CC BY
19
содержание в них аммиака небольшое при больших количествах нитратов, что указывает на бывшее загрязнение грунтовых вод (или почв) органическим« веществами, которые уже стабилизировались; скважинам свойственно большое содержание хлоридов, что указывает на то, что в загрязнении грунтовых вод в значительной степени играли роль органические вещества животного происхождения; содержат они также большие количества сульфатов, в связи о чем имеется большое расхождение между общей и карбонатной жесткостью (сульфаты в грунтовых водах надо считать органического происхождения). По отдельным! скважинам содержание сульфатов выражалось в количествах от 115,2 до 158,8 мг/л; пв этих скважинах различие между общей и карбонатной жесткостью определялось количествами от 6,8 до 55 немецких градусов.
В бактериальном отношении эти скважины являются достаточно благополучными как в отношении содержания общего числа бактерий, так и в отношении титра кишечной палочки. Так, из 36 скважин после однократной промывки 20 скважин дали титр кишечной палочки выше 500, 7 скважин имели титр кишечной палочки в пределах 200—500, 2 скважины имели титр кишечной палочки в пределах 100—200, одна скважина дала титр кишечной палочки 4, у остальных 6 скважин титр кишечной палочки был в пределах 14—98. Бактериальное благополучие большинства этих скважин отвечает благополучию химического состава их воды (отсутствие показателей свежих органических загрязнений).
Таким! образом!, результаты проведенного строительства новых буровых скважин подтвердили возможность использования глубоких грунтовых вод города и дали практическое решение по созданию дополнительных резервных водоисточников с подачей каждой из данных скважин воды в количестве 1,5 м«3/час.
В заключение при планировании резервных водоисточников города N произведено было обследование прудов на территории города и рассмотрены были анализы воды этих прудов. В результате проделанной работы из общего числа прудов города было выделено 20 прудов, более или менее благополучных в отношении качества воды (титр кишечной палочки от 10 и больше). Суммарная емкость этих прудов составляет 782 000 мг3 воды. Использование воды указанных прудов запланировано для питьевого водоснабжения населения города лишь на случай выбытия из строя других водоисточников города или недостаточности воды в них и при условии пользования водой прудов после кипячения или хлорирования. В отношении указанных прудов во избежание загрязнения их водьв предусмотрена усиленная санитарная охрана и усиленный текущий санитарный надзор.
А. И. ИЗЪЮРОВА и Л. Н. ШУСТОВА
Перехлорирование и дехлорирование
неосветленных вод1
Проблема получения питьевой воды стандартного качества из загрязненной исходной воды без предварительной ее очистки и осветления является одной из труднейших в практике водоснабжения. Вместе с тем
. I
1 Работа проводилась в научно-исследовательской лаборатории гигиены и эпидемиологии НКПС бригадой в составе санитарного врача П. П. Тодорова, инженера И. П. Овчинкина, химика А. И. Изъюровой и бактериолога Л. Н. Шустовой при частичном участи бактериолога А. Я. Звенигородской. Опыты, поставленные в лабораторных условиях, проверялись затем в полупроизводствгшюм масштабе на опытной
водной станции ЦНИЛГЭ.
4е
Nb
эту проблему нужно признать одной ив самых насущных © деле обеспечения широчайших масс населения здоровой питьевой водой. Получение безупречной в санитарном« отношении воды в условиях отсутствия очистных сооружений разрешило бы задачу полевого водоснабжения колхозов, небольших поселков, мелких железнодорожных станций и г. п.
Наиболее дешевым! и надежным« способом обезвреживания воды является ее хлорирование. Одшко эффективность хлорирования в значительной мере ограничена качеством исходной воды. По американским данным, пределом допустимого загрязнения при наличии очистных сооружений считается титр^ кишечной палочки в 0,2—0,02, а при отсутствии очистных сооружений и обработке хлором как единственном методе обеззараживания титр-коли должен быть не ниже 2,0, причем стандартным временем контакта воды с хлором считается 2 часа.
