Здравствуйте, дорогие читатели и посетители блога «построить дом» . В прошлой статье мы разобрали какие бывают (включая типы насосов и их особенности, автоматику и др.). Сегодня предлагаю рассмотреть источники водоснабжения для частных домов, исходя из условий местности.

Систему водоснабжения необходимо подбирать, опираясь на источники воды в этой местности. Артезианская скважина, глубиной от 120 м, является наилучшим вариантом для получения чистейшей питьевой воды . Затем идут родниковые и ключевые воды. Замыкают тройку популярных источников водоснабжения населенных мест наземные источники: водохранилищ, рек, озер и др.

Но не вся вода годна к применению. Решение о пригодности воды для питья выносят специальные службы СЭС по результатам лабораторных анализов. Лучше, если это сделать еще на заре строительства. Такие результаты используют и в будущем, чтобы выбрать рациональный способ системы водоподготовки и .

Скважина считается самым удобным и распространенным вариантом реализации самостоятельного источника водоснабжения в частном доме. Выполнить бурение доброкачественной скважины могут только специалисты с достаточным опытом при работе с современным оборудованием: насосы, буровые установки и т. п. Необходимо выделить артезианские (самые глубокие, с самой чистой водой) и фильтровые (мелкие) скважины, до первого (верховодка) или второго, более чистого водой водоносного горизонта.

Водоносные горизонты — схема

Артезианские скважины удовольствие не из дешевых не только потому что бурить глубоко, но за них также нужно платить налог по закону. Если вы живете в экологически чистом районе то для получения питьевой воды может быть достаточно скважины до второго водоносного горизонта, а в некоторых случаях и до первого (верховодки). Мелкие примеси, такие как песок, можно очищать специальными фильтрами врезанными прямо в систему водоснабжения частного дома.

Фильтровые, мелкие скважины на песок

Фильтровые скважины забуриваются на верхние водоносные горизонты (пески, первый и второй). В народе также их прозывают «скважины на песке». Бурение таких скважин выполняют за один день. Период использования этих скважин всего лишь до 7-8 лет. Затем она как правило заиливается и требует очистки от ила. По стоимости и трудоемкости, то же, что и пробурить новую. Кроме недолговечности фильтровой скважины является еще и вероятность загрязнения воды. А это недопустимость применения воды для питья либо обязательная установка системы фильтрации.

Артезианские скважины

Артезианские скважины забуриваются на глубину от 40 до 140 м, а местами и того глубже. Продолжительность устройства артезианской скважины в среднем 5-6 дней. Для выполнения их применяются обсадные трубы из металлопластика или стали. Зато и срок эксплуатации их от 25 лет и выше. Основной плюс артезианских скважин гарантированно чистая вода. А минус – высокая стоимость оборудования. К тому же, для бурения этой скважины необходимо обязательно согласовать и получить разрешительный документ.

Примечание: Приступать к бурению скважины лучше сразу же после распланировки участка и получения необходимых документов на застройку, то есть до возведения дома. Это поможет избежать в дальнейшем таких работ, как возобновление газона и забора.

Колодец

Колодец (также относится к источникам водоснабжения). На поверхность вода подается при помощи центробежных внешних насосов, или погружных вибрационных (о них я расскажу чуть позже). Глубину колодцев устанавливают еще на стадии проектирования коммуникаций и дома, основываясь на геолого-разведочных данных. Будет лучше, если проектирование и строительство колодцев вы поручите профессионалам. Это гарантирует вам безопасное и надежное водоснабжение вашего участка и дома. К тому же исключит вероятность подтопления участков соседей. При создании колодца применяются кольца железобетонные, гравий для создания фильтра на низ колодца, цемент для замазывания стыков колец. Во время приобретения материалов спрашивайте гигиенические паспорта, предоставляемые заводами-изготовителями. Нельзя подвергать свое здоровье лишними испытаниями в виде загаженной воды.

Централизованный источник водоснабжения

Здесь проблем особых нет с подсоединением (кроме разве что разрешения на врезку), единственный минус (и для некоторых огромный) — платить за эту воду нужно постоянно, да и качество её зачастую оставляет желать лучшего (та же хлорка). Трубы из высококачественного материала – основа основ всех водопроводных систем. Поэтому при их выборе необходимо учитывать:

• экономичность;
• морозостойкость;
• герметичность;
• антикоррозия;
• водонепроницаемость;
• качественность внутренних стенок;
• долговременность;
• устойчивость (снаружи на стенки действует давление слоя грунта, а внутри – давление воды).

Ранее чаще для изготовления труб использовали чугун, сталь, медь .

Чугунные трубы тяжелы и хрупки. Их монтаж достаточно трудоемок.

Лекция №7. Гигиена воды. Водоснабжение населенных мест.

Значение воды:

Вода является одним из важнейших объектов окружающей среды.

1. Физиологическое значение.

А) Вода - структурный элемент тела человека

2/3 человеческого тела – вода, 99% воды в слезах, 0,2% в зубной эмали и т.д.

Б) Участвует в обмене веществ

В) Участвует в регуляции температуры тела (испарение)

Физиологическая потребность в воде: в умеренном климате, не выполняя тяжелых работ (номинальная физическая нагрузка) составляет 2,5 -3 л/сутки.

Потеря 10% - головокружение, слабость, дрожание конечностей, нарушение обмена веществ

Потеря 20% - летальный исход.

Излишнее потребление воды оказывает отрицательное влияние, так как нарушается водно-солевое равновесие, увеличивается нагрузка на сердце и выделительные органы.

2. Санитарно-гигиеническое значение.

Вода необходима для личной гигиены, для уборки помещений, стирки белья, обработки продуктов, для очистки населœенных мест, для закаливания.

3. Народное хозяйство.

Вода как источник энергии (гидроэлектростанция).

4. Сельское хозяйство.

Вода – теплоноситель для обогрева жилища. Среда обитания рыб и функционирования водного транспорта. Лечебные цели (гидротерапия).

5. Эстетическое значение (фонтаны и т.п.)

6. Вода участвует в круговороте веществ в природе.

7. Эпидемиологическое значение.

Вода является источником различных заболеваний:

Кишечные инфекции: брюшной тиф, паратиф, дизентерия, холера, острый энтерит инфекционного характера.

Вирусные инфекции: гепатит А, полиомиелит, энтеровирусы, аденовирусы.

Зоонозы: бруцеллез, туляремия, лептоспироз.

Протозойные (простейшие) лямблиоз, амебная дизентерия.

Глистные: аскаридоз, шистосомоз.

7) Биогеохимическое значение.

Малое (или большое) содержание в воде активных микроэлементов, недостаток или избыток которых может вызвать заболевания.

8) Вода может вызвать эрозию почвы, смыв плодородного слоя.

Нормы водопотребления.

По количеству потребляемой воды:

I место. Сельское хозяйство

II место. Промышленность

III место. Коммунальное хозяйство

Норма водопотребления – количество воды, приходящееся на одного человека в сутки. Норма водопотребления зависит от вида водоснабжения:

1) Местное (30-50 л на человека в сутки)

Колодец, колонка.

2) Централизованное (125-350 л на человека)

Колебания водопотребления зависят от степени благоустройства.

Источники водоснабжения.

В РФ -1/4 часть мировых запасов пресной воды.

Основной запас – ледники и подземные моря. Запасы воды не безграничны. Проблема дефицита воды – одна из самых серьезных проблем, возникает вследствие стремительного роста населœения, увеличения потребления воды промышленностью, возрастания степени загрязнения природных водоемов.

Источники:

1) Поверхностные воды.

Поверхностные воды – реки, озера, водохранилища. Качество воды зависит от гидрологических, метеорологических, геологических условий и сезона года. Различное содержание микроорганизмов, органических и минœеральных веществ, способность к обновлению водных ресурсов, самоочищению. Самоочищение зависит от мощности водоемов.

2) Подземные воды.

Почвенные воды – те воды, которые обуславливают влажность почвы, но не используются для целœей водоснабжения.

Грунтовые воды - качество воды не зависит от геологических условий.

Межпластовые воды: безнапорные, напорные (артезианские).

Напорная вода фонтанирует, прозрачная, холодная, без запаха и вкуса, в ней нет микробов. Состав воды постоянен и зависит от особенностей местности. Ее можно пить без обработки.

3) Атмосферные воды.

