CC BY
10
Проф. М. Л. КОШКИН (Харьков), действ, член института И. Н. САВВОН и д-р химии С. С. ГАУХМАН (Днепропетровск)
Опыт аммиачно-хлорной обработки воды в полупроизводственном масштабе
Из кафедры экспериментальной гигиены II Харьковского медицинского института (зав.—проф. М. Л. Кошкин) и из отдела коммунальной гигиены Днепропетровского санитарно-бактериологического института (зас. — действительный член
института И. Н. Саввон)
Аммиачно-хлорная обработка воды только начинает входить в практику водоснабжения СССР. Между тем у нас имеются все условия для ее развития. Наши растущие города с увеличивающимся во-допотреблением не довольствуются подземной водой и все чаще используют для этой цели открытые водоемы. Реки и озера могут загрязняться различными продуктами, которые даже в минимальных количествах могут ухудшать вкусовые качества питьевой воды при хлорировании. В то же время актуальным является вопрос о разрастании в водоемах водорослей. Аммиачно-хлорная обработка воды, будучи дешевым и легко применимым методом, устраняет хлорфе-нольный и другие запахи и вкусы, возникающие ¡при хлорировании воды, применяется с успехом для борьбы с водорослями и в то же время повышает бактерицидное действие хлора, удлиняя срок сохранения активного остатка его. В США этот метод получил большое распространение. Лабораторные испытания метода аммонизации, проведенные нами на воде разного состава, дали хорошие результаты и подтвердили данные американских авторов.
Следующим этапом работы была проверка лабораторных данных в условиях наших водоочистных сооружений.
В качестве объекта для постановки первых опытов по аммиачно-хлорной обработке был намечен днепропетровский водопровод. Решение остановиться на Днепропетровске ¡продиктовано следующими соображениями: а) вода из Днепра при хлорировании здесь Дает интенсивный хлорфенольный вкус и запах, которые ощущаются в сырой, в кипяченой воде, а также в вареной пище, б) в Днепропетровске имеется мощная санитарно-химическая лаборатория при Санитарно-бактериологическом институте, которая могла проделать специальные исследования на воде Днепра, в) днепропетровский водопровод имеет больше возможностей для опытов, чем другие водопроводы при прочих равных условиях.
Ради осторожности было решено до ¡применения аммонизации на всем водопроводе провести опыты на воде из Днепра в лабораторных условиях, затем поставить опыт в полупроизводственном масштабе со спуском обработанной воды в канализацию и только после получения благоприятных результатов в обоих случаях приступить к аммонизации всей воды водопровода с подачей ее в распределительную сеть.
Лабораторные опыты на воде из Днепра производились в водной лаборатории Днепропетровского санитарно-бактериологического института на протяжении целого года и показали, что аммовизация совершенно устраняет хлорфенольный вкус и запах воды как при искусственном прибавлении фенола к воде, так и в воде из Днепра в периоды появления в ней хлорфенольного вкуса и запаха при хлорировании; опыты также показали высокое бактерицидное действие хлора в аммонйзованной воде. Подробное изложение этих опытов приводится в отдельной работе.
Второй этап работы — постановка опыта в (полупроизводственном масштабе —был проведен в 1935 г. на одном участке водоочистных
сооружений водопровода, который можно было изолировать от всех установок водопроводной станции. Опыт аммонизации на всех* водопроводе в связи с начавшимися работами по расширению и реконструкции водопровода пришлось отложить на длительный срок.
В настоящем сообщении мы приводим только краткие данные относительно условий работы на днепропетровском водопроводе, необходимые для ясности изложения нашего опыта.