Это ставит жесткие пределы использованию открытых водоемов, в большинстве своем! имеющих гораздо более загрязненную воду. Для подобных случаев встает вопрос о перехлорировании — обработке воды,
требующей добавочной процедуры — дехлорирования.
#
Перех локирование производилось хлоргазом- © виде хлорной воды. Часть опытов была поставлена с раствором хлорной извести. Дехлорирование производилось в основном) сернистым газом в виде водного раствора. Дехлорирование производилось с таким расчетом, чтобы в воде оставалось 0,2—0,5 мг/л остаточного хлора.
При постановке опытов на опытной станции хлор и сернистый газ подавались через хлоратор« Овч-инкина. Остаточный хлор определялся иодометрическим способом. Опыты ставились в бутылках темного стекла вместимостью в 1 л (так называемых боржомных). Объем воды брался в 600 мл, т. е. создавалась возможность хорошего перемешивания воды с хлором. Предварительные опыты показали, что в бутылках светлого стекла имеют место большие потери хлора. Параллельно поставленные опыты с одной и той же дозой хлора показали, что через 2 часа' контакта воды с хлором потеря остаточного хлора в темных бутылках составляла 2°/о от первоначального количества, а в светлых — 6%, через 4 часа— соответственно 29 и 58э/о и через сутки — 33 и 93'э/о.
Наливание воды в бутылки тироизводилось через воронку с длинным концом, причем тщательно избегали разбрызгивания по стенкам и горльппку, чтобы не получить «реинфекции», т. е. попадания в хлорированную и дехлорированную воду капель исходной воды. Недоучет этого обстоятельства приводит .иногда к ложным заключениям о недейственности тех или иных доз хлора. После розлива воды горлышки бутылок прожигались изнутри спиртовыми тампонами и ватные пробки заменялись резиновыми, так как специально поставленные опыты показали, что резиновые пробки лучше всего -предохраняют от потерь хлора, между тем как ватные пробки в сухом виде допускают его улетучивание, а в намокшем состоянии' (при перемешивании воды с хлором) сами связывают хлор. Об этом дает представление табл. 1, указывающая на потерю остаточного хлора в процентах от оставленного после дехлорирования количества его. ;
Таблица 1. Потеря в процентах от первоначального
количества остаточного хлора
Продолжительность
• контакта
Пробки СЗ
и СЗ СЗ СЗ СЗ ta о
О тш* 3е и СЗ и сз О СЗ о
** f у CP ЕГ СЗ сг
СО ю
Резиновые ......... • 0 0 2 9 28 33
Притертые стеклянные . . . 4 8 11 18 28 39
Ватные сухие ........ 7 10 12 21 32 44
» намокшие..... 7 — 15 37 44 66
Без пробок ......... 8 ■ 8 33 38 63
Точно так же учитывалась температура при определении нужной дозы хлора и дехлоранта и при проведении самого опыта. Влияние температуры, сказывающееся
на хлорпоглощении при малых дозах хлора, мало отражается при введении больших доз; для бактерицидного эффекта температура имеет большое значение. Таким образом, были приняты все меры к обеспечению одинаковых условий опыта и к устранению по возможности всех доступных учету и воздействию источников
ошибок.
В основной массе опытов испытуемые дозы хлора были 5, 10 и 20 мг/л, а продолжительность контакта воды с хлором равнялась 5, 10 и 20 минутам. Небольшое число опытов было поставлено с большими дозами (30, 40, 60 мг/л) и с более продолжительным контактом (30 минут). Меньшие дозы хлора и более короткие контакты, как показали наши опыты, совершенно не обеспечивали бактерицидного эффекта.
Исследование на группу кишечной палочки велось по стандартной методике. Удовлетворительным бактерицидным эффектом считался коли-титр выше 300. Посевы производились немедленно после дехлорирования для проверки действия заданной дозы хлора без последующего действия остаточного хлора, через 2, 4 и 6 часов и через сутки, когда остаточный хлор мог проявить свое влияние. Для обеспечения правильных данных в первом случае мы для остановкой действия остаточного хлора вводили в соответствующие пробы 2 мл 1,5% раствора гипосульфита натрия, сразу же связывающего хлор и останавливающего его действие. Без этой предосторожности, как показали предварительные опыты, за срок в 5—10 минут, протекавший от посева первой пробы до последней, уже сказывалось действие остаточного хлора, искажавшее фактические результаты.
