CC BY
29
УДК 502:613
ВЫБОР ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ВОДЫ В СИСТЕМЕ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
А. В. Иванчук, аспирант
Саратовский государственный социально-экономический университет, e-mail: ivanchukanna@rambler. ru
В статье исследованы проблемы выбора эффективных технологий обеззараживания питьевой воды, ее качества, влияния хлорирования на здоровье населения. Рассмотрены вопросы внедрения технологий водоочистки без использования хлора.
Ключевые слова: хлор, водопроводная вода, озонирование, УФ-излучениие, дезинфектанты.
В связи с возрастающей антропогенной нагрузкой на водные системы в целях обеззараживания природных вод применяются различные технологии, включающие использование химических препаратов и физических агентов. Однако физические и химические способы обеззараживания, традиционно применяемые сегодня в России, уже не обеспечивают необходимого уровня качества питьевой воды.
Основным методом обеззараживания, применяемым на станциях водоподготовки, является хлорирование. Этот метод считается наиболее надежным и недорогостоящим, однако имеет ряд существенных недостатков.
Общий расход хлора на окисление микроорганизмов, органических и минеральных примесей характеризует хлоропогло-щаемость воды. Для очистки речной и озерной воды этот показатель составляет 2...2,5 мг/л. Доза вводимого хлора должна быть больше величины хлоропоглощаемо-сти на величину остаточного хлора, который служит гарантией того, что окисление бактерий и органических веществ практически завершено. Согласно ГОСТ 2874-82 содержание остаточного свободного хлора в водопроводной воде должно быть в пределах 0,3...0,5 мг/л, связанного хлора -
0,8...1,2 мг/л. Основной объем вводимого хлора вступает во взаимодействие с орга-
Оценка поступления хлора в окружающую среду при различной производительности систем центрального хозяйственно-питьевого водоснабжения
Производительность системы водоснабжения Ежегодная потребность системы в хлоре, тыс. мі Сброс хлора, т/год Общее поступление в биосферу после очистки, т/год
В сутки, тыс. мі В год, млн. мі в распределительных сетях в домовых сетях в канализационную сеть с очищенной сточной водой
0,5 0,18 0,22 0,032 0,041 0,12 0,024 0,13
1,0 0,375 0,43 0,062 0,082 0,23 0,046 0,25
10,0 3,7 4,3 0,62 0,82 2,28 0,46 2,48
50,0 18,2 21,8 3,14 4,18 11,52 2,30 12,60
100,0 36,5 43,8 6,30 8,40 23,23 4,60 25,2
250,0 91,3 109,6 15,8 21,0 57,92 11,60 63,2
500,0 182,5 219,0 31,5 42,0 111,70 23,14 126,5
ническими и неорганическими веществами, присутствующими в воде.
При хлорировании воды происходит образование в ней сильнопахнущих хлор-производных - продуктов распада растительных и животных организмов. Наиболее устойчивыми и неприятными являются йодоформенные привкусы и запахи, которые возникают при хлорировании воды, содержащей фенолы и другие ароматические соединения.
Рядом исследований установлено, что хлорирование воды является причиной появления в ней ряда галогеносодержащих соединений, в т. ч. тригалометанов, диоксинов, обладающих высокой токсичностью, канцерогенностью, приводящих к возникновению ряда заболеваний [4]. При данной технологии обеззараживания воды 90 % хлора участвует в окислении органики, оказывая бактерицидное действие, а 10 % образует указанные хлорорганические соединения (хлороформ, дихлорбромметан, дибромхлорметан, бромоформ и др.).
Токсикологические исследования отдельных продуктов хлорирования воды показали, что оно вызывает высокие уровни мутагенной активности и токсичности в случае использования различных биологических тестов. Выделенные при этом побочные продукты отличаются высокими уровнями токсической активности. Присутствие в воде таких органических соединений, как глюкоза, дубильная, галловая и гуминовые кислоты природного происхождения, приводит к взаимодействию с активным хлором и образованию канцерогенных трига-лометанов. Эти и другие хлорорганические соединения играют большую роль в возникновении риска онкологических заболеваний населения. Установлено, что длительная экспозиция организма к действию
даже малых количеств хлорорганических соединений, содержащихся в питьевой воде, может усилить действие канцерогенов, поступающих в организм неводным путем.
Онкоэпидемические наблюдения выявили повышенный уровень заболеваний у населения органов пищеварения и увеличение риска заболеваемости раком при длительном употреблении хлорированной питьевой воды [3]. Хлор, присутствующий в питьевой воде, отрицательно сказывается не только на здоровье человека, но и окружающей природной среде в целом, отравляя флору и фауну. При возникновении аварий в распределительных сетях в окружающую среду попадает до 15 % подаваемой потребителям воды. Содержание в ней хлорсодержащих соединений крайне опасно для гидробионтов и почвенных организмов. Учитывая высокий уровень хлорорга-нических веществ в водопроводной воде, некоторые исследователи считают целесообразным признать ее сточной, т. е. непригодной для употребления вследствие ее опасности для компонентов биосферы и человека.
В таблице приведена экспертная оценка поступления хлора в природную среду при различной производительности систем централизованного хозяйственно-
питьевого водоснабжения [2].
