Современные способы очистки воды. С прибавлением: Биология питьевых и сточных вод Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Ц-ьна 3 рубля.

Н. А. Кашкаровъ,

профессоръ Томскаго Технологическаго Института Императора Николая II.

СОВРЕМЕННЫЕ

съ приБАвлеііі&пъ:

БІОЛОГІЯ ПИТЬЕВЫХЪ и сточныхъ водъ.

ТОМСКЪ.

Типолитографія Сибирскаго Т-ва Печатнаго Дѣла, уг. Дворянской ул. и Ямск. г«ер., с а.

1912.

СОДЕРЖАНІЕ.

* * Стр.

Предисловіе........................................................... 1

Глава 1....................................................... 3

Свойства воды; физическія (3), химическія (8), біологическія (микрогра-фипескія (19) и бактеріологическія (24).

Вліяніе питьевой воды на распространеніе эпидемій и на смертность населенія (30). Требованія, предъявляемыя къ питьевой подѣ (36).

Глава II..................................................... 31)

Классификація способовъ очистки годы іЗУ). Удаленіе взвѣшенныхъ вецеотвъ.

Процѣживаніе воды (41). Отстаиваніе (42).

Глава III.................................'............... 55

Фильтрованіе воды (о 5).

Англійскіе песочные фильтры; общее описаніе изъ устройства (56). Теорія дѣйствія песочныхъ фильтровъ (56); роль песка (59); механическая теорія дѣйствія фильтровъ (60). Измѣненія химическаго состава воды (6Ь). Вліяніе толщины фильтрующаго слоя, крупности песка и скорости фильтрованія на работу фильтра (61). Конструкція и расчетъ англійскихъ фильтровъ (66). Потеря напора при фильтрованіи (74). Приборы для напуска и выпуска фильтруемой воды (75). Принадлежности фильтра (79). Открытые и закрытые фильтры (82).

Эксплоатація англійскихъ фильтровъ (83) Инструкція для управленія фильтрами въ Берлинѣ (83). Очистка фильтровъ (88). Промывка песка (93). Стоимость устройства и эксплоатаціи (95). Достоинства и недостатки англійскихъ фильтровъ (96).

Глава IV

Видоизмѣненія англійскаго способа фильтрованія.

Фильтрованіе съ префильтраціею (98).

Фильтры Иеша-Шаболія (103).

Случаи примѣненія двойной фильтраціи и фильтровъ Перемежающаяся фильтрація (108).

Незатопляемые фильтры (109).

Пеша (108)

98

Стр.

110

Г л а в а V.................................................

Американскіе (механическіе) фильтры.

Коагулированіе(Ш). Общее описаніе устройства американскихъ фильтровъ (113). Различена системы американскихъ фильтровъ: Джуэля (118), Говатсона (120), Ривса (120), Ныо-Іоркской компаніи (120), Белля (121).

Фильтры Кренке (122) и Зимина (122).

Большія фильтровальныя станціи американской системы (Цинциннати) (123).

Результаты очистки воды американскими фильтрами (127).

Стоимость устройства и эксплоатаціи американскихъ фильтровъ (128).

Глава VI....................................................131

Фильтры особыхъ системъ.

Фильтры Фишера и Петерса (131), Курка (133).

Домашвіе фильтры Чемберлена (133)-и Беркефельда (135).

Фильтры Говатсона (135), фильтры Канди (135).

Система Андерсона (137).

Глава VII...................................................139

Измѣненіе содержанія въ водѣ нѣкоторыхъ растворенныхъ веществъ.

Аэрація воды (139).

Смягченіе воды (140). Основанія способовъ смягченія (140). Химическая обработка жесткой воды (141); опредѣленіе количества реактивовъ (142). Аипараты Беранже и ІІІтингля, Дерво, Дерюмо (145). Смягченіе воды при посредствѣ цеолитовъ (148).

Уменьшеніе кислотности воды (151).

Удаленіе изъ воды желѣза (обезжелѣзиваніе) (152).

Удаленіе изъ воды марганца (160).

Опрѣсненіе воды (161).

Глава VIII..................................................164

Физическіе способы дезинфекціи (обеззараживанія) воды.

Дезинфекція ультрафіолетовыми лучами (165). Характеристика и свойства ультрафіолетовыхъ лучей (165). Приборы для дезинфекціи воды (168).

Глава IX....................................................172

Химическіе способы дезинфекціи воды.

Дезинфекція воды гипохлоридами (173); сущность процесса (174), требуемое количество хлора (175) и продолжительность воздѣйствія хлора на воду (175); мѣсто добавленія реактива (176).

Результаты обработки воды хлоромъ (180).

Стоимость обработки воды хлоромъ (182).

ІИ

Достоинства и недостатки способа (183).

Примѣненіе гипохлорида наірія (185).

„De-cloru система (185).

Система Duyek-Howatson (186).

Глава X.....................................................187

Озонированіе воды.

Озонъ и его добываніе (187). Озонаторы Сименса (190), Отто (193), 'Жерара (196), де-Фриза (196). Vasmaer (197). Опредѣленіе количества •озона (198). Сравненіе различныхъ системъ озонаторовъ (199).

Озонированіе питьевой воды (200). Стерилизаторы Отто (200), де-Фриза (202), Сименса (202) и др. Сравненіе различныхъ системъ стерилизаторовъ (204).

Результаты обработки воды озономъ (208). Вліяніе свойствъ воды на результаты озонированія (208). Концентрація озона и время соприкосновенія (211). Контроль результатовъ (212).

Озонныя станціи въ С.-Петербургѣ (212) и Германштадтѣ (218).

Приборы для Домашняго озонированія воды (219).

ПРИБАВЛЕНІЕ.

Біологія питьевыхъ и сточныхъ водъ.................................221

Біологія питьевой воды...................'.........................225

Ключевая вода (225;. Грунтовая вода (226). Вода изъ неглубокихъ колодцевъ (231). Вода изъ водохранилищъ (231). Вода изъ озеръ (233). Рѣчпая вода (235).

Біологія сточныхъ водъ и открытыхъ водоемовъ.....................237

Сточпыя воды городовъ, поля орошенія, искусственная біологическая очистка (237). Сточныя воды фабрикъ и заводовъ (242). Самоочищеніе водоемовъ, въ особенности рѣкъ (244); зоны полисапробная (244), мезо-оапробная (247) и олигосапробная (251). Ручьи и канавы (254). Пруды (255). Берега морей и озеръ (257).

Методы біологическаго изслѣдованія. Организмы....................258

Раздѣленіе водоема на области (258). Приборы для взятія пробъ и изслѣдованія (260). Организмы: полисапробные (264), мезосапробные (258) и олигосапробные (272).

Гр ѳдисловіѳ.

Вопросы водоснабженія вообще, и очистки Питьевой воды въ частности, пріобрѣтаютъ въ настоящее время огромное практическое значеніе, въ особенности для русскихъ городовъ. По даннымъ, собраннымъ къ 1911 г- „Постояннымъ Бюро Русскихъ Водопроводныхъ Съѣздовъ", изъ 1082 городовъ Россіи только 192, т. е. около 17,7%, имѣютъ водопроводы, тогда какъ, напримѣръ, въ Германіи водопроводы устроены свыше чѣмъ въ 70% общаго числа городовъ. Но и изъ этихъ 17% многіе города (чтобы не сказать: большинство) пользуются водою весьма сомнительнаго качества. Яркій примѣръ былъ данъ холерною эпидеміею 1908—9 гг. въ Петербургѣ, которая всецѣло была вызвана неудовлетворительною очисткою невской воды. Эта эпидемія, поеицимому, поднята интересъ кь вопросамъ очистки воды не только у спеціалистовъ, но и въ обществѣ.

Между тѣмъ, на русскомъ языкѣ не имѣется систематическаго изложенія современныхъ методовъ очистки воды; да и въ иностранной литературѣ послѣдняго времени нѣтъ систематическихъ работъ по этому вопросу, хотя именно въ послѣднее время теорія и техника очистки воды получаютъ особенно сильное развитіе. Съ расширеніемъ требованій, предъявляемыхъ къ питьевой водѣ гигіенистами, возникаютъ новые способы очистки воды и новый видъ очистки—дезинфекція воды, ставящій цѣлью мргггоженіе патогенныхъ бактерій въ водѣ; вслѣдъ за распро странешемъ озонированія воды, пріобрѣтающаго господство въ Европѣ, въ Америкѣ быстро развивается съ конца 1908 г. способъ очистки воды гипохлоридами, принятый теперь почти въ 200 городахъ; наконецъ, изучаются ультра-фіолетовые лучи, обѣщающіе дешевый и изящный способъ обезвреживанія воды. На ряду съ этимъ, роль старыхъ способовъ очистки воды, а съ нею и примѣненіе ихъ, видоизмѣняются. Развитіе и разъясненіе теоретическихъ требованій, предъявляемыхъ къ питьевой водѣ и къ различнымъ процессамъ ея обработки, принадлежитъ гигіенистамъ, врачамъ и естествоиспытателямъ; они вырабатываютъ общія заданія, техническимъ осуществленіемъ которыхъ занимаются инженеры. Создается обширная литература, разбросанная по разнымъ журналамъ, какъ техническимъ, такъ и инымъ ( напр., посвященнымъ вопросамъ бактеріологіи)-.

Предлагаемая работа представляетъ попытку систематизаціи современныхъ способовъ очистки воды; она предназначается для техниковъ водопроводнаго дѣла, и потому въ ней изложепы нѣкоторыя свѣдѣнія, ко-

торня для естественника можетъ быть казались бы черезчуръ элементарны мл и излишними. Вначалѣ разсматриваются свойства воды н треб-.)-нанія, предъявляемыя къ питьевой водѣ въ пастоящее время.

Матеріалы, использованные при составленіи настоящей работы, указаны по большей части въ выноскахъ къ тексту; отдѣльно перечислены лишь капитальныя работы по водоснабженію. Не указаны источники тѣхъ данныхъ, которыя собраны нами во время заграничной поѣздки лѣтомъ 1911 г.

Списокъ главнѣйшихъ источниковъ, находившихся въ пользованіи

автора:

Проф. Тіштовъ. Водоснабженіе и водостоки.

Пр. Щюво&нтъ. Курсъ іюдрснабженія.

Lueger, Wasserversorgung tier Stadte.

FrUhling und Oesten. Wasserversorgung tier Stadte.

Debauve et hnbeaux. Assainisscment ties villes- Distribution d’eau.

Bechmann. Assainissement ties villes-

J. Don. The filtration and purification of potable supply,.

В. Л. Омелянскій. Основы микробіологіи.

Rubncг, Gruber und Ficker. Handbueh der Hygiene.

Труды I—IX Русскихъ Водопроводныхъ Съѣздовъ.

Журналы: Gesundheits-Ingenieur, La Technique Sanitaire, Sanitary Record, Engineering News, Engineering Record, Engineering, Municipal Journal and Engineer, Zeitschrift fiir Gasheleuchtung und Wasserversorgung, Zeit-scrift fiir Hygiene, Zentralblatt fiir Bakteriologie, Wasser und Alnvasser, Genie Civil и другіе.

Описанія водоснабженія ]>азличныхъ гоіюдовъ (изданія мушщипа-литетовъ).

Работы но отдѣльнымъ вопросамъ, указанныя вт> примѣчаніяхъ къ тексту. ! j .

Свойства воды.

X и ми чес ки-чиетая вода (Н20) ость тѣло, состоящее изъ соединенія 2 атомовъ водорода, и 1 атома кислорода, шш, по вѣсу, изъ 2 частей водорода на 16 частей кислорода; такимъ образомъ, въ данномъ вѣсовомъ количествѣ воды содержится 88,88% кислорода и 11,12% водорода.

По объему, 2 объема водорода,, соединяясь съ 1 объемомъ кислорода, образуютъ 2 объема'Водянаго пара; при температурѣ 0° и давленіи 760 мм. 1 литръ кислорода (0) вѣситъ 1,4298 гр, а 1 литръ водорода (Н) вѣситъ 0,08936 гр.; литръ водяного пара вѣситъ 0,805 гр.:

Прежде, чѣмъ разсматривать свойства воды, укажемъ, чю вода, какъ источникъ водоснабженія, раздѣляется по происхожденію на 3 вида: на атмосферныя воды (дождь, снѣгъ), поверхностныя воды (вода рѣкъ, озеръ, морей) ѵ подземныя воды (грунтовыя, получаемыя изъ разнаго рода колодцевъ, и ключевыя, добываемыя непосредственно въ мѣстѣ выхода воды на поверхность земли).

Во всѣхъ этихъ видахъ вода въ природѣ не бываетъ химически-чи-етою. Обыкновенно въ водѣ содержатся разпаго рода примѣси, плавающія Вт, ней въ норастворенпомъ видѣ (взвѣшенныя примѣси) или же растворенныя, обусловливающія ея химическій составъ и впѣшнія физическія свойства,, а также низшія животныя и растенія, обнаруживаемыя микроскопомъ, и бактеріи, присутствіе которыхъ можно опредѣлить путемъ бактеріологическаго изслѣдованія.

Физическія свойства воды.

Подъ физическими свойствами воды обычно понимаютъ такъ называемыя внѣшнія ея особенности: температуру, вкусъ, запахъ, цвѣтъ, мутность и прозрачность.

Температура:

Вода въ природѣ бываетъ различной температуры, отъ температуры близкой къ О0 и до кипящей воды въ нѣкоторыхъ горячихъ источникахъ. Но дня употребленія въ хозяйствѣ и для иныхъ надобностей пригодна лишь вода умѣренной температуры; такъ, для питья вода должна по возможности имѣть температуру отъ 7 до 12°, чтобы по казаться зимою—холодною, а лѣтомъ теплою.

Вода холоднѣе 5° непріятна и даже вредна, тактъ какъ холодъ можетъ вызвать раздраженіе полости рта, гортани и пищеварительныхъ органовъ и недомоганіе печени. Вода теплѣе 14—15° перестаетъ освѣжать..

Вкусъ и запахъ. Чистая вода безвкусна и не имѣетъ запаха; вкусъ и запахъ происходятъ отъ растворенныхъ или взвѣшенныхъ примѣсей къ водѣ. Большинство минеральныхъ солей, сахаръ и т. и. придаютъ водѣ вкусъ, не вызывая запаха, тогда какъ растворенные газы и масла дѣйствуютъ больше на обоняніе, чѣмъ на вкусъ, хотя нерѣдко мы отпо-симъ впечатлѣніе отъ нихъ къ вкусу.

Растворимость газовъ въ водѣ различна и уменьшается съ повышеніемъ температуры; исключеніе составляетъ водородъ, имѣющій постоянную растворимость при температурѣ 0°—20° О.

Въ таблицѣ 1 приведены коэффиціенты растворимости нѣкоторыхь газовъ при давленіи 760 мм..

Таблица I.

Названіе газовъ. Коэффиціенты растворимости при давленіи 7G0 мм. въ литрахъ. Удѣльный вѣсъ при 0е (по отношенію къ ВОЗ духу). Вѣсъ 1 метра при 0° и давл.

О о і; t-10° t=20° 760 мм.

Воздухъ 0,025 0,020 0,017 1 1,2932 гр.

Кислородъ 0,041 0,032 0,028 1,1050 1,43

Водородъ 0,019 0,019 0,019 0,Г0929 0,0895

Азотъ 0,020 0,010 0,014 0.9714 1.256

Углекислый газъ . . „ . . 1,80 1,18 0,!'0 1,529 1,977

Окись углерода 0,032 0,026 0,023 0,908 1.254

Болотный газъ 0,054 0,044 0,035 0,558 0,716

Сѣроводородъ ...... 4,37 3,69 2,90 1,171 1,523

Амміакъ 1,049 0,812 0,654 0,597 0,761

Хлоръ 3,00 2,58 2,10 2,47 3,81 1

Припомнимъ кстати законы растворимости газовъ;

1) При одинаковой температурѣ, растворимость возрастаетъ прямо пропорціонально давленію;

2) когда смѣсь газовъ соприкасается съ жидкостью, каждый газъ растворяется въ ней такъ, какъ если бы онъ одинъ занималъ весь объемъ смѣси газовъ.

Нерѣдко запахъ вызывается присутствіемъ въ водѣ микроорганизмовъ, живыхъ или мертвыхъ, главнымъ образомъ, водорослей (algae), которые особенно сильно развиваются въ озерахъ, прудахъ, а также на песчаныхъ фильтрахъ. Нѣкоторые изъ живыхъ микроорганизмовъ вызываютъ ароматическіе запахи, сходные, напримѣръ, съ запахомъ герани (Asterionella) или фіалки (Mallomonas), другіе вызываютъ запахъ травы (Anabaena, Melosira и др.) или рыбы (Cliloro pliycea и нѣкоторыя

Trotozoa). Послѣ смерти, микроорганизмы, разлагаясь, придаютъ водѣ запахъ сѣроводорода или углеводорода.

Еще не вполнѣ установлено, вредна ли для здоровья вода съ такимъ запахомъ, и даже съ самими пахучими микроорганизмами. Повидимому, •они безвредны для здороваго человѣка, но могутъ повредить при разстроенномъ уже кишечникѣ.

На практикѣ для выясненія отсутствія запаха берутъ 0,5 литра воды и нагрѣваютъ ее въ колбѣ до 40—50° С.

Если вода содержитъ сѣроводородъ, заглушающій всѣ другіе пахучіе газы, прибавляютъ къ водѣ растворъ сѣрнокислой мѣди, которая съ свободнымъ (освобожденнымъ при нагрѣваніи изъ раствора) сѣроводо-ромъ образуетъ сѣрнистую мѣдь и освобождаетъ воду отъ этого газа; затѣмъ повторяютъ нагрѣваніе для опредѣленія другихъ пахучихъ газовъ.

Для характеристики силы запаха нѣтъ научныхъ пріемовъ и выраженій, и приходится опредѣлять запахъ, какъ „слабый”, „замѣтный*4; ,,сильный" и т. п., і-). е. по субъективнымъ впечатлѣніямъ. А. Gerardiu предложшп. опредѣлять запахъ, вызываемый въ воздухѣ органическими примѣсями, посредствомъ перекиси марганца и установилъ понятіе объ „изометрическомъ градусѣ". Озометрическій градусъ есть количество (въ миллш’рамахъ) кристаллической щавелевой кислоты, которая производитъ на перекись марганца такое же дѣйствіе, какъ органиче-ежія вещества, содержащіяся въ 1 граммѣ, воздуха.

Вкусъ. Вкусовыя ощущенія подраздѣляются на четыре группы: сладкій вкусъ, соленый, кислый и горькій. Человѣческій языкъ не слишкомъ чувствителенъ, и большинство солей примѣшанныхъ къ водѣ, замѣтны на вкусъ лишь при примѣси не менѣе 0,5—1 гр. на 1 литръ; исключеніе (“оставляютъ соли желѣза и мѣди, которыя придаютъ металлическій вкусъ при примѣси 0,05—0,06 гр. на литръ. Органическія вещества обыкновенно дѣйствуютъ почти исключительно на обоняніе, а не на вкусъ.

Намъ кажется, что вода имѣетъ „пріятный" вкусъ, когда опа производитъ на насъ освѣжающее дѣйствіе, которое зависитъ отъ температуры воды и отъ количества растворенныхъ въ ней воздуха и углекл слоты.

Цвѣтъ, мутность и прозрачность. Слѣдуетъ различать: цвѣтъ, т. е. оттѣнокъ, свойственный само водѣ, независимо отъ находящихся въ ней взвѣшанныхъ веществъ; мутность („turbidity"), т. е. болѣе или менѣе сильное загрязненіе ея взвѣшенными въ ней мелкими частицами; наконецъ, прозрачность воды, являющуюся результатомъ двухъ предыдущихъ свойствъ, и объясняемую свѣтопроницаемостью воды.

Цвѣтъ.. Химически-чистая вода безцвѣтна при небольшой глубинѣ, и имѣетъ голубой, впадающій въ зеленоватый, оттѣнокъ при глубинѣ въ нѣсколько лгетровъ.

Всякій другой цвѣтъ происходитъ отъ раствореннымъ въ водѣ веществъ. Веіцества эти по большей части бываютъ растительнаго происхожденія и происходятъ отъ листьевъ, мха, и травы, которые придаютъ иногда поверхностнымъ водамъ желтоватую окраску.

Окраска грунтовыхъ водь, вообще рѣдко имѣющая мѣсто, зависитъ главнымъ образомъ отъ растворимыхъ соединеній желѣза, образовавшихся вслѣдствіе ніедостатка кислорода; при соприкосновеніи съ воздухомъ, эти соединенія, окисляясь, переходятъ въ нерастворимыя н осаждаются изъ воды».

Для опредѣленія (относительнаго) степени окраски воды, ее сравниваютъ съ дистиллированною водою. Для этого берутъ два одинаковыхъ цилиндрическихъ сосуда изъ чистаго безцвѣтнаго стекла, діаметромъ 20—30 мм., и длиною 30—40 см., и наполняютъ одинъ изслѣдуемою* другой---дистиллированною водою, и затѣмъ смотрятъ черезъ цилиндры на подложенную пода дно бѣлую бумагу. Иногда взамѣнъ дистиллированной воды наливаютъ жидкость опредѣленно окраски1) па такую высоту, чтобы столбъ ея имѣлъ такую же прозрачность, какъ столбъ изслѣдуемой воды постоянной высоты. Приборы для опредѣленія окраски называются колориметрами2).

Окраска воды уничтожается удаленіемъ тѣхъ растворенныхъ иля взвѣшенныхъ веществъ, которыми она вызвана.

Мутность. Вода большинства источниковъ не всегда содержитъ одинаковое количество взвѣшенныхъ веществъ; въ поверхностныхъ во дахъ обыкновенно оно увеличивается весною во время таянія снѣговъ* когда стекающія воды увлекаютъ землистыя частицы съ поверхности земли. Однако, не всякія взвѣшенныя частицы мутятъ воду; такъ, бактеріи даже въ значительномъ количествѣ не вызываютъ мутности, вслѣдствіе ничтожныхъ размѣровъ. Чтобы вызвать мутность воды, взвѣшенныя частицы должны быть достаточно крупны и находиться въ достаточномъ количествѣ. Взвѣшенныя вещества бываютъ иногда оргатпіче-скія, иногда неорганическія (чаще всего—землистыя). Органическія вещества попадаются почти исключительно въ озерахъ и въ искусственныхъ резервуарахъ, вслѣдствіе разложенія водорослей и мелкихъ животныхъ; мы вернемся къ нимъ при разсмотрѣніи біологическихъ свойствъ воды. Землистыя частицы бываютъ кремнистыя и глинистыя; первыя легче удалить, вторыя же чрезвычайно мелки и желатинообраз-ны („коллоидальная глина") и отлагаются весьма медленно. Присутствіе коллоидальныхъ глинистыхъ частицъ вмѣстѣ съ органическими примѣсями объясняетъ такъ называемое опалисцдрованіе (отъ слова опалъ) рѣчной воды во время половодья, т,. е. окраску воды, напоминающую молочное стекло. Уничтоженіе опалисцироваиія очень рѣдко мо-

’) Чаще всего растворы кобальта и платины, или смѣсь пхъ.

2) Колориметръ Fitz Gerald въ Бостонѣ описанъ въ „Transaction of American Society of Civil Engineers', 26 juny 1908.

жеіъ быть достигнуто механически (отстаиваніемъ и фильтраціею), чаще приходится прибѣгать къ химической очисткѣ воды (такъ наз. коя-гюляція),.

Степень мутности воды характеризуютъ или количествомъ взвѣшенныхъ веществъ въ единицѣ объема воды, или же прозрачностью воды; при послѣднемъ способѣ, какъ указано, мы получаемъ результаты, за-, висящіе не только отъ мутности воды, по и отъ присущей ей окраски.

Для опредѣленія количества взвѣшенныхъ веществъ примѣняю іъ выпариваніе (описаніе процесса см. ниже).

При опредѣленіи прозрачности пользуются приборами, подобными вышеуказанному колориметру, или же наливаютъ въ цилиндръ прозрачнаго стекла столбч, изслѣдуемой воды высотою 70 см. и подъ дно помЬ-щаютъ бѣлую пластинку съ напечатанными на ной цифрами различнаго размѣра (шкала Hiller’а); наименьшая изъ видимыхъ цифръ дастъ степень прозрачности изслѣдуемой воды.

Въ настоящее время чаще опредѣляютъ степень прозрачности воды гою глубиною, до которой видна погруженная въ воду платиновая проволока діаметіюмъ 1 мм. По предложенію американскихъ изслѣдователей А. Hazen и G. Whipple, для выраженія мутности воды въ градусахъ за образецъ принимаютъ воду, содержащую 100 мгр. кремнія <а.мо]>фнаго) въ такомъ состояніи размельченія, что платиновая проволока діаметромъ 1 мм. видна до глубины 100 мм., причемъ глазъ наблюдателя находится на 1,20 м. надъ проволокою; мутность такого образца обозначаютъ 100 градусами, Для оцѣнки воды, болѣе мутной, чѣмь образецъ, ее разбавляютъ дистиллированную водою до степени мутности образца, и опредѣляютъ отношеніе объема разбавленной воды къ иервона іаіьгому объему мутной воды.. Для оцѣнки менѣе мутпой воды, наооборотъ,, разбавляютъ образецъ.

Путемъ лабораторныхъ опытовъ, Hazen опредѣлилъ указаннымъ ено собомъ мутность воды въ градусахъ, соотвѣтствующую глубинѣ, до которой видна платиновая щюволока въ 1 мм.: эта шкала принята ит> Америкѣ.

* В % g >»о н а аз н си >> C-j я Глубина плаі и н. проволоки. Градусы мутности. 1 Глубина плати а. проволоки. Градусы мутности. Глубина плати в. проволоки. Градусы мутности. Глубина платай. проволоки. а £ О о >. о К М d Н Си >. f-j я Глубина плати н. проволоки.

7 мм. 1095 18 мм. 468 30 мм. 187 110 мм. 93 300 мм. 43,2

8 971 19 446 55 171 120 86 350 38,8

9 873 20 426 60 158 130 81 400 35,4

10 794 22 391 65 147 140 76 500 30,9

11 729 24 361 70 138 150 72 600 27,7

12 674 26 336 75 130 160 68,7 800 23,4

13 627 28 3<4 80 122 170 65,4 1000 20,9

14 587 30 296 85 116 180 62,4 1500 17,1

15 551 35 257 90 НО 190 59,8 2000 14,8

1G 520 40 228 95 105 200 57,4 3000 12,1

17 493 45 205 100 100 250 49,1 —

Вліяніе физическихъ качествъ воды на здоровье. Безъ сомнѣнія, желательно, чтобы питьевая вода была надлежащей температуры (7—12°С), безъ вкуса, и безъ запаха и совершенно прозрачна. Однако, іюда, не обладающая тѣми пли другими ігзъ этихъ качествъ, далеко не всегда вредна для здоровья; въ каждомъ отдѣльномъ случаѣ необходимо выяснить причину того или иного изъ физическихъ недостатковъ воды, и уже въ зависимости отъ этой причины рѣшать, вредна ли вода и необходимо ли, съ точки зрѣнія гигіены, устраненіе найденнаго недостатка. Какъ примѣръ укажемъ, что вода, содержащая много желѣза, по соприкосновеніи съ воздухомъ становится мутною, вслѣдствіе окисленія растворенныхъ въ ней солей желѣза и перехода ихъ въ нерастворимыя соединенія, выпадающія изъ воды и дѣлающія ее мутною; однако, такая вода совершенно безвредна для здоровья,. Напротивъ, иногда вода, на видь безукоризпепна-чистая, содержитъ много бактерій и опасна для здоровья (укажемъ на Невскую воду, служащую проводникомъ холеры въ С.-Петербургѣ, но превосходную на видъ и вкусъ).

Однако, несмотря на всѣ увѣренія гигіенистовъ, человѣкъ чувствуетъ іпіетішктивное педовѣріе и даже отвращеніе къ водѣ, не обладающей физической чистотою—мутной, пахучей, и т. и., и если является возможность выбирать между водою, непріятною на видъ, хотя д завѣдомо безвредною, и водою чистою по виду, хотя бы и содержащею бактерій,—человѣкъ почти всегда предпочтетъ вторую; въ мѣстахъ, гдѣ безвредная вода непріятна на видъ, а другой воды вовсе пѣтъ,—замѣчается усиленное потребленіе другихъ напитковъ, нанр., алкогольныхъ, безусловно вредное-

Поэтому, при проведеніи воды всегда приходится заботиться объ улучшеніи ея внѣшнихъ физическихъ свойствъ, объ „украшеніи" воды („Sclwnbeit"), не ограничиваясь обезвреживаніемъ ея.

Химическія свойства воды.

ХимическИ-чистая вода (ГТ,О) лишь весьма рѣдко встрѣчается въ природѣ.

Употребленіе химически-чистой воды (иапр. дистиллированной) едва ли полезно для человѣка. Есть мнѣніе3), что постоянное употребленіе такой годы прямо вредно для организма.

Хотя моряки и не страдаютъ отъ употребленія въ морѣ дистиллиро ванной воды * *), однако раствореніе въ ней воздуха („аэрація", обвозду-пшваше воды) или углекислоты и добавленіе небольшого количества нѣкоторыхъ солей безусловно полезны.

Въ натуральной водѣ, пригодной для питья, чаще другихъ содержатся слѣдующія минеральныя вещества: 1) известь (СаО), 2) магнезія

5) Коерре. „Deutsche Mediziuische WocbenBchrift11, 1898, 021.

*) Nocht. H.vgienische Rundschau, 1892, стр 273.

(MgO), 3) гшісъ (CaS04), 4) соли желѣза (Fe2О* *), 5) соли каліи (KS04, KNO„), 6) соли натрія (NaS04) NaN03), 7) азотная кислота (UNO,), 8) азотистая кислота (ГШ02), 9) амміакъ (NI-I.,), Ю) сѣрная кислота (II2S04), 11) сѣрнистая кислота (H,S03), 12) хлоръ (С1), 13) кремнеземъ (Si02).

Кромѣ того, находятся органическія вещества и растворенные газы (особенно углекислота (СО,) и кислородъ (О), а также сѣроводородъ (Нв8)),.

Коэффиціенты растворимости газовъ приведены выше въ таблицѣ № 1, а нѣкоторыхъ солей—въ таблицѣ № 2.

Таблица II,

НАЗВАНІЕ СОЕДИНЕНІЙ. 1 іХим ичѳское обозначеніе. * - • Коэффиц. раі'тиорим. при давл. 760 мм. Температура С°.

Сѣрнокислый кальцій 1 CaS04 0.002 1 21

Сѣрнокислый калій , k.,so4 0,103 15

Сѣрнокислый натрій 1 Na,S04 0,163 18

Хлористый калій KC1 0,326 15

Хлористый натрій 1 NaCl 0,357 15

Хлористый магній MgCl, 0,307 15

Поташъ K,COs 0,244 10

Сода j Na.jCOj 0,083 10

Таблица III.

Максимальныя количества примѣсей въ питьевой водѣ, допускаемыя въ нѣкоторыми учрежденіями и лицами.

< Названіе примѣсей. Н іименованіе еди и и цъ. Брюссельскій конгрессъ 1885 г. 1). Швейцарскій конгрессъ 1888 г. 9 Tiemann и G&rtuer 188 ) г. 9. Klut 1909 г. 9.

Общая жесткость Нѣменк. 20 18-20 _

Плотнаго остатка . . . . ' . градусовъ 500 500 500 300

Сѣрной кислоты миллигр. иь 60 — 80-100 60

Хлора 1 литрѣ. 8 20 20 30 30

Азотной кислоты 2 20 5—15 до 30

Азотистой кислоты ..... — 0 0 0

Амміака 1» — , 0 0 0

Органическихъ веществъ (но

опредѣленію при помоши

марганиѳвс-кислаго кали) . П 10 Ю 6—10 до 12

Въ томъ 1 органич. углерода И — — 5 —

числѣ і органич. азота . . я 0,1 0,05 0.2

Даже тѣ примѣси, которыя въ маломъ количествѣ безвредны для человѣка, могутъ повредить при большомъ содержаніи ихъ въ водѣ.

J) По Frttliling’y.

*) Данныя нзелѣдова іім лу ішихъ питьевыхъ водъ Сѣверной Германіи.

Нѣкоторые изслѣдователи, какъ тшр. Фишеръ, Рейхардтъ, Ти-маннъ, а также Брюссельскій и Швейцарскій гигіеническіе конгрессы І1885 і’. j и многіе др. пытались назначить приблизительно такія максимальныя количества примѣсей въ Водѣ, превышеніе которыхъ дѣлаетъ году непригодной для употребленія. Однако, мппнія изслѣдо вателей далеко несходны.

Нъ таблицѣ № 3 приведены нѣкоторыя изъ этихъ максимальныхъ количеству. Данныя послѣдней графы относятся къ лучшимъ питьевымъ водамъ Сѣверной Германіи5).

Для производства полнаго химическаго анализа воды требуется не менѣе 5 литровъ ея.

Прц изслѣдованіи химическихъ свойствъ воды0) прежде всего опредѣляютъ общую сумму твердыхъ минеральныхъ примѣсей, такъ называемый „остатокъ послѣ выпариванія", въ миллиграммахъ па литръ воды. Для этого выпариваютъ 0,5—1 литръ воды во взвѣшенной платиновой чашкѣ га водяной банѣ; по испареніи всей воды, чашку ставятъ въ сушильный шкафъ при 110° С (въ Америкѣ выпариваютъ при 100°) л взвѣшиваютъ послѣ трехчасовой просушки; затѣмъ снова ставятъ въ шкафъ и черезъ часъ вторично взвѣшиваютъ. Такъ продолжаютъ до тѣхъ норъ, пока разница между взвѣшиваніями не. уменьшится до десятыхъ долей миллиграмма.

Если вода была мутная, то надо еще опредѣлить количество мехатш-чеоки-взвѣшошшхъ веществъ. Для этого выпариваютъ 0,5—1 литръ мутной воды, которую до отмѣриванія хорошо взбалтываютъ и наряду съ этимъ выпариваютъ равный объемъ фильтрованной воды. Разность высушенныхъ остатковъ и составитъ вѣсъ мехаптічески-взвѣшешшхъ веществъ.

Для приблизительнаго опредѣленія содержанія въ остаткѣ органическихъ примѣсей, прокаливаютъ остатокъ докрасна и вновь взвѣшиваютъ послѣ охлажденія. При накаливаніи органическія примѣси сгораютъ, но въ то же время выдѣляются летучія соединенія, а кромѣ того нѣкоторыя изъ солей разлагаются, напр. углекислая известь (СаС03) переходитъ въ окись кальція ( СаО, известь) , теряя углекислоту (С02). Поэтому потеря при прокаливаніи не вицшкаетъ истиннаго количества органическихъ веществъ.

Для опредѣленія общаго содержанія минеральныхъ солей во мно-гихт> случаяхъ удобнѣе пользоваться способомъ Kolilrausch-Ostwald, основанномъ на увеличеніи электропроводимости воды съ увеличеніемъ содержанія въ ней солей.

aj Kluf. Rerichte <1. deutsch. pliarmazeutisch. Gesellsch., 1900, стр. 140.

*) Какъ руководства для изслѣдованія воды, можемъ указать: Tiemann-Gartner. „Handbuch der Untersuchung und Beurtheilung dev Wasser* *. Лроф. Гсмпліанъ «Руководство къ изслѣдованію воды, оцѣнка ея пригодности и способы ея очищенія*. Ленинъ. «Краткое руководство къ химическому изслѣдованію н тьевой воды*.

Приборъ (сконструированный по указаніямъ ІІлейснера'), см. фиг. 1 и 2) состоитъ изъ стклянки для изслѣдуемой воды, въ которую опущены двѣ металлическія п.тцгтішки, служащія электродами; разстояніе между ними остается постояннымъ*, Стклянки помѣщаютъ въ сосудъ или ящикъ, въ которомъ поддерживаютъ опредѣленную температуру (электро-проводимость воды зависитъ отъ температуры). Затѣмъ измѣряютъ сопротивленіе жидкости прохожденію черезъ ніее тока (между электродами), пользуясь методомъ перемѣннаго тока, который вызываетъ шумъ въ телефонѣ въ случаѣ неравенства потенціаловъ.

Называя искомое сопротивленіе воды W, извѣстное сопротивленіе, введенное въ цѣпь, R (въ приборѣ имѣется три катушки въ 10, 100 и 1000 омовъ), и сопротивленія отрѣзковъ градуированной линейки черезъ А В и ВС, опредѣлимъ W изъ уравненія

11 АВ ВС

ѴѴ - ВС ™ W = R* АВ-

Содержаніе солей въ изслѣдуемой водѣ опредѣляется по включенному АВ по таблицѣ, прилагаемой къ прибору.

Жесткость води. Послѣ общаго содержанія въ водѣ твердыхъ примѣсей, весьма важное значеніе имѣетъ такъ называемая „жесткость" воды, т. е. количество содержащихся въ ней солей щелочно-земельныхъ металловъ (кальція, магнія и др.);. Жесткость измѣряютъ градусами, обозначающими вѣсовое содержаніе солей, вызывающихъ жесткость воды. Градусамъ жесткости въ разныхъ странахъ придаютъ различную величину; отличаютъ градусы нѣмецкій (принятый также въ Россіи), французскій и англійскій.

Одинъ нѣмецкій градусъ обозначаетъ содержаніе одной вѣсовой части извести (СаО) или эквивалентнаго количества солей магнезіи въ 100000 частей воды, т. е. 0,01 грамма извести въ 1 литрѣ воды.

Французскій градусъ соотвѣтствуетъ содержанію 1 вѣсовой части углекислой извести іСаООа) въ 100.000 частей воды, а англійскій— 1 части углекислой извести (СаС03) на 70|.000 частей воды.

Такъ какъ въ 1 вѣсовой части CaCOs содержится 0,56 вѣсовыхъ ча

»с.тей СаО, то

1 французскій градуеъ=0,56 нѣмецкаго=0,70 англійскаго.

—1— = 1.43 франц.=ІЬ55- =0,80 пѣмец-0,70 0,70

1

1 англійскій градусъ наго.

скаго.

1 нѣмецкій градусъ= —^—=1,79 франц.= ^ ^ =1,25 англій-

IV.

Такъ какъ количество углекислыхъ солей кальція и магнія (СаСО я MgC03), растворимыхъ въ водѣ, зависитъ отъ количества растворенной

7) „Wasser uiul Abwassera, 1910 г., II, стр. 219.

въ ней углекислоты (СО,), то при кипяченіи воды, вслѣдствіе выдѣленія С02, часть этихъ солей выпадаетъ, образуя осадокъ, и жесткость воды понижается.

Л

Процессы эти происходятъ по уравненіямъ:

Call, (С03) 2=СаС03+ІІ20+СО,

MgIIs (СО,) 2+211,0=^ (ОТІ ).+2ІГа0 -j-2C02

Соли сѣрной кислоты, азотной и соединенія хлора при кипяченіи по большей части остаются въ водѣ въ растворенномъ вида».

Жесткость воды, остающаяся послѣ кипяченія, называется постоянною жесткостью, а жесткость воды до кипяченія—общею жесткостью. Разность между общею и постоянною жесткостью называется временною или выпадающею жесткостью.

Гидротиметрія. Жесткость воды можетъ быть точпо опредѣлена нутомъ полнаго количественнаго анализа; для вычисленія градуса жесткости, надо количество всѣхъ содержащихся въ водѣ солей металловъ, кромѣ солей кальція, перевести въ градусы жесткости по отношенію молекулярныхъ вѣсовъ извести и этихъ солей, и получеппые градусы жесткости просуммировать. Для вычисленія можно пользоваться таблицею № 4.

Таблица IV.

1 0 жесткости

Названіе соединенія. Химическое соотвѣтствуетъ

обозначеніе. содержанію

! въ граммахъ.

Известь 1 СаО 1,00

Магнезія м*о 0.714

Углекислота СО, 0,78(5

Сѣрный ангидридъ so, 1,428

Углекислый каіыіій СаС08 1,70

Двууглекислый кальцій СаН*(00,)9 2,81)

Сѣрнокислый кальцій (гипсъ) CaS04 2,43

Углекислый магній MrCO, 1,60

Днууглекис іий магній МеНв(СО.)2 2,01

Сѣрнокислый магній MKS04 2,14

Желѣзный купорось FeS04-t-7H„0 4,90

Сода ХааСО, 1,89

| 'Вдкій натръ NaOH 1,43

| Бисульфатъ натрія NaHSO., 4,28

Хлоръ Cl 0,034

На практикѣ часто ограничиваются приближеннымъ способомъ опредѣленія общаго количества землистыхъ солей въ водѣ, называемомъ „гидротиметріею". Способъ этотъ, предложенный Кларкомъ (Англія) и усовершенствованный Boutron и Boudet (Франція), весьма простъ и не требуетъ спеціальныхъ приборовъ, кромѣ градуированной стеклянной трубки („гидротиметръ").

Способъ этотъ основанъ на свойствѣ мыльнаго раствора (на спирту.» образовать въ водѣ, не содержащей землистыхъ солей (кальція или магнія), пѣну, остающуюся па поверхности; напротивъ, если въ водѣ имѣются эти соли, то въ присутствіи жирныхъ кислотъ, заключающихся въ мылѣ, онѣ образуютъ» нерастворимыя соединенія, препятствующія появленію пѣны. Пѣна появится лини» послѣ того, какъ всѣ соли кальція и магнія будутъ нейтрализованы жирными кислотами мыла. Для нейтрализованія 10° (нѣм.) жесткости въ 1 литрѣ воды, требуется около 1,2 грамма бѣлаго содоваго мыла.

Такимъ образомъ, по количеству добавленнаго къ» водѣ титрованнаго раствора мыла можно судить о количествѣ солей кальція и магнія, а слѣдовательно (приближенно) и о жесткости воды.

По Boutron и Bondet дня приготовленія титрованнаго мыльнаго раствора надо растворитъ 100 гр. хорошо высушеннаго бѣлаго Марсельскаго (содоваго) мыла въ 1600 гр. 90-градуснаго спирта, нагрѣть до кипѣнія и по охлажденіи профильтровать; затѣмъ добавить 1000 гр. дистиллированной воды. Получимъ „первый гидротиметрическій растворъ" (liqueur), который и служитъ для опредѣленія жесткости воды. Мыльный растворъ наливаютъ въ бюретку (узкую стеклянную трубку, епабжепную снизу отверстіемъ съ краномъ для выпуска жидкости по каплямъ), на которой нанесены дѣленія такъ, что 2,4 куб. см. ея объема раздѣлепы на 23 равныя части. Первое (верхнее) дѣленіе не идетъ въ счетъ, 0 поставленъ у второго дѣленія, такъ какъ для появленія пѣ-пы необходимо прилить нѣкоторой избытокъ мыльнаго раствора. Каждое дѣленіе такой бюретки („гидротиметра") соотвѣтствуетъ 1° (фралцуз скому) жесткости, при примѣненіи вышеуказаннаго мыльнаго раствора.

Для провѣрки правильности состава мыльнаго раствора пользуются „вторымъ растворомъ"—растворомъ 0,25 гр. хлористаго кальція въ 1 литрѣ дистиллироваіпгой воды. Этотъ послѣдній растворъ, въ свою

очередь, провѣряютъ добавленіемъ раствора (въ * ) щавелевокислаго

60

аммонія, котораго при правильномъ составѣ „второго раствора" потребуется 0,126 гр на 1 литръ.

Второй растворъ имѣетъ 22° (французскихъ) жесткости. Для изслѣдованія берутъ всегда 40 куб. см. той жидкости, жесткость которой опредѣляютъ. Если взять 40 куб. см. „второго раствора", и добавлять къ нему постепенно мыльный растворъ изъ бюретки, сильно взбалтывая послѣ каждой прибавки для полученія пѣны, то пѣна должна появиться при добавленіи мыльнаго раствора въ полномъ объемѣ бюретки (т. о. при 22п); если пѣна получится при иномъ количествѣ добавленнаго раствора, то растворъ составленъ неправильно и его требуется пересоставить.

Пос.г ѣпровѣрки мыльнаго раствора, берутъ 40 куб. см. испытуемой воды и добавляютъ къ ней мыльный растворъ до полученія пѣны; до-

бавлеиное количество раствора укажетъ число градусовъ жесткости. Пѣна должна быть въ слоѣ около 5 мм. и оставаться 5—10 минутъ.

Способъ Воиігоп и ВошЫ примѣнимъ для «оды ниже 30” (франц.) Жесткости (=16,8° нѣмецкихъ); при большей жесткости воды образуется столъ значительное количество нерастворимыхъ хлопьевъ, что они мѣшаютъ образованію пѣны. Поэтому воду большей жесткости слѣдуетъ предварительно разбавить опредѣленнымъ количествомъ дистиллированной воды (напримѣръ, равнымъ количеству испытуемой воды, или вдвое большимъ); соотвѣтственно этому полученный градусъ жесткости придется увеличить (въ первомъ примѣрѣ—въ 2, во второмъ- — въ 3 раза).

Какъ указано, 22 градуса мыльнаго раствора должны нейтрализовать 40 куб. гм. раствора хлористаго кальція, содержащіе 10 мгр. этой соли; слѣд., 1° раствора соотвѣтствуетъ 0,455 мгр. Са С1 въ куб. см. воды; или 11,4 мгр. ОаСН въ литрѣ воды. Но 11,4 мгр. СаСІ экви валентны въ гидротиметрическомъ отношеніи 1,03 мгр. углекислаго кальція (СаС03); такимъ образомъ этотъ способъ достаточно точно опредѣляетъ жесткость воды ію французскихъ градусахъ.

Иногда П]юизводятъ болѣе подробный анализъ жесткости воды, посредствомъ 4 послѣдовательныхъ титрованій при помощи гидротя-метра8).

Послѣ опредѣленія общей жесткости воды (А10), къ 50 куб. см. этой воды прибавляютъ 2 куб. см. раствора щевелевокислаго аммонія; профильтровавъ, бороть 40 куб. см. полученной смѣси и опредѣляютъ жесткость ея В°. Разница общей жесткости воды (А°) и жесткости (И°): (А—В)° есть жесткость, происходящая отъ известковыхъ солей, такъ какъ известь осаждается изъ раствора щавелевокислымъ аммоніемъ.

Далѣе, кипятятъ 100 куб. см. испытуемой воды полчаса въ стеклянной колбѣ, пополняя убылъ (до первоначальнаго объема) дистилли рованною водою, и послѣ охлажденія фильтруютъі. Углекислая известь, осѣвшая при кипяченіи, остается на фильтрѣ. Жесткость профильтрованной воды С° есть „постоянная жесткость".

Наконецъ, берутъ 50 куб. см. шды, полученной послѣ предыдущей операціи, и смѣшиваютъ съ 2 куб. см. раствора щевелевокислаго аммонія; даютъ отстояться, фильтруютъ и опредѣляютъ снова жесткость D0, которая выражаетъ соли магнезіи.

Итакъ А°—выражаетъ общую жесткость (зависящую отъ углекислоты, солей кальція и магнезіи).

А—П соотвѣтствуетъ солямъ кальція.

С—D—сѣрнокислому кальцію.

А—В (С—D)—углекислому кальцію.

В—D—углекислотѣ.

Количество кальція опредѣляется этимъ способомъ съ точностью до 1—2%.

Способъ Cignrt и Hue- Для опредѣленія жесткости воды въ полѣ, во время изысканій, можно употреблять заранѣе заготовленные кусочки мыла, соотвѣтствующіе каждый нанр. 4 градусамъ жесткости. Кусочки мыла растворяютъ постепенно въ 40 куб. .см. воды, взбалтываютъ и смотрятъ, остается ли пѣіиѵ. Число кусковъ мыла, потребпое для появленія пѣны, указываетъ степень жесткости воды..

Недостатки жесткой воды. Пригодность жесткихъ водъ для питья зависитъ отъ состава солей, вызывающихъ жесткость. Вода, содержащая значительное количество углекислаго кальція, обыкновенно болѣе пригодна для употребленія, чѣмъ вода такой же жесткости, по содержащая гипсъ или магнезію. Примѣсь гтшеа и магнезіи къ водѣ обыкновенно вредна, ію лишь для лицъ, непривыкшихъ къ такой водѣ; съ теченіемъ времени организмъ привыкаетъ къ этимъ примѣсямъ.

Присутствіе въ питьевой водѣ углекислаго кальція, хотя бы въ значительномъ количествѣ, вообще говоря, безусловно безвредно для человѣка. Такъ, въ германскомъ городѣ Burgel (въ Тюрингіи) жители около 1000 лѣтъ пользуются водою въ 103® (нѣмецкихъ) жесткости (изъ которыхъ 88° зависитъ отъ примѣси кальція, и 15°—отъ магнезіи), безъ всякаго вреда для здоровья0).

Напротивъ, установлено, что продолжительное употребленіе мягкой воды вызываетъ, панр., болѣзни зубовъ, а также иногда и другія разстройства организма10)).

Однако, жесткая вода непригодна для примѣненія въ хозяйствѣ и промышленности. Въ жесткой подѣ нельзя стирать бѣлье, гакъ какъ мыло образуетъ нерастворимыя хлопья, и прежде, чѣмъ мыть бѣлы?, приходится израсходовать много мыла па нейтрализацію землистыхъ солей въ водѣ. Такъ, напр., на нейтрализацію на 1 куб. м. воды Сены требуется 2 кгр. мылд. Для города Глазгоу Parkcs подсчиталъ, что ежегодная экономія, достигаемая городомъ на мылѣ послѣ проведенія ключевой воды, доходитъ до 900.000 фрапковъ.

При варкѣ въ жесткой водѣ, овощи отвердѣваютъ; поэтому такая вода непригодна для кухни. Наконецъ, при питаніи котловъ жесткою водою известь и магнезія выдѣляются при пагрѣваніи воды и образуютъ котельпый камень, портящій котлы; поэтому при техническихъ примѣненіяхъ воды необходимо заботиться объ ея смягченіи.

Обыкновенно считаютъ необходимымъ смягчать воду, если жесткость ея достигаетъ 20" (нѣмецкихъ).

Значеніе другихъ примѣсей. Содержаніе въ водѣ желѣза, въ количествѣ выше 0,9 мгр. въ литрѣ, хотя и безвредно для здоровья но 9

9) Gartner. „Klinisclie Jalirbucli" 1902. IX.

1П) Roeso Erdsalzarnmt. nnd Entartnng. Berlin. 190Я.

придастъ водѣ непріятный вкусъ и цвѣтъ ржавчины; кромѣ того, такая вода сильно разъѣдаетъ водопроводныя трубы, вслѣдствія быстраго размноженія въ пей желѣзобактерій, разъѣдающихъ желѣзо.

Для кухни и для стирки воды съ содержаніемъ желѣза и марганца также непримѣнимы.

Свинецъ, который попадаетъ въ воду обыкновенно при прохожденіи ея по свинцовымъ трубамъ, разводящимъ воду внутри домовъ, весьма вреденъ для здоровья; извѣстно много случаевъ отравленія водою. Содержаніе свинца въ количествѣ меньшемъ 0,35 мір. на 1 литр мало замѣтно, однако, вода съ такимъ содержаніемъ свипца не должна бытъ употребляема, такъ какъ установлено11), что ежедневпое употребленіе 0,55 мгр. свинца въ теченіе нѣсколькихъ мѣсяцевъ вызываетъ отравленіе.

Свинецъ растворяется въ водѣ, содержащей свободную углекислоту, или органическія кислоты (гуминовую и улъмиповую—въ водѣ, проходящей по торфу)».

Мѣдь, иногда попадающая изъ мѣдныхъ трубъ, а также примѣняемая для дезинфекціи воды, въ видѣ легко растворимыхъ солей, безвредна при содержаніи ея 10—30 мгр. Серьезное вліяніе на здоровье можетъ оказать лишь въ количествѣ свыше 200 мгр.

Встрѣчающіяся въ водѣ неорганическія азотистыя соединенія (амміакъ, нитриты, нитраты), а также растворенные газы и органическія вещества, важны не сами по себѣ (такъ кикъ обыкновенно оіш бываютъ въ ничтожномъ количествѣ), по какъ показатели, что содержащая ихъ вода подозрительна въ гигіеническомъ отношеніи, являясь результатомъ процесса разложенія.

Органическія примѣси.

Органическія примѣси въ поверхостныхъ водахъ бываютъ животнаго и растительнаго происхожденія; первыя, разлагаясь, образуютъ амміакъ, который при дальнѣйшемъ окисленіи, переходитъ въ азотистую л наконецъ въ азотную кислоту. Этотъ процессъ называютъ процессомъ минерализаціи органическихъ веществъ.

При разложеніи растеній получаются различныя органическія соединенія (гумусовыя, или перегнойныя, вещества), твердыя и газообразныя, пе содержащія въ себѣ амміака. Такимъ образомъ, амміакъ является вѣрнымъ показателемъ попаданія въ воду продуктовъ разложенія органическихъ веществъ животнаго происхожденія.

На практикѣ нерѣдко ограничиваются приблизительнымъ опредѣленіемъ общаго количества органическихъ веществъ по количеству кислорода, потребнаго на ихъ окисленіе. Въ изслѣдуемую воду добавля-

п) Вготтіеів’омъ; см. Lehmann, Methoden Her praktisclie Hygiene, 1901, стр. 618.

ютъ растворъ марганцево-кислаго калія (марганцевый хамелеонъ) (ЮГпО*), обладающаго ярко-краснымъ цвѣтомъ; отдавая часть кислорода па окисленіе оганичес-кихъ веществъ, хамелеонъ переходитъ въ марганцевисто-кислый калій, теряя окраску.

Опредѣлите окисляемости по методу Кубеля производится слѣдующимъ образомъ12):

Въ колбу емкостью 300—400 куб. см. наливаютъ 100 куб. с. испытуемой воды, 5 куб. см. раствора (1:3) сѣрной кислоты и добавляютъ изъ бюретки съ краномъ 10 или болѣе куб. см. такъ наз. нормальнаго раствора хамелеона (0,316 гр. на 1 литръ воды); куб. сантиметръ это іх) раствора соотвѣтствуетъ 0,08 мгр. кислорода; колбу ставятъ па треножникъ съ сѣткою и кипятятъ ровно 10 минутъ, затѣмъ приливаю гъ Ю куб. см. раствора щавелевой кислоты (0,63 гр. па 1 литръ воды), отчего оастворъ обезцвѣчивается; тогда снова прибавляютъ хамелеона сначала небольшими порціями, подъ конецъ каплями до появленія не-исчезающаіХ) слабо-розоваго окрашиванія, и замѣчаютъ полное количество добавленнаго хамелеона. і

Тотчасъ по окончаніи опыта къ горячей еще жидкости прибавляютъ 10 к. с. раствора щавелевой кислоты и опять по предъидуіцему титруютъ хамелеономъ; этотъ второй опытъ показываетъ отношеніе хамелеона къ раствору щавелевой кислоты, и служитъ для провѣрки правильности состава раствора хамелеона*.

Происходящія при этихъ двухъ процессахъ реакціи выражаются слѣдующими формулами.

2KMn04+3H2S04=2MnS04+K2S04+3H20+05

(хамелеонъ, соединяясь съ сѣрною кислотою, освобождаетъ кислородъ, идущій на окисленіе органическихъ веществъ)

2КМп04+ЗС2Н204+3H2S04= 10СО2+2MnS04+K2S04+8Н20

Количество хамелеона, потребовавшееся на окисленіе воды, вычисляется такъ:

Положимъ, что во второмъ опытѣ на окисленіе 10 куб- см. щавелевой кислоты израсходовано 9,9 куб. см. хамелеона; слѣд., растворъ ха-

мелеона крѣпче нормальнаговъі^разъ. На окисленіе органическихъ ве

іцествъ и 10 куб. см. щавелевой кислоты въ первомъ опытѣ пошло, надр.,

25,3 куб. см.; изъ нихъ на окисленіе органическихъ веществъ прихо-

15 4X10

дится 25,3—9,9=15,4 куб. см. раствора, что соотвѣтствуетъ—-—--

9,9

= 15,56 куб см. нормальнаго раствора, или 15,56x 1,16=4,92 мгр.

хамелеона.

Олѣд., на окисленіе органическихъ веществъ, содержащихся въ 1 литрѣ воды, требуется 4,92X10=49,2 мгр. хамелеона, или 15,56Х X 0,08XI0=12,45 мгр. кислорода.

При изслѣдованіи воды, очень сильно загрязненной органическими веществами, ее предварительно разбавляютъ дистиллированною водою, а затѣмъ дѣлаютъ соотвѣтственную поправку въ полученныхъ результатахъ.

Слѣдуетъ имѣть въ виду, что окись желѣза, сѣ]юводорода и азот-пая кислота также обезцвѣчиваютъ маргаицеію-кислкй калій, а потому при присутствіи въ водѣ этихъ веществъ надо предварительно опредѣлить содержаніе ихъ; относительно азотной кислоты укажемъ, что ! часть ея поглощаетъ 0,42 части кислорода или 1.0(1 части хамелеона.

Опредѣленіе тгшваемости воды. Какъ мы сказали, присутствіе амміака, азотистой и азотной кислотъ13) въ водѣ указываетъ на результаты процесса разложенія (гніенія) органическихъ веществъ. Для выясненія, законченъ ли этотъ процессъ, или еще продолжается въ водѣ, прибѣгаютъ къ опредѣленію загпиваемости воды. Опишемъ вкратцѣ наиболѣе простои способъ этого опредѣленія, принятый въ Англіи, такъ называемый „incubator teat".

Опредѣливъ количество кислорода, поглощаемое испытуемою водою въ теченіи 3 мин., держатъ воду въ теченіи 5 дней въ водяной банѣ при 27 °, и затѣмъ снова опредѣляютъ окисляемость въ точеніи 3 минутъ: если въ теченіи этого времени происходило гніеніе, поглощаемое количество кислорода должно значителпо повысится, такъ какъ продукты разложенія окисляются гораздо скорѣе. Если, напротивъ, вола хороша сохранилась, количество поглощаемаго въ 3 минуты кислорода уменьшится. Нѣкоторые изслѣдователи производятъ это ие,питаніе, выдерживая воду при 18° и въ теченіи 7 дней.

По производствѣ химическаго анализа, весьма важно правильно истолковать его результаты.

Знать количество отдѣльныхъ элементовъ, содержащихся въ водѣ, менѣе важно, чѣмъ знать ихъ происхожденіе и, слѣдовательно, тѣ измѣненія, которымъ подверглась вода въ различныхъ частяхъ своего пути. Такъ, напримѣръ, значительное содержаніе соединеній хлора, сульфатовъ и фосфатовъ не имѣетъ дурного значенія, если объясняется геологическимъ составомъ тѣхъ слоевъ, черезъ которые протекала вода; но совершенно иное значеніе имѣетъ количество этихъ примѣсей, если доказано, что онѣ проникли въ воду не изъ почвы, а лишь черезъ почву или помимо нея и, слѣд., являются результатомъ прямого или косвеннаго зараженія волы. Точно также, значительная примѣсь оргаіш-

13) Инженеру рЬяко приходится самому производить опредѣленіе этихъ веществъ. Для ознакомленія со способами ихъ опредѣленія—см. напр„ вышеуказанное руководство Левина.

ческихь веществъ растительнаго происхожденія гораздо безвреднѣе, чѣмъ ничтожная примѣсь—происхожденія животнаго. *

Для правильной оцѣнки воды любого источника, надо сравнить ея составъ съ „нормальною водою“ того же источника, т. е. съ такою водою, которою обладалъ бы данный источникъ (въ зависимости отъ его положенія, геологическаго строенія мѣстности и т,. и. естественныхъ условій), если бы онъ былъ оставленъ въ естественномъ состояніи и не подвергался бы никакимъ искусственнымъ, постороннимъ загрязненіямъ.

Біологическія свойства воды.

Мы видѣли, что вода можетъ содержать во взвѣшенномъ состояніи землистыя частицы, главнымъ образомъ кремнистыя и глинистыя, болѣе или менѣе мелкія; но въ ней часто содержатся также и другія тѣла, видимыя или невидимыя невооруженнымъ глазомъ, принадлежащія къ растительному или животному царству; иногда попадаются живые организмы, иногда части мертвыхъ организмовъ. Организмы .чти, особенно если они еще живутъ и способны размножаться и вести образъ жизни паразитовъ, имѣютъ изъ всѣхъ примѣсей къ водѣ наиболѣе важное значеніе для здоровья человѣка и животныхъ, пользующихся водою; кромѣ того, ихъ присутствіе въ водѣ служитъ показателемъ тѣхъ явленій, когорыя происходятъ въ водѣ и въ которыхъ яти микроорганизмы принимаютъ участіе. При этомъ можно сказать, что микроорганизмы, водящіеся въ водѣ, тѣмъ ваяснѣе, чѣмъ оші мельче.

Изученіе микроорганизмовъ воды составляетъ задачу естествоиспытателя или врача; однако, при современномъ развитіи ученія о микроорганизмахъ, которымъ принадлежитъ первое' мѣсто въ процессахъ загрязненія и очистки воды, инясенеру, занимающемуся водоснабженіемъ, необходимо имѣть понятіе о микробіологіи воды, для правильнаго сужденія о качествахъ ея іі способахъ ея очистки.

Хотя въ природѣ но существуетъ рѣзкой границы, однако принято выдѣлять изъ флоры и фауны воды группу низшихъ организмовъ—бактерій, или микробовъ; оші особенно важны для гигіениста, потому что къ ихъ числу принадлежатъ всѣ возбудители болѣзней, встрѣчающіеся 'реди высшихъ микроорганизмовъ лишь какъ исключеніе..

Поэтому біологическій анализъ воды можно разбить на микрографическій анализъ (или микроскопически-біологическій), или изслѣдованіе (подъ мик]Н)скопомъ I микро-флоры и-фауны высшаго порядка, и бактеріологическій анализъ, или обнаруженіе бактерій (путемъ созданія искусственныхъ условій, благопріятствующихъ развитію зародышей бактерій).

Коснемся вкратцѣ біологическаго анализа.

Совокупность микроорганизмовъ, животныхъ и растительныхъ, плавающихъ въ водѣ во взвѣшенномъ состояніи, называютъ планктономъ.

Количество планктона значительно измѣняется въ различныхъ случаяхъ; многія ключевыя и грунтовыя воды совершенно свободны отъ живыхъ организмовъ, даже бактерій, между тѣмъ, какъ нѣкоторыя поверхностныя воды, особенно стоячія, содержатъ нѣсколько тысячъ микроскопическихъ животныхъ и растеній и нѣсколько милліоновъ бактерій въ 1 кубическомъ сантиметрѣ.

Развитіе микроорганизмовъ воды всегда подчинено закону, но которому характеръ и количество элементовъ, составляющихъ планктонъ, зависит ъ главнымъ образомъ отъ болѣе или менѣе благопріят ныхъ условій, представляемыхъ изслѣдиемою водою для разныхъ видовъ, и измѣняются во времени и пространствѣ только слѣдуя vt измѣненіями въ этихъ условіяхъ.

Другими словами, каждый видъ микроорганизмовъ развивается въ водѣ только въ томъ случаѣ, если онъ находитъ въ ной подходящія для себя физическія условія (теплоту, свѣтъ, покой или движеніе и т. д.), химическій составъ (кислородъ, нитраты, альбуминоидъ и ѣ. д.), наконецъ запасъ пищи (обыкновенно одинъ видъ питается другими, низшими). Когда эти условія измѣнятся: понизится шщ повысится' средняя температура воды, или уменьшится содержаніе кислорода и

г. п-, тотчасъ этотъ видъ микроорганизмовъ исчезаетъ, или точнѣе, изъ него остаются лишь нѣсколько отдѣльныхъ экземпляровъ, готовые опять начать размножаться, какъ только вода вновь представитъ благопріятныя условія. Этотъ видъ замѣняется въ водѣ другимъ, который какъ бы выжидалъ благопріятныхъ условій для своего размноженія. Такимъ образомъ, микроорганизмы весьма чутки къ измѣненіямъ свой-(твъ воды, и притомъ свойствъ, зависящихъ отъ средняго состава воды, на которыя нс имѣютъ вліянія случайныя примѣси къ водѣ и случайныя измѣненія ея качествъ.

Поэтому, обратно, изучивъ нравы и потребности разныхъ видовъ микроорганизмовъ, можно по присутствію въ водѣ ТОІЮ или другого вида, или совокупности нѣсколькихъ видовъ, легко судить о происхожденіи и составѣ воды, о характерѣ тѣхъ загрязненіи, которыя въ нее попали и т. д.

Въ настоящее время біологическимъ изслѣдованіемъ водъ пользуются не только для опредѣленія присутствія микроорганизмовъ, вредныхъ для здоровья человѣка, но и для выясненія происхожденія элементовъ, обнаруженныхъ химическимъ анализомъ, появленіе и превращенія которыхъ въ водѣ нерѣдко нс могутъ быть объяенепы данными химіи. Кромѣ быстрота и простоты полученія результатовъ (по сравненію съ химическимъ и бактеріологическимъ анализами, требующими и времени, и спеціальной лабораторіи), микроскопически-біологиче-екое изслѣдованіе имѣетъ еще то преимущество, что добытая имъ данныя относятся, какъ упомянуто, къ среднему составу воды, характерному для изучаемаго водовмѣстилища, тогда какъ при взятіи пробъ

для лабораторнаго анализа мы всегда рискуемъ получить пробу, зависящую отъ случайныхъ примѣсей къ водѣ въ данное время.

Основанія біологическаго изслѣдованія воды по ея флорѣ и фаунѣ разрабатываются лишь въ послѣдніе десять—пятнадцать дѣтъ14 * 16), глазнымъ образомъ д-ромъ Kolkwitz (въ Берлинѣ10)>. Особенно важно значеніе этого способа для изслѣдованія степени загрязненія рѣкъ 10).

• Бъ Россіи біологическое изслѣдованіе было произведено въ широкихъ размѣрахъ на Моеквѣ-рѣкѣ д-ромъ Никитинскимъ17).

Свойства видовъ, мивуиціхъ въ водѣ, еще далеко н:е изучены; біологическое изслѣдованіе водъ осложняется еще тѣмъ, что микроорганизмы, населяющіе воды разныхъ странъ, различны, въ зависимости отъ климата, почвы н.т. д., поэтому, для правильности выводовъ изъ изслѣдованія, необходимо тщательное ознакомленіе съ мѣстными условіями и уясненіе т. наз. „нормальнаго* состоянія водовмѣстилтца и нормальныхъ для него микро-флоры и фауны.

Однако, основанія для біологическихъ изслѣдованій уже установлены; выяснены свойства цѣлаго ряда микроорганизмовъ, остающіяся неизмѣнными почти при всѣхъ мѣстныхъ условіяхъ18).

Всѣ виды, животные и растительные, раздѣляются на двѣ большихъ группы: виды, водящіеся въ чистой водѣ, которымъ дано названіе „катаробныхъ* микроорганизмовъ, и виды, требующіе присутствія продуктовъ разложенія, или „сапробные*. Сапробные микроорганизмы животные называются „еапрозоями", а растительные—„сапрофитами*. Организмы, живущіе въ сильно загрязненныхъ продуктами разложенія водахъ, называются , ліолисанробными*, въ мало-загрязненныхъ—„олиго. сапробными“, требующіе средняго загрязненія—'„мезосапробнымл*.

Скажемъ нѣсколько словъ о comae ѣ планктона прѣсныхъ водъ.

Прежде живого планктона, слѣдуетъ умѣть отличать нѣкоторые неживые элементы, или такъ-называемый псевдо-планктонъ. Къ нему относятся:

1) Остатки о]яанизмовъ растительнаго происхожденія,. Они имѣютъ мало значенія для здоровья человѣка, и служатъ лишь показателями присутствія въ водѣ гніющаго дерева- или веществъ, вышедшихъ изъ

Prof. Metz. Mieroscopische Wasser analyse. 1898.

1D) См. рядъ статей по этому вопросу Kolkwitz я Marssou въ „Mitteilmigen aus <1ег Kngl, Priifnngsanstalt fur Wosserversorgung und Abwasserbeseitigung" съ 1902 года и до настоящаго времени.

16) Этимъ вопросомъ приходится также заниматься при изученіи условій спуска сточныхъ водъ въ рѣки и выбора степени очистки сточныхъ подъ передъ пхъ спускомъ.

ѵ) Никитинскій. Второй отчетъ Комиссіи по изслѣдованію результатовъ біологической очистки сточныхъ водъ на поляхъ орошенія г. Москвы. 1909—1910.

Описанію главнѣйшихъ микроорганизмовъ а равно и основныхъ методовъ біологическаго изслѣдованія, посвящается спеціальна прибавленіе къ предлагаемой работѣ.

кишечника человѣка или животныхъ (верпа вареныхъ бобовъ, кожица фруктъ или овощей и др).

?) Остатки организмовъ животнаго происхожденія.

Въ водахъ, населенныхъ многочисленными животными организмами, естественно, встрѣчаются тѣла, или части тѣлъ, умершихъ животныхъ; нѣкоторыя изъ нихъ разлагаются быстро, другія медленно. Эти тѣла имѣютъ значеніе только какъ показатели присутствія живыхъ микроорганизмовъ того же вида,.

Мускульныя волокна мяса (фиг. 3), капли жира, кусочки эпителія кишечника указываютъ на загрязненіе воды фекальными веществами.

Волокна матеріи, волоса людей и животныхъ указываютъ, что вода служила для мытья, и т. д.

3) Яйца и личинки червей-паразитовъ (напримѣръ солитера и др.) опасны для человѣка, такъ какъ могутъ получитъ развитіе въ его кишечникѣ; кромѣ топ), ихъ присутствіе въ водѣ указываетъ на загрязненіе ея фекаліями, такъ какъ эти яйца могли попасть почти исключительно изъ кишечника и изъ испражненій,.

4) Передача болѣзней животными микроорганизмами (протозоями) черезъ воду, повидимому, почти нс имѣетъ мѣста19). Одна только Лтое'кі dysenteriae, можетъ быть, переносится водою.

о) Флсфн щтеншъ водъ. Водяныя растенія играютъ большую роль вь процессъ естественнаго очищенія и окисленія водъ, такъ какъ они, но самому способу своего питанія, при помощи хлорофила, усваиваютъ углеродъ углеводовъ и углекислоты, возстановляя кислородъ. Этотъ процессъ возстановленія кислорода, повидимому, сильнѣе у растеній низшихъ классовъ, чѣмъ у высшихъ, такъ что наиболѣе энергичное окисленіе вызываютъ алый (водоросли). Водоросли разрушаютъ также и бактерій. На фиг. 4 показаны наиболѣе распространенные виды водорослей.

Отмѣтимъ еще четыре вида изъ класса Schyzophicea (группы bacto-гіасча), имѣющихъ большое значеніе для техника: 1) Crcnothrix (фи.\

5) и 2) Tjoptotliгіх обладаютъ способностью извлекать изъ воды растворенное' въ ней желѣзо. Они не могутъ развиваться въ водѣ безъ присутствія въ ней желѣза, но достаточно содержанія 3 мгр. желѣза на 1 литрѣ воды, чтобы Crenothnx и Leptothrix развились въ большомъ количествѣ. Клѣтки этихъ растеній выдѣляютъ желѣзо изъ воды и окисляютъ его; корни, выростая, образуютъ сѣть желѣз истаго вещества, прилипающаго къ стѣнкамъ водопроводныхъ трубъ и стѣсняющаго сѣченіе трубъ.

При благопріятныхъ условіяхъ, Crcnothrix уменьшаетъ пропускную способность трубъ на 1% въ теченіе года. Вода отъ присутствія Сгепо-thrix становится мутною и иногда зловонною.

1!>) Moser uucl Peiper. Tierisclie Parasiten. 1901.

0) Cladotlirix (фиг. G) проявляетъ аналогичную дѣятельность по отношенію солей извести, отлагая ихъ въ огромномъ количествѣ надъ нитевидными развѣтвленіями самаго растенія.

4) Beggiatoa (фиг. 7) произростаютъ въ водахъ съ значительными органическими примѣсями, которыя онѣ перерабатываютъ, разлагая сѣрнокислыя соединенія, причемъ выдѣляютъ сѣроводородъ и удерживаютъ часть сѣры въ своей протоплазмѣ.,

Мы не будемъ останавливаться на методахъ біологическаго анализа 20).

Бактеріологическія свойства воды.

Бак'.сріи подраздѣляются на патогенныя, или болѣзнетворныя, ян ляющінея возбудителями болѣзней, и безразличныя, не оказывающія вліянія на здоровье человѣка и животныхъ. Разсматрітая бактеріальное населеніе воды, можно выдѣлять еще бактерій подозрительныхъ, нодразумѣвая подъ ними бактерій, вообще говоря безвредныхъ, но мо-гущихъ существовать только въ средѣ, гдѣ происходитъ разложеніе органическихъ веществъ, и потому указывающихъ на эти процессы въ водѣ; къ подозрительнымъ бактеріямъ слѣдуетъ отнести Bacillus coli communis (кишечную папочку), которая всегда имѣется въ кишечникѣ человѣка, но въ воду можетъ попасть только съ фекаліями. Фиг. 8 h представляетъ культуру В. соіі на желатинѣ на третьи сутки, а g на агаръ-агарѣ (студено изъ водорослей).

На кишечную палочку обращаютъ особое вниамніе при бактеріологическомъ изслѣдованіи воды еще потому, что условія ея развитія, а также и способы ея опредѣленія почти тождественны съ бациллою тифа (натогенною).

Въ водѣ встрѣчаются весьма разнообразные виды бактерій, какъ аэробныхъ (нуждающихся въ присутствіи воздуха, для своего существованія ), такъ и анаэробныхъ, живущихъ въ мѣстахъ, куда свѣжій воздухъ не имѣетъ доступа.

При изслѣдованіи воды опредѣленіе всѣхъ видовъ бактерій, находящихся въ ней, было бы черезчуръ сложно, и въ немъ нѣтъ необходимости). На практикѣ при бактеріологическомъ анализѣ воды ставятъ два требованія:

1) Опредѣлить, но содержатся ли въ водѣ патогенныя или подозрительныя бактеріи, присутствіе которыхъ дѣлаетъ воду прямо и непосредственно опасною для употребленія. Анализъ этотъ, по аналогіи съ терминами химіи, называютъ „качественнымъ41.

*’) Пи. прибавленіе къ предлагаѳиоіі работѣ «Біологія питьевыхъ и сточныхъ водъ*.

Фи г. і.

11а практикѣ при постоянныхъ контрольныхъ анализахъ питьевой коды въ существующихъ водоснабженіяхъ, въ случаѣ, когда пѣгъ основаній опасаться появленія въ водѣ патогенныхъ бактерій- производится изслѣдованіе воды на присутствіе Bacillus Coli.

2) Выяснить, въ какой степени вода доступна бактеріямъ, опредѣливъ, для этого общее число бактерій всякаго рода, находящихся въ водѣ; эго число служитъ мѣриломъ чистоты воды, показывая доступность ея, въ числѣ прочихъ, и патогеннымъ бактеріямъ.

Этотъ анализъ называютъ „количественнымъ".

Понятіе о методахъ бактеріологическаго а налила.

Пробы для бактеріологическаго анализа должны содержаться въ герметически закрытыхъ сосудахъ. Для взятія пробъ служить стерилизованный сосудъ, снабженный герметическою пробкою, которую можно открыть и вновь закрыть на опредѣленной глубинѣ. Нерѣдко пользуются стекляннымъ пузырькомъ съ узкимъ горлышкомъ, предварительно освобожденнымъ отъ воздуха и запаяннымъ (см. фиг. !)); погрузивъ его на ту глубину, съ которой хотятъ взять пробу, горлышко отламываютъ подъ водою ударомъ подвижной гирьки О, которая останавливается затѣмъ задержкою с, и вода входитъ въ и узы рокъ. По поднятіи пузырекъ тотчасъ запаиваютъ.

Для опредѣленія числа бактерій (зародышей), п.чь даютъ возможность развиться въ питательной средѣ. Такою средою служитъ, ііапр., прокитіяченая смѣсь 6 гр. Либиховека' т мясного бульона съ 150 гр. желатины (рыбьяго клея) и .1000 граммами дистиллированной воды.. Этотъ составъ плавится при 30—40°. Взявъ въ трубочку (конечно, сте-риліезированную) около 20 куб. см. питательной желатины, прибавляютъ по каплямъ изслѣдуемую воду, тщательно взбалтывая желатину послѣ каждой капли; капаютъ изъ пинетки, дающей капли объемомъ въ і/20 куб. см. Изслѣдуемой воды „засѣваютъ" 1 куб. см. или меньше, въ зависимости отъ предполагаемаго въ пей содержанія бактерій, такъ какъ желательно, чтобы было засѣяно не (‘выше КЮ-—200 бактерій. «Затѣмъ засѣянную желатину выливаютъ на плоскую стеклянную сте-ршшзированнук) чашку діаметромъ около 8 ем. („чашки Петри") (»см. фнл 10) и держатъ чашку закрытой при постоянной температурѣ (обыкновенно 20°—22° С). При этомъ бактеріи развиваются, и въ желатинѣ получаются замѣтныя для глаза „колоніи бактерій" (см. фнг. И)». Полагаютъ, что каждая колонія развилась изъ одного зародыша. Черезъ оігі едѣлеішос число часовъ (обыкновенно 48 час) подсчитываютъ при помощи лупы число колоній, для удобства счета подкладывая подъ дно чашки черную пластинку, разграфленную на секторы.

Фиг. 10-11.

При качественномъ анализѣ воды на присутствіе какого-либо опредѣленнаго вида бактерій, дѣлаютъ посѣвъ въ такой средѣ, въ которой только этотъ видъ можетъ развиваться, другія же бактеріи не развиваются. Такимъ образомъ, для каждаго вида (иногда группы видовъ) бактерій требуется особый посѣвъ.

Для выясненія присутствія Bacillus eoli и одновременно Bacillus typhi, которая по условіямъ развитія весьма близка къ первой, пользуются двумя ихъ особенностями: во-первыхъ, эти два вида легко переносятъ температуру 45°, при которой большинство другихъ видовъ бактерій, населяющихъ воду, не могутъ болѣе расти; во вторыхъ, слабыя дозы нѣкоторыхъ антисептиковъ, а именно феноловой кислоты, не мѣшаютъ росту этихъ двухъ бактерій, совершенно пріостанавливая развитіе всѣхъ остальныхъ. Поэтому, прибавивъ къ питательной желатинѣ нѣкоторое количество 5% раствора феноловой кислоты, мы получимъ въ ней ТОЛЬКО КОЛОНІИ bacillus eoli и bacillus typhi-

Изъ разнообразныхъ способовъ опредѣленія кишечной палочки укажемъ способъ Рёгё21), въ которомъ изслѣдуется большое количество воды, что иногда важно при маломъ содержаніи бактерій. Берутъ смѣсь въ такой пропорціи: 100 куб. см. стерилизованнаго бульона, 50 куб>. см. 10% раствора (нейтрализованнаго и стерилизованнаго) чистаго пептона, 20 куб. см. 5% раствора феноловой кислота и 830 куб,. см. изслѣдуемой воды (1 граммъ феноловой кислота па 1 литръ смѣси)*. Жидкость разливаютъ въ 10 стерилизованныхъ баллоновъ, и, закрывъ ватой, дер жать при 34ю; если есть В. eoli или В. typhi, растворъ замутится, и тѣмъ скорѣе, чѣмъ больше бациллу.

Когда смѣсь замутится, дѣлаютъ посѣвъ опредѣленнаго объема ея на тотъ или иной питательный составъ (нанр., въ 10 чашкахъ Петри) и считаютъ полученныя колоніи.

Въ случаѣ обнаруженія В. соіі, въ новѣйшее время принято устанавливать т. наз. „татръ соіі", т. о. опредѣлять то наименьшее количество воды, въ которомъ еще попадается В. соіі; для этого производенъ посѣвъ, напр., 500 куб-, см. коды, 300, 100, Ю, 1 куб. см., 0;1 куб. см. и ■і. д. въ отдѣльныя колбы, и смотрятъ, которыя изъ нихъ замутятся.

(Въ Лондонѣ, гдѣ требованія къ питьевой водѣ весьма высоки, вода считается чистою, если половинное число пробъ но 100 куб. см. каждая но содержитъ В. соіі). ,

На деталяхъ бактеріологическаго анализа мы не можемъ оетанав лнваться.

Изъ различныхъ свойствъ бактерій отмѣтимъ т. наз. „стойкость", т. е. способность сопротивляться дѣйствію различныхъ бактеріоубиваю-іцихъ (стерилизующихъ) средствъ. Стойкость разныхъ видовъ различна; особенною стойкостью отличаются „епорогенныя" формы бактерій

и) „Annales <le l’lnstilut Pastern*V, 1891.

(размножающіяся посредствомъ споръ), которыя по большей части безвредны для человѣка.. Благодаря этому, можно дезинфецировать воду, т. е. убить въ ней патогенныхъ бактерій, но добиваясь полной стерилизаціи ея, т е. уничтоженія всѣхъ видовъ бактерій, въ томъ числѣ и стойкихъ видовъ безвредныхъ бактерій.

Количество бактерій въ водѣ зависитъ отъ многахъ обстоятельствъ, и къ нимъ примѣнимо все, сказанное выше о микроорганизмахъ вообще (по вопросу о біологическомъ изслѣдованіи воды22).

Добавимъ еще, что при наличности температуры, при которой бактеріи мюіутъ развиваться, для' нихъ наиболѣе важно (по опытамъ Rub-ner’a23) присутствіе питательныхъ веществъ. При этомъ наибольшую жизненную силу бактеріи проявляютъ въ первые два дня; если наблюдать развитіе посѣва бактерій, то увидимъ, что число ихъ черезъ нѣсколько часовъ начнетъ быстро возрастать и достигнетъ максимума черезъ 24—48 часовъ; послѣ этого, число ихъ останется надолго безъ перемѣнъ: пастуничъ равновѣсіе, при которомъ число вновь зарождаюиціхся бактерій будетъ равно числу умирающихъ. Развитію бактерій въ водѣ мѣшаютъ еще борьба между различными видами бактерій, пожираніе бактерій низшими растеніями и животными, дѣйствіе свѣта, умерт-влятощее бактерій, осажденіе ихъ и т. п. Поэтому бактеріи живутъ ч развиваются въ естественной водѣ только въ извѣстные періоды.

Патогенныя бактеріи.