Атмосферная вода – дождь и снеᴦ. Используется только на крайнем севере и в высокогорье. Т.к. содержит мало орᴦ. веществ. В ней нет микроорганизмов.

Показатели качества воды.

1. Органолептические

2. Химические

3. Микробиологические

Органолептические показатели: мутность, прозрачность, цветность, вкус, запах, температура. Эти показатели зависят от геологических особенностей, климатических факторов, сезонов года, характера загрязнений. В случае если эти показатели нарушены – то вода становится неприятной для питья, хуже удаляет жажду.

Химические показатели:

а) Химические вещества, поступающие в воду из почвы, ᴛ.ᴇ. встречающиеся в природных водах. Это соли Са, Mg, Fe, хлориды, сульфаты, нитраты.

б) Вещества, которые поступают в воду в результате ее обработки на водопроводной станции. Это остаточный хлор, остаточный азот, остаточный алюминий и полиакриламид.

в) Бытовые вещества, появившиеся в воде в результате промышленного, сельскохозяйственного и бытового загрязнения. Это синтетические поверхностно активные вещества, соли тяжелых металлов, фенол, диоксин, ядохимикаты и минœеральные удобрения, аммонийные соли, нитраты, нитриты, хлориды.

Высокая общая минœерализация при постоянном потреблении приводит к ухудшению секреции, снижению аппетита͵ увеличивает моторную функцию желудка и кишечника. Приводит к слабости, обострению заболеваний желудочно-кишечного тракта͵ нарушению водно-солевого равновесия.

Слабая минœерализация нарушает водно-солевое равновесие, нарушает осмотическую резистентность организма, изменяет сердечнососудистую систему; такая вода невкусная.

Наряду с общей минœерализацией большое значение имеет жесткость воды. Жесткость воды обусловлена солями кальция и магния. По степени жесткости различают:

Мягкую до 10%л

Средней жесткости 3,5-7 мг/э; 10-20 %л

Жесткая 7-14 мг/э; 20-40 %л

Очень жесткая >14 мг/э; >40%л

Жесткая вода плохо разваривает мясо и бобовые. Пища хуже усваивается, увеличивается расход мыла и моющих средств. Не пригодна для промышленных целœей из-за накипи. Плохо влияет на кожу и волосы. Ее потребление увеличивает риск развития почечнокаменной болезни, вызывает склеротические изменения в органах и системах.

Хлориды при избыточном потреблении вызывают угнетение желудочной секреции снижают диурез, увеличивают давление, изменяют органолептику.

Сульфаты при большом потреблении приводят к нарушению водно-солевого обмена, диспепсическим явлениям, нарушениям органолептики.

Нитраты при высоком содержании вызывают водно-нитратную болезнь, выражающуюся одышкой, цианозом, тахикардией, диспепсическими явлениями, возможен летальный исход. В организме нитраты под воздействием кишечной микрофлоры восстанавливаются до нитритов. Это превращение резко замедляется при высокой кислотности, свойственной желудочному соку взрослого человека. Но у детей кислотность желудочного сока низкая, в связи с этим в их организме накапливаются много нитратов. Нитраты, соединяясь с Hb, образуют стойкое соединœение - MetHb.

У новорожденных отмечается большая чувствительность Hb к нитратам и недостаточная активность ферментных систем, участвующих в обратном превращении MetHb в Hb.

Водно-нитратная болезнь может развиваться не только у детей, но и у беременных, у больных язвенной болезнью желудка, злокачественными новообразованиями, анемией.

Фтор – активный микроэлемент, при недостатке которого возникает кариес, нарушения пищеварения, хронические заболевания ЖКТ.

Является причиной заболеваний челюстно-лицевой и шейной областей. Источник сердечнососудистых и почечных заболеваний, ангины.

Профилактика недостатка фтора – фторирование воды (применяется в Швейцарии и Германии), фторирование молока, хлеба, зубной пасты. Местная фториризация зубов.

Избыток фтора – флюороз – пятнистая эмаль зубов, потеря зубов, ревматические боли, чувство скованности, свинцовая тяжесть конечностей, деформация и хрупкость костей. Содержание фтора в норме 1,5 мг/л.

СПАВ – появление обильной пены в воде. Усиливает действие токсических веществ.

Ртуть – вызывает болезнь Минамата͵ Итай-Итай.

Диоксины – оказывают общее токсическое, канцерогенное и мутагенное действие.

Химические показатели органического загрязнения воды:

Санитарная триада или показатели свежего органического загрязнения:

1) Аммонийные соли

2) Нитриты

3) Окисляемость

Показатели старого органического загрязнения - нитраты.

Показатели свежего и старого загрязнения (накопление мочи) - хлориды. Два вида хлоридов: минœерального и органического происхождения.

Микрофлора загрязненной воды:

1) Общие колиформные бактерии

2) Термотолерантные колиформные бактерии

3) Колифаги

4) Общее микробное число

Виды водоснабжения и нормирование качества воды:

1. Местное водоснабжение

СанПиН 2.1.4.1175-02 ʼʼГигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источниковʼʼ.

2. Централизованное водоснабжение

ГОСТ 2761-84 ʼʼИсточники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабженияʼʼ.

СанПиН 2.1.4.1074-01 ʼʼГигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабженияʼʼ.

Лекция №7. Гигиена воды. Водоснабжение населенных мест. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Лекция №7. Гигиена воды. Водоснабжение населенных мест." 2017, 2018.

Вопросы к занятию
1. Централизованная система водоснабжения населённых мест (водопровод). 2. Гигиеническая оценка местного водоснабжения населённых мест (колодцы). 3. Методы очистки воды: отстаивание, коагуляция, фильтрация. 4. Гигиеническая оценка методов обеззараживания воды: а) химические методы. б) физические методы. 5. Зоны санитарной охраны источников водоснабжения. Цель занятия
Ознакомление студентов с основными методами очистки и обеззараживания воды.
Приложение 1
Централизованная система водоснабжения населённых мест (водопровод)
Питьевая вода после очистных сооружений поступает в систему подземных труб, по которым она под повышенным давлением распределяется по всей территории населенного пункта. При среднеэтажной застройке напор в трубах должен быть не ниже 2,5-3 ати, что обеспечивается системой насосов и водонапорных резервуаров и предотвращает загрязнение воды в водопроводной сети в результате подсоса даже при неплотностях в стыках труб.
Водопроводные трубы могут быть выполнены из стали, чугуна, железобетона, керамики, стекла и пластмассы (например, полиэтилена высокого давления). Эти трубы выдерживают давление от 5 ати (бетонные) до 25 ати (стальные).
Водопроводная сеть во избежание замерзания прокладывается на 0,5 м ниже уровня промерзания земли. В различных климатических районах нашей страны глубина заложения труб составляет от 1,25 до 3,8 м.
Водопроводные сети не должны прокладываться по местам действующих и бывших свалок, захоронений, вблизи выгребных ям. В местах пересечения водопроводного и канализационного коллекторов водопроводные трубы следует прокладывать на 0,4 м выше канализационных. Кроме того, водопроводные трубы в этих местах должны быть стальными и на 5-10 м в каждую сторону от пересечения закрыты водонепроницаемым футляром. Канализационные трубы в местах пересечения должны быть из чугуна.
При выборе схемы водопроводной сети предпочтение следует отдавать кольцевой, а не тупиковой схеме. В кольцевой сети не происходит застаивания воды, отложения осадка, меньше развивается железистая микрофлора.
После постройки или ремонта водопровода необходимо провести промывку и дезинфекцию сети. Сначала водные магистрали промывают чистой водой под напором, чтобы очистить ее от механических отложений. Затем схему заполняют раствором хлорной извести с содержанием активного хлора от 40 до
100 мг/л в зависимости от времени контакта (5-24 ч). По окончании дезинфекции водопровод промывают питьевой водой до содержания остаточного хлора 0,3-0,5 мл/л. После этого воду можно подавать потребителю.
Каждый водопровод состоит из головных сооружений и водопроводной сети. Головными сооружениями водопровода из подземных источников водоснабжения являются (рисунок 1) трубчатый колодец, насосная станция первого подъема, поднимающая воду на поверхность земли в резервуар, в случае надобности установка для обеззараживания воды и насосная станция второго подъема, подающая воду в напорный резервуар. От последнего отходит водовод с сетью трубопроводов, разводящих воду в каждый дом или водоразборные колонки. Последние следует располагать на расстоянии не более чем на 100 м друг от друга.

