Поверхностные водоисточники являются наименее надежными в санитарном отношении источниками водоснабжения, однако являются единственно возможными для больших населенных пунктов (особенно городов).
Поверхностные воды всегда в отличие от подземных нуждаются в очистке и обеззараживании. По сравнению с подземными водами поверхностные более зафязнены, соответственно имеют плохие органолептические свойства, содержат большие количества микробов. Вода поверхностных источников содержит намного меньше минеральных солей по сравнению с подземными водами.
Загрязнение поверхностных вод особенно интенсивно протекает во время половодья, когда с поверхности почвы в водоемы смывается всякая фязь, бактерии, органические вещества. Зафязнение поверхностных водоемов также часто обусловлено промышленными сточными водами.
Легко догадаться, что проточные водоемы более пригодны для водоснабжения, чем стоячие, так как они обладают большим запасом воды, самоочищением, кроме того в них отсутствует цветение, характерное для стоячих водоемов.
Подземные источники водоснабжения предпочтительнее чем поверхностные водоисточники так как качество воды в них как правило выше и часто она может употребляться без очистки и обеззараживания.
Использование подземных вод для водоснабжения возможно только в небольших населенных пунктах, так как количество их ограничено.
Подземные воды скапливаются в водоносных слоях: в порах рыхлых песчаных пород, суглинков, над водонепроницаемыми фунтами (глина, гранит и др), в трещинах твердых известковых пород. Благодаря фильтрующей способности почвы и глубжележащих пород вода очищается от мути, примесей, бактерий, теряет запах, цвет и тд. Чем глубже залегают, воды, тем они чище.
Выделяют 3 вида подземных вод:
1) Почвенные
2) Грунтовые
3) Межпластные
Почвенные воды образуются за счет просачивания в грунт атмосферных осадков и лежат у самой поверхности. Их количество значительно увеличивается в период снеготаяния и обильных дождей. Со временем часть воды просачивается в более глубокие слои, а часть испаряется. Поэтому почвенные воды не могут служить источником постоянного водоснабжения.
Грунтовые воды располагаются в первом поверхностном водоносном слое ниже которого находится водонепроницаемый слой. Образуются грунтовые воды путем фильтрации атмосферных осадков через почву (из почвенных вод). Территория, на которой происходит фильтрация в почву атмосферных вод, питающих данный горизонт, называется зоной питания.
Грунтовые воды могут выходить на поверхность в пониженных местах рельефа с образованием нисходящих (без напора) родников или ключей.
Количество грунтовых вод непостоянно, так оно зависит от количества
выпадающих осадков.
Качество грунтовых вод также может меняться. Чем глубже залегают фунтовые воды тем они чище. Бактериальный состав зависит от зафязнен-" ности почв зоны питания. В целом, из-за отсутствия водонепроницаемого слоя пород на водоносным слоем, фунтовые воды не защищены от зафязне-ния стоками и отбросами, просачивающимися сверху с дождевыми и талыми
водами.
При использовании фунтовых вод, как правило, необходимо их обеззараживание.
Из-за ограниченного количества грунтовые воды могут использоваться чаще всего только в сельской местности. Однако, как правило, в населенных пунктах фунтовые воды (особенно залегающие на глубине не более 5-6 метров) непригодны для водоснабжения из-за загрязненности.
Межпластовые воды находятся на водоносном горизонте, залегающем между двумя водонепроницаемыми пластами и поэтому хорошо защищены от загрязнения. Нижний слой называется водонепроницаемым ложем, а верхний - водонепроницаемой кровлей. Питание межпластовые воды получают в местах выхода водоносного слоя на поверхность, чаще на большом расстоянии от места скопления воды (поэтому даже если запасы воды находятся в районе населенного пункта, пополняются они чистой водой на большом расстоянии от населенного пункта с его источниками зафязнения).
Межпластовые воды могут выходить на поверхность в виде восходящих (то есть имеющих напор) родников или ключей.
Глубокие межпластовые водоносные слои могут иметь наклонное положение и тогда вода в колодцах или скважинах, использующих этот слой в качестве водоисточника, имеет большой напор и может бить фонтаном. Ti-кие глубокие напорные межпластные воды называются артезианскими, р. скважины, через которые получают эти воды -. артезианскими скважинами.
