорные и безнапорные). Для обеззараживания большого объема воды используется установка ОВ-АКХ-1 большой производительности с применением бактерицидных ламп ПРК.

Рисунок 9. Установка Академии коммунального хозяйства для обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами (вода последовательно облучается ультрафиолетовыми лучами в ряде секций)

На небольших водопроводах используются аргонно-ртутные лампы низкого давления. (БУВ-15, БУВ-30, БУВ-ЗОП). Обеззараживание воды наступает быстро, в течение 1-2 мин. При обеззараживании воды УФ-лучами погибают не только вегетативные формы микробов, но и споровые, а также вирусы, яйца гельминтов, устойчивые к воздействию хлора. Применение бактерицидных ламп не всегда возможно, так как на эффект обеззараживания воды УФ-лучами влияют мутность, цветность воды, содержание в ней солей железа. Поэтому, прежде чем обеззараживать воду таким способом, ее необходимо тщательно очистить.
Таким образом, необходимой предпосылкой для надежного обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами является ее предварительное осветление и обесцвечивание.
Облучение ультрафиолетовыми лучами имеет ряд преимуществ перед хлорированием. Бактерицидные лучи не денатурируют воду и не изменяют ее органолептических свойств, а также обладают более широким спектром абиотического действия. Их губительное действие распространяется на споры, вирусы и яйца гельминтов, устойчивые к хлору.
Кипячение воды.
Кипячение является простым и в то же время наиболее надежным методом обеззараживания воды. Вегетативные формы патогенных микроорганизмов погибают после 20-40-секундного нагревания при температуре 800, и поэтому в момент закипания вода уже фактически обеззаражена, а при 3-5-минутном кипении имеется полная гарантия ее безопасности даже при сильном загрязнении взвешенными веществами и микробами.
При 30-минутном кипячении погибает подавляющее большинство споровых форм микробов, т.е. достигается стерилизация воды. В то время как хлорирование неэффективно действует на споры сибирской язвы, яйца и личинки гельминтов, кипячение убивает их. При 30-минутном кипячении разрушается ботулинический токсин.
К факторам, препятствующим и ограничивающим возможность широкого применения кипячения как метода обеззараживания воды, относятся: невозможность применения кипячения для обеззараживания больших количеств воды на водопроводах, ухудшение вкуса воды из-за улетучивания газов, необходимость охлаждения воды и быстрое развитие микроорганизмов в кипяченой воде в случае ее вторичного загрязнения.
При пользовании водой, не прошедшей централизованного обеззараживания, кипячение часто применяется в быту, в больницах, школах, детских учреждениях, на производствах, железнодорожных станциях и т.д. Для этой цели широкое применение получили кипятильники непрерывного действия с производительностью от 100 до 1000 л/ч. Действие последних основано на перебрасывании кипящей воды из котла в бак, служащий для ее разбора.
При использовании кипяченой воды для питьевого водоснабжения нужно особо тщательно мыть бачки для кипяченой воды перед их заполнением, а также ежедневно сменять воду, учитывая быстрое развитие микроорганизмов в кипяченой воде.
Специальные методы улучшения качества воды
Традиционная технология очистки воды на водопроводах, предназначенная для осветления, обесцвечивания и обеззараживания, обладает лишь ограниченным барьерным действием в отношении многих химических веществ, которые при несоблюдении санитарных правил промышленными предприятиями и другими объектами могут загрязнять водоемы, особенно в районах с высокой плотностью населения и развитой промышленностью. Повышение барьерной роли водопроводных сооружений в отношении некоторых загрязнений (нефть, ДДТ и др.) достигается применением повышенных доз коагулянтов и флоккулянтов, увеличением времени отстаивания, снижением скорости фильтрации, применением двойного хлорирования или перехлорирования. Если этого недостаточно, то в зависимости от состава и концентрации загрязнений используют сильные окислители (озон, перманганат калия), сорбенты (активированный уголь в гранулированном или порошкообразном виде), ионообменные материалы, а нередко сочетание нескольких методов.
Дезодорация - устранение привкусов и запахов воды - достигается аэрированием воды, обработкой ее окислителями (озонирование, двуокись хлора, большие дозы хлора, марганцовокислый калий), фильтрованием через слой активированного угля, адсорбирующего дурнопахнущие вещества, и углеванием, т.е. путем введения в воду до отстаивания порошкообразного активированного угля. Выбор метода дезодорации зависит от происхождения привкусов и запахов.
Обезжелезивание производится путем разбрызгивания воды с целью аэрации в специальных устройствах - градирнях. При этом двухвалентное железо окисляется в гидрат окиси железа, осаждающийся в отстойнике или задерживаемый на фильтре.
Умягчение. Старым способом умягчения воды является содовоизвестковый, при котором кальций и магний осаждаются в отстойнике в виде нерастворимых солей.
Более современным является фильтрование умягчаемой воды через фильтры, заполненные ионитами. Ионитами называют твердые нерастворимые, зернистые, наподобие песка, материалы, обладающие свойством обменивать содержащиеся в них ионы на ионы солей, растворенных в воде. Иониты, обменивающие свои катионы (Н+, Na+), называются катионитами, обменивающие анионы (ОН-), - анионитами. Иониты могут быть естественного и искусственного происхождения (обработанный серной кислотой уголь, синтетические ионообменные смолы). Применяя фильтрование воды через катионит, можно удалить из нее катионы, фильтруя ее через анионит - удалить анионы.
При фильтровании воды ионообменные свойства ионитов постепенно падают. После истощения обменных свойств иониты могут быть регенерированы (восстановлены). Катиониты регенерируют промыванием разбавленным раствором кислоты или крепким раствором хлористого натрия, аниониты - промыванием раствором щелочи.
Для умягчения воды применяют фильтрование воды через слой естественных (глауконитовые пески) или искусственных катионитов толщиной 2-4 м. При этом ионы Са2+ и Mg2+ воды обмениваются на ионы Na+ или ионы Н+ катионита.
Опреснение.
Последовательное фильтрование воды сначала через катионит, а затем через анионит позволяет освободить воду от всех растворенных в ней солей и потому применяется с целью опреснения (рисунок 10).
Ионитовые установки для опреснения воды могут быть как стационарные, так и передвижные (экспедиции, полевые станы, войска).