Рисунок 1. Примерная схема головных сооружений из подземных источников 1 - трубчатый колодец; 2 - насосная станция первого подъёма; 3 - резервуар; 4 - насосная станция второго подъёма; 5 - водонапорная башня; 6 - водонапорная сеть.

В тех местностях, где доброкачественные подземные воды отсутствуют или их недостаточно для снабжения водой крупного водопровода, используют открытые водоемы. Головными сооружениями водопровода, питающегося водой из открытого водоема, являются сооружения для забора и улучшения качества воды, резервуар для чистой воды, насосное хозяйство и водонапорная башня. От нее отходит водовод и разводящая сеть трубопроводов (рисунок 2),
которую во избежание замерзания воды закладывают в зависимости от климата на глубине от 1,25 до 4 м.
Рисунок 2. Примерная схема водопровода с забором воды из реки.
1 - водоем; 2 - заборные трубы и береговой колодец; 3 - насосная станция первого подъёма; 4 - очистные сооружения; 5 - резервуар чистой воды; 6 - насосная станция второго подъёма; 7 - трубопровод; 8 - водонапорная башня; 9 - разводящая сеть; 10 - места потребления воды.
Гигиеническая оценка местного водоснабжения населённых мест (колодцы) Гигиенические требования к устройству шахтных и трубчатых колодцев. Для того чтобы предупредить загрязнение подземных вод при эксплуатации водоисточников, необходимо соблюдать следующие основные правила при устройстве и оборудовании колодцев:
1. место устройства колодца должно располагаться выше по рельефу местности и возможно дальше от загрязняющих почву объектов. Это место не должно заболачиваться или затопляться. При эксплуатации необходимо охранять почву окружающей источник территории от загрязнения; 2. стенки колодца или каптажа родника должны быть водонепроницаемыми. Вокруг верхней части стен колодца должен устраиваться так называемый глиняный замок, чтобы поверхностные воды не могли просачиваться вблизи и вдоль стен сооружения к водоносному горизонту или в колодец. 5
Так как бактериальные загрязнения проникают в колодцы большей частью не с потоком подземных вод, а через «устье», то забор воды должен производиться таким образом, чтобы в воду не могли быть внесены загрязнения извне.
Шахтные колодцы. В сельских условиях часто устраивают шахтные колодцы (рисунок). В настоящее время для механизированного рытья колодцев применяется машина КШК-30. Машина отрывает колодец диаметром 1,2 м и глубиной до 30 м.
Место для колодца выбирают на возвышенности, не ближе 25-30 м от возможных источников загрязнения, например уборной, компоста и т. д. Если уборная расположена выше колодца по рельефу местности, то расстояние между ними при рыхлом мелкозернистом грунте должно быть не менее 80-100 м. При рытье колодца желательно дойти до второго водоносного горизонта, если
он залегает не глубже 30 м.

Рисунок 3. Шахтный колодец из бетонных колец с насосом: а - насос; б - слой гравия на дне колодца.

Рисунок 4. Мелкотрубчатый колодец.
Дно шахты колодца остается открытым, а боковые стенки закрепляются материалом, обеспечивающим водонепроницаемость, т. е. железобетонными кольцами (с заделкой стыков между ними цементом), кирпичом или деревянным срубом без щелей. Стенки колодца должны возвышаться над поверхностью земли не менее чем на 0,8 м. Для устройства глиняного замка вокруг колодца выкапывают яму глубиной до 1 м и шириной 1 м и наполняют ее хорошо утрамбованной жирной (пластичной) глиной. Вокруг наземной части колодца поверх глиняного замка в радиусе 2 м делают подсыпку песком и замощение камнем или кирпичом с уклоном для стока случайно пролитой воды и атмосферных осадков в сторону от колодца к ближайшему кювету.
Существенное значение имеет техника водоразбора из шахтного колодца, так как практика показывает, что в значительном числе случаев загрязнение воды происходит через открытое устье колодца при заборе воды загрязненными ведрами.
Лучшим средством подъема воды из колодца нужно признать ручные или механические насосы с электроприводом. Колодцы, оборудованные насосами, наглухо закрыты и не подвергаются загрязнению извне. При отсутствии насоса следует пользоваться только общественным ведром.
Трубчатые колодцы. Если грунтовые воды расположены не глубже 7-8 м, то для получения их можно использовать так называемые мелкотрубчатые колодцы. Мелкотрубчатый колодец бурят вручную и оборудуют ручным насосом, производительность которого 0,5-1 м3 в час.
Из более глубоких водоносных горизонтов воду получают посредством глубокотрубчатых колодцев, которые часто используют на коммунальных водопроводах городов, а также для водоснабжения совхозов, колхозов и отдельных предприятий.
Для устройства глубокотрубчатого колодца с помощью специальных буровых станков в земле бурят скважину, представляющую собой вертикальную
цилиндрическую шахту диаметром от 50 до 600 мм и глубиной от 10-15 до 1000 м и больше. Для того чтобы предотвратить обрушивание стенок, в буровую скважину забивают металлические трубы, называемые обсадными (рисунок 5). Подъем воды из скважины осуществляется различными видами насосов, производительность которых достигает 100 м3/ч и более.
При правильном устройстве глубокие трубчатые колодцы обеспечивают сохранение чистоты артезианской воды. Но вода в этих колодцах может загрязняться, если между загрязненной грунтовой водой и эксплуатируемым глубоким водоносным горизонтом имеется связь. Грунтовые воды могут проникнуть через проржавевшие обсадные трубы или через стыки между ними, если они плохо заделаны. Поэтому верхняя часть скважины должна закрепляться двумя колоннами обсадных труб, зазор между которыми заливают цементным раствором.
Загрязнения также могут поступать через устье скважины. Для того чтобы предупредить это, верхнюю колонну обсадных труб в месте вхождения всасывающей трубы насоса или других водоподъемных устройств нужно полностью герметизировать. Зазор между обсадными трубами и стенками скважины (затрубное пространство) заливают под давлением цементным раствором.
Методы очистки воды: отстаивание, коагуляция, фильтрация
Методов улучшения качества воды много, и они позволяют освободить воду от опасных микроорганизмов, взвешенных частиц, гуминовых соединений, придающих воде цвет, от избытка солей (кальция, магния, железа, марганца, фтора и др.). дурнопахнущих газов, токсических и радиоактивных веществ.
Применение различных методов улучшения качества воды позволяет в максимальной мере использовать водные ресурсы местности и обеспечить население доброкачественной водой.
К числу наиболее часто применяемых методов улучшения качества воды на водопроводах относятся: осветление - устранение мутности воды, обесцвечивание - устранение цветности воды, обеззараживание - освобождение воды от патогенных микробов и вирусов.
Осветление и обесцвечивание воды
Осветление и частичное обесцвечивание воды достигаются путем длительного отстоя. Отстаивание основано на том, что в стоячей или медленно текущей воде взвешенные вещества, имеющие большую плотность, чем вода, выпадают и осаждаются на дно. Отстаивание осуществляется: как в самих источниках водоснабжения, так и в водохранилищах. Но естественный отстой протекает медленно, и эффективность обесцвечивания при нем невелика. Поэтому в настоящее время для осветления и обесцвечивания воды часто применяют химическую обработку коагулянтами, ускоряющую осаждение взвешенных частиц.
Процесс осветления и обесцвечивания воды, как правило, завершают фильтрованием воды через слой зернистого материала, например через песок или измельченный антрацит. Применяют два вида фильтрования - медленное и скорое.
Естественное отстаивание и медленное фильтрование воды.
Естественное отстаивание воды производят в горизонтальных отстойниках, представляющих собой резервуары глубиной в несколько метров, через которые вода движется непрерывно с очень малой скоростью. Вода пребывает в отстойнике 4-8 часов. За это время осаждаются преимущественно грубодисперсные взвеси.
После отстаивания воду для окончательного осветления пропускают через медленно действующий фильтр (рисунок 6).

