Гигиеническая оценка систем водоснабжения населённых мест. Тема: Водоснабжение населенных мест Гигиена воды и водоснабжение населенных мест
Центральным вопросом этого раздела коммунальной гигиены является врачебное научно обоснованное заключение о степени опасности или безопасности воды для здоровья людей, проживающих в населенных пунктах, на основании гигиенических нормативов качества воды с учетом отдаленных последствий ее длительного использования.
Гигиенические требования к показателям качества воды зависят от назначения воды, т. е. от того, с какой целью ее будут использовать. Поэтому с практической точки зрения различают 7 типов воды:
I тип - водопроводная вода, подаваемая населению централизованным хозяйственно-питьевым водопроводом для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд;
II тип - вода из шахтных колодцев и каптажей, которую население использует так же, как и воду I типа, но в условиях децентрализованного местного водоснабжения;
III тип - вода подземных (межпластовых напорных (артезианских) или ненапорных) и поверхностных (рек, пресных озер, водохранилищ) источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения;
IV тип - горячая вода, подаваемая централизованным водопроводом;
V тип - минеральная вода, используемая для лечения больных;
VI тип - техническая вода, подаваемая техническим водопроводом на промышленных предприятиях;
VII тип - вода специального назначения, применяемая в фармацевтической промышленности для приготовления лекарств, на предприятиях микробиологического синтеза в текстильном производстве и т. п.
Каждый тип воды должен отвечать определенным гигиеническим требованиям:
1. Иметь хорошие органолептические свойства, характеризующие запах, вкус воды, ее мутность, прозрачность, цветность, окраску, температуру, наличие плавающих видимых примесей. Гигиеническое обоснование этих показателей приведено на с. 68-76. Ухудшение органолептических свойств воды создает у людей психологическое подозрение опасности такой воды для здоровья.
2. Быть безвредной по химическому составу. Вода не должна содержать опасных количеств вредных для здоровья химических веществ как природного происхождения, так и тех, которые поступают со сточными водами промышленных предприятий, поверхностным стоком сельскохозяйственных полей или добавляются на водопроводных станциях в качестве реагентов во время водоподготовки. Научное обоснование ПДК таких веществ в воде приведено на с. 86-93. Сегодня обоснованы и утверждены Министерством здравоохранения более 1,5 тыс. ПДК химических веществ в воде.
Гигиенические требования к качеству питьевой воды определяются ее физиологической ролью в организме человека, гигиеническим и эпидемическим значением, а также ролью, которую она играет в быту, промышленности и сельском хозяйстве.
Под врачебным заключением о безопасности или опасности воды подразумевают официальный документ, заверенный подписью врача, удостоверяющий юридическую ответственность за органолептическую, химическую и эпидемическую безопасность воды. Такая задача возложена на врача, имеющего сертификат специалиста по медико-профилактическому делу (санитарного врача, врача-гигиениста).
Вторым по важности вопросом данного раздела является вопрос о количестве подаваемой в населенный пункт воды. Только достаточное количество доброкачественной питьевой воды предупреждает возникновение заболеваний и гарантирует сохранение здоровья населения. Гигиеническое обоснование норм водопотребления приведено на с. 107-ПО.
В данном разделе рассмотрены и другие вопросы, требующие решения при организации эффективного водоснабжения населенного пункта, а именно методика выбора источника централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, характеристика современных методов водоподготовки, основные схемы водопроводов из подземных и поверхностных водоисточников, организация местного (децентрализованного) водоснабжения, санитарный надзор за водоснабжением населенных пунктов.
*Характеристика систем питьевого водоснабжения
Различают централизованную и децентрализованную системы водоснабжения. При децентрализованном (местном) водоснабжении потребитель берет воду непосредственно из водоисточника – родника, колодца. Распространено в сельской местности. Такое водоснабжение менее благоприятно в санитарном отношении – при получении и транспортировке воды возможно ее загрязнение.
При централизованном водоснабжении вода подается потребителю в дома с помощью водопровода. Обычно для централизованных водоисточников используется вода поверхностных или подземных источников. Вода из подземных источников(артскважин ) используется для небольших населенных пунктов. Преимущество этого способа – воду не надо подвергать очистке и можно делать водозабор в самом населенном пункте. Водопровод в этом случае состоит из скважины + насоса первого подъема, поднимающего воду из артскважины в сборный резервуар + сборного резервуара + насоса второго подъема, забирающего воду из резервуара и подающего в + бак водонапорной башни + разводящей сети, в которую вода течет из бака самотеком.
Воду из открытых водоемов надо очищать и дезинфицировать. При этом методе водопровод состоит из: водозаборного сооружения + насоса 1-го подъема на очистные сооружения + водопроводной станции, где вода очищается и обеззараживается + резервуара чистой воды + насоса 2-го подъема + бака водонапорной башни + разводящей сети в дома.
· Охрана источников водоснабжения.
Пресная вода является возобновляемым, но ограниченным и уязвимым для загрязнения природным ресурсом. Поэтому ее источники для питьевого водоснабжения в РФ охраняются как основа жизнедеятельности и безопасности народов, ею пользующихся. В будущем пресная вода будет самым ходким и прибыльным товаром для нашей страны, особенно из рек Сибири. Использование вод в РФ регулируется Водным Кодексом РФ (1995), в частности ст.3 определяет права граждан на чистую воду и благоприятную водную среду.
Охрана источников водоснабжения обеспечивается в соответствии с Санитарными правилами «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (2001). Они требуют: 1) создания санитарных охранных зон и 2) охрану поверхностных вод от загрязнения сточными водами.
Зона санитарной охраны – это специально выделенная территория, связанная с источником водоснабжения и водозабором. Зачем нужны зоны санитарной охраны? Каждый водоем – это сложная живая система, где обитают растения и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают, что обеспечивает самоочищение водоема. Значит, зоны нужны для его самоочищения. Кроме того, зоны нужны для ограничения попадания в водоемы загрязнений. Для разных водоисточников организуются разные зоны: для поверхностных (рек, озер) – 3 пояса, для артскважин - 2 и для колодцев – 1 пояс.
Первый пояс – зона строго режима – непосредственно защищает место водозабора и территорию от загрязнения и посторонних людей. На земле – это забор с колючей проволокой и строгим режимом охраны. На проточном водоеме – реке – такая же ограда и охрана на 200м по течению вверх и на 100 м – вниз. Для непроточных водоемов - небольших озер – вся территория озера. Для артскважин – ограда в радиусе 50 м для безнапорных и 30м – для напорных. На территорию 1-го пояса не допускаются посторонние, не разрешается проживание, строительство, купание, рыбная ловля, катание на лодках. Территория его благоустроена и асфальтирована.
Второй пояс – зона ограничений – охватывает всю территорию, которая может влиять на качество воды в месте водозабора. Он определяется расчетным способом для каждого водоема – с учетом времени пробега воды от границ пояса до места водозабора. Для реки – на пространство, которое она проходит за 3-5 суток. Для крупных рек это вверх - 20-30 км, средних 30-60 км, а для малых охватывает ее всю до истоков. Вниз по течению – не менее 250 м по реке и 1000 м по берегу. Для непроточных водоемов – радиус 3-5 км. Для артскважин – 200-9000 суток пробега – это время, в течение которого проникшие микробы погибают. Во 2 поясе ограничивается всякая производственная и хозяйственная деятельность, ограничивается сток сточных вод, массовые купания, промышленное рыболовство.
Третий пояс – зона санитарных ограничений. Применяетсядля открытых водоемов: в нем запрещается разработка полезных ископаемых, размещение кладбищ и животноводческих ферм.
Контроль за качеством питьевой воды осуществляется в соответствии с Федеральным законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (1999). Этим законом введен санитарно-эпидемиологический мониторинг: автоматическое слежение за качеством питьевой воды.
К сведению: В Москве автоматическая оценка качества питьевой воды осуществляется одновременно по 180 показателям лабораториями Мосводоканала, ГУП «Мосводосток», ЦГСЭН. и российско-французским аналитическим центром «Роса» по всему движению воды от источников до кранов потребителей: в 90 точках на источниках водоснабжения, в 170 точках на водопроводных станциях и в 150 на распределительной сети. Ежесуточно выполняется до 4000 физико-химических, 400 микробиологических и 300 гидробиологических анализов воды.