Согласно исследованиям, более 50 % от используемого непосредственно для целей обеззараживания хлора поступает в атмосферный воздух, почву и водную среду. При этом в водную среду даже при наличии очистных сооружений поступает до 11 % хлора. Выбросы газообразного хлора в атмосферу составляют 4 % от общего количества потребляемого хлора [2].
Кроме того, хлор относится к токсичным веществам 1-го класса опасности по воздей-
ствию на биоту, и размещение его в воде следует рассматривать как «захоронение» токсичного вещества в природной среде.
Для уменьшения содержания в питьевой воде связанного и свободного хлора, ответственного за образование галогеносодержащих веществ, существуют три основные технологии кондиционирования воды:
1) уменьшение количества хлора, используемого для обеззараживания воды;
2) замена хлора другим, не содержащим хлора, дезинфектантом;
3) использование в технологии очистки, на ее конечной стадии, перед вторичным хлорированием, таких сорбентов, как гранулированный активированный уголь, ионообменные смолы и подобные вещества, способствующие удалению органических соединений из питьевой воды. Это позволит уменьшить образование хлорорганиче-ских соединений.
Перспективы использования, согласно требованиям экологической безопасности питьевой воды с позиции бактериального загрязнения, имеют две последние.
На основе указанных технологий разработаны и широко используются комплексные методы обеззараживания воды, включающие помимо хлорирования ряд других стадий.
В России широкое применение получила технология, подразумевающая замену стадии хлорирования озонированием с использованием УФ-излучениия. Первая озо-наторная станция по обработке воды была построена и введена в эксплуатацию в г. С.-Петербурге в начале ХХ в. Разработанная технология получила название Advanced Oxidation Processes (АОР) [4].
Перспективность технологий АОР заключается в их более высокой эффективности (особенно по очистке от органических примесей и патогенных микроорганизмов), а также гибкости включения в уже существующие схемы водообработки.
Эффективность озонирования и УФ-из-лучениия обусловлена значительным повышением качества очистки и обеззараживания воды вследствие появления синергетического эффекта при совместном применении отдельных реагентов.
Однако данная технология имеет два значительных недостатка. Во-первых, передозирование хотя бы одного из реагентов при комбинированном воздействии приводит к значительному снижению эффективности обеззараживания. Во-вторых, технология не получила широкого распространения ввиду высокой стоимости озонирования воды.
Учитывая состояние водопроводных сетей, следует отметить еще один негативный фактор воздействия на обеззараженную питьевую воду - вторичное бактериальное загрязнение воды.
Вследствие этого возникает необходимость разработки таких реагентов, которые обладали бы не только высоким обеззараживающим эффектом, но и проявляли свойств консерванта воды.
С этой целью в настоящее время исследуется эффективность обеззараживании при комплексном УФ-обеззараживании в сочетании с введением ионов серебра. Высокий обеззараживающий эффект при введении ионов серебра отмечается как отдельно, так и в сочетании с различными физическими факторами (температура, УФ-облу-чение, электрическое поле и др.).
Таким образом, в настоящее время не существует универсального и абсолютно безопасного метода (методов) обеззараживания питьевой воды с учетом все возрастающей антропогенной нагрузки на водные объекты. При выборе физических агентов и химических веществ для водоочистки необходимо учитывать минимум их неблагоприятного влияния на природную среду и человека, ресурсные возможности и простоту реализуемой технологической схемы, качество обрабатываемой природной воды, ее последующее целевое назначение и др.
Таким образом, при выборе дезинфектанта нужно руководствоваться следующими основными, на наш взгляд, критериями:
1) эффективность обеззараживания;
2) невысокая стоимость дезинфектантов, минимальная энергоемкость процесса обеззараживания;
3) низкие концентрации используемых реагентов.
Таким образом, анализ известных практических способов водоподготовки приводит к необходимости разработки энергоэффективных технологий, предусматривающих высокий обеззараживающий эффект дезинфектантов, а также повышение биологической ценности питьевой воды.
Литература
1. Ажгиревич, А. И. Эколого-экономичес-кое обоснование экологизации очистных сооружений водопровода (на примере НчГРЭС) / А. И. Ажгиревич, В. В. Гутенев, О. И. Мон-твила, Е. Н. Гутенева // Экономика природопользования. - 2002. - № 5. - С. 65-71.
2. Гутенев, В. В. Эколого-экономическое обоснование озоно-ионного обеззаражива-
ния воды в системах питьевого и оборотного водоснабжения / В. В. Гутенев, М. Б. Хасанов, А. И. Ажгиревич, Е. Н. Гутенева // Экономика природопользования. - 2002. -№ 1. - С. 60-71.
3. Денисова, И. Д. Дезинфектанты для технологий водоподготовки в чрезвычайных экологических ситуациях / И. Д. Денисова, В. В. Гутенев // Экономика природопользования. - 2005. - № 5. - С. 80-97.
4. Дрововозова, Т. И. Эколого-экономи-ческое обоснование разработки энергоэф-
фективной технологии обработки воды хозяйственно-питьевого назначения / Т. И. Дро-вовозова, В. В. Денисов, В. В. Гутенев // Экономика природопользования. - 2005. -№ 2. - С. 30-41.
5. Иванчук, А. В. Влияние качества воды на здоровье населения / А. В. Иванчук // Современные проблемы АПК и природопользования: Альманах. - Саратов: Саратовский государственный социально-экономический университет, 2006. - 126 с.
