Водоподготовка необходима!
04.07.2017

Заместитель генерального директора ООО «СЭС-Зеленоград»

Врач-эпидемиолог высшей категории Бабина Татьяна Александровна.

Практически любая природная вода из открытых водоемов, а иногда и подземных вод в целях хозяйственно-питьевого водоснабжения нуждается в очистке и ее обеззараживании. Чтобы качество воды соответствовало гигиеническим требованиям, применяют предварительную обработку, в результате которой вода освобождается от взвешенных частиц, запаха, привкуса, микроорганизмов и различных примесей.  Водоподготовка – это процесс обработки воды перед её применением. Вода из природного источника доводится до нужных характеристик. Если использовать не подготовленную воду, то из-за коррозии срок службы оборудования резко снижается, ухудшается качество продукции.

Жители города Москвы для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд используют в основном водопроводную воду, которая поступает из поверхностных водоисточников. А как известно, состав природной воды довольно часто не соответствует нормативным требованиям санитарного законодательства. Поэтому, прежде, чем вода поступит потребителю,  она проходит предварительно многоступенчатую очистку.

Опыт работы нашей лаборатории по анализу качества воды показал, что к наиболее распространенным компонентам, которые могут превышать нормативы и тем самым ухудшить состав воды можно отнести железо, марганец, сульфиды, фториды, соли кальция и магния, органические соединения органические, многие из которых имеют высокую биологическую активность, а также могут влиять на органолептические свойства воды (цветность, мутность, запах, привкус). Наряду с железом и марганцем оказывает влияние на органолептические свойства воды хлор, который дозировано вводится в очищенную воду для ее обеззараживания. Это необходимо в условиях мегаполиса, поскольку вода является одной из главных причин заболеваемости в мире и выступает как фактор передачи среди людей патогенных микроорганизмов — возбудителей различных инфекций. Благодаря эффективному обеззараживанию (хлорированию), вода пригодна для питья даже в сыром виде.

Для улучшения качества воды применяются следующие методы водоподготовки:

1) очистка — удаление взвешенных частиц;

2) обеззараживание — уничтожение микроорганизмов;

3) специальные методы улучшения органолептических свойств воды, умягчение, удаление некоторых химических веществ, фторирование и др.

Очистка является важным этапом в общем комплексе методов улучшения качества воды, так как улучшает ее физические и органолептические свойства. При этом в процессе удаления из воды взвешенных частиц удаляется и значительная часть микроорганизмов, в результате чего полная очистка воды позволяет легче и экономичнее осуществлять обеззараживание. Очистка осуществляется механическим (отстаивание), физическим (фильтрование) и химическим (коагуляция) методами.

Отстаивание, при котором происходит осветление и частичное обесцвечивание воды, осуществляется в специальных сооружениях — отстойниках. Используются две конструкции отстойников: горизонтальные и вертикальные. Принцип их действия состоит в том, что благодаря поступлению через узкое отверстие и замедленному протеканию воды в отстойнике основная масса взвешенных частиц оседает на дно. Процесс отстаивания в отстойниках различной конструкции продолжается в течение 2— 8 ч. Однако мельчайшие частицы, в том числе значительная часть микроорганизмов, не успевают осесть. Поэтому отстаивание нельзя рассматривать как основной метод очистки воды.

Фильтрация — процесс более полного освобождения воды от взвешенных частиц, заключающийся в том, что воду пропускают через фильтрующий мелкопористый материал, чаще всего через песок с определенным размером частиц. Фильтруясь, вода оставляет на поверхности и в глубине фильтрующего материала взвешенные частицы. На водопроводных станциях фильтрация применяется после коагуляции.

Коагуляция- это химический метод очистки воды. Благодаря этому методу происходит освобождение воды от загрязнений, находящихся в виде взвешенных частиц, не поддающихся удалению с помощью отстаивания и фильтрации. Сущность коагуляции заключается в добавлении к воде химического вещества — коагулянта, способного реагировать с находящимися в ней бикарбонатами. В результате этой реакции образуются крупные, довольно тяжелые хлопья, несущие положительный заряд. Оседая вследствие собственной тяжести, они увлекают за собой находящиеся в воде во взвешенном состоянии частицы загрязнений, заряженные отрицательно, и тем самым способствуют довольно быстрой очистке воды. В результате вода становится прозрачной, улучшается показатель цветности.

В качестве коагулянта в настоящее время наиболее широко применяется сульфат алюминия, который образует с бикарбонатами воды крупные хлопья гидроксида алюминия. Для улучшения процесса коагуляции используются высокомолекулярные флоккулянты: щелочной крахмал, флоккулянты ионного типа, активизированная кремниевая кислота и другие синтетические препараты, производные акриловой кислоты, в частности полиакриламид (ПАА).