Рисунок 10. Схема ионообменной опреснительной установки:
1 - катионитовый фильтр; 2 - анионитовый фильтр;
3 - дегазатор; 4 - резервуар для опресненной воды;
5 - насос; 6 - бак для регенерационного раствора кислоты; 7 - то же для раствора щелочи Для опреснения воды на водопроводах, морских судах применяют термический метод, основанный на выпаривании воды с последующей конденсацией паров. Желательно, чтобы содержание минеральных солей в опресненной воде было не менее 100-200 мг/л. Поэтому в случае необходимости к ней добавляют часть неопресненной воды. Кроме описанных методов для опреснения воды применяют также электродиализ с использованием селективных мембран, вымораживание и другие методы.
Дезактивация.
При коагуляции, отстаивании и фильтрации воды на водопроводах содержание радиоактивных веществ в ней снижается лишь на 70-80%. Для более глубокой дезактивации воду фильтруют через катио-и аниообменные смолы.
Обесфторивание воды.
При необходимости освободить воду от избытка фтора ее фильтруют через анионообменные смолы. Чаще синтетических смол в качестве ионообменного материала используют с большим успехом активированную окись алюминия. Иногда имеется возможность снизить содержание фтора в воде до оптимальных величин за счет разбавления водой из другого источника, содержащей ничтожные количества фтора.
Фторирование воды.
В последние годы большое внимание исследователи уделяют фторированию воды, т. е. искусственному добавлению к ней фтористых соединений с целью уменьшения заболеваемости кариесом зубов. Кариес зубов принадлежит к числу наиболее распространенных заболеваний человека. Кариес зубов приводит не только к потере зубов, но и к другим заболеваниям полости рта и костей (например, к остеомиелиту челюстных костей), хрониосепсису и ревматизму, различным заболеваниям желудочно-кишечного тракта в связи с ухудшением разжевывания пищи и замедлением эвакуации ее из желудка. Несмотря на применяющиеся стоматологами в разных странах меры борьбы с кариесом, заболеваемость им имеет почти повсеместную тенденцию к росту. В настоящее время обращаемость стоматологических больных в поликлиники занимает второе место после обращаемости к терапевтам.
Употребление фторированной воды снижает заболеваемость кариесом на 50-75%, т. е. в 2-4 раза. В наибольшей мере противокариозное действие фтора проявляется в том случае, когда человек употребляет фторированную воду с
раннего детского возраста. Комплексная профилактика путем фторирования воды, рационализация питания и проведения мер по гигиене полости рта позволяют снизить заболеваемость кариесом на 80-90%. ВОЗ рассматривает фторирование воды как одно из крупнейших достижений профилактической медицины нашего времени.
Фторирование осуществляют путем добавления к прошедшей очистку воде раствора фторсодержащего соединения (фтористый или кремнефтористый натрий, кремнефтористая кислота и др.) в таком количестве, чтобы концентрация фтор-иона в воде была оптимальной для данных климатических условий.
Зоны санитарной охраны источников водоснабжения
Для сохранения качества роды водоисточника, используемого для централизованного водоснабжения, в законодательном порядке организуются зоны санитарной охраны, на территории которых соблюдается особый санитарный режим, предотвращающий загрязнение водоема.
Созданию санитарных зон предшествуют гигиенические, санитарнохимические, бактериологические, гидрологические и другие исследования, направленные на выявления факторов, влияющих на формирование качества воды водоисточника. Результаты исследований используются для разработки комплексных мероприятий по санитарной охране водоисточника от загрязнения. Различают 3 пояса санитарной охраны водопроводов, работающих на открытых водоисточниках.
Первый пояс санитарной охраны (зона строгого режима) охватывает непосредственно водозаборные сооружения и водопроводную станцию, а также территорию вокруг них. В первый пояс включает территорию (акваторию) водоема выше и ниже водозабора. На территории первого пояса соблюдается особо строгий санитарно-эпидемиологический режим. Зона постоянно охраняется, поддерживается в чистоте ее территория. В нее запрещен допуск посторонних лиц.
Второй пояс санитарной охраны (зона ограничения) включает всю или часть площади водосбора. Во втором поясе запрещается строительство объектов, которые могут загрязнить водоем, а образующиеся там сточные воды и загрязненный поверхностный сток отводятся для их очистки за пределы водораздела. За пределами второго пояса санитарной охраны также осуществляются мероприятия по очистке стоков, поступающих в водоисточник, проводится строгий санитарный надзор.
Третий пояс санитарной охраны (зона наблюдения) выделен в силу необходимости постоянного наблюдения за эпидемической обстановкой. В настоящее время осуществляется эффективная противоэпидемическая работа. Поэтому третий пояс практически утратил свое значение.
При эксплуатации подземных водоисточников устанавливают два пояса зоны санитарной охраны. Вокруг скважины располагается первый пояс (зона строгого режима) радиусом 30-50 м. Территория этого пояса благоустраивается и ограждается. Исключаются любые источники загрязнения почвы. Вокруг зоны строгого режима устанавливается второй пояс (зона ограничения). Размер этого пояса устанавливается расчетным методом, зависит от характера и мощности водоносного горизонта, гидрологических и других условий.