· Система очистки и обеззараживания питьевой воды
Чтобы пресная вода стала питьевой для централизованного водоснабжения надо ее обработать - очистить и обеззаразить. Гигиенические требования к качеству питьевой воды изложены в Санитарных правилах «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (2001). В соответствии с этими требованиями производятся очистка (осветление, обесцвечивание) и обеззараживание.
Основная цельочистки – освобождение от взвешенных частиц и окрашенных коллоидов. Это достигается 1) отстаиванием, 2) коагуляцией и 3) фильтрацией. После прохождения воды из реки через водозаборные решетки, в которых остаются крупные загрязнители, вода поступает в большие емкости – отстойники, при медленном протекании через которые за 4-8 час. на дно выпадают крупные частицы. Для осаждения мелких взвешенных веществ вода поступает в емкости, где коагулируется – добавляется в нее полиакриламид или сульфат алюминия, который под влиянием воды становится, подобно снежинкам, хлопьями, к которым прилипают мелкие частицы и адсорбируются красящие вещества, после чего они оседает на дно резервуара. Далее вода идет на конечную стадию очистки – фильтрацию: медленно пропускается через слой песка и фильтрующую ткань – тут задерживаются оставшиеся взвешенные вещества, яйца гельминтов и 99% микрофлоры.
Далее вода идет на обеззараживание от микробов и вирусов. Для этого используется хлорирование воды газом (на крупных станциях) или хлорной известью (на мелких). При добавлении хлора к воде он гидролизуется, образуя хлористоводородную и хлорноватистую кислоты, которые, легко проникая через оболочку микробов, убивают их.
Эффективность хлорирования воды зависит от: 1) степени очистки воды от взвешенных веществ, 2) введенной дозы, 3) тщательности перемешивания воды, 4) достаточной экспозиции воды с хлором и 5) тщательности проверки качества хлорирования по остаточному хлору. Бактерицидное действие хлора выражено в первые 30 мин и зависит от дозы и температуры воды – при низкой температуре дезинфекция удлиняется до 2 часов.
Хлор активно поглощается недоочищенными органическими веществами, прошедшими все степени очистки (гуминовыми веществами, органикой навоза и распавшимися цветущими водорослями) – это называется хлорпоглощаемость воды. В соответствии с санитарными требованиями в воде после хлорирования должно оставаться 0,3-0,5 мг/л, так называемого, остаточного хлора. Поэтому через определенное время определяется хлорпоглощаемость воды по остаточному хлору – летом через 30 мин., зимой через 2 часа – и соответственно добавляется доза хлора сверх остаточной. Контроль качества дезинфекции воды осуществляется по остаточному хлору и по бактериологическим анализам. В зависимости от примененной дозы различают обычное хлорирование – 0,3-0,5 мг/л и гиперхлорирование – 1-1,5 мг/л, применяемое в период эпидемической опасности. До потребителя должна доходить вода с остаточным хлором не менее 0,3 мг\л – этим предупреждается ее загрязнение на этапах транспортировки по трубам, где она может загрязняться через трещины в них. Наличие этой дозы в воде из крана в квартире является гарантией ее обеззараживания.
· Обеззараживание индивидуальных запасов воды в домашних и полевых условиях
Для обеззараживание индивидуальных запасов воды в домашних и полевых условиях применяются следующие метода:
1) кипячение – самый простой способ уничтожения микроорганизмов в воде; при этом многие химические загрязнения сохраняются;
2) использование бытовых приборов - фильтров, обеспечивающих несколько степеней очистки; адсорбирующих микроорганизмы и взвешенные вещества; нейтрализующих ряд химических примесей, в т.ч. жесткость; обеспечивающих поглощение хлора и хлорорганических веществ. Такая вода обладает благоприятными органолептическими, химическими и бактериальными свойствами;
3) «серебрение» воды с помощью специальных приборов путем электролитической обработки воды. Ионы серебра эффективно уничтожают всю микрофлору; консервируют воду и позволяют ее долго хранить, что используется в длительных экспедициях на водном транспорте, у подводников для сохранения питьевой воды в течение продолжительного времени. Лучшие бытовые фильтры используют серебрение в качестве дополнительного метода обеззараживания и консервации воды;
4) в походных условиях пресную воду обрабатывают таблетками с хлором: пантоцидом, содержащим хлорамин (1 табл. – 3 мг активного хлора), или аквацидом (1 табл. – 4 мг); а также с йодом - йод-таблетки (3 мг активного йода). Необходимое к применению число таблеток рассчитывается в зависимости от объема воды.
· Нормы водопотребления в зависимости от степени благоустройства и системы водоснабжения населенного пункта
Нормы водопотребления жителей зависят от благоустройства домов и систем водоснабжения:
А) воду берут из колонок на улицах (канализация отсутствует) - 30-60 л/сут на 1 жителя в день;
Б) с внутренним водопроводом и выгребной канализацией, без ванны и горячего водоснабжения (не канализованные) – 125- 160 л/сут на 1 жителя в день;
В) то же + ванны + местный водонагрев (частично канализованные) - 170– 250 л/сут на 1 жителя в день;
Г) то же + централизованное обеспечение горячей водой – 250-350 л/сут на 1 жителя в день;
Д) для городов Москвы и Петербурга нормой считается 400-500 л/сут на 1 жителя в день.
· Контроль за устройством и эксплуатацией колодцев
На медработников, работающих на территории сельского участка, возлагается контроль за устройством и эксплуатацией колодцев. За основу берутся Санитарные правила «Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» (1996). Обеззараживание воды в колодцах по эпидемическим показаниям (при возникновении кишечных инфекционных заболеваний среди пользующихся колодцем) производится в керамических сосудах, в которые закладывается хлорная известь, и они подвешиваются в колодце на 1,5-2 мес., потом содержимое их заменяется. Ежегодно проводится профилактическая чистка колодка: в плановом порядке, весной вода из колодца вычерпывается, очищаются стенки и дно от осадков, стенки обмываются 3-5% раствором хлорной извести. После наполнения водой, добавляют 1% раствор хлорной извести из расчета по 1 ведру на 1 м 3 , перемешивают и оставляют на 10-12 часов, затем воду вычерпывают до исчезновения хлорного запаха, после чего колодец считается очищенным.
Контрольные вопросы
1) Физические и органолептические свойства воды.
2) Роль воды в природе и в быту (физиологическая роль, хозяйственно-бытовое и санитарно-
гигиеническое значение воды).
3) Самоочищение воды в источниках.
4) Характеристика источников водоснабжения.
5) Санитарные зоны охрана источников водоснабжения.
6) Причины загрязнений источников водоснабжения.
7) Характеристика систем водоснабжения.
8) Система очистки питьевой воды из источников водоснабжения.
9) Организация дезинфекции питьевой воды на водных станциях.
10) Нормы водопотребления в зависимости от степени благоустройства и системы водоснабжения населенного пункта.
11) Методы обеззараживания индивидуальных запасов воды.
12) Контроль за устройством и эксплуатацией колодцев.
13) Возможности Мирового океана в снабжении пресной водой.
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ
ЗНАНИЯ:
1) Химический состав воды.
2) Геохимические эндемии.
3) Причины и источники загрязнения источников питьевого водоснабжения.
4) Условия и сроки выживания патогенных микроорганизмов в воде.
5) Инфекционные заболевания и гельминтозы, передаваемые водным путем.
6) Особенности водных эпидемий.
7) Требования к питьевой воде.
УМЕНИЯ:
1) Выявление причин возникновения инфекционных заболеваний, передаваемых водным
2) Обучение населения методам профилактики.
1) Гигиеническое значение воды.
2) Химический состав воды Роль воды в распространении неинфекционных заболеваний.
Геохимические эндемии.
3) Роль воды в распространении инфекционных заболеваний:
· инфекционные заболевания и гельминтозы, передаваемые водным путем;
· условия и сроки выживания патогенных микроорганизмов в воде;
· особенности водных эпидемий.
4) Профилактика эндемических и эпидемических заболеваний, связанных с качеством питьевой
воды. Гигиенические требования к качеству питьевой воды (химические и
бактериологические показатели).
5) Специальные мероприятия по обработке питьевой воды для профилактики эндемических и
эпидемических заболеваний.