Таблица 1
Состав воды из Днепра у силовой станции водопровода 1
Состав воды Среднее Мини- Макси-
количе-
ство мум мум
Прозрачность по Секки . . 30 124
Взвешенные вещества . . . 22,99 4,8 118,4 50,0
Плотный остаток..... 198,9 298,4
Щелочность........ „ 2,83 1,67 5,15
рН . . 4........ *7,7 7,1 8,3
N1^3............ 0,09 0 1,0
о3 '. . *......... 0 О 0
н2о5'. . ........ ^ X). 0 0
Хлориды ......... 8,79 5,1 15,0
Окисляемость в мг 02 • • • 14,46 10,44 18,1
Жест^оеть (в' немецк. град,): \ ^ 14,4
общая...... 8,63 5,5
устранимая . . ». . • Титр соЦ\» .*"..... 3,6 0,6 9,3
1,0 >1*,0
Количество бактерий . . . ........* ^ И4* 60 3,000
В анализе воды обращает на себя внимание большая окисляемость воды (средняя 14,46 мг СЬ). Имеется основание предполагать, что большая окисляе-мость связана с содержанием гуминовых веществ, которые приносятся притоком Припять из Пинских болот. Такие вещества сильно понижают хлоропоглощае-мость под влиянием аммиака, и при ¡малом естественном содержании аммиака, который здесь имеется обычно в виде следов, искусственная аммюнизация должна дать выраженный эффект; очень благоприятным моментом для эффективности аммонизации днепровской воды является рН ее—в среднем 7,7.
Актуальнейшее значение для днепропетровского водопрода имеет вопрос о резидуальном хлоре. Вследствие изношенности сети имеется постоянная возможность вторичного загрязнения воды, опасность которого в значительной степени устраняется при длительном сохранении резидуального хлора. Оставлять •большой избыток хлора при обычном хлорировании невозможно из-за резкого
Таблица 2
Частота нахождения активного хлора в во допроводной сети
Месяц Общее число исследований Свободный С1 не обнаружен
Июль...... 18 15
Август...... 15 11
Сентябрь ..... 18 7
18 9
1 Данные для табл. 1 взяты из материалов Отдела коммунальной гигиены Днепропетровского санитарно-бактериологического института по исследованию реки Днепра.
хлорфенольного или хлорного запаха и вкуса; обычное же количество резидуаль-ного хлора сохраняется в воде недолго, особенно в летнее время, когда с повы-меняем1 температуры речной воды увеличивается и ее хлоропоглощаемость.
По данным Днепропетровской межрайонной санитарно-бактериологической лаборатории, резидуальный хлор в сети колеблется от 0 до 0,048 мг/л; исследования различных участков городской сети в разные месяцы 1935 г. дали результаты, сведенные в табл. 2.
Таким образом, в летние месяцы, когда опасность инфекции особенно велика, свободный хлор в сети большей частью отсутствует. Этот момент является важным показателем для применения аммонизации, которая значительно удлиняет срок сохранения резидуального хлора.
Для постановки опыта на водоочистной станции без нарушения работы всего водопровода можно было использовать только щре-фильтры с их отстойниками. Опыт был поставлен в присутствии комиссии из представителей Днепропетровского санитарно-бактериоло-гического института, санитарной организации Днепропетровска и инженерно-технического управления водопровода. Для обработки воды аммиачно-хлорным способом был выделен 1 отстойник и 2 соответствующих префильтра.
Результаты анализов воды из водосборного колодца и под пре-фильтрами, произведенных к началу опыта, даны в табл. 3.
Таблица 3
Анализы воды до и после префильтров
Вода Взвешенные вещества Плотный остаток • X о. Щелочность со £ Окисляемость общая Жесткосп « та Ш 8 К О н о о с ея се г Б № СО и. н о
в мг в мг в мг в мг% в нем.° в нем.° в нем.°
Из колодца . . 20,2 219 7,6 3,3 0,25 11,4 12,3 10,62 1,68
Под прсфильт- 9,5 2,2
рами .... 8,2 222 7,6 3,5 0,25 10,9 11,7
Высокая окисляемость воды, как показывают анализы, после отстаивания и фильтрации через префильтры очень мало снизилась, количество взвешенных веществ, которых в зимний период вообще мало в реке, после фильтрации через префильтры значительно уменьшилось; рН воды не изменилась.