Завершающим этапом очистки воды является — обеззараживание, т.е. уничтожение микроорганизмов, которое обеспечивает ее эпидемиологическую безопасность. Для этого применяются химические (реагентные) и физические (безреагентные) методы. В лабораторных условиях для небольших объемов воды может быть использован механический метод. Химические (реагентные) методы обеззараживания основаны на добавлении к воде различных химических веществ, вызывающих гибель находящихся в воде микроорганизмов. Эти методы достаточно эффективны.

Далее, воду стабилизируют путем добавления кислот, полифосфатов, и обработки углекислым газом. Стабильной называют воду, которая не выделяет и не растворяет накипи, состоящей в основном из карбоната кальция. Для стабилизации такую воду обрабатывают щелочными реагентами.

Следующий этап водоочистки — это умягчение. Умягчение воды заключается в удалении солей жесткости, образованных катионами кальция и магния. Существует и другой способ умягчения. Он связан с пропусканием воды через слой зернистого катионита, при этом катионы кальция и магния поглощаются катионитом, обмениваясь на ионы натрия, водорода или аммония.

Некоторые виды вод требуют дополнительных операций – обезжелезивания, обескремнивания, тоже связанных с применением химических реагентов.

Альтернативой технологиям умягчения и обессоливания в настоящее время выступает мембранная очистка воды на промышленных установках обратного осмоса.

После предварительной фильтрации на фильтрах механической очистки (а также, если требуется — обезжелезивания воды, снижения концентрации органических соединений и удаления бактерий) технология обратного осмоса позволит осуществить коррекцию солевого состава воды и не только смягчить воду, но и удалить хлориды, сульфаты и силикаты.

Также в промышленной водоподготовке применяются сорбционные фильтры и промышленные стерилизаторы воды. Используя современное оборудование для промышленной водоподготовки, процесс водоочистки представляется уже полностью автоматизированным непрерывным процессом, позволяющим обеспечивать водой требуемого качества все стадии производственного процесса.

Ещё одним важным этапом водоочистки для пищевой промышленности выступает контроль за водородным показателем воды (уровнем pH). В некоторых пищевой производствах уровень pH воды, подаваемой на технологию, строго нормируется. Точно также этот показатель нормируется в водоподготовке для котельной — для питательной воды паровых котлов и подпитки водогрейных котлов. Корректировка этого показателя осуществляется различными способами, в зависимости от конкретной ситуации: аэрацией, дозацией химических реагентов, термической обработки воды.

Согласно Закону вода питьевая – это вода, которая по органолептическим свойствам, химическому и микробиологическому составу и радиологическим показателям отвечает государственным стандартам (ГОСТ) 2874-82 «Вода питьевая. «Гигиенические требования и контроль за качеством питьевой воды» и санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами (СанПиН 2.1.4.1074-01), которые нормируют на безопасном уровне микробиологические, токсикологические и органолептические показатели питьевой воды.

Показатели двух последних групп относятся к химическому составу и включают нормативы для веществ:
•встречающихся в природных водах;
•добавляемых к воде в процессе обработки в виде реагентов;
•появляющихся в результате промышленного, бытового, сельскохозяйственного загрязнения источников водоснабжения.

Безвредность химического состава воды характеризуют токсикологические показатели. Установлены предельные содержания ряда токсикантов в питьевой воде (мг/л), например:

Бериллий (Be) 0,0002;
Мышьяк (As) 0,05;
Нитраты (NO3) 45,0;
Полиакриламид остаточный 2,0;
Свинец (Pb) 0,03;
Селен (Se) 0,001;
Стронций (Sr) 7,0,
Фтор (F) (в зависимости от климатического района) 0,7 – 1,5.

Безусловно, токсичность вышеназванных компонентов не настолько велика, чтобы вызвать острое отравление, но при длительном употреблении воды, содержащей упомянутые вещества в концентрация выше нормативных, может развиться  патология.

Нормируются и концентрации веществ, влияющих на органолептические свойства воды, например, согласно ГОСТ 2874-82 не должны превышать следующих нормативов:

Водородный показатель, рН 6,0 – 9,0
Жесткость общая, ммоль экв/л 7,0
Железо (Fe), мг/л 0,3
Сульфаты (SO42-), мг/л 500
Хлориды (Cl-), мг/л 350