Число видовъ патогенныхъ бактерій, которыя на практикѣ переда ются водою, вообще говоря, не велит Всѣ онѣ принадлежатъ къ такимъ видамъ, которые передаютъ заразу черезъ пищевой каналъ человѣка Сюда принадлежатъ возбудители холеры (Vibrio Cholerae Asiatieae), тифа, паратифа и дезингеріи.

Кромѣ того, черезъ умыванье водою могутъ передаваться трахома, гоноррся и раневыя инфекціи.

Животныя также могутъ заражаться черезъ воду нѣкоторыми инфекціонными заболѣваніями.

Большинство патогенныхъ бактерій, повидимому, при обычныхъ условіяхъ не могутъ размножаться, а только сохраняются 24); исключеніе, бытъ можетъ, составляетъ холерный вибріонъ,.

**) По количеству бактерій въ водѣ, Miquel раздѣляетъ естественныя воды на шесть классовъ:

1) вода чрезвычайно чистая, при числѣ бактерій въ 1 куб. см. отъ 0 до 10.

2) 0 очень чистая . отъ 10 до 100.

8) п чистая . • 0 100 до 1000.

*) » посредственная . . . • » 1000 до 10000.

5) 0 нечистая • 1» 10000 до 100000.

6) • весьма загрязненная . . свыше 100000.

**) Rubner. Archif fttr Hygiene. 1906, 57, стр. 161.

Вліяніе шітьекой воды на распространеніе эпидемій и на

смертность населеніи.

Главными эпидемическими болѣзнями, распространяемыми недоброкачественною питьевою водою, являются холера и тифъ (брюшной).

Вліяніе воды на холерныя заболѣванія легче установить, чѣмъ вліяніе ея на. .зараженіе тифомъ, такъ какъ характерные признаки холеры проявляются уже на третій день послѣ зараженіи, и анализъ источника воды, употреблявшейся для питья, обнаружитъ, есть ли въ ней вибріоны; тифъ же проявляется обыкновенно лишь черезъ 14—21 дней, и за этотъ срокъ тифозныя бациллы, если онѣ случайно попали въ воду (вмѣстѣ съ испражненіями какого-либо больного), могутъ уже исчезнуть изъ воды даннаго иеточникаі.

Холерныя эпидеміи, возникшія вслѣдствіе зараженія вибріонами источника центральнаго водоснабженія, имѣютъ характеръ вспышки, т. е. внезапно появляются сразу во всѣхъ мѣстахъ, пользующихся водою этого источника. Холерныя эпидеміи бываютъ главнымъ образомъ при употребленіи для питья недостаточно очищенной рѣчной воды.

Классическій примѣръ холерной эпидеміи, вызванной питьевой водою, представляетъ эпидемія 1892 года въ Гамбургѣ, гдѣ въ теченіе лѣта 1892 г. было 18.000 заболѣваній л 8.200 смертныхъ случаевъ (14, 22 смертныхъ случая на 1000 жителей) . Гамбурга пользовался нефильтрованною водою рѣки Эльбы (отстоявшеюся только въ осадочныхъ бассейнахъ); хотя воду брали выше города, однако вліяніе; приливовъ простирается выше мѣста взятія воды, такъ что городъ самъ заражалъ своими водостоками свою питьевую воду. Нъ то же время городъ Альтона, примыкающій къ Гамбургу и лежащій ниже его стоковъ по теченію Эльбы, пострадалъ лишь незначительно (2,42 смертныхъ случая на 1000), такъ какъ пилъ фильтрованную воду. На фиг. 12 точками обозначены дома, гдѣ были случаи холеры: группа домовъ въ Гамбургѣ, пощаженныхъ холерою, пользовалась водою изъ водопровода Альтоны.

Намъ не нриходіг ея много говорить о холерной эпидеміи 1908—9 ѵ. въ С.-ІІегебургѣ, гдѣ водопріемные трубы городского водопровода расположены рядомъ съ мѣстомъ выпуска въ ІІсву водостоковъ, отт> нѣкоторыхъ домовъ наир., отъ городской богадѣльни, въ которой было нѣсколь. ко десятковъ заболѣваній холерою.

гі) Wassermaims Hamlbuch tier path. Mikroorg., 11*03, 1, стр. 105.

iCOO

1 500 _

H.00 _

1300 _

1200 _

1100 _

1000 _

Вліяніе проведенія ключевой воды / въ 1873 г./ на смертность отъ тифа въ Вѣнѣ.

Число смертныхъ случаевъ

Абсолютн. числа На 10,000 жител

§ й

Г» О* «О ю « г* t*- t*

О* Г. М К) р. <т> ^ Ю «Л Г» с* о СМ ^ О Ш О

гФФОеФОібіѴО) 0*5 О О О О гЧ

O'

Фи Г. 1;І.

Колебанія-потребленія воды. -Колебанія смертности отъ тифа, во -Франціи

Въ доляхъ средней мѣсячной величины.

Въ общемъ, число заболѣваній въ 1908 г. (съ августа по декабрь включительно) было около 9000, а смертныхъ случаевъ—4000.

Всѣ изслѣдователи холеры согласны, что главная роль въ передачѣ ея принадлежитъ водѣ. Относительно распространенія тифа мнѣнія рас-ходятсѵт: нѣкоторые спеціалисты полагаютъ, что главный способъ передачи тифа—соприкосновеніе съ больными, но и они не отрицаютъ іюли воды. Значительное пониженіе заболѣваній тифомъ и смертности отъ ти. фа (наряду съ пониженіемъ общей смертности), имѣющее мѣстр во всѣхъ городахъ при улучшеніи водоснабженія ихъ, ясно говоритъ о зависимости между этими явленіями.

Фи г, 13 показываетъ измѣненіе числа умершихъ отъ тифа въ Вѣнѣ съ 1851 по 1910 г. До 1873 г. Вѣна пользовалась неудовлетворительною водою изъ водопровода „Kaiser Ferdinands" (грунтовыя воды), а вь 1874 г. стали брать воду ИЗЪ ключей (Kaiser Frans-Joseph- Hoehqueller. leitung)..

Табл. №.5 даетъ цифры уменьшенія смертности въ нѣкоторыхъ городахъ Америки н Западной Европы послѣ переустройства водоснабженія въ нихъ.

Изъ сравнительнаго графика (фиг. 14) колебаній потребленія воды по мѣсяцамъ въ городахъ Франціи (показанныхъ сплошною линіею) и колебаній смертности отъ тифа (показанныхъ пунктирною линіею), видно, что обѣ кривыя весьма сходны между собою, по кривая смертности отстаетъ отъ кривой потребленія воды приблизительно на полтора мѣсяца (максимумъ смертности приходится на сентябрь, а максимумъ потребленія воды—на іюль и августъ). Это отставаніе вполнѣ понятпо: смерть отъ тифа наступаетъ не сразу послѣ зараженія организма тифозными бациллами; тифъ имѣетъ инкубаціонный періодъ (т. е. промежутокъ времени между зараженіемъ организма и первыми проявленіями заболѣванія) не менѣе 2—3 недѣль, и самая болѣзнь продолжа ется также нѣсколько недѣль. На кривой смертности (фиг. 14) мы видимъ только одно рѣзкое отклоненіе отъ кривой потребленія воды: повышеніе смертности въ мартѣ, которое не зависитъ отъ количества потребляемой воды, а объясняется какъ общимъ повышеніемъ смертности (т. е. отъ всякихъ болѣзней) весною, такъ и ухудшеніемъ качества воды въ это время года (вслѣдствіе таянія снѣга и увеличенія скорости теченія рѣпъ, при которой вода взмучиваетъ илъ со дна рѣкъ, содержащій много бактерій)|.

Графикъ фиг. 14 составленъ по среднимъ цифрамъ для 50 городовъ Франціи за 5 лѣтъ (1899—1903).

Колебанія числа заболѣваній тифомъ въ отдѣльныхъ городахъ — Бреславлѣ, Берлинѣ, Гамбургѣ и Марселѣ, представленныя на фиг. 15, сходны съ колебаніями графика фиг. 14. Все это подтверждаетъ теорію распространенія тифа питьевою водою („теорія Коха")-.

Названіе города. Переустройство водоснабженія (взамѣнъ снабженія нефильтрованною рѣчною или колодезною водою). Время переустрой- ства. Смертность отъ тифа на 1000 жителей (среднее за 5 лѣтъ) Общая смертность на 1000 жителей (среднее за 5 лѣтъ)

до переустройства. послѣ переустройства. до переустройства. послѣ переустройства.

Lawrence Фильтрованіе. 1893 1,21 0,26 24,4 20,0

Albanv — 1899 1,04 0,28 22,4 18,4

Lowell . Подземные источники. 1896 0,97 0,21 25,1 20,5

Newark Горные ключи. 1892 0,70 0,16 25,1 •22 1

Вѣна Горные ключи. 1873 1,05 0,52 39,4 30,6

Цюрихъ Фильтрованная озерная вода. 1885 0,76 0,10 — —

Гамбургъ Фильтрованіе водъ р. Эльбы. 1893 0,47 0,07 24,0 17,7

Нанса Фильтрующая водосборная галлерея. 1882 1,06 0,72 25,8 23,6

Фи г. 15.

По другой теоріи, принадлежащей ІІеттенкоферу и развитой Эм мерихомъ, эпидеміи тифа и холеры могутъ распространяться лишь на пористой почвѣ, проницаемой для воздуха и воды, и главнымъ образомъ въ томъ случаѣ, когда почва обладаетъ опредѣленнымъ, относительно ничтожнымъ содержаніемъ влага, т. е. при низкомъ стояніи грунтовыхъ водъ.

» Дѣйствительно, во многихъ городахъ низкое стояніе грунтовыхь водъ совпадало съ повышеніемъ смертности отъ тифа, такъ что отсюда можно предположить зависимость между этими явленіями. Особенно характерно было это совпаденіе въ Мюнхенѣ въ эпоху, когда Мюнхенъ былъ еще подверженъ эпидеміямъ тифа (до 1880 г.) (см*, фиг. 16;2в) ). Однако, въ настоящее время господствуетъ теорія Коха* 27).

Бациллы тифа могутъ передаваться не только при питьѣ воды, по и черезъ употребленіе (сырыхъ) овощей, фруктовъ и т. п., вымытыхъ водою; извѣстны также случаи передачи эпидемій устрицами, росшими въ зараженной водѣ.

Требованія, предъявляемыя къ питьевой водѣ.

Требованія, предъявляемыя къ питьевой водѣ, далеко не одинаковы въ разныя времена и у разныхъ народовъ».

Сущность этихъ требованій всѣ народы, сознательно или инстинктивно, сводятся къ одному: питьевая вода не должна вредить здоровью. Однако понятія о „безвредномъ для здоровья" сильно измѣняются, и. требованія обезпеченія безопасности для здоровья повышаются вмѣстѣ съ развитіемъ гигіены и повышеніемъ ея требованій. Кромѣ того, пониманіе различныхъ процессовъ совершающихся въ водѣ, и роли различныхъ ея примѣсей, органическихъ и неорганическихъ, также раз вивается и иногда измѣняется корепнымъ образомъ, въ связи съ успѣхами химіи, бактеріологіи и другихъ отраслей знанія, выводами которыхъ пользуются гигіенисты.

*•) На фигурѣ 16 сплошного черного краскою показано абсолютноо число смертныхъ случаевъ отъ тифа въ Мюнхенѣ, а штриховкою—положеніе уровня грунтовыхъ водъ, причемъ низшія точки на чертежѣ соотвѣтствуютъ наиболѣе высокому уровню, а высшія—наиболѣе низкому положенію уровня водъ.

27) Если иногда устройство правильнаго водоснабжеыія не уменьшаетъ смертности отъ тифа (какъ это было, напр., въ Данцигѣ, Мюнхенѣ и Берлинѣ), то эта объясняется отсутствіемъ канализаціи и необходимостью устройства ея.

По французскому законодательству (законъ 15 февраля 1902 г., статья 9), если въ какой-либо общинѣ (commune) въ теченіе 3-хъ послѣдовательныхъ лЬтъ цифра смертности будетъ превышать среднюю цифру смертности Франціи (въ настоящее время около 22 человѣкъ), то должны быть приняты мѣры для оздоровленія этой общины, съ устройствомъ, въ случаѣ надобности, правильныхъ водоснабженія и канализаціи, если таковыхъ еще не имѣлось.

Воззрѣнія на питьевую воду можно, съ гигіенической точки зрѣнія, раздѣлить на три періода:

Первый періодъ on, древнѣйшихъ временъ до средины XIX вѣка (приблизительно до 1850 г.), когда основаніемъ оцѣнки воды по отношенію пригодности ея для питья служили преимущественно ея физическія свойства. <

Второй періодъ (1850—1880), когда при оцѣнкѣ воды въ гигіеническомъ отношеніи, наряду съ физическими ея свойствами, главное рѣшающее значеніе придавалось ея химическому составу, а именно присутствію въ ней постороннихъ веществъ, не принадлежащихъ къ ея обычному составу.

Третій періодъ, начавшійся около 1880 г. и продолжающійся и въ настоящее время, представляющій эпоху возникновенія и развитія новой науки—бактеріологіи, отличается тѣмъ, что при оцѣнкѣ-воды въ гигіеническомъ отношеніи, на ряду съ физическими и химическими свойствами, выдающуюся роль играютъ бактеріологическія свойства воды.

Надо полагать, что „бактеріологическій" періодъ оцѣнки воды еще долго будетъ продолжаться: бактеріологія еще далеко не высказала <р.оего послѣдняго слова; взгляды на передачу инфекціонныхъ заболѣваній патогенными бактеріями, на распространеніе этихъ бактерій въ землѣ., на антагонизмъ (борьбу видовъ) бактерій и т. д. еще нельзя считать івсрдо установившимися; между тѣмъ постоянные успѣхи бактеріологіи позволяютъ надѣяться, что всѣ эти вопросы найдутъ ясное разрѣшеніе^

Трудно сказать, какіе новые пути откроетъ наука о здоровьѣ человѣка, л настанетъ ли четвертый періодъ воззрѣній на свойства воды, когда къ требованіямъ чистоты физической, химической и бактеріологической прибавятся еще какія либо новыя требованія. Быть можетъ, новый періодъ возникнетъ совремснемъ въ связи съ развитіемъ изученія радіоактивныхъ свойствъ разныхъ тѣлъ.

Такъ, уже теперь пробуютъ*’8) объяснитъ радіоактивностью необъяс-пегное свойство воды нѣкоторыхъ источниковъ вызывать зобъ, которое прежде неосновательно приписывали жесткости воды2").

Практическія требованія, предъявляемыя къ питьевой водѣ, также повышаются, въ связи съ успѣхами техники по очисткѣ воды.

Вь .послѣдніе годы состоялись большіе- конкурсы по очисткѣ питье, вой во/у въ Парижѣ (1905—1908 гг.) и Марселѣ (1910 п.), и въ настоящее время производятся конкурсныя испытанія различныхъ системъ (.“тетки: воды въ С.-Петербургѣ.

*8) Repin. Coinptes rend ns des seances de l’Academie des sciences, 1908, 147, стр. 387.

**) Какъ ведущія къ развитію зоба, извѣстны напримѣръ воды ключей Willard-Clement и St. Pancrace около St. Jean de Maurienne въ Савойѣ.

Успѣхи техники по очисткѣ питьевой воды, обнаружившіеся на указанныхъ конкурсахъ, даютъ возможность повысить санитарныя требованія, предъявляемыя къ питьевой водѣ, доставляемой центральными водоснабженіями, безъ значительнаго повышенія при этомъ платы за воду. Новѣйшія требованія можно принять въ слѣдующемъ видѣ30):

1) Физическія и химическія свойства.

а) Вода должна быть всегда прозрачна, и по возможности безцвѣтна, безъ всякаго посторонняго запаха и вкуса;

; Ъ) вода не должна содержать никакихъ веществъ, неприсущихъ-ея нормальному составу, которыя могли бы имѣть хотя малѣйшее дурное вліяніе на здоровье населенія, или же мѣшать употребленію води для кухни, въ домашнемъ обиходѣ или въ промышленности, или, наконецъ, вести къ разрушенію или засоренію сѣти, резервуаровъ и в> домѣровъ.

2) Бактеріологическія свойства.

c) Очищенная вода должна быть освобождена отъ болѣзнетворныхъ микроорганизмовъ, какъ напримѣръ: отъ бактерій тифа и паратифа, туберкулеза, холерныхъ вибріоновъ и гнилостныхъ бактерій (Bacterium pyocyaneum, staphylococcus, streptococcus и Др.).

Въ настоящее время признается, что вода не содержащая кишечной палочки (В. Соіі) въ пробахъ достаточныхъ размѣровъ (100—400 нуб. см.), взятыхъ у выхода изъ очистительныхъ приспособленій, въ достаточной мѣрѣ гарантирована отъ присутствія въ ней патогенныхъ микроорганизмовъ.

d) Въ очищенной водѣ при выходѣ изъ фильтровъ можетъ бытъ допущено лишь присутствіе въ небольшомъ количествѣ (не болѣе 100» бактерій въ 1 куб. см.) безвредныхъ формъ, особенно устойчивыхъ,, напр., спороносныхъ формъ: (В. subtilis, В. mesenterieus), или плѣсневыхъ и дрожжевыхъ грибковъ- При этомъ подсчетъ долженъ дѣлаться на посѣвѣ не менѣе 1 куб. см. изслѣдуемой воды.

3) .Иикрографическія свойства.

e) Очищенная вода должна быть освобождена отъ живыхъ организмовъ. а также отъ яичекъ, личинокъ и зародышей животныхъ паразитовъ.

Современные методы очистки и обезвреживанія воды вполнѣ позволяютъ выполнить приведенныя требованія.

л

Классификація способовъ очистки воды.

Способы очистки воды и улучшенія ея качествъ могутъ преслѣдовать слѣдующія цѣли:

1) Удаленіе, или уменьшеніе содержанія, плавающихъ нерастворен-выхъ („взвѣшенныхъ") частицъ.

2) Измѣненіе содержанія въ водѣ нѣкоторыхъ растворенныхъ веществъ, т. е. улучшеніе химическихъ свойствъ воды.

3) Уничтоженіе находящихся въ водѣ живыхъ организмовъ, всѣхъ (стерилизація воды) или однихъ только опасныхъ для здоровья (дезинфекція воды).

4) Улучшеніе температуры воды.

По пріемамъ, примѣняемымъ для улучшенія воды, способы очистки воды бываютъ: механическіе, физическіе, химическіе и смѣшанные.

Для удаленія взвѣшенныхъ веществъ примѣняютъ обыкновенно механическіе процессы: процѣживаніе черезъ сѣтку для освобожденія оть крупныхъ примѣсей, отстаиваніе для осажденія веществъ, болѣе тяжелыхъ, чѣмъ вода, и фильтрованіе, т. е. пропусканіе черезъ различныя пористыя вещества (песокъ, искусственные пористые камни и.др.), задерживающія большую частъ взвѣшенныхъ примѣсей, въ томъ числѣ и микроорганизмы. Какъ увидимъ ниже, фильтрованіе нельзя считать чисто-механическимъ процессомъ, въ немъ принимаютъ участіе и біологическіе факторы.

Въ нѣкоторыхъ случаяхъ, для лучшаго удаленія взвѣшенныхъ веществъ, къ водѣ прибавляютъ химическіе реактивы („коагулянты"), позволяющіе вести процессъ фильтрованія значительно быстрѣе, чѣмъ безъ добавленія рекативовъ; на этомъ основано дѣйствіе быстрыхъ (американскихъ) песочныхъ фильтровъ.

Изъ числа растворенныхъ веществъ особенно важно удалить изъ воды известь („смягченіе" воды), желѣзо и марганецъ, уменьшить содер жаніе кислотъ, разъѣдающихъ свинцовыя трубы, и опрѣснить соленуо воду..

Наконецъ, для дезинфекціи воды въ настоящее время примѣняютъ способы какъ физическіе (кипяченіе и перегонку воды, воздѣйствіе ультрафіолетовыхъ лучей), такъ и химическіе (обработку воды соединеніями хлора и другими реактивами, и озонированіе воды).

Мы ііе упоминали еще улучшенія физическихъ свойствъ воды, кромѣ температуры. Улучшеніе физическихъ свойствъ достигается тѣми способами, которые уже перечислены нами.

Для улучшенія вкуса воды нѣтъ необходимости принимать особыя мѣры; если непріятный привкусъ зависитъ отъ химическихъ примѣсей (соленый вкусъ, привкусъ ржавчины), то онъ будетъ удаленъ прл опрѣсненіи или обезжелѣзиваніи воды, другіе же привкусы исчезнутъ при общей очисткѣ воды.

Запахъ воды вызывается или содержащимися въ ней газами, которые удаляются путемъ вывѣтриванія (при аэраціи воды), или микроорганизмами, живыми или мертвыми (главнымъ образомъ водорослями), размножающимися въ озерахъ и водоемахъ и на песочныхъ фильтрахъ; для удаленія такого запаха необходимо бороться съ развитіемъ этихъ микроорганизмовъ. Мѣрами противъ развитія водорослей служатъ защита бассейновъ отъ доступа свѣта, при отсутствіи котораго большинство водорослей не могутъ развиваться, и добавленіе въ бассейны, со

\

держащіе воду, небольшого количества мѣднаго купороса (отъ qqqqqq до j-qq"qqq ): сголь ничтожное содержаніе мѣди безвредно для здоровья

человѣка, но дѣйствуетъ губительно на водоросли ’).

Мутность воды исчезаетъ при удаленіи взвѣшенныхъ веществъ, окраска же, нетірисушая самой водѣ, .зависілъ отъ ея химическаго соста. ва и происходитъ обыкновенно отъ органическихъ веществъ, долгое время соприкасавшихся съ водою; окраскою чаще всего обладаетъ рѣчная вода. Для устраненія или оолаблепія окрашиванія воды слѣдуетъ прочистить русло рѣки (если, конечно, окрашиваніе не вызывается свойствами самого грунта, папр., торфянистаго); обезцвѣчиваиіе же воды достигается удаленіемъ окрашивающихъ ее примѣсей (аэраціею или отстаиваніемъ и фильтрованіемъ съ добавленіемъ сѣрнокислаго глинозема).

Улучшеніе температуры воды не примѣнимо въ большомъ масштабѣ, и никогда не производится при центральныхъ водоснабженіяхъ; единственная мѣра, которую слѣдуетъ имѣть въ виду при проектированіи всякаго рода водопроводныхъ сооруженій, состоитъ въ сохраненіи той температуры, которую имѣетъ вода, поступающая изъ источника водоснабженія; эта цѣлъ чаще всего достигается погруженіемъ на достаточную глубину въ землю резервуаровъ, трубной сѣти и т. ц.

Охлажденіе воды ьъ небольшихъ количествахъ, при отсутствіи льда, проще всего производится посредствомъ испаренія, при которомъ поглощается теплота; въ теплыхъ странахъ воду держатъ съ этою цѣлью въ сосудахъ изъ слабо обожженной неглазурованной глины; часть воды просачивается черезъ стѣнки и испаряется съ наружной поверхности

Подробности см. въ іѵіавіз „химическіе способы дезинфекціи воды*.

ихъ. Необходимымъ условіемъ успѣшнаго охлажденія является малая относительная влажность воздуха и достаточное двшкепіе ею.

При разсмотрѣніи разныхъ способовъ очистки воды мы постараемся давать указанія относительно выбора того или другого способа очистки въ каждомъ частномъ случаѣ.

УДАЛЕНІЕ ВЗВѢШЕННЫХЪ ВЕЩЕСТВЪ. Процѣживаніе воды-

Передъ поступленіемъ въ трубы, забирающія воду изъ источника водоснабженія, вода обыкновенно пропускается черезъ рѣшетки или сѣтки различнаго устройства, задерживающія крупные предметы, плавающіе въ водЬ.

Однако, иногда воду процѣживаютъ черезъ сѣтки и передъ самымъ фильтрованіемъ (или отстаиваніемъ), съ цѣлью задержать тѣ взвѣшенные и плавающіе предметы, которые еще находятся въ водѣ, и облегчить послѣдующую очистку воды.

Сооруженія, Вт, которыхъ помѣщаются приспособленія для процѣживанія воды, называются „сѣточными зданіями".

Обыкновенно, въ случаѣ примѣненія процѣживанія воды передъ ея дальнѣйшею очисткою, оно устраивается совмѣстно съ „аэраціею" (об-воздупшваніемъ) воды, т. е. смѣшеніемъ ея съ воздухомъ,.

Примѣромъ такого устройства служитъ сѣточное зданіе въ Q.-Пе-тербургѣ (фиг. 17). Вода по напорной трубѣ поступаетъ въ желобъ С, прямоугольнаго сѣченія, склепанный изъ желѣза. Въ продольныхъ стѣнкахъ желоба устроены узкія щели е, закрываемыя особыми задвижками, снабженными для этой цѣли стержнями съ винтовой нарѣзкой; ручки стержней расположены надъ помостомъ, которымъ покрытъ желобъ. Вдоль боковыхъ стѣнокъ желоба подъ отверстіями е расположены наклонно мѣдныя сѣтки /, имѣющія 600—900 отверстій въ 1 кв. дюймѣ; сѣтки натянуты на желѣзныя рамки и опираются на стѣнки бетонныхъ желобовъ о, д. Вода, выливаясь плоскою струею на сѣтки, раздробляется па мелкія струйки, имѣющія большую поверхность соприкосновенія съ воздухомъ, причемъ происходитъ выдѣленіе газовъ, заключающихся въ водѣ, и насыщеніе воды кислородомъ воздуха. Одновременно на сѣткахъ задерживаются крупныя примѣси1), которыя удаляются частью силою струи воды, частью особыми скребками, въ желоба А*. А, а изъ нихъ отвозятся па свалку.

Сѣгки /, / располагаются наклонно къ горизонту подъ утломъ 10— 25°, съ цѣлью заставить воду, разлетаясь по сѣткѣ, разбиваться на большее число струй; въ то же время при большемъ паклонѣ сѣтокъ, задерживающійся на нихъ мусоръ легче смывается въ желоба А, А.

0 въ числѣ которыхъ въ Петербургѣ нерѣдко попадаются мелкія рыбки.

Изъ бетонныхъ желобовъ д д вода поступаетъ въ резервуаръ, изъ котораго но трубамъ отводится къ мѣсту дальнѣйшей очистки (на фильтры). ;

Отстаиваніе воды. f

Частицы тѣхъ тѣлъ, удѣльный вѣсъ которыхъ болѣе удѣльнаго вѣса j воды, могутъ все-таки не тонуть въ водѣ, а плавать (находиться во взвѣшенномъ состояніи), если вода находится въ движеніи; при этомъ чѣмъ больше скорость движенія воды, тѣмъ крупнѣе могутъ бытъ плаваю- | щія частицы даннаго вещества. По мѣрѣ уменьшенія скорости потока воды, в ’.вѣшенныя въ ней примѣси осаждаются: сначала выпадаютъ на дно болѣе крупныя и тяжелыя частицы, затѣмъ, при дальнѣйшемъ уменьшеніи скорости, болѣе мелкія и легкія. Такимъ образомъ, можно достичь осажденія мути изъ воды, оставляя воду на нѣкоторое время въ состояніи покоя, или заставляя двигаться съ опредѣленною весьма малою скоростью.

Въ природѣ мы видимъ процессъ отстаиванія въ озерахъ.

Резервуары, въ которыхъ производится отстаиваніе воды въ состояніи покоя, называются отстойными резервуарами перемежающагося дѣйствія; вода впускается въ такой резервуаръ, остается въ немъ въ полномъ покоѣ опредѣленный промежутокъ времени, и загвмъ верхніе, освѣтленные слои воды выпускаются изъ резервуара

Въ отстойныхъ резервуарахъ другого типа, „иепрсрывно-дѣйствую щихъ“, вода очень медленно, но непрерывно передвигается по резервуару, такъ что каждая вновь поступившая частица воды проходитъ въ резервуарѣ путь опредѣленной длины и съ опредѣленною скоростью (слѣдовательно, остается въ резервуарѣ опредѣленный промежутокъ времени). Осажденіе мути также происходитъ непрерывно и, при постоянномъ составѣ воды, равномѣрно.

Въ настоящее время устраиваютъ почти исключительно отстойные резервуары непрерывнаго дѣйствія; главное ихъ преимущество—простота падзора за ними, такъ какъ не требуется постояннаго наблюденія за напускомъ и выпускомъ воды; кромѣ того, при перемежающемся отстаиваніи время напуска и выпуска воды теряется для процесса отстаиванія, и, наконецъ, въ это время часть отстоявшагося ранѣе осадка приходить въ нихъ въ движеніе.

Для опредѣленія размѣровъ отстойныхъ резервуаровъ важно выяснить опытами, при какой скорости муть въ освѣтляемой водѣ осаждается наилучшимъ образомъ, и какая длина нуги достаточна для освѣтленія воды.

Процессъ осажденія взвѣшенныхъ веществъ былъ весьма подробно изученъ ИІтейернагелемъ2) (въ Кёльнѣ) для сточныхъ водъ; общіе вы-

- - —- с

г) Steuernagel. Mitteilungen а. d. К. Priifungsanstalt 1'ilr Wassaversorgimg. 1904 IV, стр. 46.

воды его могутъ быть приложены и къ отстаиванію питьевой воды, хотч конечно, цифры измѣнятся. Опыты производились со скоростями отъ 4 до 77 миллиметровъ въ секунду, и показали, прежде всего, что при малыхъ скоростяхъ протеканія освѣтляемой воды, большая часть взвѣ-шенных'ь веществъ осаждается ближе къ началу резервуара, (т. е. кь мѣсту поступленія въ него воды), при увеличеніи же скорости осадки распредѣляются по всему дну резервуара болѣе равномѣрно3). Отсюда Штеиернагель выводитъ заключеніе, что при малыхъ скоростяхъ достаточно короткихъ бассейновъ, а большія скорости вызываютъ необходимость устройства болѣе длинныхъ бассейновъ.

Далѣе, при отстаиваніи въ покоѣ, послѣ 1-часовою отстаиванія осаждалось около 65% взвѣшенныхъ веществъ, послѣ 3-часового пребыванія воды въ отстойникѣ это количество возростало до 70%, и послѣ 12-часового пребыванія—приблизительно до 80% 4). „Кривая отстаиванія" приведена на фиг. 18-

Такимъ образомъ, отстаиваніе происходитъ наиболѣе энергично вь первые часы пребыванія воды въ бассейнѣ, и дня дальнѣйшаго увеличенія количества осѣвшихъ веществъ требуется непропорціонально-большое увеличеніе емкости отстойниковъ.

Вода, содержащая землистыя или глинистыя частицы мути, часы требуетъ для освѣтленія отстаиванія въ теченіе нѣсколькихъ дней). Про цессы, происходящіе при этомъ, болѣе сложны, и въ каждомъ отдѣльномъ случаѣ требуются спеціальные опыты. Съ особенною трудностью отстаиваются коллоидальныя ылцества.

Продолжительные опыты съ отстаиваніемъ питьевой воды были произведены Линддеемъ во Франкфуртѣ-на-Майиѣя), и привели ею къ слѣдующимъ выводамъ:

1) Въ широкихъ бассейнахъ осадки располагаются неправильно, з занимаютъ лишь часть полной ширины бассейна.

2) При весьма медленномъ движеніи воды, достаточно малѣйшихъ силъ, чтабы вызвать мѣстныя теченія между точкою поступленія освѣі ляемой воды и точкою выпуска освѣтленной.

3) Вода протекаетъ по кратчайшему пути; поэтому въ широкихъ бассейнахъ вода у боковыхъ стѣнъ остается безъ движенія (застаивается)

4) Лѣтомъ, когда вновь поступающая вода теплѣе воды въ отстойникѣ, она стремится протекать по поверхности бассейна, и вода близь дна бассейна застаивается; это явленіе замѣчается при малѣйшей раі-ности температуръ.

*) Дно резервуара въ Кельнѣ имѣло подіемъ по направленію движенія воды; кромѣ того, близъ мѣста впуска воды было сдѣлано углубленіе (яма) въ днѣ.

*) Цифры эти, какъ уже указано, относятся къ отстаиванію сточныхъ йодъ.

*) Около 1880—84 г.г.

Фиг. 17.

£

ж

(й-

!ь

Ш1

У.£.

3d

Иа основаніи этихъ опытовъ Линдлея, были устроены отстойные бассейны во Франкфуртѣ-на-Майнѣ для воды изъ р. Майна, предназначенной для употребленія въ промышленности и поливки улицъ. Бассейны эти состоятъ изъ отдѣльныхъ галлерей, 5—76 метр. шириною, 2—> метр. глубиною и 80—120 метр. длиною. Эти отстойные бассейны выдѣляютъ изъ воды, въ теченіе 6-часового прохожденія ея по бассейну со скоростью 4 миллиметра въ секунду, около 90% взвѣшенныхъ веществь.

Въ настоящее время обыкновенно задаются временемъ прохожденія воды по отстойнику отъ G до 36 часовъ °), при скорости теченія ея 2— 4 мм. въ секунду, въ зависимости отъ степени мутности воды. Въ каждомъ отдѣльномъ случаѣ, прежде устройства отстойниковъ, необходимо произвести опыты съ освѣтляемою водою и установить паивыгоднѣй-шія для нея скорость и время пребыванія въ отстойникѣ.

Этими данными опредѣляется потребная длина L пути проходимаго водою въ отстойникѣ:

L==3600 tv,

гдѣ t—число часовъ пребыванія воды въ отстойникѣ; ѵ—скорость теченія въ метрахъ въ секунду;

L выражено въ метрахъ.

Лтщлей рекомендовалъ давать L значеніе 260'—400'.

При проектированіи отстойныхъ резервуаровъ слѣдуетъ еще имѣли въ виду, что количество осаждающейся мути увеличивается съ уменьшеніемъ глубины слоя воды, т. е. уменьшеніемъ тою пути, который взвѣшенныя частицы, при осажденіи, должны пройти до дна. Но съ другой стороны, при чрезмѣрно малой глубинѣ воды въ отстойникѣ можно опасаться ея нэгрѣванія лѣтомъ и охлажденія зимою, въ особенности въ открытыхъ отстойникахъ, что пежелательнс|.

Поэлому обыкновенно глубина воды въ отстойникахъ колеблется между 10'—15' (3—4,5 метр.) * 7).

*) Если вода, послѣ отстаиванія, подвергается фильтрованію, то рѣдко бываетъ цѣлесообразно отстаивать ее дольше 12 часовъ; если 12 часовъ недостаточно длз отстаиванія, выгоднѣе примѣнять коагулянты, чѣмъ удлинять время отстаиванія.

7) Линдлей рекомендовалъ придавать глубину слоя воды при входѣ въ отстойникъ—около 61/г', при выходѣ изъ него—около 10'; однако новѣйшіе опыты (Steuer-nogel и другихъ) показали, что осажденіе улучшается при нрядапіи дну отстойника уклона, обратнаго указанному, т..е. при постепенномъ уменьшеніи глубины потока. Вь самомъ дѣлѣ, при общепринятыхъ нынѣ малыхъ скоростяхъ теченія воды нъ отстойникѣ, количество осадковъ больше вьтой части резервуара, которая ближе къ впуску воды, и для того, чтобы не потревожить и не взмутить вновь этихъ осадковъ, слѣдуетъ уменьшить скорость нротекавія воды вблизи нихъ, т. е. увеличить сѣченіе резервуара вблизи входа, придавъ ему большую глубину.

На практикѣ чаще всего дно отстойниковъ дѣлаютъ близкимъ къ горизонталь-

. ( 1 1 \

ному, приводя ему иногда только небольшой уклонъ (ЦІО-2бГ>} къ м*стамъ выпуска отстоявшихся осадковъ.

Зная суточное количество потребляемой воды Q куб. метр., найдемъ полную емкость всѣхъ отстойныхъ резервуаровъ V куб. метр., которая должна быть достаточна, чтобы пропустить полный суточный расхоть воды пгні выбранной ранѣе продолжительности ея пребыванія въ.от стойникѣ.

Обозначая черезъ В полную ширину всѣхъ отдѣленій отстойника в черезъ Ь—глубину воды въ отстойникѣ (въ метрахъ), находимъ:

V = BhL = — п

Q

24

t,

гдѣ п—коэффиціентъ, выражающій вліяніе уменьшенія емкости отстойника отложившимися въ немъ осадками; >/=0,50—0,75. Задавшись глубиною Л, по этой формулѣ опредѣляемъ В.

Вычисленную полную емкость отстойника раздѣляютъ между нѣсколькими его отдѣленіями, имѣющими каждое дайну L, причемъ ширина каждаго отдѣленія, согласно вышеуказанныхъ опытовъ Линдлея, не должна превосходить нѣкоторой опредѣленной величины; но Лшщ-лею Ь=^16'—30'.

Опредѣленное такимъ образомъ число отдѣленій отстойника увеличиваютъ (на 15—30%), предназначая эти добавочные резервуары для дѣйствія во время чистки отдѣленій отстойника (о-лпцаемыхъ поочередно).

Въ нѣкоторыхъ установкахъ, если требуется осадить весьма тонкую ' муть, значительно увеличиваютъ дайну отстойныхъ резервуаровъ, а также время пребыванія въ нихъ воды (т. е. ихъ объемъ). Однако, обыкновенно выгоднѣе удалять топкую муть фильтрованіемъ воды, чѣмъ отстаиваніемъ. При предварительномъ отстаиваніи воды передъ фильтрованіемъ ея (для облегченія работы фильтровъ), въ случаѣ присутствія въ водѣ весьма тонкой мути, также выгоднѣе добавлять къ водѣ передъ отстойникомъ химическіе реактивы (,,коагулянты”), чѣмъ увеличивать продолжительность отстаиванія (и, слѣдовательно, емкость отстойниковъ).

Объемъ отстойныхъ резервуаровъ увеличиваютъ въ тѣхъ случаяхь, когда они служатъ вмѣстѣ и запасными резервуарами; тогда емкость ихъ, опредѣляемая на основаніи требованій, предъявляемыхъ къ запаснымъ резервуарамъ, бываетъ обыкновенно больше, чѣмъ необходимо для отстаиванія.

Не слѣдуетъ устраивать впускъ воды въ отстойный резервуаръ, а равно и выпускъ воды изъ него, непосредственно черезъ трубы: при небольшомъ, по сравненію съ шириною резервуара, діаметрѣ трубъ, вода не станетъ двигаться равномѣрно по всей площади живого сѣченія отстойника, и потечетъ (съ большею, чѣ>мъ желательно, скоростью) сравнительно узкою струею по прямой линіи отъ входной трубы къ выходной, у боковыхъ же стѣнокъ отстойника останутся неподвижныя массы воды.

Въ виду этого, вода изъ подводящихъ къ отстойнику трубъ нерѣдко впускается сначала въ галлерею, длина которой равна ширинѣ отстойника (см. схему фш\ И)), и изъ нея переливается поверхъ перегородки, отдѣляющей галлерею отъ отстойника, и такимъ образомъ поступаетъ въ отстойникъ ровнымъ слоемъ по всей ширинѣ его. Выпускъ води устраивается подобнымъ же образомъ.

Перегородки, отдѣляющія распредѣлительную и сборную галлереи ■отъ отстойника, иногда замѣняются щитами, передвигающимися въ вертикальныхъ пазахъ, что дастъ возможность измѣнять положеніе водо-впускного и водовыпускного отверстій, помѣщая ихъ по желанію выше или ниже щита.

Каждый отстойный резервуаръ долженъ быть снабженъ спускною трубою для выпуска всей воды изъ него при очисткѣ резервуара.

Переходя къ разсмотрѣнію устройства различныхъ отстойныхъ резервуаровъ, укажемъ, что простѣйшимъ является устройство каждаго отдѣленія резервуара въ видѣ прямоугольника., по которому вода протекаетъ отъ одного конца къ другому.

Хорошимъ примѣромъ отстойныхъ бассейновъ наиболѣе распространеннаго типа служатъ бассейны г. Варшавы7) (см. фиг. 20—22)(.

Каждый отстойный бассейнъ состоитъ изъ восьми отдѣльныхъ галлц рей, длиною 100 м. и шириною по 5 метровъ. Галлереи покрыты цилиндрическими сводами (радіуса кривизны 3 м.). Дно галлерей, построенное въ видѣ обратныхъ сводовъ, имѣетъ уклонъ по направленію тече-

нія въ

1

263

Вода въ бассейнѣ удерживается на постоянной высотѣ;

глубина воды у входа 2,84 м., у выхода—3,22 м,.

У верхняго конца бассейна по его оси симметріи къ нему примыкаетъ камера, имѣющая ширину 3,10 м. и длину 10,25 м., при глубинѣ 2,70 м. Камера раздѣляется горизонтальнымъ настиломъ (поломъ) на двѣ части, изъ которыхъ верхняя служитъ входомъ въ бассейнъ, нижняя же—доя задерживанія болѣе крупныхъ осадковъ (песка и т. п.), которые могутъ бытъ удаляемы помощью ручныхъ черпаковъ безъ пріоста. новки притока воды и дѣйствія бассейна. Устья трубопроводовъ, питающихъ бассейнъ водою, помѣщаются >въ нижней камерѣ.

Вода подается въ бассейны по отвѣтвленіямъ (d=500 м.м.) отъ главнаго трубопровода сырой (т. е. еще не подвергавшейся никакой очисткѣ) воды; отвѣтвленіе проходитъ во внутрь камеры, гдѣ оканчивается двумя вертикальными* устьями, діаметромъ 500 мм. каждое, верхній край которыхъ находится на 15 см. выше уровня воды въ бассейнѣ. Переходомъ отъ одной трубы діаметра 500 мм. къ двумъ устьямъ того же діаметра достигается спокойное поступленіе воды въ бассейнъ, не производящее волненія годы въ камерѣ.

Для регулированія притока воды въ бассейнъ, на отвѣтвленіи кь нему установлена задвижка.

Кромѣ двухъ указанныхъ устьевъ, въ камерѣ имѣется еще третье отвѣтвленіе, край открытаго конца котораго, введеннаго въ самый бассейнъ, лежитъ на 1,85 м,. ниже уровня воды въ бассейнѣ. Это устье закрывается особою задвижкою, расположенною въ камерѣ, и служитъ для промывки (въ случаѣ надобности) главныхъ проводовъ сырой воды обратною струею воды изъ осадочныхъ бассейновъ, спускаемою въ рѣку Вислу.

Изъ распредѣлительной камеры вода поступаетъ въ двѣ среднія галлереи отстойника, и оттуда распредѣляется по -всѣмъ остальнымъ отдѣленіямъ бассейна черезъ отверстія, устроенныя въ раздѣлительныхъ стѣнахъ у верхняго конца бассейна; отверстія эти эллиптической фор-_»‘ы, вышиною 1,97 м. и шириною—1,18 м.

По всей остальной длинѣ галлереи болѣе не сообщаются между со Сою, и раздѣляющія ихъ стѣны въ нижнемъ концѣ бассейна примыкаютъ къ собирательному каналу.

Въ выпускномъ концѣ бассейна устроены внизу въ раздѣлительныхъ стѣнахъ небольшія отверстія для спуска всей воды изъ бассейна къ сточный каналъ (при чисткѣ бассейна), но во время дѣйствія бассейна эти отверстія закрыты задвижками.

Отстоявшаяся вода изъ галлерей переливается въ собирательный кч. палъ черезъ прямоугольныя отверстія въ стѣнѣ. Отверстія эти, вышино.о 50 мм. и длиною 250 мм., расположены такъ, что верхніе края ихъ лежатъ на 100 мм. ниже самаго высокаго уровня воды въ бассейнѣ, а нижніе—на 150 мм;, выше уровня въ собирательномъ каналѣ. Такихъ отверстій 2 въ каждой галлереѣ, т. е. 16 въ бассейнѣ; они закрываются горизонтально передвигающимися щитами, позволяющими регулировать величину отверстія. Всѣ 16 задвижекъ одного бассейна соединены между собою посредствомъ зубчатки съ червячной нарѣзкой на одномъ горизонтальномъ валѣ. При вращеніи вала регулируется величина отверстій одновременно во всѣхъ 8 галлереяхъ одного бассейна, и такимъ образомъ, при одинаковомъ уровнѣ воды во всѣхъ галлереяхъ (представляющихъ собою сообщающіеся сосуды), достригается равномѣрность истеканія воды изъ ппхъ.

Дно собирательнаго канала имѣетъ уклонъ (1/450) по направленіе къ трубѣ (d=0,76 мм.), по которой вода поступаетъ, самотекомъ на фильтры

Каналъ, расположенный подъ собирательнымъ, служитъ для сообщенія отдѣльныхъ бассейновъ между собою; передъ прочисткою какого-либо бассейна, его сообщаютъ, посредствомъ этого уравнительнаго канала, сь другимъ бассейномъ, только что вычищеннымъ, и вода устанавливается въ нихъ на одинаковыхъ уровняхъ: такимъ путемъ сберегается часть воды, которую иначе пришлось бы спустить въ сточный каналъ.

Фиг. 20—22 (къ стр. 47).

При проектированіи осадочныхъ бассейновъ г. Варшавы полагали, что разность температуръ притекающей къ бассейну и находящейся въ немъ воды можетъ вызвать неравномѣрность скоростей на различныхъ глубинахъ: опасались, что лѣтомъ вновь поступающая вода, какъ болѣе теплая, будетъ протекать лишь йо поверхности бассейна, зимою же будетъ стремиться ко дну. Въ виду этого, у выпускного конца каждой галлереи устроена стѣна, снабженная внизу отверстіями, а ввеі>ху щитами; верхній край стѣны лежитъ на 300 мм. ниже уровня воды въ бассейнѣ. Когда щиты опущены (зимою), вода находитъ себѣ путь къ выпускнымъ отверстіямъ поверхъ стѣны, при поднятыхъ же щитахъ (лѣтомъ) она должна проходить черезъ отверстія внизу стѣігц.

Опытъ пользованія этимъ приспособленіемъ въ теченіе нѣсколькихъ лѣтъ показалъ, что приспособленіе это излишне, такъ какъ въ Варшавѣ разпица температуры воды верхнихъ и нижнихъ слоевъ столь незначительна, что не оказываетъ замѣтнаго вліянія на равномѣрность скоростей на различной глубинѣ. Опытомъ установлено, что паилучшіе результаты достигаются зимою и лѣтомъ при поднятыхъ щитахъ, когда вода у выпускного отверстія вытекаетъ изъ нижнихъ слоевъ.

Скорость протеканія воды въ отстойникѣ, въ среднемъ 1,45 миллиметра въ секунду, и время пребыванія воды въ отстойникѣ около 20 часовъ. Опытъ показалъ, что для воды р. Вислы вполнѣ достаточна ск * рость 2 мм., при которой время пребыванія въ отстойникѣ равняется 14 часамъ. Бассейны задерживаютъ изъ воды около 70% взвѣшенныхъ веществъ. Количество взвѣшенныхъ веществъ въ водѣ р. Вислы, въ среднемъ, около 00 мгр. въ литрѣ.

Опоражниваніе и очистка каждаго бассейна производится приблизительно 1 разъ въ годъ и продолжается 5 дней. Очпстка распредѣлительныхъ камеръ черпаками, безъ пріостановки работы бассейна, производится гаждые 2 мѣсяца.

Стоимость устройства осадочныхъ бассейновъ, при емкость ..„.тдаго

12.000 куб. метровъ, колебалась отъ 35 до 25 рублей на 1 куб. метрь емкости (или отъ 13,5 р. до 9,6 руб. на 1 кв. метръ поверхности); новѣйшія пост|Х)йки обошлись дешевле первыхъ по времени устройства, чт > объясняется какъ колебаніями цѣнъ на матеріалы, такъ и большей опытностью рабочихъ и техническаго персонала.

Какъ примѣръ иного устройства осадочныхъ бассейновъ, укажемь резервуаръ ,,Sachsenhauser-Berg“ во. Франкфуртѣ-па-Майнѣ (фиг. 23 II

24), гдѣ для увеличенія длины пути воды въ резервуарѣ устроепъ рядъ перегородокъ, расположенныхъ въ планѣ зигзагообразно. Детали устрой-ства резервуара понятны изъ чертежа. Полный объемъ резервуара 29,948 куб. метр. (2 наружныхъ отдѣленія по 7686 куб. м. и 2 внутреннихъ по 7288 куб. мі.). Резервуаръ служитъ не только отстойнымъ, но главнымъ образомъ запаснымъ, чѣмъ и объясняется его значительный объемъ.

Sthnitte-F.

Фи г. 24.

Фи г. 2в,

гцн-ь въ галлонъ.

г

J0J-6 о ІиШчпІ ' ::..т

SO

планъ

too Фут.

Фпг. 25.

часы.

Фигѵ 28 и 29.

Въ Парижѣ, въ водопроводныхъ сооруженіяхъ „Всеобщей Компа, піи Водоснабженія" (,,С° Generate des Eaux") есть отстойные резервуара еще болѣе сложнаго устройства. Вода проходитъ сначала мимо ряда направляющихъ перегородокъ, расположенныхъ въ планѣ зигзагообраз но; при этомъ болѣе тяжелыя взвѣшенныя частицы падаютъ внизъ. З.ѵ перегородками слѣдуетъ рядъ послѣдовательныхъ широкихъ отдѣленій (бассейновъ), снабженныхъ перегородками, преграждающими всю ширину бассейна, оставляя проходъ для воды лишь надъ перегородкою или (въ слѣдующей перегородкѣ) подъ пею: такимъ образомъ, здѣеь-вода движется послѣдовательно то вверхъ, то внизъ, причемъ, конечно, также происходитъ постепенное осажденіе мути. Наконецъ, послѣднимъ отдѣленіемъ отстойника служитъ сливной бассейнъ. Общимъ результатомъ медленныхъ, регулированныхъ и извилистыхъ движеній воды является болѣе быстрое осажденіе взвѣшенныхъ частицъ, чѣмъ при спокойномъ отстаиваніи воды; поэтому достаточна меньшая площадь и меньшій объемъ осадочныхъ бассейновъ.

Въ Америкѣ обыкновенно устраиваютъ три или четыре послѣдовательныхъ отдѣленія отстойішка, расположенныя рядомъ въ видѣ прямоугольника или крестообразно (въ планѣ). Изъ отдѣленія съ грязною водою струя переливается черезъ раздѣляющую стѣнку въ слѣдующее отдѣленіе, и тѵ Д.

Заслуживаетъ вниманія устройство крытаго резервуара въ Sundrid* ge-park, состоящаго изъ концентрическихъ отдѣленій (фиг. 25). По плану видно, что вода циркулируетъ сначала въ одномъ направленіи, затѣмъ—по слѣдующему кругу—въ обратномъ направленіи, и т. д. Дно имѣетъ слабый уклонъ отъ окружности къ центру, гдѣ находится выпускное отверстіе для освѣтленной воды. Какъ этотъ резервуаръ, такъ и другой такого же устройства въ Eltliam и Knockholt работаютъ великъ лѣпно, что подтверждаетъ правильность примѣненнаго принципа.

Укажемъ еще, что взамѣнъ устройства искусственнаго отстойнаго резервуара, иногда пользуются старымъ русломъ рѣки (какъ въ Брѵ славлѣ), шли излучиною ея, и т. под., гдѣ скорость теченія пропускаемой воды дѣлаютъ близкою къ нулю. Устраиваютъ иногда и искусственные отстойные земляные бассейны съ откосами; дно и бока, для достиженія водонепроницаемости, должны быть выложены слоемъ глины илъ бетона; откосы дернуются или замащиваются. Такіе резервуары дѣлаются обыкновенно открытыми.

Иногда устраиваютъ открытыми также и каменные резервуары (нерѣдко съ каменными Поддерживающими стѣнками и землянымъ дномъ). Открытые отстойники дешевле закрытыхъ, и вода въ нихъ подвергается дѣйствію свѣта, что отчасти способствуетъ ея обезвреживанію. Однако, вода въ открытыхъ резервуарахъ нагрѣвается, въ ней разводятся водоросли, попадаетъ пыль, личинки насѣкомыхъ и пр.; наконецъ, зимою вода покрывается въ нихъ слоемъ льда, который при суро-

вомъ климатѣ можетъ достичь значительной толщины, уменьшай полезный объемъ отстойника. Поэтому устройство крытыхъ резервуаров s -заслуживаетъ предпочтенія.

Пашіучшимъ матеріаломъ для устройства крытыхъ резервуаровъ является бетонъ; употребляется также кирпичная и каменная кладка Въ новѣйшее время нерѣдко дѣлаются желѣзо-бетонные резервуары.

Фундаментъ подъ резервуары долженъ быть сплошнымъ, и на немъ непосредственно устанавливаются столбы, поддерживающіе сводчатое покрыто резервуара.

Своды засыпаются сверху слоемъ земли толщиною 2—3 фута, для предохраненія воды отъ измѣненій температуры.

Кромѣ отстойныхъ бассейновъ описанныхъ типовъ, при установкахъ для очистки небольшого суточнаго количества воды примѣняются баки (обыкновенно металлическіе) съ цѣлымъ рядомъ металлическихъ перегородокъ въ нихъ, механически ускоряющихъ выпаденіе изъ воды осадковъ (см. фиг. 26, 84 ).. Перегородки располагаются такъ,

чтобы, съ одной стороны, удлинить путь воды въ резервуарѣ, а съ другой—раздѣлить протекающую воду на слои меньшей глубипы, такъ какъ выпаденіе осадковъ усиливается съ уменьшеніемъ глубины потока воды (т. е\. съ уменьшеніемъ того пути, который надо пройти взвѣшенной частицѣ до дна сосуда). Наконецъ, пер.тородки устанавливаются обыкновенно наклонно, чтобы осѣвшія на нихъ вещества стекали книзу, къ мѣсту удаленія нхъ изъ отстойіпіка.

При отстаиваніи въ механическихъ отстойникахъ, воду пропускаютъ въ нихъ снизу вверхъ, чтобы вѣсъ частицъ осадка дѣйствовалъ въ протившоложігомъ направленіи, чѣмъ скорость движенія воды, и облегчалъ ихъ выпаденіе.

Механическіе отстойники особенно часто примѣняются при химической обработкѣ воды, при kotojkhi обыкновенно достаточно пепродол жителънаго (2—3 часа) отстаиванія, п мы разсмотримъ нѣкоторые типы ихъ при ознакомленіи со способами смягченія воды.

Съ гигіенической точки зрѣнія, отстаиваніемъ поверхностныхъ водъ безъ дальнѣйшей очистки ихъ можно ограничиться для питьевой воды лишь въ исключительныхъ случаяхъ, хотя при отстаиваніи воды, вмѣстѣ съ удаленіемъ взвѣшенныхъ примѣсей, изъ нея осаждаются отчасти н бактеріи. Примѣръ Гамбургской холерной эпидеміи 1892 г. показалъ, насколько опасно полагаться на дѣйствіе отстойниковъ для питьевой воды.

Отстаиваніе воды въ осадочныхъ резервуарахъ весьма полезно и важно, какъ предварительное освѣтленіе воды передъ дальнѣйшею очисг кою ея на фильтрахъ или иными, способами.'Расходы но устройству отстойниковъ съ избыткомъ окупаются экономіею но устройству іі особей но эксплоатаціи фильтровъ, такъ какъ предварительное удаленіе части взвѣшенныхъ веществъ позволяетъ увеличивать скорость фильтрова-

нія (т. е. уменьшить площадь фильтровъ, необходимую для очистки даннаго количества воды въ сутки), и уменьшаетъ .засореніе (заиливаніе) фильтровъ, такъ что даетъ возможность рѣже чистить фильтры.

При примѣненіи отстаиванія съ цѣлью предварительнаго освѣтленія воды, нѣтъ необходимости добиваться отъ отстойниковъ наибольшей степени очистки воды, какую только отстойники способны дать, такъ какъ для этого пришлось бы чрезмѣрно увеличивать объемъ ихъ )далеко непропорціонально увеличенію степени очистки); мелкую муть, остающуюся въ небольшомъ количествѣ (около 10—20% всего количества мути, находившагося въ водѣ до отстаиванія), выгоднѣе удалять очисткою на фильтрахъ или на такъ называемыхъ „префильтрахъ** (предварительныхъ фильтрахъ изъ крупнаго песка или гравія), съ которыми мы ознакомимся ниже.

Укажемъ въ заключеніе, что особенно трудно отстаиваются мелкія глинистыя частицы, обыкновенно находящіяся въ водѣ рѣкъ и озеръ, во время половодья (нерѣдко въ коллоидальномъ состояніи). Для выдѣленія ихъ приходится прибѣгать къ химическому освѣтленію воды, добавляя къ водѣ химическіе реактивы, которые образуютъ въ водѣ хлопьевидныя соединенія, при осажденіи увлекающія за собою и глинистыя частицы („коагуляція*').

Фильтрованіе воды.

і

Подъ фильтрованіемъ воды подразумѣваютъ очистку ея путемъ пропусканія черезъ различныя пористыя вещества.

Въ природѣ весьма широко распространено естественное филъ-тровате: вода, просачиваясь сквозь землю, освобождается отъ взвѣшенныхъ частицъ, а вмѣстѣ и отъ микроорганизмовъ, и благодаря этому, воды подземныя (грунтовыя и ключевыя), вообще говоря, несравненно чище., чѣмъ воды поверхностныя. При этомъ качество очистки просачивающейся воды, и количество воды, которое можетъ быть очищено даннымъ объемовъ грунта, зависитъ отъ свойствъ грунта и скорости просачиванія. Средняя скорость естестоеннаго просачиванія воды черезъ землю въ вертикальномъ направленіи равна 0,3'—0,5 сантиметра въ сутки1)- При хорошемъ мелкозернистомъ песчаномъ грунтѣ, воды, добываемыя на глубинѣ 4 метровъ или болѣе отъ поверхности земли, обыкновенно почти не содержатъ бактерій2).

Первые искусственные песчаные фильтры для очистки воды городского водоснабженія были устроены въ 1829 г. въ Лондонѣ Джемсомь Симпсономъ. Такимъ образомъ, этотъ способъ очистки воды, какъ я многія другія санитарныя мѣропріятія, возникъ въ Англіи. Поэтому песочные фильтры для очистки воды, пропускаемой черезъ нихъ съ малою скоростью, называются „англійскими фильтрами".

Эти фильтры до сихъ поръ съ успѣхомъ примѣняются, въ существенныхъ своихъ чертахъ, въ томъ самомъ видѣ, какъ они были изобрѣтены, и продолжаютъ совершенствоваться въ различныхъ деталяхъ.

На ряду съ ними распространяется цѣлый рядъ другихъ способовъ фильтрованія, возникшихъ изъ англійскаго способа: двойное или многократное фильтрованіе воды черезъ нѣсколько послѣдовательныхъ фильтровъ, фильтрованіе съ предварительнымъ добавленіемъ къ водѣ химическихъ реактивовъ и со значительною скоростью просачиванья черезъ песокъ („американскіе фильтры") и, наконецъ, фильтрованіе черезъ искусственныя пористыя пластины различнаго состава. Всѣ эти спос<з~ бы, по существу, представляютъ лишь видоизмѣненіе англійскаго способа фильтрованія, являющагося родоначальникомъ искусственнаго фильтрованія воды-. * *)

]) Hofmann. „Archiv till- Hygiene" 18S1.

*) Fraenkel. „Zeitschrift fur Hygiene" 1889.

Англійскіе песочные фильтры.

Общее описаніе устройства.

Англійскіе фильтры представляютъ собою бассейнъ (см. фиг. 34 и 35) съ водонепроницаемыми стѣнами и дномъ (обыкновенно изъ камня или бетона), закрытый или открытый, заполненный слоями гравія ѵ* песка различной крупности, причемъ самый мелкій песокъ находится вверху. Вода, поступающая въ бассейнъ выше песка, просачивается черезъ него и собирается дренажными трубами (или каналами), расположенными на днѣ бассейна, подъ слоемъ гравія.

Составъ фильтрующихъ слоевъ нѣсколько измѣняется въ различныхъ установкахъ. Глубина слоя воды выше поверхности песка также измѣняется отъ 0,50 до 1,30 метр. (желательна глубина 0,90—1,0 м.)

При просачиваніи черезъ песокъ съ достаточно малою скоростью, вода оставляетъ въ немъ взвѣшенныя вещества, а также бактерій, и поступаетъ въ дренажныя трубы уже очищенною.

Въ началѣ работы каждаго фильтра (когда фильтръ вновь устроенъ, или же только что промылъ), вода очіпцаетея имъ весьма неудовлетворительно; при дальнѣйшей работѣ фильтра, качества фильтрата (т. о. и{юфильлрованной воды) улучшаются, и послѣ нѣкотораго времени работы фильтра, очищаемая имъ вода становится годною для водоснабженія; говорятъ, что фильтръ „созрѣлъ".

Англійскіе фильтры могутъ задерживать изъ фильтруемой воды до 90—98% содержащихся въ ней взвѣшенныхъ примѣсей и бактерій.

Послѣ нѣкотораго времени дѣйствія фильтра (около 2—6 недѣль) фильтрующій матеріалъ (песокъ) засоряется, и перестаетъ хорошо очищать воду; вмѣстѣ съ тѣмъ, водой\юницаемость фильтра уменьшается, и для пропусканія черезъ него воды съ такою же скоростью, какъ въ начачЛѣ работы фильтра, требуется значительный капоръ воды, (т. е. разность уровней воды надъ поверхностью песка и въ водосборной камерѣ чистой воды, выходящей изъ дренажа фильтра)

Филггръ заітшзнился и требуетъ очистки: надо пріостановитъ работу фильтра, спустить воду и удалить верхній слой песка, особенно сильно загрязненный (1—3 см.).

Затѣмъ начинается новый періодъ работы фильтра; онъ долженъ снова созрѣвать (причемъ воду во время созрѣванія слѣдуетъ удалять вь водостокъ, какъ неудовлетворительно очищенную), и‘такъ далѣе.

Коіда, послѣ нѣсколькихъ очистокъ, толщина слоя песка умепь-ііпітся до нѣкотораго предѣла, то его дополняютъ новымъ, чистымь пескомъ.

Теорія дѣйствія песочныхъ фильтровъ.

Основаніе выясненію дѣйствія песочныхъ фильт|ювъ положено изслѣдованіями Piefke (около 1886 г.), который приложилъ методы бакте-

ріологическаго анализа къ систематическому изученію процесса фильтраціи и).

Интересъ бактеріологовъ къ процессамъ, происходящимъ въ англійскихъ фильтрахъ, вполнѣ понятенъ, такъ какъ результатомъ этихъ процессовъ является значительное уменьшеніе числа бактерій въ фильтрованной водѣ, доходящее до 90—98% ихъ первоначальнаго количества.

Задерживаніе бактерій ни въ какомъ случаѣ не можетъ быть вызнано физическими свойствами самого песка4).

Прилежащія одна къ другой песчинки, даже въ весьма мелкомъ и плотномъ пескѣ, сами по себѣ не могутъ задерживать бактерій изъ пропускаемой черезъ песокъ воды, такъ какъ промежутки между песчинками вечгда чрезмѣрно велики по сравненію съ величиною бактерій; эт-j легко видѣть, разсматривая песокъ черезъ микроскопъ. Коли, напримѣръ, смочить водою песчинки не крупнѣе 0,3 мм.3 4) и примѣшать кь нимъ чистой культуры Bacillus megatherium, которыя извѣстны, какъ ■однѣ изъ самыхъ крупныхъ бактерій (длтш. до 5 міщюновъ, т. е. тысячныхъ миллим.), то подъ микроскопомъ получимъ изображеніе, схематически представленное на фиг. 27; относительные размѣры вполнѣ со хранены на схемѣ. По снимку ясно видно, насколько малы по сравни нію съ песчинками палочки В. megatherium, которыя легко могутъ проскользнуть между песчинками, всегда не вполнѣ прилегающими одна къ другой.

Всѣ изслѣдованія надъ затопляемыми англійскими фильтрами по казали, что въ началѣ работы фильтръ нс задерживаетъ вовсе микроскопическихъ зародышей, и лишь небольшую часть болѣе крупныхъ организмовъ и взвѣшенныхъ веществъ. ІІри дальнѣйшей работѣ фильтра, •отношеніе количества взвѣшенныхъ веществъ, проходящихъ (ускользающихъ) черезъ фильтръ, къ количеству задержанныхъ, постепе-шіэ уменьшается, пока, по истеченіи извѣстнаго промежутка времени, не «станетъ ничтожно малымъ,. Фиг. 28 даетъ діаграмму взвѣшенныхъ веществъ. пропускаемыхъ фильтромъ, для фильтра, очищавшаго рѣчную воду. Уменьшеніе числа бактерій въ профильтрованной водѣ въ первыя часы работы фильтра показано на фш. 29.

Иосіепснное улучшеніе щюфильтрованной воды объясняется скопленіемъ нт поверхности песка осадка изъ отложившихся и задержанныхъ веществъ (органическихъ остатковъ, ила и др.), который облѣпляеть песчинки верхняго слоя и закрываетъ промежуточные каналы, образуя мягкую перепонку (пленку), не сильно натянутую, но «весьма упругую.

Па образующейся пленкѣ развиваются многочисленные микроскопическіе виды—водоросли (альги), колоніи бактерій и т. п. Поверх-

3) Piet'ke. Die Prinzipien der Iteimvossergeiuinming verinittelst Filtration. Berlin, 1887.

4) KOliler. Phvsikalisclie Eigenschaftcn des Sandes. (Dissertation). Karlsruhe 190S. ъ) Наименьшій размѣръ зеренъ песка, примѣняемаго вь фильтрахъ.

шють песка образуетъ сплошную, болѣе пли менѣе проницаемую ткань изъ растительныхъ волоконъ, но большей части лежащихъ на самой ш.-ьерхносш и проникающихъ въ слой песка лишь на глубину нѣсколькихъ сантиметровъ. Именно эта „фильтрующая пленка" и составляетъ ту часть фильтра, которая собственно обладаетъ фильтрующею способностью, особенно по отношенію къ задержанію бактерій.

Только послѣ того, какъ рыхлая ткань пленки достигнетъ извѣстной консистенціи, вода, проходящая черезъ ея норы, освобождается отъ осадковъ и даже въ значительной степени отъ бактерій, и фильтръ можетъ считаться „созрѣвшимъ", и будетъ работать удовлетворительно, пока пленка останется непрерывною и неповрежденною.

Многочисленными изслѣдованіями установлено, что образованіе фильтрующей пленки, обладающей способностью задерживать бактерій, совершается на англійскихъ фильтрахъ при участіи біологическихъ процессъ (т. е. является результатомъ жизнедѣятельности микроорганизмовъ). Что же касается процесса задержанія бактерій изъ фильтруемой воды готовою, уже созрѣвшею пленкою, то въ настоящее время можно считать этотъ процессъ совершающимся главнымъ образомъ механическимъ путемъ, хотя, несомнѣнно, имѣетъ мѣсто также біологическое воздѣйствіе готовой пленки на находящіяся въ Фильтруемой водѣ и задерживаемыя изъ нея вещества.

Значеніе водорослей для работы фильтра изучалъ (въ Гамбургѣ) Штромейеръ °), который въ теченіе цѣлаго года изслѣдовали» пленки очищаемыхъ фильтровъ и опредѣлялъ виды водорослей (algae); ихъ оказалось болѣе 160. Штромейеръ доказалъ значеніе водорослей (особенно семейства bacillariaeea) для заполненія промежутковъ между песчинками и для ускоренія образованія пленки. Далѣе, онъ доказалъ, что зеленыя водоросли (содержащія хлорофиллъ), развиваясь, энергично разрушаютъ бактерій и мѣшаютъ ихъ размноженію, дѣйствуя на нихъ, по всей вѣроятности, вырабатываемыхъ водорослями кислородомъ въ со* стояніи возникновенія, который производитъ сильное окисляющее дѣйствіе также на органическія вещества.

Два наиболѣе распространенныхъ вида водо^юслей показаны на фіш. 4.

Водоросли развиваются сильнѣе при дѣйствіи свѣта; вслѣдствіе этого, открытые фильтры быстрѣе созрѣваютъ, но и загрязняются быстрѣе, чѣмъ закрытые.

Далѣе, біологію песочныхъ фильтровъ изучалъ д ръ Кемна въ Антверпенѣ т). Какъ и Штромейеръ, онъ подмѣтилъ появленіе разныхъ видовъ алъгъ въ разное время года. Онъ указалъ также, что плавающія водоросли на поверхности воды на фильтрѣ обыкновенно служатъ приз- * 7

®) Strolnneyer. Die Algenflora des Hamburger Wasserwerfces. 1807.

7) Kemna. Biologie du filtrage au sable. „Bulletin de la Societe beige de geolo-gie“, 1900, mars.

накомъ отставанія въ нѣкоторыхъ мѣстахъ фильтрующей пленки отъ песка, т. е. прорывовъ пленки, при которыхъ бактеріи проходятъ черезъ фильтръ.

По выраженію Ю'мна, рыхлый слой, образуемый проросшими водорослями и сплетающимися волокнами ихъ, ловитъ бактерій, какъ паѵтина насѣкомыхъ.

с-

Наконецъ, по опытамъ Ксмна, однимъ изъ средствъ задержанія бак-терій является клейкая грязевая пленка, состоящая отчасти изъ мертваго, отчасти изъ живого матеріала; частицы грязи, а равно и зародыши, прилипаютъ къ песчинкамъ.

Такимъ образомъ, мы видимъ три способа фильтрующаго дѣйствія пленки: задержаніе бактерій коркою изъ сплетающихся водорослей п волоконъ; прилипаніе бактерій къ липкой грязевой пленкѣ, наросшей на пескѣ8), и, наконецъ, окисленіе бактерій кисло}юдомъ, выдѣляе мымъ водорослями.

Роль песка. Фильтрующая пленка не является все-таки единственнымъ фильтрующимъ элементомъ песочныхъ фильтровъ; это видно изь того факта, что результаты фильтрованія улучшаются съ увеличеніемъ толщины песочнаго слоя, какъ показали, напримѣръ, опыты въ Lawrence (Америка), при которыхъ получали чистую воду фильтрованіемъ черезъ слой песка толщиною 1,20 метр. при крупности зеренъ его 0,1 о мм. при отсутствіи на пескѣ фильтрующей пленки.

Еще Piefke показалъ, что бактеріи задерживаются не только пленкою, но и всею толщею фильтрующаго слоя. На фиг. 30 длины черныхъ горизонтальныхъ линій представляютъ относительныя количества бактерій, остающихся въ носкѣ фильтра на различныхъ глубинахъ.

Слѣдуетъ замѣтить, что для опредѣленія количества бактерій, задерживаемыхъ отдѣльными слоями песка изъ фильтруемой воды, необходимо производить опыты со специфическими бактеріями (Piefke поль зовалоя культурами Bacillus violaeeus, въ Lawrence примѣняли В. prodi giosus), такъ какъ бактеріи изъ числа видовъ, обычно населяющихъ воду, могѵтъ быть задержаны -изъ фильтруемой воды верхними слоями песка или пленкою, и вновь попа-сть въ фильтратъ изъ-нижнихъ слоевъ фильтра: бактеріи могутъ размножаться въ самомъ пескѣ фильтрѣ, попавъ туда изъ ранѣе фильтрованной воды, и проникать оттуда въ новыя порціи фильтруемой воды, что постоянно и происходитъ9).

®) Стремленіе бактерій осѣсть на имѣющуюся липкую поверхность видно, напримѣръ, изъ того факта, что въ водостокахъ г. Парижа воздухъ содержитъ меньше бактерій, чѣмъ уличный воздухъ, и бактеріи оказываются прилипшими (осѣвшими) въ влажной поверхности стѣнъ водосточнаго канала. (См. Beehmann. nLes eaux et l’assainissement de Paris*. 1900. Стр. 301).

9) Это явленіе наблюдалось, между прочимъ, на песочныхъ фильтрахъ г. С.-Пе* тербурга въ холерную эпидемію 1908 г., когда бывали случаи нахожденія въ профильтрованной водѣ большаго количества бакіь|ій, чѣмъ въ водѣ, поступающей ва фильтры.

Отмѣтимъ, что изъ всѣхъ слоевъ песка и гравія различной крупно сти, заполняющихъ фильтрующій бассейнъ, только верхній, мелкозер нистый слой песка играетъ іюль въ щюцессѣ фильтраціи и носить названіе „фильтрующаго слоя", остальные же слои песка большей крупно* сіи и гравія укладываются лишь съ цѣлью поддерживать верхній слой и мѣшать вымыванію профильтрованною водою песчинокъ въ дренажные каналы; слои эти называются „поддерживающими".

Опыты фильтрованія черезъ стерилизованный песокъ, производившіеся Piefke, показали, что процессъ фильтрованія идетъ хуже, чѣмъ при нестерилизованномъ пескѣ, и „созрѣваніе" фильтра существенно необходимо. Однако, большинство изслѣдователей въ настоящее время придерживаются мнѣнія, что хотя въ щюцессѣ фильтрованія и участвуютъ микроорганизмы, но главную роль играетъ все-таки механическое задержаніе бактерій (а также, конечно, и иныхъ взвѣшенныхъ веществъ) , и что „созрѣваніе" фильтра сводится, въ сущности, къ уплотненію песка, заполненію промежутка между песчинками и образованію плінки- Такимъ образомъ, „созрѣваніе" песочнаго фильтра не можетъ быть приравнено къ созрѣванію біологическихъ фильтровъ—окислителей для очистки сточныхъ водъ, представляющему собою размноженіе аэробныхъ микроорганизмовъ, окисляющихъ и минерализующихъ продукты разложенія10). Наконецъ, ролъ пленки также сводится, главнымъ образомъ, къ механическимъ воздѣйствіямъ на бактерій (за исключеніемъ окисленія ихъ альгамл).

. Вее вышесказанное даетъ возможность при щюцессѣ фильтраціи разсматривать бактеріи какъ одинъ изъ видовъ взвѣшенныхъ веществъ (правда- обладающій нѣкоторыми особыми свойствами), а по какъ живые организмы, въ противоположность процессамъ стерилизаціи и дезинфекціи воды, при которыхъ стремятся умертвить бактерій, а не выловить ихъ.

Механическая теорія дѣйствія фильтровъ. На основаніи продолжительныхъ наблюденій надъ работою фильтровъ г. Варшавы, инженеромъ Л К. Балшекимъ “) была предложена механическая теорія дѣйствія десочныхъ фильтровъ, относящаяся къ задержанію ими всякаго рода взвѣшенныхъ веществъ (въ томъ числѣ и бактерій). Теорія эта ■весьма интересна, какъ одна изъ попытокъ подвести сложный процессъ фильтраціи подъ математическія формулы.

Л. К Бакинскій разсматриваетъ какъ песокъ, такъ и пленку, состоящими изъ ряда горизонтальныхъ слоевъ, различающихся крупностью

10) Дчя искусственнаго ускоренія созрі.ван-'я песочнаго фильтра прибавляютъ, какъ увидимъ нп^е, химическіе реактивы, способствующіе обраюванію слизистой пленки на поверхности песка (въ американскихъ фильтрахъ). Для ускоренія жѳ созрѣванія біологическихъ (коксовыхъ или шлаковыхъ) окислителей для очистки сточныхъ водъ, прибѣгаютъ изрѣдка къ добавленію (или развитію) искусственныхъ культуръ аэробныхъ бактерій.

Х1) Докладъ Л. К. Багпнскаго IIl-му Русскому Водопроводному Съѣзду (1807 г.).

частицъ; между частицами песка шли пленки) находятся капиллярные каналы, имѣющіе рядъ съуженій и расширеніи При прохожденіи гіо капиллярнымъ каналамъ фильтруемой воды, съуженія и расширенія ихъ вызываютъ измѣненія скорости прохожденія воды и потерю живой силы воды, которая, въ свою очередь, влечетъ осажденіе взвѣшенныхъ въ водѣ веществъ. Чѣмъ мельче частицы слоя песка, тѣмъ уже капиллярные каналы между ними, и тѣмъ лучше слой задерживаетъ несомыя водою примѣси. Съ точки зрѣнія этой теоріи, пленка отличается отъ. фильтрующаго песка лишь размѣромъ частицъ и каналовъ между ними.

Если х есть полное содержаніе взвѣшенныхъ примѣсей въ водѣ, по ступающей на фильтръ, то на поверхности пленки задерживается нѣкоторая доля примѣсей ах, и въ толіцу плеігки проникаетъ содержаніе примѣсей;

у = х (1 — а).

При толщинѣ пленки* оі и среднемъ измѣреніи составляюнщхъ ео мельчайшихъ частицъ dlt и при полной толщинѣ фильтрующаго слоя песка о2 и среднемъ размѣрѣ зеренъ его ds, вода проходитъ въ толщѣ

*ч -ч

пленки - слоевъ, а въ толщѣ песка —А слоевъ, и въ каждомъ слоѣ d\ «2

вода будетъ оставлять нѣкоторую долю ах тѣхъ примѣсей, которыя содержались въ ней при вступленіи въ этотъ слой. При этомъ относительное количество ак примѣсей, задерживаемыхъ каждымъ слоемъ пленки, больше относительнаго количества а2 примѣсей, задерживаемыхъ каждымъ слоемъ песка (вслѣдствіе того, что частицы пленки мельче зеренъ песка).

Такимъ образомъ, въ первомъ слоѣ пленки задержится а^у примѣсей, и во второй слой ея пройдетъ:

У — а1у = у (I — а1) = у1

Подобнымъ образомъ, во второмъ слоѣ задержится алуи и въ третій

слои поступитъ

У\ О — «і)=У 0 — «і)2

По доходѣ - J_1- слоевъ пленки, въ верхній слой фильтрующаго пео-

Ч>\

ка поступитъ

8,

Уъ — уО—flj) 1 примѣсей.

Аналогично, по проходѣ перваго слоя песка вода будетъ содержатъ

g

У2 (1—а.>.) примѣсей, и по проходѣ всей толщи его, т. е. всѣхъ сло-

«2

евъ его, въ водѣ останется примѣсей:

•ч «Ч «Ч *4 *4

°2 О] °2 щ Og

Эта формула указываетъ, что количество примѣсей, остающееся въ фильтрованной водѣ, тѣмъ меньше (т. е. очистка лучше), чѣмъ больше

О р

показатели степени 2 и , т. е. чѣмъ мельче песокъ и чѣмъ тол-

<h d\

ще фильтрующій слой песка и пленка. Выводы эти вполнѣ согласуются съ практикою.

ТакимЪ образомъ, по этой теоріи фильтрующая пленка разсматривается, какъ слой мелкозернистаго матеріала (ила), совершенно не касаясь еч специфическихъ свойствъ; понятно, что эти свойства не поддаются математическому учету и не могутъ быть выражены формулою.

Заканчивая разсмотрѣніе теоріи дѣйствія фильтровъ, отмѣтимъ, что даже растворенныя вещества, особенно коллоидальныя, отчасти выдѣляются изъ воды ирп прохожденіи ея черезъ англійскіе фильтры12). Замѣтное уменьшеніе содержанія органическихъ примѣсей, достигаемое нѣкоторыми фильтрами при очисткѣ рѣчной воды, также съ большою вѣроятностью можно приписать выдѣленію растворенныхъ коллоидовъ.

Грязевая оболочка песчинокъ фильтра имѣетъ способность поглощать (втягивать въ себя) растворенные коллоиды и задерживать часть ихъ. По мнѣнію изслѣдователей Kamman и Oornwath, фильтрующая пленка не осаждаетъ коллоидовъ изъ раствора, но вызываетъ въ нихъ Политическія измѣненія (броженіе, окисленіе, разложеніе), слѣдствіемъ которыхъ является позднѣйшее выдѣленіе коллоидовъ.

Измѣненіе химическаго состава воды, при фильтрованіи выражается въ уменьшеніи содержанія органическихъ веществъ, амміака и желѣза и въ нѣкоторомъ увеличеніи иитратсшъ. Это видно какъ изъ діаграммы работы Цюрихскихъ фильтровъ (фиг. 58), такъ и изъ слѣ-дующихъ данныхъ, полученныхъ при опытахъ въ Lawrence.

НАИМЕНОВАНІЕ. 1 Содержаніе въ водѣ въ мгр. на литръ. У мѳныпѳвіе въ о/о. •

До фильтроо. [Іослѣфильтр.

Органическія вещества (по поглощаемому кислороду 3.0 2.8 28,2

Свободный амміакъ 0.084 0.0G8 19.0

Альбуминоидный амміакъ ! 0.202 0,100 40.0

Нитратовъ (по содерж. азота) ! 0.14 0.3 L —

Нитритовъ (і.о содерж. азота) : 0.003 0.005 —

Число бактерій въ 1 куб. см 14000 1 268 98,16

Такимъ образомъ, англійскіе фильтры производятъ окисляющее дѣйствіе на фильтруемую воду. Въ остальномъ они не измѣняютъ ея химическаго состава.

іг) По изслѣдованіямъ Zigmoncly, Burton, Dunbar и другихъ.

•J.11! ji {If i.I «If11}ТЩТрШІі! 11 }f i f I! I;!l!ilf|I|f ii!>

FtllrcadcLondrei Villea Angtaiu»

i'1

fi.ZOZXVZ £rj

Mb

J*»

* VlllovHoQudiUies

ViH«* Allamandae

1111 * бпіж 1 («/Іісі Otv* Глт . 4 № кМ*| * j-'WIU. «««j;

VUlea ѴіПва Лм Fr«ip*uM6 StaiaUma

Фпг. 81.

* ЫЪадкѵ: 5fio wtrAa^aCtur* ^$#Ѵвб,« ertw oence ooc

daa.'Vi j??ni rQT**<r.uuk<al«-ir tiueu

Фиг. 33,

Вліяніе толщины фильтрующаго слоя, крунпостн поена и скорости фильтровапія на работу фильтра.

Толщина фильтрующаго слоя, а равно и толщина и составъ поддерживающихъ слоевъ, весьма разнообразны въ англійскихъ фильтрахъ-различныхъ городовъ, какъ видно изъ фиг. 31, представляющей въ разрѣзѣ рядъ фильтровъ. Въ Англіи фильтрующій слой дѣлаютъ толщиною около 1 м.; въ Германіи онъ нерѣдко гораздо тоньше. Однако, толщину 0,80—1 м. но слѣдуетъ считать преувеличенною, такъ какъ желательно имѣть возможность нѣсколько разъ чистить фильтръ безъ добавленія новаго песка. При каждой очисткѣ приходится снимать загрязненный верхній слой носка въ 10—20 мм.;'промежутокъ между очистками колеблется отъ 2 до 0 недѣль, въ зависимости отъ качества фильтруемой воды, и въ среднемъ его можно принять за 3 недѣли.