Количество пропускаемой через установку воды достигало 3 000—4 000 м1 в сутки. Пои такой подаче воды время пребывания ее в отстойнике было около 2 часов. Время, потребное для прохождении воды через тело префильтра, была в наших условиях около 10—15 минут.
Аммонизация воды производилась раствором МШОН, который подавался из стеклянных бутылей при помощи сифонов (с заранее рассчитанной скоростью) в воду, притекающую к отстойнику; хлорирование производилось жидким хлором при помощи хлораторов; хлор вводился после отстойника перед подачей воды на префильтры.
До постановки опыта на префильтрах были проделаны предварительные опыты в лаборатории водопровода. Было произведено определение дозы аммиака и хлора для подлежавшей обработке воды. Определение производилось по методике, разработанной одним из нас (Кошкин). Доза хлора, вытитрованная по указанной методике, оказалась 0,93 мг/л; доза аммиака — 0,8 мг/л: Следует отметить, что во время постановки нашего опыта вода всего водопровода, подаваемая в сеть, хлорировалась дозой хлора в 2,0—2,5 мг/л, т. е. доза хлора в присутствии аммиака оказалась в 2—2,5 раза меньше обычной.
Для выяснения эффективности аммонизации был поставлен следующий опыт.
К одной пробе воды из Днепра прибавлена выт.итроваяная доза хлора; к другой прибавлена скачала вытитрованяая доза аммиака, а затем доза хлора. Как показывает табл. 4, в неаммонизированной воде оказался запах и вкус хлорфенола, который от кипячения не исчезал и через 18 часов еще обнаруживался; в то же время аммонизованная вода во всех испытанных случаях не имела вкуса и запаха. Здесь подтвердились данные, полученные нами (Кошкин) и другими исследователями (Elims, Ruth и др.).
Таблица 4
Устранение хлорфенольного вкуса и запаха воды
в с; % Доза аммиака в мг/л Доза хлора в мг/л Через 30 мин. после обработки Через 18 час. после обработки
сырая вода кипяченая вода сырая вода кипяченая вода
запах вкус запах вкус запах вкус запах вкус
1 2 0,8 0,9 0,93 Слабый Нет Ясный Нет Нет Нет Ясный Нет Слабый Нет Ясный Нет Нет Нет Ясный Нет
Накануне постановки опыта был произведен бактериологический анализ воды в разных точках опытной установки. Анализ дал следующие результаты: титр coli во всех трех пробах оказался одинаковым, равным*—1,0; счет колоний дал разные результаты — в пробе воды из водосборного колодца 272 в 1 см3; в пробе воды после отстойника (на префильтрах)— 220 и под .префильтрами— 240; таким образом, в воде после прохождений через префильтр количество бактерий увеличилось. Такое явление наблюдалось часто и лабораторией до постановки нашего опыта и объясняется загрязнением тела префильтр а.
После начала постановки опыта аммонизации все исследования производились в образцах воды на префильтрах (т. е. после отстойников до фильтрации) и под префильтрами (после фильтрации)' (табл. 5).
Резидуальный хлор 24.XI через 5 час. 30 мин. после пуска опытной установки был на префильтрах и под префильтрами в пределах 0,22 мг/л; 25.XI получилась иная картина; тело префильтров поглощало большое количество хлора, именно в одном случае резидуаль= ный хлор на префильтрах был 0,42 мг/л, ¡под префильтрами 0,29 (уменьшение на 0,13 мг/л); в другом случае на префильтрах было 0,29 мг/л, под префильтрами — следы, т. е. уменьшение почти на 0,29 мг/л; 26.XI количество резидуального хлора стабилизировалось, причем резидуальный хлор оказался выше, чем в предыдущие дни не только на префильтрах, но (что еще важнее) особенно увеличился под" префильтрами. Здесь получилось такое же явление, какое отмечено американскими авторами, применявшими аммонизацию (Ely Smith и др.), которые объясняют это явление тем, что в первые дни после начала аммонизации до достаточного пропитывания тела фильтра аммиаком хлоропоглощаемость загрязнений на фильтре велика; через некоторое время, когда тело фильтра получает достаточное количество аммиака, поглощение хлора резко уменьшается и вместе с тем увеличивается резидуальное количество хлора после фильтрации.