Исходной водой служила сильно загрязненная вода из пруда. Характерные для воды показатели по временам года представлены в табл. 2.
Хлоропотребность воды и обратная ей величина — количество остаточного хлора — при введении различных доз хлора менялись в различные сезоны года.
Из табл. 3 ясно видно, что хлорпоглощение изменяется очень сильно по временам года: наименьшее хлорпоглоще-ние наблюдается зимой, несколько большее — в половодье и наивысшее — летом. Хлорпог лощение увеличивает-
хихэнсн ийэкв а яюонхэап
Хнэ1г1гэнэ
ой чхэоньпйеоац
ся с увеличением доз хлора, но эта закономерность нарушается скачкообразно при хлорировании вод, содержащих аммиак (см. ниже). Это наблюдение указывает на необходимость самого тщательного изучения состава воды как предпосылки для рационального проведения хлорирования.
Таблица 3. Хлоропотребность воды в разные времена года
Доза хлора в мг/л Хлорпоглощение в мг/л Остаточный хлор в мг/л
зима половодье весна и осень лето зима половодье весна и осень лето
2 5 10 20 0,80 1,38 0,65 1,24 1,88 5,10 0,70 1,36 о,33 9,53 # 1,45 2,67 6,27 9,0 • 4,2 8,62 1,35 3,76 8,12 14,90 1,30 3,64 4,67 10,47 0,55 2,33 3,73 11,0
Бактерицидный эффект хлорирования различными дозами хлора при контактах различной продолжительности отражен б табл. 4 и 5.
Таблица 4. Сводная таблица по влиянию различных доз хлора при различных контактах на эффективность хлорирования
Время Зима 1940 г. Лето 1940 г. За год %
контакта в • минутах число посевов число посевов, давшее проскоки кишечной палочки то же в % число посе- • вов число посевов, дав--шее проскоки кишечной палочки то же в % число посевов число посевов, давшее проскоки кишечной палочки то же В % достаточной эффективности
• 5 мг/л
5 10 20 52 66 58 15 8 8 • 30 12 14 26 26 25 6 7 4 10 мг/л 23 27 8 78 92 83 21 15 12 27 16 14 73 84 86
5 10 20 • 42 38 42 9 5 2 0 21 13 5 28 28 26 7 6 6 20 мг/л 25 21 23 70 66 68 16 11 8 23 15 12 77 85 88
5 10 20 11 11 9 2 1 1 18 9 И 24 25 26 5 3 3 21 12 11 35 36 34 7 4 4 20 ' 11 11 80 89 89
Из табл. 4 видно, что наименьшая доза хлора (5 мг/л) при наименьшем контакта (5 минут), т. е. наихудшие из выбранных (нами условий, дает надлежащий эффект в 75% проб воды, а наибольшая из примененных доз хлора (20 мг/л) отри самом длительном контакте (20 минут) — в 89% проб. Следовательно, доза в 20 т/л хлора ори контакте- в 20 минут и .при (наличии остаточного хлора около 0,2 мг/л не обеспечивала в 100% получения воды с коли-титром1, большим 300. Однако, произведя подсчет проб с коли-титром», меньшим 100, мы убедились в том, что они составляют при тех же дозах (15, 10 и 20 мг/л) и контактах (5, 10, 20 минут) всего 11,7 и 2%. Таким образом, если полное обезза-
2*
Таблица 5. Сводная таблица по влиянию продолжительности Ерзмени контакта при различных дозах хлора
Зима 1940 г. Лето 1940 г. За год О 1
Доза хлора в мг/л число посевов число посевов, давшее проскок« кишечной палочки то же в % число посевов число посевов, давшее проскоки кишечной палочки то же в °/0 число посевов число посевов, давшее проскоки кишечной палочки то же в % # и 10 » достаточной эффективности
Кон т а к т 5 м и н У Т
5 10 20 52 42 11 15 9 2 30 21 18 26 28 24 < 6 7 . 5 23 25 21 78 70 35 21 16 • 7 27 23 20 73 77 80
Кон т а к т 10 минут