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И СООРУЖЕНИЯ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО И БЫТОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий. Гигиенические требования к качеству питьевой воды
Актуальность проблемы обеспечения населения питьевой водой надлежащего качества обусловлена следующими обстоятельствами.
1) В настоящее время хозяйственно-питьевое и производственноеводоснабжение во многих городах и населенных пунктах России осуществляется изповерхностных источников, качество воды в которых с каждым годом ухудшается главным образом из-за постоянно возрастающейантропогенной нагрузкина компоненты природной среды. В связи с интенсивным развитием промышленности, сельского хозяйства в последние десятилетия наблюдается катастрофическоезагрязнение поверхностных водных объектов. Значительное количество загрязнений поступает в водоемыс ливневыми и талыми водамис городских территорий, промышленных площадок и сельскохозяйственных угодий.Очистка этих стоков производится не везде и не в полной мере.
2) Поскольку воду приходится забирать из источников различнойстепенизагрязненности , поэтому требования к качеству очистки сильно различаются. С другой стороны, за последнее время ужесточилисьсанитарно-гигиеническиетребования к качеству питьевой воды. Поэтомупроблемаглубокой очистки природной воды из источников повышенной загрязненности приобретает исключительно важное практическое и санитарноезначение .
3) В современной практикеводные объекты в Российской Федерации, независимо от конкретного использования, обычно относят крыбохозяйственным , требования к качеству воды которых являются болеежесткими . Поэтому достаточно частопредприятия вынуждены, согласно нормативным требованиям, сбрасыватьсточные воды лучшего качества, чем узабираемой воды, независимо отпричин , вызвавших повышенные концентрации загрязняющих веществ в водоисточнике (либо это природные фоновые концентрации, либо обусловленные влиянием хозяйственной деятельности вышерасположенных объектов).
Однако далеко не все предприятия по экономическим причинам могут обеспечить дорогостоящиемероприятия , необходимые для выполнениянормативных требований. С другой стороны, за невыполнение нормативных требований на предприятия налагают непомерныештрафы , после чего у них не остается средств даже на минимальные природоохранные мероприятия. Последствием всего этого является продолжающееся ухудшение качества воды и падение производства.
4) Проблемапитьевого водоснабжения затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества в течение всей истории его существования. В настоящее время этопроблема социальная, политическая, медицинская, географическая, а также инженерная и экономическая. Проблема обеспечения населения России питьевой водой нормативного качества и в достаточном количестве стала одной из главных и определяющих успешное проведение экономических реформ и усиление их социальной направленности.
5) Действительно,вода оченьважна для человека, она имеет физиологическое, санитарно-гигиеническое, хозяйственное и эпидемиологическоезначение .Нарушение санитарных правилпри организации водоснабжения и в процессе эксплуатации водопровода влечет за собой санитарно-эпидемиологическоенеблагополучие . При заражении источника, питающего водопровод, возникает угроза для всего или большинства населения города. Употреблениенедоброкачественной воды может быть причиной возникновения инфекционныхболезней , гельминтозов, а также экозаболеваний, связанных с загрязнением водоемов химическими веществами.
Рассмотрим основныхпотребителей воды различного качества. Больше всего воды потребляютпромышленность исельское хозяйство–более90% воды, изымаемой из природного круговорота.Напитьевые и бытовые потребности населения, коммунальных объектов, лечебно-профилактических учреждений, а также на технологические нужды предприятийпищевой промышленности расходуется около5 – 6% общего водопотребления. Технически обеспечить подачу такого количества воды нетрудно, но потребности должны удовлетворяться водой определенногокачества , так называемойпитьевой водой, отвечающей по качеству установленнымнормативным требованиям.
Нормой водопотребленияназывают количество воды, расходуемой на определенные нужды в единицу времени или на единицу вырабатываемой продукции. Следуетразличать нормы хозяйственно-питьевого водопотребления в населенных пунктах и на промышленных предприятиях.
Внаселенных пунктахнормы хозяйственно-питьевого водопотребления назначают поСНиП 2.04.02-84 . Водоснабжение. Наружные сети и сооружения, в зависимости от степени благоустройства районов жилой застройки и климатических условий. Согласно СНиП, среднесуточная (за год)норма на одного жителя в зданиях, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и системой централизованного горячего водоснабжения, составляет230 – 350 л/сут . Например, для районов застройки зданиями с водопользованиемизводоразборныхколонок норму следует принимать в пределах30 – 50 л/сут .
В то же время опыт показывает, что прицентрализованном горячем водоснабжении в городском жилище достаточно150 – 180 л/сут на человека. К публикуемым впечати нормам водопотребленияболее 300 л/сут на человека следует относитьсякритически . Нормы водопотребления, приведенные вСНиП , являютсярасчетными величинами, предназначенными для целей проектирования систем водоснабжения. В эти нормывключено питьевое и бытовое потребление в жилых и общественных зданиях, удовлетворение нужд коммунально-бытовых предприятий (бани, прачечные и пр.).
Быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении;
Быть безвредной по химическому составу;
Обладать благоприятными органолептическими свойствами.
На основе этихтребованийв нашей стране с 1954 г. создавались государственные стандарты –ГОСТ «Вода питьевая.Гигиенические требования и контроль качества». С 1998 г. основополагающим средиподзаконных нормативных актовв области питьевого водоснабжения в нашей стране сталСанПиН 2.1.4.559-96 »Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству водыцентрализованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». Этот документзаменил действовавший в стране до 1998 г. ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая». В связи с истечением срока действия в 2001 г. документ былпересмотрен и утвержден Постановлением главного государственного санитарного врача РФ под номером нынеСанПиН 2.1.4.1074-01 .
В основу СанПиН положены следующиепринципы :
Принцип гигиенических критериев качества питьевой воды;
Невозможность создания единого эталона состава питьевой воды;
Принцип регионального подхода к регламентации состава питьевой воды;
Приоритетность микробиологических критериев безопасности перед химическими;
Регламентация органолептических свойств питьевой воды.
Требования СанПиН устанавливают лишьверхние пределы содержания в питьевой воде химических веществ или биологических агентов, которые, однако, позволяют выдержать гигиенические критерии ее качества.
Выделяютдвапризнака вредности вещества, присутствующего в питьевой воде: санитарно-токсикологический и органолептический. Для характеристики питьевой воды используют такжекомплексные (обобщенные) показателисостава воды (взвешенные вещества, минеральный состав, сухой остаток, жесткость, нефтепродукты, активная реакция, перманганатная окисляемость, фенольный индекс).
Различаютдва вида водоснабжения – централизованное и нецентрализованное.
Подцентрализованной системой питьевого водоснабжения понимается комплекс устройств и сооружений для забора, обработки (или без нее) воды, хранения, подачи к местам расходования и открытый для общего пользования гражданам и /или юридическим лицам. Прицентрализованномводоснабжении водузабирают из поверхностных или подземных источников механическим путем и поводопроводной сетидоставляют под давлением к месту потребления.
Нецентрализованным водоснабжением является использование для питьевых и хозяйственных нужд населения воды подземных источников,забираемой с помощью различных сооружений и устройств, открытых для общего пользования или находящихся в индивидуальном пользовании,без подачи ее к месту расходования. Источникаминецентрализованного водоснабжения являютсяподземные воды, захват которых осуществляется путем устройства и специального оборудованияводозаборныхсооружений (шахтные и трубчатые колодцы, каптажи родников) общественного и индивидуального пользования.
Нецентрализованная система водоснабжения не имеетраспределительной водопроводной сети;доставку воды к месту ее хранения и потребления осуществляет потребитель. Как правило, в нецентрализованных системах используютсягрунтовые воды, не защищенные от поверхностного загрязнения и не подвергающиеся обработке.
Более 80% населения страны снабжаются водой изцентрализованных систем водоснабжения. Остальная часть населения использует для питьевых и бытовых целей воду из колодцев, родников и других источниковнецентрализованного питьевого водоснабжения.
Гигиенические требования к качеству воды источниковнецентрализованного питьевого водоснабжения регламентируетсяСанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству водынецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников».
В числе последнихнормативных документов, регламентирующих качество питьевой воды, следует отметить такжеСанПиН 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества»,СанПиН 2.1.4.1110-02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения».