Наименьшая допустимая толщина фильтрующаго слоя также зависитъ отъ свойствъ воды; вообще говоря, нежелательпо принимать ее меньше 0,40—0.50 м. Первоначальную толщину слоя слѣдуетъ назначать такъ, чтобы можно было добавлять новаго песку не чаще 1 раза въ годъ.

Въ настоящее время есть стремленіе, особенно въ Америкѣ (послѣ опытовъ въ Lawrence), доводить толщину фильтрующаго слоя мелкаго песка до 4' (=1,22.ч..), уменьшая въ то же время толщину поддерживающихъ слоевъ, которая вмѣсто 0,50—0,70 м. въ прежнихъ фильтрахъ доводится до Г=0,30 м., или даже замѣняется прямо пористыми поддерживающими плитками изъ тощаго бетона толщиною въ 0,07 м., какъ это сдѣлано въ Парижѣ (фиг. 32).

Песокъ, составляющій фильтрующій слой, долже нъ быть возможно чище; нерѣдко его предварительно промываютъ. Общепринятая крупность зеренъ его измѣняется отъ 0,3 до 1 мм. При этомъ за крупность (или, какъ говорятъ, „эффективную крупность41) песка считаютъ13) размѣръ отверстій такой сѣтки, черезъ которую проходитъ не болѣе 10% объема даннаго песка.

Песокъ для фильтра слѣдуетъ употреблять равномѣрной крупности (однородный).

Въ виду того, что степень однородности играетъ большую роль при фильтраціи, слѣдуетъ всегда принимать во вниманіе „коэффиціентъ однородности" песка. Подъ коэффиціентомъ однородное! и понимаютъ (согласно предложенію Allen Hazen’a, завѣдующаго фильтрами въ Альбани) частное отъ раздѣленія діаметра наиболѣе крупнаго зерна изъ заключающихся въ 60% наимельчайшихъ частицъ на діаметръ наиболѣе крупнаго зерна изъ заключающихся въ 10% наимельчайшлхъ частицъ.

,s) По предложенію „Hoard of Healths* („Совѣта Здравія") Массачусетса. (П?92 г.) Эффективную крупность песка называютъ еще иногда „продуктивною величиною* песка.

Въ Америкѣ не принято употреблять песка, крупность котораго (по вышеуказанному опредѣленію) превышаетъ 0,34 мм., и коэффиціентъ однородности котораго былъ бы менѣе 1,7 или же болѣе 3,0.

Вд> видѣ примѣра, приведемъ требованіе, принятое для фильтровъ

г. Вашингтона: „Песчинки должны быть по составу своему изъ крѣпкихъ породъ, не могущихъ растворяться, и діаметры ихъ должны быть слѣдующіе: не болѣе 0,5% и 1% по вѣсу этихъ песчинокъ должны іимѣть діаметръ меньшій 0,13 мм.; не болѣе 8% по вѣсу должно быть песчинокъ мельче 0,20 мм.; по крайней мѣрѣ 70% по вѣсу должно быть съ діаметромъ меньше 0,83 мм. и не болѣе 90% еъ діаметромъ менѣе • 2,1 мм.. Ни одна частица не должна имѣть болі&е 5 мм. въ діаметрѣ". Количество воды, просачиваюшіееся черезъ слой песка въ единицу времени, зависитъ,. естественно, отъ крупности песка, отъ толщины Улоя, огъ напора при просачиваніи (т. е. отъ разности уровней воды У адъ пескомъ и въ томъ отдѣленіи фильтра, куда поступаетъ черезъ дренажные каналы очищенная вода) и отъ температуры.

Для выраженія скорости просачиванія предложена14) формула:

V =cd2 lj (0,7-} 0,031)

гдѣ V—скорость фильтраціи (другими словами, высота слоя воды, про-пусыаемаіч) фильтромъ), въ метрахъ въ 24 часа, сі—средній діаметръ песчинокъ, въ миллиметрахъ,

И—потеря напора,

1—толщина фильтрующаго песчанаго слоя, въ тѣхъ же единицахъ, какъ потеря напора Ь, t—температура въ градусахъ Цельзія, е—коэффиціентъ, близкій къ 1000.

Эта формула указываетъ важное вліяніе температуры на производительность фильтра: при равныхъ прочихъ условіяхъ, при температурѣ: 0°; 10°; 20 и 30°, количество просачивающейся черезъ филътръ воды мѣняется соотвѣтственно въ отношеніи: 0,70; 1,0; 1,30 и 1,60.

На практикѣ скорость фильтраціи измѣняютъ отъ 5 до 30 см. въ часъ (2"—12" въ часъ), въ зависимости отъ качества фильтруемой воды, причемъ нормальною для воды средняго качества считается скорость 10 см. (=4") въ часъ.

Количество бактерій въ профильтрованной водѣ, для оцѣнки работы фильтра, выражаютъ обыкновенно въ процентахъ отъ первоначальнаго содержанія ихъ въ очищаемой водѣ.

Опыты въ Lawrence привели къ заключенію, что отношеніе содержанія бактерій въ фильтратѣ къ первоначальному содержанію ихъ въ сырой

и) Allen Нагеп’омъ. Этого формулою пользуются для опредѣленія потери напора h.

водѣ, выраженное въ процентахъ, зависитъ исключительно отъ фильтра и скорости фильтраціи и можетъ быть представлено формулою:

№/о =

1 q2d •

2 У \

гдѣ d—средній діаметръ песчинокъ,

1—толщина фильтрующаго слоя,

q—количество воды, проходящее черезъ фильтръ въ сутки, въ милліонахъ галлоновъ на акръ фильтрующей поверхности (1 милліонъ галлоновъ на акръ=0,93 куб. м. на 1 ыв. м.),. На практикѣ существующихъ фильтровъ содержаніе бактерій въ фильтратѣ обыкновенно больше, чѣмъ вычисленное по этой формулѣ.

Въ этой формулѣ процентное отношеніе N принято независящимъ отъ содержанія бактерій въ сырой водѣ, подаваемой на фильтръ. Между тѣмъ, бактеріи, находимыя въ фильт|х>ванніой водѣ, принадлежатъ только частью къ числу бактерій, бывшихъ въ этой водѣ передъ фильтрованіемъ, частью же попадаютъ въ воду изъ фильтрующаго песка15); поэтому при пропусканіи черезъ фильтръ воды, содержащей очень мало бактерій, число но прохожденіи черезъ песокъ фильтра можетъ даже возрасти. Отсюда понятно, что прямая зависимость между числомъ бактерій въ водѣ до и послѣ фильтраціи далеко не всегда можетъ имѣть мѣсто, и приходится присоециниться къ мнѣнію нѣкоторыхъ изслѣдователей1**, полагающихъ, что, при одинаковыхъ прочихъ условіяхъ, содержаніе бактерій вь сырой водѣ вліяетъ на содерлчаліе ихъ въ фильтратѣ только въ случаѣ высокаго первоначальнаго содержанія ихъ (свыше 100.000—

200.000 въ 1 куб. см.); въ случаѣ же меньшаго количества бактерій въ сырой водѣ, прямой зависимости между этими величинами не существуетъ.

Конструкція и расчетъ англійскихъ фильтропъ.

Прежде описанія устройства англійскихъ фтілітровъ. привсдомь общія указанія, изложенныя въ инструкціи Германскаго Императорскаго Санитарнаго Управленія (Kaiserlicher Gesundheitsamt), обязательной для городскихъ водопроводовъ17)-

1) Устройство песочныхъ фильтровъ цѣлесообразно лишь при обезпеченіи надлежащей умѣренной скорости фильтрованія, соотвѣтствую-

“) При бактеріологическомъ' анализѣ слѣдуетъ обращать вниманіе, принадлежатъ ли бактеріи, находимыя въ разное время въ фильтратѣ, къ одному и тому же вижу, или къ разнымъ; въ первомъ сіучаЬ бактеріи попадаютъ въ воду изъ песчанаго слоя фильтра, а во второмъ—онѣ содержались въ сырой водѣ.

lf) Reinsch. „Zentralblatt fur Bacteriologie“ 1891.

1J) Инструкція эта („Gruudsatze fttr die Reinigung von Oberflachenwasser durch Sandfiltration") издана была первопачальыо ігь 1808 г., а затѣмъ, въ измѣненной редакціи, въ 1898 г. Мы приводимъ лишь нѣкоторыя параграфы ея.

щей свойствамъ фильтруемой воды; поэтому необходимо, чтобы площадь фильтровъ была вполнѣ достаточною.

Каждое отдѣленіе фильтра должно имѣть приспособленія, позволя ющія разобщить его отъ провода чистой профильтрованной воды и спустить фильтратъ изъ него въ сточныя трубы, если этотъ фильтратъ окажется плохого качества.

3) Каждое отдѣленіе фильтра должно бытъ устроено такъ, чтобы имъ можно было управлять независимо отъ другихъ отдѣленіи, а равно чтобы была возможна самостоятельная провѣрка притока воды къ нему, напора, и состава воды.. Должны бытъ также приспособленія для полнаго опоражниванія каждаго отдѣленія, независимо отъ другихъ, и для на полной! я водою (послѣ каждой очистки) снизу вверхъ до поверхности леска.

4) Надо, чтобы скорость фильтрованія въ каждомъ отдѣленіи фильтра могла быть приведена къ условіямъ, наиболѣе благопріятнымъ для іцюцесса фильтрованія, была возможно равномѣрна и обезпечена оть быстрыхъ колебаній. Для этого нормальныя колебанія, вызываемыя измѣненіями расхода воды въ теченіе дня, должны быть по возможности уравнены запаснымъ водоемомъ (резервуаромъ) 18).

5) Фильтры должны быть такъ устроены, чтобы на ихъ дѣйствіе не вліялъ перемѣнный горизонтъ воды «ь резервуарѣ чистой воды.

6) Напоръ воды на фильтръ никогда не долженъ быть столь великъ, чтобы могли щюизойти прорывы фильтрующей пленки. Предѣлъ, до котораго можно доводить напоръ безъ вреда для фильтрата, долженъ бытъ опредѣ* енъ для каждаго сооруженія бактеріологическимъ изслѣдованіемъ.

7) Фильтры должны бытъ такъ устроены, чтобы всѣ части поверхности каждаго фильгра дѣйствовали возможно равномѣрно.

8) Стѣны и поля, фильтра должны быть водонепроницаемы, и въ частности должна, быть исключена возможность прониканія нефильтрованной воды въ каналы фильтрованной воды. Для этой послѣдней цѣли необходимо устроить и поддерживать водонепроницаемыми воздушные колодцы каналовъ чистой воды.

9) Толщина песчанаго слоя должка быть достаточна для того, чтобы ни пші какихъ обстоятельствахъ не бытъ уменьшенной очистками болѣе, чѣмъ до 30 сантиметровъ, причемъ рекомендуется всегда, когда позволяютъ условія эксплоатаціи фильтра, не доходить до этого предѣ ла и держаться минимума толщины песчанаго слоя въ 40 сантимегровт.

10) Для непрерывнаго контроля надъ водопроводомъ въ гигіеническомъ отношеніи рекомендуется вездѣ, гдѣ позволяютъ имѣющіяся нч лицо силы, изслѣдовать ежедневно фильтратъ каждаго отдѣленія фильтра. Эго оеоберню важно:

18) Объемъ этого резервуара разсчитывается, какъ объемъ всякаго за ца с наго резервуара, по колебаніямъ потребленія воды въ различные часы сутокъ.

a) послѣ постройки новаго фильтра, пока не установится вполнѣ нормальная работа его;

b) при каждомъ наполненіи фильтра водою послѣ его очистки,— по крайней мѣъѣ на два дня дольше срока, нужнаго для полученія фильтрата утошіетгорительнаго состава;

о) послѣ того, какъ давленіе на фильтръ достигаетъ болѣе двухъ третей установленнаго максимума давленія;

d) когда давленіе надъ фильтромъ вдругъ упадетъ;

e) при всякихъ исключительныхъ обстоятельствахъ, напримѣръ, во время паводковъ и наводненій.

11) Для возможности п}юизводства бактеріологическихъ изслѣдо ваній, указанныхъ въ предыдущемъ пунктѣ, нужно, чтобы фильтратъ каждаго отдѣленія фильтра былъ доступенъ для взятія пробъ воды во всякое рремя.

Приступая къ пр< ектированію англійскихъ фильтровъ, преЯ&е всего опредѣляютъ фильтрующую площадь нхь S. Если Ч—количество фильтруемой воды въ сутки, и V—‘выбранная скорость фильтраціи въ часъ, то общая работающая поверхность фильтровъ должна равняться

Обыкновенно принимаютъ V не болѣе 0,10 м. въ часъ; желательны предварительные опыты фильтрованія той воды, для очистки которой проектируются фильтры.

Общую поверхность 8 распредѣляютъ между нѣсколькими отдѣльными бассейнами фильтра, площадь каждаго мвь которыхъ дѣлаютъ около 2000—2500 кв щ. при крытыхъ фильтрахъ и 3300—4300 кв- м. при открытыхъ19). Называя площадь одного бассейна черезъ s, полу-

g

чимъ число отдѣленій N| = — .

S

Полученное число N, отдѣленій должно работать въ каждый данмый моментъ; но такъ какъ каждое отдѣленіе фильтра время отъ времени подвергается очисткѣ, то необходимо устроитъ не Nx отдѣленій, а больше (N). Если фильтръ (постепенно, но отдѣленіямъ) подвергается очисткѣ п разъ въ году20), и каждая очистка занимаетъ <21) сутокъ, іо каждое отдѣленіе фильтра работаетъ только {365—nt) дней въ году,

*9) Эти размѣры указываются, какъ наивмголыѣйшія, въ сочиненіи Aller Hazen’ar „The filtration of Public Water Supplies".

20) Въ среднемъ около 20.

**) Въ этотъ промежутокъ t входитъ время, необходимое для спуска воды, снятія вгрхыяго загрязненнаго слоя песка, напуска воды и образованія фильтрующей пленки (созрѣванія фильтра). Вь среднемъ, t равно приблизительно 2 — 4 суткамъ.

т. е. въ теченіе

I 365 — nt

rn ~ 365

части іода, и всѣ N\ отдѣленій вмѣстѣ очистятъ въ теченіе года только

— часть всего потребнаго количества воды. Поэтому для очистки полги

наго содоваго расхода воды слѣдуетъ устроить не Nj отдѣленій, а въ т разъ больше, т. е. требуется

м _ 365 _ 365 S

365—nt. 1 365 —nt s

отдѣленій площадью •? каждое.

Найденное такимъ образомъ число N обыкновенно увеличиваютъ на 1 или 2 отдѣленія, на случай ремонта

Для малыхъ установокъ дѣлаютъ не менѣе 3 или 4 отдѣленій.

Отдѣленіямъ фильтра обыкновенно придаютъ въ планѣ прямоугольную форму, съ отношеніемъ сторонъ отъ 2 :1 до 3 : 1.

Стѣны и дно фильтра дѣлаются изъ каменной или кирпичной кладки на цементѣ или, чаще всего, изъ бетона. Если фильтры закрытые, то для поддержанія покрытія устанавливаютъ бетонные же (или каменные) столбы, на разстояніи 3—4 м. ось отъ оси и сѣч. ніемъ около 0,30- -0,40 м. ръ квадратѣ.

Столбы эти перекрываются сводами, также кирпичными (въ полкир-пича) или бетонными; стрѣла подъема сводовъ бываетъ около Иногда примѣняютъ желѣзо-бетонныя покрытія.. Вт» покрытіи дѣлаютъ свѣтовые колодцы и отверстія доя вентиляціи. Сверху покрытіе засыпается землею (слоемъ толщиною въ 3—4 фута).

Внѣшнія стѣны нерѣдко устраиваются въ видѣ ряда цилиндрическихъ сводовъ съ вертикальною осью, обращенныхъ вогнутостью внутрь фильтра; своды эти упираются въ кирпичные или бетонные столбы, воспринимающіе горизонтальную нагрузку стѣнъ (давленіемъ земли). Такимъ устройствомъ достигается экономія въ объемѣ кладки стѣнъ іі уменьшеніе образованія мелкихъ трещинъ въ бетонныхъ стѣнкахъ при измѣненіяхъ температуры (какъ показала практика).

Дно фильтра тоже нерѣдко имѣетъ форму обратнаго свода (между продольными рядами) и устраивается на слоѣ .мятой глины или глинянаго бетона. Дну придается уклонъ по направленію стока воды.

Высота закрытаго фильтра отъ дна бассейна до потолка дѣлается около 3—3,50 метр.; при этомъ разстояніе отъ поверхности песка до потолка должно быть не меньше 1,70 м., для удобства очистки; высота открытыхъ фильтровъ (до обрѣза стѣнокъ) дѣлается нѣсколько менѣе (2,10—3 м.). Высота бассейна слагается изъ высотъ: дренажнаго канала, поддерживающихъ слоевъ (гравія и крупнаго песка), фильтрующаго слоя песка, слоя воды и запаснаго промежутка надъ нимъ.

Дренажъ. Для собиранія профиль'! рованьой воды на днѣ фильтра укладываютъ дренажныя трубы; чаще всего устраиваютъ но срединѣ отдѣленія фильтра, нормально его длинѣ, главный отводный каналъ, и перпендикулярно къ нему, на разстояніи 2,5—4 метра одну отъ другой, водосборныя дрены (см. фиг. 33). Главный каналъ дѣлается обыкновенно бетонпымъ или кирпичнымъ; иногда размѣры его мѣняютъ по длинѣ, какъ на фильтрахъ въ Альбани (фиір 33), но чаще придаютъ одинаковое сѣченіе по всей длинѣ. Для образованія канала можетъ служите также 1 ончарная глазурованная труба.

Главный каналъ иногда устраиваютъ въ нижнемъ концѣ фильтра (какъ въ Варшавѣ, см. фиг. 34 и 35), поперекъ его, укладывая водосборныя дрены вдоль отдѣленія фильтра и придавая дну между дренами наклонъ къ нимъ; въ этомъ случаѣ водосборнымъ дренамъ придаютъ большіе размѣры. Въ Варшавѣ дрены имѣютъ ширину 0,50 м. и вышину 0.45 м.; боковыя стѣнки ихъ сдѣланы изъ кирпича, положеннаго ложкомъ; между кирппчпнами оставлены вертикальные зазоры въ 5 мм., го которымъ вода входитъ въ каналъ, Киршгчіыя стѣнки перекрыты бетонными плитками.

Встрѣчается еще діагональпое расположеніе отводныхъ дренажныхъ каналовъ, если отдѣленіе фильтра имѣетъ въ планѣ форму квадрата (Парижъ, фильтровальная станція Іѵгу; разрѣзъ этого фильтра см. фиг. 36)

Сборными дренамп служатъ дренажныя трубы діаметра 10—15" см.„ или гончарныя трубы діаметра 10—20 см., снабженныя въ верхней по луокружности отверстіями, или, наконецъ, каналы изъ сплошного иля полаго кирпича. Весьма удобно и просто устройство сборныхъ дрен і> по способу Muir: на днѣ фильтра образованы каналы кирпичами, расположенными рядами, высотою въ полікпрпича, съ промежутками между ними, перекрытыми тоже кирпичами плашмя съ открытыми швами (фиц 36 и 37).

Поддерживающіе слои. Для облегченія притока годы къ сборными дренамъ, а также для воспрепятствованія прониканію въ ихъ отверстія мелкаго песка, составляющаго фильтрующій слой, насыпаютъ около дренъ (сверху и съ боковъ ихъ) слой гравія діаметромъ 2,5—5 см., затѣмъ слѣдуютъ 3 или 4 слоя болѣе мелкаго гравія, постепенно уменьшающагося діаметра (обыкновенно діаметръ зеренъ верхняго ряда дѣлаютъ вдвое менѣе предшествующаго ряда). Каждый послѣдующій слой долженъ хорошо покрыть предыдущій, для чего достаточна толщина его 4—8 см. Слои эти называются поддерживающими. Крупность песчинокъ верхняго поддерживающаго слоя должна бытъ такою, чтобы промежутки между песчинками были меньше песчинокъ фильтрующаго слоя.

Тлудгта воды надъ поверхностью фильтрующаго слоя, какъ показалъ опытъ, должна быть приблизительно 0,90 м.—1,0 м. При такой глубинѣ

Фи г. 89.

, « Gr&visr, fare 3 CiiMovx ordinaire* fares

' (ins, caiUatyc fares pbsds ё І5 fa mam svr deux r*ngs de 1 bridges superpostes _ _t

Фиг, 36 и 37,

поверхность песка и фильтрующая пленка подвергаются минимальному вліянію волнъ и теченій, которыя могутъ появляться въ водѣ фильтрующаго бассейна, и возможно достигать довольно высокой потери напора въ фильтрѣ, безъ ухудшенія качества фильтрата.

Толщина всѣхъ указанныхъ слоевъ, а равно глубина воды надъ ними въ различныхъ установкахъ, видна на фиг. 31; приведемъ еще pa r рѣзы фильтровъ Москвы (Рублевскій юдопроводъ) (фиг. 38), Варшавы (фиг. 35) и Парижа (фиг. 36 и 32).

Въ Москвѣ22) надъ дренажнымъ каналомъ уложены слои:

1) гравія крупностью 20—30 мм., толщиною 7 дм.

2) гравія крулностыо 10—16 мм., толщиною 7 дм.

3) гравія крупностью — 4 мм., толщиною 4 дм.

4) пес.ка крупностью — 2 мм., толщиною 2У_ дм.

5) фильтрующій слой песка крупностью 0,50 мм., толщиною 3'5" Толщина слоя фильтруемой воды—4 фута.

Въ Варшавѣ (фиг. 34 и 35) около дренажныхъ каналовъ уложенъ крупный гравій (35 мм. въ діаметрѣ), дальше гравій средней величины (20 мм.), затѣмъ слой мелкаго гравія (8 мм.), въ общей сложности 0,40 м,- толщиною; надъ ними слой крупнаго песка толщиною 0,10 м., и наконецъ фильтрующій слой въ 1,0 м. Наибольшая высота воды надъ пескомъ 0,95 м. *

На чертежахъ 32 и 36 имѣемъ разрѣзъ открытыхъ фильтровъ г. Парижа (Іѵгу), старыхъ и новыхъ (1904 г.): при одинаковой глубинѣ бассейна (2,10 м.) и глубинѣ слоя воды (0,90 м.), старые фильтры имѣютъ фильтрующій слой лшнь въ 0,50 м., и подъ нимъ (сверху внизъ):

слой крупнозернистаго промытаго песка толщиною 0,10 м.

слой гравія средняго въ 0,15 м.

слой гравія крупнаго около 0,20 м

дренажные каналы изъ кирпича, лежащаго плашмя, высотою 0,06 м. (этотъ рядъ кирпича перекрыта вторымъ рядомъ, между кирпичами котораго насыпанъ вышеуказанный крупный гравій).

Въ новыхъ фильтрахъ весь поддерживающій слой (имѣвшій толщину 0,45 м.) замѣненъ пористыми плитками изъ тощаго бетона, размѣромъ 0,50X0,50X0,07 м., уложенными непосредственно на нижній слой кирпича; общая вышина кирпича и плитокъ 0,13 м., что дало возможность увеличить толщину фильтрующаго слоя до 0,87 м.

Пористыя плитки, какъ показалъ опыта-3), вполнѣ хорошо пропускаютъ воду, задерживая въ то же время мелкій песокъ. Въ плитки при изготовленіи закладываются стержни изъ крупчато желѣза (числомъ

Фиг. 34 а.

Фиг. S4 Ъ.

Фиг, 44.

6), что позволяетъ имъ нести нагрузку слоемъ песка.. Кромѣ уменьшеніи необходимой высоты бассейна (при постоянной толщинѣ фильтрующаго слоя), пористыя плитки представляютъ еще другія преимущества: ис- • теченіе фильтрата получается болѣе регулярнымъ; благодаря однородности песчаной загрузки фильтра, облегчается осмотръ фильтра и ремонтъ его стѣнокъ и дна.

Отмѣтимъ еще одну деталь конструкцій новыхъ парижскихъ фильтровъ: по периметру бассейна, у стѣнъ, устраивается дренирующій каналъ, отводящій воду въ сточныя трубы: вода около слѣпокъ фильтровь обыкновенно проскальзываетъ по стѣнкѣ, минуя фильтрующій слой и не профильтровавшись24); при отсутствіи указаннаго канала, эта вода поступаетъ по общему дренажу въ провода чистой воды.

Потеря штора при фильтрован іи слагается изъ потерь въ фильтрующемъ слоѣ, поддерживающихъ слояхъ и дренахъ.

Потеря напора при просачиваніи черезъ фильтрующій слой вычисляется по формулѣ

V = cd2 h (0,7 +0,031) приведенной нами на стр. G5.

Потеря напора въ поддерживающихъ слояхъ чрезвычайно мала и ею можно пренебречь. Потеря напора въ дренажныхъ трубахъ можетъ быть ..предѣлена но формулѣ

Если размѣры выразимъ въ метрахъ (ѵ—въ метрахъ въ секунду), то коэффиціентъ с для дренажныхъ трубъ вычисляется въ зависимости отъ діаметра:

100 ]/ d

0,7+1/ d

На ф»іг 33, указывающей расположеніе дренажныхъ трубъ фильтра въ Ллбани, изображены линіи разныхъ потерь напора въ дренахъ при фильтрованіи воды со скоростью 10 см. въ часъ; какъ видимъ, тѣ частицы воды, которыя поступаютъ въ дрены въ мѣстахъ, наиболѣе удаленныхъ отъ выпускного отверстія, теряютъ лишь 6 мм. напора при протеканіи до выхода изъ фильтра.

Вообще, разсчитываютъ разстояніе между дренами и размѣры дренъ такъ, чтобы расходъ воды по каждой дренѣ соотвѣтствовалъ потерѣ напора не свыше 10 мм

**) Для уменьшенія такого просачиванія но сгѣнкѣ, поверхность боковыхъ отѣ-нокъ фильтра дѣлаюіъ иногда шероховатою.

Ъ

Независимо отъ соображеній о потерѣ напора, разстояніе между дренами нельзя дѣлать чрезмѣрно большимъ еще потому, что тогда вслѣдствіе стремленія частицъ фильтруемой во;цл къ дренамъ по кратчайшему разстоянію, не вся масса фильтрующаго песка работала бы равномѣрна, а лишь воронкообразныя массы песка надъ дренами.

Общую потерю напора на фильтрѣ желательно не доводить болѣе, чѣмъ до 90 см. (3 фута), такъ какъ большій напоръ легко можетъ вызвать прорывы фильтрующей пленки, и вообще при сильномъ заиливаніи фильтрующаго слоя качество фильтрата ухудшается. Въ -Америкѣ нерѣдко допускаютъ напоръ до 6' (180 см.), примѣняя толстый слои фильтрующаго песка (4'), который могъ бы удовлетворительно фильтровать воду и въ случаѣ прорывовъ пленки.

Для каждаго фильтра наибольшая допустимая потеря напора устанавливается наблюденіями за его работой и бактеріологическими анализами фильтрата.

Приборы для напуска и выпуска фгшіьтруемой воды. Тіапускъ неочищенной воды на фильтръ долженъ производиться такъ, чтобы не потревожить находящейся въ немъ воды, а черезъ нее и фильтрующей пленки, которую, какъ мы знаемъ, легко прорвать; другими словами, скорость входящей воды должна быть возможно меньше. Одинъ изъ пріемовъ для этого состоитъ въ томъ, что трубу, подводящую воду на фильтръ, заканчиваютъ двумя вертикальными отростками (помѣщенными въ толщѣ песка), діаметръ каждаго изъ которыхъ равенъ діаметру трубы; верхніе концы отростковъ расширяютъ (края ихъ дѣлаются отогнутыми внару-жу) (фвг. 39). Скорость теченія воды въ питающей трубѣ дѣлаютъ 30 см. въ секунду и менѣе. Иногда (фиг. 40) на поверхности песка у мѣста выхода трубы, во избѣжаніе размыва, укладываютъ желѣзный листа, или же слой булыжнаго камня.

Обыкновенно труба, подающая воду къ фильтру изъ источника (или изъ отстойныхъ бассейновъ), входитъ въ отдѣленную отъ фильтра впускную камеру, въ которой вода теряетъ скорость; труба, подающая воду на фильтръ, выходитъ только изъ впускной камеры, т. е. подъ слабымъ налоіюмъ, мало колеблющимся.

Одинъ изъ типовъ впускной камеры представленъ на фиг. 41 и 42г камера состоитъ изъ желѣзной цистерны, раздѣленной, вертикально перегородкою на. двѣ части и помѣщенной въ бетонный колодезь, высота котораго равна высотѣ фильтрующаго слои. Высота цистерны выше уровня воды на фильтрѣ. Вода входитъ въ первое отдѣленіе цистерны, теряетъ въ немъ скорость, переживается черезъ перегородку во второе отдѣленіе, и лишь черезъ отверстіе внизу наружной стѣнки его выходитъ въ бетонный колодезь. Колодезь этотъ предохраняетъ песокъ отъ размыва.

Для поддержанія постояннаго горизонта воды на фильтрѣ, на трубѣ, подводящей воду, устраиваютъ клапанъ съ поплавкомъ (см. фиг. 40), который при повышеніи уровня воды на фильтрѣ уменьшаетъ впускное

ѳ

п

:Т2Г

Фиг. 18.

отверстіе трубы, а при пониженіи уровня увеличиваетъ его. Однако, на многихъ фильтровальныхъ станціяхъ регулированіе впуска воды производятъ вручную.

Реіулируюіиіе впускъ приборы помѣщаются во впускной камерѣ.

Во все время работы фильтра желательно автоматически поддержи-вать постоянную скорость фильтраціи, такъ какъ всякое измѣненіе скорости фильтраціи ухудшаетъ результаты ея, дѣлая ихъ перемѣнными, и въ то же время дѣлаетъ перемѣнною производительность фильтра. Поэтому необходимо устраивать приспособленіе для впуска и выпуска фильтруемой воды такъ, чтобы скорость фильтраціи оставалась неизмѣнною, и измѣненія ея можно было бы производить, въ случаѣ надоб-шіости**), лишь вручную.

Скорость просачиванія воды черезъ фильтрующій слой, какъ мы знаемъ, зависитъ для каждаго даннаго фильтра, во-первыхъ, отъ толщины пленки и степени заиливанія песка и, во-вторыхъ, отъ высоты напора. При работѣ фильтра пленка утолщается, и просачиваніе воды становится все болѣе затруднительнымъ; поэтому для сохраненія скорости постоянною приходится увеличивать напоръ воды, г. е. разность уровней воды надъ фильтрующимъ слоемъ и въ обводной камерѣ фильтра (отводною камерою называется отдѣленіе, куда поступаетъ изъ дренажныхъ каналовъ профильтрованная вода, и откуда она отводится по трубамъ въ запасный резервуаръ чистой воды).

Такимъ образомъ, дня сохраненія скорости фильтрованія постоянною необходимо или повышать уровень воды надъ пескомъ, или же понижать у}ювень въ отводной камерѣ, или, наконецъ дѣлать одновременно и то и другое.

Въ первомъ случаѣ отводную камеру раздѣляютъ на двѣ части; вь установкѣ фиг 43 отводная камера щюдставляетъ собою металлическую прямоугольную цистерну, раздѣленную вертикальною перегородкою нД два отдѣленія; фильтрованная вода изъ дренажнаго канала поступаетъ въ первое отдѣленіе, оттуда переливается поверхъ перегородки во второе отдѣленіе, а изъ него отводится но трубѣ въ резервуаръ чистой воды. Раздѣляющая цистерну перегородка составлена изъ отдѣльныхъ листовъ и высота ея можетъ быть измѣнена,. Уровень воды въ первомъ отдѣленіи цистерны остается постояннымъ, и количество воды, поступающей на фильтръ, также постоянно; поэтому, при увеличеніи сопротивленія фильтрующаго слоя просачиванію черезъ него воды, поступающая на фильтръ вода будетъ сначала задерживаться надъ'нескомт», пока уровень ея не поднимется настолько, чтобы преодолѣть увеличившееся сопротивленіе просачиванію черезъ фильтръ, и тогда возстановится прежняя скорость фильтраціи. Чтобы напоръ не превзошелъ наибольшей величины,

установленной для даннаго фильтра, устраивается переливная (холостая) труба на наивысшемъ допускаемомъ ууювнѣ.

Другой пріемъ регулированія постоянства расхода, примѣняемый, напр., въ Мос.квѣ на Рублевской станціи (фиг. 44), состоитъ въ постепенномъ автоматическомъ пониженіи уровня воды въ отводной камерѣ; уровень же воды на фильтрѣ устанавливается постояннымъ, путемъ устуюйстна перелдпшой трубы- Постоянная скорость истеченія профиль-'і роваішой воды івъ отводной камеры достигается чѣмъ, что забирный ко

і.епъ грубы подвѣшенъ кт> поплавку, и потому впускное отверстіе трубы всегда находится на опредѣленной глубинѣ подь уровнемъ воды въ отводной камерѣ; количество же протекающей черезъ отверстіе воды, какъ извѣстно, вполнѣ опредѣляется размѣромъ отверстія и глубиною его подъ уровнемъ воды.

Конструкція конца отводной трубы видна на фиг 45, гдѣ представленъ регулирующій приборъ Варшавскихъ филътроръ. Приборъ этотъ состоитъ изъ мѣдной- вертикальной подвижной грубы (діаметромъ 621 мм, і къ верхнему концу которой прикрѣплены два поплавка (общею площадью 1 кв. м.). Въ трубѣ, съ обѣихъ сторонъ, на высотѣ 5 см. ниже уровня вода вырѣзаны отверстія, вышиною 8 см. и длиною 44,5 см. Длину отверстій можно регулировать посредствомъ кольцевыхъ задай жекъ. Положеніе задвижекъ указывается на шкалѣ, и приборъ можно установить на любой расходъ воды.

Подвижная труба охватываетъ вертикальный неподвижный отростокъ отводной трубы, причемъ для уменьшенія тренія при подъемѣ и опусканіи подвижной трубы, вмѣсто плотнаго соприкосновенія ихъ по всей поверхности примѣненъ мѣдный желобчатый сальникъ. Подвижная трубы съ поплавками уравновѣшивается накладываніемъ грузовъ такъ, чтобы отверстія, черезъ которыя вливается вода, находились всегда на точно опредѣленной глубинѣ подь поверхностью воды- Въ ранѣе построенныхъ фильтрахъ регулирующіе аппараты уравновѣшены посредствомъ цѣпи проходящей черезъ блокъ и снабженной противовѣсомъ.

Въ Варшавѣ нѣтъ особыхъ приспособленій для достиженія постоянства уровня воды на фильтрѣ, поэтому при утолщеніи пленки можетъ происходитъ одновременно и пониженіе уровня воды въ отводной камерѣ, и повышеніе его на фильтрѣ.

Напускъ води на фильтръ послѣ очистки дѣлается съ весьма малою с-коуюстью и по направленію снизу вверхъ (черезъ дренажные каналы), чтобы воздухъ изъ слоя песка моіъ постепенно выйти, но тревожа песка и не нарушая однородности слоя его. Вода въ дренажные каналы подается черезъ выпускную камеру съ отдѣленій фильтра, работающихъ въ это время.

Принадлежности фильтра. Мы ознакомились съ устуюйствомъ приспособленій для впуска сырой воды на фильтръ и выпуска очищенной воды съ него. Кромѣ нихъ, при каждомъ отдѣленіи фильтра необходимы:

Фиг. 45.

Фи г. .

Фпг. 47.

1) Переливная („холостая") труба, обезпечивающая, что найвысшііі допускаемый уровень воды на фильтрѣ не будетъ превзойденъ.

2) Спускная груба для опоражниванія фильтра при очисткѣ его; труба эта обыкновенно выходитъ изъ отводной камеры фильтра и снабжена задвижкою (см*, фиг. 34).

Для ускоренія опоражниванія фильтра, устраиваютъ иногда спуекь также на. уровнѣ поверхности фильтрующаго слоя.

3) Вентиляціон.ны. 4 каналы устраиваются для предоставленія свободнаго ухода воздуху, выгоняемому изъ фильтрующаго и поддерживающихъ слоевъ и дренажныхъ каналовъ при наполненіи фильтра водою снизу, а также для предоставленія воздуху свободнаго доступа къ нижнимъ слоямъ фильтрующаго матеріала при опорожненіи фильтра.

Каналы эти устраиваются обыкновенно во всѣхъ стѣнахъ фильтра, на разстояніи 3—5 м. ось отъ оси, сѣченіемъ 12 х 12 см. (т. е. въ полкирпича) ; они сообщаются со слоями гравія, лежащими непосредственно ш>ль с чоемъ крупнозернистаго песка, вслѣдствіе чего воздухъ, заполняющій промежутки гравія, находитъ себ'ѣ свободный проходъ къ воздуху, находящемуся поверхъ песка -въ фильтрѣ.

Сообщеніе воздуха, находящагося надъ поверхностью фильтра, сь наружнымъ воздухомъ (въ закрытыхъ фильтрахъ) устанавливается черевъ свѣтовые колодцы, устраиваемые надъ перекрытіемъ фильтра (на взаимномъ разстояніи около 10 м. центръ отъ центра) Фип. 46 представляетъ свѣтовой и вентиляціонный колодезь Варшавскихъ фильтровъ; штейнгутовый колпакъ прикрытъ шттппутовою же крышкою, подни маемою для освѣщенія фильтра Крышка колпака чаще устраивается стеклянною для освѣщенія.

Для усиленія вентиляціи фильтроръ ітоіда у верхняго и нижняго концовъ фильтра въ наружныхъ стѣнахъ устраиваютъ каналы, сообщающіеся съ наружнымъ воздухомъ. Фиг. 4.7 представляетъ подводящій вентиляціонный каналъ Варшавскихъ фильтровъ; притокъ воздуха регулируется заслонкою; у противоположнаго конца фильтра устроены кирпичныя вентиляціонныя трубы для отвода воздуха.

Открытые и закрытые фильтры отличаются по конструкціи только тѣмъ, что одни перекрыты и перекрытіе ихъ засыпано землею, другіе же не перекрыты.

Преимущество открытыхъ фильтровъ—меньшая стоимость, главные же недостатки ихъ—полная незащищенность воды отъ внѣшняго за грязнеиія, быстрое, развитіе (лѣтомъ) водорослей, воц,\ щее къ быстрому засоренію фильтра, и прогрѣвапіе воды лѣтомъ и образованіе льда зимою.

Образованіе льда чрезвычайно затрудняетъ очистку фильтра и сильно увеличиваетъ ея стоимость; кромѣ того, песокъ фильтра также можетъ промерзать, особенно во время очистки фильтра, что ведетъ къ нарушенію правильности дѣйствія фильтра. При глубокомъ промерзаніи

воды на фильтрѣ, замѣчаемомъ около стѣнъ фильтра, нерѣдки также поврежденія фильтрующей пленки.

А- Ilazen считаетъ необходимымъ устраивать крытые фильтры вездѣ, гдѣ средняя температура января ниже 0°.

Эксплоатація англійскихъ фильтровъ.

Ознакомятъ съ у<п ройствомъ отдѣльныхъ частей и принадлежностей англійскихъ фильтровъ, прослѣдимъ подробно за ходомъ ихъ работы л за всѣми маневрами, необходимыми для управленія ими.

Разсмотримъ инструкцію для управленія англійскими фильтрами въ Miiggelsee для г. Берлина.

Филъгры эта представлены на фиг. 40 и 48, а схема расположенія впускныхъ и выпускныхъ приспособленій на фиг. 49.

Сырая вода впускается сначала во входную камеру черезъ отверстіе трубы 71 (фиг. 40 и 49), регулируемое поплавкомъ, и уже изъ этой камеры переходитъ на фильтръ черезъ трубу, оканчшшоіцуюся надъ поверхностью песка двумя устьями.

Опиленная вода изъ древъ попадаетъ въ водоеборпую камеру, изъ не.і переходитъ въ регулирующую камеру (служащую, какъ увидимъ ниже, для регулированія расхода воды и потери напора при фильтрованіи), и лишь оттуда въ выходную камеру, изъ которой идетъ по отводной трубѣ д въ резервуаръ чистой воды.

Приведемъ содержаніе инструкціи для управленія фильтрами въ Muggolsee въ Берлинѣ, изданной въ 1895 г.

Инструкція для управленія фильтрами.

§ 1. Наполненіе фильтровъ. Приведеніе въ дѣйствіе подготовленнаго фильтра начинается ею наполненіемъ, которое состоитъ въ удаленіи воздуха, заключающагося въ порахъ песка, путемъ введенія воды черезъ дно фильтра. Вода эта берется изъ резервуара фильтрованной воды и поступаетъ по трубѣ А (см. рис. 49); она поступаетъ въ камеры въ на. правленіи, обратномъ указываемому на чертежѣ стрѣлками; и переходитъ въ регулирующую камеру черезъ задвижку В. Затѣмъ открываютъ задвижку С, но лишь настолько, чтобы для наполненія водою филъ-ч рующаго бассейна до уровня песка понадобилось 10 часовъ; поплавокъ М, помѣщенный въ открытой вертикальной трубѣ, сообщающейся съ фильтромъ, указываетъ постепенный подъемъ воды въ песчаномъ слоѣ.

Если бы вода поступала на фильтры слишкомъ быстро, въ песчаномъ глоѣ могли бы образоваться пространства, заполненныя воздухомъ, которыя мѣшали бы правильному ходу фильтрованія и впослѣдствіи могли бы вызвать движенія (прорывы) песка.

Когда вода поднимается на 0,10 м. выше уровня песка, закрываютъ ьадвижки В и С’, и открываютъ задвижку Е, черезъ которую входитъ не-

фильтрованная вода; задвижку Е слѣдуетъ открывать медленно, чтобы сильная струя воды не потревожила поверхности песка; только послѣ подъема воды на 0,50 м. надъ пескомъ, задвижку Е открываютъ вполнѣ, для ускоренія поступленія воды.

Уровень воды на фильтрѣ никогда не долженъ повышаться быстрѣе, чѣмъ на 0,12 м. въ часъ, чтобы скорость движенія воды не была чрезмѣрною.

Поступленіе воды регулируютъ до тѣхъ поръ, пока она не достигнетъ уровня переливной трубы. Автоматическій клапанъ II регулируетъ наполненіе фильтра.

§ 2. Ходъ фильтрованія. Профильтрованную воду пускаютъ для по-'і ребленія лишь черезъ 24 часа по наполненіи фильтра, когда поры песка успѣютъ заполниться иломъ. Если это невозможно25), слѣдуетъ, по крайней мѣрѣ, увеличивать расходъ фильтруемой воды весьма медленно. Постепенное увеличеніе расхода достигается медленнымъ подъемомъ задвижки С; уровень воды въ реіулирующей камерѣ сначала стоитъ не болѣе, какъ на 0,04 м. выше водослива у, затѣмъ понемногу поднимается и, наконецъ, достигаетъ нормальной высоты 0,19 м. Въ это время фильтръ достигаетъ своего нормальнаго расхода, равнаго 2,5 куб. метра въ сутки га Ікв. м. поверхности песка.

Открывъ ыіускъую задвижку Е, рабочій долженъ слѣдить, чтобы автоматическая задвижка И постоянно поддерживала воду въ фильтрѣ га уровнѣ переливной трубы 25); вмѣстѣ съ тѣмъ, опуская или поднимая задвижку С, рабочій заставляетъ уровень воды въ регулирующей камерѣ оставаться на 0,19 м. выше водослива.

Измѣненія уровня воды на фильтрѣ, въ водосборной и регулирующей камерахъ указываются посредствомъ поплавковъ М, X и Р, на шкалѣ, укрѣпленной на стѣнѣ зданія.

Весьма важно помѣшать всякимъ внезапнымъ измѣненіямъ давленія, которыя, передаваясь на слой ила, постепенно отложившагося на поверхности песка, тотчасъ уменьшаетъ прозрачность профильтрованной воды. Такое же вліяніе оказываетъ всякое внезапное измѣненіе расхода проходящей черезъ фильтръ воды. Чтобы избѣгнуть этой опасности п обезпечить однообразный расходъ, наблюдающій за фильтромъ рабочій долженъ непрерывно слѣдить за поддержаніемъ постояннаго уровня въ регулирующей камерѣ.

Когда вода достигла нормальнаго уровня, сопротивленіе просачиванію воды черезъ песокъ правильно и постепенно возрастаетъ съ увели-ченіемъ толшины слоя илистыхъ отложеній на фильтрѣ; эго заставляетъ постепенно и методически поднимать задвижку С.

г5) В г, случаѣ боіыпой потребности іть подѣ, нсудоилетворяеыой остальными работающими фильтрами. (FT. К.\

**) Не иоказвннон на чертежахъ.

При нормальной работѣ фильтра, не слѣдуетъ поднимать эту задвижку такъ, чтобы разность уровней воды на фильтрѣ и въ водосборной камерѣ превосходила 0,50 м.; эта разность, вначалѣ равная нулю, постепенно возрастаетъ; когда она достигнетъ 0,50 м., и нормальный расходъ черезъ водосливъ у не можетъ быть поддержанъ, надо прекратить работу •фильтра и очистить его.

Послѣ нѣсколькихъ недѣль работы фильтра, органическія вещества* задержанныя на его поверхности, могутъ разлагаться и лѣтомъ загни-л*ать. Пропусканіе воды черезъ этотъ гніющій матеріалъ является опаснымъ. Признакомъ начавшаюся броженія служатъ губчатыя массы, всплывающія на поверхность фильтруемой воды; эти массы поднимаются съ поверхности песка и состоятъ изъ смѣси различныхъ веществъ съ гагами. При появленіи ихъ надо останавливать работу фильтра и очищать его.

§ 3. Опоражниваніе и очистка фильтра-. Сначала закрываютъ впускную задвижку; открываютъ А и задвижки FF, находящіяся на перелив-иойной трубѣ, доходящей до уровня песка въ фильтрѣ. Когда вода понижается до этого уровня, открываютъ В и О; так. обр. вода, остававшаяся ьъ слоѣ песка, стекаетъ, и фильтръ опустошается до дна, причемъ ни поверхность, ни масса песка, не будутъ затронуты сильными струями воды. При удаленіи воды изъ песка и поддерживающаго гравія, воздухъ заполняетъ пустоты; для облегченія доступа воздуха, вдоль стѣнокъ фильтра расположены вертикальныя трубы. Когда фильтрованіе производится вполнѣ согласію съ указаніями § 2, илистыя отложенія не проникаютъ глубоко въ песокъ и остаются почти цѣликомъ на поверхности. Поэтому для очистки фильтра достаточно снять песокъ на глубину 0,01 м.

Очистка поверхности фильтра требуете опытныхъ рабочихъ; нужно особенно стараться не снять слишкомъ глубокій слой песка; отъ этого зависитъ стоимость очистки. Песокъ, снятый съ каждой части фильтра, перекрытой сводомъ, поверхностью 19 кв. метр., собирается въ кучу въ срединѣ этой части; когда всѣ кучи собраны, ихъ свозятъ Fa тачкахъ въ спеціальное міѣсто свалки. Поверхность оставшагося песка выравниваютъ инструментомъ, похожимъ на деревянныя грабли безъ зубцовъ, стараясь какъ можно меньше бороздить уплотнившуюся поверхность.

Поверхность песка устроена съ уклономъ 0,06 м. между клапанами F п противоположною стѣною, чтобы облегчить удаленіе воды; надо обратить вниманіе на сохраненіе этого уклона. Когда фильтръ опорожненъ, надо, если возможно, оставить его на нѣкоторое время въ соприкосновеніи съ атмосфернымъ воздухомъ; его оставляютъ порожнимъ и, если нѣтъ „ морозовъ, оставляютъ открытыми освѣтительные колодцы въ сводахъ, чтобы обезпечить вентиляцію. Зимою же, во избѣжаніе образованія лѣда, •стеклянныя крышки этихъ колодцевъ закрываютъ досками, чтобы помѣшать лучеиспусканію теплоты.

Изъ одиннадцати фильтровъ каждаго изъ четырехъ отдѣленій, достаточно восьми, при нормальной ихъ производительности, для питанія водоподъемныхъ насосовъ; такимъ образомъ, при нормальныхъ условіяхъ-въ каждомъ отдѣленіи работаютъ 8 фильтровъ, а 3 служатъ запасными.

Чтобы не было напраснаго передвиженія досокъ, по которымъ катаютъ тачки, процессъ очистки долженъ производиться послѣдовательно, въ строгомъ порядкѣ, опредѣленномъ заранѣе-

§ 4. Возобновленіе песка. Снятый при очисткѣ песокъ замѣняется новымъ лишь послѣ нѣсколькихъ очистокъ, такъ какъ было бы затруднительно уложить на мѣсто тонкій слой песка и пришлось бы часто прерывать работу фильтровъ на болѣе продолжительное время.

Фильтрующее дѣйствіе слоя песка постепенно ослабѣваетъ по мѣрѣ, уменьшенія его толщины, хотя процессъ фильтраціи идетъ удовлетворительно при уменьшеніи первоначальной толщины слоя песка (0,60 м.) даже наполовину. Поэтому замѣна песка производится при уменьшеніи толщины слоя на 0, 20 м. Для вывозки песка надо пользоваться небольшою партіею рабочихъ; чѣмъ меньше число рабочихъ, тѣмъ короче остановки каждаго изъ нихъ на пескѣ при приходѣ и уходѣ.

Время отъ времени, боковыя стѣнки и колонны, поддерживающія своды бассейны, должны быть очищаемы отъ органическихъ осадковъ на. нихъ. Очистку производятъ водою, съ плотовъ или небольшихъ лодокъ. Эти осадки на стѣнахъ способствуютъ развитію микроорганизмовъ, которые могутъ вредить качеству воды; поэтому необходимо ихъ удалять.

§ 5. Промывка песка. Удаляемый съ фильтровъ песокъ промывается и можетъ быть снова употребленъ. Промывка должна быть настолько тщательною, чтобы проба промытаго песка, положенная въ сосудъ съ прозрачною водою, вовсе не замутила воду. Для этого слѣдуетъ соблюдать слѣдующія предосторожности:

а) Продолжительность промывки слѣдуетъ регулировать сообразно съ крупностью песка и количествомъ и характеромъ илистыхъ отложеній, путемъ уменьшенія числа оборотовъ промывного барабана въ минуту, при постоянномъ расходѣ промывной воды.

в) Въ то же время слѣдуетъ повысить уровень воды въ промывномъ барабанѣ.

Неорганическія загрязненія, составляющія илъ, легко выдѣляются промывкою. Но органическія вещества, какъ напр., водоросли, причиняютъ серьезныя затрудненія, ихъ трудно удалить, если не промывать немедленно влажнаго песка, снимаемаго съ фильтровъ, а оставлять его въ кучахъ при температурѣ, благопріятной для развитія этихъ растеній. Такимъ образомъ, слѣдуетъ промывать грязный песокъ, по возможности., тотчасъ по снятіи его съ фильтра.

Очистка фпльтроіп».

Когда валоръ воды, требуемый для фильтрованія, достигнетъ на какомъ-либо отдѣленіи фильтра того предала, который допускается для даннаго фильтра, напускъ воды въ это отдѣленіе прекращаютъ, воду спускаютъ (иногда всю, но обыкновенно лишь до уровня сантиметровъ на 30 ниже поверхности песка), и производится очистка фильтра. Очистка эта состоитъ въ удаленіи загрязненнаго поверхностнаго слоя песка, на глубину 1—2 см., гдѣ собирается наибольшее число бактерій.

Очистка чаще всего производится руками, посредствомъ лопаты, рабочими, идущими осторожно по песку. Грязный песокъ собираютъ въ кучи и отвозятъ тачками (по катальнымъ доскамъ), или вагонетками, для промывки, или на свалку; послѣднеее дѣлается въ мѣстностяхъ, гдѣ песокъ дешевъ.

Техника очистки фильтровъ сдѣлала большіе успѣхи въ Америкѣ въ послѣдніе годы.

Въ Филадельфіи на фильтрахъ, выстроенныхъ въ 1900 г., грязный песокъ удаляютъ съ фильтра переносными эжекторами. Эжекторъ (фиг.

50) состоитъ изъ желѣзной вагонетки, въ формѣ воронки, помѣщаемой недалеко отъ рабочаго, въ которую бросаютъ лопатами грязный песокъ; песо кт. попадаетъ сначала на сито, а затѣмъ подъ струю воды (изъ подводящаго трубопровода), увлекающую его въ отводящій трубопроводъ, идущій къ мѣсту промывки песка. Сито также можетъ быть промыто водою изъ полуторадюймовой трубки, соединенной съ подводящимъ трубопроводомъ. Вдоль всего фильтра укладываются двѣ трубы—подводящая воду подъ напоромъ (с1=2:ѴС") и отводящая воду съ пескомъ (d= 3“); на этихъ трубахъ около мѣстъ установки эжектора устроены отростки, къ которымъ и присоединяется эжекторъ посредствомъ каучуковыхъ трубокъ. Эжекторъ вѣситъ 72 кгр. и можетъ отвести 3—4,5 куб.

м. песка въ часъ (при обслуживаніи тремя рабочими).

Этотъ способъ далъ весьма хорошіе результаты и примѣняется еще въ Вашингтонѣ, въ которомъ съ 1909 г. для возвращенія промытаго песка съ мѣста на фильтръ пользуются также эжекторами.

Весьма удачный способъ примѣняется съ 1907 г. въ Бруклинѣ (фиг.

51) . При очисткѣ фильтра прекращаютъ напускъ воды на фильтръ и спускаютъ воду до уровня на нѣсколько дюймовъ выше поверхности песка; затѣмъ открываютъ спускныя трубы, расположенныя нѣсколько ниже поверхности песка (справа по чертежу), по которымъ и стекаетъ вода, стоявшая надъ пескомъ. Тогда открываютъ краны промывной трубы (слѣва по чертежу), промывная вода распредѣляется по каналу, идущему вдоль фильтра, переливается сильною струею черезъ его края на поверхность песка и протекаетъ по ней горизонтальнымъ потокомъ. Въ это время рабочіе, стоя на пескѣ, подметаютъ его поверхность метлами; вся грязь уносится водою въ дренажныя трубы.

Фи г. 52.

Наконецъ, въ новѣйшее время примѣняются еще два способа очистки песка на мѣстѣ, безъ перенесенія его далеко отъ фильтра.

По способу Nichols, примѣняемому съ 1909 г. на нѣкоторыхъ фильтрахъ въ Филадельфіи, обыкновенный переносный эжекторъ выбрасываетъ грязный песокъ въ „сепараторъ", который также передвішіется вдоль фильтра. Сепараторъ (фиг. 52) состоитъ изъ закрытаго цилиндра съ коническимъ дномъ, въ которомъ укрѣплена отводная труба (съ краномъ) для выхода изъ сепаратора песка послѣ ирсмывки. Внутри цилиндра имѣется система мѣшалокъ. Песокъ поступаетъ въ- сепараторъ сверху и встрѣчается со струею промывной воды, идущею въ сепараторъ снизу вверхъ; количество воды раечитано такъ, чтобы песокъ не выносился водою въ водосливную трубу, отверстіе которой, сверхъ тою, защищено сѣткой. Песокъ выходитъ (внизу цилиндра) совершенно чистымъ. Сепараторъ передвигается на колесахъ по рельсамъ, проложеннымъ вдоль фильтра.

Укажемъ на способъ Blaisdell. который далъ настолько благопріятные результаты на маленькихъ установкахъ, гдѣ онъ примѣнялся, и на опытныхъ установкахъ Нью-Іорка, что теперь его предполагаютъ ввести на фильтрахъ Кротонскаго водопровода въ ІІью-Іоркѣ, которые будутъ величайшими въ мірѣ.

Приборъ Blaisdell ’я состоитъ изъ опрокинутаго дном'д кверху ящика, который приставляется подъ водой» фильтра къ поверхности песка и удерживается въ опредѣленномъ положеніи Іа равно и передвигается) при помощи подвижной платформы, опирающейся на каменныя продольныя стѣнки фильтра. Платформа передвигается вдоль фильтра, а ящикъ —вдоль платформы (т. е. поперекъ фильтра), а также вверхъ и внизъ; всѣ движенія производятся посредствомъ электричества и управляются и контролируются однимъ человѣкомъ. Въ ящикѣ находятся вращающіеся полые горизонтальные стержни, съ полыми же вертикальными зубцами на нихъ, снабженными отверстіями; ось. вращенія стержней также полая, и черезъ нее подается вода подъ напоромъ. Такимъ образомъ приспособленія внутри ящика сходны съ приспособленіями для промывки песка въ американскомъ фильтрѣ системы Белля (см. фиг. 70), съ которымъ мы ознакомимся ниже.

Ящикъ передвшаетея по фильтру, стержни вращаются около оси, и ихъ зубцы, опущенные на нѣкоторую глубину въ песокъ, разрыхляютъ его, промывая въ то же время тонкими, но сильными струйками воды, выходящими изъ отверстій на зубцахъ. Къ ящику присоединенъ і вверху) центробѣжный насосъ, высасывающій загрязненную воду, въ количествѣ немного большемъ, чѣмъ подается въ то же время чистой воды для промывки песка; вода изъ насоса отводится въ сточныя трупы.

Промежутокъ времени между послѣдовательными очистками фильтра зависитъ, какъ мы уже упоминали, отъ количества фильтруемой воды и особенно отъ ея качества. Такъ наир., въ Лондой» въ 1884 г. при-

по

ходилось чистить фильтры послѣ пропусканія черезъ 1 ко. метръ поверхности песка отъ 40 до 127 куб. метровъ воды, тогда какъ въ 1892 г., послѣ увеличенія объема отстойныхъ бассейновъ, очистка происходила послѣ пропусканія 68—147 куб. метровъ Въ разныхъ городахъ Германіи очистка происходитъ послѣ прохожденія черезъ 1 кв. м. отъ 26 куб. воды (Бременъ) до 66 к. м. (Штутгартъ). ІІри средней скорости фильтраціи 0,10 м. въ часъ, получаемъ промежутокъ времени между очистками въ Германіи 11—28 дней.

Въ Варшавѣ очистка фильтровъ совершается 15—20 разъ въ годъ 27).

Созрѣваніе фильтра. Послѣ каждой очистки фильтра приходится, какъ мы уже знаемъ, спускать профильтрованную воду въ водостокъ, въ виду неудовлетворительности очистки, пока фильтръ не созрѣетъ; на созрѣваніе фильтра требуется около 12—24 часовъ. При этомъ, для контроля работы фильтра, необходимо производить анализы воды до возстановленія фильтрующей пленки.

Когда, nocjja нѣсколькихъ очистокъ, толщина песчанаго слоя значительно уменьшится и дойдетъ до минимума, установленнаго для данна. о фильтра (минимумъ устанавливаютъ на основаніи результатовъ бактеріологическихъ анализовъ) 28), надо добавить новаго песка для возстановленія первоначальной толшины фильтрующаго слоя.

Послѣ этого для созрѣванія фильтра требуется гораздо болѣе времени, чѣмъ послѣ очистки: по Piel'ke. надо спускать фильтрованную воду въ водостоки въ теченіе первыхъ 6 дней работы фильтра.

Созрѣваніе фильтра идетъ тѣмъ медленнѣе, чѣмъ чище вода; поэтому для искусственнаго ускоренія образованія пленки иногда къ фильтруемой во Да добавляютъ сѣрнокислаго глинозема или солей желѣза, которые образуютъ клейкій слой на поверхности песка.

При началѣ или возобновленіи работы фильтра, его наполняютъ водою снизу, черезъ дрены, чтобы воздухъ, заполнявшій промежутки меж ду песчинками, могъ выйти; воду слѣдуетъ впускать медленно, чтобы ударами струи не нарушить равномѣрности слоя песка.

Для избѣжанія одновременной замѣны песка въ нѣсколькихъ отдѣленіяхъ фильтра, полезно при устройствѣ засыпать песокъ въ различныхъ отдѣленіяхъ на разную глубину. Въ Филадельфіи фильтры Belmont были загружены пескомъ на глубину 28, 31, 34, 37, 40 и 43 дюйма.

Отмѣтимъ еще, что потеря времени на очистку фильтровъ почти одинакова зимою и лѣтомъ, т. к. зимою фильтрующая пленка образу ется медленнѣе, лѣтомъ же, хотя фильтръ быстрѣе созрѣваетъ, но быстрѣе и засоряется, такъ какъ сильнѣе развиваются микроорганизмы и требуется болѣе частая очистка его.

эЬс&ОІІѴГ ГС ‘Л

Ѵі

г

Фи г. 53с.

Черезъ нѣкоторые промежутки времени (лѣтъ 10—15), весь песокъ фильтра и поддерживающіе слои удаляютъ, все отдѣленіе фильтра под-вергаютъ вентиляціи и стерилизаціи и заряжаютъ новымъ пескомъ.

Промывка песка.

ІІри высокихъ цѣнахъ на чистый кварцевый песокъ, потребный для загрузки фильтровъ, выгодно при перегрузкѣ фильтровъ вновь укладывать старый лесокъ, очищенный промывкою.

Обыкновенно во дворѣ фильтровальной станціи устанавливаютъ спеціальныя приспособленія для промывки песка водою подъ напоромъ. Промывка производится или непосредственно струею воды изъ рукава, пускаемою на кучу песка въ каменной ямѣ, черезъ края которой переливается вода (Антверпенъ),, или же промывными барабанами или эжекторами Кертинга. Чѣмъ примитивнѣе способъ промывки, тѣмъ больше воды на нее расходуется.

На фиг. 53 представлено приспособленіе, примѣняемое въ Цюрихѣ, сш тояіцсе изъ промывного барабана и сепаратора. Барабанъ, обыкновенно наклонный, вращается вокругъ своей оси (въ Цюрихѣ—посредствомъ водяного двигателя); грязный песокъ поступаетъ съ одного, а вода—съ другого конца барабана и находятся въ продолжительномъ соприкосновеніи благодаря перегородкамъ, винтообразно расположеннымъ внутри цилиндра и невполнѣ преграждающимъ сѣченіе цилиндра, которыя при вращеніи захватываютъ и передвигаютъ песокъ.

По выходѣ изъ барабана песокъ падаетъ на частое сито, на которомъ онъ еще разъ поливается водою; значительная часть песка проходитъ черезъ это сито; желательно отсортировать гравій, и для этого песокъ, не прошедшій черезъ сито, поступаетъ въ сепараторъ (барабанъ съ ситами различной крупности), гдѣ просѣваніемъ сортируется но крупности частицъ.

Стоимость промывки 1 куб. м. песка въ Цюрихѣ—1 фр.—1,30 фр. (т. е. 38—50 коп.).

Па фиг. 54 и 55 изображенъ эжекторный аппаратъ для промывки песка Грязный песокъ съ фильтровъ свозятъ на наклонный бетонный лотокъ, съ котораго постепенно спускаютъ лопатами въ первую металлическую воронку; въ ту же воронку поступаетъ по трубкѣ.сверху промывная вода, разжижающая песокъ. Въ воронкѣ установлены трубки эжектора (фиг. 55); вода подъ напоромъ входитъ по нижней (узкой) трубкѣ и увлекаетъ за собою въ верхнюю трубку песокъ изъ воронки. Песокъ вмѣстѣ съ водою выносится на наклонный металлическій желобъ, оканчивающійся надъ второю эжекторною воронкою, совершенно такого же устройства, какъ первая. Всѣ воронки, кромѣ первой, имѣютъ боковые водосливы, черезъ которые грязная вода переливается въ отводящій желобъ.

ІІрн перемѣщеніяхъ песчинокъ струею эжектора, онѣ энергично обмываются; растворенная грязь, какъ болѣе легкая, всплываетъ и пе-

Plan

\

Фи г. 55.

реливается черезъ водосливъ, песчинки же осѣдаютъ на днѣ воронки, съ котораго вновь захватываются струею слѣдующаго эжектора.

Изъ послѣдняго эжектора песокъ выходитъ совершенно очищеннымъ. Эжекторный промывной аппаратъ установленъ, между прочимъ, въ Гамбургѣ, гдѣ для 18 фильтровъ, общею площадью 13,70 гектаровъ, имѣются 4 промывныхъ камеры, съ однимъ аппаратомъ въ каждой; производительность каждой камеры—4 куб. м. песка въ часъ, при расходѣ 15— 20 куб. м. промывной воды на 1 куб. м. песка; стоимость очистки около 40 коп. на 1 куб. м. Для обслуживанія каждаго аппарата требуется трое рабочихъ.

Стоимость устройства и эксплоатаціи англійскихъ

фильтровъ.

Стоимость устройства песочныхъ фильтровъ сильно измѣняется въ зависимости отъ. количества и свойствъ фильтруемой воды, способа покрытія фильтровъ, отъ цѣнъ на рабочія руки и матеріалы и мѣстныхъ условій.

Отъ качества воды зависитъ допустимая скорость фильтрованія и, слѣдовательно, площадь фильтровъ, требуема» для очистки даннаго объема воды въ сутки. Поэтому стоимость устройства фильтровъ правильнѣе опредѣлять съ одного квадратнаго метра ихъ фильтрующей поверхности, а не съ единицы объема фильтруемой воды.

Стоимость эксплоатаціи фильтровъ, кромѣ вліянія единичныхъ цѣнъ на матеріалы'и работу, зависитъ также, главнымъ образомъ, отъ характера фильтруемой воды; существенную часть эксплоатаціониыхъ издержекъ составляютъ расходы но очисткѣ фильтровъ, промежутки же между послѣдовательными очистками зависятъ отъ свойствъ воды и ея примѣсей.

Приведемъ стоимость устройства нѣкоторыхъ англійскихъ фильтровъ (стоимость фильтрующихъ бассейновъ, не считая насосовъ, наружныхъ трубопроводовъ и т. п.), отнесенную къ 1 кв. м. фильтрующей поверхности.

Открытые фильтры. Лондонъ . 12—20 руб.

Гамбургъ 16 п

Neuilly'Sur-Marne .... 23 9

Pougheepsie (Нью Іоркъ) . 36 9

Herdson (Нью-Іоркъ). . . 34 п

Закрытые фильтры: Берлинъ 32 п

Цюрихъ 46

Филадельфія (Belmont) . . 75 0

Варшава . 38—48 9

(Въ Цюрихѣ въ стоимость фильтровъ включена также стоимость предварительныхъ фильтровъ; въ Филадельфіи включена стоимость двухъ

большихъ отстойныхъ резервуаровъ, позволяющихъ значительно увеличить производительность одного квадратнаго метра фильтрующей площади).

Стоимость эксплоатаціи фильтровъ, не считая процентовъ и погашенія капитала, израсходованнаго на устройство фильтра, отнесенная къ 1 куб. метру профильтрованной воды20), въ Германіи колеблется между 0,08—0,16 коп., поднимаясь въ рѣдкихъ случаяхъ (Альтона) до 0,25 коп.; въ Англіи: въ Ливерпулѣ около 0,06 коп., въ Лондонѣ средняя стоимость за періодъ 1880—1895 гг. для восьми компаній, снабжающихъ водою различныя части города, колеблется отъ 0,04 до 0,08 к.; разница въ стоимости за отдѣльные года весьма значительна I иногда въ одномъ году стоимость вдвое болѣе другого года) и увеличивается въ особенности отъ появленія льда на открытыхъ фильтрахъ.

Вообще стоимость эксплоатаціи открытыхъ фильтровъ выше, чѣмъ •закрытыхъ.

Стоимость эксплоатаціи фильтровъ „Compagnie Generale des Eaux“ во Франціи въ 1897 г. выразилась слѣдующими цифрами (по-прежнему, съ 1 куб. м. профильтрованной воды):

Эксплоатація фильтровъ..........0,43 см 0,25 см. 0,15 см.

Обслуживаніе водпподъемн. машинъ . 0,20 „ 0,15 „ 0,02 „

Проценты и погашеніе капитала . . 0,47 „ 0,40 „ 0,43 „

Всего .... 1,1 см =0,8 см.=0,6 см.= =0,44 к. =0,32 к. =0,24 к.

Эксплоатація въ Цюрихѣ, со включеніемъ процентовъ (4%) и погашенія (2%) обходится: при открытыхъ фильтрахъ 0,37 коп. и при закрытыхъ—0,34 коп.

Наконецъ, въ Америкѣ средняя стоимость эксплоатаціи фильтровъ (безъ машинъ, процентовъ и амортизаціи) измѣняется отъ 0,09 до 0,16 кои. (послѣдняя цифра относится къ открытымъ фильтрамъ въ случаѣ ’іорозовъ).

Достоинства и недостатки англійскихъ фильтровъ.

Песочные англійскіе фильтры, при малой скорости фильтрованія, надлежащемъ устройствѣ и уходѣ, даютъ высокую степень очистки воды, достигающую иногда задержанія 98—99% содержащихся въ водѣ бактерій; они удаляютъ муть въ количествѣ 50—75 вѣсовыхъ частей на милліонъ частей воды (т. е. 50—75 мгр. на литръ) и уменьшаютъ окраску воды, вызванную органическими (растительными) примѣсями, на 20—30%. Пока составъ фильтруемой воды не подвергается рѣзкимъ

**) По даннымъ Debauve efc Imbeaux („Assainissement des Villes. Distribution •des eaux‘ I, 595).

измѣненіямъ (обыкновенно появляющимся весною въ рѣчной водѣ), результаты дѣйствія песочныхъ фильтровъ не подвержены замѣтнымъ колебаніямъ, а потому и качество фильтрованной воды можно считать постояннымъ.

Изъ числа недостатковъ, связаннымъ съ дѣйствіемъ песочныхъ фильтровъ*0) укажемъ, какъ существенные, слѣдующіе:

Ro-первыхъ, фильтрованіе происходитъ медленно, и вслѣдствіе этого требуется значительная площадь для устройства фильтровъ.

По-вторыхъ, очистка загрязненнаго фильтра требуетъ много времени if труда, и соприкосновеніе ногъ рабочихъ съ фильтруемымъ матеріаломъ, которое не устранено даже въ усовершенствованныхъ американскихъ способахъ очистки, не можетъ считаться желательнымъ съ сани-

т

тарной точки зрѣнія.

Въ-третьихъ, при каждой очисткѣ фильтра является значительная потеря времени до возстановленія пленки, вслѣдствіе которой фильтръ оказывается неработающимъ 10—20% всего времени.

Кромѣ потери времени, очистка сопряжена съ нарушеніемъ нормальной работы фильтра и потому требуетъ усиленнаго надзора за гимъ и учащенныхъ бактеріологическихъ анализовъ фильтрата. Отсюда понятно стремленіе увеличить промежутки времени мейлу очистками, путемъ предварительнаго грубаго освѣтленія воды.

Въ-четвертыхъ, англійскіе фильтры не обладаютъ способностью лишать воду окраски вообще и оиалиеиированія въ частности, вызывая лишь ослабленіе окраски на 20—30%; между тѣмъ, во многихъ случаяхъ, особенно при водоснабженіи изъ рІЬкъ, питаемыхъ со лотами, въ этомъ является настоятельная необходимость.

Въ виду сказаннаго, англійскіе фильтры, безъ какой-либо добавочной обработки воды, примѣнимы спеціально для очистки водъ, содержащихъ весьма мало растительныхъ примѣсей и окраски и сравнительно немного мути, т. е. для воды почти прозрачной и безцвѣтной на видъ» іеоторую эти фильтры доводятъ до высокой степени шютоты.

Отмѣтимъ въ заключеніе, что фильтрованіе черезъ англійскіе песочные, какъ и черезъ всякіе другіе фильтры (т. е. пористыя вещества), задерживая бактерій механически, т. е. какъ мельчайшія взвѣшенныя частицы, не можетъ обезпечить отсутствія въ фильтрованной водѣ патогенныхъ бактерій, такъ какъ въ числѣ тѣхъ 5—1% бактерій, которшг остаются въ фильтрованной водѣ, могутъ оказаться и патогенныя. Поэтому въ случаяхъ, когда есть основаніе опасаться присутствія иі> водѣ иа-тоіенныхъ микроорганизмовъ (напр., во время эпидеміи), приходится моду, хотя бы и хорошо профильтрованную, подвергать еще дззипфекціи, :. у. обработкѣ такими способами, которые воздѣйствуютъ именно на бактерій, какт» на живые организмы, и умерщвляютъ ихъ.

*°) а це вызываемыхъ неправильностями устройства или эксплоатаціи фильтровъ-

Глава IV*.

Видоизмѣненія англійскаго способа фильтрованія.

Кромѣ примѣненія медленныхъ песочныхъ фильтровъ въ ихь первоначальномъ видѣ, нерѣдко пользуются нѣкоторыми видоизмѣненіями ихъ, возникшими, какъ результатъ наблюденій надъ процессомъ ихъ іа боты.

Видоизмѣненные способы фильтрованія черезъ песокъ могутъ быть подведены йодъ три группы:

a) процессъ фильтрованія раздѣляется на нѣсколько стадій;

b) въ добавленіе къ механическому дѣйствію фильтра, усиливаютъ ' участвующій въ немъ біологическій процессъ, подводя кислородъ воздуха въ большемъ количествѣ, чѣмъ на англійскихъ фильтрахъ;

c) искусственно ускоряютъ образованіе пленки (добавленіемъ хи мическихъ реактивовъ), и тѣмъ уменьшаютъ потерю времени на очистку фильтра; этотъ процессъ примѣняется въ т. наз. „американскихъ фильтрахъ".

Фильтрованіе съ префильтраціею.

Мы видѣли, что въ англійскихъ фильтрахъ содержаніе бактерій и взвѣшенныхъ веществъ совершается, главнымъ образомъ, поверхностью фильтра; отсюда возникла мысль дважды пропускать воду черезъ поверхность фильтрующаго матеріала, но съ большою скоростью, т. е. взамѣнъ одного фильтра устроить два послѣдовательныхъ фильтра меньшей плоіца'ди.

При такомъ устройствѣ второй фильтръ долженъ задерживать тѣ частицы, которыя прошли черезъ первый; слѣдовательно, онъ долженъ состоять изъ болѣе мелкаго матеріала, чѣмъ первый.

Первый фильтръ (называемый „предварительнымъ"—prefilter, for-filter, или „грубымъ"—,,roughing") дѣлается изъ песка большей крупности, чѣмъ обыкновенные англійскіе фильтры, а второй иокопчатоль-нын") Фильтръ устраивается по обычному типу. Префплтлр'і. освобождаетъ роду отъ крупныхъ взвѣшенныхъ частицъ, которыя быстро засорили бы мелкій песокъ фильтра; такимъ образомъ, помимо двукратнаго воздѣйствія поверхностныхъ слоевъ на фильтруемую воду, мы получаемъ возможность рѣже чистить мелкозернистый фильтръ. Съ этой послѣдней

стороны своей работы, префильтрація является развитіемъ предварительнаго отстаиванія, которое также нерѣдко примѣняется передъ очисткою воды на англійскихъ фильтрахъ или префильтрахъ.

Устройство префильтровъ позволяетъ увеличить скорость фильтрованія на окончательномъ (англійскомъ) фильтрѣ съ 2,4 м. до 5—7 м. въ сутки.

Съ экономической точки зрѣнія, во многихъ случаяхъ (въ зависимости отъ характера воды) оказывается дешевле очищать воду до одинаковой степени чистоты на фильтрахъ съ префильтрами, чѣмъ на однихъ англійскихъ фильтрахъ.

Двойная фильтрація черезъ послѣдовательные фильтры одинаковой площади примѣнена, напр., въ Бременѣ’).

Однако, устройство префильтровъ одинаковой площади съ фильтрами можно рекомендовать лишь какъ временную мѣру на существующей фильтровальной станціи, когда внезапно составъ сырой воды настолько ухудшается, что очистка ея англійскими фильтрами оказывается неудовлетворительною (напр., весною, когда вода несетъ много мути); тогда имѣющіеся фильтры можно раздѣлить на двѣ группы, перекачивая фильтратъ первой группы на фильтры второй группы для окончательной очистки и пропуская воду' черезъ каждый фильтръ съ двойною скоростью: такая двойная фильтрація при очень мутной водѣ, вообще говоря, дастъ лучшіе результаты.

Однако, при постоянныхъ устройствахъ слѣдуетъ л)ѣлать префильтры меньшей площади и съ болѣе крупною загрузкою, чѣмъ окончательные фильтры.

Было не мало случаевъ, когда добавленіе къ существующимъ фильтрамъ префильтровъ сильно повышало нхъ производительность и качество очистки.

Результаты работы префильтровъ видны изъ примѣра г. Цюриха, на водоснабженіи котораго мы остановимся нѣсколько подробнѣе.

Въ Цюрихѣ вода берется изъ озера, на разстояніи ЗОО м. отъ берега, посредствомъ трубы діаметромъ 0,90 м., которая можетъ подавать

48.000 куб. м. въ сутки; фильтровальная станція находится въ городѣ, въ 2 километрахъ отъ мѣста забора воды.

Фильтры (фиг. 56 и 57) закрытые, числомъ 10, каждый по 075 кв. м. полезной площади. Каждое отдѣленіе фильтра имѣетъ особый пре-фнльтръ, площадью 70 кв. м. (т. е. около 0,10 площади фильтра), расположенный надъ среднею частью фильтра. Фильтры выстроены изъ бетона; префильтры, выстроенные позже, сдѣланы изъ желѣзо-бетона (система Геннебика).

Префильтры заполнены гравіемъ крупностью 2 мм., при толщинѣ слоя 0,90 м.; поверхъ гравія насыпанъ слой мелкаго песка въ 0,03 м. Глубина воды на префильтрахъ 0,45—0,50 м. надъ пескомъ.

О Goetze. „Journal fur Gasbeleuchtung und Wasserversorgung“, 1903.

£Ыі*По а» Уі50

Окончательные фильтры содержатъ слой песка въ 0,90 м. толщиною,, поддерживаемый гравіемъ, занимающимъ, вмѣстѣ съ дренажными кагалами, 0,50 м. высоты. Уровень воды на фильтрѣ автоматически поддерживается на 1 м. выше поверхности песка при помощи регулятора съ поплавкомъ.

Поступленіе воды на префильтры регулируется руками, посредствомъ диска, поднимаемаго и опускаемаго въ конической впускной трубѣ. і

Скорость фильтраціи на префильтрахъ 50—70 метровъ въ сутки, а на фильтрахъ отъ 4 до 7 метровъ (въ среднемъ 5 м.; скорость въ 7 м. имѣетъ мѣсто, когда потребленіе воды достигаетъ максимума).

Очистка префильтровъ производится водою, пускаемою въ обратномъ направленіи, чѣмъ при фильтраціи, т. е. снизу вверхъ, черезъ особыя трубки, лежащія на днѣ префильтра; вмѣстѣ съ тѣмъ, для лучшаго перемѣшиванія промывной воды съ пескомъ, въ нижній слой песка нагнетаютъ сжатый воздухъ, черезъ отверстія въ особыхъ трубкахъ, проложенныхъ также по дну префильтра. Грязь выносится промывною водою наверхъ, откуда и сливается въ спускныя трубы; когда песокъ осядетъ и уляжется, префильтръ снова готовъ, къ работѣ.

Префильтры задерживаютъ около 90% взвѣшенныхъ веществъ и 50% бактерій; очистка ихъ требуется приблизительно каждые два дня, и занимаетъ 20—30 минутъ. Матеріалъ префильтра (гравій) возобновляютъ 1 или 2 раза въ годъ.

Введеніе префилыровъ увеличило промежутки между послѣдовательными очистками въ 3—4 раза.

Результаты работы фильтровъ съ префильтрами превосходны.

Анализы сырой воды производятся каждыя двѣ недѣли, а фильтро-ганной два раза въ недѣлю и чаще (въ случаѣ уклоненія отъ нормальнаго состава); передъ очисткою англійскихъ фильтровъ и послѣ нея производятся ежедневные анализы.

т

Средній составъ воды до фильтрованія:

С&О •••••• 56,5 мгр. въ литрѣ

MgO 9,8 77 п 77

Щелочей .... 4,5 71 9 9

Желѣза и алюминія. 0,9 п 99 У)

Кремнезема. . . . 1,9 77 И м

Хлора 3,2 » 77 19

Сѣрной кислоты . . 11,6 п » 77

Азотной кислоты. . 1.8 77 71 79

Углекислоты въ разн. соединеніяхъ 48 п 77 77

Температура измѣняется отъ 3,8° (въ январѣ) до 12,9° (въ августѣ)

Планктонъ, состоящій, главнымъ образомъ, шъ во;»>рослей, вѣситъ въ среднемъ, послѣ просушки, 1.065 гр. на 1 куб. м. воды.

Число бактерій колебалось, напр., въ 1900 г. между 62 и 18.557 въ 1 куб. см, при среднемъ количествѣ 2.000.

Фильтрованіе уменьшаетъ число бактерій до 7—132 (въ среднемъ до 37) въ 1 куб. см.

Окисляемоеть воды (характеризующая содержаніе органическихъ веществъ), равная въ среднемъ 4,36 мгр. (кислорода на литръ воды), уменьшается послѣ фильтрованія до 2,78 мгр.

Бѣлковисгый амміакъ понижается съ 0,080 мгр. до 0,018 мгр.; наконецъ, свободный амміакъ, который содержится въ сырой водѣ въ количествѣ 0,003 мгр., больше не встрѣчается.

Діаграмма фиг. 58 показываетъ составъ воды за 1902 г. передъ обработкою, послѣ префильтровъ и послѣ фильтровъ. Изъ нея видно, что роль нрефшіьтровъ особенно важна для задержанія планктона, который безъ префидьтраціи быстро засорялъ бы фильтры. Префильтрація, освѣтляя воду, позволяетъ окончательнымъ фильтрамъ особенно интенсивно выполнять ихъ главную задачу—задержаніе бактерій.

Въ примѣрѣ г. Цюриха, общая потребная полезная площадь фильтровъ и префильтровъ на 1000 куб. м. воды въ сутки равна

1000 . 1000 50 ' 5

20 + 200 = 220 кв. м.,

между тѣмъ, какъ при обыкновенныхъ англійскихъ фильтрахъ, при нормальной скорости фильтрованія, потребовалось бы

1000 ,irR --■г—= 416,5 кв. метровъ

2,4

Крупная установка фильтровъ съ префильтрами имѣется въ Москвѣ, на Рублевской водоподъемной станціи Москворѣцкаго водоіцювода.