5 10 % 20 66 38 11 8 5 1 Г 12 1 13 9 > 26 28 25 7 6 3 27 21 12 92 66 36 • 15 11 4 16 15 11 84 85 89
Кон т а к т 20 минут •
5 10 20 58 42 9 8 2 1 14 5 11 25 26 26 • 4 6 3 8 23 11 83 68 34 12 8 4 14 12 11 86 88 89
раживание и не {наступало, то все же при исп ы тьив а вш их с я дозах хлора достигалось резкое улучшение свойств воды в санитарном« отношении. • / ' ' . :
Из табл. 4 и 5 видно также, что увеличение дозы хлора вдвое сопровождается значительно меньшим возрастанием бактерицидного эффекта, чем увеличение вдвое ¡продолжительности контакта: для дозы в 5 и 10 мг/л при одном и том же времени контакта (10 минут) процент удовлетворительных проб будет 84 и 85, а для продолжительности контакта в 5 и 10 минут при одной и той же дозе (10 мг/л) он равняется 77 и 85. На более высоких дозах хлора разница эта сглаживается.
Из этого вытекает, что целесообразнее заботиться об обеспечении продолжительных контактов воды с хлором, чем итти «а увеличение доз хлора, тем более, что высокие дозы хлора сильно изменяют и ухудшают свойства воды.
Опыты по влиянию температуры на бактерицидный эффект »показали, что при выдерживании! одной серии ¡проб при температуре, равной [+3°, а другой, параллельной ей, при температуре, равной +15°, процент проб с проскоками кишечной палочки составляет 31 в первом случае и 9,4 во втором.
Как уже упоминалось выше, бактериальные -показатели исходной воды не остаются без влияния на конечный эффект хлорирования; то же выявилось, по нашим данным, и в отношении перехлорирования: при коли-титре исходной воды ниже 0,1 удовлетворительных проб было 82%, а при коли-титре выше 1—95%. Следовательно, даже при проведении перехлорирования выбор источника^ не безразличен и зоны санитарной охраны сохраняют свое значение.
Большинство (60%) проскоков кишечной палочки в пробах перехлорированной и дехлорированной воды относится к пробам, посеянным немедленно после дехлорирования, т. е. при исключении последующего действия остаточного хлора, в то время как на посевы, сделанные че-
рез 2—6 часов, приходится всего 16% проб с наличием кишечной палочка На лосевы, сделанные через сутки, приходится 24% проб, содержащих кишечную палочку, что объясняется, вероятно, с одной стороны, улетучиванием хлора, а с другой — размножением хлороустойчи-вых штаммов-. Этот факт опять указывает на значение продолжительности воздействия хлора на ~:ду и на желательность «выдерживать» воду перед подачей ее потребителю.
При учете значения количеств остаточного хлора на выживание кишечной па лачки мы установили, что при наличии остаточного хлора в дозах, больших 0,2 мг/л, число -проскоков составляло 10%, а при количествах, меньших 0,2 мг/л, оно равнялось 51%. Необходи1мо подчеркнуть, чгго в отдельных случаях кишечная палочка обнаруживалась в пробах с высоким содержанием остаточного! хлора (при 0,5 мг/л» и даже при 1 мг/л и больше), к тому же в довольно высоком титре. Это еще раз подтверждает, что наличие аататочного хлора даже в количестве, большему чем! требуемое стандартом, еще не служит доказательством благополучия оводы в санитарном отношении!. Вопрос о различной значимости одинаковых доз остаточного хлора имеет чрезвычайно важное значение и связан с изменениями х ло рн ог л о щ а ем ос ти в водах, содержащих аммиак.