Качество питьевой водыво многом определяется качеством водыисточника водоснабжения. Принеудовлетворительном природном составе воды или большом антропогенном загрязнении источника даже современныеметоды водоподготовки не могут гарантировать получение воды необходимого качества. Питьевая вода принципиально отличается от всех видов продукции тем, что для нее нет единогорецепта , модели.
Важнейшими гигиеническимихарактеристиками источника питьевого водоснабжения являются качество воды и его санитарная надежность, а также водообильность.
Источниками водыдля систем питьевого водоснабжения могут бытьповерхностные водные объекты (реки, озера, водохранилища) и запасыподземных вод (грунтовые, межпластовые напорные и безнапорные воды).
1)Подземные источникиявляются болеепредпочтительными для питьевого водоснабжения. Пресные подземные воды, пригодные для питьевого водоснабжения, залегают наглубине не более 250 – 300 м. Подземные воды, заполняя пустоты водоносных пород, образуютводоносные горизонты. Водоносный горизонт подстилается водоупорным пластом, или простоводоупором . Водоупорный пласт, перекрывающий водоносный горизонт, называется егокровлей . Эмпирически доказано, чтомощность водоупорного пласта более 10 м обеспечивает достаточную санитарнуюнадежность изоляции водоносных пластов.
Одной изпричинзагрязнения подземных вод являютсяпромышленныесточные воды, которыеинфильтруются из накопителей, хвосто- и шламохранилищ, золоотвалов и т.п. при их неудовлетворительной гидроизоляции. Возможна также инфильтрация загрязнений и с полей фильтрации, которые до недавнего времени использовались для обезвреживания сточных вод.
По условиямзалегания различают верховодку, грунтовые и межпластовые воды, которые значительно разнятся по гигиеническим характеристикам.
А) Подземные воды, залегающие наиболее близко к земной поверхности, называютверховодкой . Причиной образования верховодки служит наличие под почвой отложенийглины в виде ложа, создающих местный водоупор. Скапливающиеся на этом водоупоре атмосферные воды и образуютверховодку . Вследствие поверхностного залегания, отсутствия водоупорной кровли и малого объема верховодка легкозагрязняется . Как правило, в санитарном отношении онаненадежна и не может считаться хорошим источником водоснабжения.
Б)Грунтовые воды– воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта. Грунтовые воды обладают следующимихарактеристиками :
Глубинаих залеганияот 1,5 – 2 м до нескольких десятков метров;
Они прозрачны, имеют невысокую цветность, количество растворенных солей невелико;
При мелкозернистых породах (начиная с глубины 5 – 6 м) вода почти не содержит микроорганизмов;
Онине имеют защитыот поверхностного загрязнения в виде водоупорных слоев;
Область питаниягрунтовых вод совпадает с областью их распространения;
Они характеризуются весьманепостоянным режимом, который зависит отгидрометеорологическихфакторов - частоты выпадения и обилия осадков. Вследствие этого имеются значительныеколебания уровнястояния, дебита, химического и бактериального состава вод;
Их запас пополняется за счетинфильтрацииатмосферных осадков либо воды рек и водохранилищ в периоды высокого уровня. В процессе инфильтрации вода в значительной мереосвобождаетсяот органических и бактериальныхзагрязнений, улучшаются ее органолептические свойства;
Дебитгрунтовых водобычноневелик, что нарядус непостоянством составаограничивает их применение для централизованного водоснабжения.
Грунтовые водыиспользуются главным образом всельскойили дачнойместностипри организациинецентрализованного(колодезного) водоснабжения.
В)Межпластовые подземные водызалегают в водоносном слое между двумяводоупорными слоями и в зависимости от условий залегания могут бытьнапорными илибезнапорными . В каждом межпластовом водоносном горизонтеразличают:
- область питания, где он выходит на поверхность и поглощает выпадающие атмосферные осадки;
Областьнапора;
- область разгрузки, где вода изливается или на поверхность земли в виде родника, или на дно реки, озера в виде восходящих ключей.
Межпластовые воды добывают черезбуровыескважины .Химический составподземных вод формируется под влиянием химических и физико-химических процессов. В подземных водах найденооколо70 химическихэлементов . Наибольшеезначение для питьевого водоснабжения имеют фтор, железо, марганец и соли жесткости.
Кхарактеристикам межпластовых подземных вод относятся:
Постоянствосолевогосостававоды, которое является важнейшим признаком санитарнойнадежностиводоносного горизонта;
Отсутствие в воде бактерий;
Защищенностьот поверхностного загрязнения;
Достаточно большойдебит.
По этим причинам межпластовые водывысокооцениваются с санитарной точки зрения и при выборе источника питьевого водоснабжения имеютпреимущество перед другими источниками. Весьма часто межпластовые воды можно использовать для питьевых целейбезпредварительнойобработки .
Единственным принципиальнымограничением их выбора в качестве источника питьевого водоснабжения являетсянедостаточнаяводообильность горизонта по сравнению с намечаемой мощностью водопровода. В том случае¸ если водообильность горизонта не может обеспечить проектируемую мощность водопровода, прибегают ккомбинации источников. Часто межпластовые воды служатрезервным источником на случай аварии водозабора городского водопровода, основным источником для которого являются поверхностные воды.Ограничивают использование межпластовых вод в ряде случаев повышеннаяминерализация (сухой остаток более 1500 мг/л), высокое содержание солей железа или сероводорода.
Однако индустриализация и урбанизация приводят к значительномуростуводопотребления . Запасы подземных вод часто не в состоянии обеспечить потребности в воде, и возникает необходимость организации питьевого водоснабжения изповерхностных источников.
2)Поверхностные источники водоснабжения характеризуются следующимипризнаками :
Вода имеет низкуюминерализацию, большое количество взвешенных веществ, высокое микробное загрязнение;
Расходводы меняется в зависимости от времени года и метеорологических условий;
Часто отмечается интенсивноетехногенноезагрязнениеподземных вод в результате сброса промышленных стоков, судоходства и других причин;
В водохранилищах возможно чрезмерное развитие одноклеточныхводорослей – так называемоецветение , способное в значительной мере ухудшить органолептические свойства воды. Цветение – одно из проявлений процессаэвтрофикации (обильное развитие цианобактерий и водорослей) поверхностных водных объектов.Причинами эвтрофикации могут быть природные гидробиологические процессы, но чаще всего – поступление в реки и озера неочищенных или недостаточно очищенных бытовых сточных вод, содержащих большие количества биогенных элементов: азота, фосфора и калия.
Отмеченныеособенности состава и свойств воды поверхностных источниковне позволяют использоватьее для питьевого водоснабжения в природном виде и требуют предварительнойобработки с целью осветления и обеззараживания.
Выбор источникапитьевого водоснабжения производится путем технико-экономическогосравнения вариантов при приоритетегигиеническиххарактеристик. Выбор источника питьевого водоснабжения должен быть обязательносогласован с Роспотребнадзором. В выборе источника наряду с гигиенистами такжеучаствуют гидрологи, гидрогеологи, гидрохимики, технологи по очистке воды, экономисты и другие специалисты. В основе гигиенических требований лежит следующийпринцип : качество воды источника водоснабжения в совокупности с адекватно примененной технологической схемой обработки должно гарантировать получение воды, соответствующейтребованиям СанПиН. Таким образом, гигиенические требования к качеству воды источника по существу непосредственно зависят оттехнологии водоподготовки.
Система водоснабжения - комплекс инженерных сооружений, обеспечивающих подачу воды от водозабора к потребителям. В этот комплекс входят водозаборные сооружения, сооружения для очистки и улучшения качества воды, насосные станции, регулирующие и запасные емкости, водоводы и водопроводные сети.
Водоснабжение является одним из важнейших факторов санитарно-технического оборудования сельских населенных мест. Вода в населенных пунктах расходуется на хозяйственно-питьевые нужды, коммунальные, санитарно-гигиенические, производственные и противопожарные нужды.
В сельских населенных пунктах с числом жителей до 3000 человек устраивают чаще всего единую систему водоснабжения, обеспечивающую хозяйственно-питьевые, санитарно-гигиенические, производственные и противопожарные нужды.
В курсовом проекте предусмотрено, что обеспечение населенного пункта водой происходит из подземных источников, вода которых не требует очистки.