Рисунок 6. Схема песочного фильтра: а - слой воды; б - песок; г - дренаж. Он представляет собой кирпичный или бетонный резервуар, на дне которого устраивают дренаж из железобетонных плиток или дренажных труб с отверстиями. Через дренаж профильтрованная вода отводится из фильтра. Поверх дренажа загружают поддерживающий слой толщиной 0,7 м щебня, гальки и гравия постепенно уменьшающейся кверху крупности, не дающей вышележащему песку просыпаться в отверстия дренажа. На поддерживающий слой загружают фильтрующий слой толщиной 1 м с диаметром зерен от 0,25 до 0,5 мм. Когда фильтр загружен, через него медленно, со скоростью 0,1-0,3 м/ч, пропускают очищаемую воду. Медленно действующие фильтры хорошо очищают воду только после «созревания». Процесс «созревания» состоит в следующем. В результате за
держки находящихся в воде взвешенных примесей в верхнем слое песка размер пор настолько уменьшается, что здесь начинают задерживаться даже самые мелкие частицы, личинки и яйца гельминтов и до 99% бактерий.
Одновременно в «созревшем» верхнем слое песка, называемом биологической пленкой, происходят ряд биологических процессов: минерализация органических веществ и гибель задержанных бактерий. Раз в 30-60 дней поверхностный слой загрязненного песка снимают.
Медленно действующие фильтры применяют на малых водопроводах, например для водоснабжения сел, совхозов, где надежность действия при сравнительно простой эксплуатации имеет решающее значение.
Коагулирование, отстаивание и скорое фильтрование воды.
Стремление ускорить осаждение взвешенных частиц, устранить цветность воды и ускорить процесс фильтрования привело к использованию в практике очистки воды коагулирования. Для этого к воде добавляют вещества, называемые коагулянтами: Al2(SO4)3, FeCl3, FeSO4 и др. Реагируя с растворенными в воде электролитами, коагулянты образуют гидроокиси, выпадающие с образованием быстро оседающих хлопьев. Обладая огромной активной поверхностью и положительным электрическим зарядом, гидроокиси абсорбируют даже мельчайшую отрицательно заряженную взвесь микробов и коллоидные гуминовые вещества, которые увлекаются на дно отстойника оседающими хлопьями. После осаждения хлопьев в отстойнике и прохождения воды через фильтр, где задерживается их остаток, получается прозрачный и бесцветный фильтрат. Применение коагулирования позволяет обесцветить воду, сократить срок отстаивания воды до 2-3 ч и применить быстро действующие фильтры.
В качестве коагулянта чаще всего применяют сернокислый алюминий. В воде он вступает в реакцию с двууглекислыми солями кальция, образуя гидроокись алюминия плохо растворимую в воде и выпадающую в виде хлопьев. Коагулянт применяют в дозах от 30 до 200 мг на 1л воды. Доза коагулянта, необходимая для обработки, зависит от цветности, мутности, рН воды и многих других условий, отчего ее подбирают опытным путем. В последние годы применяют высокомолекулярные вещества - флоккулянты, в ничтожных дозах облегчающие и ускоряющие коагуляцию. Например, полиакриламид (ПАА) в дозе 0,5-2 мг на 1 л воды значительно ускоряет коагуляцию и экономит коагулянт. В качестве флоккулянта применяют также активированную кремнекислоту.
Технология коагулирования и дальнейшей обработки воды состоит в следующем. 5% раствор коагулянта посредством специального дозирующего устройства в необходимом количестве подается в смеситель, где происходит быстрое перемешивание его с водой. Отсюда вода поступает в камеру реакции, где в течение 10-20 мин. завершается процесс хлопьеобразования, и далее в резервуар-отстойник, где оседают хлопья. Размеры отстойника рассчитаны на 23-часовое отстаивание воды.
После коагуляции и отстаивания вода подается на скорые фильтры (рисунок 7), в которых фильтрующий слой песка с величиной зерен от 0,5 до 1 мм составляет 0,8 м. Скорость фильтрации воды 5-8 м/ч; она автоматически регулируется.

Рисунок 7. Схема обработки воды на скоростных фильтрах:
1 - смеситель воды с раствором коагулянта; 2 - камера реакции; 3 - горизонтальный отстойник; 4 - скорый песочный фильтр
Вскоре после начала работы в верхнем слое песка образуется фильтрующая пленка, состоящая из не успевших осесть в отстойнике хлопьев коагулянта и

Приставших к ним частиц. Это улучшает процесс задержки взвешенных примесей и микробов. Спустя 8-12 ч работы пленка уплотняется, скорость фильтрации падает, работу фильтра приостанавливают и для удаления пленки промывают его в течение 10-15 мин. током чистой воды, направляемой снизу вверх.
После коагуляции, отстаивания и фильтрования вода становится прозрачной, обесцвечивается, освобождается от яиц гельминтов и от 70-98% содержащихся в ней микробов.
В последние годы в практику водоснабжения внедряются различные модификации скорых фильтров (например, двухслойные), а также контактные осветлители. Контактные осветлители выполняют функцию смесителя, камеры реакции и фильтра, делая излишним отстойник. Они эффективны при очистке воды с мутностью, не превышающей 150 мг/л.
Гигиеническая оценка химических и физических методов обеззараживания воды
Обеззараживание принадлежит к числу наиболее широко применяемых методов улучшения качества воды. Оно применяется довольно часто при использовании подземных, главным образом грунтовых, вод и во всех случаях использования поверхностных вод. Обеззараживание является обычно заключительным и наиболее важным процессом улучшения качества воды на водопроводе.

Обеззараживание воды может осуществляться химическими и физическими безреагентными методами. При химических методах в воду вносятся обладающие бактерицидным действием реагенты: газообразный хлор, различные соединения, содержащие так называемый активный хлор, озон, соли серебра и др. К физическим методам относятся кипячение, облучение ультрафиолетовыми лучами, воздействие ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты, быстрыми электронами или гамма-лучами и др. В настоящее время наибольшее распространение имеют: на водопроводах - хлорирование, озонирование, облучение ультрафиолетовыми лучами, а в условиях местного водоснабжения - кипячение.
Химические методы Хлорирование воды

Россия была одной из первых стран, в которой хлорирование воды стало применяться на водопроводах (1910). Однако оно применялось лишь при вспышках водных эпидемий. В настоящее время хлорирование воды является одним из наиболее широко распространенных профилактических мероприятий, сыгравших огромную роль в предупреждении водных эпидемий.
Столь широкое применение хлорирования объясняется надежностью обеззараживания, доступностью осуществления и экономическими преимуществами.

Существуют многочисленные способы хлорирования, например хлорирование обычными и «послепереломными» дозами хлора, хлорирование с аммонизацией, суперхлорирование, хлорирование хлораминовыми таблетками и т. д. Это позволяет применять хлорирование в разных условиях - на крупном водопроводе и для обеззараживания воды в бочке на полевом стане, на небольшом колхозном водопроводе и во фляге с водой.
Принцип хлорирования основан на обработке воды хлором или химическими соединениями, содержащими хлор в активной форме, обладающей окислительным и бактерицидным действием. Химизм происходящих процессов объясняют следующим образом. При добавлении хлора к воде происходит его гидролиз, т.е. образуются соляная и хлорноватистая кислоты. Во всех гипотезах, пытающихся объяснить механизм бактерицидного действия хлора, хлорноватистой кислоте отводится центральное место.
Хлор, присутствующий в воде в виде хлорноватистой кислоты и гипохлорит-иона, рассматривают как свободный активный хлор, так как исследованиями показано, что при хлорировании воды бактерицидное действие определяется в основном концентрацией хлорноватистой кислоты и несколько менее гипохлорит-ионом.
Небольшие размеры молекулы и электрическая нейтральность позволяют хлорноватистой кислоте быстро пройти через оболочку бактериальной клетки и воздействовать на клеточные ферменты, существенно важные для обмена веществ и процессов размножения клетки. Предполагается, что реакция идет с SH-группами ферментов, которые окисляются хлорноватистой кислотой и гипохлорит-ионом. При электронной микроскопии кишечной палочки, подвергшейся воздействию хлора, выявлено повреждение клеточной оболочки, нарушение ее проницаемости, уменьшение объема клетки.
Надежный обеззараживающий эффект при хлорировании достигается в том случае, если после 30-60 мин. обеззараживания в воде остается 0,3-0,5 мг/л свободного хлора или 0,8-1,2 мг/л связанного хлора, свидетельствующее о достаточном количестве введенного в воду дезинфицирующего агента. При санитарном контроле воды на водопроводах содержание остаточного хлора в ней определяют каждый час. Не реже одного раза в сутки отбирают пробу воды для бактериологического исследования.
На крупных водопроводах для хлорирования воды применяют газообразный хлор. Хлор поступает в стальных баллонах или цистернах в жидком виде. На водопроводных станциях к баллону присоединяют специальные аппараты - хлораторы, дозирующие поступление хлора в обеззараживаемую воду (рисунок 8).
На небольших водопроводах, а также в случае необходимости обеззаразить небольшие объемы воды в бочках или других резервуарах вместо хлора пользуются хлорной известью. Бактерицидное действие хлорной извести обязано группе (ОСl), которая в водной среде образует хлорноватистую кислоту. Хлорная известь содержит до 36% активного хлора. При хранении она разлагается. Свет, влажность и высокая температура ускоряют потерю активного хлора. Поэтому хлорную известь хранят в бочках в темном, прохладном, сухом, хорошо проветриваемом помещении, а перед использованием проверяют ее активность в санитарной лаборатории.