Межпластовые и, особенно, артезианские воды отличаются, как правил^, высокими органолептическими свойствами (прозрачность, отсутствие запаха, высокое вкусовое качество) и почти полным отсутствием бактерий. '
Постоянство качества воды артезианской скважины определяется близостью зоны питания (чем дальше зона питания, тем выше и постояннее качество воды). Возможно зафязнение артезианских вод (через зону питания) сточными водами промышленных предприятий.
Учитывая высокое качество артезианских вод, при их гигиенической оценке на первый план выходит вопрос об их количестве.
Источники водоснабжения. Гигиенические критерии выбора вида источника водоснабжения.
выше
Показатели качества воды поверхностных источников водоснабжения. Санитарная охрана источников водоснабжения.
Показатели качества воды подземных источников водоснабжения. Санитарная охрана источников водоснабжения.
Лимитирующие показатели установление ПДК химических веществ в воде.
При нормировании химических веществ в воде учитывают показатели (критерии) вредного воздействия (признаки вредности) (ПВ) загрязняющих веществ.
Так, при нормировании качества воды в водоемах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования используют следующие признаки вредности:
– органолептический, характеризующий влияние вещества на изменение свойств воды, определяемых органами чувств человека (вкус, привкус, запах, цвет, мутность, наличие пены и пленок и др.);
– общесанитарный, характеризующий влияние вещества на процессы самоочищения водоема за счет биохимических и химических реакций при участии естественной микрофлоры (санитарный режим водоема);
– санитарно-токсикологический, характеризующий влияние вещества на организм человека и лабораторных животных.
Для водоемов, используемых для рыбохозяйственных целей, дополнительно используют следующие признаки вредности:
– токсикологический, характеризующий токсичность вещества для живых организмов, населяющих водный объект;рыбохозяйственный, который определяет порчу качества промысловых рыб.
В основу нормирования (определения величины ПДК для водоема) положен лимитирующий показатель вредности (ЛПВ), под которым понимают наибольшее отрицательное влияние, оказываемое данным веществом в водоеме. Исследование каждого вещества обязательно проводят по всем необходимым показателям вредности. По каждому из них находят пороговую концентрацию. В качестве ПДК принимают минимальную из всех пороговых концентраций, а сам показатель вредности устанавливают как лимитирующий.
Различают два водоснабжения – централизованное и децентрализованное (местное).
Централизованное водоснабжение населения– это то водоснабжение, при котором вода из водного источника поступает на водопроводные станции, где осуществляются мероприятия по улучшению качества воды, если в этом есть необходимость. Далее обработанная вода с водопроводных станций по системе водопроводных труб (водораспределительной сети) подаётся населению
Централизованное водоснабжение населения– это то водоснабжение, при котором вода из водного источника поступает на водопроводные станции, где осуществляются мероприятия по улучшению качества воды, если в этом есть необходимость. Далее обработанная вода с водопроводных станций по системе водопроводных труб (водораспределительной сети) подаётся населению
Органолептические свойстваводы оцениваются по физикоорганолептическим показателям (запах, привкус, цветность, мутность) и химикоорганолептическим показателям (концентрации химических веществ 1. природного происхождения, 2. добавляемых при обработке воды или 3. попадающих с промышленными сточными водами; которые влияют на физикоорганолептические свойства воды)
Безвредность воды по химическому составуопределяется по обобщенным показателям и по содержанию в воде химических веществ, нормируемых по санитарно-токсикологическому принципу вредности (1. природного происхождения, 2. добавляемые при обработке воде, 3. попадающие в воду в результате хозяйственной деятельности человека)
Безопасность воды в эпидемическом отношенииопределяется её соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям (для оценки используются косвенные показатели)
Безопасность воды в радиационном отношенииопределяется её соответствием нормативам по показателям общей альфа- и бета-активности.
Есть так называемая естественная радиоактивность. Вода может содержать радиоактивные изотопы, например, где есть залежи урановых руд, радон в почве.