Если для некоторых веществ действует правило: чем его в воде меньше, тем лучше, то для других (pH, общее солесодержание, общая жесткость, фториды) есть рекомендованный диапазон концентраций, так называемые нормативы физиологической. Так, например, частой проблемой является несоответствие величины общей жесткости очищенной воды требованиям потребителя. Высокие значения общей жесткости приводят к интенсивному накоплению осадка в системе водоснабжения и на оборудовании,сантехнике, мешает работе бытовых приборов. Однако в основном величина общей жесткости в очищенной воде не превышает 0,2 мг-экв/л, что ниже нормативов физиологической полноценности (от 1,5-3,5 мг-экв/л). Такая вода также является коррозионно-активной по отношению к трубам и котлам, способна вымывать отложения в трубах, накапливающиеся при долгом застаивании воды в системе водоснабжения. Это влечет за собой появление неприятного запаха и вкуса воды. Проблема низкой жесткости неразрывно связана с другой — создание подходящего уровня кислотности среды (pH). Вклад в величину pH вносят различные растворенные соединения, поэтому при их удалении в процессе водоочистки, происходит изменение уровня кислотности. Так, вода с высоким уровнем солесодержания, прошедшая ионообменную установку для удаления солей жесткости (кальция и магния), содержит большое количество гидрокарбоната натрия и после кипячения (нагревания воды в котлах для обеспечения пользователя горячей водой) pH ее возрастает до очень высоких значений (более 9 ед., максимального допустимого значения по СанПиН). Использование такой воды может способствовать возникновению аллергических реакций. Следует также подчеркнуть, что вода с высоким (выше 8,0), как и вода с низким (меньше 6,0) рН обладает повышенным коррозионным воздействием. Кроме того, корректировка уровня рН необходима для обеспечения оптимального режима эксплуатации систем очистки воды, так как для нормальной работы некоторых видов фильтрующих сред требуется определенный уровень рН. Контроль уровня кислотности воды (рН) также актуально и после установки обратного осмоса. Данный вид водоочистки сегодня охотно используется в пищевой промышленности. Обычно если вода подготовлена достаточно корректно, степень ее обессоливания в процессе обратного осмоса составляет 95-98 %. Но бывают случаи, особенно если потребитель самостоятельно устанавливает данную систему в своем помещении, что осмос не работает. Чтобы проверить работу установленной системы обратного осмоса, рекомендуется провести анализ воды на входе и на выходе хотя бы по трем показателям: рН, общее солесодержание, фториды. Но наиболее распространенным загрязнителям воды  является железо. Содержание железа в воде выше норматива способствует накоплению осадка в системе водоснабжения, интенсивному окрашиванию сантехнического оборудования. Железо придает воде неприятную красно-коричневую окраску, ухудшает ее вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. Кроме того, высокое содержание железа в воде может приводить к неблагоприятному воздействию на кожу. Для удаления железа применяют специализированные фильтры — обезжелезиватели на основе метода объемного фильтрования с предварительным окисляется железа, либо окислением в толще загрузки, а также методом ионного обмена. В качестве окислителя часто применяется катализаторы, на основе соединений марганца. Поэтому в воде после фильтров-обезжелезивателей, необходимо контролировать содержания не только железа, но и марганца. В отдельных случаях в воде после очистки содержание марганца может достигать очень высоких значений (3-4 мг/л, при нормативе 0,1 мг/л).

Часто потребитель осуществляет дополнительную самостоятельную доочистку водопроводной воды, например, используют для этих целей сорбционные фильтры с активированным углем, фильтры на основе обратного осмоса. Поэтому, остановимся на вопросе качества фильтров.      Прежде всего, при подборе фильтров всегда необходимо помнить о том, что универсального фильтра от всех загрязнений не существует.

Всем понятно, что любая система очистки воды должна очищать воду от содержащихся в ней примесей, но, при этом, сама ничего не выделять в воду. Однако, если фильтры сами по себе низкого качества или не прошли предэксплутационную подготовку (например, промывку консервантами), то они сами являются источником выделения загрязнения  воды.  Поэтому, очистка таким способом будет эффективна до тех пор, пока фильтр не выработал свой ресурс. Здесь потребителю приходится полагаться на указания производителей фильтра. Однако, способы оценки ресурса у разных производителей разные. В связи с этим, можно рекомендовать потребителю контролировать общее качество очистки через определенные промежутки времени. Поскольку состав воды может меняться из-за целого ряда причин. На наш взгляд, анализ воды необходимо делать до установки водоочистки, после установки — на предмет воздействия самих фильтрационных и очистных систем, а также с определенной периодичностью — в процессе использования водоочистного оборудования. Устанавливать и эксплуатировать фильтры, без лабораторного анализа воды, дело бесполезное, а в ряде случаев — опасное!

Несмотря на существующую систему водоочистки, крайне важно принять меры, исключающие значительное загрязнение водоисточников. Для этого устанавливают специальные СЗЗ — санитарно защитные зоны, о которых мы поговорим в следующей статье.

Научные публикации
04..07.2017
Профилактика внутрибольничных инфекций в Зеленограде
Некоторые аспекты профилактики ВБИ в ЛПУ г.Зеленограда   Внутрибольничные инфекции во всем мире, включая нашу  страну, являются актуальнейшей проблемой совр...
30..06.2017
Вода, которую Вы пьете
 В природе найти воду в чистом виде просто не возможно. Прежде всего потому, что вода является прекрасным растворителем и на своем пути вбирает в себя соединения и микроэ...
30..06.2017
Вода — ты сама жизнь!
Известно, что для человека вода является одним из жизненно важных по значимости элементом. Это важнейшая составная часть живого организма.   Все процессы в организме (асс...