н й № пз е* О 2
с с; ОЗ Н гз ¡3 а. X с? § * и м 3 8. § Место забора пробы воды 25 л ч (4 >> ЭР. ГО о о и р. н о ° со ^ н в о ш <и в В" = Ч о. и с и
Л! ч и § И. 5 Е—1 и 5 ¿3
■ Исследования до постановки опыта
* 1 23.Х I — Водосборный колодец — 1,0 272 Запах реки, слегка болотный —
2 23 .XI — На префильтрах — 1,0 220 То же —
3 23.Х1 — Под префильтрами — 1,0 240 »■ —
Исследование в период постав овки опыта аммонизации
4 24 .XI 30 мин. На префильтрах — > 100,0 86 — —
5 24.Х1 30 мин. Под префильтрами — > 100,0 328 Ясный хлорфе-нольный Ясный хлорфе-нольный
6 24.Х1 1 час На префильтрах 0,22 > 100,0 192 — —
7 24.Х1 1 час Под префильтрами 0,22 > 100,0 128 Б'^ютн. Вяжущий
8 25.Х1 1 ч. 30 мин. На префильтрах 0,42 > 100,0 102 — —
9 25.Х1 1 ч. 30 мин. Под префильтрами 0,29 > 100,0 74 Нет Нет
10 25.Х1 1 час На префильтрах 0,29 > 125,0 142 — —
11 25.Х1 1 час Под префильтрами следы > 125,0 116 Нет Нет
12 26.Х1 1 час На префильтрах 0,45 > 100,0 42 . — —
13 26.Х1 1 час Под префильтрами 0,45 > 100,0 52 Нет Нет
А м м онизация при большой дозе х лора
14 26.Х I 30 мин. Под префильтрами 0,52 — _ Нет Нет
15 26.Х1 2 ч. 30 мин. Под префильтрами 0,81 Ясный хлорфе-нольный Ясный хлорфе-нольный
Исследование воды, обработан но и хлором без
аммонизации
16 25.Х1 — — 0,2 100,0 60 Ясный хлорфе-нольный Сильный хлорфе- НиЛЬНЫЙ
17 26.Х1 0,3 100,0 50 Ясный хлорфе-нольный Сильный хлорфе- НОЛЬНЬЬ!
Срок контакта воды (10—15 минут) с хлором в опытной установке для обнаружения бактерицидного эффекта был слишком мал, поэтому перед посевом на титр coli и счетом колоний образцы воды, взятые на префильтрах и лод префильтрами, выдерживались в стерильных бутылках разные сроки.
Титр coli во всех образцах воды, обработанной аммиаком и хлором, выше 100. К сожалению, бактериологическая лаборатория водопровода оказалась слишком малой, чтобы поставить большой опыт и нам пришлось ограничиться посевами на титр coli не выше 100. Несомненно, титр coli, особенно в последний день, 26.XI был выше 100. Об этом свидетельствует опыт 25.XI, когда титр coli был больше 125 при следах резидуального хлора, в то время как 26.XI резидуальный хлор был 0,45 мг/л.
Относительно количества бактерий следует отметить, что в первые часы после начала аммонизации количество бактерий под префильтрами было значительно больше, чем на префильтрах; в дальнейшем количество бактерий во всех о:пытах под префильтрами было ниже, чем на префильтрах, причем по мере увеличения срока от момента постановки опыта количество бактерий в 1 см3 уменьшалось: наименьшее количество их было 26.XI, когда резидуальный хлор под префильтрами достиг 0,45 мг/л.