Вода изъ Моеквы-рѣки, передъ фильтрованіемъ, подвергается сначала отстаиванію; длина пути воды въ отстойникѣ 25 саж., скорость движенія 2 мм. въ секунду. Весною, когда вода несетъ много мути2), передъ входомъ воды въ отстойникъ впрыскиваютъ въ водоводъ растворъ сѣрнокислаго глинозема, для лучшаго осажденія мути.

Предварительные фильтры имѣютъ назначеніемъ удлинить періодъ работы англійскихъ фильтровъ, которые весьма быстро засоряются мутью, а особенно хлопьями, образующимися при добавленіи сѣрнокислаго глинозема.

Предварительные фильтры, въ числѣ 16 отдѣленій, сооружены въ 1906 г. изъ желѣзо-бетона и разсчитаны на 4 милліона ведеръ въ сутки, *)

*) Когда вода настолько мутна, что черезъ столбъ ея высотою въ 80 см. не видны черныя точки діаметромъ 1 мм., нанесенныя на бѣломъ листѣ бумаги, подкладываемомъ подъ дно сосуда съ водою.

при наибольшей скорости фильтраціи 1,5 м. въ часъ Размѣры каждаго отдѣленія: длина 8,5 саж., ширина 2,5 саж., глубина воды надъ загрузкою 2,13 м. (=1 саж.).

Загрузка префильтровъ состоитъ изъ пяти слоевъ различной крупности, а именно (снизу вверхъ):

1) гравій крупностью 16—25 мм., при толщинѣ слоя 8 см.

2) „ Я 10- 15 мм., , )І . 7 см.

3) . Я 6— 10 мм., , Я , ю см.

4) „ я 3— 6 мм., * Я . ю см.

5) крупный песокъ 1— 3 мм., „ » . 40 см.

Очистка префильтровъ производится пропусканіемъ снизу вверхъ, воды изъ отстойника и продуваніемъ воздуха, сжатаго до давленія въ

1,5 м. водянаго столба. Количество воздуха, подаваемаго компрессоромъ въ минуту, 55 куб. метр. Продуваніе каждаго отдѣленія продолжается 30 минутъ. Воздухъ, пронизывая загрузку, взмучиваетъ на поверхности песка осадки, которые и упосятся теченіемъ промывной воды въ водостокъ.

Изъ префильтровъ пода поступаетъ на англійскіе фильтры, состоящіе изъ 10 отдѣленій, общею площадью 28.820 кв. м., съ нѣкоторыми деталями которыхъ мы уже ознакомились выше (фиг. 38 и 44); проектная скорость фильтраціи на нихъ 10 см. въ часъ, хотя въ насторіцее время обычная скорость меньше, такъ какъ потребность въ водѣ еще не достигла полной проектной.

Упомянумъ еще о префильтрахъ въ Ниццѣ, гдѣ имъ придана форма,, отличающаяся отъ обычной: префильтры (фиг. 59) состоятъ изъ вертикальныхъ элементовъ съ двойными стѣнками (изъ бетона) съ круглыми отверстіями въ нихъ; въ срединѣ стѣнокъ засыпанъ песокъ. Вода поступаетъ (изъ приводящей трубы А) по каналу В въ промежутки С, откуда просачивается (въ горизонтальномъ направленіи) черезъ фильтрующія плитки въ промежутки D, изъ которыхъ выходитъ по каналу Е въ трубопроводъ на фильтръ.

Главное удобство вертикальныхъ фильтрующихъ элементовъ—достиженіе большой фильтрующей поверхности при небольшихъ размѣрахъ бассейновъ въ планѣ, но недостатокъ ихъ—неравномѣрная скорость просачиванія воды черезъ плитки на разныхъ глубинахъ; однако, для префильтраціи этотъ недостатокъ не имѣетъ существеннаго значенія. Работа префильтровъ въ Ниццѣ вполнѣ удовлетворительна.

Фильтры Пеша-Шабаля (Piicch Cliabal)5)

Дальнѣйшимъ развитіемъ принципа разгруженія окончательнаго', (англійскаго) фильтра путемъ предварительнаго отстаиванія или груба-

2') Фильтры ііо идеѣ Pnech'a, примѣняемые къ конструкціи, разработанной инженеромъ Chabal.

фильтрованіе. Фи г. 60.

Фи г. 61

го фильтрованія является пропусканіе очищаемой воды черезъ нѣсколько послѣдовательныхъ фильтровъ, съ заполненіемъ различной крупности, начиная отъ щебня и до мелкаго песка.

Фиг. 60 представляетъ схему фильтра системы Puech-Chabal, распространенной во Франціи и примѣненной также въ Лондонѣ, Антверпенѣ, Магдебургѣ, Тифлисѣ и др. городахъ.

Сырая вода поступаетъ сначала въ баттарею для удаленія крупныхъ частицъ, или грубые фильтры („degrossiseurs"), состоящую обыкновенно изъ четырехъ отдѣленій, заполненныхъ гравіемъ крупностью въ первомъ отдѣленіи—15—30 мм., во второмъ 10—15 мм., въ третьемъ 5—10 мм. и въ четвертомъ 4—6 мм. Толщина слоевъ гравія соотвѣтственно 30, 35, 40 и 45 см., но эту толщину иногда измѣняютъ сообразно со свойствами фильтруемой воды. Вода, понятно, легче проходитъ черезъ болѣе крупный матеріалъ, и потому скорость въ первомъ отдѣленіи больше, а площадь меньше площади второго и т. д.

Скорость просачиванія воды быстро уменьшается отъ одного отдѣленія къ другому, и въ послѣднемъ въ 5 разъ менѣе, чѣмъ въ первомъ.

Переходъ воды изъ одного отдѣленія въ другое совершается, посредствомъ. водосливовъ, въ видѣ двойныхъ и тройныхъ каскадовъ; благодаря г-тому вода смѣшивается съ воздухомъ (аэрируется), что, конечно, способствуетъ ея очисткѣ.

Дѣйствіе дегроссиеера. Установлено, что взвѣшенныя нечистоты задерживаются во всей толщѣ матеріала каждаго отдѣленія грубаго фильтра.. При наблюденіяхъ за опытнымъ фильтромъ поверхностью въ 10 кв. м., д-ръ Kemna установилъ, что дѣйствіе грубыхъ гравелистыхъ фильтровъ ІІеша даетъ хорошіе результаты, какъ предварительная очистка сырой воды- Онъ нашелъ, что задерживается большая часть взвѣшенныхъ веществъ, число бактерій сильно уменьшается, замѣчается нѣкоторое уменьшеніе органическихъ веществъ и бѣлковистаго амміака и значительное убавленіе свободнаго амміака.

Kdnma установилъ также, что уменьшеніе количества микроорганизмовъ и взвѣшенныхъ частицъ не зависитъ отъ скорости, тогда какъ химическія измѣненія (уменьшеніе количества- амміака и органическихъ веществъ) обратно пропорціональны скорости фильтрованія. Эти положенія весьма важны.

Префильтры и окончательный фильтръ. Изъ послѣдняго отдѣленія дегроссиеера вода переходитъ (также въ видѣ каскада) на слѣдующую ступень очистки, на префильтръ, заполненный грубымъ пескомъ (круп-гостыо 2—4 мм.) и оттуда, снова каскадомъ, на окончательный песочный фильтръ (англійскій). Толщина слоя песка въ послѣднемъ 70—90 см., при крупности 2 мм.; подъ пескомъ располагаются обычные поддерживающіе слои.

Скорость просачиванія воды въ первомъ отдѣленіи дегроссиеера можетъ доходить до 320 метровъ въ сутки, скорость на окончательномъ

’Анализы воды: сырой, съ прѳфшіьтровъ и фильтровъ.

4-0

Содерж.' орган. веществъ мгр. /литр

Фиг. 68 (въ стр. 102).

фильтрѣ—нѣсколько болѣе 3 м. Такимъ образомъ, общая погребная площадь всѣхъ отдѣленій больше, чѣмъ въ одностулекиыхъ англійскихъ фильтрахъ.

Для регулированія скорости истеченія изъ окоігчателыіаго фильтра, при немъ помѣщаютъ регуляторъ, устройство котораго показано на чертежѣ фиг. 61. Ба этомъ чертежѣ приняты слѣдующія обозначенія:

А—сифонъ; Н—высота, при которой работаетъ сифонъ. Она регулируется винтомъ С; С—винтъ, проходящій черезъ гайку Е и служащій для поддержанія сифона; &—клапанъ, регулируемый поплавкомъ; /—поплавокъ, прикрѣпленный къ стержнямъ Тду, которые поддерживаютъ сифонъ; Р—противовѣсъ.

Промежутки между очистками окончательнаго фильтра раины 6—11 мѣсяцамъ; ирефильтръ надо чистить каждые 5—20 дней, а грубые филь-ры—каждые 8—28 дней. Очистка производится обратнымъ потокомъ воды (снизу вверхъ).

Большая установка по системѣ Леша устроена въ Магдебургѣ въ .1009 г., для очистки водъ р. Эльбы, завѣдомо загрязненныхъ сточными водами и другими нечистотами; успѣхъ получился полный.

Бъ Магдебургѣ суточный расходъ воды равенъ приблизительно

45.000 куб. м. Количество сухого остатка въ годѣ колеблется отъ 400 до 800 мгр. въ литрѣ.

До устройства фильтровъ ТІсша, вода, по выходѣ изъ отстойниковъ (по которымъ она протекала въ теченіе 12 часовъ), поступала на „фор-фильтры" (предварительные фильтры), общею площадью 1.380 кв. м., состоящіе изъ слоя гравія, толщиною 60 см., при крупности зеренъ въ 1 см.; по выходѣ изъ форфильтровъ, вода поступала на англійскіе фильтры, общею площадью 18.330 кв. м., съ толщиною слоя 1 м. Форфильтры быстро заиливались по всей толщѣ загрузки, очистка ихъ была весьма затруднительна и часто приходилось возобновлять ихъ загрузку. Очистку англійгчихъ фильтровъ приходилось производить черезъ каждые 3—9 дней, по увеличеніи потери напора съ 20 до 100 см. Результаты очистки были весьма неравномѣрны и число бактерій въ очищенной водѣ колебалось отъ 26 до 5800 въ 1 куб. см. *).

Установка Ііеша-Шабаля, пущенная въ> ходъ лѣтомъ 1909 г., состоитъ лзъ четырехъ послѣдовательныхъ грубыхъ фильтровъ (дегроссисеровъ); сюда подается на первый изъ нихъ н переходитъ еъ одного на другой въ видѣ тройныхъ (трехступенныхъ) каскадовъ. Общая площадь перваго дегросеисера (раздѣленнаго на 8 отдѣленій)—160 кв. м., второго—280, третьяго—512 и четвертаго—1176 кв. м. Гравій, заполняющій дегросеи-ееры, уложенъ на продырявленные металлическіе листы, черезъ которые (какъ черезъ дрены) просачивается вода; очистка производится обратною струею воды и продуваніемъ сжатаго воздуха. 4

4) Walter Clemence. „Engineering* 1010.

Послѣ дегроесисеровъ, вода поступаетъ на крупнозернистый песочный (предварительный) фильтръ, полною площадью 4.000 кв. м. (раздѣленный на 25 отдѣленій), откуда выходитъ совершенно освѣтленною. Окончательная очистка производится на прежнихъ англійскихъ фильтрахъ, площадью 18.330 кв. м. Старые отстойники и форфильтры откину-, ты. При переходѣ воды изъ дегроссисера на предварительный и окончательный фильтры, она опять аэрируется (падая каскадами).

Химическій анализъ аэрированной воды передъ входомъ па любое отдѣленіе дегроссисера и по выходѣ изъ него показалъ, что весь кислородъ, запасенный водою при аэраціи, расходуется въ фильтрующемъ слоѣ на окисленіе органическихъ примѣсей, и гіо выходѣ съ дегроссисера вода весьма бѣдна кислородомъ.

Система дегроесисеровъ и предварительный фильтръ вмѣстѣ уменьшаютъ содержаніе бактерій сырой воды на 90—95%, дѣлая число бактерій вт, фильтратѣ практически постояннымъ (20—40 въ 1 куб. см.).

Англійскій фильтръ въ этой системѣ работаетъ исключительно для бактеріальной очистки воды, которая поступаетъ на него совершенно освѣтленною. Поэтому не приходится удивляться, что потеря напора на окончательномъ фильтрѣ возрастаетъ въ теченіе мѣсяца только па

1—4 см.

Въ Россіи установка по системѣ Пеша-Шабаля выстроена въ Тифлисѣ, для освѣтленія весьма мутной воды р. Куры. Количество сухого остатка въ водѣ 150—230 мгр. въ литрѣ, а во время половодья доходи.ъ до-1500 мгр. въ литрѣ.

Установка раечитана на 500.000 ведеръ (=0000 куб. м.) въ сутки н состоитъ изъ трехъ послѣдовательныхъ форфильтровъ, одного предварительнаго фильтра и англійскаго фильтра.

Бетонные прямоугольные форфильтры имѣютъ глубину 2,5 м каждый; площадь перваго форфильтра 50 кв. м., онъ загруженъ гравіемъ крупностью зеренъ 10—15 мм., при толщинѣ слоя 300 мм.; второй фор-фильтръ, площадью въ 100 кв. м., загруженъ болѣе мелкимъ гравіемъ отъ 5—10 мм., толщина слоя 350 мм.; третій—площадью 150 кв. ч. съ зернами отъ 4 до 0 мм., при толщинѣ слоя въ 400 мм. Послѣ форфилі-тровъ вода поступаетъ на предварительный фильтръ, полною площадью въ 300 кв. м. (раздѣленъ на 4 отдѣленія), загруженный пескомъ (1—

2 мм.) слоемъ въ 600 мм.; скорость фильтраціи до 85 см. въ часъ. Англійскіе фильтры загружены слоемъ песка (0,4—0,5 мм.), толщиною въ 700 мм., и двумя поддерживающими слоями гравія по 200 мм.; скорость-фальтрацін до 30 см. въ часъ5). Промывка форфильтровъ и предварительныхъ фильтровъ производится пропусканіемъ воды снизу вверхъ

ь) При указанныхъ размѣрахъ общая площадь форфильтровъ и фильтровъ наі 1000 куб. м. очищаемой воды въ сутки равна

+ о$^2І * 2 = 139 + 98 =237 кв‘ м-* межд У тѣм'ь какъ

при послѣдовательномъ перелопачиваніи песка. Промывка форфильтровъ-производится 1 разъ въ недѣлю, предварительныхъ фильтровъ—1 разъ въ двѣ недѣли и англійскихъ, фильтровъ—разъ въ 1—іу> мъеяца.

Расходы на содержаніе фильтровъ на каждые 1000 ведеръ фильтрованной воды составляютъ до 2 кои.

Форфильтры и предварительные фильтры, удерживаютъ около 50% бактерій, а послѣ англійскихъ фильтровъ въ водѣ еще остается около 20% бактерій, такъ что содержаніе бактерій въ очищенной водѣ колеблется отъ 40 до 540 въ 1 куб. см., что не можетъ быть признано удовлетворительнымъ. Проектныя скорости фильтраціи такъ велики, что при весеннихъ паводкахъ вода не можетъ быть освѣтлена фильтрами; мелкая илистая муть легко проходитъ не только черезъ гравелистые, но и черезъ песчаные форфильтры, и условія работы англійскаго фильтра крайне неблагопріятны, и фильтры быстро засоряются. Во избѣжаніе этого приходится прибѣгать къ коагуляціи воды (5—8 пудовъ сѣрнокислаго глинозема на 400.000 ведеръ воды) съ отстаиваніемъ ея въ теченіе 5 часовъ въ отстойныхъ бассейнахъ; при наличности же отстойниковъ, гравелистые форфильтры приносятъ мало пользы.

Случаи примѣненія двойшш фильтраціи и фильтровъ Пеша. Фильтрованіе на англійскихъ фильтрахъ съ префильтраціей особенно пригодно для очистки водъ, содержащихъ много взвѣшенныхъ (но не коллоидальныхъ.) примѣсей и планктона, занимаюнціхъ по качеству среднее мѣсто между прозрачными водами, содержащими мало мути (не свыше

50—75 мгр. на литръ), которыя можно подвергнуть сразу высокой но качеству очисткѣ на медленныхъ песочныхъ фильтрахъ, и водами, загрязненными растворенными или коллоидальными примѣсями, очистка которыхъ возможна только съ добавленіемъ химическихъ реактивовъ (коагулянтовъ).

Перемежающаяся фильтрація и пезатопляемыё песочиые

фильтры.

і

Несомнѣнно, какъ мы уже говорили, что въ процессѣ .медленной фильтраціи на англійскихъ фильтрахъ участвуютъ, кромѣ механическихъ, и біологическіе факторы:; но для болѣе энергичнаго проявленія ихъ, на обыкновенныхъ фильтрахъ, покрытыхъ слоемъ фильтруемой воды, слишкомъ малъ притокъ воздуха, необходимаго для жизнедѣятельности большинства микроорганизмовъ.

при обыкновенныхъ англійскихъ фильтрахъ равнялась бы

1000

0,10Х2±

= 417 кв. м.

Однако, неудовлетворительные результаты очистки указываютъ на недостаточность принятыхъ площадей.

Установленъ также фактъ, что воздухъ, проникающій на фильтры, способствуетъ окисленію органическихъ веществъ въ водѣ и очисткѣ ея.

ІІешъ, пуская фильтруемую воду съ одного отдѣленія своихъ фильтровъ на слѣдующее каскадами, обогащаетъ ее кислородомъ, который, вмѣстѣ съ водою, вводится затѣмъ въ толщу фильтрующаго матеріала; этимъ можно отчасти объяснить большую степень очистки отъ органическихъ примѣсей, чѣмъ въ иныхъ системахъ фильтрованія.

Наконецъ, при естественной фильтраціи воды черезъ почву, воздухъ несомнѣнно проникаетъ въ поры земли. Процессъ англійскаго фильтрованія отличается отъ естественной фильтраціи, между прочимъ, тѣмъ, что поверхность фильтрующаго песка покрыта слоемъ воды (затоплена).

Въ виду этого явилась мысль, въ подражаніе естественной фильтраціи, давать воздуху доступъ въ поры фильтрующаго слоя, заставляя фильтры работать лишь періодически, или же дѣлая ихъ незатопляемыми.

Фильтры перемежающагося дѣйствія, устроенные для опыта въ Lawrence въ 1893 г., показали, что окисленіе органическихъ веществъ и нитрификація (переходъ амміака въ азотистую іі азотную кислоты) происходятъ лучше, чѣмъ въ непрерывно-работающихъ фильтрахъ, но уменьшеніе числа бактерій совершается значительно хуже. Послъдпее объясняется тѣмъ, что для достиженія равной производительности единицы площади фильтра, при перемежающейся фильтраціи приходится увеличивать скорость пропусканія воды; кромѣ гого, чередующіяся фильтрованіе и аэрація вредятъ фильтрующей пленкѣ, и очищеніе воды совершается главнымъ образомъ пескомъ, почти безъ участія пленки. Какъ бы то ни было, при хорошемъ качествѣ песка и толстомъ слоѣ его, число бактерій понижалось въ Lawrence съ 2.000—25.000 въ 1 куб. см. сырой воды до 100—400 въ фильтрованной.

Примѣненіе перемежающейся фильтраціи подходитъ для водъ, сильно загрязненныхъ органическими примѣсями, которыя нуждаются въ соприкосновеніи съ кислородомъ воздуха. Пользуясь для нихъ перемежающимися фильтрами, какъ предварительною обработкою, нѣтъ необходимости устраивать резервуары для фильтровъ, а можно ограничиться укладкою дренажныхъ трубъ подъ слоемъ песка требуемаго качества, уложеннаго взамѣнъ вынутаго грунта (если, конечно, позволяютъ климатическія условія). Однако, воды съ большимъ содержаніемъ органическихъ примѣсей лучше, по возможности, вовсе не употреблять для питья.

Незатопляемые песочные фильтры ") (фиг. 62) предложены извѣстнымъ французскимъ бактеріологомъ Miquel; ихъ отличіе отъ англійскихъ фильтровъ въ томъ, что вода падаетъ на поверхность фильтрую- 6

6) L. Baudet. Filtres ii sable non suit ergo. 15)08.

іцаго песка въ видѣ дождя изъ трубокъ съ отверстіями, проложенныхъ-на нѣкоторой высотѣ надъ пескомъ.

Фильтръ долженъ имѣть слой песка толщиною не менѣе 1,30 м., при крупности песка 0,5 мм.; общая толщина дренажа и поддерживающихъ, слоевъ гравія устраивалась въ 0,22 м.

Въ началѣ работы фильтръ весьма мало задерягиваетъ бактерій, но-приблизительно по истеченіи 16 недѣль устанавливается содержаніе бактерій въ фильтратѣ не свыше 100 въ 1 куб. см.

Фильтрующей пленки на поверхности песка вовсе не образуется, фильтрованіе воды производится исключительно слоемъ песка; поэтому работа фильтра весьма равномѣрна, нѣтъ опасности потревожить или разорвать пленку. Очистка фильтра потребовалась по прошествіи болѣе года.

По изслѣдованіямъ Miquel и Mouchet, въ пескѣ до глубины 30 см. находится много бактерій, исчезающихъ на большей глубинѣ.

Слѣдуетъ отмѣтить дѣйствіе фильтра на В. соіі; когда В. соіі находилась въ сырой водѣ даже въ значительномъ количествѣ, въ фильтратѣ ея ни разу не удалось найти, даже при пробахъ большого объема. Въ пескѣ В. соіі попадались лишь до глубины 50 см. При добавленіи къ сырой вод ѣ тифозныхъ бациллъ и холерныхъ вибріоновъ, они также совершенно не пропускались созрѣвшимъ фильтромъ.

Химическія качества воды значительно улучшаются фильтрами этой системы.

Результаты лабораторныхъ опытовъ вполнѣ подтвердились на большой установкѣ въ Chateachm, работающей подъ постояннымъ контролемъ въ теченіе нѣсколькихъ лѣтъ.

Устройство незатопляемыхъ фильтровъ ие должно оказаться значительно дешевле обыкновенныхъ англійскихъ фильтровъ, но уходъ за ними требуетъ меньше надзора.

Скорость фильтраціи не можетъ превосходить опредѣленной величины; однако, судя по имѣющимся опытнымъ даннымъ, послѣ созрѣванія фильтра молено спокойно допустить скорость въ 2—3 раза болѣе, чѣмъ на англійскихъ фильтрахъ (т. е. 4,8—7,2 метра въ сутки).

Сконструировано уже нѣсколько типовъ незатопляемыхъ фильтровъ, и употребленіе ихъ весьма рекомендуется во Франціи7)- Въ Германіи тякже считаютъ желательнымъ производство дальнѣйшихъ систематическихъ опытовъ съ ними. Однако, эти фильтры еще не вошли въ практику дѣла.

Американскіе (механическіе) фильтры.

Отсутствіе и высокая стоимость въ городахъ большихъ площадей зем--ли, требуемыхъ для устройства англійскихъ фильтровъ, и необходимость удовлетворительной очистки воды при сильныхъ измѣненіяхъ ея качества, имѣющихъ мѣсто весною во время половодья, способствовали значительному успѣху американскихъ („механическихъ") фильтровъ, съ каждымъ годомъ получающихъ все большее распространеніе.

Въ Америкѣ многія рѣки подвержены очень сильнымъ паводкамъ и съ продолженіе нѣсколькихъ мѣсяцевъ несутъ огромное количество ила, чрезвычайно мелкихъ частицъ котораго часто не могутъ задержать англійскіе фильтры; между тѣмъ нѣкоторыя отрасли промышленности, весьма распространенныя въ Америкѣ (напр., писчебумажное производство), требуютъ воды абсолютно свободной отъ взвѣшенныхъ веществъ. Для удовлетвоенія ихъ требованій, возникла мысль добавлять къ водѣ коагулянты, или химическіе реактивы, вызывающіе быстрое осаж деніе взвѣшенныхъ веществъ. При послѣдующемъ фильтрованіи воды оказывается возможнымъ пропускать ее черезъ песочный фильтръ со скоростью, значительно (разъ въ 50) превышающею скорость на англійеких ь фильтрахъ, такъ какъ мелкія взвѣшенныя частицы, собранныя коагулянтомъ въ хлопья, легко задерживаются фильтромъ. ІІри этомъ на поверхности фильтрующаго матеріала быстро образуется пленка, играющая роль сходную съ фильтрующею пленкою англійскихъ фильтровъ.

Таковъ основной принципъ американскихъ фильтровъ.

-Первый фильтръ американской системы изобрѣтенъ Hyatt около 1883 г. и получилъ примѣненіе съ 1887 г.

Коаг улирова ніе.

„Коагулянтами" называются химическіе реактивы, которые, будучи прибавлены къ водѣ, соединяясь съ находящимися въ водѣ веществами, образуютъ нерастворимый хлопьевидный или студенистый осадокъ, при своемъ осажденіи увлекающій взвѣшенныя въ водѣ частицы, въ томъ числѣ мелкую муть, окрашивающія воду вещества и отчасти бактерій.

Нѣкоторая часть коагулянта и увлеченныхъ имъ изъ воды веществъ остается въ отстойникѣ, а остальныя, болѣе мелкія и легкія, час-тииы его переходятъ вмѣстѣ съ водою на фильтръ, способствуя быстрому образованію фильтрующей пленки на его поверхности.

Для коагулированія могутъ быть примѣняемы всякаго рода химическіе реактивы, способные производить съ очищаемою водою вышеуказанный осадокъ, лишь бы они удовлетворяли требованію—не быть вредными для здоровья и не вести къ образованію въ водѣ (послѣ реакціи) вредныхъ соединеній.

Наиболѣе часто употребляются для коагулированія сѣрнокислый глиноземъ (сульфатъ алюминія, A12(S04)3), сѣрнокислая окись желѣза (Pe2(S04)s), квасцы (KAKSOJ,) и нѣкоторые другіе реактивы. Выборъ коагулянта, наиболѣе подходящаго для очищаемой воды, и опредѣленіе •требуемаго количества его производится путемъ лабораторныхъ опытовъ. Добавляемое количество коагулянта бываетъ вообще ничтожно; наср., сѣрнокислаго глинозема обыкновенно приходится добавлять 25—50 ір. на 1 куб. м. воды.

Реакція, происходящая въ водѣ при добавленіи коагулянта, состоит ь въ разложеніи его вслѣдствіе присутствія въ водѣ карбонатовъ изверти и магнезіи; сѣрная кислота, содержащаяся въ коагулянтѣ, еоелигя ѵгся съ известью или магнезіей, углекислота выдѣляется, а окись алюминія < пли желѣза, если примѣняли сульфатъ желѣза), соединяясь съ водою, образуетъ грубый нерастворимый желатинистый гидратъ ісМ-Д. 311,0), который составляетъ свертывающее средство и осаждается въ видѣ хлопьевъ, втягивающихъ въ себя и механически увлекающихъ за собою взвѣшенныя примѣси.

Реакція разложенія коагулянта, напр., сѣрнокислаго глинозема, происходитъ по уравненію:

ЗСаС03+AL(S04) 3=3CaS04 + А1203+ЗСО,

Въ случаѣ, если вода слишкомъ мягка и содержаніе въ ней углекислой извести (или магнезіи) недостаточно для разложенія такого количества коагулянта, чтобы образующійся хлопьевидный осадокъ увлекъ за -собою всю муть,—приходится добавлять къ водѣ раствора извести (въ видѣ известковой воды).

Каждый нѣмецкій градусъ временной жесткости воды способенъ разложить 0,5 гр. сѣрпо-глпноземной соли ’) на 1 ведро воды, или 40 гр. на 1 куб. метръ воды.

Когда количество коагулянта больше, чѣмъ можетъ соединиться съ известью и магнезіей, то онъ остается нераетвореннымъ въ водѣ, придавая ей непріятгый вкусъ; поэтому количество его должно быть строго расчитано.

Послѣ коагулированія временная жесткость воды уменьшается, а постоянная (вызываемая сульфатами) увеличивается на столько же гра-

дуеовъ. Прибавленіе 1 грамма продажной сѣрно-глиноземной соли на 1 ведро воды увеличиваетъ постоянную жесткость на 2 нѣмецкихъ градуса.

Для осажденія мелкихъ илистыхъ примѣсей требуется большая доза, коагулянта, чѣмъ для крупныхъ.

Роль коагулянта не исчерпывается улавливаніемъ и осажденіемъ изъ воды мути (въ томъ числѣ и бактерій), не поддающейся удаленію простымъ отстаиваніемъ и фильтрованіемъ, но онъ освобождаетъ воду также отъ растворенныхъ въ ней органическихъ веществъ. Въ случаѣ значительнаго содержанія въ водѣ органическихъ веществъ гумусоваго характера (отъ примѣси болотныхъ и луговыхъ водъ), придающихъ ей желтоватый оттѣнокъ, коагулированіе не только рѣзко понижаетъ окисля-емость, но также замѣтно ослабляетъ окраску воды.

Смѣшеніе воды съ растворомъ коагулянта производится въ отстойникѣ, емкость котораго бываетъ весьма разнообразна, въ зависимости-отъ качества воды; въ Петербургѣ, напр., на фильтроозонной станціи отстойники расчитаны на двухчасовое пребываніе въ нихъ воды съ коагулянтомъ. Схематическій чертежъ отстойника въ Петербургѣ данъ на фиг. 3 24: вода изъ подводящей трубы проходитъ но лотку, гдѣ въ псе добавляется коагулянтъ, въ вертикальную трубу, стоящую въ центрѣ цилиндрическаго отстойнаго резервуара; изъ этой трубы вода поступаетъ въ резервуару близъ дна его, и выходитъ изъ резервуара, переливаясь черезъ верхніе края его, въ круговой каналъ, откуда но трубамъ течетъ на фильтръ.

Растворъ коагулянта опредѣленной крѣпости содержится всегда въ особомъ резервуарѣ, откуда подается въ воду въ строго размѣренномъ количествѣ; подача производится или черезъ водосливъ изъ сосуда съ постояннымъ уровнемъ какъ на фиг. 101)-), или черезъ калибрированный кранъ или, наконецъ, въ случаѣ постоянныхъ и значительныхъ колебаній количества воды, поступающаго въ отстойникъ, растворъ подается посредствомъ черпаковъ (захватывающихъ растворъ и вливающихъ его въ воду), приводимыхъ въ движеніе гидравлическимъ колесомъ, которое вращается поступающею въ отстойникъ водою.

Растворъ подаютъ иногда по трубкѣ прямо въ отстойникъ (па высотѣ 1,5—2 фута отъ дна), но лучше впускать его въ каналъ или трубу, подводящіе воду въ отстойникъ, такъ какъ при движеніи воды растворъ лучше смѣшивается съ нею; съ тою же цѣлью, растворъ желательно накова, и опи различаются лишь деталями.

Общее описаніе устройства американскихъ фильтровъ.

Сущность устройства всѣхъ системъ американскихъ фильтровъ одинакова, и они отличаются лишь деталями.

*) Приспособленіе для подачи раствора хлорной извести для дезинфекціи воды.

!7\ И

Фи г. СЗ.

Фи г. 65.

Фи г. G7,

Американскіе фильтры (см. фиг. 03—65) состоятъ изъ резерву»* ра (деревяннаго, желѣзнаго, каменнаго или бетоннаго), съ двойнымъ дномъ; верхнее дно снабжено многочисленными мелкими отверстіями. Надъ дномъ насыпанъ фильтрующій матеріалъ, обыкновенно кварцевый песокъ (иногда толченый кварцъ); толщина слоя песка 0,75—0,90 м., иногда болѣе (доходитъ до 1,50 м.), при крупности его 0,30—0,50 мм.

Резервуаръ фильтра бываетъ открытымъ въ т.—наз. самотечныхъ фильтрахъ, въ которыхъ фильтрованіе воды происходитъ подъ вліяніемъ разности уровней воды надъ фильтромъ и по выходѣ изъ него; въ фильтрахъ другого типа, работающихъ водою, нагнетаемою на фильтръ йодъ напоромъ и называемыхъ напорными, резервуаръ дѣлаютъ герметически закрытымъ.

Напорные фильтры примѣняются, главнымъ образомъ, въ тѣхъ случаяхъ, когда желаютъ избѣжать двойной перекачки воды (передъ фильтромъ и послѣ него), результаты же очистки воды на нихъ хуже, чѣмъ на самотечныхъ.

Наконецъ, ось резервуара фильтра, если онъ сдѣланъ цилиндрическимъ, располагаютъ вертикально или горизонтально.

Почти всѣ конструкторы приспособляютъ свою систему ко всѣмъ этимъ условіямъ, т. е. строятъ но желанію фильтры самотечные или напорные, вертикальные или горизонтальные; фильтры бываютъ разныхъ размѣровъ, отъ небольшихъ домашнихъ фильтровъ до большихъ резервуаровъ въ нѣсколько метровъ діаметромъ и высотою. Для водоснабженія городовъ соединяютъ по нѣсколько аппаратовъ въ баттарею. устраивая отдѣльно отстойные резервуары.

Въ американскихъ фильтрахъ весьма важны нѣкоторыя добавочныя части, особенно механическое приспособленіе для перемѣшиванія леска во время промывокъ, производимыхъ весьма часто (приблизительно одинъ разъ въ день) пропусканіемъ воды въ обратномъ направленіи, чѣмъ при фильтрованіи, т. е. снизу вверхъ; песокъ перемѣшивается съ водою вращеніемъ механическихъ грабель, грязь выносится водою наверхъ и переливается въ сточную трубу.

Механическія грабли (см. фиг. 03) состоятъ изъ стержней, уркѣ-иленныхъ нормально къ вертикальной оси и вращающихся вмѣстѣ съ нею; на каждомъ стержнѣ насаженъ рядъ зубцовъ, входящихъ въ песокъ и перемѣшивающихъ его при вращеніи оси.

По механическимъ приспособленіямъ для промывки песка, американскіе, фильтры получили еще названіе „механическихъ".

Важное значеніе имѣетъ автоматическій регуляторъ расхода профильтрованной воды („controller"), обезпечивающій постоянную скорость фильтрованія независимо отъ глубипы воды на фильтрѣ, примѣняемый на самотечныхъ фильтрахъ.

Въ нѣкоторыхъ системахъ фильтровъ регуляторъ (системы Вестона, фиг. 67) играетъ еще и другую роль; его располагаютъ значительно

ниже дна фильтра ( по крайней мѣрѣ фута на 4), чтобы вызвать высасываніе изъ фильтра, благодаря которому песокъ, стремясь опуститься,, уплотняется, и фильтрованіе улучшается. Уровень вновь уложеннаго песка подъ вліяніемъ уплотненія понижается на 1 дюймъ и иолѣе.

Регуляторъ Вестона (фиг. 67) состоитъ изъ чугуннаго ящика съ внутренними перегородками, образующими родъ сифона, и съ шаровымъ мѣднымъ поплавкомъ, который управляетъ клапаномъ для втіуска. воды Цзъ фильтра въ регуляторъ, поддерживая постоянный уровень воды въ регуляторѣ. При постоянномъ же уровнѣ истеченіе воды изъ коробки регулятора зависитъ только отъ величины выпускного отверстія, которую можно измѣнять, вставляя различныя діафрагмы. Благодаря устройству регулятора въ видѣ сифона, образуется вакуумъ, высасывающій воду изъ фильтра.

Недостаткомъ напорныхъ фильтровъ является отсутствіе приборовъ для регулированія скорости фильтрованія, которая при непосредственномъ нагнетаніи воды насосами въ фильтры измѣняется по мѣрѣ засоренія фильтрующаго матеріала и, такимъ образомъ, качество фильтрата также измѣняется.

Скорость фильтрованія въ американскихъ фильтрахъ равна обыкновенно 4—5 м. въ часъ (иногда и больше, до 8 м.), т. е. въ 40—50 разъ превосходитъ скорость на англійскихъ фильтрахъ и соотвѣтствуетъ производительности 1 кв. метра фильтрующей поверхности въ 96—120’ куб. м. въ сутки. Потеря напора при фильтрованіи доходитъ до 3 м. (вмѣсто 0,6—1,0 м. на англійскихъ фильтрахъ).

Очистка американскихъ фильтровъ, понятно, производится тѣмъ, чаще, чѣмъ больше мути въ фильтруемой водѣ. Какъ мы уже знаемъ, весь песокъ промывается въ самомъ фильтрѣ; на промывку расходуется около 5% фильтруемаго количества воды. Обычная скорость пропусканія промывной воды около 1 фута въ минуту, т. е. приблизительно въ. 4 раза болѣе скорости фильтрованія. Очистка, повторяющаяся около-J раза въ сутки, занимаетъ 10—20 минутъ, производится гораздо легче-и обходится гораздо дешевле, чѣмъ на англійскихъ фильтрахъ. При возобновленіи работы фильтра, сначала получается неудовлетворительно очищенная вода до „возстановленія" фильтра (пленки), но процессъ возстановленія требуетъ немного времени (около 15 мин.), и количество воды, которую приходится спускать въ водостокъ, не превосходитъ 3%, общаго количества.

Промывку фильтра желательно производить фильтрованною водою;-въ случаѣ же примѣненія нефильтрованной воды, передъ возобновленіемъ работы фильтра пропускаютъ черезъ него (въ нормальномъ направленіи) нѣкоторое количество чистой воды.

Наконецъ, изрѣдка производятъ стерилизацію фильтровъ (1—2 раза въ годъ, или чаще, если вода содержитъ жировыя или маслянистыя примѣси).

Стерилизацію производятъ горячимъ паромъ или безъ него; насыпавъ на поверхность фильтрующаго матеріала двууглекислой соды въ количествѣ около 2,5 кгр. на 1 кв. м., впускаютъ воду въ такомъ количествѣ, чтобы образовался слой глубиною въ нѣсколько сантиметровъ надъ поверхностью матеріала; всѣ дренажныя трубы должны быть закрыты. Растворъ оставляютъ часовъ на пятнадцать, затѣмъ промываютъ фильтръ какъ при обыкновенной очисткѣ.

Слѣдуетъ предпочитать стерилизацію при помощи пара; добавивъ соды и воды, какъ указано выше, впускаютъ паръ подъ напоромъ (черезъ дренажныя трубы, если нѣтъ спеціальныхъ трубокъ для пара); паръ доводитъ растворъ соды до кипѣнія. Черезъ 1 часъ впускъ пара прекращаетъ и промываютъ фильтръ. Послѣ стерилизаціи фильтратъ спускаютъ въ водостокъ въ продолженіи 45 минутъ.

Для ухода за американскими фильтрами требуется весьма мало работы; наир. въ Cincinnati 2—3 рабочихъ обслуживаютъ всю фильтровальную станцію, очищающую около 400.000 куб. м. воды въ сутки.

Различныя системы американскихъ фильтровъ различаются, главнымъ образомъ, деталями. Отмѣтимъ системы Джуэля, Говатсона, Ныо-Іоркской компаніи. Белля, Ривса, Кренке и Зимина.

Фильтры Джуэля, какъ самотечные (фиг. 03, 05), такъ и напорные (фиг. 04), устраиваются иногда съ осадочнымъ резервуаромъ подъ фильтромъ (фиг. 03,04)—для небольшихъ установокъ, иногда безъ него (фиг.

05)—для большихъ станцій, гдѣ выгоднѣе устраивать отдѣльные осадочные бассейны. Въ первомъ случаѣ, фильтръ состоитъ изъ двухъ резервуаровъ, вставленныхъ одинъ на другой; внутренній резервуаръ служитъ фильтромъ, а щюмежутокъ между стѣнками и днищами обоихъ резервуаровъ—отстойникомъ. Вода съ добавленнымъ къ ней растворомъ коагулянта поступаетъ въ промежутокъ между стѣнками резервуаровъ, при прохожденіи между пими оставляетъ на днѣ хлопьевидный осадокъ и, поднимаясь но трубѣ, входящей во внутренній резервуаръ, разливается надъ поверхностью фильтрующаго песка. Профильтрованная вода •собирается дренажными трубками, уложенными на днѣ фильтра; вдоль каждой трубки установленъ рядъ дырчатыхъ колпачковъ, черезъ которые нроеаччивается фильтратъ. Деталь дренажныхъ трубокъ Джуэля показана на фиг. 06. Изъ дренажа вода отводится въ регуляторъ.Вестона.

Фильтры Джуэля устраиваются діаметромъ 6—24 фута и высотою до 14 фут. При примѣненіи регуляторовъ Вестона, для фильтрованія достаточенъ напоръ въ 14 фут., считая отъ уровня воды на фильтрѣ до уровня ея послѣ фильтрованія.

Для промывки фильтра, въ дренажъ пускаютъ воду йодъ напоромъ около 6 фут.; это дѣлается закрываніемъ однихъ вентилей и открываніемъ другихъ. Грабли для перемѣшиванія песка при промывкѣ фильтра видны на фиг. 63 и 65; онЬ приводятся во вращеніе при посредствѣ коническихъ зубчатыхъ колесъ отъ какого-либо двигателя (обыкновенно ременною передачею).

Фи г. <>S.

Фи г. 70.

Загрязненная промывная вода переливается черезъ верхній край фильтровальнаго резервуара и отводится въ водостоки.

Стоимость первоначальнаго устройства и эксплоатаціи фильтровъ Джуэля, а также другихъ системъ фильтровъ, приведены ниже въ сравнительной таблицѣ, (‘оставленной но англійскимъ даннымъ.

Общее расположеніе группы фильтровъ видно на фиг. 125, представляющей открытые фильтры Говатсона на Петербургской фильтроозонной стапціи. Фильтры Говатсона отличаются отъ Джуэлевыхъ болѣе простымъ устройствомъ дренажа (дырчатое двойное дно, безъ дренажныхъ трубокъ) и примѣненіемъ, вмѣсто естественнаго песка, толченаго кварца.

Толченый кварцъ имѣетъ передъ пескомъ то преимущество, что онъ очень твердъ и зерна его не шарообразны, а съ острыми ребрами; благодаря этому, онъ очищается гораздо лучше, чѣмъ естественный песокъ. Кромѣ тою, кварцъ абсолютно не поглощаетъ вода; естественный же песокъ обыкновенно содержитъ примѣсь частицъ разныхъ сортовъ песчаника, часто мягкихъ и пористыхъ, и при постоянномъ фильтрованіи воды онѣ поглощаютъ органическія вещества и другія нечистоты. Въ концѣ концовъ частицы эти такъ загрязняются, что становится совершенно невозможны мт, промыть ихъ и приходится смѣнять весь фильтрующій мате])]'алъ.

Хотя толченый кварцъ гораздо дороже песка, но его преимущества такъ велики, что слѣдуетъ предпочитать его естественному носку, особенно при очисткѣ водъ, содержащихъ много органическихъ примѣсей. Толченый кварцъ почти никогда не требуетъ возобновленія, есѵш благодаря конструкціи аппарата пе бываетъ потерь кварца (вымыванія) при его промывкѣ.

Фильтръ Ривса (фиг. 68) имѣетъ форму усѣченнаго конуса, обращеннаго широкимъ основаніемъ кверху; при этой формѣ вода не можетъ скользить внизъ по стѣнкамъ, не профильтровавшись. Фильтрующимъ матеріаломъ служитъ раздробленный кварцъ, крупность котораго постепенно увеличивается книзу. Взамѣнъ дренирующихъ трубокъ, имѣется двойное дно, съ отверстіями въ верхнемъ днѣ. Фильтръ этотъ работаетъ или подъ напоромъ, или при большой разности уровней воды до и послѣ фильтрованія.

Фиг. .69 представляетъ напорный фильтръ Нью-Іоркской Компаніи, ‘состоящій изъ закрытаго желѣзнаго горизонтальнаго цилиндра, наполненнаго пескомъ. Главное отличіе его отъ фильтровъ Джуэля—отсутствіе особыхъ приспособленій для перемѣшиванія песка.

Фильтръ Белля (фиг. 70), работающій подъ большимъ напоромъ (отъ 2 до 20 атмосферъ) *), отличается отъ Джуэлевекаго болѣе разработанными приспособленіями для промывки песка. Промывная (филг,- 3

3] Мсташвки ьъ Bury, Crewe, Polton и Lin wood.

M ? 4

I

Фи г. 72.

Фи г. 71.

трованная) вода нанравняется не только снизу вверхъ черезъ дренажъ, но и черезъ мѣшалки, составленныя изъ полыхъ трубокъ съ дырчатыми стѣнками; ось вращенія мѣшалокъ также полая, и черезъ нее подается вода, которая разбрызгивается черезъ отверстія трубокъ тонкими струйками. На чертежѣ (фиг. 170) приняты слѣдующія обозначенія: А — клапаны на полыхъ стержняхъ (мѣшалкахъ); В — зубцы на мѣшалкахъ; С—полые стержни ( мѣшалки), содержащіе воду для промыванія;

I)—полая ось вращенія мѣшалокъ; К—дырчатые сосуны; F—водосливная труба для неочищенной воды; О—выпускная труба для очистки фильтра; Я—главная труба; J—вертикальный промывной клапанъ; К— выходъ фильтрованной воды; L—желѣзная оболочка фильтра; М—главный патрубокъ, укрѣпленный на оболочкѣ; .V—.впускной клапанъ для неочищенной воды; О—выпускной клапанъ.

Изъ механическихъ фильтровъ, сконструированныхъ въ Европѣ, отмѣтимъ фильтры Кренке и Н. IL Зимина.

Фильтръ Кренке (фиг. 71) представляетъ горизонтальный цилиндръ съ двойными днищами, причемъ внутреннія днища сдѣланы изъ частой мѣдной сѣтки; посредствомъ такихъ же сѣтокъ выдѣлена средняя (но длинѣ) часть цилиндра. Промежутки между сѣтчатымъ днищемъ и ближайшею къ нему внутреннею сѣткою заполнены фильтрующимъ пескомъ; сырая вода поступаетъ по полой оси цилиндра, лежащей па подшипникѣ и соединенной (сальникомъ) съ неподвижною подводящею трубою, и просачивается черезъ песокъ въ горизонтальномъ направленіи (съ концовъ къ срединѣ цилиндра). Средняя камера служитъ для сбора чистой воды, вытекающей съ фильтра также по трубѣ, совпадающей съ осыо цилиндра, но съ другой стороны его, чѣмъ приводная труба. Очистка производится обратною струею чистой воды подъ напоромъ, при вращеніи цилиндра около оси, которое вызываетъ передвиженіе песка и перемѣшиваніе ею съ промывною водою.

Вертикальное расположеніе фильтрующихъ поверхностей, принятое Кренке, увеличивая полезную площадь фильтра, сильно ухудшаетъ результаты фильтраціи, такъ какъ при немъ не можетъ быть равномѣрнаго образованія фильтрующей пленки изъ осѣвшаго коагулянта. Поэтому фильтръ Кренке можно примѣнять лишь для удаленія грубыхъ взвѣшен-. ныхъ веществъ, но. не для бактеріальной очистки воды.

Напорный фильтръ Н. II. Зимина (фиг. 72) состоитъ изъ вертикальнаго желѣзнаго цилиндра, наполненнаго пескомъ, въ которомъ по окружности установленъ рядъ трубокъ ѵп, подводящихъ сырую воду, и центральная трубка С (большаго діаметра), собирающая очищенную воду. Сырая вода съ добавленнымъ къ ней коагулянтомъ поступаетъ въ трубки пп изъ кольцевой коробки В, служащей основаніемъ фильтра. Чистая вода отводится изъ центральной трубки С вверху ея. Всѣ трубки м и G желѣзныя съ дырчатыми стѣнками, обтянутыми частою мѣдною сѣткою.

При промывкѣ фильтра, кромѣ обратной струи воды, можно пользоваться струею пара, вводимаго по особой трубкѣ вверху цилиндра.

Недостаткомъ фильтра Зимина, какъ и Креике, является вертикальное расположеніе фильтрующихъ поверхностей.

Для уменьшенія площади, занимаемой американскими фильтрами, ихъ располагаютъ одинъ надъ другимъ въ нѣсколько зтажей.

Какъ, примѣры большихъ установокъ для очистки воды американскими фильтрами укажемъ станцію въ Петербургѣ для очистки 50000 куб. м. воды въ сутки, оборудованную фильтрами Говатсона, съ послѣдующею стерилизаціею воды озономъ (описаніе см. ниже), выстроенную въ 1910 г., и станцію въ Цинциннати, работающую съ 1907 г.4).

Фильтровальная станція въ Цинцинтти выстроена на основаніи продолжительныхъ опытовъ съ американскими фильтрами и разсчитана га очистку 35 миллимовъ ведеръ (=430000 куб. м.) въ сутки.

Въ виду большого размѣра станціи, сдѣланы нѣкоторыя упрощенія конструкціи фильтровъ.

' (В-ода (изъ р. Огіо) берется въ 12 клм. отъ города вверхъ но теченію рѣки и подается по двумъ чугуннымъ трубамъ (г/=(10 дм.) въ отстойники, расположенные на 60 метровъ выше уровня рѣки.

Всѣ задвижки насосной станціи поршневыя гидравлическія.

Отстойники, числомъ два, общею емкостью 100 милліоновъ ведеръ, устроены въ видѣ прудовъ въ долинахъ двухъ небольшихъ притоковъ р. Огіо, прегражденныхъ запрудами; для достиженія непроницаемости дно и наклонныя стѣнки бассейновъ выложены слоемъ глины въ 3 фута, покрытымъ слоемъ щебня и бетона въ 0,5 фута и двойнымъ слоемъ асфальта. Этими отстойными прудами пользуются поочередно; слѣд., отстаиваніе продолжается около 36 часовъ. Вокругъ прудовъ проложены напорныя трубы съ гидрантами для промывки прудовъ посредствомъ рукавовъ.

Коагулированіе. Изъ отстойныхъ прудовъ вода берется съ постоянной глубины 3 фут. отъ поверхности а) и по двумъ трубамъ (<?=60")■ направляется къ фильтровальной станціи (фш\ 73); при входѣ на станцію вода поступаетъ въ 6 параллельныхъ трубъ (</=36 дм.), снабженныхъ регуляторами давленія (такъ какъ уровень воды въ отстойныхъ прудахъ на 10 м. выше, чѣмъ на фильтрахъ). Въ небольшой камерѣ къ водѣ прибавляется коагулянтъ—сѣрнокислое желѣзо (въ количествѣ 16—40 гр. на литръ), растворъ котораго протекаетъ сюда изъ химическаго отдѣленія по 3-дюймовой трубѣ. Перемѣшиваніе производится небольшими пропеллерными насосами Далѣе вода проходитъ черезъ водомѣры Вентури съ помѣщеніе задвижекъ, въ которомъ къ ней

добавляется известковая вода (подаваемая по трубѣ </=24 дм.), въ количествѣ 12—25 гр. на литръ, и затѣмъ поступаетъ въ открытые коагуляціонные отстойники.

Приготовленіе раствора коагулянтовъ. Въ химическомъ отдѣленіи известь гасится въ желѣзныхъ резервуарахъ (</=6' и Л=3') съ механическими мѣшалками; пользуются одновременно тремя резервуарами, остальные три служатъ запасными. Получаемое отъ гашенія известковое молоко разбавляется затѣмъ въ 4 резервуарахъ емкостью по 8000 ведеръ до достиженія полной прозрачности раствора; на это идетъ около 5% всей поступающей на станцію воды.

Известь всыпается въ раетворительные резервуары черезъ люки въ полу верхняго этажа.

Сѣрнокислое желѣзо растворяется въ фильтрованной водѣ въ 5 же--лѣзныхъ резервуарахъ діаметромъ по 5 ф. и глубиною по 12 ф.

Количество реагентовъ, необходимыхъ для коагулированія, назначается въ зависимости отъ качества воды; каждый разъ всыпается по мѣшку вѣсомъ 35 кгр., но промежутки времени между всыпаніями опредѣляются завѣдующимъ лабораторіею, и спеціальные часы даютъ сигнальные звонки черезъ назначенные равные промежутки времени. Такимъ образомъ, не требуется развѣшиванія реактивовъ, и они разводятся двумя рабочими, всыпающими по мѣшку при каждомъ звонкѣ часовъ.

Отстойниковъ коагулированной воды устроено 3: два вмѣстимостью по 3 милліона ведеръ и одинъ на Vj милліона; соединяя эти отстойники, можпо достигнуть продолжительности отстаиванія отъ 2 до 4x/j часовъ. Теченіе воды но отстойникамъ направляется перегородками. Дно отстойниковъ имѣетъ уклонъ; осадки отводятся по дренажнымъ трубамъ. Въ случаѣ надобности можно вводить добавочное количество коагулянтовъ на пути отъ отстойниковъ къ фильтрамъ.

Скорые фильтры устроены въ числѣ 28. каждый на 1 х/> милліона ведеръ въ сутки, поверхностью по 32'Хо0'=1(Ю0 кв. ф. Скорость фильтрованія 170 дм.=430 м. въ часъ. Для удобства ремонта каждый фильтръ раздѣленъ стѣнкою на двѣ независимыхъ половины.

Фильтры расположены въ два ряда по об ѣ стороны галлереи распредѣлительныхъ трубъ, въ крытомъ отопляемомъ помѣщеніи. (Фиг. 74). Вся конструкція желѣзо-бетонная.

Толщина фильтрующаго слоя песка—30 дм.=76 см.; эффективная крупность песка 0,35 мм., коэффиціентъ однородности 1,60.

Дренажъ состоитъ изъ вертикальныхъ трубокъ, входящихъ въ желобчатое бетонное дно (фиг. 75), углубленія котораго засыпаны гравіемъ крупностью отъ Ѵ12 дм. до 1 дм.; сверхъ гравія положена проволочная латунная сѣтка съ отверстіями въ г/10 дм., удерживающая гравій при промывкѣ, с%тка эта закрѣплена въ бетонѣ болтами.

Всѣ задвижки фильтровальной станціи снабжены электромоторами и управляются съ распредѣлительной доски. Открытое или закрытое по-

ложеніе задвижекъ указывается на доскѣ лампочками. Промывныя задвижки могутъ быть открываемы токомъ до любой высоты.

Регуляторы скорости фильтрованія (системы Вивіани) основаны на принципѣ редукціоннаго клапана: разность давленій съ двухъ сторонъ гидравлической задвижки, черезъ которую протекаетъ вода, автоматически поддерживается постоянною; эта разность давленій, дѣйствуя на упругую діафрагму, управляетъ краномъ, пускающимъ воду по ту или Другую сторону поршня гидравлической задвижки, и тѣмъ соотвѣтственно увеличиваетъ или уменьшаетъ закрываемое этимъ поршнемъ отверстіе.

Щюмывка фильтровъ производится (на основаніи предварительныхъ опытовъ) упрощенно, безъ механическаго перемѣшиванія граблями или вдуванія воздуха, однимъ только сильнымъ токомъ воды снизу вверхъ. Скорость промывной воды принята 2 фута въ минуту, т. е- въ 2 раза болѣе, чѣмъ обыкновенно бываетъ на американскихъ фильтрахъ съ механическимъ перемѣшиваніемъ песка. Расходъ промывной воды при этомъ не увеличился, такъ какъ оказывается достаточнымъ пускать промывную воду съ двойною скоростью всего 3—4 минуты. Промывать фильтръ приходится черезъ 20—30 часовъ; фильтръ выключается изъ работы на 10—15 минутъ.

При началѣ промывки пускаютъ промывную воду тихо; при этомъ загрязненная фильтрующая пленка поднимается цѣликомъ вверхъ и удаляется черезъ сливные желоба, расположенные на 30 дм. надъ поверхностью фильтрующаго песка. Когда такимъ образомъ большая часть веществъ, загрязняющихъ фильтръ, удаляется не смѣшиваясь съ пескомъ, промывная вода пускается сильною струею. Песокъ взмывается водою, поднимается ею и держится въ возвышенномъ положеніи, такъ' что поверхность его на 15 дм. выше нормальной. По прекращеніи промывки песокъ осѣдаетъ, хорошо отсортировывала»: крупныя частицы ложатся внизу, мелкія наверху, что весьма благопріятно для фильтрованія.

Промывная вода поступаетъ въ фильтръ снизу черезъ дренажъ (подъ давленіемъ г/> атмосферы) ігзъ особаго резервуара, расположеннаго на сосѣднемъ холвѣ, емкостью 60000 ведеръ (запасъ, достаточный для-' промывки двухъ фильтровъ въ теченіе 4 минутъ), изъ котораго вода подводится трубою (d=36", длиною около 120 м.). Для подачи фильтрованной воды въ этотъ резервуаръ, установлены два центробѣжныхъ электронасоса на 45000 ведеръ въ часъ каждый.

Насосы этп приводятся въ дѣйствіе и останавливаются включеніемъ и выключеніемъ электрическаго тока отъ поплавка въ резервуарѣ, такъ что резервуаръ наполняется автоматически.

Резервуаръ очищенной води. Фильтроваипая вода изъ каждаго фильтра выходитъ черезъ регуляторы по 30" трубамъ въ сборную 60" трубу и самотекомъ направляется въ резервуаръ чистой воды, расположенный

рядомъ съ фильтровальной станціей; емкость резервуара 6 милліоновъ ведеръ, площадь 400X400=160000 кв. фут. Резервуаръ сдѣланъ открытымъ, но фундаментъ устроенъ такъ, чтобы можно было перекрыть резервуаръ сводами.

Подача воды въ городъ. Вода изъ резервуара идетъ самотекомъ но 7' кирпичному туннелю (длиною около 7 километровъ) къ насосной станціи, расположенной въ іхцюдѣ и нагнетающей воду въ сѣть.

Стоимость устройства фильтровальной станціи (не включая стоимости большихъ прудовъ—отстойниковъ и насосныхъ станцій) около 2У-2 милліоновъ рублей, т. е. по 7 коп. на суточное ведро (или 5 р. 60 к. на 1 куб- м.). Изъ этой суммы, въ круглыхъ числахъ, приходится па стоимость фильтровъ вмѣстѣ со зданіемъ 1 милл. руб., чугунные трубопроводы 0,5 милл. руб., коагуляціонные отстойники съ приспособленіями 0,5 м. р., резервуаръ чистой воды 0,25 м. р. и на лабораторію вмѣстѣ съ химическимъ отдѣленіемъ и ихъ оборудованіемъ 0,25 м. р.

Фильтрованіе воды въ течепіе 1908 г. обошлось 130000 руб., т. е.

130000X100X100, л

35000000X360 '~0, 03 коп* за 100 велеръ.

Результаты очистки коды американскими фильтрами.

Для выясненія дѣйствія американскихъ фильтровъ особенно существенны слѣдующіе вопросы:

1) Не ухудшаетъ ли качества вода добавленіе къ ней коагулянта.

2) Обладаетъ ли искусственная пленка, образующаяся на фильтрѣ вслѣдствіе присутствія коагулянтовъ, одинаковыми свойствами съ пленкою англійскихъ фильтровъ.

3) Каковы результаты очистки въ бактеріологическомъ отношеніи.

4) Всякую ли воду можно и желательно очищать на американскихъ фильтрахъ.

Добавленіе къ очищаемой водѣ коагулянтовъ и въ частности наиболѣе расіцюстраненнаго изъ нихъ—сѣрнокислаго глинозема, невидимому, совершенію безразлично съ гигіенической точки зрѣнія, лишь бы реактивъ былъ химически чистымъ; соединенія глинозема попадаются и въ естественныхъ водахъ. Помимо этого, искусственно добавленный глиноземъ вполнѣ разлагается при коагуляціи, и получающееся въ водѣ взамѣнъ него небольшое количество гипса (увеличивающее постоянную жесткость вода) съ гигіенической точки зрѣнія не представляетъ неудобствъ. Слѣдуетъ только избѣгать добавленія сѣрнокислаго глинозема въ такомъ количествѣ, чтобы при недостаточномъ содержаніи углекислой извести въ водѣ могла образоваться свободная сѣрная кислота.

Далѣе, сѣрнокислый глиноземъ, имѣющійся въ продажѣ, нерѣдко содержитъ около 1 % мышьяка; однако, большая часть этого мышьяка выпадаетъ въ отстойномъ резервуарѣ въ видѣ нерастворимаго мышьяко-

во-кислаго или мышьяковисто-кислаго аллюминія. Возраженія противъ •обогащенія воды мышьяковистыми соединеніями слѣдуетъ считать скорѣе теоретическими и не имѣющими практическаго значенія, такъ какъ до сихъ норъ въ Америкѣ неизвѣстно ни одного случая разстройства здоровья отъ употребленія воды, очищенной съ добавленіемъ коагулянтовъ.

Многіе изслѣдователи занимались вопросомъ, является ли искусственная пленка американскихъ фильтровъ такимъ же надежнымъ •средствомъ задержанія бактерій., какъ пленка, образующаяся естественнымъ путемъ на англійскихъ фильтрахъ. Hitter и Gottschlich") нашли у американскихъ фильтровъ черезъ 30 минутъ послѣ начала ихъ работы такую задерживающую способность, что безъ всякихъ опасеній можно было употреблять фильтратъ, какъ питьевую воду. Специфическія бактеріи проходили въ ото время въ количествѣ 1 изъ 10000, находившихся въ сырой водѣ; съ нѣкотораго же момента (черезъ 1—2 часа послѣ начала работы фильтра) проходила 1 изъ 15000 бактерій, между тѣмъ какъ въ первые полчаса проходила одна изъ 2000—3000 бактерій.

Число обычныхъ въ водѣ безразличныхъ бактерій, по прошествіи получаса, было во всѣхъ опытахъ ниже 100 въ 1 куб. см. фильтрата, и въ большинствѣ изъ нихъ ниже 50. Эти бактеріи, но большей части, не принадлежали къ числу бактерій сырой воды (т. е. попали въ воду изъ •фильтра).

Слѣдуетъ отмѣтить, что при процессѣ отстаиванія съ коагулянтами число бактерій въ сырой водѣ понижалось на 15—75%.

По изслѣдованіямъ Шрейбера'’) надъ фильтрами Джу эля, скорость •фильтрованія можетъ быть значительно повышена противъ общепринятой величины 5 метровъ въ часъ8), причемъ способность ихъ задерживать бактерій остается равною медленнымъ песочнымъ фильтрамъ. Наблюдавшееся имъ уменьшеніе числа бактерій сырой воды равнялось 91,3—99,6%.

Со стороны удаленія мути и окраски американскіе фильтры несравненно превосходятъ англійскіе; какъ разъ то обстоятельство, что въ Америкѣ часто приходится пользоваться для водоснабженія весьма мутною и окрашенною въ зеленый цвѣтъ водою, какъ мы упоминали, привело къ распространенію въ Америкѣ этихъ фильт]ювъ преимущественно передъ англійскими.

Однако, не при всякой водѣ можно достичь хорошихъ результатовъ на американскихъ фильтрахъ безъ добавочной обработки. Во-первыхъ, при очень мягкой водѣ, какъ мы уже говорили, пе можетъ быть образо-

6) Hitter und Gottschlich. „Zeitschift. f(ir Hygiene" 1908, 59, 379.

’) Schreiber. „Mitteilungen aus der Konigliclien Prttfungsanstalt fill- AVasserver-eorgung und Abwasserheseitigung* *, 190Д VI, 88.

*) Въ Америкѣ скорость фильтраціи иногда доводятъ до 8 м. »ь чаоь.

ванія хлопьевъ коагулянта, и вода можетъ пріобрѣсти нежелательное содержаніе неразложившагооя коагулянта. Во избѣжаніе этого, къ мягкой водѣ приходится добавлять извести, а иногда еще добавляютъ небольшое количество соды.

Во-вторыхъ, вода съ высокимъ содержаніемъ мелкихъ илистыхъ частицъ и особенно планктона (послѣднее иногда встрѣчается въ водовмѣстилищахъ со стоячею водою) требуетъ добавленія большого количества коагулянта, при этомъ фильтръ быстро засоряется, требуемое давленіе на фильтръ быстро повышается, качество фильтрата ухудшается, и приходится часто очищать фильтръ. Поэтому при большомъ содержаніи ила и планктона выгоднѣе и лучше удалять часть иримѣс'ей изъ воды передъ фильтрованіемъ, напримѣръ, пропуская воду у водопріемника черезъ мелкія сѣтки или даже черезъ слой матеріи (натянутый на раму, взамѣнъ сѣтки).

Наконецъ, для воды, характеръ и степень мутности которой сильно и постоянно измѣняются въ теченіе года, при примѣненіи американскихъ фильтровъ пришлось бы постоянно измѣнять количество добавляемыхъ коагулянтовъ, т. е. требовались бы постоянные анализы воды и постоянный тщательный надзоръ за процессомъ фильтрованія. Поэтому такую воду, вообще говоря, предпочтительнѣе фильтровать па англійскихъ медленныхъ фильтрахъ пли же, въ случаѣ высокаго содержанія въ ней мути, комбинировать американскіе и англійскіе фильтры, примѣняя первые какъ предварительную обработку воды (для освѣтленія ея) передъ окончательною очисткою ея па англійскихъ фильтрахъ, дающихъ при освѣтленной водѣ фильтратъ болѣе или менѣе постояннаго' качества9).

Такимъ образомъ, американскіе фильтры, являясь пригодными для счистки почти всѣхъ водъ (при соотвѣтственномъ выборѣ и количествѣ коагулянта), оказываются спеціально примѣнимыми, предпочтительно передъ всѣми другими системами, дтія водъ съ постояннымъ большимъ количествомъ мути; при постоянствѣ содержанія мути уходъ за американскими фильтрами чрезвычайно простъ, а большое количество мути можетъ быть хорошо удалено только этими фильтрами.

Стоимость устройства американскихъ фильтровъ, вообще говоря,, меньше, чѣмъ англійскихъ. Благодаря значительной скорости фильтраціи они занимаютъ весьма малую площадь, что заставляетъ по экономическимъ соображеніямъ отдавать имъ особенное предпочтеніе въ мѣстахъ, гдѣ дорога земля, а также дѣлаетъ ихъ удобными для установки въ отдѣльныхъ домахъ; въ послѣднемъ случаѣ чаще примѣняютъ закрытые фильтры, дѣйствующія подъ напоромъ (пользуясь напоромъ городской водопроводной сѣти).

®) ,Friedberger „Zeitsclirift fur Hygiene*, 1908, стр. 379.

ТАБЛИЦА

сравнительной стоимости американскихъ фильтровъ различныхъ системъ.

Отнесено къ расходу воды 1000 куб. метровъ въ сутки.

Цѣны по англійскимъ данвымъ; принято 1 ф. ст,—9 руб. 60 коп. Стоимость запаснаго резервуара чистой воды не включена.

Д ж у э л ь. Белль. Р и в с ъ. К а н д и.

Фильтрующая площадь 9,3 кв. м. 6,2 20 - 6.5

Стоимость устройства 9.500 руб. 4.650- 5.300 4.700

Суточная стоимость эксплоатаціи не (включая

процентовъ) ♦ 1,27 руб. 1,06 Не вполнѣ установлено. Приблизительно какъ для ([). Белля. 0,21

Какъ часто промывается фильтръ Продолжительность ио.іучегя негодной для но- 1 или 2 раза въ день. Оіь 1 раза въ день до 1 раза въ 3 ди л. Обыкновенно 1 разъ въ деиь. Огъ 1 раза въ день до 1 раза въ 3 дня. '

треблепія воды послѣ промывки фильтра . . 15 минутъ. При прибавленіи сѣрнокислаго глинозема, нѣсколько минуть. 3—5 минутъ. Нѣсколько минутъ.

Количество промывной воды въ °/о отъ коли- 21/,—оо/о.

чества фильтруемой . Г/о или меиѣе. Около 2°/и.

Срокъ службы фильтра - . Приспособленія для регулированія количества - 50 лѣтъ. Равенъ сроку службы желѣзи. мостовъ. Не менѣе 15 лѣтъ. 50 лѣтъ.

добавляемыхъ реактивовъ (коогулянтовъ) . . Устроены спеціальныя регулирующія отверстія. ГІ рвдѣлаігь автоматическій регуляторъ. Регуляторъ съ шаровымъ клаиавомъ, или же небольшой насосъ съ водянымъ двигателемъ. Не требуется.

Стоимость очистки воды на американскихъ фильтрахъ, вслѣдствіз примѣненія коагулянтовъ, нѣсколько выше, чѣмъ на англійскихъ, хотя близка къ ней.

Приведемъ нѣкоторыя цифры сравнительной стоимости эксплоатаціи отнесенныя къ 1 милліону галлоновъ воды, въ шиллингахъ10).

Авторитетъ.

Fuller Haze п Miller

Горо.ѵь

Cincinnati

Pittsburg

Waschington.

Стоимость фильтраціи обыкновенной механической.

10,35

10,53

8,50

9,96

10,78

8,76

Вт. прилагаемой таблицѣ приведены сравнительныя данныя о фильтрахъ различныхъ системъ (по англійскимъ источникамъ).

Итакъ, главнымъ препятствіемъ къ распространенію американскихь фильтровъ служитъ чуткость ихъ (въ частности, чуткость процесса ко агулированія) къ измѣненіямъ состава воды, а отчасти также меньшая увѣренность европейскихъ изслѣдователей11) въ обезпеченности бактеріальной чистоты фильтрата, которая, однако, не находитъ себѣ основаній въ многолѣтнемъ опытѣ американскихъ городовъ.

>

1°) Цитируемъ ио Черѳпашинсаому, „Водоснабженіе", стр. 167.

И) Friedberger— вышеуказанная статья.

Hilgermann.—„Vierteljahresschrift filr Medizin und offeDfcliches Sanit&tswesen*, 1906, 36.

Фильтры особыхъ системъ.

Но всѣхъ разсмотрѣнныхъ нами фильтрахъ фильтрующимъ матеріаломъ служитъ песокъ; но были попытки примѣненія и другихъ фильтрующихъ матеріаловъ: пористыхъ плитокъ изъ искусственнаго песчаника, пластинъ изъ неглазурованнаго фарфора („бисквита"), угля—древеснаго и животнаго, матеріи (полотна, валяной шерстяной ткани или ткани изъ асбеста), губокъ, уложенныхъ сплошнымъ слоемъ и, наконецъ, инфузорной земли.

Однако, далеко не всѣ эти матеріалы оказались удовлетворительными, и многіе фильтры нашли примѣненіе только въ единичныхъ случаяхъ. Опишемъ системы, получившія нѣкоторое распространеніе— фильтры Фишера и Петерса, Курка и домашніе (комнатные) фильтры Чемберлена и Бсркефельда.

Фильтръ Фишера и Петерса (фиг. 76) состоитъ изъ ряда полыхъ вертикальныхъ плитъ, сдѣланныхъ изъ искусственнаго песчаника; полое пространство внутри плитокъ сообщается съ водосборною трубою, собирающею фильтрованную воду. Плиты устанавливаются въ резервуарѣ, въ- который напускается сырая вода для фильтрованія; эта вода просачивается черезъ поры плитокъ во внутреннія полости ихъ и отводится оттуда по водосборной трубѣ въ резервуаръ чистой воды. Промывка (Плитокъ производится обратнымъ пропусканіемъ чистой воды изъ сборной трубы изнутри наружу плитокъ. Послѣ продолжительной работы фильтра,'когда загрязненіе глубоко .проникнетъ въ толщу шіитокъ (плитки „прорастутъ"), плиты снимаются и прокаливаются.

Фильтрующія поверхности были размѣщены вертикально съ цѣлью уменьшить площадь земли, занимаемую фильтромъ со значительною площадью фильтрованія; однако, какъ мы уже упоминали, говоря о фильтрахъ Крепке, просачиваніе воды черезъ вертикальныя поверхности происходитъ на разныхъ глубинахъ весьма неравномѣрно, и образованіе фильтрующей пленки идетъ не только неравномѣрно, но и весьма слабо.

ІІа первый взглядъ можно было ожидать, что мелкія поры искусственнаго песчаника будутъ лучше задерживать нечистоты и бактеріи, чѣмъ поры слоя песка; однако, опытъ показалъ, что пластипчатые фильтры не имѣютъ передъ песочными никакихъ преимуществъ по качеству очистки и обладаютъ, такимъ образомъ, только крупнымъ недостаткомъ —неравномѣрностью работы и качества фильтрата. Промывка ихъ во-

Фиr. 76b.

дою оказывается весьма несовершенною и плохо поддается контролю, а прокаливаніе плитъ очень затруднительно; плитки легко ломаются; между тѣмъ примѣсь мути къ водЬ ведетъ къ быстрому загрязненію плитокъ.

Въ виду изложеннаго, фильтры Фишера и Петерса, какъ и вообще фильтры изъ искусственнаго камня, въ настоящее время не примѣняются болѣе въ центральныхъ водоснабженіяхъ городовъ.

Система Курка отличается отъ предъпдущей тѣмъ, что искусственный пористый камень выдѣлывается въ видѣ цилинд|ювъ, длиною 1,20 м. и діаметромъ 0,22 м., соединяемыхъ (квадратными основаніями) въ баттареи (изъ 16 цилиндровъ) размѣромъ въ планѣ 1,00 X1,00 метр. Фильтрованіе происходитъ (снаружи внутрь цилиндра) точно такъ же, какъ въ фильтрахъ Фишера.

Изъ матеріаловъ, употребляемыхъ для изготовленія домашнихъ фильтровъ, только два способны задерживалъ бактеріи: неглазурованный фарфоръ и инфузорная земля; остальные же лишь задерживаютъ муть (освѣтляютъ воду), хотя, конечно, вмѣстѣ съ мутью задерживается и часть бактерій, црилипшихъ къ ней.

Употребленіе домашнихъ фильтровъ съ цѣлью уменьшенія содержанія бактерій въ водѣ не можетъ быть рекомендовано, такъ какъ даже лучшіе фильтры только нѣкоторое время могутъ работать безъ очистки, и при перемѣнномъ и прерывающемся расходѣ воды, при которомъ работаютъ домашніе фильтры, довольно трудно установить промежутки между очистками. Кромѣ того, обыкновенно незнаніе или небрежность лицъ, пользующихся этими фильтрами, дѣлаютъ работу ихъ весьма ненадежною. Наконецъ, производительность тѣхъ фильтровъ, которые (хотя бы въ началѣ работы) могутъ задерживать бактерій, весьма мала-

Остановимся лишь на фарфоровыхъ свѣчахъ Чемберлена—Пастера и на фильтрахъ съ инфузорною землею Беркефельда.

Фильтръ Чемберлена. (Chamherland) (фиг. 77) состоитъ пзъ цилиндрическаго металлическаго резервуара, привинчиваемаго (верхнимъ концомъ) къ водопроводному крапу; въ резервуаръ вставлена фильтрующая полая „свѣча“ изъ неглазурованнаго фарфора, (длиною 20 см. и діаметромъ 2,5 см.), снабженная отверстіемъ В внизу, выступающимъ изъ металлической оболочки фильтра. Вода просачивается внутрь свѣчи к выходитъ очищенною изъ нижняго отверстія.

Всѣ изслѣдователи признаютъ удовлетворительное задержаніе свѣ-чею бактерій изъ воды въ течепіе первыхъ 4—12 дней работы; поэтому желательна очистка и стерилизація свѣчи въ среднемъ одинъ разъ въ недѣлю.

Химическія дезинфицирующія, средства не способны стерилизовать свѣчу, и приходится прокаливать ее въ сухомъ воздухѣ (въ спеціальныхъ печахъ Пастера или въ обыкновенныхъ печахъ для хлѣба) при температурѣ 280°—300®, въ теченіе получаса.

Фи г. 78.

Ѣ

Производительность фильтровъ Чемберлена весьма невысока и равна въ новыхъ фильтрахъ около 30 литр. въ сутки; послѣ каждой очистки она понижается и современемъ доходитъ до 3 лнтроЪъ.

Свѣчи Чемберлена иногда соединяютъ въ баттарею изъ нѣсколькихъ свѣчей, помѣщенныхъ въ общій резервуаръ сырой воды и имѣющихъ общій водосборный каналъ чистой воды.

Въ фильтрѣ Беркефельда (фиг. 78) фильтрующая свѣча В сдѣлана цгь инфузорной земли; вода поступаетъ (черезъ А) вверху цилиндра, просачивается внутрь свѣчи и выходитъ вверху черезъ трубку В. Для очистки фильтра добавленъ цилиндръ N со щетками, касающимися поверхности свѣчи; этотъ цилиндръ приводится во вращеніе ручкою М; загрязненная промывная вода выпускается черезъ кранъ V внизу фильтра. Кромѣ очистки щетками, .требуется довольно часто стерилизовать свѣчу въ водѣ, доводимой до кипѣнія.

Изслѣдованія показали, что несмотря на крупность норъ свѣчи Беркефельда, она не пропускаетъ бактерій, но лишь въ теченіе первыхъ

3—5 дней работы; поэтому стерилизація фильтра требуется не рѣже 2 газъ въ недѣлю.

Производительность фильтра Беркефельда около 0,5 литра въ минуту, т. е. значительно выше, чѣмъ Чемберлена.

Перейдемъ теперь къ такимъ фильтрамъ, матеріалъ которыхъ имѣетъ цѣлью не только механически очищать пропускаемую воду, но также способствовать ея очисткѣ путемъ окисленія.

Говатсонъ предложилъ замѣнять въ своемъ американскомъ фильтрѣ раздробленный кварцъ спеціальнымъ составомъ, „поляритомъ“, состоящимъ изъ 54% перекиси желѣза, 25% кремнезема, 2% кальція, 6% алюминія, 7% магнія и 6%.щелочей. Дѣйствіе этого пористаго состава сходно съ дѣйствіемъ губчатой платины, поглощая и сгущая на своей поверхности (абсорбируя) кислородъ воздуха и отдавая его органическимъ примѣсямъ фильтруемой воды. Когда, послѣ работы фильтра (въ теченіе около 6 недѣль), поляритъ (т. е. запасъ кислорода въ немъ) „истощается", его приводятъ въ соприкосновеніе съ воздухомъ въ течете 3—4 дней, и затѣмъ онъ опять готовъ къ работѣ. Толщина слоя по-лярита около 0,40м.; подъ нимъ помѣщается слой крупнаго кварцеваго песка въ 0,10 м. Скорость фильтраціи около 6 м. въ сутки, т. е. очепь невелика.

Значительно большею производительностью обладаетъ фильтръ Канди, весьма быстро распространяющійся въ Англіи.

Фильтры Канди (Candy) устраиваются какъ напорными (фиг. 79), такъ и самотечными. При поступленіи на фильтръ, вода, разбрызгивается мелкими струйками; для улучшенія аэраціи при разбрызгивапьи въ напорныхъ фильтрахъ верхняя камера фильтра содержитъ сжатый воздухъ. Вода просачивается черезъ слой крупнаго толчепаго кварца, тол-

Фи г. ВО.

іциною въ 1 футъ,, для задержанія взвѣшенныхъ веществъ, затѣмъ черезъ окисляющій матеріалъ, толщиною 2—4 фута, и черезъ слой кварцеваго песка, поддерживаемаго гравіемъ, общею толщиною 2 фута.

Окисляющимъ матеріаломъ служитъ „оксидіумъ" или „карбофер-ритъ“, пористая масса, получаемая обжиганіемъ; анализъ этой .массы указываетъ на составъ, весьма близкій къ составу „полярита" І).

Скорость фильтрованія водц около 6—6,5 м. въ часъ. Карбоферритъ, какъ и поляритъ, абсорбируетъ кислородъ воздуха и отдаетъ его органическимъ веществамъ, взвѣшеннымъ или раствореннымъ въ водѣ, а также уничтожаетъ этимъ кислородомъ бактерій. По опытамъ д-ра Thresch, результаты очистки воды фильтрами Канди весьма хороши; фильтръ не пропускаетъ патогенныхъ бактерій; бѣлковиетый амміакъ доводится до ничтожнаго содержанія; нитрификація сильно развивается. Растворенныя соли желѣза удаляются изъ воды.

Очистка фильтра производится обратнымъ теченіемъ воды, которая вымываетъ грязь. Возобновленіе запаса кислорода достигается простымъ доступомъ воздуха въ резервуаръ фильтра, по выпускѣ изъ него воды.

Фильтры Канди, какъ и американскіе фильтры, примѣняются обыкновенію съ коагулянтами.

Укажемъ еще систему Андерсона, стоящую въ сторонѣ отъ иредъ-пдущихъ системъ; ея особенность—образованіе коагулянта (водной окиси желѣза) непосредственно въ очищаемой водЬ, путемъ соприкосновенія ея съ мелкими кусочками желѣза- Дальнѣйшая очистка коагулированной воды состоитъ въ фильтрованіи черезъ песокъ, какъ и въ англійскихъ фильтрахъ; отмѣтимъ, что способъ Андерсона былъ предложенъ ранѣе возникновенія американской фильтраціи съ коагулированіемъ и примѣненъ въ Choisy-le-Roi.

Приборъ Андерсона состоитъ изъ горизонтальнаго цилиндра („револьвера") (фиг. 80), вращающагося (на водонепроницаемыхъ сальникахъ) около полой оси; вода поступаетъ черезъ ось вращенія еъ одного и выходитъ еъ другого конца цилиндра. Черезъ эти же оси пропущены трубки для сообщенія внутренней части цилиндра съ атмосфернымъ воздухомъ. Внутри цилиндра, на его стѣнкахъ, придѣланы въ нѣсколько рядовъ полочки изъ листового желѣза, параллельныя оси цилиндра; въ цилиндръ помѣщаютъ мелкіе кусочки разломаннаго (новаго) чугуна. ІГри медленномъ вращеніи цилиндра (со скоростью одного оборота въ

2—3 минуты), чугунъ надаетъ съ вышележащихъ полокъ на нижележащія, приходя въ соприкосновеніе съ водою, и сперва растворяется въ ней (въ видѣ закиси желѣза), а затѣмъ, благодаря присутствію воздуха въ цилиндрѣ, закись переходитъ въ гидратъ окиси желѣза (коагулянтъ).

Свойства подобныхъ составовъ зави -ять не только оть элементовъ ихъ составляющихъ и обнаруживаемых ь химическимъ анализомъ, но и оть способа приготовленія, который является секретомъ фирмы или предметомъ патента.

Цилиндру придаютъ такой, ^объемъ, чтобы вода находилась въ немъ, около 3,5 минутъ; въ это время растворяется около 3 гр. желѣза въ 1 куб.. м. воды: Этого количества желѣза достаточно для коагулированія органическихъ веществъ, взвѣшенныхъ въ водѣ. Установлено, что количество растворенныхъ органическихъ веществъ также уменьшается съ момента вытеканія воды изъ цилиндра. Наконецъ, выяснено, что коллоидальный глиноземъ (алюминатъ) въ фильтруемой водѣ коагулируется солями желѣза при переходѣ ихъ въ нерастворимое состояніе.