Рисунок 8. Хлоратор, используемый для непрерывного дозирования газообразного хлора в обеззараживаемую воду
Кроме хлора и хлорной извести, для обеззараживания воды можно применять двутретьосновную соль гипохлорита кальция (ДТСГК), двуокись хлора (СlO2), гипохлорит кальция Са(ОС1)2 и различные хлорамины. Органическими хлораминами называют производные NН3, у которых один атом водорода замещен на органический радикал, а один или оба других замещены на хлор. К неорганическим хлораминам относятся соединения, получающиеся в результате взаимодействия хлора с аммиаком или солями аммония. Хлорамины обладают окислительными и бактерицидными свойствами, но более слабыми, чем хлор, хлорная известь или ДТСГК.
Обычное хлорирование (по хлорпотребности).
При этом методе хлорирования большое значение имеет правильный выбор дозы активного хлора, необходимой для надежного обеззараживания воды.
При обеззараживании воды лишь 1-2% активного хлора затрачивается на непосредственное бактерицидное действие. Остальной хлор вступает во взаимодействие с легко окисляющимися минеральными и органическими соединениями, находящимися в воде, и поглощается взвешенными веществами. Все эти формы связывания хлора объединяются в понятие хлорпоглощаемость воды.
Поскольку природные воды имеют различный состав, то и хлорпоглощаемость у них различна. Если ввести в воду хлор в количестве большем, чем хлорпоглощаемость, на 0,5 мг/л, он делает воду непригодной для питья, придавая ей хлорный привкус и запах. Поэтому при обеззараживании добавляют в воду такое количество хлорсодержащего препарата, чтобы после обработки вода содержала 0,3-0,5 мг/л так называемого остаточного свободного или 0,6-1 мг остаточного хлораминного хлора, который, не ухудшая вкуса воды и не являясь вредным для здоровья, свидетельствует о надежности обеззараживания, поскольку имеется некоторый избыток хлора. Количество активного хлора в миллиграммах, необходимое для обеззараживания 1 л воды, называют хлорпотребностью.

Хлорпотребность воды определяют путем опытного хлорирования определенных объемов подлежащей обеззараживанию воды разными дозами хлора или хлорной извести. При подборе дозы хлора в полевых условиях ориентировочно можно пользоваться таблицей 1.
Таблица 1. Ориентировочная хлорпотребность воды различного происхождения (из Инструкции по обеззараживанию хозяйственно-питьевой воды хлором при централизованном и местном водоснабжении)
Вода Необходимо для обеззараживания, мг/л Необходимое количество 1% раствора хлорной извести, мл на 1 л воды активного хлора 25% хлорной извести Межпластовая (артезианская); осветленная и обесцвеченная вода крупных рек и озер Колодезная прозрачная и бесцветная; осветленная и обесцвеченная вода малых рек Вода крупных рек и озер Мутная и цветная вода из колодцев и прудов 1-1,5 1,5-2 2-3 3-5 4-6 6-8 8-12 12-20 0,4-0,6 0,6-0,8 0,8-1,2 1,2-2,0
Кроме правильного выбора дозы хлора, необходимым условием эффективного обеззараживания является хорошее смешение и достаточный контакт хлора с водой. Контакт воды с хлором должен быть летом не менее 30 минут, а зимой не менее 1 часа.
Наличие в воде взвешенных частиц, гуминовых и других органических соединений снижает действие хлора. Поэтому для надежного обеззараживания мутные и цветные воды рекомендуется предварительно осветлять и обесцвечивать.
В тех случаях, когда требуется хлорировать воду, находящуюся в бочке или другом резервуаре, определяют объем последнего и рассчитывают количество хлорной извести, необходимое для обеззараживания. Отвесив нужное количество, его вносят в бутыль или какую-либо другую посуду, добавляют такое количество воды, чтобы получился приблизительно 1-2°/о раствор, тщательно перемешивают хлорную известь с водой, дают ей отстояться и осветленный раствор добавляют к дезинфицируемой воде. Воду с раствором хлоркой извести тщательно перемешивают и оставляют на 30-60 минут. После этого, определив наличие остаточного хлора и органолептические качества воды, разрешают пользование ею.
При описанном методе хлорирования по хлорпотребности вода надежно обеззараживается от патогенных бактерий, образующих лишь вегетативные формы (например, возбудители острых кишечных инфекций, туляремии, лептоспироза) и вирусов. Вода, содержащая цисты дизентерийной амебы, споровые формы сибирской язвы, яйца гельминтов, не обеззараживается этим методом. Кроме обычного хлорирования по хлорпотребности применяют и другие модификации хлорирования: двоиное хлорирование, хлорирование с аммонизацией, перехлорирование и др.
Двойное хлорирование.
На многих речных водопроводах хлор подается в воду первый раз перед отстойниками, а второй - как обычно, после фильтров. Введение хлора перед от
стойниками улучшает коагуляцию и обесцвечивание воды, подавляет рост микрофлоры в очистных сооружениях, увеличивает надежность обеззараживания, однако возрастает возможность образования хлорорганических соединений.
Хлорирование с преаммонизацией.
При этом способе хлорирования в обеззараживаемую воду вводят раствор аммиака, а через 0,5-2 мин. - хлор. При этом в воде образуются обладающие бактерицидным действием хлорамины. Эффективность хлорирования с аммонизацией зависит от соотношения NH3: Cl, причем применяют дозировки этих реагентов в соотношениях 1:3, 1:4, 1:6, 1:8. Для воды каждого источника приходится подбирать наиболее эффективное соотношение.
Метод преаммонизации применяется с целью предупреждения неприятных запахов, возникающих иногда при хлорировании воды, содержащей фенолы или фенолоподобные вещества. Образующиеся хлорфенолы даже в ничтожных концентрациях придают воде аптечный привкус и запах. Хлорамины же, обладая более слабым окислительным потенциалом, не образуют с фенолами хлорфенолов.
Скорость обеззараживания воды хлораминами меньше скорости обеззараживания хлором, поэтому продолжительность дезинфекции воды при хлорировании с преаммонизацией должна быть не менее 2 ч.
Перехлорирование.
При этом методе к воде добавляют большие дозы хлора, например, 10-20 мг/л, вследствие чего надежный бактерицидный эффект достигается уже при 15-минутной экспозиции. При перехлорировании в течение 30-60 минут достаточно надежно обеззараживаются даже мутные воды. От воздействия больших доз хлора погибают столь стойкие к хлору возбудители, как риккетсии Бернета, цисты дизентерийной амебы, туберкулезные бактерии и вирусы. Однако и при этих дозах хлора не может быть достигнуто надежное обеззараживание воды от спор сибирской язвы и яиц гельминтов. После обеззараживания перехлорированием в воде остается большой избыток хлора. Процесс освобождения воды от него носит название дехлорирования. Воду дехлорируют фильтрованием через слой активированного угля или путем добавления к ней гипосульфита натрия в количестве 3,5 мг на 1 мг остаточного хлора. Перехлорирование воды применяется преимущественно в экспедициях и военных условиях.
Озонирование воды.
Озон в воде разлагается с образованием атомарного кислорода. Механизм распада озона в воде сложный с протеканием ряда промежуточных реакций с образованием свободных радикалов, также обладающих окислительными свойствами. Более сильное окислительное и бактерицидное действие озона, чем хлора, объясняют тем, что его окислительный потенциал больше окислительного потенциала хлора. Озонирование с гигиенической точки зрения является одним из лучших методов обеззараживания воды. При озонировании вода обеззараживается надежно, разрушаются органические примеси, а органолептические свойства ее не только не ухудшаются, как при хлорировании и кипячении, а даже улучшаются: уменьшается цветность воды, устраняются посторонние привкусы и запахи. Вода приобретает приятный голубоватый оттенок, и население приравнивает ее к ключевой. Избыток озона быстро распадается с образованием кислорода.
Доза озона, необходимая для обеззараживания, для большинства вод от 0,5 до 6 мг/л; для обесцвечивания и улучшения органолептических свойств воды могут требоваться и большие дозы. Продолжительность обеззараживания воды с помощью озона - 3-5 минут.
Остаточного озона (после камеры смешения) должно быть 0,1-0,3 мг/л.
Физические методы
Облучение воды ультрафиолетовыми лучами.
Еще в конце прошлого столетия А.Н. Маклаковым было установлено, что короткие ультрафиолетовые лучи обладают бактерицидным действием. Максимально эффективными оказались лучи с длиной волны 250-260 нм, проникающие даже через 25-сантиметровый слой прозрачной и бесцветной воды (рисунок 9).
Источником излучения служат аргонно-ртутные лампы низкого давления (БУВ) и ртутно-кварцевые лампы (ПРК и РКС).
Для обеззараживания воды применяются специальные установки (напорные и безнапорные). Для обеззараживания большого объема воды используется установка ОВ-АКХ-1 большой производительности с применением бактерицидных ламп ПРК.

