Коагуляция и мембранная фильтрация
На водопроводных станциях для осветления применяют контактную коагуляцию: раствор коагулянта подается через систему дырчатых труб, а хлопья образуются непосредственно в толще загрузки фильтра (скорость процесса — 4–5 м/ч). Использование контактных осветлителей позволяет исключить из схемы громоздкие отстойники.
Современной альтернативой выступают мембранные методы (устанавливаются после классических сооружений):
- Ультрафильтрация: мембраны с порами 0,05–0,20 мкм задерживают органику, снижая цветность воды. Технология позволяет внедрять безреагентную очистку поверхностных вод, исключая отстаивание и использование коагулянтов.
- Комбинация ультра- и нанофильтрации позволяет целенаправленно управлять ионным составом питьевой воды.
Методы обеззараживания: хлор, озон и УФ
Стандартная фильтрация оставляет в свободном состоянии до 30% бактерий. Риск смерти от неочищенной воды в сотни раз превышает канцерогенную опасность химикатов для дезинфекции.
- Хлорирование — базовый метод. Газообразный хлор взаимодействует с водой, образуя хлорноватистую кислоту. Она распадается с выделением атомарного кислорода, который и обеспечивает бактерицидный эффект. При нормальном хлорировании количество остаточного хлора составляет 0,3–0,5 мг/л. Доза хлора рассчитывается индивидуально: она равна сумме хлорпоглощаемости (расход на окисление органики) и остаточного активного хлора.
- Озонирование — обеззараживание газом. Озон разрушает протеины бактерий и вирусов за 10 минут, обесцвечивает воду и устраняет запахи. К недостаткам относят высокую энергоемкость и риск вторичного роста микробов в сетях.
- Ультрафиолетовое облучение (УФ) — проводится ртутно-кварцевыми лампами. Быстро убивает патогены, не меняет свойств воды, но требует ее идеальной прозрачности.
Побочные эффекты сильных окислителей
Воздействие мощных окислителей на примеси приводит к синтезу опасных веществ:
- Галогенсодержащие соединения (ГСС). При хлорировании синтезируется более 100 видов ГСС (например, хлороформ). Они способствуют развитию опухолей.
- Альдегиды. Озонирование трансформирует гуминовые вещества. При избытке органики озон способствует появлению токсичного формальдегида (вызывает папилломы желудка) и броматов (опухоли почек).
- Хлориты. Замена свободного хлора на двуокись хлора снижает выработку ГСС, но приводит к появлению хлоратов и хлоритов, вызывающих компенсированную анемию.
УФ-облучение считается самым безопасным методом: уровень формальдегида при нем не превышает 3% от ПДК.
Коррекция минерального состава: фтор
Фторирование с рождения снижает частоту кариеса на 50–60%. В воду добавляют фторид или кремнефтористый натрий.
Если концентрация фтора в источнике превышает 1,5 мг/л, развивается флюороз. Заболевание начинается с появления меловидных пятен на эмали, переходит в пигментацию и поперечную исчерченность («тигроидные резцы»), а на поздних стадиях приводит к системному разрушению скелета. Патогенез связан с токсическим действием фтора на амелобласты.
Для дефторирования применяют коагуляцию глиноземом, ионообменные смолы, вымораживание или смешивание с водой из другого источника.
Бытовые фильтры
Из-за изношенности сетей многие прибегают к доочистке в местах водопользования.
- Сорбционные фильтры (уголь, смолы). Надежны только при стабильном контроле. Отсутствие индикатора замены делает их использование рискованным.
- Трековые мембраны (например, системы «Нерокс»). Являются структурным аналогом живых клеточных мембран со строго одинаковыми порами по 0,2 мкм. Задерживают все более крупные загрязнители. Требуют ручной промывки мембраны поролоном, когда скорость фильтрации падает на 30%.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие существуют способы хлорирования питьевой воды на водопроводных станциях?
На водопроводных станциях применяются следующие способы хлорирования питьевой воды:
- Хлорирование нормальными дозами — количество остаточного хлора составляет 0,3–0,5 мг/л.
- Гиперхлорирование (хлорирование повышенными дозами) — количество остаточного хлора превышает 0,5 мг/л; требуется последующее дехлорирование.