Наконец, самое интересное и принципиально важное явление, с которым пришлось нам встрет&отЫся, заключается в том, что количество остаточного хлора после введения возрастающих доз хлора в бутылки с пробами одной и той же воды иногда резко не совпадало с ожидаемым по расчету, а иногда даже вовсе не обнаруживалось; например, от дозы в 5 мг/л хлора, .введенной в определенный объем воды, остаточного хлора оставалось больше, чем от введения 10 мг/л, что не соответствовало обычному представлению о возрастании доз остаточного хлора параллельно возрастанию доз заданного хлора. После самой тщательной проверки реактивов и уравнивания! всех условий опыта мы убедились в том, что это явление не случайное, что оно .наступает вполне закономерно при определенном отношении хлора к аммиаку, содержащемуся в воде, и что в> основе его лежит резкое, наступающее- скачком' повышение хлорпоглощаемосп'и'. Дозы хлора, лежащие за зоной этого скачка, дают максимальное снижение цветности, исчезание запахов и максимальный бактерицидный эффект, причем основное значение имеет не абсолютное количество остаточного хлора, а его характер и его отношение к дозе, дающей скачок в процессе хлорпоглощения. Изучение этого вопроса послужило предметом отдельных работ (Изъюрова и Шустова, Изъюрова и Звенигородская).
# Ар
Из вышеизложенного вытекает, что дозы в 5, 10 и 20 мг не дают при контактах короткой продолжительности достаточного обезвреживания воды. Более высокие дозы, начиная от 30 мг/л, давали надлежащий эффект, одтоко повышению доз хлора препятствуют происходящий в воде под их влиянием изменения. Активная реакция воды, вследствие образования при хлорировании и дехлорировании' соляной и серной кислот, изменяется в сторону понижения рН. Как показывают приводимые в табл. 6 данные, изменения эти при больших дозах хлора довольно значительны.
Образовавшиеся свободные соляная и серная кислоты нейтрализуются углекислыми солями щелочных земель, всегда имеющимися в природных водах. В результате этого процесса щелочный резерв сильно снижается. При дехлорировании 1 мг хлора щелочный резерв понижается на 0,056 мг/экв. При снижении щелочности и переходе карбонатной жесткости в общую выделяется свободная углекислота в количестве 44 мг на 1 мг/экв., причем половина ее становится агрессивной. Так,
Таблица б. Изменения активной реакции воды под
влиянием хлорирования и дехлорирования
Исходная Зима Половодье Весна и осень Лето
вода после рН = = 7,2 рН^ = 6,8 рН = = 7,45 рН = = 7,55
добавления хлора в мг/л хлор. дехлор. хлор. дехлор. хлор. дехлор. хлор. дехлор.
2 5 10 20 7,05 6,9 6,88 6,7 6,8 6,75 6,54 6,7 6,6 6,3 7,32 7,2 7,0 6,9 7,22 7,0 6,8 6,6 7,43 7,4 7,2 7,1 7,45 7,2 7,0 6,8
при хлорировании 20 мг/л хлора и дехлорировании сернистым газом должно выделиться 49,2 мг свободной СО2, из которых 24,6 м.г будут агрессивными. По техническим нормам допустимая величина агрессивной углекислопы равна 10—14 мг, следовательно, хлорирование воды 20 мг/л хлора даст (недопустимо высокие количества агрессивной СО2, угрожающие разрушением водопроводных сооружений. Даже дозы заданного хлора в 10 мг/л могут дать слишком большие количества агрессивной углекислоты в случае, если щелочной резерв невелик. Учитывая это обстоятельство, мы решили провести перехлорирование' растворами хлорной извести, всегда содержащими в себе известь и дающими щелочную реакцию. Специальные опыты, действительно, обнаружили большую разницу в образовании агрессивной углекислоты при различных дозах хлора при применении хлоргаза и раствора хлорной извести. Дозы в 5, 10 и 20 мг/л, введенные в виде хлоргаза, дали после дехлорирования 4,6, 10,4 и 20,4 мг агрессивной СО2, в то время как те же 20 мг/л хлора, введенные в виде раствора хлорной навести, дали соответственно 0,8, 1,8 и 2 мг/л СО2.