По выходѣ изъ вращающихся цилиндровъ вода отстаивается въ осадочныхъ бассейнахъ и затѣмъ поступаетъ на англійскіе фильтры, гдѣ остаточная окись желѣза помогаетъ образованію фильтрующей пленки. Скорость фильтрованія па англійскихъ фильтрахъ въ Choisy-le-Roi 0,20 м. въ часъ. Въ результатѣ процесса, изъ водъ р. Сены, весьма загрявней-ныхъ, удаляется 99,8% бактерій.

Стоимость очистки, включая проценты на капиталъ (но безъ стоимости земли), около 0,20 коп. на 1 куб. м.

Измѣненіе содержанія въ водѣ пѣкоторыхъ растворенныхъ веществъ.

Растворенныя въ водѣ вещества могутъ вызывать нежелательную-окраску воды, непріятный запахъ или вкусъ, или же, выдѣляясь изъ воды, ухудшать ея свойства. Поэтому нерѣдко требуется удалять изъ воды нѣкоторыя растворенныя вещества или, по крайней мѣрѣ, уменьшать ихъ содержаніе въ водѣ. Къ такимъ веществамъ относятся соли кальція и магнія, желѣза и марганца; иногда требуется также уменьшеніе кислотности воды (главнымъ образомъ, содержанія въ ней углекислоты), и, наконецъ, опрѣсненіе соленой воды.

Съ другой стороны, иногда бываетъ желательно увеличеніе содержанія въ водѣ нѣкоторыхъ веществъ, чаще всего—воздуха, кислородъ котораго служитъ для окисленія нѣкоторыхъ примѣсей въ водѣ, напр., желѣза., и улучшаетъ ея вкусъ.

Удаленіе растворенныхъ веществъ обыкновенно бываетъ затруднительнѣе, чѣмъ веществъ взвѣшенныхъ.

Аэрація воды.

Для выдѣленія изъ воды растворенныхъ въ ней газовъ, а также для увеличенія содержанія въ ней воздуха (и, слѣдовательно, кислорода), примѣняется аэрація воды, т. е. приведеніе ея въ соприкосновеніе съ воздухомъ на возможно большей поверхности.

Для развитія большой поверхности соприкосновенія съ воздухомъ, воду приходится раздроблять на мелкія струи. О техническихъ способахъ такого раздробленія не приходится много говорить, въ виду ихъ. крайней простоты. Вода можетъ аэрироваться, переливаясь поверхъ водослива тонкими плоскими струями въ видѣ каскада (какъ въ фильтрахъ ГІеша), или же выходя изъ узкой горизонтальной щели (какъ на фиг. 18); воду можно также выпускать въ видѣ дождя изъ ряда мелкихъ отверстій въ днѣ или стѣнкахъ резервуара. Примѣромъ послѣдняго устройства служитъ приборъ Остена (фиг. 81), предназначенный для выдѣленія изъ воды солей желѣза путемъ окисленія ихъ1). *)

*) Растворимыя соли закиси желѣза FeO окисляются въ нерастворимыя соли, окиси Fe203; выпадающія изъ воды.

Вода подается по трубѣ въ плоскіе резервуары съ дырчатымъ дномъ, черезъ которое она падаетъ затѣмъ въ видѣ дождя на фильтръ; скорость пропусканія воды зависитъ отъ количества кислорода, которое требуется ввести въ воду.

Аэрація воды обыкновенно служитъ лишь одною изъ ступеней обработки ея и рѣдко примѣняется самостоятельно. Въ нѣкоторыхъ случаяхъ обработка воды заканчивается аэраціею (напр., при озонированіи воды—для выдѣленія излишка озона, или при употребленіи въ питье дестиллированной воды, напр., на судахъ, для улучшенія ея освѣжаю-ідаго дѣйствія и вкуса). * , ,

Смягченіе воды.

Слишкомъ жесткая вода хотя обыкновенно не приноситъ вреда здоровью, но весьма неудобна для хозяйственныхъ и промышленныхъ надобностей; поэтому часто приходится прибѣгать къ смягченію воды, чтобы уменьшить расходъ мыла и реактивовъ, примѣняемыхъ въ промышленности, увеличить срокъ службы паровыхъ котловъ и безопасность пхъ работы, облегчить уходъ за котлами и т. д. Обыкновенно считаютъ необходимымъ смягчать воду, жесткость которой превышетъ 20 нѣмецкихъ (т. с. 35,8 французскихъ) градусовъ.

Основанія способовъ смягченія воды.

Смягченіе достигается аэраціею воды, нагрѣваніемъ ея, или всего чаще химическою обработкою воды.

Смягченіе воды аэраціею является подражаніемъ естественнымъ процессамъ: извѣстно, что известковые источники при выходѣ изъ земли отлагаютъ вокругъ мѣста истока углекислый кальцій (Са С03). Это объясняется выдѣленіемъ углекислоты, улетучивающейся въ воздухѣ, присутствіе которой въ водѣ удерживало въ растворѣ углекислый кальцій: этотъ послѣдній растворяется въ водѣ лишь въ количествѣ 34—36 мгр. на литръ, и весь излишекъ его растворяется только въ присутствіи углекислоты (переходя въ двууглекислый кальцій, Call, (С03)2, и при _рыдѣленіи углекислоты или насыщеніи ея известью, содой и т. д. излишекъ долженъ выдѣлиться изъ воды.

Реакція выдѣленія при аэраціи происходитъ по уравненію

СаН2 (СОа)й = CaCO;J + С02 -f Н20 (осадокъ).

Заставляя воду падать каскадомъ или тонкими струйками, мы выдѣлимъ изъ ноя углекислоту, и двууглекислый кальцій, переходя въ углекислый, выпадаетъ изъ раствора; „временная" жесткость воды такимъ образомъ понижается.

Однако, степень жесткости „постоянной", зависящей отъ сѣрнокислыхъ солей кальція и натрія, не измѣняется аэраціею

Нагрѣваніе воды, кипяченіе или смѣшеніе ея съ горячимъ паромъ, дѣйствуютъ двояко: съ одной стороны, выдѣляя углекислоту, они ведутъ къ выпаденію углекислыхъ соединеній кальція и натрія, какъ было разъяснено выше; съ другой, вызывая теченія и водовороты въ массѣ жидкости, они обезпечиваютъ выпаденіе взвѣшенныхъ частицъ въ одну изъ. частей кипятильника (въ отдѣленіе близъ дна его), устраиваемую такъ,, чтобы оставаться въ сторонѣ отъ внутреннихъ движеній въ водѣ.

Этимъ способомъ также нельзя освободиться вполнѣ отъ сѣрнокислыхъ кальція и натрія и нагрѣваніе приходится примѣнять совмѣстно съ химическою обработкою воды. При этомъ повышеніе темпераг туры воды способствуетъ реакціямъ, происходящимъ въ водѣ при добавленіи въ нее химическихъ реактивовъ.

Нагрѣваніе примѣняется при смягченіи воды, подаваемой въ котлы;, при этомъ для нагрѣванія обыкновенно пользуются отработавшимъ паромъ изъ машинъ. Для питьевой воды нагрѣваніе мало примѣнимо, давая горячую воду.

Химическая обработка жесткой воды.

Химическіе способы смягченія воды обыкновенно основываются на слѣдующихъ реакціяхъ.

а) Выпаденіе двууглекислаго кальція (СаІІ2(С03)2) и магнія вызывается прибавленіемъ окиси какого-либо щелочнаго или щелочно-земельнаго металла (напр. окиси кальція СаО, т. е. извести). Обозначая этотъ металлъ черезъ М (полагая его бивалентнымъ), напишемъ уравненіе реакціи:

(а)......................С02СаС03 + МО = СаС03 + МС03

(растворимо) (осадокъ).

Зная вѣсъ углекислаго кальція (Са С03), содержащагося въ водѣ,, найдемъ нужное для реакціи количество окиси металла (предполагаемой безводною), умножая вѣсъ Са СО;; на слѣдующіе коэффиціенты:.

для ѣдкаго калія (КОН)..........................0,94

ѣдкаго натра (каустической соды, NaOH) . . . 0,62

окиси магнія (MgO)..............................0,40

извести (СаО)...................................0,56

гидравлической (гашеной) извести Са(ОН)2 . . 0,74

Всего чаще примѣняется известь (СаО).

Ь) Сѣрнокислый кальцій (Sa SO+) ли магній выдѣляютъ добавленіемъ какого-либо растворимаго щелочнаго карбоната (чаще всего*

углекислой соды—Na2 С03):

-(b)......................CaSO* -Ь МС03 = СаС03 + MS04

(растворимо) (осадокъ).

Здѣсь слѣдуетъ различать два случая:

1) Если углекислый кальцій предварительно выдѣленъ известью, не дѣйствующею на сѣрнокислый кальцій, то требуется воздѣйствовать на сѣрнокислый кальцій, содержащійся въ водѣ; для выдѣленія добавляютъ одно изъ нижеприведенныхъ веществъ въ количествѣ (но вѣсу), равномъ вѣсу сѣрнокислаго кальція, умноженному на соотвѣтственный коэффиціентъ:

сода (углекислый натръ) (Na2CO;j)...............0,779

поташъ (углекислый калій) (К2С03).............. 1,001

хлористый барій (ВаС12).........................1,529

2) Если для выдѣленія углекислаго кальція пользовались содою, поташомъ или магнезіею, то при этой реакціи образовалось нѣкоторое количество углекислой соли МС03, зависящее отъ содержавшагося въ годѣ количества углекислаго кальція, и эта соль будетъ дѣйствовать (по уравненію Ь) на часть сѣрнокислаго кальція. Если р вѣсъ углекислаго кальція, содержавшагося въ водѣ и г.—вѣсъ Сѣрнокислаго, то легко вычислить, что выдѣленіе углекислаго кальція привело къ выдѣленію 1,36 р. сѣрнокислаго; слѣдовательно, если -л<1,36 р. или 1,36 р., то весь сѣрнокислый кальцій уже выдѣлился, если же л> 1,36 р то надо выдѣлить его въ количествѣ л—1,36 р., и для этого слѣдуетъ добавить углекислой щелочи МСО„ въ количествѣ «(л—1,36 р.) гдѣ а соотвѣтствующій изъ вышеприведенныхъ коэффиціентовъ.

Изъ всѣхъ реактивовъ на практикѣ чаще всего пользуются язвестыо и углекислою содою.

Опредѣленіе количества реактивовъ легко можетъ быть сдѣлано, пользуясь указанными коэффиціентами, если имѣется химическій анализъ воды.

Если же опредѣлена только жесткость воды (общая, временная и постоянная), можно сдѣлать приблизительный расчетъ: число французскихъ градусовъ постоянной жесткости, уменьшенное на 3° и умноженное на 0,013, выражаетъ въ граммахъ вѣсъ сѣрнокислыхъ и хлористыхъ соединеній въ 1 литрѣ, а число градусовъ временной жесткости приблизительно равно вѣсу углекислыхъ соединеній въ граммахъ въ 1 литрѣ воды.

При добавленіи извести и соды требуется около 7,5 гр. гашеной извести на 1 куб. м. воды на каждый французскій градусъ времепной жесткости, или 5,5 литровъ известковой воды (содержащей 1,3 гр. гашеной извести въ литрѣ). При примѣненіи известковаго молока, требуется •

•теоретически 5,6 гр. негашеной извести (СаО) іга 1 градусъ жесткости на 1 куб. м. воды, практически же слѣдуетъ брать СаО на 30% больше, т. е. 7,5 гр. (вслѣдствіе неполнаго гашенія); известковое молоко содержитъ до 10% извести, но требуетъ постояннаго перемѣшиванія.

На каждый французскій градусъ постоянной жесткости требуется 10,6 гр. углекислой соды; если же вмѣсто сухой соли (ангидрида) пользуются кристаллами гидрата, то ихъ требуется но вѣсу вдвое больше т. е- 21 гр.

Наконецъ, если вовсе не имѣется никакого анализа воды, можно непосредственно опредѣлить требуемое количество реактивовъ, напр., по способу Manner и Ѵідпоп.

Сначала опредѣляютъ общее количество углекислоты въ водѣ (какъ свободной, такъ и входящей въ двууглекислыя соединенія) посредствомъ алкогольнаго раствора фенолъ-фтал еина (С20 ІІІ4 о4), который, въ присутствіи избытка известковой воды, обезцвѣчивается углекислотою: сколько окажется эквивалентовъ СО,, столько потребуется эквивалентовъ извести.

Затѣмъ опредѣляютъ количество углекислой соды, требуемое для выдѣленія сѣрнокислыхъ и хлористыхъ кальція и магнія, прибавляя постепенно по каплямъ титрованный растворъ углекислой соды (1 гр. на литръ раствора) къ опредѣленному объему предварительно прокипяченной воды, до тѣхъ поръ, пока избытокъ соды заставитъ вновь проявиться оттѣнокъ алкогольнаго раствора фенолфталеина, исчезнувшій отъ присутствія сѣрнокислыхъ п хлористыхъ кальція и магнія.

При этихъ изслѣдованіяхъ къ водѣ слѣдуетъ прибавить алкоголя въ равномъ объемѣ; полезно,, кромѣ тою, сравнивать получаемую окра-, ску съ окраскою, производимою опредѣленною дозою добавленнаго раствора.

Опредѣленныя однимъ изъ указанныхъ способовъ количества реактивовъ слѣдуетъ провѣрять и исправлять опытнымъ путемъ: реакція не всегда вполнѣ заканчиваются, условія реакціи (температура, время соприкосновенія и т. п.) измѣняются, и поэтому приходится ощупью находить поправки къ формуламъ.

Известь обыкновенно добавляютъ въ видѣ известковой воды, а соду— въ видѣ десятипроцентнаго раствора. Известковая вода, т. е. насыщенный растворъ извести въ водѣ, всегда содержитъ одинаковое количество извести (1,32 гр.) на литръ воды, и потому легко расчитать объемъ этой воды на 1 объемъ смягчаемой воды, не считаясь съ составомъ продажной негашеной извести, который можетъ измѣняться.

Для смягченія воды сконструировано много аппаратовъ, основанныхъ на вышеописанныхъ процессахъ. Эти аппараты обыкновенно состоятъ изъ бака для приготовленія реактивовъ, резервуара для смѣшенія, гдѣ реактивы перемѣшиваются съ водою, и отстойнаго резервуара, гдѣ отлагаются осадки и откуда выходитъ смягченная вода.

Фи г. 83.

\+~й*$От

Фи г. 82.

Rohwasser

»•% Лиг СО,

Отмѣтимъ аппараты Беранже и Штиніѵія, Дерво и Дерюмо.

Аппаратъ Беранже и Штингля (не автоматическій) является іцю-стѣйшимъ; онъ былъ первымъ аппаратомъ, основаннымъ на улучшеніи выпаденія осадковъ ивъ воды при измѣненіи направленія теченія воды и при уменьшеніи ея скорости (при переходѣ воды изъ сосуда меньшаго объема въ большій сосудъ). Устройство прибора ясно изъ фиг. 82; впускъ, какъ воды, такъ и растворенныхъ реактивовъ регулируется измѣненіемъ отверстія крановъ. Бакъ для растворенія реактивовъ помѣщается отдѣльно.

Аппаратъ Дерво, нѣсколько измѣненный Рейсе}юмъ *) ( Dervaux-Rei-sert),особено часто примѣняемый для смягченія питательной воды для паровыхъ котловъ (фиг. 83), состоитъ изъ „сатуратора", иля отдѣленія для приготовленія раствора извести, изъ распредѣлителя раствора соды, отстойнаго резервуара и фильтра. Распредѣлительный бакъ А, съ двумя отдѣленія ми В и Q, содержитъ воду и известь. Рода поступаетъ черезъ отверстія Г, /' и М соотвѣтственно въ автоматическій сатураторъ Б, колонну для соды .ѵ и отстойникъ V. Краны регулируются на основаніи анализовъ воды. Послѣ смѣшенія съ реактивами и отстаиванія въ верхней части цилиндрическаго резервуара О, вода спускается но трубкѣ Н въ фильтръ F (снабженный промывнымъ сифономъ), черезъ кото, рый просачивается сверху внизъ, и затѣмъ собирается въ камерѣ (', откуда выходитъ черезъ водосливъ Т; уровень воды надъ фильтромъ выше, чѣмъ въ камерѣ Г.

Когда отложившіяся на фильтрѣ осадки сильно затрудняютъ просачиваніе воды черезъ фильтръ, фильтруемая вода поднимается изъ F по кольцевому іцюстранству между стѣнками концентрическихъ трубокъ L, падаетъ во внутреннней трубкѣ L и, увлекая воду изъ С (но трубкѣ х), проходитъ черезъ фильтръ снизу вверхъ, вымывая изъ него грязь.

Аппаратъ Деіпомо, въ которомъ растворъ въ сатураторѣ перемѣшивается вращающимися стержнями, приводимыми въ движеніе гидравлическими колесами, представленъ на фиг. 84. Сырая вода поступаетъ но трубкѣ А; В—распредѣлительный бакъ, выходъ смяічаемой воды изъ котораго регулируется задвижкою С. Часть воды для образованія раствора извести выходитъ изъ бака по трубкѣ въ воронку Я/ расходъ этой годы регулируется задвижкою D. При выходѣ изъ С, вода падаетъ па водяное колесо К, вращеніе котораго передается мѣшалкамъ сатуратора. Съ гидравлическаго колеса вода поступаетъ по желобу Р въ трубу М, стоящую въ центрѣ отстойнаго резервуара; туда же поступаетъ известковая вода изъ сатуратора J по желобу К, а въ случаѣ надобности—и другіе реактивы изъ бака О. Опустясь но трубѣ М, вода съ реактивами поднимается по отстойному резервуару между непрерывными винтообразными поверхностями Л\Ѵ, способствующимъ осажденію, и затѣмъ,

*) Примѣняются и другія видоизмѣненія аппарата Дерие.

Фи г. 84.

пройдя черезъ фильтръ Q (снизу вверхъ), выходитъ очищенною по трубѣ Т.

Емкость отстойника расчитывается приблизительно на трехчасовое? пребываніе въ немъ воды.

Для очистки винтовыхъ поверхностей NN отъ осадковъ, впускается; вода изъ кольцевого пространства LL. Осадки собираются (черезъ цилиндръ О) внизу отстойника Р, откуда выпускаются открываніемъ клапана S.

Въ сатураторѣ J известь добавляется въ В, гдѣ она гасится, и поступаетъ оттуда по центральной трубкѣ въ нижнюю часть сатуратора, гдѣ. перемѣшивается съ водою для образованія насыщеннаго раствора извести (известковой воды). Клапанъ U служитъ для удаленія изъ сатуратора осадковъ.

Растворъ соды изъ бака G подается въ отстойникъ по трубкѣ, пріемное отверстіе которой поддерживается поплавкомъ на постоянной глубинѣ подъ уровнемъ жидкости въ G; выпускное отверстіе этой трубки автоматически регулируется краномъ, соединеннымъ перекинутой черезъ, блокъ цѣпью съ поплавкомъ, который помѣщенъ въ бакѣ В,

Какъ видимъ, всѣ описанные приборы для смягченія воды известью и содою довольно сложнаго устройства и требуютъ технически-свѣдущихъ лицъ для надзора за ними. j

Въ виду этого открытый недавно въ Германіи проф. Гансомъ3) способъ смягченія воды путемъ фильтрованія ея черезъ слой раздробленнаго искусственнаго цеолита, благодаря своей простотѣ, сталъ быстро распространяться въ Германіи, и можно ожидать повсемѣстнаго примѣненія! его.

і

{

Смягченіе воды при посредствѣ цеолитовъ.

„Цеолитами" называются водные силикаты, которые, въ противоположность другимъ силикатамъ, легко растворяются въ кислотахъ; основаніями ихъ служатъ калій, натрій, алюминій, кальцій или магній.

Цеолиты обладаютъ способностью легко отдавать свои основанія въ. обмѣнныя реакціи, замѣняя ихъ эквивалентно другими. Профессору Роберту Гансъ удалось приготовить искусственные цеолиты (алюминатъ-силикаты), названные имъ „Пермутитами", способность которыхъ входить въ обмѣнпыя реакціи весьма велика (значительно выше естественныхъ цеолитовъ).

Искусственные цеолиты, изготовляемые въ настоящее время для продажи ('фирмою Riedel въ Берлинѣ), получаются сплавленіемъ 3 частей каолина, 3 частей кварцеваго песка и 12 частей соды; полученный: 8

8) Gans. Reinigung des Trinkwassers durch Aluminat-Silicate. 1907. Wittels und Wehvart. „Gesundheits-Iugenieuru. 1908, 795.

«плавъ раздробляется и выщелачивается водою. Составъ полученнаго

щеолитоваго песка таковъ:

окиси кремнія Si02............................ 43%

окиси алюминія А1203............................23%

окиси натра Na20................................14%

воды Н20 .................................... 20°/о

Формула цеолита: Na2Al2 Si40l2-f-6II20

Для смягченія жесткой воды, ее пропускаютъ черезъ слой цеолито-эваго песка; при достаточно малой скорости пропусканія, жесткость воды понижается до (Г.

Обозначая натріевый пермутитъ (натріевый алюминатъ-силикатъ) черезъ Na2P (Р=нермутитъ), получимъ формулу реакціи при воздѣйствіи его на жесткую воду4):

Na2P+Ca(HC03)2=CaPH-2NaHC03 іили Na2PH-MgS04=MgP-f-Na2S04

Послѣ этихъ реакцій вода, имѣвшая, напр. 10° (нѣмецкихъ) жесткости, будетъ содержать 0,019% соды.

Такимъ образомъ, вода въ результатѣ процесса не содержитъ вовсе солей щелочно-земельныхъ металловъ (какъ двууглекислыхъ, такъ и сѣрнокислыхъ), вызывавшихъ ея жесткость, а взамѣнъ содержитъ эквивалентное количество солей двууглекислаго и сѣрнокислаго натра, которыя хо]Юшо растворимы въ водѣ, не дѣлаютъ ея жесткой и не даютъ накипей. Щелочность воды при прохожденіи черезъ цеолитовый песокъ не измѣняется.

Скорость фильтрованія, необходимая для реакціи, зависитъ отъ жесткости воды и измѣняется отъ 1 до 8 метровъ въ часъ, обыкновенно 3—4 м. въ часъ. U м.—для воды жесткостью около 100° нѣмецкихъ). При этомъ .1 килограммъ цеолитоваго песка (вѣсъ 1 куб. м. котораго 700—

900 кгр.) достаточенъ для пониженія жесткости, вызываемой кальціемъ, на 10° нѣмецкихъ для 0,16 куб. метра воды; градусы жесткости магнезіальные требуютъ вдвое болѣе пермутита.

Послѣ обмѣнной реакціи между пермутитомъ и жесткою водою, требуется „регенерировать" цеолитовый песокъ, т. е. вновь выдѣлить изъ не- ,л го кальцій (или магній), замѣнивъ ихъ натріемъ. Для этого достаточно •пропустить черезъ цеолитъ растворъ поваренной соли (хлористаго натра)' : произойдетъ реакція.

СаР+2NaCl =СаС12 + ыа2Р

Полученный хлористый'кальцій вмѣстѣ съ промывною водою удаляется изъ цеолитоваго фильтра.

4) „Erfalirungeu ttber die kUnstlichen Zeolithe (Permutite)". Riedels Berichte. -Berlin, 1910.

Фильтръ для смягченія поды пермутитомъ представленъ на фиг. 855); онъ состоитъ изъ вертикальнаго желѣзнаго цилиндра, имѣющаго, кромѣ нижняго сплошного днища, еще двЬ дырчатыхъ горизонтальныхъ перегородки; надъ верхнею насыпанъ слой песка, служащій для предварительнаго фильтрованія воды передъ пропускомъ черезъ цеолитъ; на нижней перегородкѣ расположенъ слой песка и надъ нимъ—слой цеолито-наго песка. Смяі чаемая вода поступаетъ вверху цилиндра, проходитъ черезъ песокъ и выходитъ черезъ трубу въ днѣ цилиндра. Растворъ соли пропускается точно такимъ же путемъ, но отводится въ сточную трубу.

Толщину слоя цеолитоваго песка желательно дѣлать не менѣе 0,65 м. (для успѣшности реакціи). Количество цеолитоваго песка въ фильтрѣ расчитываютъ такъ, чтобы регенерація его требовалась во всякомъ случаѣ не чаще 1 раза въ сутки.

На станціяхъ, гдѣ имѣется техническій персоналъ, который можетъ опредѣлять жесткость выходящей съ фильтра воды, обыкновенно къ регенераціи пермутита приступаютъ лишь но достиженіи фильтратомъ

2—3° жесткости.

Количество соли, требуемое для регенераціи, теоретически можетъ быть подсчитано по количеству натра, эквивалентнаго кальцію и магнію, отданнымъ водою иермутиту (считай извѣстными объемъ пропущенной воды и ея жесткость); это теоретическое количество соли должно быф увеличено въ 3—4 раза, гакъ какъ не вся соль принимаетъ участіе ьъ реакціи возстановленія пермутита. Проще можно сказать, что слѣдуетъ брать приблизительно въ 6—8 разъ болѣе (по вѣсу) соли, чѣмъ было отдано иермутиту окиси кальція (СаО), или пересчитанныхъ на СаО солей магнія. Соль пропускаютъ въ видѣ 10% раствора, лучше подогрѣтаго (до 40—50*’); для полноты регенераціи, желательно оставить растворъ соли въ соприкосновеніи съ пермутитомъ 4—5 часовъ. Послѣ ре-іенераціи, фильтръ промываютъ чистою водою, чтобы удалить остатки соли; количество промывной воды 1,8—2,5 куб. м. на каждые 100 кгр. соли.

Стоимость аппарата, наігр., для смягченія воды жесткостью 10" въ количествѣ 5 куб. м. въ часъ, при регенераціи черезъ 12 часовъ, въ Германіи равна 2500 марокъ (около 1250 руб.) °).

Стоимость самого пермутитоваго песка въ Россіи около 18 руб. за пудъ (въ этой суммѣ—около 4 руб. пошлины).

Продолжительность службы этого песка чрезвычайно велика, такъ какъ умягчительныя свойства его съ теченіемъ времени, повидимому* не уменьшаются 7).

. ь) .Erfahrungen iibev (las Permutit-Wasserrehiiguugs-Vertahreu fUr EuthHrtung, Enteiseruiig uml Entmanganung*. Berlin. 19И.

e) IIо каталогу фирмы Riedel 1911 г.

’) Свѣжій цеолитовый песокъ, до первой регенераціи, обладаете болѣе сильными уыягчительными свойствами (на 20—25°/»), чѣмъ было указано выше; послѣдующія регенераціи не уменьшаютъ болѣе этихъ спойотвъ.

Если сравнить расходъ на поваренную соль для регенераціи цеолитовъ и расходовъ на соду въ случаѣ смягченія воды содою, то окажется, что количество натра въ единицѣ в fee а какъ того, такъ и другого реактива одинаково, но соли, какъ мы говорили, требуется брать въ 4 раза болѣе теоретическаго количества, сода же, при смягченіи, вся участвуетъ въ реакціи, и потому на одинаковый объемъ данной воды потребуется для смягченія въ 4 раза меньше соды., чѣмъ соли для регенераціи цеоди-товаго песка, черезъ который была пропущена эта вода. Однако, стоимость соды около 1 р. 20 к. за пудъ, а соли—15—30 к., поэтому рархюды на соль во всякомъ случаѣ не больше, а чаще меньше, чѣмъ на соду.

Для успѣшности регенераціи необходимо, чтобы частицы цеолито-ваго песка не были покрыты какою бы то ни было грязью; поэтому въ случаѣ смягченія мутной воды необходимо предварительно пропускать ее черезъ песочный фильтръ, какъ это и выполняется въ аппаратахъ фиг. 85.

Уменьшеніе кислотности поды.

Нѣкоторыя воды обладаютъ свойствомъ весьма нежелательнымъ, какъ съ технической, такъ и съ гигіенической стороны, растворять матеріалы водосборныхъ и водопроводныхъ сооруженій, а именно свинецъ, желѣзо, бетонъ и цементъ; это свойство вызывается главнымъ образомъ, высокою „кислотностью" вода.

Наиболѣе распространенною причиною кислотности воды бываетъ 11 р иеу тств і е с* вобо д ной у гл е кислоты.

Свободная углекислота въ присутствіи кислорода воздуха вызываетъ раствореніе свинца, часть котораго переходитъ въ воду (вѣроятно, въ видѣ двууглекислаго свинца), а часть образуетъ на поверхности свинца отложенія гидрокарбоната извести РЬ(0ІІ),2РЬС03. Напротивъ, присутствіе въ водѣ связанной углекислоты (въ видѣ карбонатовъ извести, т. е. временной жестокости воды) лишаетъ воду способности растворять свинецъ; при ней можетъ произойти только образованіе нерастворимаго гидрокарбоната извести, который, покрывая стѣнки, предохраняетъ ихъ отъ дальнѣйшаго разъѣданія.

Вода, не содержащая избытка раствореннаго воздуха, но содержащая свободную углекислоту, растворяетъ желѣзо, при выдѣленіи водорода, и переводитъ его въ карбонатъ желѣза, который при доступѣ воздухіа выпадаетъ изъ раствора въ видѣ водной окиси желѣза.

Другою причиною кислотности воды служитъ присутствіе въ ней органическихъ кислотъ, происходящихъ отъ разложенія растеній (перегнойныя или торфяныя кислоты, гуминовая и ульмшювая), которыя попадаютъ въ воду при протеканіи ея среди болотъ и пространствъ, покрытыхъ мхомъ. Такая вода чрезвычайно мягка и весьма сильно дѣйствуетъ на свинецъ, растворяя 15—30 гр. его на 1 куб. м. воды въ 12 часовъ.

Иногда болотная , вода, кромѣ того, разъѣдаетъ бетонъ, благодаря содержанію въ ней сѣрной кислоты, выдѣленной изъ сѣрнаго колчедана.

Мѣры для уменьшенія кислотности воды сводятся или къ удаленію торфянистыхъ веществъ сѣрнокислымъ глиноземомъ и другими коагулянтами, или связыванію свободной углекислоты добавленіемъ извести (увеличеніемъ жесткости воды).

Во Франкфуртѣ-на-Майнѣ (фиг. 86) углекислоту сначала отчасти вывѣтриваютъ (аэраціею воды), а затѣмъ удаляютъ оставшуюся углекислоту фильтрованіемъ черезъ толченый мраморъ, причемъ образуется двууглекислый кальцій; содержаніе свободной углекислоты понижается съ 30 мгр. до 2—4 мгр. въ литрѣ воды, но жесткость воды повышается съ 1,5 до 5 нѣмецкихъ градусовъ; стоимость обработки—около 0,2 пфе-нига (=0,1 коп.) на 1 куб. м. воды8).

Въ Векфильдѣ вода растворяетъ въ среднемъ 16—17 гр. свинца на 1 куб. м. воды въ 12 часовъ; при фильтрованіи воды на песочныхъ фильтрахъ, это количество понижается, но недостаточно (до 2—3 гр.). Для 1 куб. м. воды въ 12 часовъ; при фильтрованіи воды на песочныхъ фильтровъ) добавляли къ водѣ соды, но 50 гр. на 1 куб: м:, что давало хорошіе результаты, но обходилось около 0,24 коп. на 1 куб. м. Послѣ лабораторныхъ опытовъ (въ 1902 г.) стали прибавлять передъ фильтрованіемъ по 14,2 гр. чистаго кальція (имѣла) и по 28,4 гр. углекислаго кальція на 1 куб. м. воды но при этомъ отложенія извести, образующіяся на фильтрѣ, быстро засоряли его. Тогда стали добавлять 14,2 гр. углекислаго кальція до фильтрованія, а остальное количество послѣ фильтрова нія. Раствореніе свинца понизилось до 0,29 гр. на 1 куб. м. воды въ 12 часовъ; стоимость обработки воды (не считая фильтрованія) около 0,05 кои. на 1 куб. м.

Наконецъ, для удаленія свободной углекислоты предложено9) пропускать воду мелкими струйками въ резервуарѣ съ пониженнымъ давленіемъ, что должно способствовать вывѣтриванію углекислоты и выходу ея изъ воды. Такая установка сдѣлана во Фрейбергѣ.

Удалепіе изъ воды солей желѣза („обезжелѣзиваніе водыа).

Многія грунтовыя воды, особенно происходящія съ большой глубины, содержатъ значительное количество растворимыхъ солей желѣза, главнымъ образомъ въ коллоидальномъ состояніи.

Желѣзо встрѣчается въ водѣ въ разнообразныхъ видахъ. Чаще всего оно бываетъ связано съ углекислотою; нерѣдко желѣзо попадается также въ видѣ органическихъ соединеній—въ водахъ, прошедшихъ черезъ *)

*) „Die Wasser versorgung von Francfurt a. M. Herausgegeben von Stadtisclien Tiefbauamt". 1909.

“) Wehner. Die Sauerkeit der Gebruachwas.ser und die Vakuurarieselung. 1904. „Gesundheit“, 1908, 747.

торфяные и Oo.’jorистые грунты, которые также содержатъ весьма много желѣза.

Во всякомъ случаѣ желѣзо легко выдѣляется изъ воды, хотя и различными способами, въ зависимости отъ происхожденія желѣзистыхъ примѣсей въ водѣ. Вообще говоря, желѣзо, связанное съ углекислотою, .легче, быстрѣе и полнѣе переводится въ нерастворимое состояніе, чѣмъ желѣзо, связанное съ гуминовыми веществами или сѣрною кислотою.

Жесткую воду легче обезжелѣзить, чѣмъ мягкую. Выпаденіе изъ раствора желѣза, связаннаго съ углекислотою (Fe (ІІС()а)2), обыкновенно происходитъ послѣ болѣе или менѣе продолжительнаго соприкосновенія воды съ съ атмосфернымъ воздухомъ. При этомъ вода мутнѣетъ и пріобрѣтаетъ сѣроватый оттѣнокъ отъ присутствія нерастворимыхъ солей желѣза (гидрата окиси желѣза), которыя образуютъ черныя хлопья и со временемъ осаждаются. Процессъ выдѣленія желѣза происходитъ по .уравненіи.»

2Fe(HC03)2+О + Н20 = Fe2( ОН)0+4С02

Сѣроводоіюцъ, а равно и амміакъ, образуются въ водѣ, съ одной стороны, изъ солей желѣза, находящихся въ почвѣ (сѣрный колчеданъ и др.) и изъ углекислоты, растворенной въ грунтовыхъ водахъ, а съ другой стороны—изъ попадающагося на пути потока воды свободнаго сѣроводорода и находящихся въ водѣ нитратовъ и нитритовъ.

Klut10) показалъ, что эти процессы происходятъ также и въ лабораторной обстановкѣ (въ пробиркѣ) и совершаются чисто химическимъ путемъ, безъ участія микроорганизмовъ, а поэтому получающіеся при этомъ продукты въ санитарномъ отношеніи не являются дурными показателями.

Реакціи щюисходятъ по слѣдующимъ уравненіямъ:

FeS2+2C02-f 2H2O^H2S-|- S+Fe(HCO:,)2 .или N205+8H2S=2NHa+8S-|-5H20

Содержаніе желѣза въ водѣ измѣняется въ широкихъ предѣлахъ, отъ •слѣдовъ до 30—70 мгр. и болѣе въ литрѣ. Присутствіе желѣза можетъ '•вызвать неудобства лишь при содержаніи его свыше 0,1 мгр., обыкновенно даже свыше 0,2—0,3 мгр. желѣза (Fe) въ литрѣ воды.

Неудобства, вызываемыя присутствіемъ желѣза, въ водѣ, извѣстны: при выпаденіи желѣза изъ раствора вода мутнѣетъ, принимаетъ непріятный видъ и дурной вкусъ ті запахъ („желѣзисгый"), затрудняетъ стир-кѵ бѣлья и дѣлаетъ воду непригодною для многихъ отраслей промышленности. * •

10) Klut. „Mitteilungen а. <1. К. Priifungsanstalt fur Wasserversorgimg®, 1903

• JS 12.

Отложенія желѣза, какъ непосредственныя, такъ и вызываемы* жизнедѣятельностью желѣзобактерій (Crenothrix, Galliotiella и др.), въ большомъ количествѣ развивающихся въ желѣзистой водѣ, ведутъ къ уменьшенію сѣченія трубъ и даже закупоркѣ ихъ. Фиг. 87 представляете водопою водныя трубы Франкфурта-на-Маннѣ, съ отложеніями въ нихг» окиси желѣза.

Въ жесткой водѣ Crenothrix можетъ развиваться при самой ничтожной примѣси желѣза. Для роста Gallionella достаточно содержаніе 0,3 мгр. желѣза въ литрѣ воды. Изъ за развитія желѣзоорганизмовъ иногда приходилось въ прежнее время отказываться отъ водоснабженія грунтовою водою.

Вліяніе неудобства желѣзистой воды далеко не одинаково для крупныхъ го}н)дскихъ водоснабженій и для мелкихъ установокъ (особенно изъ-отдѣльныхъ колодцевъ). Въ послѣднемъ случаѣ даже значительное содержаніе желѣза (до 0,7 мгр. въ литрѣ) нерѣдко вполнѣ допустимо, я требуется только періодически прочищать трубы для удалепія отложеній; при крупныхъ же центральныхъ водоснабженіяхъ необходимо удалять желѣзо, допуская содержаніе его не свыше 0,1 мгр. въ литрѣ.

Такъ какъ достаточная аэрація воды съ послѣдующимъ фильтрованіемъ ея (американскими фильтрами) въ большинствѣ случаевъ вполнѣ пригодна для уменьшенія присутствія желѣза до допускамыхъ предѣловъ, теперь явилась возможность при выборѣ источниковъ водоснабженія всегда отдавать предпочтеніе ключевой водѣ, какъ наилучшей въ гигіеническомъ отношепіи.

Работы Дарапекаго11) установили основанія для удаленія желѣза, изъ воды; онъ доказалъ, что для выдѣленія желѣза требуется избытомъ воздуха, а именно кислорода, который, однако, только тогда оказываетъ-сильное дѣйствіе, когда вода послѣ тѣснаго смѣшенія съ нимъ тотчасъ проходитъ черезъ фильтръ, каталитически задерживающій желѣзо. При одинаковомъ содержаніи желѣза, необходимая скорость фильтраціи обратно пропорціальна количеству смѣшаннаго съ водою воздуха.

На основаніи этихъ опытовъ фирма Desenіss unci Jacobi устраиваетъ приборы для обезжелѣзиванія воды.

Прежде полагали, что для выдѣленія желѣза требуется только смѣшать съ водою количество кислорода, достаточное для окисленія находящагося въ водѣ желѣза, и производили процессъ обезжелѣзиванія въ двухъ совершенно отдѣльныхъ помѣщеніяхъ (въ окислительной, или аэраціонной, камерѣ и въ фильтровальной камерѣ): при способѣ Десе-нисса и Якоби, струя воздуха (рас-читанная въ количествѣ большемъ, чѣмъ необходимо для реакціи), въ среднемъ въ объемѣ равномъ объему воды, смѣшивается съ водою непосредственно передъ поступленіемъ ея

(

11) Darapsky. Enteisenung von Grundwasser. 190-5. Его же статьи въ Gesundiieit 1906, стр. 385 и 417.

Ьі!

S

I

Фи г. 87.

Фи г. 88.

Фи г. 89.

*

■на фильтръ. Желѣзо одновременно окисляется и задерживается въ видѣ окиси (ржавчины). При этомъ работаетъ не только поверхность, но и вся толща фильтра.

Установки для обезжелѣзиванія воды при центральныхъ водоснабженіяхъ обыкновенно устраиваются по системѣ Piefke или по системѣ О eaten.

Въ системѣ Пифке (рис. 88 и 89) воду для окисленія пропускаютъ черезъ колонну кокса крупностью съ кулакъ, высотою 2—3 метра („lleiseler*), и затѣмъ, иногда послѣ осажденія въ резервуарѣ черезъ обыкновенный песочный фильтръ. Высоту колонны кокса и площадь ея рыбираютъ въ зависимости отъ содержанія желѣза въ водѣ: приблизительно на 1 кв. метръ площади колонны поступаетъ 2—4 куб. метрф воды въ сутки. Скорость фильтраціи въ англійскомъ фильтрѣ дѣлаютъ около 1 м. въ часъ, т. е. въ 10 разъ быстрѣе обычной скорости очистки па англійскихъ фильтрахъ; крупность зеренъ песка 4—10 мм.

Вмѣсто кокса непримѣнимаго при жесткой водѣ, засыпку колонны дѣлаютъ изъ кирпичнаго щебня (изъ клинкера) или древеснаго угля.

Часть выдѣлившейся окиси желѣза осаждается уже на коксѣ, остальная окись—въ осадочномъ бассейнѣ и на фильтрѣ. Осадки слѣдуетъ время отъ времени удалять.

Oesten (фпг. 81) застаатлетъ желѣзистую воду падать мелкимъ дождемъ съ высоты около 2 метр. по воздуху на песочный фильтръ толщиною въ 30 см.; скорость фильтрованія около 1 метра въ часъ. Удаленіе осадка совершается обратнымъ токомъ воды.

Описанные приборы для обезжелѣзиванія воды—открытые, т. е. со • свободною поверхностью воды (хотя сами приборы могутъ помѣщаться и въ закрытомъ зданіи): поэтому вода можетъ подвергнуться загрязненію. Съ точки зрѣнія гигіены, закрытые установки предпочтительнѣе.

Ііо вышеуказанной системѣ Десениеса и Якоби можно устраивать также и закрытые фильтры при центральныхъ водоснабженіяхъ, какъ и при отдѣльныхъ малыхъ установкахъ. ІТо сходному припципу устраиваются установка системы Halvor Breda. По этой послѣдней системѣ требуется подводить не такъ много воздуха, какъ при системѣ Десенис-са и Якоби, но въ особомъ приборѣ производится смѣшеніе воды съ воздухомъ посредствомъ направляющихъ перегородокъ. Фильтрующею („контактною" ) массою-служитъ особый матеріалъ.

СистемалВгсйа, имѣющая многія достоинства, состоитъ въ слѣдующемъ (рис. 90).

Насосъ, поднимающій воду изъ колодца, соединенъ съ воздушнымъ компрессоромъ D) который подаетъ необходимый воздухъ въ трубу, под-і водящую воду. Вода, вмѣстѣ съ воздухомъ въ достаточномъ количествѣ, входитъ (черезъ отверстіе С) въ резервуаръ для смѣшенія В, гдѣ про-: исходитъ весьма тщательное смѣшеніе воздуха съ водою, и затѣмъ смѣсь ; поступаетъ въ резервуаръ еъ „контактною" массою А. Резервуаръ этотъ

представляетъ собою вертикальный цилиндръ, содержащій въ верхней: части такъ называемую „контактную" массу—крупнозернистый минеральный пористый матеріалъ съ острыми ребрами, черезъ который вода медленно проходитъ снизу вверхъ, раздѣляясь на весьма тонкія струйки; при этомъ происходитъ химическое осажденіе желѣза; накопляющіяся отложенія желѣзистаго осадка подвергаются окисленію’ посредствомъ катализа, такъ что достаточно сравнительно короткаго < промежутка времени, чтобы произошло полное выдѣленіе желѣза изъ воды.

Освобождающіеся газы (углекислота и сѣроводородъ) удаляются; посредствомъ автоматическаго приспособленія, помѣщеннаго въ верхнемъ концѣ цилиндра.

Далѣе вода поступаетъ по трубѣ С, расположенной по оси цилиндра,. обратно въ нижнюю часть цилиндра, въ фильтровальную камеру, на песочный фильтръ. ІІа этомъ фильтрѣ задерживаются оставшіяся еще* частицы желѣза (и марганца). Выходящая съ фильтра вода прозрачна и не содержитъ желѣза.

Когда накопится столько желѣзистаго осадка, что сопротивленіе заполняющаго матеріала просачиванію воды слишкомъ возрастетъ, слѣдуетъ прочистить матеріалъ обратною струею воды. Песочный фильтръ прочищается приблизительно два раза въ недѣлю, а контактный матеріалъ—черезъ каждые 3—6 недѣль. Расходуемое количество* промывной воды сравнительно невелико (1—1,3 процента фильтруемаго количества воды). Очистка песочнаго фильтра производится перемѣшиваніемъ песка обратною струею воды, (какъ въ фильтрахъ Джуэ-ля) и мѣшалками (граблями) К. Промывная вода удаляется черезъ / и д, а грязь черезъ с.

Въ случаѣ устройства отдѣльныхъ приспособленій для аэраціи воды, для осажденія окиси желѣза примѣнимы также американскіе фильтры (вапр., въ Позенѣ примѣнены фильтры Джуэля), фильтры Крен-ке и др. Если въ водѣ содержится много углекислоты, то открытые фильтры заслуживаютъ предпочтенія передъ закрытыми.

Возможно еще обезжелѣзиваніе воды посредствомъ озона, однако,. оно было бы чрезвычайно дорого.

Гамбургскій Гигіеническій Институтъ предложилъ удалять желѣзо добавленіемъ химическихъ пресинитантовъ, а именно хлорнаго желѣза, смѣшаннаго съ известью; на 1 куб. метръ воды добавляютъ около 10 гр. хлорнаго желѣза и 50—100 гр. извести, въ зависимости отъ количества-углекислоты въ водѣ. Сначала добавляютъ хлорнаго желѣза, тщательно перемѣшиваютъ его съ водою и уже потомъ добавляютъ известь, также размѣшивая: черезъ полчаса или часъ выдѣляется обильный осадокъ, и остается пропустить воду черезъ фильтръ (Кренке или др.). Этотъ способъ былъ примѣненъ въ казармахъ въ Cuxhaven, и, вообще говоря,. рѣдко примѣняется.

Слѣдуетъ остановиться еще на обезжелѣзиваніи воды изъ отдѣльныхъ колодцевъ (при водоснабженіи отдѣльныхъ зданій и т. под.), когда считаютъ необходимымъ выдѣленіе желѣза обыкновенно при содержаніи его свыше 0,7 мгр. въ литрЬ воды, если вода, употребляется для питья и хозяйства. При этомъ удаленіе желѣза производится, главнымъ образомъ, для приданія водѣ пріятнаго вида: само но себѣ желѣзо безвредно для здоровья, но дѣлаетъ воду (при соприкосновеніи ея съ воздухомъ) мутною и отталкивающею на видъ; если не освѣтлить здоровую воду глубокихъ колодцевъ, многіе будутъ предпочитать ей прозрачную, хотя и изобилующую бактеріями, воду иныхъ источниковъ (рѣкъ, неглубокихъ колодцевъ и т. п.).

Дунбаръ 12) указалъ ироі-той и дешевый способъ обезжелѣзиванія воды отдѣльныхъ колодцевъ; предложенный имъ приборъ носитъ названіе „бочки Дунбара“ (фиг. 91). Приборъ состоитъ изъ бочки емкостью въ 30—40 литровъ, въ котоіюй помѣщенъ двойной металлическій цилиндръ (Ы и сс; пространство снаружи цилиндра заполнено по срединѣ высоты мелкимъ (1—1,5 мм.) пескомъ е, а по концамъ—гравіемъ /• Бочку опускаютъ на дно колодца; вода, просачивающаяся изъ колодца въ бочку (при откачкѣ воды изъ цилиндра но трубкѣ у), фильтруется черезъ песочный слой, поступаетъ въ наружный цилиндръ черезъ отверстія близъ ею дна и затѣмъ переливается во внутренній цилиндръ поверхъ его стѣнокъ (не доходяі-цихъ до верха бочки). Всасывающая труба g доходитъ до дна внутренняго цилиндра, а вентиляціонная трубка k оканчивается выше уровня воды; воздухъ поступаетъ по /»■ при каждой откачкѣ воды, одновременно съ поступленіемъ въ цилиндръ новой порціи воды изъ колодца, и смѣшивается съ этою водою.

Объемъ воды, очищаемой въ сутки „Бочкою Дунбара", равенъ при весьма значительномъ содержаніи желѣза восьмикратному объему бочки, а при меньшемъ содержаніи желѣза, конечно, можетъ быть увеличенъ.

Фильтръ въ бочкѣ, подобно всѣмъ песочнымъ фильтрамъ, требуетъ времени на „созрѣваніе"—отъ 1 до 7 дней. Когда песокъ загрязнится (черезъ 2—4 мѣсяца), его прочищаютъ промывкою (до тѣхъ поръ, пока промывная вода не будетъ выходить совершенно чистою).

Весьма удобно и дешево обезжелѣзиваніе воды посредствомъ фильтрующаго насоса для отдѣльныхъ колодцевъ фирмы Deseniss mid Jacobi, называемаго Bastard:Рam-ре (фиг. 92).

Приборъ этотъ состоитъ изъ насоса и закрытаго (напорнаго) песочнаго фильтра, помѣщеннаго въ гой же насосной шахтѣ. Насосъ отличается отъ обыкновеннаго колодезнаго тѣмъ, что надъ водяпымъ цилиндромъ (содержащимъ всасывающій и нагнетательный клапаны и присоединеннымъ ко всасывающей трубѣ) помѣщенъ еще воздушный

Щ Dunbar. „Zeitschrift fUr Hygiene", 1896.

Фи г. 00.

цилиндръ вдвое большаго объема, всасывающій при работѣ насоса атмосферный воздухъ. Вода, смѣшанная съ воздухомъ, поступаетъ подъ напоромъ по нагнетательной трубѣ въ фильтровальный цилиндръ, проходитъ черезъ песчаный слой (сверху внизъ) и затѣмъ подается по второй трубѣ (начинающейся внизу фильтра) къ водоразборному отверстію. Обѣ трубки пересѣкаются въ четырехъ-ходовомъ кранѣ. При измѣненномъ положеніи крана, смѣсь воды съ воздухомъ проходитъ фильтръ снизу вверхъ, прочищая песокъ.

Работа описаннаго прибора вполнѣ удовлетворительна:

Шрейберъ13) въ своихъ изслѣдованіяхъ удалялъ этимъ приборомъ желѣзо, содержавшееся въ водѣ въ количествѣ 5,5—7,5 мгр. Fe (въ видѣ Fe2Os) на литръ, такъ, что оставались лишь слѣды. Удаленіе осадка обратною промывкою фильтра требовало нѣсколько минутъ.

Удаленіе изъ воды марганца.

Способы удаленія изъ воды марганца сходны со способами удаленія изъ воды желѣза, хотя марганецъ удаляется съ большимъ трудомъ. Однако, высокое содержаніе въ водѣ марганца рѣдко встрѣчается; извѣстенъ примѣръ г. Бреславля, которому пришлось много поработать надъ освобожденіемъ воды отъ марганца.

Присутствіе марганца въ водѣ вызываетъ такія же неудобства, какъ и присутствіе желѣза (мутность воды при образованіи окиси марганца* развитіе Crenothrix и т. д.). Марганецъ содержится въ водѣ въ видѣ двууглекислаго и сѣрнокислаго марганца, въ весьма разнообразномъ количествѣ. Въ водѣ Бреславля содержаніе сѣрнокислаго марганца доходитъ до 100 мгр. въ литрѣ; между тѣмъ даже нѣсколько миллиграммовъ марганца дѣлаютъ необходимою очистку воды.

Непосредственнаго вреда для здоровья марганецъ не приноситъ, какъ и желѣзо. 1 •;

Для удаленія марганца обыкновенно примѣняютъ аэрацію съ послѣдующимъ фильтрованіемъ, и только въ случаѣ, если результаты такой обработки окажутся неудовлетворительными, прибѣгаютъ къ другимъ средствамъ.

Отмѣтимъ способъ Ганса14) удаленія марганца посредствомъ искусственныхъ алюминатъ-силикатовъ (цеолиты, пермутитъ), о которыхъ мы говорили по вопросу о смягченіи воды.

ls) Sclireiber. „Mitteilungen aus Д. K. PrUfnngsanstalt filr Wasserversorgung und AbwRsserbeseitigung", 1906, ,N* 6.

w) Gans. „Deutsche Uierteljahrschrift f. off. Ges.—pflege‘, 1910.

При удаленіи, напр., хлористаго марганца, реакція происходитъ по формулѣ

Na2P-f MnCl2=MnP+2NaCl

Регенерація цеолнтоваіх) песка производится поваренною солью.

Опрѣсненіе воды.

Хлористыя соединенія натра и магпезіи содержатся въ большомъ количествѣ какъ въ морской водѣ (въ среднемъ около 30 гр. NaCl и 5—6 гр. MgCU въ литрѣ), такъ и въ водѣ нѣкоторыхт» глубоководныхъ колодцевъ, (артезіанскихъ и др.) и ключей, берущихъ начало глубоко подъ поверхностью земли. Хлористыя соли, даже при маломъ содержаніи, придаютъ водѣ соленый вкусъ; при питаніи котловъ соли эти повышаютъ температуру кипѣнія и весьма сильно разъѣдаютъ желѣзо.

Однако, нѣтъ никакого химическаго способа для выдѣленія этихъ солей изъ раствора, и приходится примѣнять лишь палліативы: при питаніи котловъ прибѣгаютъ время отъ времени къ выпуску изъ котла воды, въ которой, при испареніи воды въ котлѣ, содержаніе солей повысилось, п тѣмъ предупреждаютъ осажденіе этихъ солей изъ раствора на стѣнки котла (этотъ способъ примѣняется въ морскихъ котлахъ на судахъ). Другой пріемъ состоитъ въ погруженіи въ котелъ пластины цинка (приблизительно 0,5—1 кгр. цинка на 1 кв. м. поверхности нагрѣва котла); возникаетъ гальваническій токъ, вызывающій осажденіе на желѣзныхъ стѣнкахъ котла водорода, предохраняющаго ихъ отъ разъѣданія, и только цинкъ разъѣдается; время отъ времени надъ счищать съ поверхности цинка образовавшуюся окись цинка.

Иногда добавляютъ къ соленой водѣ извести, которая препятствуетъ разъѣданію стѣнокъ котловъ, но увеличиваетъ накипь на нихъ. (На 1 куб. м. морской воды добавляютъ около 1 кгр. извести).

Несомнѣнно лучшимъ способомъ дня опрѣсненія воды, единственнымъ пригоднымъ при обработкѣ воды для питья, является перегонка (деетилляція) ея, которая, однако, чрезвычайно дорога. Для уменьшенія расходовъ топлива, въ приборахъ для дестилляціи стараются использовать теплоту, отдаваевую охлаждающився паромъ при переходѣ его въ воду, для нагрѣванія подаваевой въ аппаратъ воды.

Изъ дестилляторовъ отмѣтимъ опрѣснитель Ягна13), (см. фпг. 93, 94 и 95).

Паръ изъ котла В, имѣющій температуру около 164°, поступаетъ по трубѣ Ь въ охлаждающую баттарею перваго элемента опрѣснителя А (играющую роль змѣевика); баттарея эта помѣщена въ желѣзномъ резервуарѣ, въ которой поступаетъ холодная вода15 16), омывающая баттарею.

15) Труды XX, XXII и XXII Съѣздовъ Инженеровъ Службы Тяги.

16) Предварительно подогрѣтая въ „холодильникахъ* дестилированной воды.

cK ap/O Ь/ОЛУ/ iu/w ejD/Ъ

о

т

Фи г. 93.

Жи Wj-\ nvu sVb'YlCKSi/

'уу j t ci c m. tc hxx.

,"1to HXUrU ЛІ>/

Фи г. 95.

Паръ въ баттареѣ сгущается въ (дестиллированную) воду, отдавая тепло охлаждающей водѣ, которая нагрѣвается приблизительно до 156° и въ свою очередь обращается въ паръ, отводимый во внутрь баттареи второго элемента опрѣснителя, гдѣ этотъ паръ сгущается въ воду, нагрѣвая охлаждающую (сырую) воду до 1481", и т. д.

Изъ послѣдняго (восьмого) элемента наръ, образующійся изъ охлаждающейся воды, впускаемой въ этотъ элементъ, имѣя температуру 100°, ' поступаетъ въ холодильникъ и присоединяется къ дестиллированной водѣ, собранной изъбаттарей (змѣевиковъ) всѣхъ восьми элементовъ.

Каждая баттарея, для развитія большей поверхности охлажденія, составлена изъ ряда (около 25) плоскихъ мѣдныхъ коробокъ, въ стѣнкахъ которыхъ сдѣланы углубленія (фиг. 95); каждая коробка имѣетъ два отверстія: одно (верхнее) большаго, другое меньшаго діаметра; между стѣнками сосѣднихъ коробокъ вставляются шайбы съ такими же отверстіями, къ большому отверстію одной изъ крайнихъ коробокъ примыкаетъ па]ювиускная труба, и всѣ коробки баттареи наглухо соединяются между собою болтомъ, пропущеннымъ черезъ ось отверстія. Такъ же соединяются и меньшія отверстія коробокъ, образуя каналъ для выпуска дестиллированной воды, къ которому примыкаетъ водовыпускная трубка.

Дестиллированная вода изъ каждой баттареи идетъ черезъ сепараціонные кувшины (для удаленія пара) въ холодильники, гдѣ охлаждается сырою водою, пропускаемою черезъ эти холодильники передъ впускомъ въ элементы опрѣснителя; сырая вода нагрѣвается въ холодильникахъ до 80—85°. Для осажденія части солей передъ впускомъ въ кожухи элементовъ сырая вода проходитъ черезъ особые накипеотстойники.

Стоимость опрѣснителей, со всею установкою, въ среднемъ около 6000 руб. на 1 куб. саж. суточной производительности17)• Стоимость опрѣсненія 1 куб. саж. воды, при цѣнѣ нефти 30 коп. за пудъ, около 9 руб.; на опрѣсненіе 1 куб. саж. воды расходуется около 15 пудовъ нефти.

і7) „Труды IX Водопроводнаго съѣзда", докладъ И. М. Ротштейна.

Глава VIII.

Дезинфекція питьевой воды.

Какъ мы видѣли, раціональнымъ примѣненіемъ различныхъ способовъ фильтрованія можно настолько освободить воду отъ микроорганизмовъ, что во многихъ случаяхъ ее можно практически считать обезвреженною. Однако, уже давно стремились уничтожать бактерій, находящихся въ питьевой водѣ, вмѣсто простого механическаго задержанія ихъ, имѣющаго мѣсто при фильтрованіи воды. Эти попытки привели къ ряду способовъ дезинфекціи воды, какъ въ малыхъ количествахъ, такъ и въ большихъ; однако, лишь въ послѣднее время достигнуты способы дешевой массовой дезинфекціи воды, примѣнимые въ центральныхъ во-доснабжепіяхъ.

Всѣ способы дезинфекціи воды стараются воздѣйствовать на бактерій, какъ на живые организмы, умервщляя ихъ; какъ уже указывалось, дезинфекція отличается отъ стерилизаціи (т. е. отъ полпаго уничтоженія всѣхъ микроорганизмовъ) тѣмъ, что ограничиваются уничтоженіемъ однихъ лишь болѣзнетворныхъ бактерій, которыя обладаютъ меньшею стойкостью и способностью сопротивляться бактеріеубиваюшимъ средствамъ, чѣмъ многіе виды безразличныхъ бактерій.

Уничтоженіе бактерій въ настоящее время достигается физическимъ или химическимъ путемъ.

Физическіе способы дезинфекціи (обеззарязкпішіія) воды-

Къ физическимъ способамъ уничтоженія бактерій относятся: кипяченіе и перегонка (дистилляція) воды и дезинфекція ея ультрафіолетовыми. лучами. Для дезинфекціи большихъ массъ воды безъ чрезмѣрныхъ издержекъ пригоденъ только послѣдній способъ, находящійся, однако, въ настоящее время въ стадіи разработки.

Кипяченіе является лучшимъ способомъ дезинфекціи небольшихъ количествъ воды, вѣрно убивая всѣхъ болѣзнетворныхъ зародышей; нс при кипяченіи ухудшается вкусъ воды, такъ что для приданія болГе пріятнаго вкуса нерѣдко добавляютъ къ водѣ различныя вещества—чай, фруктовый сокъ, или же насыщаютъ воду углекислотою. Для дезинфекціи большихъ количествъ воды кипяченіе непригодно, такъ какъ требуетъ большихъ затратъ, и на охлажденіе прокипяченной воды нужно много-времени.

ІИ случаѣ необходимости примѣненія кипяченія воды въ довольно -большихъ размѣрахъ (для служащихъ фабрикъ и различныхъ остшест-венныхъ учрежденій, для употребленія въ питье въ общественныхъ мѣстахъ и т. д.), для уменьшенія расхода топлива примѣняютъ кипятильники, въ которыхъ прокиняченая вода приводится въ соприкосновеніе (черезъ стѣнки сосуда, чаще змѣевика) съ протекающею навстрѣчу ей струею холодной воды, поступающей для кипяченія, и отдаетъ ей часть івоей теплоты. Нс останавливаясь на описаніи кипятильниковъ, отмстимъ, что существуетъ весьма много системъ ихъ; изъ удачныхъ русскихъ системъ, отмѣтимъ кипятильники Безеонова, Бари, вышеописанный дистилляторъ (опрѣснитель) Ягна.

Перегонка (дистилляція) воды примѣняется почти исключительно въ медицинѣ, гдѣ необходима не только дезинфекція, но и полная стерилизація воды, достигаемая при перегонкѣ.

Дезинфекція ультра-фіолетовыии лучами.

Какъ извѣстію, различные лучи спектра характеризуются длиною цвѣтовыхъ волнъ. Лучи, длина волны которыхъ равна отъ 0,4 до 0,1 микрона (микронъ=0,001 миллиметра), называются ультрафіолетовыми; -они не производятъ впечатлѣнія на глазъ человѣка.

Ультрафіолетовые лучи могутъ быть раздѣлены на 3 группы:

1) Лучи съ дойною волны отъ 0,4 до 0,3 микрона; они, хотя и іілохю, но проходятъ черезъ тонкое стекло и производятъ сильное химическое дѣйствіе (наир., въ фотографіи); они не только не убиваютъ бактерій и не являются разрушителями органической жизни, но, напротивъ, служатъ источникомъ энергіи на землѣ, дѣйствуя на растенія, содержащія хлорофиллъ. Эти лучи называютъ иногда „біотическими" ультрафіолетовыми лучами.

2) Лучи съ длиною волны 0,3 до 0,2225 микрона, которые обладаютъ физическими и химическими свойствами лучей 1-й группы, но вт> значительно большей степени; опи разрушающимъ образомъ дѣйствуютъ на растительную и животную клѣтчатку, весьма опасны для кожи и для глаза и убиваютъ бактерій; они поглощаются стекломъ, но проходятъ черезъ кварцъ и черезъ чистую воду (въ слоѣ въ 30 см. и болѣе). Эти лучи, какъ и лучи 3-й группы, называются иногда „абіотическими", какъ вредные для жизнедѣятельности организмовъ.

3 ) Наконецъ, лучи съ волнами въ 0,2225—0,1 микрона, обладая вышеуказанными свойствами въ еще большей мѣрѣ, легко задерживаются не только стеклами, но также кварцемъ, тонкимъ слоемъ воды, воздухомъ и т. д., поэтому дѣйствіе ихъ бываетъ только поверхностнымъ.

Такимъ образомъ, для дезинфекціи воды могутъ быть примѣняемы лишь ультрафіолетовые лучи 2-й группы, т. е. съ длиною волнъ отъ 0,3 до 0,2225 микрона.

Долгое время эти лучи примѣнялись только въ физическихъ лабораторіяхъ; первое практическое примѣненіе ихъ было сдѣлано проф. Фин-зеномъ для леченія нѣкоторыхъ болѣзней (волчанки и др.); для полученія лучей Финзенъ пользовался дуговою лампою. Широкое примѣненіе ультра-фіолетовыхъ лучей сдѣлалось возможнымъ лишь послѣ изобрѣтенія американскимъ инженеромъ Cooper-Hewitt дуговой лампы со ртутными электродами, дающей весьма значительное количество ультрафіолетовыхъ лучей. Такъ какъ лучи эти задерживаются стекломъ, то оболочку ртутныхъ лампъ стали дѣлать кварцевою, т. е. изъ расплавленнаго кварца. Лампы имѣютъ (форму трубокъ.

Дуговыя лампы съ ртутными электродами служатъ весьма долго, не требуя никакого надзора и никакой механической регулировки.

Для изученія вопроса о стерилизаціи большихъ количествъ воды при помощи ртутныхъ кварцевыхъ лампъ былъ произведенъ цѣлый рядъ опытовъ съ 1908 года, главнымъ образомъ во Франціи J)-

Опытами было установлено, что бактерицидное дѣйствіе ультра-фіолетовыхъ лучей уменьшается съ удаленіемъ отъ источника ихъ быстрѣе, чѣмъ увеличивается квадратъ разстоянія.

До сихъ норъ примѣнялись при опытахъ, главнымъ образомъ, два типа лампъ: лампа Westinghouse-Cooper-IIewitt С°, въ 220 вольтъ и 3 ампера; и лампа компаніи Quartzlampen-Gesellschaft въ 110 вольтъ и 3,6 ампера. Для полнаго уничтоженія В. соіі въ водѣ, предварительно вітолнѣ освѣтленной, требуется воздѣйствіе лучей въ теченіе слѣдующаго про-

межутка времени:

При разстояніи лампы. Для лампы 110ѴхЗ,6А. Для лампы 220ѴХЗА.

60 СМ. 300 секундъ. 30 секундъ.

40 см. 180 15

20 см. 20 . 4 „

10 см. 4 . менѣе 1 „

Для быстраго и полнаго уничтоженія патогенныхъ микроорганизмовъ, дезинфецируемая вода (а равно и другія дезинфецируемыя жидкости ) должна быть свободна отъ мути, мало окрашена (по возможности безцвѣтна) и не должна содержать много коллоидальныхъ примѣсей.

Присутствіе, въ водѣ мути, т. е. твердыхъ непрозрачныхъ взвѣшенныхъ частицъ, нежелательно, такъ какъ каждая частица составляетъ какъ бы экранъ, непропускающій ультра-фіолетовыхъ лучей въ часть пространства позади этой частицы. Коллоидальныя частицы, прозрачныя для обыкновенныхъ свѣтовыхъ лучей, непроницаемы для ультрафіолетовыхъ. Окраска жидкости поглощаетъ часть ультра-фіолетовыхъ

лучей, преобразовывая ихъ въ лучи съ болѣе длинными волнами (голубые, зеленые, красные и др.), не обладающіе бактерицидными свойствами.

Въ виду сказаннаго, обеззараживаніе воды ультра-фіолетовыми лучами совершается легче, чѣмъ другихъ жидкостей (молока, нива и т. ц.); но для успѣшнаго воздѣйствія лучей на бактерій, вода должна быть предварительно вполнѣ освѣтлена путемъ отстаиванія, фильтрованія и т. и. Напримѣръ, въ Марселѣ на опытной установкѣ воду освѣтляли по системѣ Пеша-ІІІабаля (безъ „окончательнаго" медленнаго песочнаго фильтра).

Опыты показали, что послѣ воздѣйствія ультра-фіолетовыхъ лучей физическія и химическія свойства воды не измѣняются; подъ вліяніемъ лучей происходитъ лишь образованіе перекиси водорода въ водѣ, но при достаточной для стерилизаціи продолжительности дѣйствія лучей, количество образующейся перекиси водорода ничтожно и совершенно безвредно для потребителя (а равно не можетъ оказать никакого вліянія на развитіе микроорганизмовъ, бактерій, альгъ, рыбъ и т. д-, попадающихъ въ обработанную лучами воду). Уничтоженіе бактерій въ водѣ вызывается непосредственно воздѣйствіемъ лучей, а не окисленіемъ, такъ какъ лучи оказываютъ такое же убивающее дѣйствіе и на бактерій, находящихся внѣ воды, а также при отсутствіи доступа кислорода къ бактеріямъ; кромѣ того, количества перекиси водорода, образующагося въ водѣ при дѣйствіи ультра-фіолетовыхъ лучей, совершенно недостаточно для умерщвленія бактерій.

Для лучшаго обеззараживанія воды желательно, чтобы она находилась въ движеніи въ томъ резервуарѣ, гдѣ производится обеззараживаніе, такъ какъ при этомъ частицы ея перемѣшиваются и болѣе равномѣрно попадаютъ въ сферу дѣйствія ультра-фіолетовыхъ лучей.

Резервуары для дезинфекціи воды устраиваютъ такъ, чтобы вся во- * да проходила около лампы, на разстояніи отъ нея, по возможности, не свыше 30 см., и чтобы каждая частица оставалась въ сферѣ дѣйствія лучей въ теченіе времени, необходимаго для уничтоженія патогенныхъ бактерій (зависящаго отъ силы лампы).

При стерилизаціи какой-либо жидкости, желательно помѣстить кварцевую лампу по возможности въ самой жидкости, для того, чтобы, во-первыхъ, ультра-фіолетовые лучи не поглощались при прохожденіи черезъ воздухъ, и, во-вторыхъ, чтобы всѣ лучи, исходящіе изъ лампы въ разныя стороны, проникали въ жидкость и были использованы для ея стерилизаціи. Однако, при помѣщеніи лампы въ стерилизуемой водѣ возникаютъ два затрудненія: съ одной стороны, болѣе высокая температура лампы вызываетъ отложенія извести изъ воды на поверхности трубки лампы при непосредственномъ соприкосновеніи съ нею воды; съ другой стороны, для интенсивнаго выдѣленія ультра-фіолетовыхъ лучей, ртутная лампа должна работать при нормальныхъ условіяхъ свѣтиль-

пыхъ лампъ, и пониженіе температуры ея при соприкосновеніи съ водою вызываетъ ослабленное лучеиспусканіе. Въ виду этого нельзя непосредственно погрузить лампу въ воду; прежде ее помѣщали надъ поверхностью воды, поддерживая на опредѣленномъ разстояніи отъ поверхности, но въ октябрѣ 1910 г. на опытной станціи для очистки воды въ МарселЬ поставленъ приборъ (фиг. 96 и 97), въ которомъ лампа помѣщена въ воду въ особой коробкѣ со стѣнками изъ кварца; при такомъ устройствѣ температура воды не отражается на температурѣ лампы, и на лампѣ не образуется осадка извести; въ то же время, почти всѣ лучи, испускаемые лампою, использованы для стерилизаціи воды.

„Стерилизаторъ" состоитъ изъ чугуннаго иолуціипшдрическаго резервуара, съ флянцевыми отростками для присоединенія впускной и выпускной трубъ. Кварцевая ко]юбка съ лампою располагается по оси цилиндра; три чугунныя перегородки (изъ которыхъ двѣ примыкаютъ къ кварцевой коробкѣ) служатъ дня направленія струи воды, заставляя частицы воды перемѣшиваться, что способствуетъ равномѣрному воздѣйствію лучей на всю массу воды.

Чтобы при случайномъ потуханіи лампы вода не могла пройти черезъ аппаратъ въ сѣть, устроенъ предохранительный клапанъ который поддерживается электромагнитомъ, соединеннымъ послѣдовательно съ ртутною лампою; при перерывѣ тока въ случаѣ неисправности лампы, дѣйствіе электромагнита прекращается и клапанъ открывается, вы пуская воду въ сточную трубу.

Описанный аппаратъ (фирмы Веетингаузъ) дезинфецируетъ 600 куб. мегр. воды въ сутки, при помощи одной лампы въ 220 вольтъ и 3 ампера.

Вода для дезинфекціи предварительно освѣтлялась въ Марселѣ пре-фильтрами ІІеша-Шабаля. При опытахъ число В. соП въ водѣ передъ дезинфекціей равнялось 50—500 въ литрѣ, а послѣ дезинрекціи оказывалось равнымъ нулю въ пробѣ въ 200 куб. см.; количество безразличныхъ бактерій уменьшалось съ 20—250 въ 1 куб. см. до 0,17—4,2. Расходъ тока, на дезинфикцію воды равнялся 20 уаттъ-часамъ на 1 куб. м.

Въ случаѣ устройства крупныхъ установокъ примѣняютъ нѣсколько вышеописанныхъ „единицъ" стерилизаторовъ.

Въ случаяхъ, когда описанная единица (на 600 куб. м. въ сутки) велика, можно примѣнять лампу меньшаго размѣра, изготовляемую Quartzlampen-Oesellscliaft, въ 110 вольтъ и 3,6 ампера, очищающую около 240 куб. м. въ сутки; однако, расходъ тока при малыхъ лампахъ повышается. (Опыты дали 36 уаттъ-чаеовъ на 1 куб. м. воды).

Наконецъ, сконструированы также приборы для домашней дезинфекціи воды; укажемъ приборъ Nogier (фиг. 98) 2)- Кварцевая лампа LL, длиною около 15 см., требуетъ постояннаго тока въ 30—35 вольтъ

г) „La Technique Sanitaire", 1910, 127. „Wasser unci Abwasser*, 1910, III, 303.

Фи г. ',)7.

ii 5—7 амперъ; опа помѣщена въ металлическій цилиндръ, раздѣленный на двѣ части діафрагмою 00; лампа проходитъ черезъ отверстіе въ діафрагмѣ. Вода поступаетъ черезъ кранъ К и выходитъ изъ «S’; во все время прохожденія по резервуару, вода находится въ сферѣ дѣйствія лампы; для этою діаметръ цилиндра дѣлаютъ не болѣе 60 см.; лучи дѣйствуютъ особенно энергично на воду при прохожденіи ея черезъ діафрагму.

Вода, поступающая въ приборъ, должна быть прозрачна. Количество воды, очищаемою такою лампою, равно 400—500 литрамъ въ часъ.

Цилиндръ укрѣпляется на оси О; для приведенія въ дѣйствіе пускаютъ токъ и слегка нагибаютъ цилиндръ, (для перехода части ртути изъ баллона на одномъ концѣ лампы въ баллонъ на другомъ, вызывающаго образованіе паровъ ртути).

Стерилизаторъ системы Отто (фиг. 99 и 100), сходный съ указаннымъ домашнимъ приборомъ, былъ примѣненъ на конкурсѣ въ Марселѣ, но внѣ конкурса; недостаткомъ его (весьма существеннымъ при массовой дезинфекціи воды) является соприкосновеніе ртутной лампы съ водою.

Крупныхъ установокъ для дезинфекцій воды ультра-фіолетовыми лучами въ настоящее время еще не имѣется; есть только опытныя установки, работающія весьма удачно. *

Фи г. 99—100.

Фиг. 101

Глава JX.

Химическіе способы дезинфекціи воды.

Для уничтоженія бактерій въ питьевой водѣ пробовали примѣнять не мало химическихъ реактивовъ, обладающихъ бактерицидными свойствами, но лишь весьма немногіе оказались пригодны, особенно для обработки большихъ количествъ питьевой воды, а именно—озонъ и хлоръ; дезинфекція озономъ получила широкое распространеніе въ Европѣ, а хлоромъ въ Америкѣ.

Прежде описанія этихъ двухъ способовъ, коснемся остальныхъ химическихъ дезинфецируюіцихъ средствъ.

Лимонная кислота и алкоголь, добавляемые къ водѣ передъ питьемъ, 'служатъ хорошими обезвреживающими средствами: первая, при добавленіи въ количествѣ 0%, при комнатной температурѣ убиваетъ холернаго вибріона въ 15—30 минутъ, а бациллу тифа въ 22—24 часа *). Прибавленіе вина къ водѣ убиваетъ холерныхъ вибріоновъ довольно быстро, въ за-•виеимоети отъ степени кислотности смѣси.

Іодъ употребляется для дезинфсціи воды въ небольшихъ количествахъ, напр., въ полѣ; заготовляютъ три сорта небольшихъ таблетокъ: первыя (голубоватаго цвѣта) содержатъ іодистый калій и іодистый натрій, вторыя (красноватыя)—виннокаменнную кислоту и третьи—еѣ-рноватистокиелый натрій (natrium thioaulfat, Na,S203). Растворяютъ въ четверти литра воды первую и вторую таблетки; іодъ освобождается и жидкость становится черною; ее примѣшиваютъ къ литру воды, и іодъ дезннфецируетъ воду. Черезъ 10 минутъ добавляютъ третью таблетку, для удаленія свободнаго іода* 2 3).

Опыты съ перекисью водорода *) показали, что для уничтоженія кишечной палочки ( В.СоІі) въ водѣ, въ случаѣ соприкосновенія воды съ перекисью водорода въ теченіе 24 часовъ, достаточно 0,5% содержанія перекиси водорода; при шестичасовомъ соприкосновеніи требуется 1,5% и при 3—4 часовомъ—5% перекиси водорода. При добавленіи свыше 0,5% перекиси водорода, приходится удалять слѣды ея‘различными реактивами, чтобы не портить вкуса воды.

Ч Riegel. „Arcliiv fur Hygiene4. 1907.

2) Vaillard. „Archive сіе Medecine et de Pharmacie Militatre*. 1902, 40, 1.

3) Reichel. „Zeitschrift filr Hygiene", 1908, 61, 49.

На бактерицидное дѣйствіе солей мѣди впервые обратили вниманіе-въ Америкѣ, хотя давно было извѣстно, что мѣдь уничтожаетъ въ водѣ водорослей, Раствора одной части кристаллическаго сульфата мѣди (мѣднат купо}юеа) на 10.000 частей воды достаточно для уничтоженія въ водѣ кишечной палочки и тифозныхъ бациллъ. 24-хъ часового пребыванія воды въ мѣдномъ сосудѣ достаточно для дезинфекціи ея.

Мѣдный купоросъ добавляютъ къ водѣ въ открытыхъ бассейнахъ въ . случаѣ обильнаго развитія въ нихъ водорослей; укажемъ количество -сульфата мѣди, необходимое для уничтоженія различныхъ микроорганизмовъ 4 5)'; приводимъ число частей воды на 1 часть сульфата.

Chlamydomonas piriformis..............

Raphidium polymorphum.................

Spirogyra stricta.....................

Desmidium Swartzii....................

Stigeoclonium tenue...................

Navicula..............................

Scenedesmus quadricauda...............

Conferva bombycinurn..................

Closterium moniliferum................

Anaboena circinalis...................

Anaboena flos aquae...................

Uroglena americana....................

2.000

50.000— 75.000

75.000— 100.000 100.000

50.000— 500.000 200 000-300.000 300.000-400.000

1.000.000

1.000.000-2.000 000* 3 000.000

3.000. 000—5.000.000

5.000. 000 -10.000.000

Сильныя митральныя кислоты, особенно сѣрная, примѣняются для дезинфекціи сѣти водопроводныхъ трубъ: въ резервуаръ съ чистою водою добавляютъ такое количество сѣрной кислоты, чтобы получился 2 % растворъ; затѣмъ пускаютъ этотъ растворъ въ сѣть (при открытыхъ водоразборныхъ кранахъ), промывая ее. Промывная вода, попятно, непригодна для питья. Такая же промывка производится хлоромъ и его соединеніями.

Дезинфекція воды хлоромъ и гинохлоріідаміт.

Первое примѣненіе хлора для обезвреживанія питьевой воды было сдѣлано осенью 1908 г. въ Чикаго; ранѣе этого были отдѣльныя случайныя попытки дезинфекціи воды хлоромъ, но не имѣвшія успѣха и встрѣчавшіяся съ недовѣріемъ. Послѣ блестящихъ результатовъ въ Чикаго, былъ сдѣланъ цѣлый рядъ другихъ установокъ въ Америкѣ и способъ быстро распространился въ видѣ постоянной или временной мѣры дезинфекціи ")• Иь Jersey-City были поставлены продолжительные опыты

4) По указаніямъ Вашингтонскаго Министерства Земледѣлія.

5) Do вопросу о дезинфекціи воды гипохлоридаыи помѣщенъ цѣлый рядъ статей въ американскихъ журналахъ, главнымъ образомъ въ .Engineering News* я „Engineering Record* за 1900—1911 г.

спеціальною Комиссіею при Court of Chancery, которая пришла къ такимъ выводамъ (опубликованнымъ въ маѣ 1910 г.) „Обработка воды гипохлоридами является вѣрнымъ средствомъ уничтоженія въ водѣ вредныхъ микроорганизмовъ, включая и патогенныхъ. Уменьшеніе количества микроорганизмовъ и практическое уничтоженіе ихъ можно считать несомнѣннымъ. Процессъ немного увеличиваетъ жесткость воды, но такъ мало, что, по нашему мнѣнію, этимъ можно пренебречь".

Въ настоящее время дезинфекція воды гипохлоридами примѣняется во всѣхъ городахъ Америки, нуждающихся въ дезинфекціи воды; около 200 городовъ пользуются ею, въ томъ числѣ Чикаго, ІІью-Іоркъ, Бруклинъ, Цинциннати, Филадельфія и др.

Сущность процесса состоитъ въ слѣдующемъ: при прибавленіи въ воду гипохлорида кальція (Са С12 02 хлорная или бѣлильная известь, имѣющаяся въ продажѣ въ видѣ бѣлаго порошка), онъ, соединяясь съ углекислою, всегда содержащеюся въ водѣ, образуетъ углекислый кальцій и гипохлористую кислоту:

С’а С12 02 + С02+ІІ,0==Са С03+2 С1 НО

Углекислый кальцій осаждается, дѣйствуя при этомъ отчасти какъ коагулянтъ, а гипохлористая кислота, какъ соединеніе весьма неустойчивое, легко разлагается въ присутствіи органическихъ веществъ въ водѣ, отдавая имъ свой кислородъ въ моментъ возникновенія въ атомическомъ состояніи), обладающій избыткомъ энергіи и являющійся сильнымъ окисляющимъ и стерилизующимъ агентомъ, по интенсивности весьма близкимъ къ озону. Въ Америкѣ находятъ, что по практическимъ соображеніямъ онъ предпочтителенъ озону, тйкъ какъ его легче примѣнять и можно лучше приводить въ тѣсное соприкосновеніе со всѣми частицами очищаемой воды простымъ и вѣрнымъ способомъ.