Проектирование водопроводной сети населенного пункта
Транспортирование воды от источника водоснабжения до населенного пункта осуществляется по водоводам, которые укладывают числом не менее двух параллельных ниток. Прокладка водопроводов в одну нитку разрешается, если в конце водовода расположена емкость, обеспечивающая запас воды на время ликвидации аварии в водопроводе.
Водопроводная сеть - это совокупность водопроводных линий и участков, соединенных между собой.
Водопроводная линия - это последовательное соединение водопроводных участков.
Водопроводный участок - часть водопроводной линии, по длине которого расчетный расход воды условно принимается постоянным. Поэтому по длине участка диаметр труб назначают один и тот же.
Каждый участок водопроводной сети ограничен узловыми точками. Узловые точки намечают в местах разветвления водопроводных линий, а также в местах изменения их направления или условий питания.
Водопроводные сети разделяют на магистральные и распределительные линии. Магистральные линии служат для транспортирования транзитных масс воды; распределительные линии - для подачи воды из магистральной линии непосредственно потребителям и к пожарным гидрантам.
Очертание поселковой водопроводной сети зависит от планировочной структуры поселка и рельефа местности. По очертанию в плане водопроводная сеть бывает разветвленной (тупиковой) и кольцевой. Разновидностью их может быть комбинированная схема, сочетающая кольцевую и тупиковую схемы.
Разветвленная схема состоит из отдельных тупиковых линий, в каждую из которых вода поступает только с одной стороны. Строительство тупиковых сетей разрешается на первую очередь с замыканием их в последующем в кольцевые сети.
Кольцевая сеть состоит из одного или нескольких замкнутых контуров в зависимости от размеров обслуживаемого водопроводом населенного пункта и его планировки. Водопроводные сети, обслуживающие хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды, как правило, должны быть кольцевыми.
Комбинированные водопроводные сети сочетают в себе кольцевые и тупиковые сети.
В нашем проекте часть водопотребителей обеспечивается по схеме кольцевой сети, а часть - по тупиковой схеме.
Основные требования для выбора трассы водопроводных линий:
1) водопроводная сеть должна охватывать всех потребителей с обеспечением их бесперебойной подачей воды;
2) водопроводная сеть должна иметь возможно меньшую протяженность и низкую строительную стоимость.
Первый пункт решаем устройством кольцевой сети, второй - трассировкой сетей к потребителям по кратчайшим направлениям.
При трассировке водопроводной сети поселка на плане намечаем магистральные линии, исходя из следующих соображений:
основное направление сети должно быть близким к перпендикулярам по отношению к распределительной сети прилегающей застройки;
кольца, образуемые основными магистралями, должны по возможности иметь форму, вытянутую вдоль основного направления движения воды с тем, чтобы сократить длины мало работающих перемычек;
сети должны охватывать непосредственно всех наиболее крупных водопотребителей и подавать воду к регулирующим емкостям;
линии магистральных сетей должны быть по возможности расположены по возвышенным участкам территории населенного пункта;
при выборе трасс магистральных линий необходимо увязывать их с размещением других сетей и сооружений подземного хозяйства;
трубопроводы должны пересекать проезды и улицы населенного пункта под прямым углом;
магистральные линии должны трассироваться вдоль улиц и проездов, вне проезжей части автомобильных дорог параллельно линиям застройки на расстоянии не менее 1м от кювета или 1,5м от бордюрного камня автомобильных дорог и 5м от линии застройки.
Можно трассировать магистральные линии внутри кварталов и групп жилой застройки, если это оказывается целесообразным в связи с особенностями планировки поселка. Чем более редкая сеть магистральных линий, тем меньше строительная стоимость сети и потери напора в ней. При трассировании водопроводной сети на плане стремились расположить сети магистральных линий равномерно по территории поселка.
Глубина заложения водопроводных труб зависит от степени промерзания грунта, температуры воды в трубах и режима ее подачи. Глубина заложения труб, считая до низа, должна быть на 0,5м больше глубины проникновения в грунт нулевой температуры. Минимальная глубина заложения труб составляет 0,5м от верха трубы исходя из необходимости их защиты от внешних нагрузок и предохранения воды от нагревания в летнее время.
Арматура водопроводной сети и места ее установки
На водоводах и линиях водопроводной сети в необходимых случаях надлежит предусматривать установку:
задвижек для выделения ремонтных участков;
вантузов для выпуска воздуха;
пожарных гидрантов;
водозаборных колонок;
клапанов для впуска воздуха;
выпусков для сброса воды;
компенсаторов;
обратных клапанов для выключения ремонтных участков;
аппаратуры для предупреждения недопустимого повышения давления при гидравлических ударах.
Задвижки - устройства для выключения отдельных участков сети. Они устанавливаются чтобы при их закрытии не прекращалось водоснабжение других объектов и чтобы при этом выключалось не более пяти пожарных гидрантов.
Обратный клапан - устройство для пропуска воды только в одном направлении. Они ограничивают те участки сети, на протяжении которых недопустимо обратное движение воды, главным образом на насосных станциях.
Воздушные вантузы - устройства для автоматического выпуска воздуха из трубопроводов, скапливающегося в более высоких точках кольцевой водопроводной сети, где можно ожидать скопления воздуха и образования воздушных пробок.
Пожарные гидранты. Устанавливаются на водопроводной сети в подземных колодцах, закрытых крышками. Гидранты располагаем не ближе 5м от стен здания и не далее 2,5м от края проезжей части на расстоянии друг от друга не более 150м. В нашем курсовом проекте предусматриваем установку пожарных гидрантов у блокированных и секционных домов, школы, торгового центра, здания администрации, детского сада, фельдшерско-акушерского пункта.
Местоположение скважин их число и расстояние между ними
Скважину закладывают как можно ближе к объекту водоснабжения, в районе, обеспечивающем санитарные требования и возможность получения требуемого количества воды на ровном рельефе с низкими отметками в целях сокращения глубины бурения.
Для водоснабжения малых населенных пунктов бывает достаточно 2 - 3 скважин. При значительной потребности в воде необходимо сооружать ряд скважин, объединяя их общим водосборным колодцем. В нашем проекте принимаем количество скважин - 2 штуки. Скважины располагали вне населенных пунктов на расстоянии от комплексов и производственных зон не менее 300 метров и с соблюдением санитарных норм. Особое значение приобретает вопрос взаимодействия скважин при их совместной эксплуатации, что зависит от расстояния между скважинами, дебита, напора воды, грунта. Минимально допустимые расстояния между скважинами принимаем 100 - 150 метров (дебит=100м?/час).
18. Физиологическое, санитарно-гигиеническое и бальнеологическое значение воды. Нормы водопотребления для городского и сельского населения. Системы водоснабжения.
Физиологическое значение воды
Вода необходима для поддержания жизни и поэтому важно обеспечить потребителей водой хорошего качества.
Как известно, тело человека состоит на 65% из воды и даже небольшая ее потеря приводит к серьезным нарушениям состояния здоровья. При потере воды до 10% отмечается резкое беспокойство, слабость, тремор конечностей. В эксперименте на животных установлено, что потеря 20-25% воды приводит к их гибели. Все это объясняется тем, что процессы пищеварения, синтез клеток и все обменные реакции происходят только в водной среде.
Гигиеническое значение воды
В организм человека вода поступает не только при питье, воду заглатывают под душем, при умывании, чистке зубов и т.д. Достаточно большое количество воды питьевого качества требуется для уборки жилища, стирки белья и чистки одежды.
Доброкачественная (питьевая) вода в городском водопроводе обеспечивает санитарное благополучие пищевой промышленности, в ко торой питьевая вода расходуется не только в основных технологических процессах, но и при ряде вспомогательных операций.
Бальнеологическое значение воды
Санитарное состояние лечебно-профилактических учреждений также зависит от количества потребляемой воды. Для обеспечения должного санитарного режима в больнице необходимо не менее 250 л питьевой воды на 1 койку, на 1 посещение в поликлинике - не менее
15-20 л. Централизованное водоснабжение лечебно-профилактических учреждений является важным условием предупреждения внутрибольничных инфекций.
Воду используют для проведения оздоровительных и физкультурных мероприятий (плавательные бассейны), а также в гидротерапии.