Рисунок 9. Установка Академии коммунального хозяйства для обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами (вода последовательно облучается ультрафиолетовыми лучами в ряде секций)

На небольших водопроводах используются аргонно-ртутные лампы низкого давления. (БУВ-15, БУВ-30, БУВ-ЗОП). Обеззараживание воды наступает быстро, в течение 1-2 мин. При обеззараживании воды УФ-лучами погибают не только вегетативные формы микробов, но и споровые, а также вирусы, яйца гельминтов, устойчивые к воздействию хлора. Применение бактерицидных ламп не всегда возможно, так как на эффект обеззараживания воды УФ-лучами влияют мутность, цветность воды, содержание в ней солей железа. Поэтому, прежде чем обеззараживать воду таким способом, ее необходимо тщательно очистить.
Таким образом, необходимой предпосылкой для надежного обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами является ее предварительное осветление и обесцвечивание.
Облучение ультрафиолетовыми лучами имеет ряд преимуществ перед хлорированием. Бактерицидные лучи не денатурируют воду и не изменяют ее органолептических свойств, а также обладают более широким спектром абиотического действия. Их губительное действие распространяется на споры, вирусы и яйца гельминтов, устойчивые к хлору.
Кипячение воды.
Кипячение является простым и в то же время наиболее надежным методом обеззараживания воды. Вегетативные формы патогенных микроорганизмов погибают после 20-40-секундного нагревания при температуре 800, и поэтому в момент закипания вода уже фактически обеззаражена, а при 3-5-минутном кипении имеется полная гарантия ее безопасности даже при сильном загрязнении взвешенными веществами и микробами.
При 30-минутном кипячении погибает подавляющее большинство споровых форм микробов, т.е. достигается стерилизация воды. В то время как хлорирование неэффективно действует на споры сибирской язвы, яйца и личинки гельминтов, кипячение убивает их. При 30-минутном кипячении разрушается ботулинический токсин.
К факторам, препятствующим и ограничивающим возможность широкого применения кипячения как метода обеззараживания воды, относятся: невозможность применения кипячения для обеззараживания больших количеств воды на водопроводах, ухудшение вкуса воды из-за улетучивания газов, необходимость охлаждения воды и быстрое развитие микроорганизмов в кипяченой воде в случае ее вторичного загрязнения.
При пользовании водой, не прошедшей централизованного обеззараживания, кипячение часто применяется в быту, в больницах, школах, детских учреждениях, на производствах, железнодорожных станциях и т.д. Для этой цели широкое применение получили кипятильники непрерывного действия с производительностью от 100 до 1000 л/ч. Действие последних основано на перебрасывании кипящей воды из котла в бак, служащий для ее разбора.
При использовании кипяченой воды для питьевого водоснабжения нужно особо тщательно мыть бачки для кипяченой воды перед их заполнением, а также ежедневно сменять воду, учитывая быстрое развитие микроорганизмов в кипяченой воде.
Специальные методы улучшения качества воды
Традиционная технология очистки воды на водопроводах, предназначенная для осветления, обесцвечивания и обеззараживания, обладает лишь ограниченным барьерным действием в отношении многих химических веществ, которые при несоблюдении санитарных правил промышленными предприятиями и другими объектами могут загрязнять водоемы, особенно в районах с высокой плотностью населения и развитой промышленностью. Повышение барьерной роли водопроводных сооружений в отношении некоторых загрязнений (нефть, ДДТ и др.) достигается применением повышенных доз коагулянтов и флоккулянтов, увеличением времени отстаивания, снижением скорости фильтрации, применением двойного хлорирования или перехлорирования. Если этого недостаточно, то в зависимости от состава и концентрации загрязнений используют сильные окислители (озон, перманганат калия), сорбенты (активированный уголь в гранулированном или порошкообразном виде), ионообменные материалы, а нередко сочетание нескольких методов.
Дезодорация - устранение привкусов и запахов воды - достигается аэрированием воды, обработкой ее окислителями (озонирование, двуокись хлора, большие дозы хлора, марганцовокислый калий), фильтрованием через слой активированного угля, адсорбирующего дурнопахнущие вещества, и углеванием, т.е. путем введения в воду до отстаивания порошкообразного активированного угля. Выбор метода дезодорации зависит от происхождения привкусов и запахов.
Обезжелезивание производится путем разбрызгивания воды с целью аэрации в специальных устройствах - градирнях. При этом двухвалентное железо окисляется в гидрат окиси железа, осаждающийся в отстойнике или задерживаемый на фильтре.
Умягчение. Старым способом умягчения воды является содовоизвестковый, при котором кальций и магний осаждаются в отстойнике в виде нерастворимых солей.
Более современным является фильтрование умягчаемой воды через фильтры, заполненные ионитами. Ионитами называют твердые нерастворимые, зернистые, наподобие песка, материалы, обладающие свойством обменивать содержащиеся в них ионы на ионы солей, растворенных в воде. Иониты, обменивающие свои катионы (Н+, Na+), называются катионитами, обменивающие анионы (ОН-), - анионитами. Иониты могут быть естественного и искусственного происхождения (обработанный серной кислотой уголь, синтетические ионообменные смолы). Применяя фильтрование воды через катионит, можно удалить из нее катионы, фильтруя ее через анионит - удалить анионы.
При фильтровании воды ионообменные свойства ионитов постепенно падают. После истощения обменных свойств иониты могут быть регенерированы (восстановлены). Катиониты регенерируют промыванием разбавленным раствором кислоты или крепким раствором хлористого натрия, аниониты - промыванием раствором щелочи.
Для умягчения воды применяют фильтрование воды через слой естественных (глауконитовые пески) или искусственных катионитов толщиной 2-4 м. При этом ионы Са2+ и Mg2+ воды обмениваются на ионы Na+ или ионы Н+ катионита.
Опреснение.
Последовательное фильтрование воды сначала через катионит, а затем через анионит позволяет освободить воду от всех растворенных в ней солей и потому применяется с целью опреснения (рисунок 10).
Ионитовые установки для опреснения воды могут быть как стационарные, так и передвижные (экспедиции, полевые станы, войска).