При разложеніи гипохлористой кислоты выдѣляется хлоръ:

2С1 ІІ0=Н20+С12+0

Прежде полагали, что свободный хлоръ можетъ оставаться нѣкоторое время въ водѣ, способствуя окисленію органическихъ веществъ, но въ то же время ухудшая запахъ воды. Однако, дальнѣйшими изслѣдованіями установлено, что освобождающійся хлоръ не можетъ оставаться въ свободномъ состояніи и образуетъ со щелочами, содержащимися въ водѣ, хлористый натръ или хлористый кальцій, увеличивающіе немного жесткость воды. Иногда, въ случаѣ отсутствія въ водѣ щелочей, для нейтрализаціи хлора добавляютъ сѣрнокислаго натрія (или кальція., или двусѣрнокислаго натрія), дающаго въ соединеніи съ хлоромъ и во-

*) Johnson. Hypoclorite treatment of public water supplies. „Engineering Record* 1910 r., 17 сентября.

ною сѣрнокислый натрій (выпадающій въ видѣ осадка) и безвредную соляную кислоту:

SO;.Na,+ Cl,+1I,0=Na,S()4-f2ІІС1

ІІ])іі этомъ соляная кислота можетъ быть нейтрализована содою: 2ІІС1 -f Na,C03=2XaCl-fCO,+11,0

нт результатѣ остаются сѣрнокислый натрій и поваренная соль, вполнѣ допустимая въ водѣ.

Укажемъ еще, что при отсутствіи въ водѣ углекислоты, вмѣсто бѣлильной (хлорной) извести (Са С12 О,), примѣняютъ иногда хлориновую известь (Са С1, О) совмѣстно съ сѣрною кислотою; въ результатѣ получаются сѣрнокислый кальцій и хлоръ, являющійся въ данномъ случаѣ, окислителемъ:

Са С1,0 -f II,S04= CaS04+Cl,+ІГ-’О

Этотъ послѣдній процессъ былъ примѣненъ въ Кронштадтѣ въ 1910 г. для дезинфекціи разводящихъ трубъ.

Количество хлора, которое требуется добавіггь къ водѣ, зависитъ отъ и ногихъ обстоятельствъ:

1) отъ качества воды (степени загрязненія ея, количества органическихъ примѣсей, окисляемости и т. д.);

2) отъ желаемой степени освобожденія отъ бактерій (т. е. отъ того, требуется ли уничтоженіе только патогенныхъ бактерій, или и всѣхъ остальныхъ, въ томъ числѣ особенно стойкихъ, но безвредныхъ, спороносныхъ видовъ);

3) отъ того, подвергается ли вода очисткѣ еще какими-либо другими способами.

Въ среднемъ можно принять, что для полнаго уничтоженія болѣзнетворныхъ бактерій въ прозрачной водѣ, свободной отъ мути и коллоидальныхъ примѣсей, достаточно 1 части активнаго хлора на 1.000.000 частой воды; продажная хлорная известь содержитъ около 35% активнаго хлора, поэтому требуется около 3граммовъ хлорной извести на 1 куб. метръ воды или 3 мгр. на 1 литръ воды.

Для опредѣленія количества гипохлорида, которое требуется добавлять къ водѣ даннаго источника, необходимо тщательно изслѣдовать ее и точно опредѣлить количество гшіохлорида лабораторнымъ путемъ. «Затѣмъ обыкновенно увеличиваютъ это количество на 25—50% на случай внезапнаго повышенія содержанія органическихъ примѣсей, вредящихъ дезинфекціи (при дезинфекціи фильтруемой воды такія случайности бываютъ рѣже).

Необходимая продолжительность воздѣйствія хлорной извести на воду зависитъ отъ тѣхъ же обстоятельствъ, какъ и требуемое количество хлора. Въ большихъ установкахъ она измѣняется отъ 15 минутъ

до 24 часовъ. Опыты въ Baltimore показали, что уничтоженіе бактерій можетъ быть достигнуто въ 1 минуту. Продолжительное время необходимо лишь въ случаѣ присутствія въ водѣ грубыхъ органическихъ загрязненій; но тогда вообще дѣйствіе хлора не будетъ вѣрнымъ, такъ какъ бактеріи оказываются защищенными отъ дѣйствія хлора (а равно и другихъ стерилизующихъ средствъ) окружающими ихъ частицами взвѣшенныхъ примѣсей, въ особенности коллоидальныхъ.

Для дезинфекціи фильтруемой воды обыкновенно принимаютъ продолжительность воздѣйствія хлора въ 15 минутъ:

Далѣе является существеннымъ вопросъ о мѣстѣ добавленія хло-ра къ водѣ. Прежде всего, хлоръ долженъ добавляться въ такой части водопроводныхъ сооруженій, чтобы вода поступала въ краны потребителей пе ранѣе, какъ черезъ часъ послѣ добавленія; это правило вызывается необходимостью, чтобы растворъ хлора хорошо перемѣшался съ водою и имѣлъ достаточно времени не только для воздѣйствія на бактерій, но и 'для полной реакціи съ содержащимися въ водѣ элементами, чтобы осталось какъ можно меньше слѣдовъ хлора въ водѣ.

При примѣненіи не фильтруемой воды, въ Boonton растворъ хлористой извести вводятъ между напорною линіею и самотечнымъ трубопроводомъ (имѣющимъ длину въ 37 клм.); въ Minneapolis растворъ вводятъ ьс всасывающую трубу насоса, подающаго воду (по длинному трубопроводу) въ запасный резервуаръ.

Въ установкахъ, гдѣ дезинфекція воды хлоромъ соединена съ филь-требованіемъ, хлоръ добавляется по большей части передъ фильтромъ (Chicago, Columbus, Baltimore и др.); при этомъ хлоръ мѣшаетъ развитію водорослей на фильтрѣ, и тѣмъ замедляетъ засореніе фильтра, позволяетъ увеличивать промежутки между очистками фильтра и уменьшаетъ расходъ промывной воды; въ случаѣ фильтрованія (на американскихъ фильтрахъ) съ добавленіемъ коагулянтовъ, добавленіе хлора породъ фильтромъ позволяетъ уменьшить количество коагулянта; наконецъ, остатки хлора въ водѣ отчасти уничтожаются при прохожденіи воды черезъ фильтръ. Съ другой стороны, при добавленіи хлора передъ фильтромъ ему приходится воздѣйствовать на воду, еще не вполнѣ освобожденную отъ всѣхъ взвѣшенныхъ примѣсей, что затрудняетъ работу хлора при преобладаніи органическихъ или коллоидальныхъ примѣсей, и заставляетъ увеличивать дозу хлора. Поэтому при нѣкоторыхъ водахъ хлоръ добавляется послѣ фильтрованія (Quincy).

Независимо отъ м ѣста прибавки хлора, скорость фильтрованія можетъ быть значительно увеличена, такъ какъ роль фильтра сводится къ полному освѣтленію воды, задержаніе же бактерій не входитъ въ его задачу.

При мутной водѣ, требующей еще- кромѣ фильтрованія коагуляціи и отстаиванія, хлоръ слѣдуетъ прибавлять послѣ удаленія большей части взвѣшенныхъ веществъ, т. е. послѣ отстаиванія; количество коагулянта

яри этомъ можетъ быть уменьшено, такъ какъ соединенія, получаемыя послѣ разложенія бѣлильной извести, сами обладаютъ коагулирующими свойствами.

Ій) всякомъ случаѣ, прибавлять бѣлильную известь слѣдуетъ такъ, чтобы произошло тщательно, равномѣрное и быстрое перемѣшиваніе ея съ водою.

Обыкновенно хлоръ прибавляютъ къ водѣ въ видѣ %% раствора бѣлильной извести; при сильныхъ растворахъ (4%—5%), известь будетъ давзіі» осадокъ на отверстіяхъ и въ трубахъ, подводящихъ растворъ къ .мѣсту смѣшенія съ водою.

Необходимо тщательно растирать и перемѣшивать бѣлильный порошокъ при раствореніи его и заботиться, чтобы перемѣшиваніе его было равномѣрнымъ, такъ какъ порошокъ легко осѣдаетъ на дно бака.

Лучшимъ матеріаломъ для резервуара для приготовленія и храненія раствора служитъ бетонъ; желѣзо можно примѣнять, но оно разъѣдается растворомъ, хотя и медленно, благодаря защитѣ желѣза слоемъ осадка. Дерево—наиболѣе дешево, но непрочно, такъ какъ быстро обращается въ труху; имъ слѣдуетъ пользоваться лишь при временномъ примѣненіи хлора, напр., въ случаѣ эпидеміи.

Приведемъ, какъ примѣръ, одну изъ первыхъ американскихъ установокъ—въ Boontou (фмг. 101).

Хлорная известь хранится въ герметически закрытомъ ящикѣ (во избѣжаніе впитыванія влаги изъ воздуха). Постепенно растворяютъ необходимое количество ея въ небольшомъ объемѣ воды въ маленькомъ бакѣ, тщательно перемѣшивая. Отсюда растворъ переходитъ вь запасный резервуаръ большого размѣра, гдѣ разбавляется до содержанія 1 части извести на 100—400 частей воды івъ зависимости отъ состава очищаемой воды). Такъ какъ растворъ быстро теряетъ силу, не слѣдуетъ растворять сразу много извести, ограничиваясь количествомъ раствора на 8 часовъ.

Со дна запаснаго резервуара вода подается насосомъ въ мѣрный бакъ, имѣющій регулируемое отверстіе для выхода раствора и постоянный уровень жидкости, такъ что можно точно регулировать количество вытекающаго раствора- Если насосъ поднимаетъ слишкомъ много раствора, излишекъ его стекаетъ обратно въ запасный резервуаръ. Если уровень воды гл» бакѣ почему-либо измѣнится, то машинистъ получаетъ звуковой сигналъ.

Отмѣренной количество раствора вводится въ трубу съ питьевой водою но трубкѣ, имѣющей рядъ отверстій (обращенныхъ навстрѣчу потоку воды въ трубѣ). Растворъ добавляется въ концѣ напорпой трубы, подающей воду изъ колодца, передъ поступленіемъ воды въ самотечный трубопроводъ (длиною 37 километровъ), идущій къ городу.

Резервуары сдѣланы изъ бетона. Трубы (чугунныя) и нѣкоторыя части машинъ осмолены.

Вообше, части насосовъ, соприкасающіяся съ растворомъ хлора, слѣдуетъ дѣлать бронзовыми.

11а фиг. 102—104 представлена установка въ Montreal. Суточный расходъ волы въ Montreal—100.000 куб. метровъ, равномѣрно подаваемые въ теченіе 12 часовъ; станція для дезинфекціи воды содержитъ 3 бака, емкостью но 34 куб. м., изъ которыхъ каждый соотвѣтствуетъ 12-часовому потребленію раствора хлорной извести: 2 бака работаютъ поочередно по 12 часовъ, а третій служитъ запаснымъ на случай ремонта. '

Резервуары А (діаметромъ 4,20 м. и высотою 3 м.) расположены такъ, что дно ихъ на 2 м.. выше уровня главнаго водопровода. Между резервуарами А, выше ихъ, помѣщены маленькіе баки В (діаметромъ 1,20 м., высотою 0,90 м. и емкостью по 935 литровъ), въ которыхъ растворяютъ хлорную известь. Вода въ эги баки поступаетъ подъ давленіемъ

о—'} атмосферъ по трубкѣ C(d=25 мм.), уложенный кольцомъ по дну бака и снабженной отверстіями, направленными немного вверхъ и къ центру бака; діаметръ отверстіи 6 мм., разстояніе между ними 10 см. Вода йодъ напоіюмъ выходитъ изъ отверстій тонкими и сильными струнками, чѣмъ достигается хорошее перемѣшиваніе известковаго порошка безъ всякихъ механическихъ приспособленій.

Количество хлорной извести, расходуемое въ 12 часовъ (т. е- на 80000 куб. м. воды), равно 48 кгр.; для большей равномѣрности еп> растворяютъ въ четыре пріема. Всыпавъ около четверти всего количества извести въ бакъ В, впускаютъ по трубкѣ С воду; известь растворяется, и растворъ переливается по трубкѣ Q въ большой бакъ А; когда бакъ А заполнится приблизительно до четверти объема, притокъ воды по трубкѣ С прекращаютъ, остатки раствора изъ В выпускаютъ въ А черезъ трубку II, и растворяютъ новую порцію (12 ктр.) хлористой извести и т. д. Растворъ изготовляютъ два раза въ сутки.

Растворъ изъ А поступаетъ ио трубкѣ D (діамеідюмъ въ 02 мм., изъ гальванизовашіаго желѣза) въ главный трубопроводъ, за нѣсколько метровъ передъ водомѣромъ Вентури, черезъ который пропускается вся вода; прохожденіе черезъ водомѣръ способствуетъ смѣшенію раствора съ водою. Во избѣжаніе осадковъ въ бакахъ А, надъ выпускнымъ отверстіемъ каждаго бака помѣщена мѣшалка F съ лопастями, приводимая въ движеніе гидравлическимъ двигателемъ въ 2 силы.

Каждый резервуаръ А снабженъ сточною трубою ((/=10 см.) для опорожненія его и удаленія осадковъ.

Требуемое количество бѣлильной извести отмѣривается по вѣсу; регулированіе расхода изъ бака А производится открытіемъ крана на трубѣ О, въ зависимости отъ уровня воды въ бакѣ А (указываемаго поплавкомъ) .

Трубы D, отводящія растворъ, желательно укладывать съ возможно большимъ уклономъ во избѣжаніе осадковъ; въ низшей точкѣ (передъ входомъ въ главный трубопроводъ) помѣщаютъ трапъ, или сифонъ для задержанія осадковъ.

Фиг. 102—104.

По проходѣ черезъ водомѣръ, вода въ Montreal поступаетъ па наносную станцію, откуда подается въ городскую сѣть.

Вся установка для дезинфекціи хлоромъ была выстроена зимою, при средней температурѣ—26°, когда возведеніе каменной кладки было невозможно, и выполнена цѣликомъ изъ дерева; вся постройка, была выполнена и приведена въ дѣйствіе въ 4 недѣли; стоимость ея, со зданіемъ и всѣмъ оборудованіемъ, около 6400 руб., т. е. приблизительно 4 кои. на 1 куб. метръ очищаемой воды въ сутки:

Упомянемъ еще о примѣненіи піпохлоридовъ въ Кронштадтѣ для обеззараживанія водопроводной сѣти, въ концѣ холерной эпидеміи 3909 г.

Опыты съ водою р. Невы показали, что полное уничтоженіе въ пей холерныхъ вибріоновъ обезпечивается при добавленіи 10 мгр. хлора на литръ воды и при воздѣйствіи его въ теченіе 10 минутъ.

При промывкѣ сѣти г. Кронштадта населеніе было предупреждено, что въ теченіе приблизительно 12 часовъ (ночью) нельзя будетъ пользоваться водою. Промывка производилась растворомъ хлоршювой извести (по расчету 17 мгр. хлора палитръ воды) съ добавленіемъ сѣрной кислоты и послѣдующей нейтрализаціей) остающагося хлора щелочами. На водопріемной трубѣ были устроены два лаза; черезъ первый добавляли хлорииовую известь и сѣрную кислоту, а черезъ второй—щелочи для нейтрализаціи. Лазы были расположены на такомъ разстояніи, что вода протекала отъ одного до другого около 20 минутъ. Промывка сѣти дезин-фецированною водою продолжалась около 6 часовъ.

Результатомъ промывки сѣти было значительное уменьшеніе бактерій въ водѣ у крановъ потребителей (хотя питьевая вода подвергалась такой же очисткѣ, какъ и до промывки).

Результаты обработки питьевой воды хлоіюмъ.

Въ Council Bluffs (городъ съ 30000 жителей) пользуются водою изъ

р. Миссури, отстоявшеюся въ 3 послѣдовательныхъ отстойникахъ; смертность отъ тифа вообще высока (въ среднемъ, около 30 на 100000 человѣкъ въ годъ); въ 1910 г. за первые четыре мѣсяца она достигла цифры 42 на 100000. Съ середины апрѣля стали добавлять бѣлильную известь, по расчету 0,7 мгр. хлора на литръ воды; съ мая не было болѣе ни одного случая заболѣванія тифомъ. Число бактерій съ 10000 въ 1 куб. см. сырой воды понижается дезинфекціею до 100—300 7).

Въ Baltimore вода подверглась фильтрованію американскими фильтрами съ добавленіемъ сѣрнокислаго глинозема. Для выясненія условій дезинфекціи хлоромъ, мѣняли добавляемое количество хлорной извести, а въ другихъ опытахъ прибавляли при этомъ еще 0,5 гранъ на галлонъ (=8,2 мгр. на литръ) сѣрнокислаго глинозема; уменьшеніе бактерій оказалось значительнѣе въ случаѣ совмѣстнаго дѣйствія хлора и глинозема (см. фиг. 105).

7) „Engineering Record", 17 сентября 1910.

Уменьшеніе окраски воды, зависящее отъ растворенныхъ (не коллоидальныхъ) веществъ, показано на фиг. 106. Для опредѣленія вліянія хлорной извести на работу механическихъ фильтровъ былъ произведенъ двухмѣсячный опытъ (фиг. 107 и 108). Въ ноябрѣ добавляли лишь сѣрнокислый глиноземъ; въ декабрѣ вмѣстѣ съ коагулянтомъ прибавляли еще хлорную известь. Характеръ сырой воды за это время почти не измѣнился, такъ, результаты вполнѣ сравнимы. Примѣненіемъ весьма малаго количества хлорной извести (въ среднемъ 0,087 гранъ на галлонъ, т. е. 1,4 мгр. на литръ воды) позволило уменьшить добавку глинозема съ 0,87 грана до 0,58 грана на галлонъ) т. е: съ 14 мгр. до 9,5 мгр, на литръ). Количество промывной воды (въ процентахъ отъ количества фильтруемой) уменьшилось съ 4,1% до 2,9% при одновременномъ увеличеніи промежутка между промывками фильтра на 1ч. 10 минутъ (см. фиг. 108).

Уменьшеніе количества коагулянта въ 0,22 грана на галлонъ, или 31 фунтъ на милліонъ галлоновъ, при цѣнѣ 1,3 цента (=2,6 коп.) за фунтъ сѣрнокислаго глинозема, даетъ экономію въ 41 центъ на милліонъ галлоновъ; вычитая стоимость хлорной извести 11 центовъ, получаемъ экономію въ расходахъ на реактивы. 30 центовъ на 1.000.000 галлоновъ (или 16 кои. на 1000 куб. метровъ). Сверхъ того, получается экономія на промывной водѣ и {юдѣ, выпускаемой въ водостокъ въ первое время послѣ очистки фильтра. р!

Были произведены еще опыты дѣйствія хлорной извести на сильно мутную’ воду. Результаты показали, что съ возрастаніемъ мутности бактерицидное дѣйствіе хлора уменьшается, отчасти вслѣдствіе расходованія части хлора на окисленіе органическихъ веществъ, отчасти вслѣдствіе механической защиты бактерій частицами взвѣшенныхъ веществъ (бактерія составляетъ ядро, облѣпленное взвѣшенными веществами).

При сильной мутности (выше 50 частей на милліонъ), гшіохлоридъ даетъ лучшіе результата, если часть мути удалена передъ добавленіемъ гипохлорида. Это видно также изъ діаграммы фиг. 105, гдѣ при увеличеніи количества гипохлорида процентное уменьшеніе бактерій возрастаетъ не пропорціально дозѣ гипохлорида, а медленнѣе.

Средняя стоимость дезинфекціи води гипяохлоридами.

При добавленіи одной только хлорной извести (которымъ ограничиваются въ большинствѣ установокъ), въ количествѣ 3 мгр. на литръ, или 2,25 пуда на милліонъ ведеръ, при средней цѣнѣ около 1 р. 40 коп. за пудъ, дезинфекція обходится 3 р. 15 коп: на милліонъ или 0,0315 коп. на 100 ведеръ воды, не считая расходовъ на служебный персоналъ.

Въ случаѣ добавленія еще солей натра для нейтрализаціи, напр., двусЬрнистокисла-го натра, въ среднемъ количествѣ около 0,3 мгр. на литръ, или 0,5 пуда на милліонъ ведеръ, получимъ дополнительный расходъ (при стоимости 1 пуда въ 3 руб.) 1,5 руб., или на 100 ведеръ 0,015 коп., а всего около 0,05 коп. на 100 ведеръ,—расходъ, совершенно ничтожный.

Средняя стоимость устройства станціи для дезинфекціи воды гипохло-ридами выражается цифрою 8 коп. на 100 ведеръ суточнаго расхода воды, причемъ при устройствѣ деревянныхъ баковъ и зданій стимость понижается до 5 коп. на 100 ведеръ. Цифры эти относятся къ Америкѣ; къ Европѣ крупныхъ установокъ не имѣется.

Достоинства способа.

1) Дезинфекція гипохлоридами обезпечиваетъ полное уничтоженіе и атоген ны хъ бактер і й.

2) Гипохлорнды примѣняются весьма просто и легко при небольшихъ колебаніяхъ дозы.

3) Какъ сами гипохлориды, такъ и всѣ продукты, получающіеся при разложеніи ихъ, вполнѣ безвредны. Въ результатѣ процесса лишь немного увеличивается жесткость воды; запаха хлора, а тѣмъ болѣе вреда отъ его присутствія, въ Америкѣ не наблюдалось.

4) Дезинфекція воды гипохлоридами не требуетъ большихъ приспособленій и сооруженій, и устройство и оборудованіе установки для де-

- зинфекціи можетъ быть сдѣлано весьма быстро; благодаря этому, въ нѣкоторыхъ американскихъ городахъ подавили эпидемію тифа почти мгновенно.

5) Дезинфекція гипохлоридами требуетъ несравненно меньшихъ затратъ какъ на устройство очистной станціи, такъ и на эксплоатацію ея, чѣмъ всѣ другіе извѣстные способы дезинфекціи воды.

6) Для воды, но своимъ физическимъ свойствамъ пригодной дтя питья, этотъ способъ примѣнимъ безъ всякой предварительной или послѣдующей обработки воды.

7) Въ случаѣ доиолнительнаш фильтрованія воды, добавка гипохло-ридовъ повышаетъ обезпеченіе качества воды; позволяетъ увеличить скорость фильтрованія противъ той, которая допустима въ случаяхъ, если отъ фильтра требуется удержаніе бактерій; уменьшаетъ засореніе фильтра водорослями. Въ общемъ, прибавленіе гипохлоридовъ понижаетъ сто-пмоеть фильтроваяія.

8) Для водъ, требующихъ коагулянтовъ для освѣтленія, добавленіе хлорной извести позволяютъ значительно уменьшить расходъ на коагулянты (въ Lawrence и Чикаго—вдвое).

Недостатки способа.

1) Въ отдѣльныхъ случаяхъ вода можетъ пріобрѣсти замѣтный запахъ или вкусъ хлора, если хлорная известь была прибавлена въ большомъ количествѣ и въ избыткѣ ^ Lawrence). Однако, опытъ показалъ, что въ худшемъ случаѣ можетъ быть замѣтенъ лишь слегка вялый (безвкусный, не освѣжающій) привкусъ воды, запахъ же можетъ быть обнаруженъ только въ подогрѣтой водѣ.

Для объясненія отсутствія слѣдовъ хлора, одни говорятъ, что свободный хлоръ въ водѣ тотчасъ переходитъ въ связанное состояаіе (Fuller),

другіе же считаютъ количество хлора слишкомъ ничтожнымъ, чтобы онъ былъ практически замѣтенъ. Поэтому обыкновенно не прибавляютъ никакихъ реактивовъ для нейтрализаціи остатковъ хлора.

2) Теоретически, хлорная известь могла бы разъѣдать желѣзо и бе-юнъ. Однако, пока неизвѣстно случаевъ порчи трубъ или резервуаровъ (к]юмѣ деревянныхъ).

3) Обработка воды хлоромъ уничтожаетъ не всѣ виды микроорганизмовъ, а только нѣкоторые, въ томъ числѣ патогенныые (т. е. хлоръ, обезпечивая дезинфекцію воды, не .можетъ стерилизовать ея).

4) Обработка хлоромъ не уничтожаетъ бактерій заключенныхъ въ частицахъ взвѣшенныхъ въ водѣ веществъ8).

5) Дезинфекція хлоромъ, безъ предварительной очистки воды на фильтрахъ или въ отстойникахъ, мало пригодна для воды, содержащей много растворенныхъ или взвѣшенныхъ органическихъ веществъ.

О) Какъ и при всякой химической обработкѣ, при дезинфекціи хлорною известью трудно соразмѣрить добавляемое количество ея съ измѣне-гіями свойствъ воды. Однако, этотъ недостатокъ менѣе чувствителенъ при обработкѣ известью, чѣмъ при другихъ реактивахъ, такъ какъ опа добавляется въ ничтожномъ количествѣ, и потому излишекъ ея будетъ безвреденъ.

Теперь мы видимъ, что примѣненіе гшіохлоридовъ ни въ какомъ случаѣ не замѣнять фильтрованія. Способъ этотъ часто достаточенъ для воды, вполнѣ удовлетворительной по внѣшнимъ качествамъ и подозрительной только со стороны бактеральной; но при неудовлетворительности физическихъ свойствъ воды требуется, кромѣ примѣненія хлора, также фильтрованіе воды (простое или соединенное съ коагуляціею). Какъ добавленіе къ фильтрованію, способъ заслуживаетъ широкаго примѣненія по вѣрности и дешевизнѣ; при устройствѣ фильтровъ совмѣстное примѣненіе этого способа даетъ большую экономію, благодаря уменьшенію т*обѵ ходимой площади фильтровъ; экенлоатаціонныя издержки также уменьшаются.

Вслѣдствіе ничтожнаго количества добавляемаго хлора, нѣтъ необходимости удалять остатки его послѣ воздѣйствія его па воду. При нормальной дозѣ хлора, нельзя ожидать, что вода можетъ быть вредна въ какомъ бы то ни было отношеніи, или что вода сохранитъ запахъ или замѣтный вкусъ хлора.

Однако, въ Европѣ настолько укоренился взглядъ на нежелательность добавленія къ водѣ какихъ-либо химическихъ реактивовъ, несвойственныхъ ея нормальному составу, что европейскіе спеціалисты, вполнѣ соглашаясь въ теоріи съ воззрѣніями американцевъ на огромныя достоинства дезинфекціи питьевой воды хлоромъ, считаютъ ее желательною толь-

! Эти бактеріи не уничтожаются также нй ультра-фіолотовыми лучами, ни озонированіемъ воды.

ко какъ временную мѣру при эпидеміяхъ"), или при сильныхъ ухудшеніяхъ качества рѣчной воды, или же, наконецъ, при военныхъ надобностяхъ; при крупныхъ же постоянныхъ установкахъ предпочитаютъ озонированіе, которое въ 10—15 разъ дороже'дезинфекціи хлоромъ, но болѣе изящно и не вызываетъ въ человѣкѣ инстинктивнаго чувства отвращенія отъ воды, завѣдомо смѣшанной съ дурно пахнущимъ веществомъ, какимъ является хлоръ.

Можно ожидать, что эстетическимъ требованіямъ потребителя къ водѣ болѣе удовлетворитъ примѣненіе для дезинфекціи воды другого гипохлорида, возникающее въ Америкѣ (Cincinnati),—гипохлорида •натрія. (NaCIO), получаемаго изъ поваренной соли (NaCl) путемъ электролиза. Гипохлоридъ натрія, какъ установлено опытами, столь же активно уничтожаетъ бактерій, какъ и гипохлоридъ извести; требуемыя количества этихъ реактивовъ почти одинаковы. Стоимость гипохлорида натрія, добываемаго электролизомъ, зависитъ отъ цѣнъ на соль и на •электрическую энергію и, вообще говоря, нѣсколько выше, чѣмъ стоимость хлорной извести; но зато эстетическія соображенія, выставляемыя противъ гипохлорида извести, не создаютъ препятствій къ употребленію гшюхл о і) и да натрія.

Укажемъ еще одинъ способъ, изобрѣтенный въ Англіи, для дезинфекціи хлоромъ съ послѣдующимъ удаленіемъ его слѣдовъ путемъ іі|ю-пусканіе черезъ слой угля, впитывающаго въ себя хлоръ; это такъ называемая De-dor система, аппараты для примѣненія' которой патентованы фирмою Candy-Filter С".

Фильтръ представляетъ желѣзный цилиндрическій резервуаръ, діаметромъ 8 ф. и высотою 17,5 фут.; верхняя камера его (высотою 12 фут.) .•служитъ отстойникомъ, гдѣ вода остается около получаса; растворъ хлорной извести добавляется въ трубопроводѣ, подающемъ воду въ отстойникъ. Нижняя часть резервуара 15,5 ф.) раздѣлена но высотѣ на 3 отдѣленія: верхнее и нижнее заполнены пескомъ, а въ среднее вставляется пластина, 20 дм. толщиною, изъ спеціально приготовленнаго угля. Уголь перезаряжается одинъ разъ въ 5 мѣсяцевъ. Еженедѣльно прочищаютъ фильтръ обратною струею чистой воды въ теченіе 20 минутъ, расходуя на промывку около 0,15% очищаемой воды. Фильтръ такого размѣра < читаетъ въ сутки 192000 галлоновъ (=725 куб. м.), при скорости 145 м. въ сутки, т. е. въ 00 разъ быстрѣе англійскихъ фильтровъ. По заключенію проф. Smith, работа фильтра безупречна. Стоимость устройства фильтра вдвое* дешевле, чѣмъ англійскихъ фильтровъ, а занимаемая площадь въ 20 разъ менѣе.

Остановимся еще на системъ очистки воды Duyrk при помощи желѣза и хлора і Feri'o-diloK* system*?), въ которой въ одномъ аппаратѣ со-

сдинены коагуляція желѣзомъ или сѣрнокислымъ глиноземомъ и дезинфекція хлорною известью съ послѣдующею быстрой) фильтраціею. Система эта получила, вторую награду на конкурсѣ но очисткѣ питьевой воды въ Парижѣ (1907—8 г.); этотъ способъ существовалъ задолго допримѣненія пшохлоридовъ въ Америкѣ.

Способъ Duyck (изобрѣтенный Duyck и примѣненный Говатсономъ) состоитъ въ обработкѣ воды продуктами реакціи между двумя растворами гипохлорида извести (или натрія) и железистой (или алюминіевой) соли; при этомъ получается гипохлористая кислота (С120 или С10ІІ) по формулѣ

3 Са2С) 402+Fе2С1б=6 CaCl2+Fe203+3 С120.

Приборъ состоитъ изъ двухъ баковъ для реактивовъ, резервуара для смѣшенія, отстойника и фильтра (Говатсона, съ толченымъ кварцемъ)► Геактивы поступаютъ въ резервуаръ для смѣшенія но тонкимъ трубкамъ,, снабженнымъ калибрированными кранами; туда же подается сырая вода. Изъ этого резервуара вода съ реактивами поступаетъ въ нижнюнд часть отстойника, откуда переливается (поверху) на фильтръ.

При опытахъ на конкурсѣ въ Парижѣ (въ St. Maur) съ водою р. Марны, фильтрованною на англійскихъ фильтрахъ при скоростяхъ 2,40 и 4,80' л:, въ сутки; съ фильтрованною, смѣшанною съ 15% нефильтрованной и съ нефильтрованною, количество реактивовъ колебалось: сѣрнокислаго глинозема—отъ 10 до 40 гр. на 1 куб. м: воды и хлорной извести—отъ 1,10 до 3 гр. Комиссія пришла къ заключеніи», что обработка способомъ Duyck не вноситъ замѣтныхъ измѣненій въ химическій составъ воды;, иногда замѣчается увеличеніе содержанія сѣрной кислоты (на нѣсколько миллиграммовъ), а изрѣдка—еще слѣды алюминія. Уменьшеніе ор-‘ паническихъ веществъ не очень велико; количество раствореннаго кислорода почти не измѣняется. Въ случаяхъ, когда обрабатываемая вода была очень мутна, освѣтленіе весьма значительно и вода (нефильтрованная),, послѣ очистки способомъ Duyck, сходна съ водою освѣтленною песочными фильтрами.

Бактеріологическія изслѣдованія показали, что способъ Duyck легко уничтожаетъ бактерій, водящихся въ водѣ, и является вѣрнымъ средствомъ противъ В. соіі (содержаніе которой въ 400 куб. см. уменьшалось во всѣхъ опытахъ съ 1000—144000 (въ сырой водѣ) до 0—0,2), но очищенная вода при проходѣ черезъ фильтръ-освѣтитель получаетъ изъ него (иногда въ большомъ количествѣ) безвредныхъ бактерій.

Средняя стоимость очистки 1 куб. м. воды по способу Duyck оказалась въ Парижѣ 0,05 франка (=1,9 коп.), при цѣнѣ за 100 кгр. сѣрнокислаго глинозема 15 фр. и хлорной извести—20 франковъ.

Озонированіе воды.

Озонъ и его добываніе.

Озонъ, открытый впервые въ 1743 г. Van-Mantm ц изученный въ 1840 г- Шенбейномъ, представляетъ особое видоизмѣненіе кислорода, содержащее въ молекулѣ 3 атома кислорода, взамѣнъ двухъ атомовъ, составляющихъ молекулу обыкновеннаго свободнаго кислорода. Озонъ образуется изъ кислорода съ сильнымъ поглощеніемъ теплоты и съ уменьшеніемъ объема на одну треть.

Озонъ служитъ весьма энергичнымъ окислителемъ; при окисленіи озономъ, по большей части одинъ только третій атомъ кислорода, являющійся излишнимъ въ молекулѣ озона по сравненію съ молекулою свободнаго кислорода и неустойчиво соединенный съ двумя остальными атомами, сосредоточивается на окисляемомъ тѣлѣ; въ то же время происходитъ выдѣленіе теплоты. Реакція совершается по уравненію:

03 О, + О +29,(5 калорій,

(Озонъ (Свободный Атомъ

2 объема). кислородъ кислорода

2 объема). (1 объемъ).

Благодаря выдѣленію теплоты, процессъ окисленія озономъ гораздо энергичнѣе, чѣмъ свободнымъ кислородомъ.

Удѣльный вѣсъ озона 1,66; температура кипѣнія жидкаго озона— 106°; озонъ въ толстомъ слоѣ кажется синяго цвѣта (лазурь небеснаго свода). Озонъ обладаетъ специфическимъ запахомъ, который нѣкоторые сравниваютъ съ запахомъ свѣже выстираннаго бѣлья, внесеннаго съ мороза въ теплое помѣщеніе, и острымъ вкусомъ. Растворимость озона въ водѣ въ 15 разъ болѣе, чѣмъ кислорода.

Въ природѣ озонъ встрѣчается въ атмосферѣ въ весьма разнообразныхъ количествахъ и распространенъ весьма неправильно. Его весьма много въ нѣкоторыхъ мѣстахъ, гдѣ бываетъ постоянное испареніе воды въ присутствіи большого количества кислорода, напр., въ лѣсистыхъ мѣстностяхъ, на поверхности облаковъ, близъ снѣжныхъ горъ; озонъ исчезаетъ въ населенныхъ мѣстахъ, въ долинахъ и на низменностяхъ.

Образованіе озона сопутствуетъ весьма многимъ реакціямъ, при которыхъ выдѣляется свободный кислородъ: при пропусканіи гальвани-

ческаго тока черезъ подкисленную воду, при медленномъ окисленіи скипидара, при разложеніи перекисей; но въ озонъ превращается лишь небольшая часть кислорода.

Промышленное добываніе озона производится путемъ пропусканія черезъ слой воздуха частыхъ электрическимъ разрядовъ высокаго напряженія.

Переходъ кислорода воздуха въ озонъ можетъ происходить исключительно въ такой средѣ, гдЬ кислородъ можетъ поглощать энергію, не нагрѣваясь; только тогда поглощаемая энергія можетъ идти на внутреннюю работу созиданія озона.

Температура оказываетъ большое вліяніе па образованіе озона; процентъ образующагося въ воздухѣ озона, при прочихъ равныхъ условіяхъ, уменьшается пропорціонально температурѣ, представляя линейную функцію отъ температуры съ весьма большимъ угловымъ коэффиціентомъ.

Вторымъ факторомъ, ухудшающимъ образованіе озона, оказывается слажность озонируемаго воздуха. Это явленіе объясняется тѣмъ, что реакціи, могущія сопровождать образованіе озона, вызываютъ при влажномъ воздухѣ образованіе азотистыхъ соединеній, и количество послѣднихъ возрастаетъ съ увеличеніемъ влажности; между тѣмъ, азотистыя соединенія въ присутствіи'озона окисляются1), расходуя часть озона. Поэтому озонируемый воздухъ непрем і»шю долженъ быть предварительно высушенъ.

Наконецъ, образованіе озона изъ кислорода воздуха затрудняется по мѣрѣ увеличенія содержанія въ этомъ воздухѣ озона. Поэтому еще не удавалось получить чистый озонъ. Послѣ достиженія опредѣленной концентраціи“ озона въ воздухѣ („концентраціею" называется содержаніе озона въ граммахъ въ 1 куб. метрѣ воздуха), дальнѣйшее образованіе озона прекращается; эта предѣльная концентрація зависитъ отъ температуры и отчасти отъ давленія. Кромѣ того, образованіе озона возможно лишь при давленіи не ниже 6 атмосферъ2).

Кривая фиг. 109 показываетъ увеличеніе расхода энергіи на образованіе 1 грамма озона при повышеніи концентраціи озона въ воздухѣ; по оси абсциссъ отложены величины концентраціи (въ граммахъ озона на 1 куб. м. воздуха), а но оси ординатъ—количества энергіи, расходуемой на производство 1 гр. озона. За единицу количества энергіи принято количество, расходуемое при концентраціи озона 1,5 гр. * *).

Ц Окись азота (N0) перехогитъ въ перекись (N02) и азотный ангидридъ (N205). См. „Annalen tier Plivsik“, 1906, Лз 9, 731.

*) Chassv. „Comptes reudus des Seances de l’Academie des Sciences*, CXLIJi, 220.

3) Абсолютная величина расхода энергіи на образованіе I гр. озона, при прочихъ условіяхъ, различна въ разныхъ свстемахь озонаторовъ и уменьшается по ыѣрЬ усовершенствованія-ихъ. Обь этой величинѣ вь существующихъ приборахъ скажемъ ниже.

Фи г. 109':

Фиг. Ш.

m

е-

N

О

-И.

Фиг. 110.

Промышленное приготовленіе озона во всѣхъ примѣняемыхъ въ настоящее время приборахъ, какъ уже упомянуто, основано на дѣйствіи тихихъ разрядовъ, которые, происходя между двумя электродами черезъ раздѣляющій ихъ слой воздуха, озонируютъ этотъ воздухъ. Приборы для озонированія воздуха носятъ названіе озонаторовъ. Во всѣхъ современныхъ озонаторахъ пользуются перемѣнными токами; замѣчено, что большая частота тока усиливаетъ образованіе озона. Образованіе озона становится ощутительнымъ при напряженіи тока въ 6000 вольтъ и выше. »

Если электроды обращены одинъ къ другому металлическими поверхностями, то разрядъ даетъ крупныя блестящія искры; но при покрытіи этихъ поверхностей діэлектрикомъ, крупныя искры замѣняются массою мелкихъ искорокъ, равномѣрно распредѣленныхъ по всей поверхности проводника и образующихъ такъ называемый электрическій лотокъ, легко замѣчаемый но фіолетовой окраскѣ и не сопровождающійся большимъ повышеніемъ температуры (какое бываетъ при крупныхъ искрахъ); ультра-фіолетовые лучи, въ изобиліи возникающіе при этомъ, повидимому, способствуютъ образованію озона. Опыты *) показали, что на производство одинаковаго количества озона, озонаторы съ діэлектри-ками затрачиваютъ втрое меньше энергіи, чѣмъ озонаторы съ металлическими электродами безъ діэлектриковъ.

Въ настоящее время наиболѣе распространены при очисткѣ воды озонаторы системъ Сименса и Отто; дЬлаютен опыты съ примѣненіемъ озонаторовъ Жерара; изъ озонаторовъ, еще встрѣчающихся въ употребленіи, но рѣдко устраиваемыхъ въ новѣйшихъ установкахъ, укажемъ системы Де-Фриза и Vosnmcr.

Трубчатые озонаторы Сименса вертикальнаго тина представлены на фиг. 110. Они помѣщаются въ желѣзномъ ящикѣ, состоящемъ изъ трехъ камеръ, и закрѣплены сальниками въ средней камерѣ В. ІІижпяя камера служитъ для пріема воздуха, поступающаго въ элементы для озонированія; верхняя камера С служитъ для пріема озонированнаго воздуха, выходящаго изъ трубокъ, и для помѣщенія полюса высокаго напряженія (6000—9000 вольтъ), который представляетъ большую опасность въ случаѣ прикосновенія къ нему и долженъ быть вполнѣ закрытъ и обезпеченъ отъ случайнаго прикосновенія.

Въ средшою камеру плотно (при посредствѣ сальниковъ) вставлены восемь озонныхъ трубокъ, состоящихъ каждая изъ двухъ концентрическихъ цилиндровъ: наружнаго стекляннаго Т> и внутренняго алюминіеваго А. Алюминіевые цилиндры всѣхъ трубокъ элемента соединены между собою и всѣ вмѣстѣ соединены съ полюсомъ перемѣннаго тока высокаго напряженія; нижними концами они опираются па изолирующую стеклянную пластину. Стеклянные цилиндры омываются охлаждающею водою, постоянно циркулирующею въ средней камерѣ; противополож- 4

4) "Warbourg и другихъ, а также опыты на испытательной станціи S1 Маш* въ Парижѣ.

Фи г. Ш,

ішй полюсъ перемѣннаго тока соединенъ съ этою водою, а черезъ нес

и. с7і землею.

Между каждою стеклянною н вставленною ііъ нее алюминіевою-трубками безпрерывно происходитъ тихое разряженіе тока, и проходящій черезъ промежутокъ между трубками воздухъ озонируется. Для прохода воздуха черезъ озонаторъ, озонированный воздухъ изъ верхней камеры извлекаютъ поередствомд. компрессора или эжектора („эмуль-сатора", съ которымъ ознакомимся ниже.), и свѣжій атмосферный воз-духъ входитъ въ нижнюю камеру озонатора (обыкновенно черезъ осушительную колонну ст> хлористымъ кальціемъ).

Нормальная работа озонаторовъ характеризуется ровнымъ фіолето-. вымъ свѣтомъ, появляющимся при разрядѣ въ промежуткѣ между трубками; для наблюденія въ обѣихъ крышкахъ и въ стѣнкѣ камеры сдѣланы окна съ зеркальными стеклами.

Провода тока высокаго напряженія, соединяющіе трансформаторы съ озонаторами, проложены внутри колоннъ станины прибора и тщательно изолированы; благодаря тому, что ящики озонныхъ аппаратовъ, представляющіе одинъ изъ полюсовъ, соединены ст. землею, а провода отъ другого полюса проложены недоступно и вполнѣ изолированы, можно прикасаться къ аппаратамъ во время ихъ дѣйствія и, въ случаѣ надобности, замѣнять ихъ.

При озонаторахъ Сименса устраивается сигнальный приборъ на случай просачиванія воды въ нижнюю камеру: въ пей помѣщается листокъ пропускной бумаги, натянутый пружиною; при просачиваніи воды бумага отъ влаги разрывается, и пружина замыкаетъ контактъ сигнальнаго звонка съ нумеромъ озонатора.

Въ новѣйшихъ установкахъ5), взамѣнъ описанныхъ вертикальныхъ аппаратовъ фирма Сименсъ устраиваетъ горизонтальные, почти такого же устройства (см. фиг. 111). Каждый элементъ содержитъ (1 наръ озонныхъ трубокъ (вмѣсто 8 въ вертикальныхъ аппаратахъ); приблизительные размѣры трубокъ: діаметръ—около 8 см., длина около 40 см.; внутренній діаметръ стеклянной трубки на 3 мм. болѣе наружнаго діаметра алюминіевой. Верхняя крышка металлическихъ ящиковъ открыта кадъ среднею камерою (въ которой циркулируетъ охлаждающая вода). Какъ и въ вертикальныхъ озонаторахъ, можно безопасно касаться всѣхъ-доступныхъ частей, такъ какъ провода тока высокаго напряженія (видные на фиг. 112 надъ каждымъ аппаратомъ), а равтю и алюминіевые трубки, изолированы и защищены отъ доступа.

Замѣна вертикальнаго положенія трубокъ горизонтальнымъ вызвана, какъ указываетъ фирма, разнаго рода конструктивными соображеніями. Горизонтальные озонаторы легче и компактнѣе вертикальныхъ0).

‘) Въ Германштадтѣ, Петербургѣ, и др.

*) Каждый горизонтальный элементъ (изъ 6 трубокъ) соотвѣтствуетъ приблизительно 300—400 куб. метр. дезпнфецируемой воды вь сутки.

Озонаторы соединяются въ баттареи (фиг. 112), представляющія собою клепанную желѣзную станину, обыкновенно съ двумя полками, на которыхъ помѣщено въ рядъ по 4 озонатора (такъ что баттарея состоитъ изъ 8 озонаторовъ); на той же станинѣ укрѣпляются провода тока, трубы, проводящія охлаждающую воду, атмосферный воздухъ (изъ сушильнаго аппарата), отводящія озонированный воздухъ и т. д.; отъ этихъ проводовъ и трубъ, общихъ для всѣхъ 8 озонаторовъ баттареи, идутъ отвѣтвленія къ каждому озонатору.

Озонаторы Отто (фиг. 113), примѣняемые во многихъ установкахъ во Франціи (Ницца, Chartres и др.), обыкновенно состоятъ изъ бат-тарсй, содержащихъ каждая 5 двойныхъ озонирующихъ элементовъ.

Озонирующій элементъ баттареи Отто представляетъ собою видоизмѣненіе озонатора Мармье и Абрага.т (изображеннаго схематически на фиг. 114), относящагося къ 18У5—1899 гг. и въ настоящее время вышедшаго изъ употребленія. Полюсы высокаго напряженія соединены съ чугунными полыми пластинами посредствомъ охлаждающей воды, циркулирующей внутри этихъ пластинъ; разрядъ происходитъ между этими пластинами черезъ два- діэлектрика—стеклянныя пластинки, плотно прилегающіяся къ чугуннымъ электродамъ; между стеклянными пластинками оставленъ промежутокъ въ 3—4 мм., проходя по которому, воздухъ подвергается дѣйствію разряда и озонируется. Для выхода озонированнаго воздуха устроено отверстіе въ центрѣ одной изъ стеклянныхъ пластинъ и прилежащей къ ней чугунной пластинѣ.

Баттарея Отто (фиг. 113) состоитъ изъ герметически закрытаго ящика („клѣтки", cage), размѣрами въ планѣ 2X2 м. и вышиною 1 м., со стеклянными боковыми стѣнками; внутри ящика помѣщаются пять двойныхъ элементовъ, подобныхъ элементу Мармье—Абрагама, но состоящихъ каждый изъ трехъ чугунныхъ досокъ въ промежуткахъ между которыми помѣщепы по двѣ стеклянныя пластинки а, а: средняя доска д служитъ положительнымъ полюсомъ, а двѣ крайнія, соединенныя съ землею, отрицательными полюсами. Озонированный воздухъ выходитъ черезъ отверстія въ центрѣ наружныхъ досокъ по трубкамъ Тх и Т2 въ сборную трубку, отводящую его изъ камеры („клѣтки"); при высасываніи озонированнаго воздуха компрессоромъ, сообщеннымъ съ отводною трубкою, атмосферный воздухъ входитъ (черезъ осушитель) въ клѣтку, и затѣмъ озонируются при прохожденіи между стеклянными пластинками къ выходнымъ отверстіямъ Т.

Внутри средней чугунной доски каждаго двойного элемента циркулируетъ вода, соединенная съ полюсомъ напряженіемъ въ 15—20.000 вольтъ; эта вода поступаетъ въ доску д по трубкѣ р изъ расположеннаго (на изоляторахъ г) надъ клѣткою резервуара, соединеннаго съ полюсомъ трансформатора. Выходящая изъ доски д вода отводится сначала въ желобъ, изъ котораго стекаетъ въ бакъ, стоящій подъ клѣткою, и оттуда въ сточную трубу; чтобы напряженіе не передавалось баку стека-

Фиг. 11В а.

Фиг. ИЗЪ.

ющею водою, струя ея прерывается подъ желобомъ (она падаетъ отдѣльными каплями).

Охлаждающая вода въ доскахъ /,/ соединена съ землею; она поступаетъ въ доски по трубкамъ Л, и отводится въ готъ же бакъ, какъ и вода изъ доски д. Количество воды, поступающей въ доски, регулируется кранами х х.

Озонаторъ Жерара (фиг. 115) состоитъ изъ двухъ концентрическихъ трубокъ изъ діэлектрика; къ внутренней поверхности внутренней трубки и къ наружной поверхности наружной трубки прилегаютъ металлическіе листы, соединенные съ противоположными полюсами трансформатора. Воздухъ поступаетъ во внутреннюю трубку и поднимается по промежутку между трубками, въ которомъ происходятъ разряды. Такимъ образомъ, внутренняя трубка охлаждается входящимъ свѣжимъ воздухомъ. Озонаторъ помѣщенъ въ резервуаръ съ изолирующимъ масломъ, въ которое погружена наружная трубка (снабженная дномъ). Озонаторъ работаетъ подъ напряженіемъ около 11.000 вольтъ.

Озонаторы Жерара соединяются обыкновенно въ баттареи изъ 80 аппаратовъ; примѣрная производительность такой баттареи—80 гр. озона при малой концентраціи его (при минимальномъ потребленіи энергіи), 150 гр.—при нормальной работѣ и до 240 гр. при форсированной работѣ. Озонаторы Жерара установлены, между прочимъ, на испытательной станціи г. Петербурга (на Шпалерной улицѣ).

Озонаторъ де-Фриза (фиг. 116), безъ діэлектриковъ, состоитъ изъ горизонтальнаго полуцилиндрическаго металлическаго желоба, погруженнаго въ сосудъ съ охлаждающею водою и соединеннаго съ землею, я изъ полукруглыхъ мѣдныхъ пластинокъ (дисковъ), съ зубцами по краямъ, соединенныхъ съ полюсомъ трансформатора съ напряженіемъ въ 80000 вольтъ и подвѣшенныхъ надъ желобомъ, такъ что между зубцами и стѣнками желоба остается лишь небольшой промежутокъ. Диски подвѣшены къ стеклянной крышкѣ, плотно закрывающей желобъ; они получаютъ токъ отъ трансформатора черезъ опредѣленное сопротивленіе, представляемое трубками съ глицериномъ. Озонируемый воздухъ проходитъ между зубцами дисковъ и желобомъ.

Озонаторъ Vosmaer имѣетъ спеціальною цѣлью устранить затрудненія, встрѣчающіяся при изолированіи, и установить вполнѣ тихій разрядъ. Озонаторъ (фиг. 117) состоитъ изъ ряда параллельныхъ трубокъ, каждая изъ которыхъ содержитъ, въ качествѣ электродовъ, на противоположныхъ сторонахъ внутренней поверхности двѣ металлическія полосы, поддерживаемыя фарфоровыми изоляторами. Внутренняя сторопа каждой изъ этихъ металлическихъ полосъ имѣетъ зубцы, какъ пила; воздухъ, проходящій черезъ трубки, подвергается дѣйствію тихаго разряда между зубцами полосъ. Разность потенціаловъ полосъ поддерживается весьма значительною при помощи конденсатора. Схема озонирующаго прибора Vosmaer представлена на фиг. 118, гдѣ Т трансформаторъ,. L реостатъ, С конденсаторъ высокаго напряженія, О озонаторъ.

Фпг. 118.

Опредѣленіе количества озона.

Количество озона, вырабатываемое озонаторами, опредѣляется пропусканіемъ опредѣленнаго количества озонированнаго воздуха черезъ сосудъ, содержащій растворъ іодисто-водородной кислоты съ добавленіемъ крахмала; въ присутствіи озона іодоводородъ окисляется съ выдѣленіемъ іода, причемъ каждая молекула озона выдѣляетъ 2 атома іода, согласно уравненія

2 Ш+03=і2+02-Ь Н20

Появленіе свободнаго іода обнаруживается по окрашиванію раствора крахмала въ голубоватый цвѣтъ.

Подобнымъ образомъ вмѣсто іодоводорода можетъ быть взята смѣсь іодистаго калія и сѣрной кислоты; тогда реакція произойдетъ по формулѣ

2 KJ+OaH-2 H2S04=2 HKS04 + J2-f 02+Н20

Количество выдѣлившагося іода опредѣляется добавленіемъ раствора сѣрноватистокислаго натрія въ количествѣ, необходимомъ дЛя обез-цвѣчиванія находящейся въ сосудѣ жидкости; реакція происходитъ по формулѣ:

2 Na2S203+J2=2 NaJ+Na2S40G

Для удобства пользованія берутъ растворъ сѣрноватистокислаго натрія, 1 куб. см. котораго соотвѣтствуетъ 1 мгр. озона, а именно растворъ, содержащій въ 1 куб. см. 6,583 мгр. Na, S2 03 7).

Укажемъ кстати, что для выясненія присутствія озона, напр., въ водѣ, достаточно смѣшать небольшое количество ея со смѣсью крахмальнаго раствора и іодистаго калія: выдѣлившійся подъ дѣйствіемъ озона іодъ, даже въ малыхъ количествахъ, окрашиваетъ крахмалъ въ голубой цвѣтъ.

Повышеніе концентраціи озона въ озонаторахъ любой системы достигается уменьшеніемъ количества воздуха, пропускаемаго черезъ озонаторъ въ единицу времени, или повышеніемъ напряженія тока.

Одною изъ необходимыхъ принадлежностей станціи для выработки озона является осушитель, представляющій собою цилиндрическій резервуаръ съ хлористымъ кальціемъ, черезъ который протягивается воздухъ въ озонаторы.

7) Молекулярный вѣсъ: іода J2= 127 2=25-1.

озона Оа= 16.3=48.

234

Na,S.,Os=158.

1 мгр. озона выдѣляетъ -jg- = o,3 мгр. іожа; для нейіралпзаціи 5,3 мгр. іода тре-2.158

буетоя ~2^ . 5,3=6,683 мгр. сѣрноватокислаго натра.

Для поддержанія низкой температуры озонируемаго ьоздуха, выгодной для работы озонаторовъ, иногда устанавливаютъ холодильникъ для Еоздуха. На фильтроозонной станціи въ Петербургѣ атмосферный воздухъ охлаждается пропусканіемъ черезъ резервуаръ съ жидкой углекислотой; холодильниками пользуются лишь въ жаркіе дни.

Сравненіе различныхъ системъ озонаторовъ.

Различныя системы озонаторовъ слѣдовало бы сравнивать, во-пер-рыхъ, но количеству электрической энергіи, расходуемой ими на производство 1 грамма озона при опредѣленной концентраціи его, и, во-вторыхъ, но стоимости установки озонатора и связанныхъ съ нимъ приспособленій и стоимости содержанія и ремонта ихъ. Однако, въ настоящее время, къ сожалѣнію, еще нельзя основываться на экономическихъ соображеніяхъ второй группы: всѣ озонаторы, а равно и приборы для стерилизаціи воды озонированнымъ воздухомъ, патентованы различными фирмами, берущими на себя обыкновенно устройство всей озонной станціи цѣликомъ и не продающими отдѣльныхъ частей; стоимость же ремонта и продолжительность службы различныхъ приборовъ не можетъ быть установлена за отсутствіемъ опыта, такъ какъ первая опытная озонная установка была устроенъ, фирмою Сименсъ и Гальске (въ Мартини-кенфельдѣ) лишь въ 1898 г., озонаторы же другихъ системъ (а равно и новый типъ озонаторовъ Сименса) примѣнены еще позже. Въ виду этого теперь можно сравнивать озонаторы почти исключительно по потребленію ими энергіи. Но и здѣсь встрѣчаемъ затрудненія, такъ какъ нигдѣ не производилось спеціальныхъ опытовъ для сравненія расхода энергіи разными озонаторами при различныхъ условіяхъ работы; между тѣмъ при измѣненіи условій работы, особенно концентраціи озона, потребленіе энергіи однимъ и тѣмъ же озонаторомъ сильно измѣняется. Конкурсъ по очисткѣ воды въ Марселѣ (1910 г.) оказался потеряннымъ для сравнительнаго изслѣдованія работы озонаторовъ, такъ какъ для каждой системы озонированія воды производилось измѣреніе только общаго количества израсходованной энергіи, т. е. на озонированіе воздуха, нагнетаніе его въ приборъ для смѣшенія съ водою, на подъемъ воды въ приборъ (въ случаѣ надобности) и т. д. Единственныя существенныя указанія можно почерпнуть изъ опытовъ 1907 и 1908 г. въ Парижѣ (въ S-t. Maur), гдѣ участвовали озонаторы Отто, де-Фриза и Сименса.

Озонаторы Отто дали среднее потребленіе электрической энергіи (за время опытовъ въ S-t. Maur съ 1 іюля по 15 октября 1907 г.) 27,6 уаттъ-часовъ на 1 граммъ озона; наименьшій расходъ выразился цифрою 23,8 уаттъ-часовъ (при температурѣ воздуха 17,5° С.), а наибольшій— 32,7 у.-ч. (при 24° С.)* Вообще, замѣчено было повышеніе расхода энергіи при повышеніи температуры воздуха (воздухъ, подаваемый въ озонаторы, не охлаждался искусственно). Средняя концентрація озона равнялась 3,95 гр. на 1 куб. м. воздуха.

Озонаторы де-Фриза при сходныхъ, въ общемъ, условіяхъ, требовали средняго расхода энергіи въ 84,01 уаттъ-часовъ на 1 граммъ озона, гри средней концентраціи озона 1,04 гр.

Озонаторы Сименса, примѣненные въ опытахъ съ 30 марта по 15 апрѣля 1908 г. въ S-t. Maur, дали средній расходъ энергіи 17,05 уаттъ-часовъ, при колебаніяхъ отъ 13,5 до 25,7 уаттъ-часовъ и при средней концентраціи 1,86 гр. озона въ 1 куб. м. воздуха.

Для сравненія укажемъ, что до 1896 г., когда озонъ добывался въ лабораторіяхъ при помощи спирали Румкорфа, на полученіе 1 гр. озона расходовалось около 9000 уаттъ-часовъ; теоретически же вычисленная работа, эквивалентная работѣ созиданія изъ воздуха 1 гр. озона, равна, приблизительно, 0,7 уаттъ-часовъ. Дѣйствительно, молекула озона, которая вѣситъ 48 гр., поглощаетъ при образованіи своемъ 29,6 калорій тепла; слѣдовательно, для полученія 1 гр. озона требуется затратить іеоретическую работу

29,6.423,5

48

= 261 кгр. метр.

Паровая лошадь въ часъ можетъ, по этому теоретическому расчету, создать 1034 гр. озона; обратно, 1 гр. озона требуетъ около 0,01 пар. лош. въ часъ, или около 0,7 уаттъ-часовъ.

Такимъ образомъ, потребленіе энергіи въ настоящее время еще очень далеко отъ теоретическаго.

Озонированіе питьевой воды.

Примѣненіи озона для обезвреживанія питьевой воды осповано на изслѣдованіяхъ д-ра Ольмюллера8), установившихъ, что озонированный воздухъ, при смѣшеніи съ водою, губительно дѣйствуетъ на бактерій, находящихся въ водѣ.

Приборы, въ которыхъ производится смѣшеніе воды съ озонированнымъ воздухомъ, носятъ названіе стерилизаторовъ; иногда ихъ называютъ также, смотря но устройству, стерилизаціонными башнями, колоннами, галлереями и т. д.

Воздухъ протягивается черезъ озонаторъ и затѣмъ, по озонированіи, подается въ стерилизаторы посредствомъ компрессоровъ или особаго инжектора, называемаго эмульгаторомъ (системы Отто).

Примѣняемые въ настоящее время стерилизаторы относятся къ слѣдующимъ типамъ:

1) Простѣйшимъ по устройству можно считать стерилизаторъ Отто (фиг. 119), представляющій собою цилиндрическій бетонный резервуаръ; вода подается по трубѣ А; проходящей выше стерилизатора, и изъ нея поступаетъ (падаетъ) въ стерилизаторъ по вертикальной трубкѣ /; при этомъ вода проходитъ черезъ инжекторъ („Эмульса-

8) Ohlmttller. .Arbeiten aus dem Kaiser. Gesundheitsamte**, 1893, 8, 229.

Ir-’ и i p If k i~- Ш ruMj йппій 4

' -4 .0 У V ■*

f

\

I

'\Zl *J0<X>

торъ") Отто (фиг. 120), увлекая за собою озонированный воздухъ, подводимый къ инжектору но трубкѣ В. Разрѣженіе, получающееся въ ка-мер ѣ инжектора подъ вліяніемъ прохожденія струи воды съ большою скоростью черезъ съуженную часть трубки, вызываетъ прониканіе озонированнаго воздуха въ самую массу воды, такъ что образуется смѣсь «„эмульсія") воды съ воздухомъ.

Смѣсь воды съ озонированнымъ воздухомъ спускается по трубкѣ f и выходитъ въ резервуаръ близъ дна его; подъ вліяніемъ давленія столба воды, раствореніе озонированнаго воздуха въ водѣ увеличивается. Затѣмъ смѣсь поднимается по резервуару и переливается каскадами въ Сакъ, откуда отводится въ бассейнъ чистой воды. При паденіи каскадами, вода провѣтривается, освобождаясь отъ излишка озона. Излишекъ озона отводится на трубкѣ, помѣщенной вверху резервуара, обратно въ озонаторы или осушитель.

Емкость резервуара стерилизатора расчитывается такъ, чтобы вода оставалась въ соприкосновеніи съ озонированнымъ воздухомъ около 5 минутъ.

Мы видимъ, что въ стерилизаторѣ Отто смѣшеніе воды съ воздухомъ достигается, главнымъ образомъ, въ эмульгаторѣ, въ колоннѣ же пе имѣется особыхъ приспособленій для искусственнаго перемѣшиванія.

2) Стерилизаторъ (стерилизаціонная колонна) Де Фриза (показанный справа на фиг. 121) состоитъ изъ вертикальнаго желѣзнаго цилиндра, высотою 8—9 метровъ и діаметромъ 1—1,5 м., раздѣленнаго по длинѣ на части высотою въ 1 —1,5 м. горизонтальными перегородками изъ целлулоида; каждая перегородка представляетъ собою листъ целлулоида, толщиною 1—1,5 мм., весь покрытый отверстіями діаметромъ въ 0,7 мм. и съ разстояніями между центрами отверстій 1,2—2 мм. (около 450 отверстій на 1 кв. дюймъ).

Какъ вода, такъ и озонированный воздухъ поступаютъ въ стерилизаціонную колонну около дна; озонированный воздухъ подается компрессоромъ, вода же насосомъ или самотекомъ. Поднимаясь въ колоннѣ, вода, при проходѣ сквозь отверстія перегородокъ, раздѣляется на мельчайшія струйки и благодаря этому хорошо перемѣшивается съ озономъ, * поднимающимся по тому же направленію. Озонированная вода выходитъ по трубѣ вверху цилиндра въ бассейнъ чистой воды. Излишекъ озона отводится другою трубкою (примыкающею къ верхнему днищу колонны) въ озонаторы.

Время соприкосновенія воды съ воздухомъ около 5 минутъ (башня вышиною 8,5 м. и внутреннимъ діаметромъ 1,5 м. озонируетъ около 160 куб. м. воды въ часъ).

3) Стерилизаторъ Сименса, примѣръ установки котораго имѣется въ Падерборнѣ (фиг 122), состоитъ изъ квадратной (въ планѣ) башни, построенной изъ камня или бетона, высотою около 4 м., наполненной слоемъ гравія величиною съ голубиное яйцо. Башня состоитъ по высотѣ

iSj невчищ вода "{Ц ^

Фиг. 122.

*

изъ трехъ частей: верхняя содержитъ бакъ для неочищенной воды, средняя—главную стерилизаціонную камеру, а нижняя—сборный резервуаръ для очищенной воды. Среднее и нижнее отдѣленія каждой стерилизаціонной башни раздѣляются вертикальными перегородками на четыре независимыя шахты, каждая сѣченіемъ 1X1 м. Въ шахтѣ помѣщена горизонтальная желѣзная рѣшетка, поддерживающая слой гравія толщиною въ 2 м.; часть шахты подъ рѣшеткою служитъ резервуаромъ чистой воды.

Вода подается насосомъ въ верхнее отдѣленіе башни и распредѣляется оттуда соотвѣтственно развѣтвленными трубками по шахтамъ, падая затѣмъ черезъ сѣтки, размельчающія струю, на поверхность гравія. Озонированный воздухъ подводится къ низу слоя гравія, и восходящій потокъ его встрѣчается съ просачивающимися внизъ черезъ гравій •струйками воды.

Изъ нижняго отдѣленія шахты вода переливается каскадами, способствующими провѣтриванію ея, въ бассейнъ чистой воды. Черезъ каждую шахту пропускается въ часъ 15—20 куб. метровъ воды.

4) „Всеобщая Компанія Озона" (Франція), эксплуатирующая, главнымъ образомъ, систему Отто, приняла на опытахъ въ S-t. Maur, а также на установкахъ въ Ниццѣ и нѣкоторыхъ другихъ, стерилизаціонную башню, наполненную гравіемъ, совмѣстно съ эмульсаторомъ Отто (фиг. 123); послѣ смѣшенія сырой воды съ озонированнымъ воздухомъ въ эмульгаторѣ, вода разливается но поверхности гравія, избытокъ же озонированнаго воздуха, нерастворившійся въ водѣ въ эмульгаторѣ, отводится къ низу слоя гравія, и вторично соприкасается съ водою въ толщѣ гравія.

Эта колонна съ гравіемъ, отличающяся отъ стерилизаціонной башни Сименса только деталями, извѣстно во Франціи подъ названіемъ галлереи, М армье—Абрагама.

Устройство эмульгатора въ описываемой установкѣ въ S-t. Maur нѣсколько отличалось отъ представленнаго на фиг. 119, а именно, онъ состоялъ изъ рядъ мелкихъ трубокъ—инжекторовъ.

5) Отмѣтимъ, наконецъ, еще одинъ типъ стерилизаторовъ, который когда-то примѣняли Отто и Мармье; теперь та же идея примѣнена Жераромъ. Внутри резервуара (прямоугольнаго въ планѣ) устраиваютъ рядъ полокъ, примыкающихъ поочередно къ противоположнымъ стѣнкамъ резервуара, и вода, поступая сверху, переливается послѣдовательно каскадами съ одной полки на другую; многократное переливаніе воды въ видѣ тонкихъ плоскихъ струй способствуетъ насыщенію ея озонированнымъ воздухомъ, поступающимъ въ камеру. Время пребыванія воды въ такой камерѣ около Іо минутъ.

Сравненіе различныхъ системъ стерилизаторовъ.

Матеріаломъ для сравнительной оцѣнки различныхъ системъ стерилизаторовъ служатъ, главнымъ образомъ, данныя опытовъ въ S-t. Maur

Plan d'ensemble

Фиг. 123,

въ 1907 и 1908 г г. Въ этихъ опытахъ участвовали слѣдующія системы: . озонированія воды:

1) Система де Фриза (озонаторы де Фриза и стерилизаціонная колонна его же);

2) Эмульсаторъ Отто съ послѣдующимъ пропусканіемъ воды и озонированнаго воздуха черезъ башню съ гравіемъ, при озонаторахъ Отто.

3) Колонна де Фриза при озонаторахъ Сименса.

Среднія цифры изъ цѣлаго ряда опытовъ, одинаковыхъ для всѣхъ испытуемыхъ системъ, имѣли слѣдующія значенія.

Стерилизаціонная колонна де Фриза (при озонаторахъ его же) расходовала 0,80 гр. озона на 1 куб. метръ воды; къ 1 куб. м. воды примѣшивалось 0,72 куб: м: озонированнаго воздуха съ концентраціею 1,04 гр:

Кромѣ затраты электрической энергіи на озонированіе воздуха, при колоннахъ де Фриза требуется подавать озонированный воздухъ въ колонну при помощи компрессора, и на эту работу расходуется около 39 > аттъ-часовъ на 1 куб. метръ воздуха, т. е. при условіяхъ установки въ

S-t. Maur 0,72Х39=28у.-часъ. на 1 куб. м. воды.

Наконецъ, для правильности сравненія стерилизаторовъ слѣдуетъ принять во вниманіе разность уровней воды при поступленіи въ стерилизаторъ и по выходѣ изъ него, и ту работу, которая нужна для подъема воды на прежній уровень.

Подъемъ 1 куб. м. воды на высоту 1 м. посредствомъ электрическаго насоса требовалъ въ S-t. Maur около 4 уаттъ-часовъ; разность уровней при стерилизаторѣ де Фриза равна, приблизительно, 2 метрамъ, и расходъ электрической энергіи на подъемъ воды 2x4=8 у. ч. на 1 куб. метръ воды.

Тотъ же стерилизаторъ де Фриза при озонаторахъ Сименса, расходовалъ 0,80 гр. озона на 1 куб. м. воды (т: е: столько же, какъ при озонаторахъ де Фриза); на 1 куб. м. воды примѣшивали 0,43 куб. м: озонированнаго воздуха при концентраціи 1,86 гр.

На подачу 1 куб. м. воздуха въ стерилизаторъ расходовалось, по прежнему, 39 уаттъ-часовъ, т. е: на 1 куб: м: воды 0,43x39=16, 75 у. ч.

Высота подъема воды для возвращенія къ первоначальному уровню была, какъ и въ предъидущемъ случаѣ, 2 м., и расходъ тока на подъемъ 1 куб. м. воды 8 уаттъ-часовъ.

Стерилизаціонная башня Мармье съ гравіемъ, въ соединеніи съ эмульсаторомъ Отто старой системы, расходовала, 1,72 гр. озона на 1 куб. м. воды, при расходѣ 0, 43 куб. м. озонированнаго воздуха съ концентраціею 3,95 гр.

Подача озонированнаго воздуха производится эмульсаторомъ, и спеціальнаго расхода электрической эпергіи не требуетъ, совершаясь за слетъ разностей уровней воды передъ входомъ въ стерилизаторъ и по выходѣ изъ него, которая равна въ этомъ случаѣ 10 метрамъ. На при-

веденіе 1 куб. м. воды къ первоначальному уровню требовалось 2 О X 4=40 уатгь-часовъ.

Слѣдуетъ, однако, замѣтить, что результаты озонированія воды стерилизаторами послѣдняго типа, работавшими на конкурсѣ въ S-t. Maur при озонаторахъ Отто, были выше, чѣмъ при стерилизаторахъ де Фриза съ озонаторами де Фриза, что можно, быть можетъ, объяснить слабою концентраціею озона при работѣ озонаторовъ де Фриза. Кромѣ того, вслѣдствіе высокаго расхода тока въ озонаторахъ де Фриза (84,01 у. ч. на 1 гр. озона) по сравненію съ озонаторами Отто (27, 04 у. ч.), общая стоимость озонированія по системѣ Отто-Мармье оказалась дешевле (при цѣнѣ энергіи 0,11 фр. за килоуаттъ-часъ и при установкѣ для озонированія около 100 к. м. воды въ часъ, стоимость озонированія 1 к. м. воды, съ приведеніемъ на первоначальный ея уровень, съ расходами на техническій надзоръ (по 1,40 фр. въ часъ, на содержаніе одного механика и 1 помощника), но безъ процентовъ и амортизаціи, выразилась цифрою 0,0239 фр. но системѣ Отто-Мармье и 0,0410 фр. по системѣ де Фриза).

Система озонированія воды Сименса-де Фриза (т. е. колонна де Фриза съ озонаторами Сименса) испытывалась внѣ конкурса0); при одинаковыхъ по качеству съ системою Отто результатахъ обезвреживанія воды, озонированіе потребовало меньшаго расхода энергіи, и весь процессъ обходился по 0,0184 фр. на 1 куб. м. воды (=0,8 коп. на 100 ведеръ) * 10):

Наконецъ, на конкурсѣ 1910 г: въ Марселѣ лучшіе результаты дала ѵистелш озонированія Отто, съ эмульсаторами новаго типа (по фиг. 119), работавшая при озонаторахъ Отто, при которой на озонированіе, 1 куб. м. вода расходовалось 0,71 гр. озона, при расходѣ озонированнаго воздуха 0,31 куб. м. съ концентраціею озона 2,3 гр.11).

При такой системѣ подача озонированнаго воздуха въ стерилизаторъ совершается эмульгаторомъ. Разность уровней воды до и послѣ стерилизатора около 5 м.

Отмѣтимъ, что при тѣхъ же конкурсныхъ опытахъ въ Марселѣ ^система Сименсъ-де-Фриза расходовала 1,17 гр. озона11).

Укажемъ еще, что въ Падерборнѣ при установкѣ башни Сименса съ гравіемъ (фнг. 122), расходъ озона на 1 куб. м. воды около 2,6—3 гр: при количествѣ воздуха 2 куб. м. съ концентраціею 1,3—1,5 гр.

°) Въ виду удачной работы озонаторовъ Сименса въ Висбаденѣ и Падерборнѣ, опыты съ этими озонаторами, совмѣстно съ колонною де-Фриза, были, по желанію испытательной коммпссіп, произведены въ S-t. Маш* по окончаніи конкурса 1907 г., но по его программѣ.

10) По неоффиціальному отчету Е Bonjean.

п) Въ случаѣ озонированія не менѣе 800 куб. м. воды въ часъ, цѣна тока въ Парижѣ понижается до 0,055 фр. за килоуаттъ-часъ; стоимость техническаго над* зора также уменьшается (достаточно того же персонала—1 механика и 1 помощника), и общая стоимость озонированія 1 куб. м. воды понижается до величины: 0,0096 фр. по системѣ Отто; 0,0114 по системѣ де-Фриза и 0,0072 фр. по системѣ Сименсъ—де-Фриза.

Изъ сравненія потребленія озона на 1 куб. м. воды въ стерилизаторахъ разныхъ системъ мы видимъ, что наименьшее потребленіе имѣетъ, мѣсто въ системахъ де Фриза и Отто (новаго типа). При этомъ въ аппаратѣ Отто не требуется спеціальнаго расхода энергіи на подачу озонированнаго воздуха въ стерилизаторъ, но зато на приведеніе воды къ первоначальному уровню требуется больше работы, чѣмъ при колоннѣ де Фриза.

Стерилизаторы обѣихъ названныхъ системъ' имѣютъ то преимущество передъ башнями, заполненными гравіемъ, что они гораздо легче и не требуютъ столь солиднаго фундамента.

Изъ числа озонаторовъ, какъ мы видѣли выше, наиболѣе экономичнымъ можно считать въ настоящее время озонаторъ Сименса; въ виду этого въ новѣйшихъ крупныхъ установкахъ примѣняютъ обыкновенно-озонаторы Сименса со стерилизаторами де Фриза или Отто- По первой системѣ выстроена установка въ Германштадтѣ и проектируется установка въ Парижѣ. Ко второй принадлежитъ озонная станція въ Петербургѣ, открытая въ 1911 г. п превосходящая величиною всѣ озонныя станціи, выстроенныя въ Европѣ ранѣе ея.

Результаты обработки воды озономъ.

Результаты озонированія воды зависятъ отъ слѣдующихъ факторовъ:

1) отъ свойствъ озонируемой воды;

2) отъ тщательности смѣшенія воды съ озонированнымъ воздухомъ;

3) отъ времени соприкосновенія воды съ озонированнымъ воздухомъ;

4) отъ количества озонированнаго воздуха, смѣшиваемаго съ водою;.

5) отъ концентраціи озона, въ воздухѣ.

Вліяніе свойствъ воды на результаты озонированія ея. Еще Оль-мюллеръ выяснилъ, что уничтоженіе бактерій въ водѣ озонированнымъ гоздухомъ происходитъ тѣмъ энергичнѣе, чѣмъ меньше находится въ водѣ другихъ органическихъ веществъ; въ его опытахъ даже большое количество озона и послѣ продолжительнаго соприкосновеня съ водою не могло стерилизировать воду, содержащую нѣкоторыя органическія веще-сіва, хотя бы и въ маломъ количествѣ (напр., 0,25% сыворотки бараньей крови въ дистиллированной водѣ). Ольмюллеръ вывелъ законъ, что озонъ, при дѣйствіи его на воду, прежде всего разлагаетъ безжизненныя, способныя разлагаться, вещества и лишь послѣ того, какъ этотъ процессъ достигъ извѣстной степени, дѣйствуетъ разрушительно на живыхъ бактерій.

Опыты въ S-t. Маи г показали, что дѣйствіе озона на органическія вещества въ большинствѣ случаевъ весьма слабо.

Для всесторонняго изученія и сравненія дѣйствія системъ очистки воды, выступавшихъ на конкурсъ очистки питьевой воды г. Парижа, на испытательной станціи въ S-t. Mam- были произведено 5 серій опытовъ.

очистки и обезвреживанія воды р. Марны, въ которыхъ на аппараты испытуемыхъ системъ подавалась для очистки вода:

1) предварительно профильтрованная на англійскихъ песочныхъ фильтрахъ съ нормальною скоростью (10 см. въ часъ);

2) профильтрованная съ двойною скоростью (20 см. въ часъ);

3) вода, профильтрованная съ нормальною скоростью, съ добавленіемъ 15% нефильтрованной воды р. Марны;

4) вода, профильтрованная съ нормальною скоростью, съ примѣсью культуръ патогенныхъ бактерій;

5) сырая (нефильтрованная) вода р. Марны.

Каждая серія опытовъ продолжалась 10 дней. Съ озонированіемъ воды выступили на конкурсъ фирмы Отто и де-Фризъ12 *); по окончаніи конкурса были произведены (въ мартѣ и апрѣлѣ 1908 г.) дополнительные опыты съ (новѣйшею) системою Сименсъ-де-Фризъ, по той же программѣ, кромѣ второй и пятой серій опытовъ.

Что касается химическаго воздѣйствія озона на воду, то опыты привели къ такому заключенію 18): „Обработка воды озонированнымъ воздухомъ не измѣняетъ минеральнаго состава ея. Озонъ и перекись водорода не находятся въ водѣ послѣ обработки; измѣненіе содержанія нитритовъ незначительно. Количество растворенныхъ органическихъ веществъ подъ дѣйствіемъ озона слегка уменьшается; вода пріобрѣтаетъ голубоватый оттѣнокъ, между тѣмъ, какъ до озонированія была желтовато-зеленоватою". Послѣ озонированія вода всегда бываетъ въ состояніи насыщенія кислородомъ, независимо отъ содержанія кислорода въ водѣ до озонированія; поэтому, если вода по выходѣ съ фильтровъ въ озонные аппараты содержала избытокъ кислорода, то содержаніе его уменьшается послѣ озонированія, если же былъ недостатокъ, то увеличивается. Это явленіе объясняется воздѣйствіемъ не озона, котораго весьма мало въ озонированновъ воздухѣ (и потому озонъ весьма слабо растворяется въ водѣ), но самаго воздуха, приходящаго въ весьма тѣсное смѣшеніе съ водою. Вліяніе общаго загрязненія воды на бактеріальную очистку ея озономъ видно, напр., изъ таблицы результатовъ опытовъ въ S-t. Maur но системѣ Сименсъ-де-Фризъ14 * *).

**) Кромѣ того въ конкурсѣ участвовали системы очистки волы Desrumeaux и Duvck-Howatson. Первую премію получила система Отто, вторую Duyck Howatson. Станція для очистки воды г. Парижа будетъ устроена но системѣ Сименсъ-де-Фризъ,

1S) „Contours d’epuration des eaux potables". Rapport des Services chimique et micrographique de l’Observatoire de Montsouris. Page 20.

14) Оффиціальный отчетъ: „Nouvelles series d’exp6riences de sterilisation par le

Proc6d6 de Frise et des ozoneurs des types Siemens—de-Frise, ex6cutees k S-t. Maur

du 30 mars au 15 avril 190S*.

Испытываемая

вода.

Число и мѣсяцъ Вода неочищенная. Вода очищенная. Выходъ стерилиз. воды въ 1 ч.куб. м. Число озонаторовъ. Концентрація озона въ грам. на 1 куб. м.

Бактерій на 1 куб. см. В. соіі. на 400 куб. см. Бактерій на 1 куб см. В. соіі на 400 куб. см.

Воз- духа. Воды.

30 мар. 400 - 3 102 6 1,77 0,73

1 , 127 — 2 - 98, 6 1,75 0,77

1 ачр. 199 — 2 — 98, 6 1,80 0,79

2 г 13025 4650000 1 40 ! 98 6-9 2,15 0,95

з „ 6695 4208000 2 40 98 6 1,53 0,67

4 „ 110 3 100 G 1,72 074

6 » 150 100 2 — 98, 6 1,77 0,78

7 , 195 40 2 — 102, 6 1.66 0,70

8 „ 195 10 2 98 І 1 6 1,46 0.64

9 „ 6805 160 24 98 9 1,96 0,86

10 „ 10440 200 31 — 98 9 1,97 0,86

П „ 9085 800 42 — 98 9 1,95 0,86

13 „ 4690 13S 23 — 98 9 2,17 0,94

14 „ 22600 1600 59 — іосУ 9 2,20 0,95

15 „ 6010 800 9 99 9—12 2,44 0,96

16 , 4750 1600 8 — 98^ 12' 2.15 0,94

17 „ 5340 160 6 — 98 12І 2,02 0,89

18 „ 4680 400 7 — 1 *1 2,63 1,13

1. Профильтрованная f черезъ песокъ. |

2. Зараженная В. соіі.

3. Профильтрованная черезъ песокъ.

4. Профильтрованная и смѣшанная.

а) Съ мутною водою изъ р. Марны (неочищенною).

б) Съ сравнительно свѣтлою водою изъ р. Марны (неочищенною).

Сравнивая, напр., опыты 3 апрѣля и 9 апрѣля, мы видимъ, что въ фильтрованной водѣ, зараженной бактеріями, число ихъ уменьшается послѣ озонированія съ 6695 до . 2 въ 1 куб. м.; въ водѣ, же, смѣшанной съ нефильтрованною, число это съ 6865 уменьшается только до 24, несмотря на большій расходъ озона (0,86 гр. на 1 куб. м: воды, вмѣсто 0,67) и большую концентрацію его.

Опыты Spitta15) показали, что озонъ не убиваетъ высшихъ болѣзнетворныхъ микроорганизмовъ; даже при высокихъ концентраціяхъ озона ему не удалось убить личинокъ Anchylostomum duodenale.