Основы водоснабжение населенных мест

Системы водоснабжения представляют собой комплекс сооружений, оборудования и трубопроводов, обеспечивающих забор воды из природного источника, очистку и обработку ее, транспортирование и подачу потребителям требуемых расходов, качества под необходимыми напорами.

Кроме того, система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности, т. е. Обеспечивать снабжение потребителей водой без снижения установленных показателей своей работы в отношении количества и качества подаваемой воды (перерывы в подаче воды, снижение подачи воды, ухудшение ее качества в недопустимых пределах).

Системы водоснабжения (водопроводы) классифицируют по ряду признаков.

По виду обслуживаемого объекта системы водоснабжения делят на городские, поселковые, промышленные, сельскохозяйственные, железнодорожные и др.

По назначению системы водоснабжения подразделяют на хозяйственно-питьевые, предназначенные для подачи воды на хозяйственные и питьевые нужды населения и работников предприятий; производственные, снабжающие водой технологические цехи; противопожарные, обеспечивающие подачу воды для тушения пожаров.

По способу подачи воды различают самотечные водопроводы (гравитационные) и водопроводы с механической подачей воды (с помощью насосов).

По виду используемых природных источник о в различают водопроводы, забирающие воду из поверхностных источников - рек, водохранилищ, озер, морей, и водопроводы, забирающие воду из подземных источников (артезианских, родниковых). Имеются также водопроводы смешанного питания.

На основе технико-экономических расчетов часто устраивают объединенные системы водоснабжения: хозяйственно-противопожарные, производственно-противопожарные или производственно-хозяйственно-противопожарные. Так, в городах и поселках обычно устраивают единый хозяйственно-противопожарный водопровод. На промышленных предприятиях, как правило, сооружают два раздельных водопровода - производственный и хозяйственно-противопожарный. Объединенный производственно-хозяйственно-противопожарный водопровод устраивают тогда, когда для технологических нужд предприятия требуется небольшое количество воды питьевого качества. На некоторых промышленных предприятиях устраивают специальные противопожарные водопроводы.

