CC BY
15
В годы десятой пятилетки значительно возросло число участников исследований по проблеме. Так, в 1977 г. выполнена 61 работа с участием 103 научных сотрудников, а к 1982 г. число таких работ достигло 80. Увеличилось и число сотрудников, принимающих участие в выполнении проблемно-тематического плана.
В плане основных организационных меропри-» ятий по реализации решений XXVI съезда КПСС в области здравоохранения на одиннадцатую пятилетку Минздрав СССР поставил следующие задачи: разработать и осуществить широкую программу профилактики наиболее распространенных инфекционных заболеваний, сердечно-сосудистых, онкологических, легочных, профессиональных и др., а также программу снижения влияния факторов риска по этим болезням; пересмотреть систему санитарного просвещения, сделать ее более действенной и эффективной, активизировать пропаганду первичной профилактики; здорового образа жизни, физической культуры и спорта, гигиенических знаний и навыков, искоренения вредных для здоровья привычек — курения, злоупотребления алкоголем, избыточного питания, гиподинамии и I др.; расширить использование в этих целях печати, кино, радио, телевидения и других средств массовой информации.
УДК 614.777:628.18.094
Одним из главных направлений решения общей задачи обеспечения населения высококачественной питьевой водой является изыскание наиболее совершенных технологических методов повышения эффективности обработки воды и надежности работы водоочистных сооружений.
Как показали многочисленные исследования, традиционные приемы очистки воды позволяют извлечь в основном вещества, которые легко осаждаются в процессе коагуляции. Установлено также, что «барьерная» роль водопроводных сооружений по отношению к химическим загрязнениям промышленного происхождения ограничена и при существенном загрязнении водоисточ-
Широк и разнообразен круг вопросов и задач, решаемых санитарным просвещением на современном этапе. Прежде всего это пропаганда здорового образа жизни, являющегося составной частью социалистического образа жизни советских людей. Это направление охватывает все разделы гигиены и является наиболее действенным средством профилактики таких распространенных заболеваний, как сердечно-сосудистые, онкологические, нервные. Пропагандируются вопросы, связанные с заботой о здоровье будущих поколений, достижениями генетики др.
Основные направления развития санитарного просвещения в настоящее время соответствуют актуальным вопросам здравоохранения, основываются на постановлениях партии и правительства о развитии различных отраслей народного хозяйства, повышении культурных потребностей населения и его материального благосостояния, улучшении медицинского обслуживания на профилактических основах.
Святая обязанность работников службы санитарного просвещения и народного здравоохранения— дать населению необходимые медицинские знания, помогающие выработке определенных гигиенических навыков и сохранению здоровья.
Поступила 07.05.82
ников остаточные количества этих веществ могут быть существенными. Вместе с тем в реальных условиях водопользования не всегда удается изыскать источники водоснабжения, полностью отвечающие требованиям ГОСТ 17.1.3.03—77 «Правила выбора и оценка качества источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения». В связи с этим используются дополнительные методы обработки воды: окисление, сорбция, ионный обмен и др.
Исследованиями НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды Академии коммунального хозяйства (НИИКВОВ АКХ) им. К-Д. Памфилова показано, что перспективным методом
Оригинальные статьи
И. В. Климкина, Р. С. Ехина, М. С. Выборнова, Г. М. Тру хина, А. А. Нечаева, Н. И. Чернакова
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНО-СОРБЦИОННОГО МЕТОДА ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Московский НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрнсмана
глубокой очистки воды из загрязненных поверхностных водоисточников является окислительно-сорбционный метод, заключающийся в комплексной обработке воды источника водоснабжения с использованием сильных окислителей и последующей ее фильтрацией через угольный фильтр. При совместном применении сильных окислителей (хлор, озон и т. д.) и сорбентов (активированные угли) происходит не простое суммирование двух процессов, а имеет место эффект окис-лнтельно-сорбционного взаимодействия, при котором уголь выступает в качестве катализатора окисления и активного сорбента продуктов разложения.
Гигиенические исследования качества воды, обработанной окислителями и активированным углем, были развернуты в экспериментально-лабораторных условиях на опытно-производственной установке НИИКВОВ АКХ им. К- Д. Памфилова и при испытании метода на водопроводах. Оценка метода в натурных условиях проводилась на водопроводах, использующих в качестве источника водоснабжения поверхностные водоемы с измененным качеством воды: высокой природной цветностью (г. Сестрорецк) и загрязненных органическими и неорганическими веществами промышленного происхождения (г. Горький и Тюмень). Высокая цветность воды озера Разлив обусловлена наличием в воде гумусовых соединений почвенного и торфяного происхождения. Преобладание в воде озера истинно растворимых кремниевых кислот вызывает большие трудности при ее обесцвечивании.