Вообще, въ настоящее время вполнѣ установлено, что для успѣшнаго и вѣрнаго уничтоженія патогенныхъ бактерій въ водѣ озонированіемъ рода должна быть предварительно освѣтлена и освобождена отъ всѣхъ остальныхъ органическихъ примѣсей и отъ всякаго рода мути, такъ какъ примѣси, обволакивая бактерій, защищаютъ ихъ отъ воздѣйствія озона.

ls) „Mitteilungen aus cl. K5nigl. PrUfungsaustalt f'tlr Wasserversorgung und Abwasserbeseitigung“, 1904, 4, 17G.

Изъ числа минеральныхъ примѣсей особенно необходимо удаленіе желѣза, которое окисляется при озонированіи воды, расходуя много озона1в).

Въ виду сказаннаго, озонированіе примѣняется въ большинствѣ случаевъ совмѣстно съ фильтрами, чаще всего со скорыми песочными фильтрами, съ коагуляціею или безъ нея, въ зависимости отъ свойствъ воды. При этомъ скорость фильтраціи можетъ быть значительно повышена, такъ какъ отъ фильтровъ не требуется задержанія бактерій; надобность въ созрѣваніи свѣжихъ фильтровъ также отпадаетъ (какъ установлено многими изслѣдованіями).

Время соприкосновенія озонированнаго воздуха съ водою можетъ быть тѣмъ меньше, чѣмъ совершеннѣе вода смѣшивается съ воздухомъ въ стерилизаторѣ. Де-Фризъ примѣняетъ соприкосновеніе въ теченіе около 5 минутъ; иапр. въ Марселѣ колонна емкостью 0,865 куб. м. пропускала 0,3 куб. м. воды въ часъ17). При опытахъ озонированія по системѣ Де-Фриза Невской (фильтрованной) воды въ Петербургѣ, сначала ограничивали время пребыванія воды въ стерилизаціонной колоннѣ 3 минутами, но результаты оказались не вполнѣ удовлетворительными; при увеличеніи продолжительности соприкосновенія до 5 минутъ, результаты озонированія оказались хорошими.

Стерилизаторы Отто также расчитываются на пребываніе воды около 5 минутъ; энергичное смѣшеніе воды съ озонированнымъ воздухомъ происходитъ въ эмульсаторѣ.

Стерилизаціонная камера Жерара (съ полками) на опытной станціи въ Петербургѣ расчитана на соприкосновеніе воды съ воздухомъ въ продолженіи 15 минутъ.

Количество озонированнаго воздуха, добавляемое къ 1 куб. м. воды, находится въ тѣсной зависимости отъ концентраціи въ немъ озона (для воды даннаго качества).

Повышеніе концентраціи озона, усиливая энергію воздѣйствія воздуха на бактерій, позволяетъ въ то же время уменьшить число озонаторовъ, но увеличиваетъ расходъ тока на полученіе 1 гр. озона; при этомъ уменьшается расходъ энергіи на подачу озонированнаго воздуха въ стерилизаторы (пропорціальный объему подаваемаго воздуха, независимо отъ содержанія въ немъ озона).

Въ первыхъ опытахъ и установкахъ для озонированія воды примѣняли концентраціи 3—5 и даже до 10 гр. на 1 куб. м. воздуха; въ настоящее время примѣняютъ концентраціи около 1,5—2,5 гр., при объемѣ воздуха отъ 0,30 до 1 куб. м. на 1 куб. м. воды.

1в) Воды р. Марны не содержали желѣза, поэтому въ заключеніи экспертной комиссіи г. Парижа объ немъ ничего не упоминается.

1?) При этомъ подавали въ стерилизаторъ по 1,082 куб. м. озонированнаго воздуха (съ концентраціею 1,88 гр.) ва 1 куб. м. воды; часть неиспользованнаго (излишняго) озона, въ количествѣ 0,792 гр., выдѣлялась вверху колонны и вновь посту* пала (черезъ осушитель) въ озонаторы.

Контроль результатовъ озонированія весьма простъ. По предложенію Шрейбера18), всего лучше контролировать достаточность обезвреживанія воды путемъ химическаго опредѣленія, требуя чтобы вода по выходѣ изъ стерилизаціонной башни давала замѣтную реакцію озона (т. е. скрашивала въ голубоватый цвѣтъ растворъ крахмала съ добавленіемъ іодистаго калія), такъ какъ присутствіе свободнаго озона въ водѣ, послѣдостаточнаго соприкосновенія ея съ озонированнымъ воздухомъ, служитъ признакомъ полнаго окисленія всѣхъ легко окисляемыхъ органическихъ веществъ, къ числу которыхъ принадлежатъ патогенныя бактеріи.

Этотъ способъ позволяетъ быстро и просто контролировать удовлетворительность работы озонной станціи.

Для большей вѣрности обезвреживанія воды озономъ, въ случаѣ колебаній содержанія органическихъ примѣсей и бактерій въ озонируемой водѣ рекомендуется работать съ нѣкоторымъ избыткомъ оьиъл.

Приведемъ главныя данныя о двухъ новѣйшихъ установкахъ для изолированія воды—въ Петербургѣ (І911 г-) и Германштадтѣ.

Фильтро-озонная станція въ Петербургѣ для очистки и обезвреживанія Невской воды для Выборгской стороны расчитана на нормальную-подачу 3600000 ведеръ (около 45000 куб. метр.) воды въ сутки, причемъ должна быть въ состояніи очищать, въ случаѣ надобности, до-4200000 ведеръ (52500 куб. мм.).

Какъ видно изъ схемы (фиг. 124), сырая вода забирается насосами непосредствено изъ Невы и поступаетъ въ отстойникъ; передъ уходомъ-въ отстойникъ, въ желобѣ, къ ней добавляется растворъ сѣрнокислаго глинозема, въ количествѣ 40—65 мгр. глинозема на литръ воды; растворъ добавляется (изъ бака) черезъ калибрированный кранъ. Отстойниковъ устроено восемь, глубиною около 10 м. и діаметромъ по 8 м.; время пребыванія воды въ отстойникѣ около 2 часовъ. Вода поступаетъ въ отстойникъ по трубѣ, проходящей въ центрѣ отстойника, близъ дна его, и переливается черезъ края отстойника въ желобъ, окружающій его,

Изъ отстойниковъ вода течетъ по трубамъ на американскіе фильтры системы Говатсона, состоящіе изъ круглаго резервуара внутреннимъ, діаметромъ 4 м., на двойномъ днѣ котораго, надъ дырчатымъ желѣзнымъ листомъ, находится слой толченаго кварца толщиною 1м.; толщина слоя роды надъ поверхностью кварца 1,5 м. Число фильтровъ 38, скорость-фильтраціи 180 дм. (4,5 м.) въ часъ. Впускъ воды на фильтръ регулируется клапаномъ съ поплавкомъ. Промывка фильтровъ (обратною струею воды) производится 1—2 раза въ сутки. Мѣшалки фильтровъ приводятся во вращеніе посредствомъ коническихъ зубчатыхъ колесъ отъ общаго вала.

Общій видъ фильтровъ представленъ на фигурѣ 125.

18) „Mitteilungen aus cler Koniglichen PrUfungsanstalt f'ttr Wasserversorgung und' AbwHsserbeseitignng", 1906, 6, 60.

Фиг. 124.

Фильтры помѣщаются во второмъ этажѣ станціи, и вода изъ нихъ поступаетъ самотекомъ въ горизонтальный цилиндрическій бетонный резервуаръ (трубу), діаметромъ 1 м., проходящій надъ стерилизаціонными башнями (Отто). Часть фильтрованной воды поступаетъ въ запасный резервуаръ для промывки фильтровъ.

Озонная станція состоитъ изъ двухъ частей: озопаторовъ п стерилизаторовъ. Озонаторы трубчатые Сименса, съ горизонтальными трубками (фиг. 111); число озонаторовъ 128, сгруппированные въ 16 баттарей (по 8 аппаратовъ). Концентрація озона довольно высока, 2,5 гр. въ 1 куб: м: воздуха. Передъ входомъ въ озонаторы атмосферный воздухъ проходитъ черезъ осушитель (резервуаръ съ хлористымъ кальціемъ) или, въ случаѣ надобности, черезъ холодильники-осушители съ жидкою углекислотою; однако, послѣдніе рѣдко примѣняются, и предназначаются, главнымъ образомъ, для лѣта.

Воздухъ проходитъ черезъ озопаторы благодаря дѣйствію эмульса-торовъ, работающихъ давленіемъ столба, воды высотою около 4 м.

Стерилизаціонныя башни системы Отто (фиг. 119); число ихъ 5, причемъ 4 работаютъ, а 1 служитъ запасною. При каждомъ стерилизаторѣ 2 эмульсатора, регулирующихъ количество воздуха, пропускаемаго черезъ озонаторы и добавляемаго затѣмъ къ водѣ. Установка расчитана. на добавленіе 2 гр. озона на 1 куб. м. воды; при работѣ станціи выяснилась дѣйствительная потребность въ озонѣ въ меньшемъ колачествѣ (при нормальномъ составѣ невской воды—около 1,1 гр.).

Изъ башенъ вода переливается каскадомъ и отводится къ резервуаръ, чистой воды, откуда подается насосами въ городскую разводящую сѣть.

Центральная электрическая станція состоитъ изъ трехъ группъ, состоящихъ каждая изъ пароваго двигателя мощностью въ 150 лош. силъ, и альтернатора трехфазнаго тока съ напряженіемъ 120 вольтъ, при 50 періодахъ. Трансформаторы преобразуютъ этотъ токъ въ токъ съ напряженіемъ около 7000 вольтъ, при 500 періодахъ; каждый изъ трехъ трансформаторовъ приводится въ движеніе трехфазнымъ двигателемъ. Двѣ группѣ вполнѣ обслуживаютъ станцію со всѣми приспособленіями, насосами для промывки фильтровъ и т. под.; третья группа служитъ запасною.

Напряженіе и частота тока, вырабатываемаго альтернаторами, выбраны такъ, чтобы въ случаѣ необходимости можно было пользоваться токомъ городского сектора.

Петербургская фильтро-озонная станція выстроена (фирмою Сименсъ-Гальске) въ теченіе года, и озонированная вода пущена въ сѣть .4 января 1911 г. Всѣ резервуары и перекрытія выполнены изъ желѣзобетона. Стоимость устройства выразилась суммою 1100000 рублей,, т. е. около 30 коп. на 1 суточное ведро. Стоимость эксплоатаціи (отстаиванія съ фильтрованіемъ и озонированіемъ воды вмѣстѣ) 0,9—1,0 ког. за 100 ведеръ. Согласно обязательства фирмы, озонированная вода не

Фиг, 126.

должна воЕсе содержать патогенныхъ бактерій; кишечная палочка (В. соіі) не должна встрѣчаться въ 100 куб. см. воды, а число безразличныхъ бактерій не должно превосходить 10 въ 1 куб. см. Вода должна быть совершенно прозрачна.

Хотя озонированная вода была пущена въ старыя разводящія трубы безъ дезинфекціи ихъ, тѣмъ не менѣе уже въ срединѣ марта пробы, взятыя изъ крановъ домовъ, не содержали В. соіі въ 50 см., а къ концу марта—въ 100 см. воды. Оффиціальное открытіе фильтро-озонной станціи состоялось 27 марта 1911 г.

Установка въ Герматитадтѣ. Въ г. Германштадтѣ (въ Венгріи былъ цѣлый рядъ эпидемій тифа; особенною силою отличались послѣдняя эпидемія (1908 г.).

Схема установки (по системѣ Сименсъ-де-Фризъ), въ нѣсколько обобщенномъ видѣ, представлена на фиг. 121; въ Германштедтѣ не понадобилось предварительной фильтраціи воды, такъ какъ вода подвергается естественной фильтраціи передъ поступленіемъ на озонную станцію.

Расходъ воды: въ сутки—3800 куб. м.

Для выработки тока установлены двѣ группы генераторовъ (изъ которыхъ одна запасная), изъ двигателя въ 25 лош. силъ и однофазнаго альтернатора; эти двигатели приводятъ въ движеніе и компрессоръ, подающій 2,5 куб. м. воздуха въ минуту.

Озонаторы Сименса, горизонтальнаго типа (фиг: 111 и 112); установлены 24 аппарата, сгруппированные въ 3 баттареи; одна баттарея не работаетъ и служитъ запасною-Озонаторы работаютъ подъ напряженіемъ

9,000 вольтъ; для полученія этого напряженія имѣются 3 трансформатора.

Стерилизаціонныхъ колоннъ де-Фриза, высотою 8,5 м. и діаметромъ

1,5 м., установлено двѣ, но работаетъ только одна изъ нихъ, пропуская въ часъ 160 куб. м. воды. На 1 куб. м. воды подается такой же объемъ озонированнаго воздуха при концентраціи 1,3 гр.; неиспользованный озонъ возвращается въ озонаторы по трубкѣ вверху колонны. Чтобы избѣжать подъема воды, колонны углублены въ землю.

Для обезпеченія отъ поступленія въ сѣть неозонированной воды, устроенъ предохранительный клапанъ, автоматически прекращающій доступъ воды въ стерилизаторъ въ случаѣ перерыва тока или остановки компрессоровъ. Если трансформаторы не получаютъ тока, и воздухъ поступаетъ. въ. стерилизаторъ не озонированнымъ, то падаетъ рычагъ, поддерживаемый электомагнитомъ, и закрываетъ клапанъ, если же преры-рается подача озонированнаго воздуха компрессоромъ, то надаетъ воздушный клапанъ, помѣщенный въ воздухопроводѣ, и производитъ такое же дѣйствіе. При закрытіи впускного клапана, приводится въ дѣйствіе сигнальный звонокъ.

Стоимость устройства установки 124000 кронъ (около 50000 руб.),

л. е. около 13,25 руб. на 1 куб. м. или 17 коп. на суточное ведро озонируемой воды18) (при запасѣ около 100%).

При устройствѣ городскихъ фильтро-озонныхъ станцій, еще болѣе, чѣмъ при введеніи другихъ способовъ очистки воды, необходимо пред-рарительно произвести опыты для выясненія наилучшихъ условій дѣйствія озона на очищаемую воду, т. е. концентраціи озона, количества озонируемаго воздуха и времени соприкосновенія его съ водою, а также для выбора способа предварительной очистки этой воды передъ озонирова--иіемъ ея.

Вообще говоря, предварительное полное освѣтленіе воды необходимо для всѣхъ поверхностныхъ водъ, такъ какъ, съ одной стороны, только при озонированіи воды, совершенно не содержащей мути и содержащей мало органическихъ примѣсей, можно достичь полнаго обезвреживанія ея озономъ, а съ другой стороны—механическое (или соединенное съ коагулированіемъ) удаленіе тѣхъ примѣсей, которыя возможно •задержать скорыми фильтрами, обходится дешевле, чѣмъ окисленіе ихъ столь дорогимъ реактивомъ, какъ озонъ; озону надо предоставить лишь тонкую работу уничтоженія бактерій, которая не можетъ быть выполнена фильтрами. При такомъ раздѣленіи работы, фильтры, въ свою очередь, будутъ освобождены отъ требованія повышать бактеріальную чистоту воды, и скорость фильтрованія можетъ быть соотвѣтственно увеличена; необходимость созрѣванія свѣжихъ фильтровъ отпадаетъ.

Однимъ изъ большихъ достоинствъ .озона является, наравнѣ съ высокимъ стерилизующимъ эффектомъ его, легкость контроля его дѣйствія, позволяющая, по избытку свободнаго озона въ водѣ, узнавать объ отсутствіи въ водѣ легко окисляющихся патогенныхъ бактерій. Вмѣстѣ съ тѣмъ, озонъ представляетъ собою въ высшей степени изящное стерилизующее средство, только улучшающее вкусъ воды, благодаря насыщенію •ея кислородомъ, и не оставляющее никакихъ слѣдовъ, постороннихъ нормальному составу воды,—такъ что не можетъ быть никакихъ возраженій противъ добавленія его со стороны даже самыхъ требовательныхъ потребителей.

Наконецъ, немалымъ достоинствомъ озонированія служитъ удобство размѣщенія установка на небольшой площади въ любомъ помѣщеніи

Недостаткомъ системы можно считать сравнительно высокую стоимость установки и эксплоатаціи ея, вызываемую какъ стоимостью озона, пакъ и необходимостью предварительнаго освѣтленія воды. 19

19) Безъ устройства фильтровъ.

Фиг. 126-130.

Въ заключеніе опишемъ одинъ изъ новѣйшихъ приборовъ для домашняго озонированія воды въ небольшихъ количествахъ, а именно озонаторъ Piestrak (фиг. 126—130).

Верхняя часть прибора представляетъ родъ инжектора (фиг. 126 и 127), сходнаго по дѣйствію съ эмульсаторомъ Отто и утилизирующаго кинетическую энергію струи воды, входящей подъ напоромъ по трубкѣ с, для энергичнаго и быстраго всасыванія воздуха (черезъ а, d, Ъ), ко-торый озонируется при проходѣ по кольцевому пространству а между электродами Е и е, и для тѣснаго смѣшенія (эмульсаціи) воды съ озонированнымъ воздухомъ.

Наружный электродъ Е (фиг. 128) есть простая стеклянная трубка, покрытая /снаружи тонкою металлическою сѣткою, черезъ просвѣты которой можно наблюдать фіолетовый свѣтъ электрическаго потока и слѣдить за правильностью работы озонатора. Этотъ электродъ соединенъ съ однимъ изъ полюсовъ индукціонной катушки.

Внутренній электродъ е (фиг. 126 и 129) состоитъ изъ двухъ стеклянныхъ трубокъ, спаянныхъ по концамъ, изъ промежукта между которыми выкачанъ воздухъ. На внутреннюю трубку намотала алюминіевая проволока; небольшое количество ртути (внизу промежутка между труб-хами) обезпечиваетъ соединеніе этой проволоки (черезъ металлическую кнопку) съ другимъ полюсомъ индукціонной катушки и препятствуетъ, благодаря большой теплоемкости ртути, нагрѣванію платиновой проволоки, проходящей сквозь стеклянную стѣнку трубки; безъ этой предосторожности, отъ нагрѣванія платиновой проволоки стекло могло бы треснуть.

Трубка съ безвоздушнымъ промежуткомъ дѣйствуетъ какъ конденсаторъ, включенный послѣдовательно въ электрическую цѣпь, и обезпечиваетъ равномѣрное распредѣленіе напряженія на поверхности внутренняго электрода. Благодаря этому, между электродами образуется равномѣрное распредѣленіе разряда, и нагрѣваніе стеколъ получается также равномѣрнымъ и невысокимъ. Охлажденіе производится озонированною водою, протекающею по трубкѣ внутренняго электрода, и восходящею струею свѣжаго воздуха, втягиваемаго по кольцевому промежутку а между электродами. Вода выходитъ въ .8 озонированною.

ПРИБАВЛЕНІЕ.

!

Біологія питьевыхъ и сточныхъ водъ..

Мы уже упоминали (въ главѣ о свойствахъ воды), что въ послѣдніе годы развиваются и пріобрѣтаютъ первенствующее значеніе микробіологическія изслѣдованія водоемовъ, т. е. изслѣдованія (подъ микроскопомъ) ихъ микро-флоры и -фауны высшаго порядка.

Эти изслѣдованія быстро (по сравненію съ бактеріологическимъ анализомъ) даютъ понятіе о свойствахъ воды даннаго водоема, не только обнаруживая присутствіе микроорганизмовъ и примѣсей, вредныхъ для здоровья человѣка, но выясняя также происхожденіе тѣхъ веществъ, которыя могутъ быть обнаружены въ водѣ химическимъ анализомъ, но появленіе и превращенія которыхъ въ водѣ нерѣдко не могутъ быть объяснены данными химіи.

Данныя микробіологическаго изслѣдованія водоемовъ весьма цѣнны еще потому, что относятся къ среднему составу воды, характерному для изучаемаго водоема, такъ какъ случайныя примѣси къ водѣ не отразятся на микроскопическомъ населеніи водоема; между тѣмъ, лабораторные анализы (химическіе и бактеріологическіе) производятся надъ пробами воды, которыя всегда могутъ зависѣть отъ случайныхъ примѣсей къ водѣ въ данный моментъ.

Еще Восьмой Русскій Водопроводный Съѣздъ (1907 г.), по докладу инженера Е. Б. Коитксвскаго: „Значеніе микробіологическихъ изслѣдованій для оцѣнки степени очистки сточныхъ водъ", постановилъ, что микроскопическія изслѣдованія флоры и фауны водоемовъ являются необходимымъ дополненіемъ химическаго и бактеріологическаго анализа, и что постоянное наблюденіе за открытыми водоемами, особенно въ тѣхъ случаяхъ, когда ими пользуются для водоснабженія населенныхъ мѣстъ, является мѣрою, безусловно необходимою въ санитарномъ отношеніи.

Докладчикъ, Е. Б. Контковскій, вполнѣ справедливо находилъ1), что „Желательно, чтобы по. крайней мѣрѣ окончательное опредѣленіе характера организмовъ и дача заключенія по данному вопросу дѣлались лицомъ съ спеціальной подготовкой и вполнѣ компетентпымъ въ этомъ дѣлѣ. Тѣмъ не менѣе, однако, постоянное наблюденіе за водоемами можетъ быть поручено и менѣе подготовленнымъ лицамъ, только практически знакомымъ съ основными формами индикаторныхъ организмовъ и ихъ колоній, при чемъ главная задача этихъ лицъ должна состоять въ тщательномъ наблюденіи всѣхъ измѣненій, происходящихъ въ види- *)

*) иТрудгл 8 Русскаго Водопроводнаго Съѣзда11, стр. 190.

«омъ населеніи водоема, дня своевременнаго увѣдомленія спеціалиста о замѣченныхъ явленіяхъ и производства болѣе подробнаго изслѣдо-ванія“.

Соглашаясь съ приведеннымъ мнѣніемъ Е. Б. Контковскаго, мы считаемъ желательнымъ для санитарныхъ инженеровъ нѣкоторое знакомство съ основаніями микробіологическаго изслѣдованія водоемовъ.

Въ настоящее время вопросъ о біологическомъ изслѣдованіи водоемовъ подвергается непрерывной разработкѣ, и основанія для подобныхъ, изслѣдованій можно считать установленными; выяснены свойства цѣлаго ряда характерныхъ микроорганизмовъ, остающіяся неизмѣнными почти при всѣхъ мѣстныхъ условіяхъ.

Въ предлагаемомъ очеркѣ мы приводимъ современныя данныя о біологическихъ свойствахъ водоемовъ, какъ служащихъ источникомъ водоснабженія, такъ и являющихся мѣстомъ спуска сточныхъ водъ. Матеріаломъ для очерка послужили работы Kolkwitz, Marsson и другихъ изслѣдователей, главнымъ образомъ, напечатанныя въ различныхъ выпускахъ „Mitteilungen aus der Koniglicheu Prufungsanstalt fur Wasserver-sorgung und Abwasserbeseitigung". Классификація микроорганизмовъ*, характерныхъ для разныхъ степеней чистоты водоема, взята у Коль-квица.

Біологія питьевой воды.

1. Ключевая вода.

Не содержащая кислорода вода источниковъ, выходящихъ изъ глубокихъ слоевъ грунта, не содержитъ также и организмовъ между тѣмъ какъ тѣ ключи, вода которыхъ собирается въ болѣе или менѣе близкихъ къ поверхности слояхъ почвы, содержащихъ атмосферныый воздухъ, могутъ быть населены разными видами организмовъ. Въ такихъ случаяхъ при сильныхъ дождяхъ или во время таянія снѣга, когда вода содержи .ь много мути и фильтрація черезъ почву оказывается недостаточною, съ водою проникаетъ нѣкоторое количество живыхъ организмовъ, и въ ихъ числѣ во многихъ мѣстностяхъ червь Ilaplotaxis gordioides=Phreeryctes menkeanus (фиг. 148, рис. 30), который не имѣетъ значенія съ точки зрѣнія гигіены, но замѣчателенъ своею длиною. Однако, иногда, несмотря на стерильность просачивающейся черезъ почву воды, вода ключа все-таки содержитъ болѣе грубые организмы, а именно въ случаяхъ, если выходная расщелина (штольня) ключа, при болѣе или менѣе горизонтальномъ положеніи, только отчасти заполнена водою, и насѣкомыя (напр., Chiro-nomus coracinus) и водоросли (напр., Synedra ulna) проникаютъ въ расщелину изъ органической пленки, быстро образующейся у отверстія. Весьма много примѣровъ такого явленія имѣется въ Альпахъ и въ Гарцѣ.

При подходахъ къ гротамъ и подземнымъ впадинамъ въ трещиноватой скалѣ, въ особенности въ известняковой, могутъ создаться условія, благопріятствующія развитію въ водѣ организмовъ. Для примѣра можно назвать Proteus anguinus, Niphargus puteanus, Asellus cavaticus, Gammarus pulex var. subterranem. Такіе организмы обыкновенно развиваются только тогда, если образуются большіе подземные запасы воды; при отсутствіи же ихъ, или только временномъ накопленіи, появленія организмовъ не наблюдалось.

Большинство организмовъ, водящихся въ водѣ многихъ ключей, безвредны при употребленіи воды въ питье, но иногда попадается въ ней Bacterium typhi1). Тамъ, гдѣ есть опасность зараженія, ключевую воду, конечно, слѣдуетъ фильтровать; вопросъ о необходимости, съ точки зрѣнія гигіены, подвергать ключевую воду спеціальной очисткѣ можетъ быть *)

*) GKrtner. Die Quellen in ibren Beziehungen zum Gruntlwasser und zum Typhus-Iena 1902.

весьма легко рѣшенъ на мѣстѣ съ помощью новаго „планктоннаго" способа, даже въ затруднительныхъ случаяхъ2).

Далѣе интересны по біологіи сѣрнистые ключи (съ Beqqiatoa и Тіп-otlmx), желѣзистые (съ Gallionella), известковые (съ Schizothrix), соляные (съ NitzscMen и Chlamydomonada) и теплые (съ Phormidmm laminosum, purpurascens и др.)3).

Даже самые чистые ключи, разъ только они вышли на свѣтъ, представляютъ возможность богатаго развитія организмовъ. Родъ этихъ организмовъ зависитъ отчасти отъ физическихъ и химическихъ свойствъ воды и почвы, отчасти отъ случайностей. Мягкія воды, выходящія изъ гранитовыхъ породъ, обыкновенно обладаютъ болѣе разнообразною флорою, чѣмъ жесткія воды, содержащія известь и магнезію, которыя по большей части отличаются большимъ развитіемъ растеній, но принадлежащихъ къ незначительному числу видовъ и родовъ.

Какъ примѣръ водорослей и мховъ, нуждающхся въ сдѣтѣ, можно назвать нижеслѣдующіе, водящіеся особенно часто въ горныхъ ключахъ: Кремнистыя алый (Eunotia pectinalis и maior, Xavileen, Stauronem), Красныя альги (Chantramia violacea, Lmianea fluviatieis) (см. фиг. 148, рис. £2 и 23), зеленыя альги (Cosmarimn, Conferva, Cloth пх) и водяные МЖК (Scapania).

При правильномъ каптажѣ ключа въ мѣстѣ его выхода изъ земли и отводѣ его водь по трубамъ, развитіе указанныхъ организмовъ не имѣетъ мѣста. Однако, на практикѣ многія сооруженія для захвата ключей даютъ возможность или прониканію нѣкоторыхъ организмовъ извнѣ (напр., лягушекъ), или постепенному развитію ихъ внутри (напр., разныхъ мховъ, какъ March ant іа, Pellia и др.).

При сборѣ питьевой воды галлереями или дренажными трубами можетъ произойти закупорка отверстій и стыковъ нитями корней деревьевъ или волокпами нѣкоторыхъ грибовъ4). Хвойныя деревья бываютъ причиною такой закупорки гораздо рѣже, чѣмъ лиственныя.

Удаленіемъ закупоривающихъ волоконъ можно легко возстановить первоначальный дебитъ водосборныхъ сооруженій.

2. Грунтовая вода (обезжелѣзиваніе).

Собственный цвѣтъ грунтовыхъ водъ въ толстомъ слоѣ (при проникающемъ въ воду свѣтѣ) бываетъ голубымъ, голубовато-зеленымъ, зеленымъ, желтымъ или чернымъ. Эта окраска никогда не вызывается организмами, а объясняется только поглощеніемъ опредѣленныхъ свѣтовыхъ

*) Kolkwitz. „Mitteilungen aus der Prufungsanstalt f. Wasserversorgung", 1903,2t 23-27.

s) Adler., Zentralblatt fttr Bacteriologie 1904, Band 11.

*) Ludwig. Zeitschrift filr Medizin.-Beamte, 1907, Band 20, 66—68.

лучей или самою водою, или растворенными въ водѣ (или ложнорастворенными, коллоидальными) химическими примѣсями. Черною вода бываетъ въ болотистыхъ мѣстностяхъ.

Содержаніе въ водѣ извѣстнаго количества нѣкоторыхъ органическихъ веществъ, вѣроятно, солей органическихъ кислотъ, которое сопровождается желѣзистыми и амміачными соединеніями, вызываетъ развитіе желѣзобактерій, если только имѣется въ распоряженіи необходимый; кислородъ. Колодцы, которые при стояніи грунтовыхъ водъ на извѣстной глубинѣ содержатъ большое количество желѣзобактерій (напр., Clonoth-rix fusca, см. фиг. 131), могутъ при высокомъ уровнѣ воды, слѣдовательно, при недостаточности или отсутствіи доступа воздуха содержать ихъ весьма немного.

При измѣненіи химическаго состава воды въ данномъ водосборѣ, въ присутствіи сѣроводорода, часто попадающагося въ грунтовыхъ водахъ,, желѣзобактеріи по временамъ замѣняются сѣробактеріями (напр. ТЫ~ оііігіх піѵеа).

Желѣзобактеріи, разлагаясь, отлагаютъ желѣзистыя соединенія и вслѣдствіе этого принимаютъ окраску ржавчины; въ присутствіи соединеній марганца, также нерѣдкихъ въ водѣ, появляются нити темно-кофейнаго цвѣта-

Наблюденія и спеціальные опыты надъ Chlamydohrix ochracea (фиг. 131) показали, что какъ эта, такъ, вѣроятно, и другія желѣзобактеріи отлагаютъ желѣзо лишь при благопріятныхъ условіяхъ. Такъ, напр., Сге-vothrix polyspora, кромѣ колодцевъ и водопроводныхъ трубъ, гдѣ она часто* имѣетъ темную окраску, встрѣчается также въ прибрежныхъ частяхъ (въ пленкѣ) рѣкъ и канавъ, нерѣдко безъ всякихъ отложеній желѣзи-Іетыхъ или марганцовистыхъ соединеній.

Развитіе желѣзо- и еѣро-бактерій въ закрытыхъ проводахъ вызываетъ болѣе или менѣе сильное засореніе ихъ, и стѣснепіе сѣченія водопроводныхъ трубъ отложеніями желѣза можетъ быть весьма значительнымъ8).

Аэраціею и послѣдующимъ фильтрованіемъ черезъ песокъ можно удалить изъ воды большую часть желѣзистыхъ соединеній, присутствіе которыхъ составляетъ главное условіе существованія въ водѣ желѣзобактерій. При аэраціи наблюдается выпаденіе органическихъ веществъ,, и окисляемость воды (перекисью марганца) уменьшается. Въ самихъ помѣщеніяхъ для обезжелѣзиванія воды, гдѣ атмосфера надъ орошаемыми колоннами (изъ кокса, древеснаго угля или кирпичнаго щебня)' постоянно насыщена влагою, стѣны всегда бываютъ влажными, и покрываются налипшими культурами студенистыхъ бактерій (Leucocystis cel-laris), а также растеніями изъ класса мховъ (напр., Funaria hydrometricay Ceratodon purpurens и Webcra albicans) и грибовъ (Lachnea scutellata, Cop*

Фиг. 132.

nnus, Omphalia); такія же проростанія на стѣнахъ бываютъ въ сырыхъ оранжереяхъ, винныхъ погребахъ, гротахъ и т. под.

Чтобы прекратить развитіе мховъ, требующихъ свѣта, рекомендуется имѣть въ помѣщеніяхъ для обезжелѣзиванія воды зеленыя цыновки, зеленыя стекла и т. п., такъ какъ для растенія подобнаго рода зеленый свѣтъ равносиленъ отсутствію свѣта °).

По выходѣ изъ приборовъ для обезжелѣзиванія и фильтровъ, вода направляется къ мѣсту потребленія по разводящимъ трубамъ, куда, конечно, могутъ проникнуть отдѣльныя желѣзобактеріи и т. под.; онѣ. осаждаются на стѣнкахъ желѣзныхъ (или чугунныхъ) трубъ и могутъ вызвать образованіе небольшихъ бугорковъ, которые, однако, по большей части удаляются со стѣнокъ только при сильной промывкѣ трубъ.

Весьма вѣроятно, что такія мѣстныя отложенія даютъ первый толчокъ къ разъѣданію трубъ пятнами ржавчины. При разложеніи волоконъ желѣзобактерій отлагается желѣзо, и дальнѣйшее разростаніе пятнышка въ бугоръ идетъ чисто химически—физическимъ путемъ. По изслѣдованіямъ Кренке* 7) значительную роль играютъ еще обдѣлка внутреннихъ стѣнокъ трубы и структура желѣза (или чугуна). Подобнымъ же-образомъ происходитъ процессъ возникновенія и разростаиія озерныхъ и луговыхъ рудъ8).

Ржавчина на внутреннихъ стѣнкахъ трубъ обыкновенно образуется изъ желѣза, содержащагося въ водѣ,—если стѣнки покрыты болѣе или менѣе развитою „органическою пленкою"; если же такой пленки нѣтъ,, то разъѣдается желѣзо самихъ стѣнокъ.

Многія грунтобыя боды получаются со значительной глубины, напримѣръ, 40 метр., гдѣ обыкновенно обладаютъ почти постоянными свойствами. Если же, напротивъ, мѣста добычи воды лежатъ близко къ поверхности земли или же вблизи рѣкъ, то свойства грунтовой воды постоянно измѣняются, особенно при половодьи и высокомъ стояніи грунтовой воды; обратно ,грунтовая вода можетъ въ этомъ случаѣ оказывать вліяніе на содержаніе микроорганизмовъ въ водѣ рѣки.

Если колодцы, служащіе для водоснабженія, расположены около удобряемыхъ полей, то въ водѣ колодцевъ нерѣдко попадаются слѣды органическихъ веществъ, проникшихъ отъ удобренія, особенно, если колодезь неглубокъ.

в) О физіологія процесса усвоенія растеніями углерота cu.: Stahl. rZur Biologie des Chlorophylls11. Iena. 1908.

Eniep und Minder. Zeitschrift fiir Botanik. 1909, Band I.

7) Krohnke. „Gesundheits-Ingerieur" 1910, Л6 ‘22.

*) См. вышеукааанную работу Molisch (примѣчаніе б).

3. Вода из'ь неглубокихъ колодцевъ.

(шахтные колодцы, цистерны).

Примитивные рытыз колодцы и ямы для дождевой воды обыкновенно содержатъ весьма разнообразные организмы; многіе изъ такихъ колод-. цевъ можно сравнить съ акваріумами. Обиліе живыхъ организмовъ въ водѣ такихъ колодцевъ давно замѣчено, и описывалось еще въ средніе вѣка и даже раньше").

Перечисленіе и описаніе встрѣчающихся животныхъ организмовъ находится въ трудѣ Vejdovsky* 10); растительныя и сходныя съ’ растительными организмы изслѣдованы Kolkwitz’емъ и принадлежатъ къ видамъ Sfiizomycetes, Euglenales, Cryptomonadalcs, !Bacillariales, Protococcalesr Confervales, Pkyaynycetes и HypJiomycetes. Кромѣ того, попадаются частицы домашнихъ отбросовъ, какъ напримѣръ, перышки отъ птицъ, волосы, нитки отъ тканей, зерна крахмала, синька. Остатки мха не могутъ быть причислены къ органическимъ веществамъ, взвѣшеннымъ въ водѣ колодцевъ, такъ какъ обыкновенно мохъ употребляется для конопатки промежутковъ между бревнами колодезнаго сруба. Въ цистерны, служащія для сбора дождевой воды, могутъ попадать мохъ и солома, смытые дождемъ съ крышъ крестьянскихъ домовъ. Въ такихъ цистернахъ послѣ дождя обыкновенно собирается мутная вода, въ которой иногда разводятся мелкія ракообразныя (Daphma pulex), способствующія освѣтленію воды и уничтоженію въ ней бактерій. Если въ колодцѣ разовьются въ большомъ количествѣ нежелательные рачки, которыхъ трудно удалить, то время отъ времени пускаютъ въ него рыбъ, поѣдающихъ этихъ рачковъ; рачковъ можно вылавливать также спеціальною мелкою сѣткою.

4. Вода изъ водохранилищъп).

Въ новѣйшее время какъ разъ при изысканіяхъ для устройства водохранилищъ біологія оказываетъ большія услуги гигіенѣ, такъ же, какъ при изслѣдованіяхъ свойствъ воды и методовъ фильтрованія.

’) Konrad Gesner. Tierbuch. Ziirich 1563 Щитир. no Kolkwitz).

l0) Yojdovsky. Tierische Organisinen der Brunnenwasser \ on Prag. Prag. 1882.

n) Гигіеническимъ изслѣдоианіемъ воды изъ водохранилищъ, спеціально со стороны бактеріологической посвящены работы:

Jntze und Fraenkel «Viertelj. f. 6ff. Gesundheitspflege» 1991, Bd 23, Helt 1.

Kruse. «Zeitsclirift filr Hygiene». 1908, Bd. r>9.

О біологическихъ изс іѣдопаціяхъ см. Kolkwitz. «Journal f. Gasbelenchtund und Wosserversorgung® 1905

Kolkwitz. Zur biolngie der Talsperren („Mitteilungen aus der Kdnigl. Priifungsan-sfcalt fur Wasserversorg. und. A.bwasserbescitiqung*, 1911, Heft 16).

О химическихъ и физическихъ изслѣдованіяхъ:

Thiesing. Chemische und physikalische Vntersuchungen an. Talsperren («Mitteilun-gen a. d. k. Priifungsanstalt», Heft 15).

Новѣйшія данныя объ устройствѣ наиболѣе важныхъ водохранилищъ:

Borchard. Denkschrift zur Einweihurg der Neye-Tolsperre bei "Wipperftirth. Rem-scgeid, 1909.

Водохранилища имѣютъ цѣлью не только собирать запасы воды, но еще и уничтожать болѣзнетворные микроорганизмы, попадающіе съ водою въ водохранилище, путемъ самоочищенія. Поэтому спеціалисты по водоснабженію охотно примиряются съ необходимостью удалятъ изъ воды фильтрованіемъ слѣды планктона, развивающагося въ водохранилищѣ, такъ какъ присутствіе этого планктона весьма важно для процесса самоочищенія12 13).

Слѣдующіе факторы способствуютъ самоочищенію воды въ водохранилищахъ:

1) Долгое пребываніе водь? въ большихъ водохранилищахъ, которое само по себѣ можетъ остановить жизнедѣятельность болѣзнетворныхъ бактерій, водящихся въ водѣ.

2) Большое разжиженіе заразной воды при поступленіи ея въ водохранилище, благодаря которому при употребленіи воды въ питье въ кишечникъ человѣка не можетъ попасть значительнаго количества болѣзнетворныхъ бактерій.

3) Осажденіе, посредствомъ котораго болѣзнетворные микроорганизмы опускаются на дно, гдѣ погибаютъ вслѣдствіе борьбы съ другими видами микроорганизмовъ.

4) Освѣщеніе, которое, если оно достаточно ярко, убиваетъ бакте-

• о

рш.

5) Организмы, питающіеся бактеріями, находящіеся какъ въ свободной водѣ, такъ и на берегу, и въ грунтѣ. Бактерій уничтожаютъ, главнымъ образомъ, Flagellata, Ciliata, Rotatoria, Bryozoa и Crustacea. Въ пробахъ воды изъ водохранилищъ не попадается ни одного кубическаго сантиметра воды, который бы не содержалъ (даже зимою) въ числѣ планктона нѣсколькихъ микроорганизмовъ, питающихся бактеріями.

6) Организмы, освѣжающіе воду вырабатываемымъ ими кислородомъ и тѣмъ предохраняющіе ее отъ дальнѣйшаго загниванія; сюда принадлежатъ альги, особенно изъ группъ Chnysomonadales, Peridianales, Ва’ cillariales, Conjuqatae и Protococcales.

Въ сѣверо-американскихъ водохранилищахъ сюда присоединяются еще дѣлящіяся альги (Scliyzophieeae), какъ, напр., АпаЪаепа flos aquae, вызывающія цвѣтеніе воды, которыя размножаются бъ огромномъ количествѣ и могутъ отразиться на вкусѣ воды; для уничтоженія ихъ примѣняютъ сульфатъ мѣди18).

По указаніямъ Kolkwitz’a, въ водохранилищахъ Европы не наблюдалось ухудшенія вкуса воды, вызываемаго организмами планктона; однако, Asterionella formosa и Gymnodinium pahistre при большомъ развитіи

ll) Reichle «Journal fttr Gasbeleuelitung und Wasserversorgung», 1910.

13) Whipple. The microscopy of drinking—water. 1908.

ихъ могутъ затруднить процессъ послѣдующаго фильтрованія воды (второй изъ названныхъ видовъ—особенно путемъ образованія грязи).

Поврежденія организмами матеріала стѣнъ нигдѣ не наблюдалось.

Забираніе питьевой воды изъ водохранилищъ производится обыкновенно изъ глубокихъ слоевъ хранилища, гдѣ вода имѣетъ относительно низкую температуру и, въ глубокихъ хранилищахъ, часто содержитъ мало планктона, а потому, при отсутствіи другихъ взвѣшенныхъ примѣсей, сравнительно медленно засоряетъ фильтры.

Обработка воды изъ водохранилищъ передъ употребленіемъ ея въ литье не вездѣ одинакова. Напримѣръ, въ Remschekl14) пропускаютъ воду сначала черезъ матерчатые фильтры Борхардта14), а затѣмъ фильтруютъ на медленныхъ песочныхъ фильтрахъ; въ другихъ мѣстахъ воду фильтруютъ на американскихъ фильтрахъ, на поляхъ орошенія (естественная фильтрація) и т. д. Иногда воду изъ водохранилищъ употреіб-ляютъ безъ всякой очистки, однако, такое употребленіе слѣдуетъ признать безусловно недопустимымъ, хотя бы при этомъ еще и не появлялись эпидеміи. При малыхъ водохранилищахъ въ холодное время года, когда вода покрыта льдомъ, внезапно поступившая въ хранилище вода отъ дождей или таянія снѣга можетъ притекать къ стѣнѣ и къ водопріемнымъ трубамъ поверхъ льда, не подвергаясь вышеуказаннымъ процессамъ самоочищенія, и тогда качества поступающей въ трубы воды могутъ быть весьма низки.

При фильтрованіи воды на поляхъ орошенія, изъ воды выпадаютъ же-лѣзистыя соединенія, а соли вода имѣла вялый вкусъ, то при фильтрованіи черезъ почву она освѣжается, запасаясь кислородомъ, и, наконецъ, теряетъ запахъ, если обладала имъ. Во избѣжаніе нарушенія правильности работы полей орошенія (для питьевой воды), слѣдуетъ наблюдать чтобы уровень воды не подвергался сильнымъ и внезапнымъ колебаніямъ.

Весьма цѣлесообразно вести контроль работы фильтраціонныхъ полей, американскихъ фильтровъ и т. д. по планктологическимъ методамъ.

Такъ какъ вода изъ водохранилищъ обыкновенно очень мягка, то желательно изслѣдовать способность ея растворять свинецъ. До настоящаго времени не производилось изслѣдованій, защищаются ли свинцовыя трубы отъ разъѣданія свинца водою только коркою, образующеюся чисто химическимъ путемъ, или же также путемъ біологическимъ, образованіемъ органической пленки.

5) Вода изъ озеръ.

По поводу водоснабженія городовъ озерною водою въ гигіенически-•біологическомъ отношеніи приходится говорить почти то же, что и о водоснабженіи изъ водохранилищъ, съ тою разіпщею, что не всѣ озера содержатъ настолько чистую воду, какъ хранилища, такъ какъ общее

,4) Borcliardt. «Journal far Gasbeleuclitung und Wasserversorgung», 1904, стр. 210.

устройство послѣднихъ, въ противоположность озерамъ, всегда бываетъ, почти одинаково въ санитарномъ отношеніи.

Въ иныхъ отношеніяхъ также возможно существенное различіе; такъ,, напримѣръ многія естественныя озера имѣютъ притоки или истоки, протекающіе по поверхности земли, и могутъ сильно различаться своею растительностью, которая оказываетъ вліяніе на окраску и вкусъ воды. Озера, богатыя питательными веществами, часто содержатъ богато развитую растительность, если же въ водѣ мало веществъ, питательныхъ для растеній, то и растительность чрезвычайно бѣдна. Кромѣ того, слѣдуетъ упомянуть, что водохранилища лежатъ по большей части въ горахъ и сходны съ горными озерами, тогда какъ многія озера лежатъ на низменностяхъ и часто могутъ быть весьма богаты планктономъ. Большія озера, получающія много воды отъ таянія снѣговъ, отличаются обыкновенно бѣдностью планктономъ и прозрачностью воды; таковы озера Женевское, Гарда, Лаго-Маджіоре и др. Слѣдующая таблица даетъ сравненіе воды по глубинѣ, на которой еще видепъ бѣлый кружокъ (прозрачность), по окраскѣ, по «содержанію органическихъ веществъ (окисляе-мости) и по количеству планктона:

Прозрач-| ность. Окраска. Окисляе-мость (хамелеона на литръ). Г Планктонъ въ 1 куб. м

Женевское озеро . . Бармское (Banner) водохранилище у 21 м. Голубая. 1—3 мгр. Около 1 Кб. СМ.

Herbringhausen . . 9-10 м. Зеленая. 6—7 мгр. ОКОЛО 10 Кб. СМ. ;

Тегельское озеро . . 3 м. Желтая. 25—40 м. При цвѣтеніи воды свыше ! 100 кб. см.

Городъ Женева снабжается водою изъ Женевскаго озера безъ всякой очистки. Forel15) отмѣчаетъ такую воду, какъ наиболѣе желательную для питья, такъ какъ она на глубинѣ бѣдна бактеріями, даже почти совершенно свободна отъ нихъ, и вообще замѣчательно чйста; по его мнѣнію, она стоитъ выше ключевой воды по ровности температуры, чистотѣ, и количеству.

Относительно расположенія водопріемныхъ трубъ укажемъ, что впускныя отверстія (сосуны) расположены на 30—40 м. ниже поверхности и на 4—5 м. надъ дномъ.

При проектированіи водоснабженія, многимъ городамъ приходилось дѣлать тщательныя сравненія воды озеръ съ водою другихъ источниковъ»

1S) Forel. Internationale Revue cl. ges. Hydrobiolegie nnd Hydrographie. 1908, Band 1, 525.

Крупныя изслѣдованія, произведенныя г. С.-Петербургомъ, показали полную пригодность воды Ладожскаго озера въ нѣкоторыхъ его частяхъ для употребленія въ питье безъ предварительной очистки10). Городъ S-t. Gallen, при выборѣ между ключевою и озерною водою, отдалъ предпочтеніе озерной (изъ Баденскаго озера) (1893 г.).

Многіе города употребляютъ озерную воду послѣ предварительнаго фильтрованія. Въ Цюрихѣ вода изъ озера требуетъ фильтрованія на двойныхъ фильтрахъ.

Въ нѣкоторыхъ озерахъ Сѣверной Германіи удовлетворительная очистка воды весьма затруднительна вслѣдствіе обилія планктона и чрезвычайно мелкихъ размѣровъ его частицъ.

6. Рѣчная вода.

Рѣки Сѣверной Америки содержатъ, вообще говоря, больше минеральной мути, чѣмъ европейскія, поэтому способы предварительнаго освѣтленія воды (отстаиваніе и др.) больше распространены въ Америкѣ, чѣмъ въ Европѣ. Такое освѣтленіе оказываетъ значительное вліяніе на качество и количество содержащихся въ водѣ организмовъ. Подобное освѣтленіе производится также весьма удачно ступенчатыми фильтрами Пеша-Шабаля (примѣненными, напр., въ Магдебургѣ), которые, особенно въ теплое время года, производятъ дѣйствіе сходное съ біологическими окислителями для очистки сточныхъ водъ.

Въ Европѣ рѣчная вода въ большинствѣ случаевъ направляется безъ предварительной очистки на медленные песочные фильтры. Здѣсь планктонъ и псевдопланктонъ образуютъ слой на поверхности песка, который современемъ настолько утолщается, что производительность фильтра понижается ниже требуемой величины; тогда необходимо механически удалить этотъ слой. Слои песка йодъ фильтрующею пленкою равнымъ образомъ богато заселяются микроорганизмами и способствуютъ очисткѣ фильтруемой воды. Когда напоръ на фильтрѣ измѣняется, напримѣръ, вслѣдствіе грубыхъ разрывовъ фильтрующей пленки, то фильтрующее дѣйствіе болѣе глубокихъ слоевъ песка при нѣкоторыхъ обстоятельствахъ также можетъ бытъ нарушено* * * 17).

Контроль правильности работы фильтровъ производится бактеріологическими анализами воды; однако, для уясненія процесса фильтрованія желательны также планктологическія изслѣдованія.

Въ запасныхъ и уравнительныхъ резервуарахъ въ воду могутъ попадать вмѣстѣ съ пылью мелкіе организмы, однако, при правильной ра-

1в) «Ладожское озеро». Изд. С.-Петербургскаго Городскаго Управленія. 1910; см.

также «Труды УШ Русскаго водопроводнаго Съѣзда», доклады г. г. ІПидловскаго,

Скорикова, Болохонцева, Гримма, Рубеля и Кищинскаго.

17) Изслѣдованіе фильтрующей пленки и водящихся на ией организмовъ см» работу Kemna «Bulletins de la society Beige de (j^ologie*, 1900, Band 13.

;ботѣ всего водопровода вообще, попаданіе ихъ въ разводящую сѣть нѳ -представляетъ никакой опасности18).

Животные организмы, дышащіе воздухомъ, какъ, напр., Lepisma sac-charina, могутъ случайно заползать въ краны водопровода и вымываться оттуда съ водою. Угри (Anguilla vulgaris), въ томъ возрастѣ, когда они 'способны проникать въ песокъ, могутъ проскользнуть черезъ песочные -фильтры.

V

*

Г

\

18) Объ организмахъ, постоянно встрѣчающихся въ фильтрованной водѣ, см.: ,. Kolkwitz «Journal far Gasbeieuchtung und Wasserversorgung* 1907,

Razzeto «Hygienische Rundschau» 1908, Bd. 18.

Біологія сточныхъ водъ и открытыхъ водоемовъ. '

1. Сточныя воды городовъ, поля орошенія, искусственная біологическая очистка.

Вслѣдствіе содержанія бѣлковистыхъ веществъ (полипептидовъ),, углеводовъ, фосфатовъ, соединеній калія и т. д. въ количествѣ около 0,1 процента, городскія сточныя воды представляютъ превосходную питательную среду для сапрофитовъ и сапрозоевъ. Въ сточныхъ водахъ особенно часто встрѣчаются растенія Streptococcus margaritaccus, Sarcina ра-ludosa, Bacterium vulgare, B. coli, Bacillus subtilis, Spirillum volutans, Sp. undula, Beggiatoa alba и др. виды, Lamprocystis roseo-persicina, Polytoma uvella и др., животныя Bodo putrinus, caudatis, saltans, Cercobodo lonqicauda,. 1 rcpomonas rotans, Jlexamitus inflatus, Paramacdum putrinum} Vorticella microstoma, putrina и др. Среди бактерій находятся возбудители гніенія, дѣлающіе воду зловонною, тогда какъ животные органзимы, при весьма слабомъ загнивательномъ воздѣйствіи на воду, обладаютъ, въ общемъ,, весьма значительною способностью уничтожать бактерій. Всѣ организмы, поглощаютъ кислородъ, находящійся въ сточныхъ водахъ въ ничтожномъ количествѣ, и потому содержаніе его скоро доходитъ до нуля1).

Послѣ суточнаго пребыванія сточныхъ водъ въ состояніи покоя, организмы, нуждающіеся въ кислородѣ, соберутся на поверхности, между тѣмъ, какъ остальные останутся болѣе или менѣе равномѣрно распредѣленными въ жидкости или осядутъ на стѣнахъ и особенно па днѣ (см._ рис. 15 фиг. 146). ,

Толпщна и біологическій составъ плавающаго слоя, богатаго скопленіями бактерій („зооглеями"), какъ доказалъ Kolkwitz2), оказываютъ весьма существенное вліяніе на загниваніе и разложеніе. Изслѣдованіе этого можетъ имѣть особенпо важное значеніе въ случаѣ, если собственно загниванія самоочищающейся сточной воды не происходитъ (при выдѣленіи сѣвородорода въ присутствіи Bacterium vulgare и т. под.), однако, вода издаетъ непріятный, тухлый запахъ.

Прозрачность городскихъ сточныхъ водъ до обработки ихъ, выраженная глубиною, на которой еще виденъ бѣлый дискъ или пластина, равна

*) Объ организмахъ, уничтожающихъ бактерій, см. слѣд. работы:

Emmerich unci G-emttnd «Mttnchen. medizin. Wochenschrift» 1904.

Huntemtiller «Archiv filr Hygiene» 1905, Bel. 64.

Schepilewsky «Archiv fttr Hygiene» 1910, Bd. 72.

Stokvis «Archiw ftlr Hygiene» 1909, Bd. 71. .

2) Kolkwitz «Mitteilungen a. d. Konigl. PrUfungsanstalt fiir Wasserversorgung uni Ahwiisserbeseitigung», 1910, Heft 13. Стр. 69.

обыкновенно 5—6 см., послѣ посредственной очистки — 20—30 см., а послѣ хорошей очистки—свыше 1 м.

Очистка сточныхъ водъ на поляхъ орошенія при хорошей почвѣ является однимъ изъ лучшихъ способовъ. Площадь такихъ полей, въ среднемъ, должна быть больше площади города, воды котораго очищаются; на каждаго человѣка требуется около 33 кв. м. іюля (при обще-сплавной канализаціи).

Передъ напускомъ на поля, большая часть жира и осадковъ (кусковъ бумаги, болѣе грубыхъ остатковъ пищи и т. п.) должна быть выловлена изъ воды и затѣмъ продолжительнымъ лежаніемъ въ ямахъ и т. и. (въ среднемъ, въ теченіе года) сдѣлана пригодною для удобренія. Напущенная на поля орошенія жидкость подвергается воздѣйствію бактерій, грибовъ (Stroplmria merdaria. Coprinus stercorarius), личинокъ насѣкомыхъ и червей. Можно считать вполнѣ вѣроятнымъ, что болѣзнетворные микроорганизмы, попадающіеся въ сточной водѣ, при просачиваніи воды на поляхъ орошенія уничтожаются.

Сточныя воды, разсматриваемыя какъ удобреніе, относительно богаты азотомъ, но бѣдны каліемъ и фосфоромъ. Среди травъ, переносящихъ поливку земли большимъ количествомъ сточныхъ водъ, на первомъ мѣстѣ стоитъ Lolium tralicum. (итальянск. райграсъ), далѣе идутъ Phleum рчі tense (Тимофеева трава) и Dactylis gl-omerata; въ хорошіе годы луга можно косить до 7 разъ. Затѣмъ обильная поливка хороша для Rheum thapouticum (ревень) и Apium graveolens (сельдерей). Послѣ посѣва не допускаютъ болѣе орошенія сточными водами: овесъ (Avena sativa), пшеница (Tritl'-ьт ѵиідаге), рожь (ТгШснпг сегеаіе), ячмень (Hordeum ѵи1 gore), свекловица (Bota vulgaris), шпинатъ (Spinacia oleracea), кормовая рѣпа (Brassica rapa), брюква (Brassica napus) и картофель (Solo-num tuberosum), если они не посажены на возвышенныхъ грядкахъ. Кромѣ того, сажаютъ почти всѣ сорта капусты (Brassica oleracea). На откосахъ дренажныхъ рвовъ весьма хорошо растутъ ивы (Salix viminalis).

Зимою вмѣсто постояннаго орошенія полей приходится прибѣгать къ перемежающемуся фильтрованію черезъ нихъ сточныхъ водъ, вслѣдствіе чего результаты очистки нерѣдко ухудшаются, особенно при низкой температурѣ, такъ что въ рвахъ, собирающихъ воду, вытекающую изъ дренажныхъ трубъ, могутъ разростаться грибы Sphaerotilus natans, Мисог и Leptomitus lacteus. Могущій оказаться избытокъ этихъ грибовъ удаляютъ очисткою рвовъ и отведеніемъ водъ изъ пихъ въ большіе рыбные пруды, въ которыхъ продолжается процессъ минерализаціи въ водѣ изъ дрепъ и уничтоженіе попадающихся въ ней болѣзнетворныхъ бактерій 3).

*) Q процессѣ нитрификаціи см. работы С. Н. Виноградскаго и В. Л. Омѳлян-скаго въ «Архивѣ Біологическихъ Наукъ», т. III и слѣд. и въ «Centralblatt filr Bakteriologie Band У и др. См. также Schultz-Schultzensteiu, „Mitteilungen а. d. К. PrUfungsanstalt f. Wasserversorgung“, Heft 2. 1903.

Организмы, годящіеся въ очищенныхъ сточныхъ водахъ, принадлежатъ къ числу мезосаиробныхъ, тогда какъ въ водахъ до очистки обитали полисоиробы.

При обиліи питанія, въ прудахъ съ очищенною сточною водою однофунтовые карпы (Cyprinvs carpi о) и (Tinea vulgaris) въ теченіе одного лѣта увеличиваются до двухъ и трех'ь фунтовъ.

Первоначальныя опасенія, что поваренная соль, содержащаяся въ сточныхъ водахъ въ количествѣ до 1 % и болѣе, можетъ повредить растеніямъ, не основательны, такъ какъ выщелачиваніе солями хлористаго натра питательныхъ веществъ въ. землѣ не имѣетъ значенія при постоянномъ поступленіи новаго удобренія 4).

По процессу и результатамъ очистки сточныхъ водъ, съ полями орошенія весьма сходна искусственная біологическая очистка на оропяае-мыхъ фильтрахъ, при которой сточными водами орошаютъ ве землю, а крупные куски кокса или шлаковъ, лежащіе слоемъ толщиною около 2 метровъ. Организмы, въ изобиліи развивающіеся на поверхности кусковъ шлака или кокса, способствуютъ хорошимъ результатамъ очистки. Искусственные біологическіе фильтры можно разсматривать, какъ доведеніе естественныхъ процессовъ біологической очистки фильтрованіемъ черезъ почву до наибольшей производительности, путемъ подбора наиболѣе пригодной почвы (роль которой играетъ шлакъ или коксъ); при этомъ іцкщессъ очистки происходить интенсивнѣе, и потому требуетъ меньшей площади фильтровъ. Для успѣшнаго хода процесса біологической очистки, существенно необходимы доступъ кислорода воздуха и, вѣроятно, также удаленіе образующейся углекислоты; присутствія свѣта не требуется. Окислительные процессы внутри массы орошаемаго фильтра вызываютъ нѣкоторое повышеніе температуры, способствующее интенсивности біологической очистки.

Къ важнѣйшимъ микроорганизмамъ, паселяющимъ орошаемые біологическіе фильтры принадлежатъ: зооглеи бактерій; Thiothrix піѵеа; Ми-cor; Fusorium; llhizopoden • Badonen, Yorticella microstoma, Epistylis coarcta-ta, OliqochaeUn, Hotifer vulgaris, личинки Psychoda и др.

Почти повсюду на „органической пленкѣ", покрывающей сильно развитую поверхность кусковъ пористаго шлака или кокса, живутъ разнообразные жизнедѣятельные организмы, извлекающіе себѣ питаніе изъ этой пленки каждый по своему выбору, въ зависимости отъ своихъ свойствъ. На біологическомъ фильтрѣ имѣются одновременно благопріятныя условія для развитія самыхъ разнообразныхъ организмовъ: для организмовъ, свободно плавающихъ въ водѣ; для укрѣпляюпщхся неподвижно (на коксѣ) и получающихъ питаніе путемъ осмоса; для притекающихъ со сточною водою микроорганизмовъ, питающихся продуктами разложенія, или иломъ, и для живущихъ въ- воздухѣ насѣкомыхъ, непосредственно

*) См, Marsson. «Mitteilungen...», Heft 4, 1904.

пожирающихъ живые организмы. Отсюда понятно, что на біологическихъ, фильтрахъ происходитъ процессъ не гніенія, но перехода въ гумусъ.

При вытеканіи съ орошаемаго біологическаго фильтра очищенной сточной жидкости, ею постоянно выносятся частицы мути, что предупреждаетъ заиливаніе фильтра. Вмѣстѣ съ ними, конечно, вымываются и бактеріи, среди которыхъ могутъ быть патогенныя, но ихъ можно задержать пропусканіемъ жидкости черезъ песочный фильтръ передъ выпускомъ въ водоемы.

Съ орошаемыхъ біологическихъ фильтровъ, какъ и съ полей орошенія, получается вода мезосалробнаіго характера. ІІа большой станціи для біологической очистки сточныхъ водъ г. Вильмерсдорфа (въ Stalmsdorf). этою водою наполняютъ прудъ для рыбъ и орошаютъ фруктовый садъ, площадью свыше 6 гектаровъ.

Заполняемые искусственные біологическіе фильтры (періодически дѣйствующіе), въ противоположность орошаемымъ, устраиваются изъ мелкаго матеріала равномѣрной крупности н заливаются очшнаем ло сточною волею, а не проходятся отдѣльными струйками ея, какъ орошаемые; ініс.тЬ шзебывапія воды, заполняющей массу фильтра въ теченіе нѣсколькихъ часовъ, эта вода спускается уже очищенною, и фильтръ „отдыхаетъ" нѣсколько часовъ, запасаясь кислородомъ. Качество очистки сточной воды этими фильтрами близко къ капельнымъ фильтрамъ; вообще говоря, степень очистки на періодическихъ фильтрахъ нѣсколько ниже, но равномѣрнѣе, и менѣе зависитъ отъ случайныхъ измѣненіи состава поступающей для очистки воды, чѣмъ на орошаемыхъ фильтрахъ. Организмы, населяющіе оба типа фильтровъ, довольно сходны6).

Далѣе, съ біологической стороны интересенъ процессъ болѣе грубой очистки сточныхъ водъ въ гнилостныхъ бассейнахъ (септикъ-танкахъ), въ которыхъ грязь (осадокъ) постепенно уничтожается, уменьшаясь въ объемѣ путемъ разложенія, а растворенныя въ водѣ вещества начинаютъ минерализоваться; процессъ минерализаціи, конечно, никогда не бываетъ полнымъ, но при нѣкоторыхъ условіяхъ можетъ подвинуться довольно далеко (обыкновенно, напр., амміачныя соли переходятъ въ азотистокислыя). Обыкновенно септикъ-тапкъ устраиваютъ изъ двухъ послѣдовательныхъ отдѣленій, въ первомъ изъ которыхъ (большей емкости) пла- 5

5) О біологіи искусственныхъ біологическихъ фильтровъ си. статьи:

Kolkwitz и Pritakow въ «Mitteilungen а. <1. К. Prilfungsanstalt fttr Wasserver-sorgung und AbwSsserbeseitigung>, Heft 13 (1910).

Marsson—тамъ-же, Heft 4; Emmerling—тамъ же, Heft 1.

«Отчетъ Комиссіи по производству опытовъ біологической очистки сточныхъ-водъ на поляхъ орочненія г. Москвы», работы Я. Никитинскаго и др.

Dunbar. Leitfoden fUr die Abwasserreinigungsfrage. 1907.

Calmette. Reclierches snr l’epuration biologique et chimique des eaux d’^gont.

С. К. Дзержговскій. Къ вопросу о значеніи септическаго бассейна. «Архивъ Біологическихъ Наукъ», т. XIII. •

иаюіція въ водѣ вещества разлагаются и осаждаются, и во второе поступаетъ вода, не содержащая крупныхъ примѣсей; здѣсь выпадаетъ еще часть мути. Всѣ процессы въ септикѣ происходятъ безъ доступа воздуха („анаэробные процессы"), такъ какъ примѣси, болѣе легкія, чѣмъ вода, ьапр. жиръ и мн. др., пднимаются на поверхность и съ теченіемъ времени образуютъ непроницаемую для воздуха корку; доказано, что результаты этихъ процессовъ весьма значительны0). Тамъ, гдѣ имѣются подъ руками естественные пруды, которыми можно было бы воспользоваться, какъ гнилостными бассейнами, ихъ слѣдуетъ предпочитать искусственнымъ резервуарамъ (танкамъ), потому что общія жизненныя условія, вызывающія процессы разложенія, болѣе раззиты въ естественной обстановкѣ, и при нихъ гніеніе пойдетъ энергичнѣе. Изученіе сильно загрязненныхъ деревенскихъ прудовъ показало, что въ присутствіи „Еидіепа viridis на поверхности и по образованіи непроницаемой корки хотя бы по окружности пруда, могутъ совершаться также аэробные процессы, которые доведутъ до конца минерализацію нѣкоторыхъ веществъ, доведенную только до половины процессами анаэробными.

Разложеніе грязевыхъ осадковъ (ила) состоитъ, главнымъ образомъ, въ переработкѣ клѣтчатки въ газы (метанъ и водородъ) бактеріями Bacillus cellulosae methanicus и Bacillus cellulosae hydroqenicusf при одновременномъ образованіи жирныхъ кислотъ. Наряду съ этими бактеріями работаетъ маслянокислая бактерія (Bacillus amylobacter), образующая, кромѣ масляной кислоты, еще небольшія количества уксусной и муравьиной кислотъ. Возможно, что при разложеніи въ илѣ бѣлковины часть сѣры переходитъ не въ сѣроводородъ, а въ болѣе сложныя соединенія.

На практикѣ весьма важно получить невонючій и легко высыхающій осадокъ (илъ), что достигается, налр., въ т. наз.Эмшерскихъ отстойникахъ. Указанное требованіе сводится, иными словами, къ переводу осадка изъ коллоидальнаго состоянія, при которомъ онъ содержитъ много воды, въ болѣе бѣдное водою состояніе гумуса7).

Измѣненія растворенныхъ въ водѣ веществъ, происходящія главнымъ образомъ во второмъ отдѣленіи гнилостныхъ резервуаровъ, соотвѣтствуютъ, въ общемъ, разложенію способныхъ къ гніенію веществъ, и процессы сходны съ вышеописанными8).

Какъ мы упоминали, на поверхности гнилостныхъ бассейновъ обыкновенно образуется корка изъ плаваюиціхъ веществъ, часто достигающая

®) Rubner. «ArcJhiv far Hygiene» 1903, Band 46.

В. Оыелянскій. Der Kreislauf des Schwefels («Handbuch der Tecbniscben Myko-logie" 1904, Band 3, S. 214). „Die Zellnloseg&rung» ('«Gentralblatt fiir Bakteriologie», Band. YГП).

') Объ ѳтомъ процессѣ см. Potoni6 Die Sapropelite. cAbh. d. Konigl. Preuss. Geo log. L&rdesanstalt.» 1908, Heft 65, стр. 1—261.

См. также. Favre. «Gesundheits Jngenieur» 1907.

в) Отмѣтимъ изслѣдованія Weldert no обработкѣ сточныхъ водъ и грязи съ добавленіемъ нитратовъ («Mitteilungen.. . Heft 13, 1910).

значительной толщины; ее составляютъ, собственно, отбросы процесса обращенія грязи (ила) въ перегной. На этой коркѣ кишатъ Мисог, РйоЪо-lus, РепісіІНит, Aspergillus, Oidium, Caprinus, Stropharia и др.; современемъ корка иногда прорастаетъ травою.

Послѣ всего вышесказаннаго, мы видимъ, что очистка воды можетъ вестись тремя способами: аэробною обработкою, анаэробною и соединеніемъ той и другой; послѣдній способъ, (нанр., послѣдовательная обработка сточныхъ водъ въ септикѣ и на біологическомъ фильтрѣ) даетъ пашгучшіе результаты.

Во всѣхъ указанныхъ случаяхъ стараются усилить развитіе біологическихъ процессовъ въ водѣ; но бываютъ случаи, когда требуется задержать ходъ этихъ процессовъ, а именно случаи, когда способная къ гніенію, но еще не разложившаяся до зловонія сточная жидкость направляется непосредственно въ рѣки (или вообще водоемы) съ большимъ расходомъ воды, гдѣ она исчезаетъ въ разбавляющей ее массѣ воды и затѣмъ подвергается процессамъ самоочищенія водоема.

2. Сточныя воды фабрикъ и заводовъ.

Сточныя воды городовъ, сахарныхъ заводовъ и фабрикъ, перерабатывающихъ клѣтчатку, несмотря на различіе ихъ химическаго состава, вызываютъ при спускѣ въ рѣки (нанр., въ Эльбу) одинаковыя біологическія измѣненія свойствъ рѣчной воды и создаютъ одинаковую біологическую картину, откуда можно сдѣлать заключеніе, что рѣка сглаживаетъ разницу химическаго состава этихъ трехъ видовъ сточныхъ водъ, и затѣмъ очищаетъ ихъ путемъ одинаковыхъ біологическихъ процессовъ. Всѣ эти три вида сточныхъ водъ вызываютъ, нанр. въ Эльбѣ, появленіе на берегахъ Fphacrotilus natans, а въ другихъ мѣстностяхъ также Leptomitus lacteus (появляется еще въ дренажныхъ каналахъ полей орошенія). Въ сточныхъ водахъ целлулозиыхъ фабрикъ часто находятъ кромѣ того Fusorium (aqueductuum), вслѣдствіе обычной кислой реакціи этихъ водъ. Болѣзнетворные организмы, понятно, могутъ попадать въ водоемъ нормально только изъ городскихъ стоковъ.

Городскія воды легко загниваютъ, воды же съ сахарныхъ заводовъ проявляютъ замѣтную склонность къ молочнокислому броженію, вслѣдствіе высокаго содержанія въ нихъ углеводовъ; гніеніе ихъ начинается только послѣ уменьшенія кислотности прибавленіемъ щелочей. Стоки целлулозиыхъ фабрикъ не стремятся ни къ броженію, ни къ затаиванію, такъ какъ они содержатъ хотя и питательныя органическія вещества, по но большей части съ трудомъ разлагающіяся; повидимому, въ тѣхъ случаяхъ, когда по какой-либо причинѣ сульфиты ихъ перейдутъ въ сульфаты (что, однако, бываетъ рѣдко), въ нихъ начинается развитіе сѣроводорода, при посредствѣ Microspira desnlfuricans. Въ виду медленности разложенія сточныхъ водъ целлулозныхъ фабрикъ, вообще говоря, нежела-

тельно спускать ихъ прямо въ рѣку и подвергать только естественному самоочищенію рѣки, такъ какъ вода рѣки получаетъ замѣтный характеръ сточной воды и долго пе въ состояніи освободиться отъ черной окрас-2Ш и древеснаго запаха.

Слѣдуетъ опасаться подобнаго появленія стойкихъ соединеній сѣроводорода также при выпускѣ въ рѣку значительныхъ количествъ лгво-<одной сѣрной кислоты, если она не можетъ перейти въ гипсъ.

По способности разлагаться, съ городскими стоками сходны стоки пивоваренныхъ, солодовыхъ, крахмальныхъ и др. заводовъ9). Чрезмѣрный впускъ стоковъ, содержащихъ органическія примѣси, можетъ вызвать вымираніе рыбъ въ водоемѣ, вслѣдствіе сильнаго уменьшенія содержанія свободнаго кислорода.

Совсѣмъ иными свойствами обладаютъ сточныя воды, содержащія минеральныя вещества, напр., поваренную соль или нѣкоторыя соединенія калія, какъ воды соляныхъ или угольныхъ копей.

Поваренная /соль, даже при высокомъ ея содержаніи, легко переносится морскими организмами и нѣкоторыми растеніями, а для иныхъ опа даже необходима; многія бактеріи точно также не гибнутъ даже отъ содержанія соли въ водѣ около 8%.

Однако, преобладающее большинство растеній страдаетъ отъ поваренной соли уже при 500 мгр. въ литрѣ водѣ і0 *). Травы, овощи и плодовыя растенія легко переносятъ 0,1% соли, если въ то же время они получаютъ удобреніе п). Повышеніе содержанія поваренной соли въ водѣ само но себѣ, а ровно и связанныя съ нимъ измѣненія осмотическаго состоянія клѣтокъ въ извѣстныхъ границахъ безвредны; такъ, напр. въ питательномъ растворѣ Кпор’а содержаніе 0,2% соли дѣйствуетъ благопріятно. Въ питьевую воду для скота допускается примѣшивать не •свыше 0,2% соли. #

Содержаніе нѣкоторыхъ соединеній калія дѣйствуетъ, въ общемъ, хуже, чѣмъ растворы поваренной соли12).

Соединенія цинка при достаточномъ содержаніи его вызываетъ у многихъ растеній (особенно у овса и сахарной свекловицы) желтую окраску, вслѣдствіе измѣненій хлорофилла.

Свшіецъ, норидимому, не ядовитъ для животныхъ и растительныхъ организмовъ, но замедляетъ ихъ ростъ.

°) ІІо эюму вопросу см. Konig. Die Verunremigung der GewRsser. 1899.

Рядъ статей разныхъ авторовъ въ журналѣ «Wasser und Abwasser*.

l0) Otto. «Zeitschrift fttr Pflanzenkrankhciten», 1904, Bond 14. стр. 136 и 262.

1J) См. указанную работу K6nig (примѣч. 9).

1S) Ohlmuller. , Arbeiten a. d. K. Gesuudlieits-Amt“, 1900, Bd. 17; 1907, Bd. 25. Glotzbacb. Tiber die Schmeckbarkeit der gewShnlichen ‘Wasserverunrcinigungen. Dissertation. 'Wurzbourg. 1908.

3. Самоочищеніе водоемовъ, въ особенности рѣкъ.

Процессы самоочищенія водоемовъ считались лѣтъ 50 тому назадъ-чисто физикохимическими; лѣтъ 30 тому назадъ ихъ стали считать также бактеріологическими, а лѣтъ 10—20—кромѣ того характерными бо-такически-зоологическими. Для выясненія вопросовъ самоочищенія пришлось примѣнить всѣ отрасли естествознанія.

Подъ самоочищеніемъ естественныхъ водоемовъ понимаютъ ихъ способность въ короткое время перерабатывать разлагающіяся вещества такимъ образомъ, что первоначальная чистота водоема вновь возстановля-ется. Такъ какъ мы разсматриваемъ здѣсь главнымъ образомъ біологік> этого процесса, то можемъ сказать короче: біологическое самоочищеніе состоитъ въ уничтоженіи условій, благопріятствующихъ развитію поли-сапробныхъ организмовъ. Понятіе о полисапробноети не всегда совпадаетъ съ понятіемъ о загниваемости, напримѣръ, сложныя органическія, красящія вещества не гніютъ въ водѣ, но могутъ быть разрушаемы поли-сапробными организмами.

Наряду съ загрязненіемъ водоемовъ стоками городовъ, селъ, фабрикъ и т. д., имѣетъ мѣсто и самозагрязненіе водоемовъ, вызываемое естественнымъ гніеніемъ грязи, разложеніемъ водяныхъ растеній, смытыми въ воду улитками, опавшими листьями и т. д. По біологической: картинѣ, искусственное загрязненіе сходно съ усиленнымъ естественнымъ, чѣмъ сказано, что какихъ либо новыхъ формъ въ загрязненныхъ стоками водоемахъ не появляется. Видовыя названія, какъ putrinus, sa-prophiles, cloacae, faccalis, ureae, infusionum, обозначаютъ организмы, которые встрѣчаются и въ естественныхъ условіяхъ водоемовъ, не затронутыхъ культурою и человѣкомъ; но въ сточныхъ водахъ они встрѣчаются въ значительно большемъ числѣ.

Разсматривая постепенное исчезновеніе (переработку) въ водѣ способныхъ разлагаться веществъ, можно различать во всякомъ водоемѣ, три части (зоны):

a) зона сточныхъ водъ, населенная полисаробныма организмами;

b) переходная зона, съ мезосапробными организмами;

c) зона чистой воды, съ олигосапробными организмами.

а) Зона сточныхъ водъ, илгі зона полисапробовъ.

Эта зона, въ біологическомъ отношеніи, отмѣчается прежде всего обиліемъ Schizomycetes, бактерій, Flagellata (по большей части уничтожающихъ бактерій) и Ciliata. Число зародышей ихъ, способныхъ развиваться на обыкновешюй питательной желатинѣ, часто превосходитъ, милліонъ въ 1 куб. см. воды. При высокомъ содержаніи въ водѣ полисапробовъ, число В. соіі не всегда бываетъ высоко: папр., въ сточныхъ водахъ сахарныхъ заводовъ и целлулозиыхъ фабрикъ и т. п.; содержаніе-

9i. coli велико только въ городскихъ сточныхъ водахъ. Въ полисапробной ^онѣ рѣкъ, ручьевъ и т. д. наиболѣе распространенъ видъ Schizoimycetes .Sphaerotilus natans (см. фиг. 131, рис. 5 и фиг. 146, рис. 6), образующій ■слизистую, бѣловатую, мохнатую опушку на берегу. Сѣробактеріи находятся въ этой зонѣ главнымъ образомъ изъ за присутствія сѣровЬдо-рода. Этотъ послѣдній по большей части скоро разрушается въ водѣ, гакъ что важнѣйшею біологическою характеристикою полисапробной «зоны остается об]>азовавшаяся бахрома.

Въ химическомъ отношеніи эта зона отличается преобладаніемъ процессовъ редукціи и расщепленія, недостаткомъ или ничтожнымъ содержаніемъ кислорода, обиліемъ углекислоты и сравнительно высокимъ содержаніемъ сложныхъ питательныхъ веществъ (пептоидовъ и аминовыхъ кислотъ), содержащихъ азотъ и способныхъ къ разложенію; характернымъ признакомъ служитъ развитіе извѣстныхъ организмовъ (см. •фиг. 146), которыхъ можно назвать живыми реагентами.

Грязевой осадокъ этой зоны весьма богатъ сѣрнистымъ желѣзомъ; такъ какъ онъ способенъ загнивать, то можетъ вредпо повліять на стоя-чцую подъ нимъ воду, и постоянною отдачею продуктовъ гніенія можетъ поддерживать процессъ самоочищенія въ состояніи динамическаго равновѣсія. Но окончаніи гніенія въ грязевомъ осадкѣ, сѣрнистое желѣзо переходитъ обыкновенію въ гидрата» окиси желѣза, но лишь медленно, такъ какъ для этоіго требуется много кислорода, а онъ рѣдко бываетъ въ изобиліи на днѣ водоема.

Чтобы зона стала полисапробною, важно какъ качество, такъ и количество питательныхъ веществъ въ водѣ, такъ какъ эти вещества должны •<быть подходящими для питанія полиеанробпыхъ организмовъ и должны находиться въ достаточномъ количествѣ для ихъ размноженія.

При спускѣ небольшого количества сточныхъ водъ въ водоемъ съ совершенію чистою водою, процессъ самоочищенія можетъ начаться съ мезосапробами.

Въ полисапробной зонѣ слѣдуетъ различать воды, способныя загнивать (сточныя іюды), отъ водъ, содержащихъ способныя къ гніенію вещества, но въ такомъ ничтожномъ количествѣ, что само по себѣ загниваніе не можетъ начаться (рѣчныя воды). Въ первыхъ водахъ, если онѣ предоставлены самимъ себѣ, происходитъ сначала интенсивное гніеніе, а затѣмъ медленная минерализація; въ послѣднихъ, напротивъ, не будетъ никакого гніенія, но сразу начнется быстрая минерализація, благодаря присутствію въ природѣ разнообразныхъ организмовъ.

Процессъ перегниванія, происходящій въ разжиженной сточной водѣ при самоочищеніи, никогда нельзя сравнить по интенсивности очистки съ такимъ же процессомъ при искусственной біологической очисткѣ сточныхъ водъ; въ послѣднемъ случаѣ загниваніе неразбавленной

СТОЧНОЙ ВОДЫ МОЖеТЪ ПРОИЗОЙТИ ВЪ 10 МИНУТЪ. ЕСЛИ ВЪ рѣкѣ CO CK0J3O-

і тью теченія въ 1 метръ въ секунду развитіе грибовъ сточныхъ водъ

(полисапробныхъ)на берегахъ прекращается на 2 километра ниже мѣста спуска стоковъ, слѣдовательно, пребыванія сточныхъ водъ въ рѣкѣ въ теченіе 33 минутъ достаточно, чтобы сдѣлать невозможнымъ развитіе полисапробпыхъ грибовъ, безъ участія въ процессѣ очищенія видимыхъ или незамѣтныхъ притоковъ. Хотя здѣсь проявляется также-значительная самоочищающая способность рѣкъ, однако, съ другой стороны, слѣдуетъ отмѣтить ошибочность мнѣнія, будто безъ самоочищеніи рѣки превратились бы въ клоаки. Подъ понятіе „клоачныхъ1* подходятъ-воды, въ которыхъ, прежде всего, происходитъ гніеніе и имѣется сильная муть; но такими будутъ только сточныя воды съ такимъ слабымъ, разжиженіемъ, какое рѣдко имѣетъ мѣсто въ рѣкахъ съ сильнымъ теченіемъ, какъ, напр., Рейнъ. Большая скорость теченія способствуетъ еще тому, что осадки изъ сточной воды не отлагаются, а переносятся впередъ. Поэтому физическій факторъ—теченіе рѣки весьма важенъ для ея самоочищенія. Въ августѣ 1904 г., при наинизшемъ стояніи воды, вода въ Эльбѣ немного ниже мѣста спуска стоковъ г. Дрездена, при слабой мутности, ни въ одномъ мѣстѣ не загнивала, и только въ одной бухтѣ, гдѣ вода застаивалась, появилась разлагающаяся органическая пленка изъ Oscillatoria, Beggiatoa и т. под.13). Послѣднее обстоятельство указываетъ на неблагопріятное вліяніе застаиванія на воду, содержащую-примѣси, такъ какъ создаются совершенно иныя условія, чѣмъ въ водѣ текучей.

