CC BY
51
В.Н.Колесников
К вопросу совершенствования водоподготовки на водоочистных станциях Ангарска в паводковый период
Актуальность проблемы обеспечения населения России качественной питьевой водой неуклонно возрастает и оказывает непосредственное влияние на социальную, экологическую и экономическую ситуации в стране. В настоящее время значительное количество населения России использует для питьевых целей воду, не отвечающую санитарно-гигиеническим требованиям. Источники водоснабжения в последнее время подвергаются интенсивному загрязнению и их качество во многих регионах нельзя признать даже удовлетворительным. Сооружения водоподготовки, на которых используются традиционные методы и процессы, не всегда в состоянии обеспечить требуемую степень очистки воды. В полной мере это относится и к обеззараживанию воды - главному барьеру на пути передачи водных инфекций. По данным статистики в России отмечается постоянный рост числа бактериальных и вирусных заболеваний [1].
Реальными практическими технологиями, прошедшими проверку на действующих крупномасштабных сооружениях очистки воды, являются хлорирование, озонирование и ультрафиолетовое облучение. Наиболее широкое распространение в нашей стране получил метод хлорирования. Заключительным этапом подготовки воды питьевой кондиции является ее обеззараживание. Поэтому обеззараживание или дезинфекция воды применяется для устранения болезнетворных микроорганизмов и вирусов, наличие которых делает воду непригодной для хозяйственно-питьевых нужд. При предварительном хлорировании воды, коагулировании ее примесей с последующим отстаиванием и фильтрованием не удается достичь полного удаления болезнетворных микроорганизмов. До 10% хлоррезистентных бактерий и вирусов, среди которых могут быть и патогенные, сохраняют свою жизнеспособность [2-7]. Использование для питья подземной воды в большинстве случаев возможно без обеззараживания.
Эффективность обеззараживания воды при использованных методах дезинфекции контролируют, определяя общее число бактерий в 1 см3 воды и количество индикаторных бактерий группы кишечной палочки в 1 л воды после ее обеззараживания. Использование кишечной палочки в качестве индикаторного микроорганизма для оценки эффекта обеззараживания воды обусловлено следующими соображениями [2-4]:
присутствие кишечной палочки в воде определить проще, чем другие бактерии кишечной группы;
кишечная палочка всегда присутствует в кишечнике человека и теплокровных животных;
присутствие ее в воде источника свидетельствует о его загрязнении фекальными сбросами;
окислители, используемые при обеззараживании воды, летально действуют на кишечную палочку труднее, чем на патогенные микроорганизмы, вызывающие заболевания желудочно-кишечного тракта;
кишечная палочка безвредна и является лишь контрольным микроорганизмом, характеризующим бактериальную загрязненность воды.
Методы обеззараживания воды, которые используются в технологии водоподготовки, можно классифицировать на четыре основные группы: термический;
с помощью сильных окислителей; олигодинамия (воздействие ионов благородных металлов);
физический (с помощью ультразвука, радиоактивного излучения, магнитных полей, бактерицидных полиэлектролитов, ультрафиолетовых лучей и т.д.).
Из приведенных методов наиболее широко применяются методы второй группы. В качестве окислителей используют хлор, диоксид хлора, озон, йод, марганцовокислый калий, пероксид водорода, гипо-хлорит натрия и кальция. В свою очередь, из перечисленных окислителей на практике отдают предпочтение хлору, озону, гипохлориту натрия. Выбор метода обеззараживания воды осуществляют, руководствуясь расходом и качеством обрабатываемой воды, эффективностью ее предварительной очистки, условиями поставки, транспорта и хранения реагентов [4, 6].
При использовании поверхностных вод обязательному обеззараживанию подвергается вода, уже прошедшая предшествующие стадии обработки, коагулирование, осветление и обесцвечивание в слое взвешенного осадка (или отстаивание), фильтрование, так как в фильтрате отсутствуют частицы, на поверхности или внутри которых могут находиться в адсорбированном виде бактерии и вирусы, оставаясь, таким образом, вне воздействия обеззараживающих средств [8].
Диоксид хлора, озон, хлор и другие дезинфицирующие средства имеют собственные пределы воздействия на патогенные микроорганизмы и поэтому должны использоваться исходя из здравого смысла, позволяющего избежать их побочного действия на организм людей. Связанный в хлорамины хлор практически не инактивирует вирусы в воде. Свободный хлор в концентрации 0,3-0,5 мг/л инактивирует вирусы полиомиелита, коксаки и инфекционного гепатита при длительной экспозиции. Величина константы резистентности для вируса инфекционного гепатита равна 10-12, для полиомиелита - 30-35, в то время как константа резистентности для вегетативных форм микроорганизмов находится в пределах 3-6. Правильный выбор дезинфекта или комбинации дезинфицирующих средств, обеспечение условий эффективного, индивидуального их использования позволяют получить высококачественную питьевую воду в промышленных масштабах.