Местное, или децентрализованное, водоснабжение распространено в сельской местности. Местное водоснабжение менее благоприятно в санитарном отношении, т.к. при нем создаются условия для загрязнения воды при её заборе и транспортировке. В небольших сельских населённых пунктах широко используются грунтовые воды. Для их забора сооружают различного типа колодцы, каптированные родники. Место их расположения следует выбирать на не затапливаемом паводковыми водами, без деформации грунта и оползней незагрязнённом участке, удалённом от существующих или возможных источников загрязнения (выгребных ям и уборных, складов удобрений и ядохимикатов, предприятий местной промышленности, канализационных сооружений и др.):
не менее чем на 50 м выше по потоку грунтовых вод;
не ближе 30 м от магистралей с интенсивным движением транспорта;
не ближе 20 м от мест мытья автомашин, водопоя животных, стирки и полоскания белья и других источников загрязнения воды.
Использование природных вод открытых водоёмов для хозяйственно-питьевого водоснабжения требует предварительного улучшения свойств воды и её обеззараживания. Средства по улучшению качества воды включают в себя методы очистки воды, улучшающие органолептические свойства воды, и методы её обеззараживания, целью которых является уничтожение патогенных микроорганизмов, т. е. обеспечение эпидемиологической безопасности воды.
Методы улучшения качества питьевой водыподразделяются на:
· основные (осветление, обесцвечивание, обеззараживание),
· специальные (обезжелезивание, фторирование и обесфторивание, опреснение, умягчение, дез-активация и т. д.).
Осветление и обесцвечивание воды проводится отстаиванием, фильтрацией и коагуляцией. Осветление — удаление из воды взвешенных веществ. Обесцвечивание — устранение окрашенных коллоидов. Частично при этом происходит и удаление микроорганизмов.
При необходимости, на первом этапе очистки воды из открытых источников очищается от фито- и зоопланктона и крупных взвесей с использованием микрофильтров и барабанных сит.
Существующие в настоящее время отстойники предназначены для удаления крупнодисперсных взвесей и подразделяются на отстойники вертикальные и горизонтальные. Принципом их работы является осаждение взвешенных веществ за счёт медленного течения воды.
Основные способы улучшения качества воды. Гигиеническая оценка способов улучшения качества воды при централизованном водоснабжении.
К основным способам улучшения воды относят осветление или обесцвечивание (удаление механической взвеси), обеззараживание. Методики применяют разные. Выбор зависит от качества источника, что прихо-дится делать, чтобы получить воду по требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01, иных профильных стандартов.
Применяют методы улучшения воды:
1. Физические - магнитная, электромагнитная, ультразвуковая обработка или ионизирующее облучение;
2. Химические - комплексообразование, окисление, нейтрализация, осаждение;
3. Биологические - биофильтры, окислительные каналы, аэротенки, биологические пруды или поля фильтрации;
4. Физико-химические - обезжелезивание, ионообменная очистка, обратный осмос, сорбция, флотация, электродиализ.
Первый вариант относится к простым способам обработки. Он универсален, но малоэффективен в отноше-нии биологических веществ. То же относится к второй категории современных методов улучшения качества воды. За счет химической обработки вода становится безопасной для организма, только в ней остаются примеси с характерным запахом и привкусом.
Методики биологического свойства нацелены на нейтрализацию органических соединений. Такие меры ак-туальны для сточных вод (бытовых, промышленных). Комплексный же подход с физико-химической обра-боткой дает очистку от механических взвесей, растворенных соединений вроде остатков хлорного дезин-фектора и микроорганизмов
Специальные методы улучшения качества питьевой воды: умягчение, обезжелезивание, опреснение, дегазация, фторирование, дефторирование и дезактивация.