Въ то время какъ измѣненія въ стоячихъ бухтахъ рѣкъ носятъ лишь мѣстный характеръ, стоячія озера или даже озера съ притекающими шш истекающими рѣками могутъ настолько измѣнить общія свойства воды, особенно вслѣдствіе истощенія кислорода въ водѣ, что рыбы въ нихъ вымираютъ.. Опасность эта особенпо сильна зимою, когда вода покрыта льдомъ (мѣшающимъ доступу кислорода). Кромѣ того, при случайныхъ добавочныхъ загрязненіяхъ гнилостными хлопьями грибовъ или скопленіями алыъ и т. д. могутъ произойти неудобства другого рода, иапр., образованіе грязевыхъ отмелей, появленіе зловонія, особенно* у мельницъ, и засореніе рыболовныхъ сѣтей. Этого рода неудобства обыкновенно устраняются половодьемъ на болѣе или менѣе продолжительный срокъ.

Водовороты, вызываемые гребными винтами судовъ, могутъ подымать грязевые осадки изъ бухтъ и постепенно передвигать ихъ по рѣкѣ.

Половодье можетъ иногда дѣйствовать вредно, а именно если на днѣ отложились ядовитыя вещества, то при высокихъ водахъ они могутъ быть нанесены на прибрежныя обрабатываемыя ноля, которымъ могутъ, повредить, разлагаясь на нихъ.

Непродолжительные застои воды, которые испытываютъ стоки Гамбурга въ Эльбѣ вслѣдствіе приливовъ и отливовъ, не только не вредны»

**) Kolkwitz und Ehrlich. „Mitteilungen. . . 1907, Heft 9.

но, напротивъ, ускоряютъ процессъ самоочищенія, усиливая перемѣшиваніе сточныхъ водъ съ рѣчными. Этотъ факторъ—хорошее перемѣшиваніе—вообще, весьма важенъ; но онъ не вездѣ приводитъ къ желательному результату. Иногда (налр., въ средней части Эльбы) боковые притоки, какъ естественные, такъ и изъ сточныхъ каналовъ, часто текутъ долгое время вдоль берега, не смѣшиваясь съ водами рѣки. Рѣка Saale,. богатая хлористымъ натріемъ, отъ своего впаденія въ Эльбу (у ВагЬу) и до Магдебурга образуетъ въ Эльбѣ самостоятельное течей if?, не пере-мѣшітаясь съ остальною массою водъ Эльбы. При спускѣ сточныхъ водъ обыкновенно доводятъ сточныя трубы, по возможности, до фарватера рѣки, особенно тамъ, гдѣ рѣка катится съ силою и поэтому примѣси распредѣляются на разныхъ глубинахъ. Выпускъ сточныхъ водъ близъ дна водоема нерѣдко позволяетъ также устранить распространеніе дуррого запаха.

. Перейдемъ ко второй ступени процесса біологическаго самоочищенія.

Ь) Переходная зона, или мезосапробная.

Здѣсь процессъ очистки подвинулся до средины. Въ этой зонѣ слѣдуетъ различать два отдѣла: первый отдѣлъ, а—мезосапробная зона, заканчиваетъ область сточныхъ водь, а второй, £—мезосапробная зона, начинаетъ, область чистыхъ водъ. Первый отдѣлъ обыкновенно характеризуется развитіемъ Schizophycea, Eumicetes, далѣе, Anthophysa vegetans, Sientor voeruleus, Carchesinm lachmanni и др. Содержаніе зародышей бактерій еще значительно; оно выражается сотнями тысячъ. Хороигимъ примѣромъ а—мезосаиробной зоны служатъ дренажныя канавы съ невполнѣ очищенною водою. Второй отдѣлъ ({£) отличается многочисленностью Piatomacea и ігѣкоторыхъ видовъ Chlorophycea, далѣе развитіемъ Rhizo-poda, нѣкоторыхъ Сіііаіа, различныхъ Rotatoria и др. Число бактерій на питательной желатинѣ нормально бываетъ менѣе ста тысячъ въ 1 куб. см. Какъ примѣръ этого отдѣла, можно указать дренажныя канавы съ хорошо очищенною водою.

Организмы, населяющіе мезосалробную зону, обыкновенно весьма многочисленны и разнообразны; число характерныхъ для нея животныхъ и растительныхъ организмовъ доходитъ до 400, и въ томъ числѣ гораздо больше высшихъ организмовъ, чѣмъ въ зонѣ сточныхъ водъ. Многія рыбы могутъ водиться въ мезосапробной зонѣ, если только есть до статочное питаніе. Всѣ организмы, населяющіе эту зону, переносятъ слабое вліяніе стоковъ и нѣкоторыхъ продуктовъ разложенія, а многіе даже предпочитаютъ такія условія.

Въ химическомъ отношеніи, для разсматриваемой зоны характерны прежде всего процессы окисленія какъ въ водѣ, такъ, по большей части, и въ грязевомъ осадкѣ. Одержаніе свободнаго кислорода въ водѣ значительно; оно можетъ, особенно въ а—зонѣ, сильно понижаться въ темныя

ночи, но въ солнечные дни нерѣдко приближается къ состоянію насыщенія. j I * 1 і

Питательныя вещества, важныя для большинства характерныхъ для зоны организмовъ, должны находиться между аспарагиномъ и мочевиною и принадлежатъ къ числу амміачныхъ солей органическихъ кислотъ. Аспарагинъ, ио наблюденіямъ Kolkwitz’а 14), можетъ вырабатываться еща <■'>!"ins lacteus, принадлежащимъ къ этой зонЬ. а органнчгскія кислоты—нѣкоторыми видами Chlamydomonas, Scenedesmus acutus, Sticho coccus и цр.13). Со стороны физіологіи питанія' существуетъ нѣкоторое сходство (въ извѣстныхъ пунктахъ поразительно большое) между альтами и грибами (включая отчасти и бактерій), изъ котораго Петтенко-феръ, основываясь на наблюденіяхъ имѣвшихся въ его время въ меньшемъ числѣ, чѣмъ теперь, хотѣлъ вывести теорію самоочищенія, какъ результата процесса питанія 16).

Kolkwitz пришелъ къ выводу, что извѣстный составъ планктона сопровождается опредѣленными бактеріями, которыя развиваются вмѣстѣ съ нимъ при одинаковомъ органическомъ питаніи. Поэтому слѣдуетъ опредѣлять содержаніе въ водЬ какъ бактерій, такъ и альгъ, входящихъ въ составъ планктона, и притомъ устанавливать также число водорослей, питающихся бактеріями (такъ какъ эти водоросли важны въ гигіеническомъ отношеніи). Для изученія этого вопроса Kolkwitz изслѣдовалъ самые разнообразные водоемы (пользуясь планктонною камерою, емкостью } куб. см.; см. фиг. 138) и установилъ, что въ куб. см. воды рѣкъ, озеръ и т. д. часто содержится большее число клѣточекъ водорослей, чѣмъ за-]юдышей бактерій. Приведемъ слѣдующія цифры.

Количество клѣточекъ планктонныхъ альгъ въ 1 куб. см. воды.

Прудъ (лужа) у Weissensce близъ Берлина (во время изслѣдованія

о.—мезосапробная вода) около 1000000 (CMorella).

Lktzensee близъ Берлина (Д—мезосапробная) 400000 (Oscillatorіа, Agardhii).

Озеро Ниndekehlensec близъ Берлина (апрѣль) 7000 (Eudorina и Ste-ph anodise us).

Wa-nnsee близъ Берлина (декабрь) 70 (Melosira granulata и др.).

Небольшой прудъ въ Riesenbicrge (августъ) 6 (Desmidiaceae).

Каналъ Felton близъ Берлина (іюнь) 154000 {Melosira granulata).

Р. Spree у Берлина (февраль) 200 (Asterionella и Diatoma)y

Р. Эльба у Schmilka (августъ) 14500 (зеленыя альги).

Р. Эльба у Ріта (октябрь) 200 (разнаго рода).

•

14-) Kolkwitz L andwittsclioft Johrbuch. 1909. Band. б. Стр. 449.

1*) Loew. „Archiv fUr Hygiene», 1891, Bd 12.

Bokorny. «Archiv filr Hygiene», 1894, Bd. 20.

ie) Pettenkofer. «Archiv fUr Hygiene* 1891, Bd. 12.

Р. Рейнъ у Assmannshauscn (декабрь) 100 (Oscillatoria rubescens и др.).

Neisse у Forst(Lausitz)40(разнаго рода, всего больше зеленыхъ альгь).

Эдеръ у Herzhamn (Hessen-Nassau) 10 (тоже).

Кромѣ іч)го, почти повсюду въ каждомъ куб. см. попадались виды, [уничтожающіе бактерій, хотя бы въ одномъ экземплярѣ1').

Изъ приведеннаго перечня слѣдуетъ, что содержаніе планктона въ подѣ горныхъ рѣкъ и небольшихъ, обладающихъ теченіемъ, горныхъ озеръ ничтожно по сравненію съ сравнительно спокойными водами равнинъ; оно бываетъ незначительно даже при высокомъ уровнѣ воды, который обыкновенно повышаетъ содержаніе планктона. Такъ, въ Рейнѣ, съ его возвышенными верховьями и разнообразными притоками, содержаніе живого планктона гораздо меньше, чѣмъ въ Эльбѣ, притоки которой весьма однообразны.

Зимою содержаніе планктона бываетъ, вообще говоря, ниже, чѣмъ въ теплое время года, такъ какъ холода задерживаютъ развитіе многихъ растеній.

Слѣдуетъ опредѣлять еще общее содержаніе въ водѣ всякаго рода планктона, который состоитъ изъ организмовъ, песка, отбросовъ и продуктовъ разложенія и т. д., такъ какъ его масса сама по себѣ можетъ дать важныя указанія на содержимое стоковъ, (напр., тамъ, гдѣ въ водоемъ попадаетъ со стоками много волоконъ разнаго орда. Въ такихъ случаяхъ особенно рекомендуется опредѣлять содержаніе планктона въ 1 куб. см. воды. Приведемъ нѣкоторыя цифры (полученныя расчетомъ изъ изслѣдованія 50 литровъ воды.)18).

Содержаніе планктона въ рѣчной водѣ, на 1 куб. метръ.

Havel близъ Берлина (іюль) Neisse выше Forst (іюнь) Эльба у Магдебурга (іюнь)

До центрифугированія.

18 куб. см. 80 куб. см. 16 куб. см.

Послѣ центрифугированія.

14 куб. СМ.

34 куб. см.

9 куб. см.

Содержаніе планктона въ р. Эльбѣ (на 1 куб. м., послѣ центрифугированія; въ ноябрѣ 1905 г.).

У Штандау 16 куб. см., изъ нихъ около 3 куб. см. Sphaerotitus.

У Дрездена (ниже его) 28 „ „ „ „ 1 „ „

У Виттенберга 10 куб. см.

У Магдебурга 10 ,

У Гамбурга (выше города) 4 * 1

я

я

1Т) О значеніи планктона для самоочищенія водоемовъ см. Kolkwitz, Mitteilun-gen..., Heft 14 (1911).

1S) Описанія методовъ взятія и изслѣдованія пробъ, а равно и* библіографическія указанія, см. ниже.

Планктонъ въ рѣкѣ Havel состоитъ преимущественно изъ организмовъ, въ Neisse—преобладаютъ безжизненныя частицы, въ Эльбѣ смѣша-кые организмы, отбросы и т. д. Содержаніе планктона въ Эльбѣ было не очень значительно по объему, чему приходится удивляться, такъ какъ, благодаря сильному теченію рѣка взмучиваетъ и несетъ взвѣшенными даже часть частицъ, ранѣе отложивишхся на дно и образовавшихъ осадки. Вѣроятно, въ Эльбѣ происходитъ энергичное разложеніе органическихъ веществъ и отбросовъ, которые иначе должны были бы находиться въ ней въ большомъ количествѣ, такъ какъ города Прага, Карлсбадъ, Дрезденъ, Торгау, Виттенбергъ, Еиттерфельдъ, Дессау, Эрфуртъ, Іена, Вейсенфельзъ, Мерзенбургъ, Галле, Лейпцигъ, Гальберштадтъ и др. спускаютъ въ Эльбу выше Магдебурга свои сточныя воды, болыиек> частью лишь послѣ грубаго освѣтленія.

Значеніе планктона въ процессѣ самоочищенія усиливается благодаря содержанію хлорофилла во многихъ растеніяхъ, входящихъ въ составъ планктона, и выработкѣ имъ кислорода въ присутствіи свѣта. Если, напр., помѣстить планктонъ, состоящій изъ Diatoma, Melosira или другихъ растеній, въ стаканъ съ водою, слоемъ толщиною въ 2—3 мм. надъ дномъ стакана, то при свѣтѣ черезъ нѣсколько секундъ начнется выдѣленіе изъ планктона пузырьковъ кислорода, которые будутъ подниматься БЪ водѣ 19).

При очисткѣ на орошаемыхъ біологическихъ фильтрахъ, подобнаго полезнаго дѣйствія планктона не имѣется, такъ какъ фильтры эта не имѣютъ планктона въ собственномъ смыслѣ слова; въ этомъ случаѣ кислородъ для окисленія проникаетъ изъ атмосфернаго воздуха черезъ грубыя поры матеріала фильтровъ (шлака и т. п.).

Бактеріи и живой планктонъ, благодаря физіологіи питанія ихъ, чрезвычайно чутко реагируютъ на специфическія (для каждаго вида этихъ микроорганизмовъ) химическія вещества, и потому могутъ быть весьма хорошо использованы для изслѣдованія воды- Въ то время, какъ химическій анализъ воды съ трудомъ обнаруживаетъ присутствіе сотыхъ долей миллиграмма многихъ веществъ въ литрѣ воды, бактеріологическій и планктологическій способъ изслѣдованія можетъ дать достаточныя указанія, отчасти выраженныя числами, даже при гораздо меньшемъ содержаніи этихъ веществъ, потому что при такихъ изслѣдованіяхъ содержаніе одного миллиграмма какого-либо химическаго вещества въ водѣ ведетъ къ развитію многихъ тысячъ или даже милліардовъ ми-кроорганзимовъ, каждый изъ которыхъ можетъ быть обнаруженъ и сосчитанъ.

Обь иныхъ, не біологическихъ, причинахъ пересыщенія воды кислородомъ— см. статьи.

Dost, въ .Mitteilungen а. d. К. Prilfungsanstalt fttr Wasserversorgung», Heft 7, и Grosse-Bohle, тамъ же, Heft 14.

Наконецъ, наше чувство обонянія также обыкновенно тонко реагируетъ на запахи, и можетъ оказать намъ помощь при изслѣдованіи водоемовъ.

Въ рѣкахъ запахъ особенно отчетливо чувствуется у плотинъ, гдѣ вода часто разбрызгивается мелкими струйками и выдѣляетъ при этомъ пахучія вещества. Вода, примѣси въ которой только отчасти минерализованы, напр., въ мезосапробной зонѣ, обычно имѣетъ тухло-землистый запахъ; если въ ней много планктона, то можетъ возникнуть запахъ рыбы, свойственный многимъ планктоннымъ организмамъ. Вода съ сильно-тухлымъ запахомъ окрашена по большей части въ желтоватый или черноватый цвѣтъ, если только къ ней не примѣшаны искусственныя красящія вещества. Такая вода склонна къ образованію остающейся пѣны; однако, въ каждомъ случаѣ необходимо выяснить причину возникновенія пѣны, потому что нѣкоторыя чистыя воды также пѣнятся, напр., воды Nordsee у Norderney и вода Plauesche See, озера, образуемаго уширеніемъ рѣки Havel у Бранденбурга; въ обоихъ этихъ случаяхъ пѣна вызывается слизистыми примѣсями въ водѣ.

Изслѣдованіе организмовъ близь плотинъ обыкновенно также даетъ цѣнныя указанія для изученія рѣки, такъ какъ многія скрытыя свойства воды проявляются у плотинъ.

с) Зона чистой воды, или олигосапробная.

Зона чистой воды интересна, съ гигіенической стороны, уже не для вопросовъ удаленія сточныхъ водъ, а для вопросовъ водоснабженія (водою изъ открытыхъ водоемовъ). Основною характеристикою ея служитъ полная законченность процессовъ минерализаціи; здѣсь не имѣетъ больше мѣста ни одинъ изъ болѣе или менѣе энергичныхъ процессовъ самоочищенія, по крайней мѣрѣ въ свободномъ живомъ сѣченіи воды (т. е. не у береговъ или дна). Біологическая жизнь весьма богата. Характерно для зоны появленіе нѣкоторыхъ видовъ Peridianales, особенно Charales, затѣмъ принадлежащихъ къ планктону видовъ Ciliata, Rotatoria И Crustacea 20)

Число бактерій, развивающихся на обыкновенной питательной желатинѣ, нормально меньше 1000 въ 1 куб. см., если не попадутъ занесенные виды.

Далѣе, характерна бѣдность планктонными Schizomycetes, и, понятно, отсутствіе полисапробовъ. Чистыя озера, въ водѣ которыхъ не происходитъ вовсе процесса минерализаціи, причисляются также къ разсматриваемой зонѣ.

Въ химическомъ отношеніи слѣдуетъ отмѣтить, что содержаніе органическаго азота обычно не превосходитъ 1—2 мгр. въ литрѣ; содержаніе

и) Kolkwitz und Marsson. «Internat. Revue d. gesamt. Hydrobiologie und Hydro» graphie», 1909, Bd. 2.

органическихъ веществъ, измѣренное расходомъ марганцовокислаго калія, также ничтожно, и повышается только въ болотистыхъ водахъ. Колебанія содержанія раствореннаго кислорода невелики.

Среди химическихъ процессовъ въ этой зонѣ уже не преобладаютъ ■быстро совершающіяся измѣненія органическихъ веществъ; на общую картину органической жизни зоны могутъ оказать вліяніе минеральныя вещества, напр., тѣ, которыя обусловливаютъ степень жесткости воды. Соли желѣза и марганца могутъ въ значительномъ количествѣ перерабатываться (фиксироваться) желѣзобактеріями (Chlamydolhri-x, Сіо-nothrix и S-iderocapsa).

Воды какъ этой, такъ и вышеописанныхъ зонъ имѣютъ щелочную реакцію, если только нѣтъ высокаго содержанія углекислоты или гумусовыхъ (гуминовой или ульминовой) кислотъ.

Азотосодержащія органическія питательныя вещества, какъ уже указывалось, встрѣчаются лишь въ видѣ слѣдовъ, или даже вовсе отсутствуютъ; напротивъ, преобладаютъ по большей части неорганическія амміачныя соли, а иногда также разныя степени ихъ окисленія.

Прозрачность воды, измѣряемая глубиною, на которой видна бѣлая доска, по большей части значительна, исключая, пожалуй, времени цвѣтенія воды, когда, впрочемъ, вода переходитъ въ р—мезосапробное состояніе. Илъ чистыхъ водъ можетъ носить характеръ (3—и иногда даже а—мезосанробный.

Береговой покровъ изъ низшихъ организмовъ, тамъ, гдѣ они разви-. ты, представляетъ собою грязе-землистую органическую пленку, а не грязевую, какъ въ обѣихъ остальныхъ зонахъ. Осѣдающія частицы псевдопланктона (мертваго планктона) легко присоединяются кт* органической пленкѣ („агглютинируются").

Организмы олигосапробкой зоны обыкновенно безвредны въ гигіеническомъ отношеніи (если, конечно, не говорить о случайно занесенныхъ въ нее организмовъ, не свойственныхъ ей).

Сопоставляя еще разъ факторы, дѣйствующіе въ процессѣ самоочищенія, получимъ нижеслѣдующій перечень:

1) Расщепленіе и редукція органическихъ веществъ бактеріями.

2) Окисленіе посредствомъ дыханія и сходныхъ съ нимъ процессовъ.

3) Извлеченіе (всасываніе) растворенныхъ органическихъ питательныхъ веществъ грибами и альгами для своего развитія (превращеніе въ живую матерію).

4) Пожираніе органическихъ отбросовъ животными (превращеніе въ живую матерію пожирателями падали и ^отбросовъ,—особенно, на-‘сѣкомыми).

Организмы, участвующіе въ этихъ четырехъ процессахъ, принадлежатъ къ числу возбудителей гніенія. Они производятъ минерализацію,

і. е. выработку безжизненной матеріи.

5) Истребленіе бактерій (въ томъ числѣ и планктонныхъ) и ихъ скопленій и альгъ „пожирателями бактерій" („Hacterienfresser") и др. путями.

6) Истребленіе мелкихъ рачковъ и т. под. рыбами.

Оба эти процесса (5 и 6) регулируютъ круговоротъ живой матеріи. Если для питанія рыбъ требуются милліоны мелкихъ рачковъ, для тетанія этихъ послѣднихъ идутъ милліарды микроскопическихъ организмовъ.

7) Выработка кислорода организмами, содержащими хлорофиллъ,, при потребленіи ими углекислоты.

8) Аэрація разлагающихся осадковъ организмами, роющимися въ грязи.

Эти процессы (7 и 8) регулируютъ, а именно ускоряютъ, процессы самоочищенія.

Идеальною очисткою воды является обращеніе въ газы находящихся въ ней веществъ, которое дѣйствительно отчасти имѣетъ мѣсто. Слѣдующіе продукты могутъ разсѣиваться въ воздухѣ: СО,, NII3, II,S, N, II, С1І4.

Для самоочищенія безусловно необходима совокупность различныхъ процессовъ, разъ только требуется быстрота самоочищенія. Другой вопросъ, возможенъ ли вообще теоретически успѣшный ходъ самоочтце-пія при посредствѣ однихъ какихъ либо видовъ организмовъ. Основываясь на изслѣдованіяхъ процесса гніенія и очищенія на искусственныхъ біологическихъ фильтрахъ, можно сказать, что, иапр. Sehizomy-cctes безусловно могутъ одни очистить (минерализовать) мутныя городскія сточныя воды, хотя относительно медленно. Но мнѣнію Kolkwitz. альги могутъ произвести такое же дѣйствіе на предварительно освѣтленную воду, приблизительно въ такомъ порядкѣ: Phormidiim autumnale, Oscillaioria limosa, Nitzschia palea, Navicula cryptocephala, Stephanodiscus Ilantzchianus, Stigeoclonium tenue, Scenedesmus bijugatus, Rhapliidii6jm po-lymorphum ц т. д. При этомъ есть основанія предполагать, что каждый предъидущій организмъ оставляетъ тѣ питательныя вещества, которыя особенно пригодны для послѣдующаго. Относительно животныхъ организмовъ еще не изслѣдовано, могутъ ли они одни провести весь процессъ самоочищенія, въ особенности же его начальныя стадіи, хотя бы, напр., при помощи Bodo putriuus, Col-pidium colpoda, Antophysa vegetans и др4; однако, повидимому, даже низшіе виды животныхъ организмовъ болѣе склонны къ твердой пищѣ, особенно къ бактеріямъ21).

п) Относительно процесса самоочищенія см.:

Kolkwitz und Marsson, «Mitteilung. . Heft 2; Marsson, тамъ же, Heft 14. Ohlmuller und Spitta Die Untersuclmng und Beurteilung des VVassers und Abwas-sers. 1910.

Spitta. «Arcliiv far Hygiene» 1900, Bd. 38.

Rubner «Archiv fur Hygiene», 1903, Bil. 46.

4. Ручьи и канавы.

Типы ручьевъ (потоковъ) и канавъ весьма разнообразны; бываютъ ручьи горные, лѣсные, ключевые; канавы луговыя, дренажныя, сточныя іг т. д. Здкъ встрѣчаются воды всѣхъ степеней чистоты отъ чистой ключевой и до гнилостныхъ сточныхъ, весьма различныя но ихъ біологіи. Многочисленные изслѣдователи22) согласовали выводы химическихъ, бактеріологическихъ, ботаническихъ и зоологическихъ изслѣдованій ручьевъ и канавъ, имѣвшихъ цѣлью выяснить свойства воды въ нихъ; количественные химическіе и бактеріологическіе анализы были приведены, но возможности, въ согласованіе съ біологическими. Выводы изъ этихъ работъ сводились къ тому, что желательно дальнѣйшими изслѣдованіями подтвердить ту связь между химіей и біологіей, которая установлена предъидущими работами, и что нужно еще много изслѣдованій, чтобы дать основанія для научной разработки біологіи открытыхъ водоемовъ.

Начало такой разработки основныхъ вопросовъ положено новѣйшими работами Kolkwitz’a, который путемъ качественнаго (а поскольку возможно—и количественнаго) микроскопическаго анализа воды изъ водоемовъ далъ классификацію главнѣйшихъ организмовъ, наиболѣе характерныхъ для той или иной зоны воды.

Возвращаясь къ біологіи, прежде всего, чистыхъ горныхъ ручьевъ, укажемъ, что они бѣдны животнымъ планктономъ, а равно и осадками на берегахъ и на днѣ, особенно въ случаѣ, если русло ихъ состоитъ изъ гладкаго камня. Если же въ руслѣ имѣются ступенчатыя углубленія, какія часто бываютъ, н&пр., въ слоистыхъ (пластинчатыхъ) скалистыхъ городахъ, то въ этихъ углубленіяхъ, какъ и въ трещинахъ, накопляется перегной (гумусъ), на которомъ легко могутъ развиться водяные мхи (Scapania undulata, lihyncostegium rusciforme и др.). На мху развивается много водяныхъ организмовъ, особенно личинки насѣкомыхъ (СЫгопо-mus), коловратки и др. Въ гигіеническомъ отношеніи слѣдуетъ отмѣтить, что уничтоженіе попавшихъ бактерій тифа и другихъ патогенныхъ организмовъ въ горныхъ ручьяхъ воздѣйствіемъ біологическимъ факторомъ не можетъ быть значительнымъ. Но, съ другой стороны, попавшія въ ручьи бактеріи только сохраняются и переносятся теченіемъ, но не размножаются, какъ то бываетъ въ стоячихъ водахъ. Поэтому гораздо безопаснѣе, напр., поить скотъ водою изъ водоемовъ съ проточною водою, чѣмъ со стоячею.

Плодотворное вліяніе воды ручьевъ и „родниковыхъ" канавъ (если эта вода бѣдна желѣзомъ) на луга, орошаемые ею, зависитъ, несомнѣн-

іг) См. работу: Liudau, Schiemenz, Marsson, Thiesing и другихъ въ «Vierteljahr far Medizin. und Off. Sanit», XXI, Suppl. Heft.

Mez. Mikroscopishe Wasseranalyse. 1898.

но, какъ отъ растворепкыхъ химическихъ веществъ, такъ и отъ тѣхъ самыхъ питательныхъ веществъ, которыя вызываютъ развитіе ?кивоп> и •безжизненнаго планктоновъ; при орошеніи планктонъ остается на по-нерхности луговъ въ видѣ тонкаго удобряющаго .слоя. Хорошимъ примѣромъ подобнаго орошенія служитъ Нилъ съ взвѣшенными въ его-вод о веществами.

Дренажныя канавы и поля орошенія обычно содержатъ такъ много питательныхъ веществъ, что въ нихъ въ изобиліи развивается растительность (напр., Potamogeton crispus и pectinatus), мѣшающая даже теченію воды. По бокамъ въ теплое время года могутъ разростаться волокна Cladophora crispata; зимою они смѣняются, космами Leptomitus lacteus или Spherotilus natans. При смѣнѣ произрастанія альпь грибами, или обратно, обыкновенно появляются Diatomacea.

Вт> канавѣ со стоячею водою также могутъ развиваться въ изобиліи растенія и животныя. Въ луговыхъ канавахъ,.съ желѣзистою водою нерѣдко появляются желѣзобактеріи, какъ Chlamydothrix ochraeea; въ сточныхъ канавахъ часто водятся массами бѣлыя и красныя серобактеріи (Beggiatoa alba, Chromed him О кепьі) 23).

5. Пруды.

Пруды можно раздѣлять на такіе же типы, какъ ручьи и канавы, а именно: на пруды съ ключевою водою, лѣсные и луговые пруды (лужи), пруды съ водою изъ дренажей, изъ стоковъ и т. д. Всѣ эти разновидности прудовъ весьма характерно различаются по своему животному и растительному населенію. Многіе пруды весьма пригодны для очистки сточныхъ водъ (уже подвергшихся достаточной предварительной очисткѣ), одновременно съ разведеніемъ въ нихъ рыбы.

Въ прудахъ съ ключевою водою часто полощутъ бѣлье; въ такихъ случаяхъ вода изъ нихъ, хотя бы и прозрачная, гигіенически подозрительна. При охранѣ отъ подобнаго загрязненія, эти пруды могутъ служить хорошимъ источникомъ водоснабженія.

Въ лѣсныхъ и луговыхъ прудахъ развивается много комаровъ (Сиіех, Anopheles), если только въ нихъ не водится рыбъ или такихъ насѣкомыхъ, которыя уничтожаютъ личинки комаровъ24). Опыты [Miihlens’ а25)) борьбы съ малярійными комарами въ Wilhebnshafen путемъ разводки въ прудахъ и болотистыхъ лужахъ соотвѣтственныхъ микроорганизмовъ (напр., Azolla caroUniana, образующаго плавающую корку) не привели до сихъ поръ ни къ какимъ результатамъ (вслѣдствіе короткаго и недостаточнаго по температурѣ теплаго времени года).

83) Су. Kolkwitz, Prit-zkow и Chiemenz. „Mitteilung... .*, Heft 10 (1908).

24) Hecker. Die Sclmoken. Strassburg, 1910.

*5) MUhlens. «Klinisclies Jahrbuch», 1909, Baud 22.

Примѣсь сточныхъ водъ можетъ иногда усилить развитіе мошекъ;, но, вообще говоря, такія воды чаще способствуютъ усиленному развитію растительныхъ организмовъ въ прудахъ, чѣмъ животныхъ.

Лѣсные пруды во время листопада, какъ уже упомянуто, представляютъ характерный примѣръ самозагрязненія.

Пруды, покрывшіеся растительностью, напр., Chara или Lemna, нерѣдко снова очищаются, если въ нихъ поселить лебедей или утокъ.

Въ загрязненныхъ прудахъ нерѣдко сильно развиваются водяныя цвѣты и грязевыя скопленія (мшистые цвѣты, пленка изъ Oscillatoria и Diatomea). Если прочищать пруды (вычерпываніемъ) хотя бы и постоянно, но не радикально, то вода можетъ сильно загрязниться растительными веществами, и могутъ образоваться островки изъ торфа (напр., мшистый торфъ ІІурпит).

Пруды съ водою изъ дренажей Берлинскихъ палей орошенія часто-содержатъ Spirogyra crassa и Ilydrodiction utriculatum. Эти альги можно спрессовать и примѣнять какъ удобреніе.

Иногда для очистки сточныхъ водъ весьма успѣшно пропускаютъ ихъ послѣдовательно черезъ три пруда: осадочный (гдѣ происходитъ механическій процессъ отстаиванія), главный очистной прудъ (біологическій процессъ) и прудъ для окончательной очистки (гдѣ заканчивается минерализація); подобные пруды (опытные) устроены въ Мюнхенѣ и Страссбургѣ, а установка въ болѣе крупномъ масштабѣ сдѣлана въ Франкенталѣ (Пфальцъ) 2в).

Тѣ процессы размноженія въ прудахъ, которыми только въ новѣйшее время стали пользоваться для очистки сточныхъ водь, давно уже извѣстны. Опытные рыболовы знаютъ, что весьма полезно добавлять къ чистой водѣ, въ которой водятся рыбы, нѣкоторое количество органическихъ веществъ (стоковъ), которыя повышаютъ ростъ рыбъ, а потому я цѣнность воды для рыбоводства.

Еще интенсивнѣе происходятъ процессы очистки въ прудахъ деревень и имѣній, не имѣющихъ истоковъ, и въ прудахъ для загрязнен-лой дождевой воды. Эти пруды совсѣмъ затянулись бы безъ процесса самоочищенія; они, болѣе или менѣе, поддерживаются въ состояніи равновѣсія (загрязненіе ихъ не усиливается) благодаря процессамъ разложенія, вызываемымъ растеніями, и пищеварительнымъ процессамъ рыбъ. Такіе пруды часто имѣютъ сильную окраску воды, напр., ярко-зеленую (отъ Euglena viridis), мутно-зеленую (отъ Chlorella vulgaris), имбирно-красную (отъ Chromatium Окепіі, Lamprocystis roseopersicina и Thiopcdia rosea). Нерѣдко замѣчается волненіе воды вслѣдствіе выдѣленія изъ грязи крупныхъ пузырей газовъ (иногда величиною съ голову), особенно метана; при этомъ грязь какъ бы кипитъ, лопаясь въ мѣстѣ по-

явленія пузырей и затѣмъ вновь соединяясь Всѣ эти явленія указываютъ на энергичное стремленіе природы окончательно переработать грязевыя массы, заполняющія прудъ, путемъ весьма интенсивныхъ процессовъ очистки.

6. Берега морей и озеръ.

При спускѣ сточвыхъ водь изъ мѣстъ, лежащихъ у моря или у большихъ озеръ, обыкновенно склонны думать, что не предстоитъ никакихъ затрудненій въ удаленіи разлагающихся веществъ. Но это часто невѣрно, и сточныя воды не смѣшиваются съ водою озера или моря, а остаются у берега; города Бельфастъ, Гнезенъ, Штральзундъ и многіе другіе испытывали сначала много затрудненій, особенно изъ-за вліянія загрязненій на устройство купаленъ. Какъ купальни, такъ и устричные заводы слѣдуетъ располагать по крайней мѣрѣ на такомъ разстояніи отъ устья сточныхъ трубъ, чтобы около нихъ уже не замѣчалось никакого біологическаго вліянія стоковъ на планктонъ и наростаній на сваяхъ и т. под. сооруженіяхъ. Плавающія вещества всякаго рода слѣдуетъ удерживать рѣшетками, не допуская до купаленъ или устричныхъ заводовъ. Вопросъ о спускѣ сточныхъ водъ искусно, между прочимъ, разрѣшенъ Остзейскимъ курортомъ Засницъ. Города на большихъ Швейцарскихъ озерахъ,—Люцернъ, Цугъ и др., не имѣли никакихъ затрудненій при спускѣ стоковъ.

При впаденіи рѣкъ, напр., Эльбы, въ море, илистыя мелкія примѣси прѣсныхъ водъ и отмершій планктонъ, по смѣшеніи рѣчной воды съ морского, быстро выпадаютъ и погружаются на дно.

Съ теченіемъ времени, моря обогащаются только содержаніемъ солей, органическія же массы не скопляются въ нихъ, благодаря процес-сахмъ самоочищенія. Въ рѣкахъ также не происходитъ сколько-нибудь замѣтнаго самоочищенія отъ солей (хлористаго натрія и хлористаго магнія), не говоря, конечно, о разжиженіи.

Методы біологическаго изслѣдованія. Организмы.

1. Раздѣленіе водоема на области.

Чтобы характеризовать біологическія свойства открытаго водоема, требуется по возможности изслѣдовать три области: живое сѣченіе воды, берега и дно. Для краткой характеристики этихъ трехъ областей обратимся къ фиг. 1.33, представляющей (въ 1/10 натуральной величины) поперечное сѣченіе пруда, рѣки и т. и. На этой фигурѣ справа находится область планктона (живое сѣченіе воды), которая свободна отъ болѣе грубой флоры и фауны, но содержитъ обыкновенно многочисленныхъ представителей низшихъ организмовъ, невидимыхъ на рисункѣ вслѣдствіе ихъ незначительныхъ размѣровъ. На поверхности воды виденъ тонкій слой, состоящій изъ скопленія дѣлящихся альтъ Polycystis aeruginosa (вызывающихъ цвѣтеніе воды).

Береговая область на фиг. 133 представляетъ собою болотистую часть съ Carex vulgaris и Alisma plantago и съ плаваюицши на поверхности воды хлопьями ^рі году га crassa, longatta и др. Далѣе идетъ трава СЫсегіа aquafica и тростникъ Phragmiies communis. Болотныя трубки, корни котО-рыхт> растутъ въ землѣ по большей части горизонтально, вмѣстѣ съ другими растеніями принадлежатъ къ береговымъ, и своими густыми зарослями защищаютъ берега отъ ударовъ волнъ. Представленныя условія благопріятны для развитія плавающихъ здѣсь водяныхъ растеній, какъ Lernna trisulca (водяная чечевица) и Hydrocharis morsus гапае, и для водорослей и животныхъ, водящихся у стеблей тростника.

Далѣе, на большей глубинѣ, пускаютъ корни Potamogeton perfolia-tvs, кувшинчики и т. д. Слѣдя по рисунку далѣе внизъ, мы видимъ болѣе высокія растенія, въ числѣ которыхъ находятся рѣчной мохъ (Fontina-lis antipyretica), Chara fragilis и др.; между ними и еще ниже въ органическомъ покровѣ откоса могутъ находиться микроскопически-мелкія альги, особенно Dialomaceae, и дѣлящіяся альги (Scliizophyceae); послѣднія образуютъ тонкую пленку.

Наконецъ, область дна, которую можно назвать глубинною или грязевою областью, содержитъ, какъ видно на рисункѣ, по большей части остатки мертвыхъ опустившихся животныхъ и растеній, въ разложеніи которыхъ можетъ принимать участіе множество разнообразныхъ микроорганизмовъ.

2. Приборы для взятія пробъ и изслѣдованія.

Приспособленія для взятія пробъ устраиваются примѣнительно къ. тремъ вышеуказаннымъ областямъ водоемовъ.

Планктонная сѣтка (фиг. 134, въ 1/10 нат. вел.) служитъ для зачерпыванія пробъ изъ планктонной области; ея тканью задерживаются, микроорганизмы, плавающія песчинки и т. п. Для количественнаго (объемнаго) изслѣдованія планктона пользуются сѣткою изъ шелка № 20 (см. фиг. 135—увеличеніе въ 60 разъ) и профильтровываютъ черезъ нее (какъ показано на фиг. 134) 50 литровъ воды. ЗаѣЬмъ помѣщаютъ, планктонъ въ градуированную стклянку, консервируютъ формалиномъ, и центрифугируютъ до постоянства объема. Центрифугированіе производится въ трубкахъ, представленныхъ на фиг. 136 (въ половину натуральной величины); такія трубки вставляютъ горизонтально въ отверстія на ободѣ колеса съ вертикальной осью (широкою частью трубки къ-центру кблеса), и колесо приводится во вращеніе; кранъ на узкой шейкѣ трубки служитъ для выпуска сконцентрировавшагося осадка (планктона).

Умноженіемъ полученнаго объема осадка на 20, найдемъ содержаніе-планктона въ 1 куб. метрѣ воды. !

Взятіе пробъ для количественнаго изслѣдованія съ глубины водоема можетъ производиться планктоннымъ насосомъ (фиг. 137).

Планктонная камера емкостью въ 1 куб. см. (фиг. 138, въ нат. вел.). служитъ для автоматическаго взятія опредѣленнаго объема воды (і куб. см.), въ которомъ и подсчитываютъ затѣмъ число частицъ планктона и другихъ примѣсей. Камера эта состоитъ изъ плоскаго стекла, въ-которомъ высверлено цилиндрическое отверстіе, съ приклееннымъ дномъ и плотно накладывающеюся крышкою. Діаметръ отверстія 22 мм., высота полученнаго углубленія 2,63 мм 1). Подсчетъ производится сначала при помощи лупы съ большимъ увеличеніемъ (напр., 14-кратнымъ), черезъ которую можно видѣть все содержимое камеры. Если этого увеличенія недостаточно, можно примѣнить лупы съ 25 и 40-кратнымъ увеличеніемъ. Если число организмовъ въ 1 куб. см. воды черезчуръ велико,, то подсчитываютъ на мѣстѣ число микроорганизмовъ въ небольшой части камеры посредствомъ экскурсіоннаго микроскопа, а общее содержаніе планктона въ 1 куб. см. воды находятъ вычисленіемъ.

Экскурсіонный микроскопъ представленъ на фиг. 139 въ *4 інат. вел-;. онъ вѣситъ съ футляромъ 600 гр. и даетъ увеличеніе съ однимъ объективомъ—въ 100 разъ, съ другимъ—въ 400. При немъ необходимы еще объектныя и покровныя стеклышки, пинцеты и планктонныя пипетки.

Такъ какъ планктонъ оказываетъ вліяніе на прозрачность и окраску воды, то объ его количествѣ и отчасти объ его составѣ можно судить,

!) Kolkwitz. «Mitteilungen aus tier KOnigl. Prilfungsanstalt filr Wa.sserrersorgung' und Abwftsserbeseitigung*, 1907, Heft 9; 1911, Heft 16.

Фи г. 137,

разсматривая черезъ воду опущенную въ водоемъ бѣлую пластину (фиг.

140, въ 1/10 нат. вел.). Для прозрачныхъ и не слишкомъ глубокихъ водъ пользуются пластинкою съ поверхностью въ 15X21 см.2).

Если въ текучей водѣ пластину относитъ въ сторону, то ее можно удерживать неподвижно въ мѣстѣ наблюденія при помощи раздвижного стержня, прикрѣпляемаго къ пластинѣ сбоку; стержень этотъ (фищ

141, въ У а нат. вел.) служитъ также для опусканія планктонной сѣтки и приспособленій, показанныхъ на фиг. 142—144.

Сѣтка со скребкомъ (лезвіемъ) (фиг. 142, въ гА нат. вел.), сдѣлап-ная изъ грубой ткани, служитъ для взятія организмовъ, осѣвшихъ на сваяхъ, доскахъ и т. под., а также для полученія пробъ берегового ила. Подобнымъ образомъ можно пользоваться также металличекимъ стаканомъ (фиг. 143, въ нат. вел.), поворачивающимся на рукояткѣ; его примѣняютъ еще для взятія пробъ воды близъ поверхности или изъ узкихъ мѣстъ, трубъ и г. под.

Ножъ для тростника (фиг. 144, 1/3 нат. вел.), съ крѣпкимъ стальнымъ лезвіемъ, укрѣпляется на раздвижномъ стеряшѣ и служитъ для отрѣзанія стеблей тростника (покрытыхъ микроорганизмами) и вообще для отдѣленія подъ водою частей твердыхъ предметовъ.

Для подъема пробъ грунта со дна водоема служатъ черпаки. Складной черпакъ, представленный на фиг. 145 (въ Ѵ12 нат. вел.) состоитъ изъ четыреугольной желѣзной рамы съ гладкими дугами для подвѣшиванія и подвижными ножами, на которой укрѣплена сѣтка изъ грубой матеріи; для твердаго грунта ножи закрѣпляются круче, для мягкаго—по-ложе. Вѣсъ этого черпака 2,6 кгр., размѣры (въ сложенномъ видѣ) 25ХЮХ6 см. Добытый грунтъ или прямо изслѣдуютъ, или сначала промываютъ на ситѣ.

Для полученія небольшихъ пробъ грунта пользуются грязеподъемными трубками, въ которыя, при ударѣ ихъ о дно, входитъ грязь.

3. Организмы.

Число организмовъ, встрѣчающихся при біологическомъ изслѣдованіи водоемовъ, доходитъ до 1000. Около 120 изъ нихъ разсмотрѣны и изображены здѣсь. Изученіе и классификація этихъ организмовъ принадлежатъ почти исключительно Kolkwitz’у и Marsson’y3).

*1 Подробности о глубинѣ видимости дисковъ и тастинъ въ зависимости отъ свойствъ воды см. Kurpjuweit. Uber die Durchsichtigkeitsbestimmung vor Vorflutern-mit НіН'ѳ einer Sechsscheibe, «Offiz. Berichte d. Preuss. .Medizin.-Beamt.Ver.*, 1910.

*) Kolkwitz und Marsson. Grundsktze ftir die biologische Beurteilung des Wassers nach seiner Flora und Fauna. 1902 ^«Mitteilungen a. d. K. Prtifungsanstalt f. Wasser-versorgung“, Heft 1).

См. также дальнѣйшія работы Kolkwitz въ названныхъ «Mitteilungen», Heft 2, б, 9, 10, 13, 14 и 16 (1902—1911 гг.) и работы Marsson тамъ же.

Фиг. 139.

В

Фвг. 141.

Фиг. 145.

Въ нижеприведенной классификаціи приняты такія обозначенія тѣхъ зонъ, для которыхъ характерны разсматриваемые организмы:

Р—полисапробная зона;

ат и —а и (3—мезосапробная;

о—олигосапробная.

Слѣдуетъ отмѣтить, какъ общее свойство большинства организмовъ г.олисапробной и а-мезосапробной зонъ, что они нерѣдко быстро появляются въ большомъ количествѣ, и также быстро исчезаютъ.

Полисапробные организмы.

Schizomycetes (Бактеріи).

Фиг. 146,1. Streptococcus margaritaceus *). Весьма важный видъ кокковъ, большею частью очень мелкихъ, живущихъ скопленіями. Встрѣчается преимущественно въ городскихъ сточныхъ водахъ, особенно въ осадкѣ отстоявшихся пробъ.

Micrococcus игеае (не показанъ на рисункахъ). Въ стокахъ конюшенъ и т. под.; неподвижныя клѣточки, размѣромъ около 1 (/..

Фиг. 146,2. Sarcina paludosa. Одна изъ большихъ сарцинъ, водящаяся особенно въ такой грязи, которая вслѣдствіе резложенія получила запахъ, напоминающій деготь.

Фиг. 146,3. Bacterium vulgare=Proteus vulgaris. Въ загнивающихъ стокахъ, по большей части въ видѣ движущихся нитей. Факультативпо— анаэробная4 5 &) бактерія. Діаметръ клѣтокъ около 0,7 р..

Bacteriiim coli (не показана на рисункахъ). Изобилуетъ въ кишечникѣ человѣка и многихъ, особенно теплокровныхъ, животныхъ. Часто заноснымъ путемъ попадаетъ въ область чистой воды.

Bacillus subtilis (Сѣнная палочка) не показапа). Принадлежитъ къ спорообразующимъ бактеріямъ сточныхъ водъ. Обязательно—аэробная,

4) Бактеріи (Schizomycetes, дробящіеся грибы) по основнымъ формамъ ихъ элементарныхъ клѣточекъ раздѣляются на 3 группы: шарообразныя (кокки или иначе микрококки), палочковидныя (Bacterium въ узкомъ смыслѣ слова, и бациллы) и азвитыя (вибріоны, у которыхъ завитокъ не превышаетъ четверти оборота спирали; спнриллы и спирохеты съ нѣсколькими правильными завитками).

Въ группѣ кокковъ различаются: монококки или просто кокки, живущіе отдѣльными клѣточками; диплококки, представляющіе соединеніе двухъ элементарныхъ шарообразныхъ клѣточекъ; стрептококки, живущіе въ видѣ нитей изъ нѣсколькихъ элементарныхъ шариковъ; тетракокки и мерисмолѳдіи, представляющія группу шариковъ, расположенныхъ въ одной плоскости; сардины—соединеніе шарообразныхъ клѣточекъ въ видѣ кубовъ, болѣе или менѣе объемистыхъ; наконецъ, стафилококки группы шариковъ, расположенныхъ въ разныхъ направленіяхъ безъ особой правильности.

Подробнѣе см., напр., В. Омелянскін. «Основы микробіологіи».

&) Факультативно-анаэробными называются такія бактеріи, которыя могутъ развиваться какъ при доступѣ воздуха, такъ и безъ него.

и потому живетъ близъ поверхности. Подвижныя нити крупнѣе, чѣмъ у В. vulgare; толщина ихъ 0,8—1,2 р..

Фиг. 146,4. Pseudomonas fluorescens. Весьма распространена, особенно въ загрязненныхъ рѣкахъ и сточныхъ водахъ; въ послѣднихъ можетъ образовать скопленія, которыя вслѣдствіе притяженія кислородомъ воздуха („аэротаксисъ") держатся обыкновенно у поверхности. Заносится также въ чистую воду.

Microspira saprophiles (не показана) въ осадкѣ каналовъ и въ загнивающихъ водахъ.

Фиг. 146,5. Spirillum volutans. Одна изъ самыхъ крупныхъ спириллъ; діаметръ клѣточекъ около 1,8(л- Этотъ видъ сравнительно рѣдокъ. Водится преимущественно въ городскихъ сточныхъ водахъ.

Spirillum undula (не показана). Мелкій, весьма характерный видъ. Изобилуетъ въ лужахъ съ разлагающеюся листвою, въ прудахъ и почти всегда въ городскихъ стокахъ, особенно если они застаиваются нѣкото-рое время.

Фиг. 146,6. Sphaerotilus roseuse). Образуетъ грязевой осадокъ въ видѣ кожицы розовато-краснаго цвѣта на сваяхъ, фашинахъ и т. п. Встрѣчается рѣже предыдущаго вида.

Фиг. 182,1. Sphaerotilus natans7). Встрѣчается въ сточныхъ водахъ въ наибольшемъ количествѣ. Образуетъ такую же кожицу, какъ предъиду-щій видъ, но бѣловатаго цвѣта. При особенно хорошемъ питаніи образуются грязевыя кисти (космы) молочно-бѣлаго цвѣта, какъ крахмальный клейстеръ, развитію которыхъ весьма благопріятствуетъ движеніе воды (волненіе, теченіе), если въ то же время имѣются предметы, на которыхъ можно осѣсть. При впаденіи въ стоячія загрязненныя воды потока чистой воды, скрыто-пророставшія колоніи Sph. not. могутъ пышно развиться вслѣдствіе движенія воды и азраціи.

Фиг. 146,7. Zooglora ramigera8). Образуетъ микроскопическія деревца или рогообразныя скопленія, находящіяся повидимому въ генетической связи съ Sphaerotilus.

6) Родъ Sphaerotilus, вмѣсгѣ съ Clodothrix, пои надлежитъ къ семейству нитча. тыхъ бактерій, т. е. соединяющихся въ вѣтвящіяся и невѣтвящіяся нити.

7) Къ фиг. 182 (описаніе :

1) Хлопья Sphaerotilus. Два влагалища сов-ршенно пусты, одно пусто только въ нижней части.

2) Нити изъ клѣточекъ сь твердою и студенистою оболочками (влагалищами).

3) Конецъ нити съ подвижными отвѣтвляющимися клѣточками.

4) Налетъ Cladothrix dichotoma (B-b видѣ короткаго дерна) на листѣ Vallisneria

б) Листь тростника съ налетомъ Sphaerotilus.

6) Zoogloea ramigera.

7) Наружный видъ Zoogloea ramigera.

8) Живая Nitzschia, покрытая ростками Sphaerotilus.

9) Наружный видъ Cladothrix dichotoma.

®) Кромѣ постоянныхъ типовъ сочетанія бактерій (см. причѣч. 4), извѣстна такжо скопленія ихъ, носящія болѣе или менѣе случайный характеръ. Таковы,

Фиг. 146,8. Zoogloea com pacta. Образуетъ студенистыя массы въ видѣ густыхъ комковъ, микроскопически мелкихъ. Водится между Z. гатідега. Клѣтки по большей части имѣютъ видъ мелкихъ палочекъ.

Фиг. 146,9. Zoogloea сатеа. Образуетъ па стѣнкахъ сточныхъ каналовъ студенистые комки тѣльнаго цвѣта, видимые невооруженнымъ глазомъ. Клѣтки въ видѣ короткихъ палочекъ толщиною около J

Фиг. 146,10. Zoogloea иѵа. Образуетъ на корняхъ и стебляхт» гроздевидныя скопленія, величиною отъ горошины до вишни. Палочки вытянуты въ длину; толщина ихъ немного болѣе 1 ц.

Фиг. 146,11. Beggiatoa alba9). Нити съ шариками сѣры, получающейся отъ окисленія сѣроводорода. Въ тѣхъ водоемахъ, гдѣ сѣроводородъ получается не отъ гніенія, а инымъ путемъ, папр. изъ гипса черезъ редукцію (въ нѣкоторыхъ ручьяхъ), В. alba могутъ быть олигосапробными.

Фиг. 146,12. Beggiatoa arachnoidea. Нити образуютъ бѣлую сѣтку на грязи, выдѣляющей сѣроводородъ.

Фиг. 146,13. Beggiatoa arach noidea. Грязевыя лепешки, покрытыя бѣлыми сѣробактеріями, поднимающіяся со дна на поверхность отъ газовъ,, которые развиваются при броженіи.

Фиг. 146,14. Lamprocystis roseo-persicina. На рисункѣ представленъ разлагающійся ольховый листъ съ краснымъ налетомъ Lamprocystis. Возможенъ случай, что только листъ будетъ принадлежать къ полисапробной зонѣ, въ то время какъ окружающая вода будетъ чистою, хотя и болотистаго характера.

Фиг. 146,15. Thiopolijcoccus ruber. Хотя мельче предъидущихъ видовъ, но все же этотъ видъ замѣтенъ безъ микроскопа. Водится на поверхности плавающей грязевой пленки сточныхъ водь.

Фиг. 146,16. Chromalium Okenii. Весьма важная; сѣробактерія, которая можетъ окрасить весь прудъ въ вишневокрасныый цвѣтъ. Водится и въ мезосапробной зонѣ.

Фиг. 146,17. Th iospirillum sang и і петп. Принадлежитъ къ самымъ крупнымъ сѣробактеріямъ планктона. Водится въ такихъ же мѣстахъ, какъ предъидущія, но рѣже.

Schizophyceae.

Фиг. 146,18. Spiralіпа (Arthrospira) Jenneri. Нерѣдко встрѣчается совмѣстно съ Beggiatoa. Иногда попадается въ мезосапробной зонѣ. * 8

напр., зооглеи, или скопленія бактерій, происшедшія вслѣдствіе сплеиванія между между собою ихъ слизистыхъ оболочекъ. Такой же случайный характеръ носить соединеніе бактерій въ пленки, образующіяся на поверхности жидкихъ средъ. (См. Омеляноьій. Основы микробіологіи).

8) Серобактеріи, окисляющія сѣроводородъ въ сѣрную кислоту, раздѣляются на двѣ большихъ группы: безцвѣтныхъ и окрашенныхъ вь пурпурный цвѣтъ. Beggiatoa принадлежатъ къ безцвѣтнымъ сѣробактеріямъ и имѣютъ видъ свободно плавающихъ подвижныхъ нитей, достигающихъ 1 см. и болѣе въ длину.

Euglenalcs.

Фиг. 146,19. Euglena viridis. Большею частью образуетъ яркозеленый покровъ на поверхности воды, налр. въ загрязненныхъ деревенскихъ прудахъ и въ лужахъ сточной воды.

Protococcales.

Фиг. 146,20. Polystoma uvella. Часто попадается въ большомъ количествѣ въ городскихъ стокахъ.

Phycomycetes.

Фиг. 146,21. Мисог (Zygorhynchus). Образуетъ похожую на войлокъ пленку или осадокъ на фашинахъ, на кускахъ кокса въ біологическихъ окислителяхъ и т. п. Попадается и въ мезосалробной зонѣ.

Rhizopoda.

Фиг. 146,22. Amoeba (Hyalodiscus) Umax. Изобилуетъ въ сточныхъ водахъ на біологическихъ окислителяхъ и т. п. Въ отдѣльныхъ случаяхъ бываетъ и въ мезосалробной зонѣ.

Flagellata.

Фиг. 146,23. Bodo saltans. Часто встрѣчается въ стоячей водѣ, особенно въ гніющей, вмѣстѣ съ другими видами Bodo. Отдѣльные экземпляры попадаются также въ мезосапробной зонѣ.

Фиг. 146,24. Hexamitus inflatus. Живетъ въ городскихъ стокахъ. Отдѣльные экземпляры попадаются и въ мезосапробпой зонѣ.

Ciliata.

Фиг. 146,25. Рагатаееіит putrimim. Встрѣчается въ тѣхъ же условіяхъ, какъ предъидущіе виды.

Фиг. 146,26. Paramecium cau'datum. Даже отдѣльные экземпляры видимы невооруженнымъ глазомъ. Главное развитіе—въ мезосапробной зонѣ.

Фиг. 146,27. Colpidium colpoda. Нерѣдко въ водахъ, способныхъ загнивать; живетъ также въ а—мезосапробной зонѣ.

Фиг. 146,28. Vorticella microstoma. Распространена тамъ же, гдѣ предъидущіе виды.

Vermes.

Фиг. 146,29. Tubifex гіѵніопт. Часто развивается массами въ гніющемъ осадкѣ. Болѣе разрозненные экземпляры попадаются и въ мезосапробной зонѣ.

Rotatoria.

4 Фиг. 146,30. Rotifer actinurus. Можетъ жить даже въ водѣ, весьма бѣдной кислородомъ. Встрѣчается и въ мезосалробной зонѣ.

Diptera.

Фиг. 146,31. Chironomus plumosus. Личинки находятся преимущественно въ зловонномъ осадкѣ. Попадается и еъ мезосапробной зонѣ. Родъ Chironomus весьма богатъ видами.

Фиг. 146,32. Eristalis tenax. Часто бываетъ въ сильно загрязненыхъ сточныхъ канавахъ. Дыхательныя трубки личинокъ выходятъ на поверхность воды.

Мезосапробные организмы.

(а[л=а—мезосапробные, р|л=р—мезосапробные организмы).

Schizomyceies.

Фиг. 132,4. Cladothrix dichotomy (fy.. Обыкновенно (особенно при діаметрѣ клѣточекъ около 2 р.) сходна съ псевдовѣтвящимися Sphaerotilus.

Фиг. 147,1 Thiothrix пгѵеа, ар.. Нити съ шариками сѣры, въ противо-положность свободно двжущимся Beggiatoa, укрѣпляются пеподвижно. Бываютъ олигосапробными въ ручьяхъ, содержащихъ сѣроводородъ. Могутъ образовать бѣлые хлопьевидные осадки на корняхъ, стебляхъ и т. п.

Schizophyceae.

Фиг. 147,2. Oscillatoria chlorina, ар. Кромѣ другихъ мѣстъ, водится въ прудахъ съ разжиженною сточною водою.

Фиг. 147,3. Oscillatoria limosa, pjm. Размножается въ поверхностныхъ водахъ на облѣе или менѣе сильно аэрируемомъ осадкѣ, содерясащемъ органическія питательныя вещества. Можетъ быть поднята выдѣляющимися газами на поверхность воды, въ видѣ лецешекъ. Нерѣдко размножается на ряду съ кремнистыми водорослями, напр., Nitzschia communis.

Phormidium uncinatum, am (не показанъ на рисункѣ). Чаще всего образуетъ пленку въ мѣстѣ выхода распредѣлительныхъ канавъ полей орошенія и на біологическихъ окислителяхъ.

Aphanizomenon flos aquae, pm (не показанъ) можетъ развиваться въ большомъ количествѣ, особенно въ озерахъ съ подходящими органическими питательными веществами, и вызывать голубовато-зеленую окраску воды.

<'ryptomonadales.

Cryptomonas erosa, pm (не показанъ). Въ благопріятныхъ мѣстахъ попадается до 1000 экземпляровъ и болѣе въ 1 куб. см. воды. Въ такихъ -случаяхъ вода слегка мутнѣетъ.

Bacilariales.

Фиг. 147,4. Melosira varians, pm. Характерна для зоны заканчивающагося самоочищенія, но можетъ проникать и въ a—мезосапробную зону.

Фиг. 147,5. Hantzschia amphioxys, am. Принадлежитъ къ немногимъ кремнистымъ альгамъ, которыя водятся въ значительно загрязненныхъ областяхъ.

Фиг. 147,6. Synedra splendens, pm. Весьма распространенъ въ береговой области.

Фиг. 147,7. Cocconeis pediculus, pm. Развивается на поверхности нѣкоторыхъ водяныхъ растеній; также въ олигосапробпой зонѣ.

Stephamodiscus Hantzschianus, pm (не показанъ). Характеренъ для гланктона р—мезосапробной зоны, часто попадается въ большомъ количествѣ (тысячи клѣточекъ на 1 куб. см. воды).

Navicula cuspidata, pm (не показанъ). Принадлежитъ къ болѣе крупномъ изъ кремнистыхъ альгъ для pm. зоны.

Gomphonema оЫѵасеит, pm (не показанъ). Типиченъ для зоны, гдѣ-еамоочшценіе замѣтно подходитъ къ минерализаціи.

Conjugatae.

Фиг. 147,8. Clostenum acerosum, pm. Весьма распространенный видъ.. Нерѣдко заносится въ планктонъ.

Фиг. 147,9. Spirogyra crassa, pm. Можетъ покрывать густыми хлопьями пруды съ водою изъ дренъ полей орошенія.

Protococcales.

Фиг. 147,10. Scenedesmus acutus, pm. Живетъ преимущественно въ береговой области.

Chlamydomonas Reinlmrdi, pm (не показанъ). Можетъ вызывать ярко-зеленую окраску воды.

Confervales.

Фиг. 147,11. Conferva ЪотЬусіпа, pm. Можетъ образовать рыхлые, бѣлые хлопья въ береговой области.

Фиг. 147,12. Sligeoclonium tenue, am и pm. Весьма распространенный береговой организмъ. Степень развитія бываетъ весьма различна.

Фиг. 147,13. Cladophora enspata, pm. Можетъ образовать мотки толщиною съ руку и длиною болѣе 1 м., особенно въ дренажныхъ канавахъ полей орошенія. Волокна не слизисты и сравнительно трудно разрываются.

Фиг. 147,14. Leptomitus (Apodya) lacteus, am. Можетъ покрыть ручьи и берега рѣкъ бѣлою кожицею (пленкою). Не бываетъ полисапробнымъ.

Фиг. 147,15. Leptomitus (Apodya) lacteus, am. Бѣлыя космы, осѣвшія на прутьяхъ фашинъ.

Hypliomycetes.

Фиг. 147,16. Pusarium species, am. Плохо переноситъ сточныя воды съ. кислою реакціею. Виды, живущіе въ стокахъ целлулозныхъ фабрикъ, питаются преимущественно углеводами; на біологичесикхъ же окислителяхъ и въ мѣстахъ выпуска въ водоемы городскихъ стоковъ (іцелочнаго характера) Pusarium, вѣроятно, питается больше бѣлковистыми веществами. Можетъ жить въ полисапробной зонѣ.

Monocotyledoneae.

Фиг. 147,17. Lemna polyrrhiza, pm. Развивается па поверхности прудовъ и канавъ, часто покрывая ихъ густымъ слоемъ. Въ озерахъ бблыпаго размѣра не встрѣчается на свободной поверхности.

Фиг. 147,18. Elodea canadensis, pm. Обладаетъ значительною сопротивляемостью. Можетъ повести къ заростанію прудовъ и канавъ.

Rhizopoda.

Фиг. 147,19. Arcella vulgaris,, pm. Часто изобилуетъ въ водѣ, очищенной біологическимъ способомъ,если она застаивается на нѣкоторое время.

Amoeba radiosa, pm (не показанъ). Развивается въ такихъ же условіяхъ, какъ предъидущіе виды.

Heliozoa.

Фиг. 147,20. Actinospharium eichhorni, (jm. Нерѣдко находится въ слизистой, аэрируемой грязи (илѣ) береговой области.

Flagellata.

Фиг. 147,21. Antophysa vegetans, am. Можетъ быстро развиваться въ видѣ осадка или плавающей зооглейной пленки10) въ такихъ водахъ, гдѣ уже почти закончилось гніеніе, характеризуемое сѣроводородомъ.

Bodo globosus, afm (не показанъ). Весьма распространенъ въ водѣ, въ которой минерализація уже наполовину совершилась.

Feranema trichophoriim, am (не показанъ). Водится на грязи (осадкѣ). ІТри массовомъ развитіи бываетъ почти исключительно въ а»* зонѣ.

Фиг. 147,22. Spirochaete plicatilis, am. Изобилуетъ въ нижнихъ слояхъ капельныхъ біологическихъ окислителей и въ илѣ, подвергающемся слабому разложенію при (или послѣ) развитіи сѣроводорода.

Ciliata.

Amphtteptus daparcdi, am (не показанъ). Можетъ переходить въ поли-сапробную зону.

Фиг. 147,23. Coleps h h'tus. и am. Можетъ развиваться въ большомъ

количествѣ въ мезосапробгой водѣ, если въ ней разлагаются мучнистыя вещества. Весьма прожорливая рѣсничтая инфузорія.

Chitodon снсиІМт, Зт (не показанъ). Нерѣдокъ въ присутствіи Sty-lonychia, Euplotes и Aspidisca.

Фиг. 147,24. Glaucoma scintilla ns, am. Въ мезосапробной зонѣ встрѣчаются разрозненные экземпляры.

Spirostomufm атЫдипт, am (не показанъ). Въ случаѣ обильнаго развитія весьма характеренъ для am—зоны.

Фиг. 147,25. Stentor coeruleus, am. Встрѣчается какъ свободно плавающимъ, такъ и осѣвшимъ на грязи (илѣ), особенно въ небольшихъ ка-і'авахъ.

Halteria grandinella £|т(не показана). До сихъ поръ было мало извѣстно, что этотъ организмъ весьма распространенъ въ планктонѣ. При вылавливаніи планктоною сѣткою, онъ обыкновенно проходитъ черезъ ея петли.

Фиг. 147,26. Vorticella convallaria, am. Весьма распространенный организмъ, уничтожающій бактерій11). !

Фиг. 147,27. Carchesmm tachmanni, am. Организмъ, весьма характерный по своему виду и мѣсту развитія. Образуетъ тонкій бѣлый налетъ па камняхъ, стебляхъ растеній и т. п.

Suctoria.

Podophrya species, чаще (не показана). Въ изобиліи развивается въ стокахъ, очищенныхъ біологическимъ способомъ.

10) См. прим. 8.

н) По нѣмецкой терминологіи— .пожиратель бактерій* (Bakterienfresser).

Spongiae.

Euspongilla laeustris, pm (не показана). Эта губка развивается въ стокахъ при поступленіи водъ съ нѣкоторыми удобрительными веществами. Однако, до сихъ поръ мало пользовались этимъ видомъ для оцѣнки водоема.

Hydroidea.

Фиг. 147,28. Hydra fusca, pm и олигосапробна. Нерѣдко находится въ прудахъ съ водою изъ дренъ полей орошенія въ видѣ особенно пышно развитыхъ экземпляровъ. Мелкіе экземпляры попадаются также въ олигосапробной зонѣ.

Vermes.

Nephelis vulgaris, am и pm (не показанъ). Весьма распространенная въ илѣ піявка, обладающая значительною сопротивляемостью.

Фиг. 147,29. Stylaria laeustris, pm. Видъ, довольно распространенный въ илѣ и въ органической пленкѣ.

Фиг. 147,30. Xemaioden, чаще am. Весьма распространенъ въ илѣ и среди органическихъ продуктовъ разложенія, а при сильномъ развитіи проникаетъ также въ планктонъ.

Rotatoria.

Фиг. 147,31. НусШіпа scuta, am. Питается бактеріями, въ томъ числѣ пурпурными сѣробактеріями, альгами и др. Часто живетъ массами въ планктонѣ.

Фиг. 147,32• Апигаса aculcata, pm. Вмѣстѣ съ Anuraea coehlearis весьма распространена въ планктонѣ. Попадается въ небольшомъ количествѣ и въ олигосапробной зонѣ.

Bryozoa.

Фиг. 147,33. Plumatella repens, 3m. Можетъ образовать густые покровы, въ видѣ лохматыхъ шишекъ, на мостовыхъ опорахъ и камняхъ.

Mollusca.

Фиг. 147,34. Ытпаеа (Gutпапа) auricula,гіа pm. Выдѣляется среди другихъ видовъ способностью сопротивляться многимъ загрязненнымъ притокамъ.

Фиг. 147,35. РаІтТіпа vivipara=Vivipara vera, {jm. Попадается и въ <*т—зонѣ.

Фиг. 147,36. Sphaerium (Cyclas) nvicolum, pm. Встрѣчается также въ илѣ олигаеопробной зоны. Видъ Sph. comexm преимущественно a—мезо-сапробный.

Crustacea.

Фиг. 147,37. Asellus aqnaticus, am. Бываетъ, при слабомъ развитіи, и въ (jm—зонѣ. Питается продуктами разложенія органическихъ веществъ и остатками растеній.

Фиг. 147,38. Gammarus fluviatilis, pm. Живетъ въ прибрежной области. G. риіех водится больше въ ключахъ и ручьяхъ съ быстрымъ теченіемъ, и принадлежитъ къ олигосапробнымъ

Cyclops strenmts, am и (не показанъ). Какъ этотъ, такъ и нѣкоторые другіе виды С. обладаютъ большою устойчивостью, паравнѣ съ ихъ личинками.

Фиг. 147,39. Canthocamptus staphylinus, ^m. Живетъ въ береговой области. Изобилуетъ въ пескѣ многихъ англійскихъ фильтровъ.

Фиг. 147,40. Cypris species, £m. Виды Cypris живутъ частью въ (Jm, частью въ олигосапробной зонѣ.

Фиг. 147,41. Daphnia pulex, <#п и (}т. Можетъ развиваться въ такомъ количествѣ (особенно въ лужахъ и прудахъ), что вода пріобрѣтаетъ красный цвѣтъ.

Hydrachnidae.

Фиг. 147,42. Hydrachna globosa, ^ш. Въ береговой области водоемовъ. Многіе виды Н. олигосапробны.

Neuroptera.

Фиг. 147,43. Hydropsicke species, £Jm. Личинки въ береговой области, особенно въ рѣкахъ.

IHptera.

Фиг. 147,44. Siratiomys species, am. Личинки живутъ въ илѣ.

Psychoda species, am (не показанъ). Личинки изобилуютъ въ органической пленкѣ капельныхъ біологическихъ окислителей.

Фиг. 147,45 и 46. Culex species, pm. Личинки и куколки водятся, кромѣ естественныхъ водоемовъ, еще въ прудахъ съ водою изъ дренъ полей орошенія.

Pisces.

Cyprinus carpio, pm (не показанъ). Карпы весьма хорошо растутъ въ прудахъ съ водою изъ дренъ полей орошенія, на ряду съ карасями (Са-tassius vulgaris), линями (Tinea vulgaris), колюшками (Gasterosteus аси-leatus) и др.

Олигосапробные организмы.

Schizomycetes.

Фиг. 131, 1—5. Chlamydothrix ochracea. Весьма распространенная желѣзобактерія, встрѣчающаяся въ большомъ количествѣ въ желѣзи-стыхъ грунтовыхъ водахъ, отчасти аэрируемыхъ. Требуетъ для своего

**) Кь фиг. 131 (описаніе):

1) Нити Chlamydothrix ochracea съ омертвѣлыми влагалищами. Между ними шарики гидрата окиси желѣза.

2) Омеітвѣлое, неподвижное влагалище. Студенистое влагалище, съ одною клѣточкою внутри и съ отложеніями окиси желѣза. Разбухшее, слизистое влагалище съ 7 клѣточками.

3) Нить Chlamydothrix ochracea съ плотнымъ влагалищемъ; въ послѣднемъ отложенія окиси желѣза.

4) Старое влагалище съ отложеніями окиси желѣза.

5) Двѣ старыхъ вити, ск'еившіяся своими влагалищами, съ внутренними и наружными отложеніями окисей желѣза и марганца.

питанія органическихъ веществъ. Попадается также въ открытыхъ водоемахъ.

Фиг. 131, 6—9. Gallionella ferruginea. Въ желѣзпстыхъ грунтовыхъ водахъ, содержащихъ лишь небольшое количество органическихъ веществъ (напр., обладающихъ окисляемостью 5—7 мгр. марганцево-кислаго калія на литръ).

Фиг. 131,12. Crenothrix polyspora. Береговой организмъ, питающійся органическими веществами; живетъ также въ колодцахъ и водосборахъ грунтовой воды, если она содержитъ желѣзо. Отлагаетъ также соединенія марганца.

Фиг. 131, 10—11. Clonothrix fusca. Весьма важная желѣзобактерія, имѣющая характерный видъ. Живетъ въ грунтовыхъ водахъ и въ бере говой области открытыхъ водоемовъ.

Schizophyceae.

Фиг. 148,1. Polycystis aeruginosa. Вызываетъ цвѣтеніе воды, особенно’ въ теплое время года. При пышномъ развитіи, этотъ видъ дѣлящихся альгъ можетъ образовать густой зеленый покровъ близъ берега многихъ озеръ и прудовъ (см. также фиг. 1-33).

Фиг. 148,2: Merismopedia elegans. Обитатель поверхности ила въ береговой области, только случайно попадающій въ область планктона.

Ambaena flos aquae (не показана). Нерѣдко вызываетъ цвѣтеніе воды съ зелепою окраскою.

Chrysomonadalcs.

Фиг. 148,3. Chromulina liosanoffii. Можетъ подниматься на поверхность воды, и кажется тогда блестящей какъ золото, вслѣдствіе отраженія свѣта.

• Synura uvella (не показанъ). Планктонный организмъ озеръ, рѣкъ и т. и., развивающійся особенно въ холодное время года.

Dinobryon serlularia (не показанъ). Особенно распространенъ въ планктонѣ большихъ и малыхъ озеръ.

Euglenales.

Рhocus pleuronectes (не показанъ). Водится только въ небольшихъ водоемахъ. Встрѣчается и въ мезосапробной зонѣ.

Peridianales.

Фиг. 148,4. Gymnodiniiem palustre. Нерѣдко находится въ большомъ количествѣ въ искусственныхъ (запруженныхъ) водохранилищахъ. Легко образуетъ слизистую пленку. 6 7 8 9 10 11 12

6) Двѣ нити Gallionella ferruginea, склеившіяся наружными студенистыми оболочками.

7) Молодая нить Gallionella.

8) Наружный видъ нитей Gallionella ferruginea.

9) Отдѣльная ипть, большое увеличеніе.

10) Размноженіе клЬточекъ Clonothrix fusca.

11) Наружный пидъ Clonothrix fusca.

12) Наружный вндъ Crenothrix polvspora.

Фиг. 148,5. Ceratium hiriin'dinella. Водится только въ планктонной «области, особенно въ большихъ и малыхъ озерахъ.

Baeillariales.

Фиг. 148,6. Melosira Binderiana. Вмѣстѣ съ другими видами Melosira, нерѣдка въ планктонѣ, напр., въ рѣкахъ съ медленнымъ теченіемъ.

Фиг. 148,7. Melosira arenaria. Сильный видъ, растущій преимущественно въ береговой области.

Фиг. 148,8. Tabellaria floccvlosa. Встрѣчается преимущественно въ планктонѣ большихъ озеръ, какъ и Т. fenestrata.

Фиг. 148,9. Asterione.lla formosa. Весьма распространена въ планктонѣ озеръ и большихъ рѣкъ съ медленнымъ теченіемъ. Нерѣдко растетъ вмѣстѣ съ Diplosiga frequentissima и Halpinogoeca convallaria.

Finnularia viridis (не показана). Довольно распространенная кремнистая водоросль области береговыхъ осадковъ.

Фиг. 148,10. Pleurosigma altenuatum. Обитатель береговой области. Никогда не появляется рядомъ съ хроматофорами.

Фиг. 149,11. Gomphonema acuminatum. Прибрежная кремнистая водоросль, развивается на стволахъ камыша и т. п.; появляется только тамъ, гдѣ нѣтъ хроматофоръ.

Фиг. 149,12. Cymatoplcura solea. Только въ отсутствіи хроматофоръ. Діатомовая водоросль берегового осадка.

Фиг. 149,13. Surirella splendida. Живетъ на днѣ береговой области-Только въ отсутствіи хроматофоръ.

Фиг. 149,14. Closterium ЕЬгепЪегдп. Въ береговой области; попадаетъ въ планктонъ только случайно.

Фиг. 149,15. Micrast&nas rot at а. Находится въ водоемахъ на большей или меньшей глубинѣ, рѣже въ планктопѣ. •

Protococcalcs,

Фиг. 149,16. Volvox globator. Типичный планктонный организмъ. Еще •болѣе распространенъ Volvox aureus.

Eudorina elegans (не показанъ). Весьма, распространенъ въ планктонѣ ■озеръ, прудовъ и рѣкъ.

Rhaphidium polymorpJmm (не показанъ). Водится въ береговой области, рѣже въ плапктонѣ.

Фиг. 148,17. Pediastrum Boryanum. На берегу и въ планктонѣ. При! большомъ развитіи принадлежитъ къ (Jm—зонѣ.

Фиг. 148,18. Ilydrodiction utriculatum. Можетъ случайно развиваться въ прудахъ со стоками полей орошенія, и тогда принадлежитъ къ —зонѣ.

Confervales.

Ulothrix гопа-іа (не показанъ). Можетъ образовать на водѣ ярко зеленую опушку. Иногда переходитъ въ мезосапробную зону.

Фиг. 148,19. Bulboehaele setigera. Вмѣстѣ съ Oedogonium встрѣчается ъъ береговой области.

Фиг. 148,20. Cladophora glomerata. Образуетъ зеленый налетъ на камняхъ, купальняхъ и т. п., въ ручьяхъ, рѣчкахъ и др. водоемахъ.

Floricleae.

Фиг. 148,21. Chantransia chalylea. Образуетъ родъ мелкаго дерна фіолетовой или черноватой окраски на камняхъ, камышахъ и т. п.

Фиг. 14Ь,22. Lemanea torulosa. Встрѣчается преимущественно въ гор-иыхъ ручьяхъ, обыкновенно прикрѣпленною къ камнямъ. L. annulate, также въ рѣкахъ, протекающихъ по низменнымъ мѣстамъ, особенно у запрудъ.

Фиг. 148,23. Batrachospermum moniliforme. (Водоросль „лягушечья икра"). Встрѣчается какъ въ проточной, такъ и въ стоячей водѣ, имѣетъ видъ неподвижнаго, скользкаго дерна, красноватаго или зеленоватаго цвѣта.

Chorales.

Фиг. 148,24. Chara fragilis. Живетъ большею частью скопленіями: наравнѣ съ Chara foetida является самымъ распространеннымъ представителемъ этого рода. Не переноситъ вліянія сточныхъ водъ.

Bryophyta.

Фиг. 148,25. Fontinalis antipyretica. Чаще всего въ видѣ плотнаго дерна, темнозеленаго (или даже чернаго) цвѣта, на камняхъ, корняхъ и т. п., какъ въ проточной, такъ и въ стоячей водѣ.

Ptendophyta.

I Isocles echinospormn (не показанъ). Въ озерахъ и прудахъ, весьма рѣдко. На илистомъ грунтѣ развивается пышнѣе, чѣмъ на песчаномъ.

Monovotyledoneac.

Фиг. 148,26. Potamogeton crispus. Рисунокъ представляетъ зимнія почки. Иногда пышно проростаетъ въ разжиженныхъ стокахъ изъ дренъ нолей орошенія. Виды Potamogeton perfoliatus ((}m. и олигосалробный), Lemna trimica, llydrocharis morsus ranae и Car ex vulgaris представлены на фиг. 133.

Dicot yledoneae.

Nuphar luieum и Nympaea alba (не показаны), принадлежатъ, вообще говоря, къ олигоеалробной и —мезосапробной зонамъ, но нерѣдко довольно нечувствительны къ нѣкоторымъ сточнымъ водамъ.

Phizopoda.

Фиг. 148,27. Difflugia acuminata. Въ береговой области на илѣ, листьяхъ, стебляхъ и т. п.

Ciliata.

Фиг. 148,28. Vorticella nebulifera. Образуетъ, при пышномъ развитіи, бѣловатый налетъ на стебляхъ камыша, листьяхъ подводныхъ растеній и т. II.

Фиг. 148,29. Ophrydium versatile. По большей части зеленаго цвѣта. Можетъ образовать плавающіе студенистые комки, величиною съ кулакъ, въ озерахъ, прудахъ, канавахъ и т. п.

' Vermes.

Фиг. 148,30. Phreoryctcs menkeanus—IIaplotaxis gordioides. Этотъ-червь проникаетъ черезъ влажную землю къ водосборнымъ галлереямъ грунтовой воды, особенно въ горныхъ мѣстностяхъ. Съ гигіенической стороны безвреденъ.

Фиг. 148,31. Plamria gonocephala. Живетъ въ рѣкахъ и ручьяхъ, особенно подъ камнями и растеніями. Распространеніе РІ. аіріпа обыкновенно ограничивается прохладными ключами.

Rotatoria.

Фиг. 148,32. Asplanckna priodonta. Попадается также въ планктонѣ-$т—зоны. А. brightwelli водится только въ олигосапробной зонѣ

Фиг. 148,33. Notholca longispina. Въ планктонной области, особенно въ озерахъ.

Mollusca.

Limnaea stagnalis (не показанъ). Дышетъ легкими, и потому время отъ времени поднимается на поверхность воды. Развитіе его сильно зависитъ отъ содержанія извести въ водѣ.

Фиг., 148,34. Drcissensia polijmorpha. Укрѣпляется на камняхъ, доскахъ и т. п.; личинки живутъ въ планктонѣ. Характеренъ для олигосапробной зоны.

Crustacea.

Diaptomus graciloides (не показанъ). Въ планктопЬ большихъ озеръ.

Фиг. 148,35. Bosmina corregoni. Изобилуетъ въ планктонѣ, особенно въ озерахъ.

Leptodara kindti (не показанъ). Весьма прожорливое животное, длиною до 2 см. Благодаря быстротѣ плаванія, почти всегда ускользаетъ, при взятіи пробы планктонною сѣткою.

Neuroptera.

Phryganea stiala (не показанъ). Въ береговой области.

Diptera.

Фиг. 148,36. Corethra plumicomis. Личинки плаваютъ въ водѣ въ горизонтальномъ положеніи. Кажутся нѣжными, но довольно устойчивы.

Coleoptera.

Фиг. 148,37. Acilius sulcatus. Личинка водяного жука, нападающая на микроорганизмы.

Pisces.

Фиг. 148,38. Albumus lucidus. Попадаются также въ мезосапробной зонѣ, особенно болѣе' взрослые экземпляры. Къ олигосапробнымъ принадлежатъ, между прочимъ, форели (Trutta fario), для которыхъ особенно важно содержаніе кислорода въ водѣ.

ЗАМѢЧЕННЫЯ ОПЕЧАТКИ.

Строка. Напечатано. Слѣдуетъ.

12 сверху Пр. Проводникъ Пр. ІІравдзикъ

7 снизу Zeitschrift Journal

4 снизу песчаныхъ песочныхъ

16 снизу 0,05—0,06 гр. 0,5—0,6 мгр.

7 снизу взвѣшаннмхъ взвѣшенныхъ

4 сверху стоянки стоянку

3 снизу Са СО Са С03

5 сверху опредѣлите опредѣленіе

19 снизу сотавѣ составѣ