Хлорирование хлорной известью допускает, следовательно, применение довольно высоких доз хлора без угрозы коррозии для водопроводных сооружений, что имеет особенное значение по отношению к мягким водам. Бактерицидный эффект при одинаковом содержании хлора почти не дает разницы в введении хлора в виде газа или раствора хлорной извести. Опыт (138 посевов) показал, что процент проскоков кишечной палочки почти одинаков (20°/о для хлорной извести ш 18°/о для газообразного хлора).
Убедившись, что химический дехлорант— сернистый газ — усугубляет действие хлора) в смысле придания воде агрессивности, мы сочли необходимым испытать физико-химические дехлоранты в виде абсорбирующих фильтров из легко доступных и недефицитных материалов. Мы остановились на трех абсорбентах: антраците, шлаке и торфе. Мы установили, что все эти три материала обладают достаточной поглотительной способностью по отношению к хлору. Работа эта составит предмет отдельного сообщения.
Выводы
1. Хлорирование дозами в 5, 10 и 20 мг/л хлора при контактах в 5, 10 и 20 минут дает достаточный надлежащий санитарный эффект.
2. Повышение доз хлора менее эффективно в санитарном отношении, чем удлинение времени контакта воды с хлором.
3. Степень бактериального загрязнения исходной воды оказывает влияние на конечный эффект очистки не только при хлорировании, но и при перехлорировании.
4. Повышению доз хлора препятствует изменение активной реакции воды в кислую сторону и сообщение ей коррозивных свойств благодаря
образованию агрессивной углекислоты иод влиянием больших доз хлора и сернистого газа.
5. Обработка воды большими дозами хлора более ¡применима к водам с большим щелочным резервом! (жестким), чем к водам« с малым! щелочным резервом (мягким). Для этик последних рациональнее вводить хлор в виде раствора хлорной извести. -
6. Хлорирование сильно загрязненных вод следует проводить (с учетом состава воды) дозами хлора, лежащими за дозой, полностью связываемой аммиаком.
С. М. ДРАЧЕВ и А. И. КУПЕР
Влияние хлоридов при определении нитратов в природных водах
Дисульфофеноловый метод определения нитратов в естественных водах и почвенных вытяжках детально изучался Славским (1) и Лебедян-цевым (2). Оба указанных автора подтвердили наблюдения Faray, Cha-mot (3), Stewart и др. о вредном« влиянии хлоридов при определении нитратов. Но в приведенных работах авторы имели дело со сравнительно высокими концентрациями как хлоридов, так и нитратов. Невысокое содержание хлоридов, обычное для вод центральной и северной полосы СССР, считается не имеющим) значения для определения нитратов, и в таких случаях особых мер для устранения их вредного действия «е принимают. Американская стандартная методика (4) рекомендует при определении нитратов принимать меры к устранению вредного действия хлоридов только при содержании выше 30 мг хлора в 1 л воды или 3 мг во взятой для определения нитратов пробе. При этом рекомендуется связывать хлориды Ag2SÜ4 в таком» соотношении, чтобы 1 мг хлориона в 1 л воды оставался в растворе.
Поскольку при санитарном! анализе воды всегда приходится иметь дело с водами, содержащими хлориды при невысоком иногда содержании нитратов, мы провели специальное исследование этого вопроса. Изучались:
1) величина потерь нитратного азота ери различном содержании хлоридов; .. .;
2) приемы устранения вредного влияния хлоридов и, в частности, рекомендация американской стандартной методики об оставлении 1 мг/л
Таблица 1. Влияние хлоридов при малых количествах
' нитратов
Количество хлор-иона в пробе в мг
0,05 0,10 0,20 0,40 0,80 1,60
Гигиена и здоровье, JVft 7
Количество мг нитратного азота, найденного взамен прибавленных к пробе следующих количеств
0,10
0,096 0,090 0/089 0,085 0,074 0,071
0,05
0,048 0,045 0,045 0,041 0,040 0,035
0,025
0,024 0,023 0,021 0,019 0,019 0,016
0,015
0,014 0,014 0,012 0,012 0,011 0,009