Применение жидкого хлора имеет ряд существенных недостатков:
технологические - обязательность специальных мер безопасности при транспортировке, хранении и применении;
эколого-гигиенические - токсичность и взры-воопасность хлора, высокая вероятность образования 8 процессе обработки воды токсичных для человека и гидробионтов галогенсодержащих органических соединений.
Отмечены высокие уровни мутагенной активности и токсичности отдельных продуктов хлорирования воды. Обнаруженные и выделенные при этом побочные продукты показывают высокие уровни геноток-сичной активности, особенно такие хлорорганиче-окие соединения, как тригалогенметаны, хлорфенол, хлорамины, четыреххлористый углерод и др. Образующиеся в питьевой воде после хлорирования хлороформ и четыреххлористый углерод обладают канцерогенными свойствами; они, в частности, способствуют развитию опухоли печени у мышей, опухоли почек и щитовидной железы у крыс. Исходя из этого указанные вещества рассматриваются ныне как соединения, опасные для человека.
Хлорирование является наименее эффективным по отношению к вирусам. Для обеспечения обеззараживания энтеровирусов необходима концентрация свободного хлора 1-2,7 мг/л после контакта 30 мин - 4 часа. Традиционные методы и схемы хлорирования во многих случаях не являются барьером на пути проникновения вирусов в питьевую воду. Хлорирование обеспечивает в общем случае консервацию воды после обеззараживания, однако остаточный хлор в дозах 0,3 - 0,5 мг/л не является барьером при вторичном загрязнении питьевой воды.
Преимущества озонирования также не бесспорны. Результаты по оценке токсикологической безо-
пасности озонированной воды менее определены, чем хлорированной. Проведение исследований на организме млекопитающих обычно расценивается как более надежное и объективное. Есть сообщение об увеличении заболеваемости раком кожи мышей.
Перспективными и альтернативными хлорированию методами следует считать УФ-облучение и электроимпульсный высоковольтный разряд. Эта технология обеспечена отечественными разработками и комплектующим экологически чистым оборудованием, не требующим применения реагентов,
Метод обеззараживания УФ-облучением обладает несомненными достоинствами: не изменяются органолептические показатели воды; для реализации метода необходима только электроэнергия; процесс не требует наличия специальных емкостей; эффект обеззараживания не зависит от температуры, pH воды и наличия аммония. Однако УФ-облучение рекомендуется применять только для воды высокого качества. Обработка воды с высокими показателями мутности, цветности и содержанием железа представляет опасность для здоровья потребителей, т.к. микроорганизмы могут быть связаны с компонентами взвеси или находиться внутри конгломератов, что защищает их от действия УФ-лучей, Ультрафиолет не защищает воду от вторичного загрязнения. Необходимую консервацию воды можно обеспечить только хлорированием или введением полиэлектролита ПГМГ-фосфата.
Синтетический органический полимер полигек-саметиленгуанидин (ПГМГ) в водной среде проявляет свойства антисептического средства с выраженным пролонгированным бактерицидным действием. Полное обеззараживание воды по E.Coli и его бактериофагу T достигается в течение 1 ч после введения 1 мг ПГМГ в 1 л обрабатываемой воды. Для предупреждения повторного заражения и развития бактериального и водорослевого биологического обрастания трубопроводов достаточно поддерживать концентрацию ПГМГ на уровне 0,5 О0,9 мг/л.
С учетом дезинфицирующих, флокулирующих и гигиенических свойств ПГМГ может широко использоваться в процессах водоподготовки для очистки и обеззараживания питьевой воды, городских и промышленных сточных вод, воды плавательных бассейнов и систем охлаждения оборудования, горячей воды открытых систем теплоснабжения, а также для защиты трубопроводов и сооружений от патогенных бактерий и биологического обрастания. ПГМГ-фосфат - современная альтернатива хлору и его производным при водоподготовке.
