Твердість води

Найбільш масові епідемії з важкими наслідками спостерігаються  при водному шляху перенесення  інфекцій. Вважається, що небезпека  захворювань від мікробіологічних забруднень води в кілька разів вища, ніж при забрудненні води хімічними сполуками різної природи. За даними МОЗ України (Бережнов С.П., 2006), щороку в Україні реєструються спалахи гострих кишкових інфекційних хвороб, збудники яких переносяться питною водою як нецентралізованого, так і централізованого водопостачання.  
 
   Аналіз даних питної води за 2000-2006 рр. свідчить, що найбільший відсоток відхилень у системах централізованого водопостачання за бактеріологічними показниками відмічається у Харківській (7,2 %), Кіровоградській (7,7 %), Тернопільській (8,3 %) та Закарпатській (8,7 %) областях. В середньому по Україні питома вага нестандартних проб питної води з систем централізованого водопостачання за бактеріологічними показниками становить близько 4,7 % , зокрема, серед комунальних водопроводів - 3,5 %, відомчих - 5 %, сільських - 7,2 %. 
 
   До основних чинників невідповідності якості питної води санітарно-гігієнічним нормативним вимогам необхідно віднести: відсутність зон санітарної охорони (71 %), необхідного комплексу очисних споруд (15 %), знезаражуючих установок (18 %). Причому, за останні 7 років частка проб питної води, що не відповідає нормативним вимогам, як і причини нестандартної якості питної води не змінилися. 
 
   Отже, на сьогодні однією з основних проблем, що потребує найскорішого вирішення при виробництві питної води є впровадження прогресивних методів очищення, зокрема знезаражування питних вод. 
 
   Знезаражування - це дезінфекція води для покращення її санітарно-мікробіологічних показників якості реагентними чи безреагентними методами. До основних реагентних методів знезаражування відносять: озонування, хлорування (обробку хлором та хлоровміщуючими реагентами - хлор-газом, гіпохлоритами натрію та кальцію, хлорним вапном, діоксидом хлору, хлорамінами), обробку оксидантами (рідким чи газоподібним) тощо; до безреагентних методів - ультрафіолетове (УФ) опромінювання тощо (табл. 1). Всі методи знезаражування мають свої переваги та недоліки та потребують проведення комплексної порівняльної оцінки. 
 
   На початку ХХ століття стало відомо про можливість ефективного застосування озону для знезаражування питних вод. Але озон виявився токсичним (1 клас небезпеки) та вибухонебезпечним реагентом. При озонуванні відсутній ефект післядії, зокрема залишкова концентрація озону 0,4 мг/дм3 у питній воді розпадається швидше ніж за 1 годину. На сьогодні відомо, що застосування озону не виключає утворення побічних продуктів дезінфекції. Крім того, проблема впливу продуктів озонолизу на здоров'я людини залишається до сьогодні недостатньо вивченою.

Відомо, що хлорування озонованої води призводе до ще більшого утворення  токсичних сполук (Гончарук, В.В., 2005; Петренко Н.Ф., 2005; Авчинников, А.В., 2001; Драгинський В.Л., 1995; Гончарук Є.І. та ін., 1982; Lawrence H., 1980). Отже, відсутність ефекту післядії, небезпечність експлуатації обладнання та утворення побічних продуктів дезінфекції обмежує використання озону на водопровідних станціях. На сьогодні такий метод не може повністю замінити хлор, а може тільки доповнювати його. 
 
   Широке використання методу УФ-опромінювання обмежує відсутність оперативного контролю за процесом знезаражування, що мають інші методи (табл. 1). Оцінку епідемічної безпечності води після УФ-знезаражування можливе отримати тільки через 24 години при визначені колі-індексу. Крім того, надійне знезаражування УФ-опромінюванням можливо тільки після ефективного видалення мутності та кольоровості води. Існує чітка залежність бактерицидного ефекту від мутності та кольоровості води, виду мікроорганізмів, їх кількості, дози опромінювання, типу установки, тому цим методом можливо обробляти лише підземні чи доочищені води після водоочищувачів, зокрема після перевірки ефективності роботи обладнання у кожному конкретному випадку (Гончарук, В.В., 2005; Авчинников, А.В., 2001). Отже, після обробки води УФ у воді не залишаються залишкові концентрації дезінфектанту, що обмежує використання цього методу, зокрема, в практиці централізованого питного водопостачання. УФ перспективно застосовувати комплексно з іншими методами знезаражування. 
 