Рисунок 10. Схема ионообменной опреснительной установки:
1 - катионитовый фильтр; 2 - анионитовый фильтр;
3 - дегазатор; 4 - резервуар для опресненной воды;
5 - насос; 6 - бак для регенерационного раствора кислоты; 7 - то же для раствора щелочи Для опреснения воды на водопроводах, морских судах применяют термический метод, основанный на выпаривании воды с последующей конденсацией паров. Желательно, чтобы содержание минеральных солей в опресненной воде было не менее 100-200 мг/л. Поэтому в случае необходимости к ней добавляют часть неопресненной воды. Кроме описанных методов для опреснения воды применяют также электродиализ с использованием селективных мембран, вымораживание и другие методы.
Дезактивация.
При коагуляции, отстаивании и фильтрации воды на водопроводах содержание радиоактивных веществ в ней снижается лишь на 70-80%. Для более глубокой дезактивации воду фильтруют через катио-и аниообменные смолы.
Обесфторивание воды.
При необходимости освободить воду от избытка фтора ее фильтруют через анионообменные смолы. Чаще синтетических смол в качестве ионообменного материала используют с большим успехом активированную окись алюминия. Иногда имеется возможность снизить содержание фтора в воде до оптимальных величин за счет разбавления водой из другого источника, содержащей ничтожные количества фтора.
Фторирование воды.
В последние годы большое внимание исследователи уделяют фторированию воды, т. е. искусственному добавлению к ней фтористых соединений с целью уменьшения заболеваемости кариесом зубов. Кариес зубов принадлежит к числу наиболее распространенных заболеваний человека. Кариес зубов приводит не только к потере зубов, но и к другим заболеваниям полости рта и костей (например, к остеомиелиту челюстных костей), хрониосепсису и ревматизму, различным заболеваниям желудочно-кишечного тракта в связи с ухудшением разжевывания пищи и замедлением эвакуации ее из желудка. Несмотря на применяющиеся стоматологами в разных странах меры борьбы с кариесом, заболеваемость им имеет почти повсеместную тенденцию к росту. В настоящее время обращаемость стоматологических больных в поликлиники занимает второе место после обращаемости к терапевтам.
Употребление фторированной воды снижает заболеваемость кариесом на 50-75%, т. е. в 2-4 раза. В наибольшей мере противокариозное действие фтора проявляется в том случае, когда человек употребляет фторированную воду с
раннего детского возраста. Комплексная профилактика путем фторирования воды, рационализация питания и проведения мер по гигиене полости рта позволяют снизить заболеваемость кариесом на 80-90%. ВОЗ рассматривает фторирование воды как одно из крупнейших достижений профилактической медицины нашего времени.
Фторирование осуществляют путем добавления к прошедшей очистку воде раствора фторсодержащего соединения (фтористый или кремнефтористый натрий, кремнефтористая кислота и др.) в таком количестве, чтобы концентрация фтор-иона в воде была оптимальной для данных климатических условий.
Зоны санитарной охраны источников водоснабжения
Для сохранения качества роды водоисточника, используемого для централизованного водоснабжения, в законодательном порядке организуются зоны санитарной охраны, на территории которых соблюдается особый санитарный режим, предотвращающий загрязнение водоема.
Созданию санитарных зон предшествуют гигиенические, санитарнохимические, бактериологические, гидрологические и другие исследования, направленные на выявления факторов, влияющих на формирование качества воды водоисточника. Результаты исследований используются для разработки комплексных мероприятий по санитарной охране водоисточника от загрязнения. Различают 3 пояса санитарной охраны водопроводов, работающих на открытых водоисточниках.
Первый пояс санитарной охраны (зона строгого режима) охватывает непосредственно водозаборные сооружения и водопроводную станцию, а также территорию вокруг них. В первый пояс включает территорию (акваторию) водоема выше и ниже водозабора. На территории первого пояса соблюдается особо строгий санитарно-эпидемиологический режим. Зона постоянно охраняется, поддерживается в чистоте ее территория. В нее запрещен допуск посторонних лиц.
Второй пояс санитарной охраны (зона ограничения) включает всю или часть площади водосбора. Во втором поясе запрещается строительство объектов, которые могут загрязнить водоем, а образующиеся там сточные воды и загрязненный поверхностный сток отводятся для их очистки за пределы водораздела. За пределами второго пояса санитарной охраны также осуществляются мероприятия по очистке стоков, поступающих в водоисточник, проводится строгий санитарный надзор.
Третий пояс санитарной охраны (зона наблюдения) выделен в силу необходимости постоянного наблюдения за эпидемической обстановкой. В настоящее время осуществляется эффективная противоэпидемическая работа. Поэтому третий пояс практически утратил свое значение.
При эксплуатации подземных водоисточников устанавливают два пояса зоны санитарной охраны. Вокруг скважины располагается первый пояс (зона строгого режима) радиусом 30-50 м. Территория этого пояса благоустраивается и ограждается. Исключаются любые источники загрязнения почвы. Вокруг зоны строгого режима устанавливается второй пояс (зона ограничения). Размер этого пояса устанавливается расчетным методом, зависит от характера и мощности водоносного горизонта, гидрологических и других условий.

Различают децентрализованное и централизованное водоснабжение. В настоящее время чаще используется централизованная система - водопровод.

Водопровод представляет собой систему сооружений, добывающих воду, подвергающих ее очистке, обеззараживанию и доставляющих воду населению (рис. 14).

Рис. 14. Примерная схема водопровода:
1 - водоем; 2 - заборные трубы и береговой колодец; 3 - насосная станция 1-го подъема; 4 - очистные сооружения; 5 - резервуары чистой воды; 6 - насосная станция 2-го подъема; 7 - трубопровод; 8 - водонапорная башня; 9 - разводящая сеть; 10 - места потребления.

Для питания водопроводов чаще всего используют реки. Место забора воды на реке должно располагаться выше источников загрязнения реки. Глубина реки в месте забора воды должна быть не менее 2,5 м. Заборные трубы располагаются не ниже 1 м от дна и не ниже 1 м от поверхности воды. По заборным трубам вода поступает в береговой приемный колодец, где находятся сосуны насосов первого подъема, которые подают воду на очистные сооружения, затем воду обеззараживают, после чего она поступает в резервуар чистой воды. Из резервуара чистой воды насосами второго подъема воду подают в водонапорные башни и далее в сеть.

Открытые водоемы, используемые для централизованного водоснабжения, в той или иной степени загрязнены различными стоками, поэтому практически необходима очистка и обеззараживание воды.

При децентрализованном водоснабжении вода доставляется к месту потребления в различной таре. При транспортировке воды таким способом имеется опасность загрязнения и заражения ее. При централизованном водоснабжении вода с помощью ряда сооружений подается по сети труб непосредственно к месту потребления с водопроводной станции.

Основным источником воды при децентрализованной системе водоснабжения являются колодцы - шахтный и трубчатый. Качество колодезной воды зависит от выбора водоносного горизонта и устройства колодца.

Шахтные колодцы при правильном устройстве дают хорошую воду. Необходимо позаботиться о том, чтобы место для колодца не заливалось талыми и дождевыми водами, располагалось выше возможных источников загрязнения и отстояло от построек на расстоянии не менее 20-30 м. Воду следует брать из 2-3-го водоносного слоя, если он залегает не глубже 30 м.

Чтобы предупредить проникновение поверхностной воды, стенки колодца делают из водонепроницаемых материалов (бетон, кирпич) или устраивают глиняный замок. Для этого вокруг колодца вынимают грунт шириной 50 см и глубиной 100-150 см и образовавшееся пространство заполняют утрамбованной жирной глиной. Во избежание проникновения загрязнений через «устье» нужно предусмотреть, чтобы стенки колодца выступали над поверхностью земли на 60-80 см. От стенок колодца устраивают скат шириной 2-3 м, покрытый асфальтом или булыжником. Над срубом делают навес, устье колодца закрывают крышкой. Дно колодца устилают слоем гравия толщиной 15-20 см (рис. 15). Территория вокруг колодца в радиусе 5 м ограждается. Подъем воды лучше производить насосом. Если же подъем осуществляется «журавлем» или «воротом», то необходимо иметь общественное ведро, что исключает пользование индивидуальными ведрами, а следовательно, и случайное загрязнение. Вблизи колодца следует установить скамейку для ведер. У колодца нельзя допускать водопой скота и стирку белья.

Рис. 15. Шахтные колодцы

Перед эксплуатацией нового колодца, а также при очистке старого (не реже 1-2 раза в год) колодец следует очищать и дезинфицировать. При этом убирают строительный мусор как из колодца, так и с окружающего участка, воду откачивают до дна. Затем стенки сруба обильно орошают 3-5% раствором хлорной извести, наполняют колодец водой до исходного уровня, добавляют такое количество хлорной извести, чтобы в пересчете на сухой вес ее было 300-400 г на 1 м 3 воды, и перемешивают. Время контакта воды с хлором должно быть 6-8 ч. Перехлорированную воду откачивают до исчезновения запаха хлора, после чего колодец сдают в эксплуатацию.