На ВОС города Ангарска в эксплуатации находятся 8 скорых фильтров: три с керамзитовой загрузкой и пять с гранодиаритом. Гранодиарит позволил увеличить скорость фильтрации с 5-6,4 до 10 м/ч. Однако фильтры не обеспечивают качество очистки
воды до требований СанПИН 2.1.4.559-96 «Вода питьевая...» во время паводка и после ливневых дождей в летний период, поэтому необходимо применять коагуляцию или флокуляцию для повышения эффективности очистки от взвесей,
Применяемое на ВОС обеззараживание воды хлором, даже при оперативном контроле качества воды, не дает полной гарантии инактивации вирусов Hepatitis А , Hepatitis В и Rotavirus SA. Полностью не инактивируется при остаточном хлоре до 1,9 мг/л вирус Poliomyelitis Туре 1. Кроме этого, хлор способен вступать в реакцию с органическими веществами и образовывать побочные, токсичные для человека вещества, обладающие канцерогенной и мутагенной активностью. Современные альтернативные методы обеззараживания - УФ-излучение и озонирование - эффективны по инактивации спорообразующих бактерий и энтеровирусов, но не имеют консервирующего действия хлора.
В качестве флокулянта и дезинфектанта для ВОС Ангарского водоканала целесообразно применить полигексаметиленгуанидин фосфат (ПГМГ), торговое название ~ анавидин. Синтетический органический полимер ПГМГ проявляет флокулирующие и антисептические свойства с выраженным пролонгированным бактерицидным действием (через 20 суток анавидин обнаруживается в воде практически в первоначально заданной концентрации). Анавидин проявляет широкий спектр антибактериальной, фунгицидной и антивирусной активности в совокупности с низкой токсичностью. Он губительно действует на герпесвиру-сы, ортомиксовирусы, энтеровирусы, аденовирусы, вирус гепатита А и В, рабдовирусы, вирус Ньюкасла и ВИЧ-инфекцию. ПГМГ хорошо растворим в воде, раствор не имеет запаха, не вызывает аллергии у людей, минимизирует коррозию оборудования, уничтожает биологические обрастание трубопроводов и долго хранится.
ПГМГ обладает флокулирующим действием, основанным на полярности гуанидиновой группировки полимера, имеющей положительный заряд и придающей ПГМГ свойства флокулянта катионного типа. Добавление ПГМГ к воде в характерных для флокулянта концентрациях приводит к укрупнению частиц загрязнений и снижению их числа. Препарат может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с коагулянтом. Флокулирующие свойства ПГМГ наиболее эффективно проявляются на стадии
фильтрования воды, Оптимальная доза флокулянта на стадии фильтрования зависит от процесса очистки воды и составляет 0,5-1 мг/л.
Технология очистки и обеззараживания воды из поверхностного источника водоснабжения включает последовательность следующих операций: предварительная бактерицидная обработка исходной воды ПГМГ дозой 0,3-0,5 мг/л для обеспечения санитарной безопасности сооружений и предотвращения их биологического обрастания; коагуляция воды минеральным коагулянтом и отстаивание (при необходимости); флокуляция воды дозой 0,3-0,5 мг/л и фильтрование; заключительная бактерицидная обработка воды ПГМГ дозой 0,5-0,7 мг/л. Рабочий раствор ПГМГ, предназначенный для ввода в очищаемую воду, может иметь концентрацию 0,1-1% в зависимости от условий дозирования.
По степени токсичности и выраженности влияния на органолептические свойства воды ПГМГ является безопасным препаратом и допущен Департаментом государственного санитарно-эпидемиологического надзора Министерства здравоохранения РФ для очистки и обеззараживания воды (гигиеническое заключение № 77 99 515 П 7382 12 99 МЗ РФ).
Библиографический список
1. Достоинства и недостатки промышленных методов обеззараживания воды/ В.М. Алыиин, С.В, Волков, А,Я. Гильбух и др, II Водоснабжение и санитарная техника, - 1996, - № 12. - С.2-7.
2. Николадзе Г, И„ Сомов М. А, Водоснабжение, - М.: Стройиздат, 1995.
3. Фрог Б.Н., Лэвченко А.П. Водоподготовка, - М.: Изд-во МГУ, 1996. - 677 с.
4. Николадзе Г. И. Улучшение качества подземных вод. -М.: Стройиздат, 1989.
5. Водоснабжение и очистка сточных вод. С,В, Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, В.И. Калицун: Учеб. для вузов. - М.: Стройиздат, 1996. - 591 с.
6. Клячко В,А., Апельцин И.Э, Очистка природных вод, -М.: Стройиздат, 1971. - 578 с,
7. Питьевая вода, Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения, Контроль качества, Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.1,4,559 - М„ 1996.
8. Кузнецов О.Ю., Данилина Н.И. Очистка и обеззараживание воды бактерицидным полиэлектролитом // Водоснабжение и санитарная техника. - 2000. - № 10. -С. 8-10.