Самым важным моментом в применении метода аммонизации для днепропетровского водопровода является устранение хлорфенольного вкуса и запаха.
Вода до ее химической обработки имела слегка болотный запах; в первые часы после обработки аммиаком и хлором вода имела хлорфенольный запах. Это отмечалось в первый день опыта 24.XI; во второй и третий день опыта 25 и 26.XI запах совсем исчез; что касается вкуса, то в ¡первые часы он был слегка вяжущим, а затем •и этот вкус исчез и до конца опыта не появлялся, несмотря на то, что резидуальный хлор достиг 0,45 мг/л.
В те же дни 25 и 26.XI вода очистных сооружений водопровода, подвергавшаяся .обычному хлорированию (без аммонизации), имела сильный хлорфенольный вкус и ясный запах при резидуальном хлоре 0,20—0,3 мг/л.
При резидуальном хлоре 0,52 мг/л в воде не ощущалось вкуса и запаха и только когда резидуальный хлор достиг 0,815 мг/л, в ам-монизованной воде уже ощущался ясный хлорфенольный вкус и запах, однако и при этих условиях вкус и запах были менее выражены, чем в неаммонизованной воде при остатке 0,2—0,3 мг/л.
Практически резидуальный хлор не должен достигать и иногда не достигает 0,8 мг/л, так что нет нужды добиваться устранения запахов и вкусов при таком большом резидуальном хлоре ((резидуальный хлор 0,45 мг/л, при котором удалось устранить запах и вкус аммо-низацией — достаточно большая доза), однако следует отметить, что, увеличивая дозу аммиака, можно добиться устранения вкусов и запахов даже при большем остатке хлора.
Для выяснения длительности сохранения резидуального хлора был поставлен опыт в лабораторных условиях, который показал большую длительность сохранения резидуального хлора в аммонизованной воде, чем в неаммонизованной воде.
Опыт был поставлен таким образом; что к пробе исследуемой воды в объеме 1 л были прибавлены вытитрованные дозы аммиака и хлора и параллельно к другой пробе только доза хлора и через разные промежутки иодометрически определялись остатки активного хлора.
Опыт показал, что аммонизованная вода, благодаря пониженной хлоропогло-щаемости, длительнее сохраняет свободный хлор, чем неаммонизованная; через 18 часов контакта в аммонизованной воде было еще 0,18 мг хлора, в неаммонизованной— только следы. ' ' I
Длительность сохранения резидуального хлора _______1_
№ Доза Доза Остаток хлора
п/п. аммиака хлора через 30 мин. через 2 часа через 18 часов
1 _ 0,93 0,26 0,11 Следы
2 0,8 0,93 0,43 0,32 0,18
Условия о|пыта, к сожалению, не позволили нам шире поставить, исследования, однако и то, что проделано, свидетельствует о том,, что аммонизация является весьма эффективным методом.
В изложенном опыте мы могли убедиться, что аммонизация значительно уменьшает дозу хлора, устраняет хлорфенольный запах, увеличивает длительность сохранения резидуального хлора — это чрезвычайно важные моменты вообще и особенно для днепропетровского водопровода. Однако этим не исчерпываются возможности метода аммонизации; он может быть также использован и для борьбы с водорослями, что является также весьма важным для Днепропетровска; этот вопрос может быть решен только после применения аммонизации на всем водопроводе.
Испытание в полупроизводственном масштабе метода аммиачно-хлорной обработки воды в Днепропетровске показало, что этот метод может быть легко ¡применим в условиях наших водоочистных станций. Мы считаем, что результаты полупроизводственного опыта имеют интерес не только для Днепропетровска, но и для многих городов нашего Союза, где имеются сходные условия водоснабжения.
Простота применения, дешевизна и многосторонняя эффективность метода, с нашей точки зрения, позволяет обеспечить ему широкое распространение не только на больших водоочистных станциях, но и на малых установках.