Нормы водопотребления
Прописанных в СанПиН норм нет, есть только расчетные при строительстве зданий. При централизованном горячем водоснабжении или при использовании газовых или электрических водонагревателей в городском жилище достаточно 150-180 л/сут на человека. При водоснабжении из уличных водоразборных устройств расход воды редко превышает 60 л/сут на человека.
Среднесуточное за год водопотребление на 1 жителя, л/сутки
Для сельскохозяйственных районов: хозяйственно- питьевых нужд (без учета расхода воды на поливку) с водопользованием из водоразборных колонок - 30-50
Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией без ванн - 125-160
То же с ваннами и местными нагревателями - 160-230
То же с централизованным горячим водоснабжением - 250-350
Системы водоснабжения. Прицентрализованной системе вода подается потребителям по трубопроводам в видевнутридомового илиуличного (водоразборные колонки) водопро вода; принецентрализованной (местной ) - потребитель забирает воду непосредственно из водоисточника. Прицентрализованном водоснабжении из подземных водоисточников вода поднимается по скважине и подается в водопроводную распределительную сеть без очистки.Из открытых водоемов вода откачивается на сосами и подвергается очистке и обеззараживанию на головных сооружениях водопровода, после чего подается в распредели тельную сеть.
Санитарно-гигиеническая характеристика источников водоснабжения. Санитарные требования к устройству и оборудованию источников децентрализованного водоснабжения. Требования к качеству воды местных источ ник ов.
При нецентрализованном водоснабжении используются шахтные или трубчатые колодцы, каптажи родников и инфильтрационные колодцы (галереи). Водозаборные сооружения располагают на незагрязненном участке, в > 50 м выше по току грунтовых вод от источников загрязнения (выгребных туалетов и ям, складов удобрений и ядохимикатов, предприятий местной промышленности, канализационных сооружений и др.); > 30 м от магистралей с интенсивным движением автранспорта; на сухих участках, не затапливаемых паводковыми водами.
Шахтные (грунтовые) колодцы берут подземную воду из первого безнапорного водоносного пласта.
Они состоят из
оголовка (> 0,7-0,8 м выше поверхности земли)
с крышкой,
водоприемника.
По периметру сооружают
глиняный «замок» глубиной 2 м и шириной 1 м и
отмостку радиусом > 2 м с уклоном в сторону кювета.
Стенки шахты должны быть водонепроницаемыми. Водоприемная часть колодца (дно) должна быть заглублена в водоносный пласт и засыпана гравием. Подъем воды производят с помощью насоса, ворота или «журавля» с общественной, прочно прикрепленной бадьей или ведром; у колодца устраивается скамья для ведер.
Трубчатые колодцы (скважины) бывают мелкими (до 8 м) и глубокими (до 100 м и более). Они состоят из обсадных труб раз личного диаметра, насоса и фильтра. Оголовок трубчатого колодца должен быть выше поверхности земли на 0,8-1,0 м, герметично закрыт, иметь сливную трубу с крючком для подвешивания ведра. Вокруг оголовка устраиваются глиняный гидроизоляционный «замок», отмостка с уклоном 10° от колодца и скамья для ведер. Подъем воды производится с помощью насоса.
Каптажи - специальные камеры из бетона, кирпича или дерева, предназначенные для сбора выходящих на поверхность подземных вод родников (ключей). Каптажи родников должны иметь
водонепроницаемые дно и стены (за исключением стороны водоносного горизонта),
гидроизоляционный замок,
люк с крышкой,
водозаборную трубу с крючком для подвешивания ведра,
скамейку для ведер.
Для предохранения каптажной камеры от заноса песком устраивается фильтр со стороны притока воды.
Каптажные камеры желательно помещать в павильон, территория которого ограждена.
В радиусе до 20 м от колодца и каптажа родника не допускается мытье автомашин, водопой животных, стирка белья и любые виды деятельности, способствующие загрязнению воды.
Открытые водоемы - это озера, реки, ручьи, каналы и водохранилища. При необходимости использовать открытый водоем для централизованного водоснабжения предпочтение отдают крупным и проточным водоемам, достаточно защищенным от загрязнения сточными водами.
Все открытые водоемы подвержены загрязнению атмосферными осадками, талыми и дождевыми водами, стекающими с поверхности земли. Особенно сильно загрязнены участки водоема, прилегающие к населенным пунктам и местам спуска бытовых и промышленных сточных вод.
Питьевая вода должна:
быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении;
быть безвредной по химическому составу;
обладать благоприятными органолептическими свойствами.
Качество воды источников нецентрализованного питьевого водо- снабжения регламентируется СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников»
Большое внимание уделяется органолептическим свойствам воды. Отдельно выделен показатель «Нитраты» как наиболее вероятный в сельских условиях в результате загрязнения почвы навозом или азотными удобрениями. Кроме того, есть указание о содержании любых химических веществ на уровне, не превышающем гигиенические нормативы (ПДК). Перечень веществ, подлежащих контролю, должен устанавливаться для каждого источника водоснабжения, исходя из местных условий и по результатам санитарного обследования при выборе места водозабора.
Гигиенические требования к качеству воды источников централизованного водоснабжения. Предупреждение флюороза, кариеса, эндемического зоба, водной нитратной метгемоглобинемии.
Гигиенические требования к качеству воды
централизованных систем питьевого водоснабжения
Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом ирадиационном отношении, безвредна похимическому составу и иметь благоприятныеорганолептические свойства .
Показатель общего микробного числа позволяет получить представление о массивности бактериального загрязнения воды с учетом сапрофитной микрофлоры, поэтому этот показатель используется дляконтроля эффективности обработки воды на очистных сооружениях водопровода и служит сигналом нарушений в технологии водоподготовки.
Показателем свежего фекального загрязнения воды является норматив на содержаниетермотолерантных колиформных бактерий Escherichia coli .Отсутствие общих колиформ и термоталерантных колиформ является основным критерием эпидемической безопасности воды в нормативных документах многих стран мира.
Присутствие в воде колифагов , является санитарным показателемвирусного загрязнения питьевой воды.
Cl . perfringens всегда присутствуют в фекалиях. Их споры выживают в воде дольше, чем бактерии кишечной группы, они устойчивы к хлорированию нормальными дозами хлора. Этот показатель определяется в водеповерхностных источников для оценкиэффективности обработки воды.
Безвредность питьевой воды по химическому составу характеризуется токсикологическими показателями ее качества и определяется ее соответствием нормативам по следующим показателям:
обобщенные показатели и содержание вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах, а также вещества антропогенного происхождения, получившие глобальное распространение (сухой остаток, pH, перманганатнаяа окисляемость, нефтепродукты, фенольный индекс, жескость, ПАВ )
Концентрации химических веществ, нормированных по токсикологическому признаку вредности не должны превышать ПДК, указанных в СанПиН 2.1.4.1074-01.
Благоприятные органолептические свойства воды определяются с помощью органов чувств и включают внешний осмотр пробы воды, выявление пленки на ее поверхности,определение цветности, прозрачности (мутности), запаха и вкуса воды.
Радиационная безопасность питьевой воды основана на общей- и-радиоактивности питьевой воды:
общая -радиоактивность не должна превышать 0,1 Бк/л,
общая -радиоактивность не должна превышать 1,0 Бк/л.
Предупреждение флюороза и кариеса – нормирование в питьевой воде содержание фтора (флюороз – дефторирование, кариес – фторирование).
Предупреждение эндемического зоба – нормирование в воде содержания йода (обычно добавление солей йода)
Предупреждение водной нитратной метгемоглобинемии – очистка воды от нитратов.
Санитарно-химические показатели органического загрязнения воды. Их нормирование и гигиеническая оценка. Процессы самоочищения водоемов. Роль сапрофитной микрофлоры. БПК как показатель самоочищающей способности воды.
Санитарно-химические показаетли органического загрязнения:
Биохимическая потребность воды в кислороде (БПК) – это величина снижения количества растворенного в воде кислорода за определенный период времени (обычно за 5 суток – БПК 5 или за 20 суток – БПК 20)
перманганатная окисляемость – будут повышены.
по конкретным соединениям в воде - углеводородам, смолам, фенолам – также будут превышать ПДК.