На Сестрорецком водопроводе использовались контактные осветлители как с песчаной, так и угольной загрузкой, что позволило провести сравнительное изучение их эффективности. В качестве окислителя используется хлор. Контактный осветлитель с угольной загрузкой является двухслойным. Загрузка его выполнена из песка слоем 1,6 м и гранулированного активированного угля марки АГ-3 с толщиной слоя 0,8 м. Площадь фильтрования 20 мг.
Схема обработки воды Слудинского и Тюменского водопроводов включает первичное хлорирование, коагуляцию, отстаивание, фильтрацию и обеззараживание. Фильтрация осуществляется на двухслойных угольно-песчаных скорых фильтрах с загрузкой из активированного угля АГ-3 с поддерживающим слоем гравия.
Для оценки гигиенической эффективности очистки питьевой воды мы отбирали пробы исходной воды и на разных этапах очистки. Каждую пробу воды анализировали по всем показателям ГОСТ 2874—73 «Вода питьевая»; кроме того, определяли перманганатную и бихромат-ную окисляемость, биохимическое потребление кислорода (ВПК), специфические загрязнители, проведено углубленное санитарно-микробиологи-ческое изучение качества воды.
Исследования показали, что исходная вода
озера Разлив имела высокую цветность — 90— 110°, запах воды в отдельные периоды года достигал 2—3 баллов. Перманганатная окисляемость за счет содержания в воде гуминовых веществ была на уровне 15,0 мг02/л, содержание в исходной воде железа составляло 0,45— 0,1 мг/л. Водородный показатель (рН) воды не превышал 7,0.
После контактных осветлителей как с угольной, так и песчаной загрузкой вода в основном удовлетворяла требованиям ГОСТ 2874—73.
Хорошо задерживалась на фильтрах органическая часть гуминовых веществ (по показателю перманганатной окисляемости)—эффект очистки по данному показателю составлял 60—67 %. В то же время природная цветность воды уменьшалась лишь на 25—30 %; вода, прошедшая фильтры, в ряде проб имела цветность более 20°. Не изменялись в процессе обработки такие показатели, как аммонийный азот, жесткость, хлориды, сульфаты. Вместе с тем следует указать, что включение в цикл обработки активированного угля не дало значительного улучшения качества обработки воды.
Как показали наши наблюдения, в реальных условиях эксплуатации контактных осветлителей на водопроводе г. Сестрорецка (доза хлора при первичном хлорировании 1,5—2,0 мг/л; фильтрация сырой воды сверху вниз) период более эффективной работы загрузки по сравнению с таковым при использовании песчаной загрузки не превышал 3 мес. Некоторые улучшения органо-лептических свойств воды после угольной загрузки наблюдались в первые месяцы включения фильтров. В этот период эффект очистки воды по сравнению с таковым при использовании песчаных фильтров по таким показателям, как цветность воды и запах был выше на 15— 30 %. Отмечается более высокий процент задержки на угольной загрузке санитарно-показа-тельных и сапрофитных микроорганизмов.
Поверхностные водоемы, используемые для водоснабжения Тюмени и г. Горького, расположены в промышленно развитых районах страны и являются приемниками сточных вод химической, нефтехимической, машиностроительной и металлургической промышленности. Водоемы широко используются населением для культурно-бытовых целей, отдыха и спорта. В створе водозаборов централизованного хозяйственно-питьевого водопровода вода поверхностных источников водоснабжения этих городов характеризовалась удовлетворительными органолептическимн свойствами; водородный показатель не превышал 8,3, цветность воды в летнее время составляла 70—80°. Содержание в воде нитритов колебалось от 0,005 до 0,024 мг/л. Концентрация в воде водоема аммонийного азота колебалась в пределах 0,07—2,1 мг/л, содержание нитратов находилось в пределах 1,0—2,05 мг/л. Из специфических веществ в водоеме в отдельные сроки на-
блюдения обнаруживались нефтепродукты, фенол, мышьяк, синтетические поверхностно-актив-ные вещества (СПАВ) и др. в концентрациях на уровне ПДК и ниже. Перманганатная окисляе-мость воды в некоторых пробах достигала 12 мг02.