Системы водоснабжения могут обслуживать как один объект, например город или промышленное предприятие, так и несколько объектов. В последнем случае эти системы называют групповыми. Систему водоснабжения, обслуживающую несколько крупных объектов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, называют районной системой водоснабжения или районным водопроводом. Небольшие системы водоснабжения, обслуживающие одно здание или небольшую группу компактно расположенных зданий из близлежащего источника, называют обычно местными системами водоснабжения.

В случаях когда отдельные части территории имеют значительную разницу в отметках, устраивают зонные системы водоснабжения. При таком рельефе местности в сети для высокорасположенных участков насосы должны поддерживать высокое давление, которое недопустимо в сети для низко-расположенных участков (обычно при шести - восьмиэтажной застройке в сети поддерживается давление не более 0,6 МПа). В связи с этим водопроводную сеть разбивают на зоны, для каждой из которых устанавливают требуемый напор.

После определения необходимого объема водопотребления объекта и сбора сведений о возможных для использования природных источниках, выбирается конкретный источник водоснабжения и намечается схема СПВ (схема подачи воды).

Центральным вопросом этого раздела коммунальной гигиены является врачебное научно обоснованное заключение о степени опасности или безопасности воды для здоровья людей, проживающих в населенных пунктах, на основании гигиенических нормативов качества воды с учетом отдаленных последствий ее длительного использования.

Гигиенические требования к показателям качества воды зависят от назначения воды, т. е. от того, с какой целью ее будут использовать. Поэтому с практической точки зрения различают 7 типов воды:

I тип - водопроводная вода, подаваемая населению централизованным хозяйственно-питьевым водопроводом для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд;

II тип - вода из шахтных колодцев и каптажей, которую население использует так же, как и воду I типа, но в условиях децентрализованного местного водоснабжения;

III тип - вода подземных (межпластовых напорных (артезианских) или ненапорных) и поверхностных (рек, пресных озер, водохранилищ) источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения;

IV тип - горячая вода, подаваемая централизованным водопроводом;

V тип - минеральная вода, используемая для лечения больных;

VI тип - техническая вода, подаваемая техническим водопроводом на промышленных предприятиях;

VII тип - вода специального назначения, применяемая в фармацевтической промышленности для приготовления лекарств, на предприятиях микробиологического синтеза в текстильном производстве и т. п.

Каждый тип воды должен отвечать определенным гигиеническим требованиям:

1. Иметь хорошие органолептические свойства, характеризующие запах, вкус воды, ее мутность, прозрачность, цветность, окраску, температуру, наличие плавающих видимых примесей. Гигиеническое обоснование этих показателей приведено на с. 68-76. Ухудшение органолептических свойств воды создает у людей психологическое подозрение опасности такой воды для здоровья.

2. Быть безвредной по химическому составу. Вода не должна содержать опасных количеств вредных для здоровья химических веществ как природного происхождения, так и тех, которые поступают со сточными водами промышленных предприятий, поверхностным стоком сельскохозяйственных полей или добавляются на водопроводных станциях в качестве реагентов во время водоподготовки. Научное обоснование ПДК таких веществ в воде приведено на с. 86-93. Сегодня обоснованы и утверждены Министерством здравоохранения более 1,5 тыс. ПДК химических веществ в воде.

Гигиенические требования к качеству питьевой воды определяются ее физиологической ролью в организме человека, гигиеническим и эпидемическим значением, а также ролью, которую она играет в быту, промышленности и сельском хозяйстве.

Под врачебным заключением о безопасности или опасности воды подразумевают официальный документ, заверенный подписью врача, удостоверяющий юридическую ответственность за органолептическую, химическую и эпидемическую безопасность воды. Такая задача возложена на врача, имеющего сертификат специалиста по медико-профилактическому делу (санитарного врача, врача-гигиениста).

Вторым по важности вопросом данного раздела является вопрос о количестве подаваемой в населенный пункт воды. Только достаточное количество доброкачественной питьевой воды предупреждает возникновение заболеваний и гарантирует сохранение здоровья населения. Гигиеническое обоснование норм водопотребления приведено на с. 107-ПО.

В данном разделе рассмотрены и другие вопросы, требующие решения при организации эффективного водоснабжения населенного пункта, а именно методика выбора источника централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, характеристика современных методов водоподготовки, основные схемы водопроводов из подземных и поверхностных водоисточников, организация местного (децентрализованного) водоснабжения, санитарный надзор за водоснабжением населенных пунктов.