Способы умягчения жесткой воды (более 200 жесткости): 1). Кипячение (устраняется карбонатная жесткость); 2). Добавление извести (устраняется карбонатная жесткость), 3). Коагуляция с последующей фильтрацией (устраняется карбонатная жесткость): Al2(SO4)3 + Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2; 4). Добавление соды (некарбонатная жесткость пе-реводится в карбонатную с последующим удалением карбонатной), 5). Фильтрация через ионообменные смолы (катионитный фильтр) – т.н. "глубокое умягчение" за счет обмена ка-тионов кальция и магния на катионы водорода, натрия и пр.33
Способы обезжелезивания воды, содержащей ионы железа в концентрации превышаю-щей ПДК = 0,3 мг/л, основаны на окислении железа растворимых солей до Fe3+ и образова-ния нерастворимого в воде соединения Fe(OH)3. В качестве окислителей используют кисло-род воздуха или хлор, насыщая воду барботированием34 окислителя или разбрызгиванием (аэрацией35) воды.
Опреснение (удаление избытка минеральных солей) применяют для морской воды, содер-жащей ионы Cl-, Na+, SO42-, Mg2+, а также Ca2+, K+, и горько-соленой воды, содержащих по-мимо избытка хлоридов избыток сульфатов в концентрации более 500 мг/л и встречающих-ся в регионах с высокой засоленностью почв в степной, полупустынной и пустынной зоне.
Основные способы опреснения: 1). Перегонка (дистилляция) морской или соленой воды с содержанием солей более 10 г/л – получение дистиллята с последующим добавлением из-вестковых солей до нормальной концентрации, характерной для питьевой воды; 2). Элек-тродиализ соленой воды с содержанием солей 2,5-10 г/л; 3). Гиперфильтрация (обратный осмос) воды с содержанием солей 2,5-10 г/л; 4). Фильтрация соленой воды с содержанием солей менее 2,5 г/л через ионообменные смолы; 5). Вымораживание соленой воды с содер-жанием солей менее 2,5 г/л, основанное на разнице температуры замерзания чистой воды и рассола.
Дегазация применяется для воды, насыщенной вредными или плохо пахнущими газами – сероводородом H2S, метаном СН4, углекислым газом CO2, радоном и другими. Наиболее приемлемым способом дегазации является аэрация, осуществляемая барботированием воздуха через воду или разбрызгиванием воды.
Фторирование применяется для воды с концентрацией фторидов <1 мг/л (в зонах с холодным и умеренным климатом), <0,5-0,6 мг/л (в зонах с теплым и жарким климатом) в регионах с высокой заболеваемостью (более 25%) кариесом зубов. Фторирование воды исключает другие способы введения фтора в организм. Основной способ фторирования питьевой воды – добавление наиболее дешевых, хорошо растворимых в воде, нетоксичных и не содержащих вредных примесей фторида натрия NaF, кремнефтористого натрия Na2SiF6 или аммония (NH4)2SiF6. На водопроводных станциях соединения фтора вводят в воду после коагуляции, отстаивания и фильтрации; при использовании артезианской воды – в резервуар для хранения чистой воды.
Дефторирование применяется для воды, содержащей фториды в концентрации более 1,5 мг/л (в зонах с холодным и умеренным климатом) и более 1,2 мг/л (в зонах с теплым и жарким климатом). Повышенное содержание фторидов питьевой воде наблюдается, как правило, при местном водоснабжении, в областях недавно действующих вулканов и там, где почва богата соединениями F (виллиомит NaF, флюорит и плавиковый шпат CaF, селлаит – MgF2, фтор-апатит - 3Ca3(PO4)2Ca(F,Cl)2). Потребление питьевой воды, растительной и животной пищи с повышенным содержанием фтористых соединений ведет к задержке солей фтора в костях зубов с замещением растворимых солей кальция на нерастворимые соединения кальция и фтора. Эндемический флюороз является системным заболеванием, при котором изменяется структура костной ткани (остеосклероз), приводящая к деформации костей. Появление непрозрачных пятен на эмали зубов (признак флюороза) имеет место при превышении содержания фтора в зубной эмали в 3-5 раз. Частота флюороза значительно увеличивается при концентрации фторидов в питьевой воде 2 ppb (мг/л), общий флюороз с кальцификацией связок наблюдается при 8 ppb. Дефторирование является основной организационно-технической профилактической мерой, направленной на предупреждение эндемического флюороза зубов в геохимических провинциях с заболеваемостью эндемическим флюорозом.