Исследования показали, что обработка воды с фильтрацией через угольную загрузку позволяет получить питьевую воду, соответствующую требованиям ГОСТ" 2874—73 «Вода питьевая». Содержание железа в воде снижалось на 50—55 %. Цветность воды при этом уменьшалась на 50%, а в некоторых пробах — на 80—85 %. Эффект очистки воды от фенолов во всех анализируемых пробах составлял 80—100%. На угольных фильтрах задерживались свинец и цинк. Их содержание в воде уменьшалось в 2 раза. Во всех анализируемых пробах осветленной воды мышьяка не было. В исследованиях показано, что снижение содержания мышьяка в воде достигалось в основном не за счет сорбции его на угле, а за счет окисления хлором и последующего выделения с коагулянтом. Марганец и аммонийные соли на угольных фильтрах практически не задерживались.
Эффект очистки от поверхностно-активных веществ и нефтепродуктов был невысоким и составлял 30—35 %. Суммарно (по показателю перманганатной окисляемости) окислительно-сорбционная очистка позволяет извлекать до 80 % легкоразрушаемых органических веществ, однако трудноокисляемые органические вещества при этом задерживаются лишь на 35—50 % (по показателю химическое потребление кислорода— ХПК).
Таким образом, оценивая окислительно-сорб-ционный метод, используемый на Тюменском, Сестрорецком и Слудинском водопроводах, установили, что применение в схеме водоподготовкп окислителя и активированных углей повышает барьерные возможности водопроводных сооружений по отношению к органолептическим показателям (запах, цветность), ряду веществ промышленного происхождения (СПАВ, нефтепродукты, фенолы, свинец, никель и пр.).
Вместе с тем установлено, что при применении в качестве окислителя хлора не удается достичь полного разрушения органических загрязнителей, что прослеживается по показателям ХПК, перманганатной окисляемости и ВПК
Из литературы известно, что наиболее глубокую очистку воды обеспечивает совместное использование активированного угля и озона. На основании этого нами проводились экспериментальные исследования по очистке воды от органических загрязнителей методом фильтрации через активированный уголь с использованием озона как наиболее сильного окислителя.
При проведении экспериментальных работ в качестве модельного вещества нами был избран метиловый эфир метакриловой кислоты (ММА)
как наиболее устойчивый во внешней среде, трудноподдающийся окислению на биологических очистных сооружениях.
Полупроизводственная установка, на которой проводили экспериментальные исследования, состоит из озонатора и 3 фильтров. 1-й фильтр заполнен углем и песком, причем уголь засыпан сверху, фильтрация воды происходит сверху вниз. 2-й фильтр заполнен керамзитом и углем, фильтрация осуществляется сверху вниз. 3-й фильтр заполнен также, как и первый, но фильтрация воды осуществляется снизу вверх.
Условия опыта были идентичны натурным. Длительность цикла составляла 9 ч, скорость фильтрации 7 м/ч, доза озона соответствовала 5 мг/л при времени контакта 15 мин.
Нами изучались эффективность окисления и процессы распада ММА.
ММА в концентрациях, равных 1 и 10 мг/л, вносили в водопроводную воду. Пробы для анализа отбирали в 5 точках: 1 — исходная водопроводная вода; 2 — вода после озонирования; 3 — вода после 1-го фильтра; 4— вода после 2-го фильтра; 5 — вода после 3-го фильтра. Всего было проведено 5 серий опытов, отобрано 29 проб воды. Во всех пробах определяли остаточное количество ММА, а также содержание промежуточных продуктов: формальдегида, метанола и муравьиной кислоты.
Результаты опытов показали следующее. Заданные концентрации ММА после озонирования снижались на 10—30% в зависимости от исходной концентрации. Так, если в исходных пробах воды содержание ММА составляло 9—10 мг/л, то в пробах воды после озонирования концентрации веществ снижались до 6,8—6,95 мг/л. Содержание ММА в пробах воды после прохождения фильтров снижалось еще на 45—50%. Можно предположить, что часть ММА сорбируется на фильтрах. Это было подтверждено специально проведенными опытами, в которых процесс озонирования отсутствовал (табл. 1 и 2). Общий
Таблица 1
Содержание ММА после озонирования по этапам очистки
Исследуемая проба Содержание ММА. мг/л
Исходная 9,1 9,25 10,0 9,75
После озона 6,8 6,70 6,92 6,85
После фильтров:
1-го 3,4 3,05 3,12 3,23
2-го 2,65 2,87 2,78 2.90
3-го 3,12 3,00 3,10 3,15
Исходная 10,1 10,3 9.85 10,0
После озона 6,95 6.80 6,90 6,95
После фильтров:
1-го 3,20 3,12 2,95 3,03
2-го 2,90 2,92 2,70 2.95
3-го 3,0 3,05 2,58 2,62
Примечание. Доза озона 5 мг/л, контакт 15 мин.