по уровню увеличения по сравнению с результатами предыдущих исследований для одного и того же сезона количества таких санитарно-химических показателей как соли аммония, нитриты и нитраты (т.н. "белковая триада" )
растворенный кислород и
хлориды.
Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода . Его должно быть не менее4 мг/л в любой период года.
Каждый водоем - это сложная живая система, где обитают растения, специфические организмы, в том числе и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают, что обеспечивает самоочищение водоемов . Факторы самоочищения водоемов многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические.
Физические факторы - эторазбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений, осаждение в воде нерастворимых осадков, в том числе и микроорганизмов.
Из химических факторов самоочищения следует отметитьокисление органических и неорганических веществ.
К биологическим факторам самоочищения водоемов относится размножение в водеводорослей, плесневых и дрожжевых грибков, сапрофитной микрофлоры . Кроме растений, самоочищению способствуют и представители животного мира:моллюски , некоторые видыамеб .
Самоочищение загрязненной воды сопровождается улучшением ее органолептических свойств и освобождением от патогенных микроорганизмов.
Методы улучшения качества питьевой воды. Способы очистки воды (коагуляция, отстаивание, фильтрация). Виды отстойников и фильтров, их гигиеническая оценка. Специальные методы улучшения качества питьевой воды.
Методы улучшения качества питьевой
очистки воды
обеззараживания
На водопроводных очистных сооружениях применяются физические методы очистки воды (отстаивание и фильтрация ) и химические (коагуляция ) .
Для ускорения процесса осветления и обесцвечивания на водопроводных станциях часто используется предварительная химическая обработка воды коагулянтами (Al 2 (SO 4) 3 , FeCl 3 , FeSO 4) и флокулянтами (водорастворимые высокомолекулярные соединения, например, полиакриламид), образующими при реакции с бикарбонатов воды коллоидный раствор гидрата окиси алюминия, который в дальнейшем коагулирует с образованием хлопьев :
Al 2 (SO 4) 3 + Ca(HCO 3) 2 2Al(OH) 3 + 3CaSO 4 + 6CO 2
Процесс оседания сопровождается адсорбцией органических примесей , микроорганизмов, яиц гельминтов и пр.
Эффект коагуляции зависит от бикарбонатной жесткости воды и от дозы коагулянта. При недостаточном количестве коагулянта не достигается полное осветление воды, а при избытке – вода приобретает кислый вкус и возможно вторичное образование хлопьев.
Отстаивание воды в горизонтальных и вертикальных отстойниках приводит к ее осветлению и частичному обесцвечиванию.
В горизонтальных отстойниках вода движется горизонтально по направлению продольной оси. На частицы взвеси действуют 2 силы: горизонтально - сила F, зависящая от скорости и направления движения воды , и вниз - сила тяжести частиц Р. Вектор этих сил обусловливает направление осаждения частиц (по диагонали вниз ). Чем длиннее отстойник, тем эффективнее осаждение частиц и осветление воды.
В вертикальных
отстойниках
-
резервуарах цилиндрической или
прямоугольной формы с конусообразным
дном вода подается через трубу снизу
и медленно
поднимается вверх
.
При этом силы F
и Р разнонаправлены и оседают только
те частицы взвеси, у которых F
Фильтрация воды , позволяющая удалить взвешенные и коллоидные примеси, проводится на медленных и скорых фильтрах .
В медленных фильтрах воду пропускают через подстилаемый гравием крупнозернистый песок , на поверхности и в глубине которого задерживаются взвешенные частицы, образующие активную «биологическую пленку », состоящую из адсорбированных взвешенных частиц, планктона и бактерий. Пленка имеет поры малого диаметра и сама является эффективным фильтром и средой, где происходит самоочищение воды. Профильтрованная вода отводится через дренаж в нижней части емкости. Достоинства медленных фильтров: равномерная фильтрация, эффективность фильтрации 99% бактерий и простота устройства; недостаток - малая скорость движения воды (10 см/ч). Медленные фильтры используются на сельских водопроводах, где потребность в очищенной воде не велика.
Скорые фильтры значительно увеличивают скорость фильт рации (5 м 3 /ч), однако загрязнение фильтрующего слоя происходит быстрее, что требует промывки фильтра 2 раза в сутки (в медленных фильтрах 1 раз в 1,5-2 мес).
Контактный осветлитель - установка для получения техни ческой воды работает по схеме коагуляция + фильтрация и представляет собой бетонный резервуар, заполненный гравием и песком на высоту 2,3-2,6 м. Вода подается через систему труб в нижнюю часть, а коагулянт вводится непосредственно в трубопровод перед поступлением воды в осветлитель. Коагуляция происходит в нижних частях осветлителя, а в верхних - задерживаются хлопья коагулянта и другие взвешенные вещества.
Специальные методы улучшения качества воды применятся с целью удаления из нее некоторых химических веществ и частично улучшения органолептических свойств .
Дезодорация - устранение запахов. Достигается аэрированием, обработкой окислителями (озонирование, большие дозы хлора, марганцовокислый калий), фильтрованием через активированный уголь.
Обезжелезивание производится путем разбрызгивания воды с целью аэрации в специальных устройствах - градирнях. При этом двухвалентное железо окисляется в гидрат окиси железа, который осаждается в отстойнике и задерживается на фильтре.
Умягчение воды достигается фильтрованием через ионообменные фильтры, загруженные либо катионитами (обмен катионов), либо анионитами (обмен анионов). Происходит обмен ионов Са2+ и Mg2+ на ионы Nа+ или Н+.
Опреснение . Последовательное фильтрование воды сначала через катионит, а затем через анионит позволяет освободить воду от всех растворенных в ней солей. Термический метод опреснения - дистилляция, выпаривание с последующей конденсацией. Вымораживание. Электродиализ - опреснение с использованием селективных мембран.
Деконтаминация . Снижение содержания радиоактивных веществ в воде на 70-80% происходит при коагуляции, отстаивании и фильтровании воды. Для более глубокой деконтаминации воду фильтруют через ионообменные смолы.
Обезфторивание воды проводят фильтрованием через анионообменные фильтры. Часто для этого используют активированную окись алюминия. Иногда для снижения концентрации фтора проводят разбавление водой другого источника, не содержащей фтора либо содержащей его в ничтожных количествах.
Фторирование . Искусственное добавление фтора. Проводят при содержании фтора в воде менее 0,7 мг/л с целью профилактики кариеса зубов. Фторирование воды снижает заболеваемость кариесом на 50-70%, т.е. в 2-4 раза.
Методы обеззараживания питьевой воды и их гигиеническая оценка. Способы хлорирования воды. Хлорпоглощаемость и хлорпотребность.
Обеззараживание воды может быть проведено химическими ифизическими (безреагентными) методами.
К химическим методам обеззараживания воды относят хлорирование иозонирование . Задача обеззараживания -уничтожение патогенных микроорганизмов , т.е. обеспечение эпидемической безопасности воды.
В настоящее время хлорирование воды является одним изнаиболее широко распространенных профилактических мероприятий. Этому способствуетдоступность метода инадежность обеззараживания, а также многовариантность (везде ).
Принцип хлорирования основан на обработке воды хлором или химическими соединениями, содержащими хлор в активной форме, обладающей окислительным и бактерицидным действием.
Химизм происходящих процессов состоит в том, что при добавлении хлора к воде происходит егогидролиз ->
хлорноватистая кислота. Небольшие размеры молекулы и электрическая нейтральность позволяют хлорноватистой кислоте быстропройти черезоболочку бактериальной клетки и воздействовать на клеточныеферменты .
На крупных водопроводах для хлорирования применяютгазообразный хлор , поступающий в стальных баллонах или цистернах в сжиженном виде. Используют, как правило, методнормального хлорирования (по хлорпотребности) .
Имеет важное значение выбордозы , обеспечивающий надежное обеззараживание. При обеззараживании водыхлор не только способствует гибели микроорганизмов, но ивзаимодействует сорганическими веществами воды и некоторыми солями. Все этиформы связывания хлора объединяются в понятие "хлорпоглощаемость воды ".
В соответствии с СанПиН 2.1.4.559-96 "Питьевая вода..." доза хлора должна быть такой, чтобы после обеззараживания в воде содержалось 0,3-0,5 мг/л свободного остаточного хлора. Этот метод, не ухудшая вкуса воды и не являясь вредным для здоровья, свидетельствует о надежности обеззараживания.