К трубчатым колодцам относятся так называемые абиссинские и буровые.

Мелкотрубчатый, или абиссинский, колодец состоит из 6 полуторадюймовых труб, бура, сетчатого фильтра и насоса. Преимущество такого колодца заключается в том, что он закрыт и недоступен для случайных загрязнений. Для предупреждения загрязнения воды вокруг колодца также делают глиняный замок. Мелкотрубчатый колодец забирает воду на глубине 7-10 м (рис. 16).

Рис. 16. Трубчатый колодец с насосной колонкой.

Глубокотрубчатые, или буровые, колодцы устраиваются при помощи вращательного или ударного бурения бурильными станками. Чтобы предотвратить обрушивание стенок при бурении, в скважину вставляют обсадные трубы, диаметр которых уменьшается по мере углубления. Эти колодцы обеспечивают подъем воды из глубоких, надежно защищенных горизонтов при помощи насоса. Их часто используют для устройства водопроводов.

При использовании для целей водоснабжения родника (в сельской местности) должен быть устроен его каптаж - сооружение для сбора воды (рис. 17). Выход воды обносят плотными стенками (кирпич, бетон, дерево и др.) и закрывают сверху. Чтобы не допустить примешивания к родниковой воде поверхностных вод, делают отводные каналы, устраивают глиняный замок и замощение. Для предупреждения поднятия воды в каптаже выше известного уровня (если она не забирается в водопровод или насосом) устраивают на этом уровне для спокойного стекания воды переливную трубу. Во избежание загрязнения воды двери и люки каптажных сооружений запирают, все сооружения огораживают забором, а воду отводят возможно дальше от каптажа.

Рис. 17. Каптаж нисходящего родника. Вверху дно, выложенное булыжником, внизу - каптаж с деревянным срубом.

1 Вопрос: Виды источников водоснабжения и их санитарно гигиеническая характеристика.

Для водоснабжения населения в основном используют подземные воды и открытые водоемы.

Подземные воды образуются главным образом за счет фильтрации атмосферных осадков через почву. Небольшая часть их образуется в результате фильтрации воды открытых водоемов (рек, озер, водохранилищ и т. д.) через русло.

Накопление и движение подземных вод зависят от строения пород, которые по отношению к воде разделяются на водоупорные (водонепроницаемые) и водопроницаемые.

Водоупорными породами являются:

ü гранит,

ü известняк;

к водопроницаемым относятся:

ü гравий,

ü галечник,

ü трещиноватые породы.

Вода заполняет поры и трещины этих пород. Подземные воды по условиям залегания делятся на:

Ø почвенные,

Ø грунтовые,

Ø межпластовые

Почвенные воды (поверхностные, или верховодка) наиболее близко залегают к земной поверхности в первом водоносном горизонте, не имеют защиты в виде водоупорного слоя, поэтому состав их резко меняется в зависимости от гидрометеорологических условий. Больше всего почвенных вод накапливается весной, летом они высыхают, зимой промерзают, легко подвергаются загрязнению, так как находятся в зоне просачивания атмосферных вод, поэтому использовать почвенные воды с целью водоснабжения не следует. Состояние почвенных вод может оказывать влияние на качество грунтовых вод, расположенных ниже почвенных.

Грунтовые воды располагаются в последующих водоносных горизонтах; они скапливаются на первом водонепроницаемом слое, не имеют водоупорного слоя сверху и поэтому между ними и почвенными водами происходит водообмен. Образуются они за счет просачивания атмосферных осадков и уровень вод подвержен большим колебаниям в различные годы и сезоны. Грунтовые воды отличаются более или менее постоянным составом и лучшим качеством, чем поверхностные. Фильтруясь через довольно значительный слой почвы, они становятся бесцветными, прозрачными, свободными от микроорганизмов. Глубина их залегания в различных местностях колеблется от 2 м до нескольких десятков метров. Грунтовые воды являются наиболее распространенными источниками водоснабжения в сельских местностях.

Забор воды производится с помощью колодцев (шахтные, трубчатые и др.). Некоторые из них иногда используются для небольших водопроводов.

Межпластовые воды представляют собой подземные воды, заключенные между двумя водонепроницаемыми породами (глубина от 25 метров до нескольких сот метров) изолированы от атмосферных осадков и грунтовых вод, поэтому они свободны от бактерий и могут использоваться для питья в сыром виде. В зависимости от условий залегания межпластовых вод могут быть напорными и

безнапорными.

Напорные межпластовые воды называются артезианскими - при выборе водоисточника их выбирают в первую очередь. Добывают эти воды через буровые скважины. # скважина глубина 70 метров д. Новая Слобода (арзамасский район) «Серебряная ключевая».

Открытые водоемы (наземные воды) делятся на естественные (реки, озера) и искусственные (водохранилища, каналы). Их формирование происходит главным образом за счет поверхностного стока, атмосферных, талых, ливневых вод и в меньшей степени за счет питания подземными водами. У некоторых водоемов питание может быть смешанным.

В них часто наблюдается цветение за счет развития водорослей, что ухудшает органолептические свойства воды. Эти воды небезопасны в эпидемиологическом отношении, и они нуждаются в тщательной проверке. При необходимости использовать открытый водоем для центрального водоснабжения предпочтение отдают тем, для которых возможна организация зоны санитарной охраны и соблюдение соответствующего режима в пределах ее пояса.

2 Вопрос: Самоочищение открытых водоемов.

Мы уже называли причины загрязнения водоемов в результате деятельности человека – так называемые антропогенные загрязнения . Кроме того существуют естественные загрязнения : отмирание подводных растений, цветение водорослей, дождевые потоки с берега, гибель рыб. Несмотря на почти непрерывное поступление разнообразных загрязнений ухудшений качества воды в большинстве водоемах не наблюдается, т.к. в открытых водоемах происходит самоочищение: стоки разбавляются, взвешенные частицы оседают на дно, органические вещества минерализуются микроорганизмами. Скорость самоочищения воды зависит от степени загрязнения воды, сезона года, от наличия родников и чистых ручьев, от размера водоема, чем больше водоем, тем больше способность к самоочищению. При наличии нескольких открытых водоемов выбирают более крупный и прочный водоем, т.к. вода в нем лучше очищается. Воду из водоема обязательно кипятить.

3 Вопрос: Характеристика системы водоснабжения.

В настоящее время используют 2 системы водоснабжения:

централизованная , при которой вода подается в жилые дома, учреждения, предприятия бытового обслуживания и т. д.;

децентрализованная (местная), при которой потребитель сам берет воду из колодца и родника.

Загрязнение воды в колодцах и кантажах (камера накопления родниковой воды) предупреждается устройства их в соответствии с санитарными требованиями:

v местонахождение колодца должно быть выше по рельефу местности и возможно дальше от загрязняющих почву объектов. Территория вокруг колодца должна содержаться в чистоте (в радиусе 20 м от колодца не допускается полоскание и стирка белья, водопой животных) и ограждена в радиусе 5 метров.

v Стенки колодца должны быть водонепроницаемыми. Вокруг верхней части стен колодца устраивают так, нарываемый глиняный замок (глубина 2 м и ширина 1 м), чтобы поверхностные воды не могут просочиться к водоносному слою или в колодец.

v Стенки колодца должны возвышаться над поверхностью земли не менее чем на 0,8 м.

v Вокруг наземной части колодца поверх глиняного замка в радиусе 2 м делают подсыпку песком и замощение камнем, кирпичом, бетоном с уклоном в сторону от колодца для стока поверхностных и проливаемых при заборе вод.

v Для предупреждения возникновения в воде мути и облегчение чистки на дне колодца должен, находится фильтрующий слой из гравия толщиной 20-30 см.

v Чтобы свести к минимуму загрязнение воды при подъеме её с помощью ворота или «журавля» следует устье колодца плотно закрывать крышкой и пользоваться только общественным ведром. Предпочтительнее пользоваться насосом.

v Емкости кантожей также должны иметь водонепроницаемые стенки, закрыты крышкой, дно засыпано гравием. Должна быть труба для слива воды и забора ее ведрами. На земле у конца трубы должен быть замощенный лоток для отвода излишков воды в канаву.

	|	следующая лекция ==>