Таблица 2 Содержание ММА без озонирования по этапам очастки
Таблица 4 Окисление ММА после озонирования по этапам очистки
Исследуемая проба Содержание ММА, мг/л
Исходная 10,0 10,0 9,8 10,0 9,8
После фильтров:
1-го 3,56 3,45 3,46 360 3,52
2-го 3,60 3,52 3,57 3 52 3,2 8
3-го 3,70 3,53 3,73 3 68 3,56
Исходная 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0
После фильтров:
1-го 2,17 2,26 2,35 2,30 2,17
2-го 2,16 2,30 2,19 2,12 2,03
3-го 2,18 2,35 2,26 2,05 2,10
эффект очистки водопроводной воды от ММА составляет 50—70%.
В то же время нам удалось установить, что ММА в процессе озонирования разрушается до метанола, формальдегида и муравьиной кислоты. Формальдегид, метанол и муравьиную кислоту обнаруживали как после озонирования, так и после прохождения воды через все 3 фильтра. Содержание формальдегида в пробах воды после фильтров составляло от 0,16 до 0,30 мг/л, метанола — от 0,2 до 0,35 мг/л, муравьиной кислоты— от 0,25 до 0,5 мг/л. Метанол обнаруживается во всех пробах; формальдегид и муравьиная кислота, как вещества легкоокисляющиеся до конечных продуктов С02 и Н20, во многих пробах не были обнаружены (табл. 3).
Суммарное содержание образуемых продуктов распада ММА составляет около 1 мг/л, т. е.
Таблица 3 Окисление ММА после озонирования по этапам очистки
Исследуемая проба
Содержание веществ, мг/л
ММА
формальдегид
метанол
муравьиная кислота
Исходная После озона После фильтров:
1-го
2-го
3-го Исходная После озона После фильтров:
1-го
2-го
3-го Исходная После озона После фильтров:
1-го
2-го
3-го
9,5 6,85
2,85
3,12 2,97 10,0 6.92
3,18 2,82 3,05 10.0 6,75
3,08 2,85 2,90
0,30
Не обнаружено > »
» »
0,25
0,18 0,18 0,16
0,30
0,23 0,18 0,16
Примечание. Доза озона 15 мин.
1,20 0,6
0,48 0,25
0,40 0,25
0,42 0,19
1,35 Не обнару-
жено
0,25 » »
0,22 » »
0,20 > »
1,25 0,52
0,30 0,18
0,26 0,23
0,32 0,21
5 мг/л. Контакт—
Содержание веществ, мг/л
Исследуемая проба ММА формальдегид метанол муравьиная кв слота
Исходная После озона После фильтров: 1-го 2-го 3-го Исходная 1.2 0,38 0,39 0,37 0,35 1,0 Не обнаружено > > » » » » » > * 1 Не обнаружено 0,42 0,40 0,38 0,40 Не обнару жен о 0,45 0,42 0,40 0,44 Не обнаружено » » » » » > > » » »
После озона После фильтров: 1-го 2-го 3-го 0,35 0,32 0,35 0,35 0,43 0.40 0.37 0.40 » » » » » » Не обнаружено
практически соответствует исходной концентрации изучаемого вещества. Следовательно, ММА в исследуемой концентрации до конечных продуктов практически не окисляется (табл. 4).
Выводы. 1. Сочетанное применение в практике коммунального водоснабжения сильных окислителей и активных сорбентов (окислитель—сорбционная очистка) обеспечивает глубокую очистку зоды от широко распространенных продуктов загрязнения антропогенного происхождения (нефтепродукты, СПАВ, фенолы) и значительно повышает барьерную роль водопроводных сооружений в отношении стабильных органических веществ.
2. Для разрушения промышленных органических соединений более эффективен озон, чем хлор и перманганат калия.
3. Для обоснования условий применения окис-лительно-сорбционной очистки в конкретных условиях водопользования необходимо проведение экспериментальных исследований с целью установления механизма их превращения под воздействием окислителей и кинетики извлечения продуктов деструкции на активных сорбентах.
4. Применение в качестве фильтрующей загрузки в контактных окислителях активированного угля позволяет лишь на 5—10% увеличить эффект сорбции органических веществ природного происхождения.
Поступила 10.02.82
Summary. The data contained in the article show that a powerful oxidizing agent used in combination with activated carbon in community water supply practice provides for a more effective water treatment from widespread pollutants of anthropogenic nature, thus increasing a "barrier" role of water supply systems in regard to stable organic compounds. Ozone is more effective than chloride for breaking down stable industrial organic pollutants.