Количество активного хлора в миллиграммах, необходимое для обеззараживания 1 л воды, называют хлорпотребностью .
Кроме правильного выбора дозы хлора, необходимым условием эффективного обеззараживания является хорошее перемешивание воды и достаточное время контакта воды с хлором: летом не менее 30 минут, зимой не менее 1 часа.
Модификации хлорирования : двойное хлорирование, хлорирование с аммонизацией, перехлорирование и др.
Двойное хлорирование предусматривает подачу хлора на водопроводные станции дважды: первый разперед отстойниками , а второй - как обычно,после фильтров . Этоулучшает коагуляцию и обесцвечивание воды, подавляет рост микрофлоры в очистных сооружениях, увеличиваетнадежность обеззараживания.
Хлорирование с аммонизацией предусматривает введение в обеззараживаемую воду раствора аммиака, а через 0,5-2 минуты - хлора. При этом в воде образуются хлорамины -монохлорамины (NH 2 Cl ) и дихлорамины (NHCl 2) , которые также обладают бактерицидным действием. Этот метод применяется для обеззараживанияводы, содержащей фенолы , с целью предупреждения образования хлорфенолов. Даже в ничтожных концентрацияххлорфенолы придают водеаптечный запах и привкус.Хлорамины же, обладая более слабым окислительным потенциалом,не образуют с феноламихлорфенолов .Скорость обеззараживания воды хлораминамименьше , чем при использовании хлора, поэтому продолжительность дезинфекций воды должна быть не меньше 2 ч, а остаточный хлор равен 0,8-1,2 мг/л.
Перехлорирование предусматривает добавление к воде заведомо больших доз хлора (10-20 мг/л и более). Это позволяетсократить время контакта воды с хлором до 15-20 мин и получитьнадежное обеззараживание от всех видов микроорганизмов. По завершении процесса обеззараживания в воде остается большой избыток хлора и возникаетнеобходимость дехлорирования . С этой целью в воду добавляютгипосульфит натрия или фильтруют воду через слой активированногоугля .
Перехлорирование применяется преимущественно в экспедициях и военных условиях .
В настоящее время метод озонирования воды является одним из самыхперспективных и уже находит применение во многих странах
При разложении озона в воде в качестве промежуточных продуктов образуются короткоживущие свободные радикалы НО2 и ОН. Атомарный кислород и свободные радикалы , являясь сильными окислителями, обусловливаютбактерицидные свойства озона.
Наряду с бактерицидным действием озона в процессе обработки воды происходит обесцвечивание и устранение привкусов и запахов.
Преимущества озона перед хлором при обеззараживании воды состоит в том, что озон не образует в водетоксических соединений (хлорорганических соединений, диоксинов, хлорфенолов и др.),улучшает органолептические показатели воды и обеспечивает бактерицидный эффект применьшем времени контакта (до 10 мин). Онболее эффективен по отношению к патогеннымпростей
Широкое внедрение озонирования в практику обеззараживания воды сдерживается высокой энергоемкостью процесса получения озона инесовершенством аппаратуры .
Олигодинамическое действие серебра в течение длительного времени рассматривалось как средство для обеззараживания преимущественноиндивидуальных запасов воды. Серебро обладает выраженнымбактериостатическим действием. Даже при введении в воду незначительного количества ионов микроорганизмы прекращают размножение, хотя остаютсяживыми и даже способными вызватьзаболевание . Концентрации серебра, способные вызватьгибель большинствамикроорганизмов , при длительном употреблении водытоксичны для человека . Поэтому серебро в основномприменяется для консервирования воды при длительном хранении ее в плавании, космонавтике и т.д.
Для обеззараживания индивидуальных запасов воды применяютсятаблетированные формы, содержащие хлор.
К физическим методам относятся кипячение, облучение ультрафиолетовыми лучами, воздействие ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты, гамма-лучами и др.
Преимущество физических методов обеззараживания перед химическими состоит в том, что онине изменяют химического состава воды, не ухудшают ее органолептических свойств . Но из-за ихвысокой стоимости и необходимости тщательной предварительной подготовки воды в водопроводных конструкциях применяетсятолько ультрафиолетово е облучение, а приместном водоснабжении -кипячение .
Ультрафиолетовые лучи обладаютбактерицидным действием. Максимум бактерицидного действия приходится на лучи с длиной волны 260 нм. Динамика отмирания микрофлоры зависит от дозы и исходного содержания микроорганизмов. На эффективность обеззараживания оказываютвлияние степеньмутности , цветности воды и ее солевойсостав .
Ультразвук применяют для обеззараживаниябытовых сточных вод , т.к. он эффективен в отношениивсех видов микроорганизмов, в том числе и спор бацилл. Его эффективностьне зависит от мутности и его применение не
приводит к пенообразованию, которое часто имеет место при обеззараживании бытовых стоков.
Гамма-излучение очень эффективный метод.Эффект мгновенный. Уничтожение всех видов микроорганизмов, однако в практике водопроводов покане находит применения .
Кипячение является простым и надежным методом.
Принципиальная схема устройства головных водопроводных сооружений при заборе воды для централизованного водоснабжения из открытых водоемов.
Примерная схема водопровода с забором воды из реки: 1 - водоем; 2 - заборные трубы cпервичным фильтром-решеткой и береговой колодец; 3 - насосная станция первого подъема; 4 - очистные сооружения (отстойнии, фильтры, обеззараживающие установки); 5 - резервуары чистой воды; 6 - насосная станция второго подъема; 7 - трубопровод; 8 - водонапорная башня; 9 - разводящая сеть; 10 - места потребления воды.
Предназначение и организация зон санитарной охраны поверхностных и подземных источников воды.
Зоны санитарной охраны (ЗСО) источников питьевого водоснабжения (СанПиН 2.1.4.1110-02)
Зоны санитарной охраны источников питьевого водоснабжения - это территория , прилегающая к источнику водоснабжения и водозаборным сооружениям, и акватория , на которых устанавливаются специальные режимы хозяйственной и иной деятельности в целях охраны источника и водопроводных сооружений от загрязнения .
Специальный режим хозяйственной деятельности в ЗСО поверхностных источников направлен на ограничение , а в ЗСО подземных - на исключение возможности загрязнения или снижения качества воды источника в месте водозабора.
Зоны санитарной охраны организуются в составе трех поясов:
Пояс строгого режима , включает территорию расположения водозабора, всех водопроводных сооружений и водопроводящего канала. Его назначение – защита места забора и обработки воды от случайного или умышленного загрязнения и повреждени я.
Пояс ограничений от микробных загрязнений.
Пояс ограничений от химического загрязнения.
Протяженность зон зависит от вида источника (поверхностный или подземный), характера загрязнения и времени выживаемости микробов.
Границы поясов ЗСО поверхностного источника
Границы 1-го пояс а : вверх по течению не менее 200 м и вниз не менее 100 м от водозабора; по берегу – не менее 100 м от линии от летне-осенней границы воды. При ширине реки менее 100 м – вся акватория и полоса берега не уже 50 м по обе стороны реки.
Границы 2-го пояса : вверх по течению реки с таким расчетом, чтобы время пробега воды до водозабора было не менее 5 суток в холодном и умеренном климате и не менее 3 суток в жарком (для рек средней и большой мощности ≈ 30-60 км); ниже по течению – не менее 250 м от водозабора. Боковые границы не менее 500 м при равнинном рельефе, 750 м при пологом склоне и 1000 м при крутом . На непроточных водоёмах – от 3 до 5 км во все стороны от водозабора.
Границы 3-го пояса вверх и вниз по течению совпадают с границами 2-го пояса. Боковые границы – по линии водоразделов на 3-5 км, включая притоки .
Границы ЗСО подземного источника
Водозабор должен располагаться вне территории промышленных и жилых объектов . Граница 1-го пояса – не менее 30 м от водозабора для защищенных (межпластовых ) подземных вод и не менее 50 м – для недостаточно защищенных (грунтовых ) вод.
Границы 2-го и 3-го поясов совпадают. Зоны ограничения составляют для защищенных вод не менее 200 м от водозабора в холодном и умеренном климате и 100 м в жарком ; для недостаточно защищенных вод – 400 м.