Метод этот заслуживает серьезного внимания работников водоснабжения.
Выводы
1. Испытание метода аммиачно-хлорной обработки воды в полупроизводственном масштабе на днепропетровском водопроводе ¡пока^ зало эффективность этого метода.
2. Действующая доза хлора для аммонизованной воды оказалась в 2—2,5 раза меньше, чем доза хлора, применявшаяся в то же время на водоочистной станции для неаммонизованной воды, причем рези-дуальный хлор в аммонизованной воде был больше, чем в неаммонизованной.
3. Аммонизация устранила хлорфенольный вкус и запах, которые имелись в то же время в неаммонизованной воде на водоочистной станции, причем хлорфенольный вкус и запах не появлялись в аммонизованной воде еще при резидуальном хлоре 0,45 и 0,52 мг/л, в то время как в неаммонизованной воде сильный вкус и запах имелись при резидуальном хлоре 0,2—0,3 мг/л.
Только при увеличении резидуального хлора до 0,815 мг/л (что практически не применяется) в аммонизованной воде появился хлор= фенольный вкус и запах, которые, однако, были менее выражены, чем в неаммонизованной воде при резидуальном хлоре 0,2—0,3 мг/л.
4. Длительность сохранения резидуального хлора значительно увеличивается в аммонизованной воде сравнительно с неаммонизованной. Опыт в лабораторных условиях ¡показал, что при инициальном хлоре в 0,93 мг/л в аммонизованной воде через 18 часов осталось еще 0,18 мг/л активного хлора, в неаммонизованной только следы.
5. Результаты испытания позволяют рассчитывать, что метод ам-миачно-хлорной обработки может занять видное место в практике водоочистных станций.
Д-р В. В. ПЕТРОВ (Сталинград)
Материалы к санитарной оценке соленой газированной воды1
Из лаборатории оздоровления труда Сталинградского тракторного завода (начальник— д-р В. В. Петров) и Сталинградской краевой санитарно-гигиенической лаборатории (и. о. директора—д-р А. П. Черников)
Высокая температура воздуха горячих цехов, обычно сочетающаяся с интенсивным теплоизлучением, вызывает глубокие изменения в психо-физиологическом статусе работающего, особенно выраженные в механизме терморегуляции, в частности, в водно-солевом обмене. По данным ряда авторов (Стожкова-Гольдфорб, Дукельская и др.), за рабочий день человек может выделить до 8—10 л пота, что связано со значительной потерей воды и хлоридов.
Одним из средств борьбы с указанными явлениями является употребление рабочими горячих цехов в качестве питья подсоленной воды.
Введение с водой хлоридов (NaCl) компенсирует их потерю с потом, восстанавливает нарушенное электролитное равновесие крови, способствует задержке воды в организме и, как показал ряд работ (Маршак и Дукельская, Дервиз, Северин, Миттельштадт, Юделович, Glover, Borchardt и др.), дает весьма положительный эффект. Для придания соленой воде более приятного вкуса ее охлаждают и, кроме того, насыщают углекислотой. Такая газированная соленая вода, по вкусу напоминающая сельтерскую или нарзан, охотно употребляется рабочими горячих цехов и на большинстве крупных предприятий металлургической и металлообрабатывающей промышленности прочно вошла в быт.
Для производства ее оборудованы особые установки с большой производительностью. Так, на Сталинградском тракторном заводе суточный расход газированной воды в жаркое время года достигает 25 000 л.
Это ставит перед органами охраны труда проблему контроля за качеством газированной воды, так как самый процесс ее производства и условия хранения могут вызвать ухудшение ее питьевых свойств, что вызывает справедливые нарекания рабочих и ведет к дискредитации этого весьма ценного и физиологически оправданного оздоровительного мероприятия. Например, в отдельных случаях химическое исследование ¡проб газированной воды, взятой из баллонов, где она
1 По материалам доклада на научной конференции Сталинградской краевой лаборатории 7.ХП.1937 г.