- Двойное хлорирование — хлор вводится дважды: перед фильтрацией и после нее; первичное хлорирование улучшает процесс осветления воды.
- Хлорирование с преаммонизацией или аммонизацией.
- Хлорирование двуокисью хлора.
Какие клинические формы (стадии) проходит эндемический флюороз зубов?
Эндемический флюороз зубов проходит четыре степени поражения, которые проявляются в виде специфических клинико-морфологических форм. Согласно классификации одонтопатии при флюорозе, выделяют следующие стадии:
- Штриховая форма
- Пятнистая форма
- Меловидно-крапчатая форма
- Эрозивная форма
- Деструктивная форма
На поздних этапах заболевания преобладают процессы деминерализации и повышается проницаемость эмали из-за увеличения объема микропор.
Какие инфекционные заболевания преимущественно передаются водным путем?
Водным путем передается широкий спектр инфекционных и паразитарных заболеваний. К основным группам относятся:
- Острые кишечные инфекции — холера, брюшной тиф, паратифы А и Б, дизентерия (в частности, вызываемая S. flexneri), энтериты и энтероколиты.
- Вирусные инфекции — инфекционные гепатиты А и Е, полиомиелит, ротавирусные, аденовирусные и энтеровирусные инфекции.
- Бактериальные зоонозные инфекции — туляремия, лептоспирозы.
- Протозойные инфекции — амебная дизентерия, лямблиоз, балантидиаз.
- Глистные инвазии — биогельминтозы и геогельминтозы.
- Контактно-бытовые инфекции (при купании) — трахома, чесотка, грибковые заболевания.
По каким группам показателей оценивается качество питьевой воды согласно СанПиН?
Согласно санитарным правилам, качество питьевой воды оценивается по четырем основным группам показателей, обеспечивающим ее безопасность. К ним относятся:
- Органолептические показатели — запах, привкус, цветность, мутность.
- Химические показатели — общая жесткость, минерализация, содержание нитратов, сульфатов, хлоридов, фторидов, тяжелых металлов (свинец, мышьяк, ртуть и др.) и алюминия.
- Микробиологические показатели — общее микробное число, наличие общих и термотолерантных колиформных бактерий, колифагов, спор сульфатредуцирующих клостридий и цист лямблий.
- Радиационные показатели — общая альфа-радиоактивность и общая бета-активность.
Какие токсичные соединения образуются при хлорировании воды, содержащей фенолы?
При наличии в воде природных и техногенных фенолов молекулярный хлор приводит к образованию диоксинов. Диоксины являются высокотоксичными и высококумулятивными соединениями и вызывают подавление иммунной защиты организма.
Какие физико-химические требования предъявляются к воде перед проведением УФ-облучения?
Перед проведением обеззараживания воды ультрафиолетовым облучением требуется очень высокая прозрачность воды.
Расчет дозы хлора: ПО (Поглощаемость + Остаточный хлор). Общая доза состоит из хлора, ушедшего на окисление грязи (поглощаемость), и того, что остался для удержания эффекта (остаточный).
Вопросы с занятий и экзамена
Почему озонирование может представлять бактериологическую угрозу?
Под действием озона гуминовые вещества трансформируются в биологически активные соединения, которые становятся благоприятной питательной средой для роста клебсиелл и псевдомонад в трубах.
Чем опасны нефтепродукты и ПАВ при обеззараживании?
При их контакте с хлором или озоном происходит резкое усиление интенсивности запаха и цветности воды, а образующиеся продукты трансформации часто опаснее исходных веществ.
В чем особенность кишечных вирусов при очистке воды?
Ротавирусы и энтеровирусы обладают более высокой устойчивостью к стандартным хлорным препаратам по сравнению с бактериями, и могут выживать в воде от нескольких месяцев до нескольких лет.
Что ещё разобрать по теме
- Гуанидиновые дезинфектанты нового поколения (Анавидин, Флогуцид)
- Технология двойного хлорирования воды
- Озоносорбционный метод обработки на водопроводных станциях
- Специфика гиперхлорирования в полевых условиях и методы дехлорирования
- Водные пути передачи вирусного гепатита А и ротавирусов
Разберите тему целиком в курсе «Гигиена»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Очистка сточных вод» и ещё 530 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 95 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Глава 2. Эколого-гигиенические проблемы гидросферы и водоснабжения»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.