   Таким чином, переваги хлорних технологій (з використанням хлор-газу, гіпохлоритів натрію та кальцію, діоксиду хлору, хлораміну тощо), такі як наявність тривалого дезінфікуючого ефекту та способу оперативного контролю за процесом знезаражування, не дозволяють відмовитись від них у практиці централізованого господарсько-питного водопостачання. В Україні для знезаражування вод застосовують хлор-газ (98%), гіпрохлорит натрію (1,1%), в невеликій кількості діоксид хлору, озон та інші реагенти та технології (0,9%) (Хорунжий П.Д., 2004). 
 
   Але всім відомі і недоліки методів хлорування: хлор та його препарати є токсичними сполуками, тому робота з ними потребує жорсткого дотримання техніки безпеки, існуючі схеми хлорування мають недостатній очищуючий ефект по відношенню до ентеровірусів, крім того при хлоруванні у питній воді утворюються побічні продукти дезінфекції, що мають канцерогенні, мутагенні та тератогенні властивості (Прокопов В.О., Зоріна О.В., 2002). Установлено, що саме шлунково-кишковий і сечовий тракти є тими системами організму людини, які найчастіше підпадають канцерогенному впливу, пов'язаному із споживанням хлорованої питної води (Cantor K.G., 1999; Рябухин В. Г., 1987; Williamson S.J., 1981). 
 
   За результатами наших експериментальних досліджень, серед чотирьох хлоровміщуючих реагентів гіпохлорит натрію має найбільшу реакційну здатність щодо утворення канцерогенних хлорорганічних сполук (гіпохлорит натрію ? хлорне вапно > рідкий хлор чи хлор-газ > хлорамін) (Прокопов В.О., Зоріна О.В., 2006). На сьогодні, гіпохлорити застосовують на станціях малої потужності або для тривалого знезаражування води шахтних колодязів за допомогою керамічних патронів. Експлуатація у ВАТ "АК "КИЇВВОДОКАНАЛ" електролізних установок виробництва ЗАТ "Укрпромтехвод", що виробляють гіпохлорит натрію, також виявило ряд недоліків реалізації цього методу. У тому числі, необхідність щорічного відновлення металооксидного покриття титанових анодів та інших комплектуючих. До таких наслідків, як правило, призводе необхідність регенерації анодів соляною кислотою. 
 
   Іноді виробники питної води зупиняються на використанні товарного гіпохлориту для знезаражування вод. При зберіганні останнього спостерігається зниження дезінфікуючого здатності реагенту у часі (особливо під дією світла та тепла), що необхідно ураховувати при його використанні, зокрема застосовувати спеціальні консерванти, що ускладнює експлуатацію (Хорунжий П.Д., 2004). Крім того, можливі його витоки, що несе небезпеку для людей. 
 
   Якщо далі порівнювати між собою сучасні методи хлорування, то можна відмітити наступне. Хлораміачна вода забезпечує консервацію залишкового хлору у воді водопровідної мережі та сприяє меншому утворенню хлорорганічних сполук (у порівнянні з іншими хлоровміщуючими реагентами), але потребує забезпечення тривалого часу контакту з водою, має менший окислювальний та бактерицидний ефект. Вибухонебезпечний балонний хлор-газ та діокисид хлору потребують жорсткої обережності при використанні. Зокрема, вихідним продуктом при виробництві діоксиду хлору є небезпечна соляна кислота. До недоліків діоксиду хлору відносять також токсичність як його самого (сполука 1-го класу небезпечності), так і продуктів його трансформації - хлоритів та хлоратів. Зокрема, хлорит-іон відноситься до умовно канцерогенних сполук. Отже, при використанні на станції водопідготовки діоксиду хлору необхідно адаптувати методику виявлення концентрацій робочого розчину окислювача, а також вмісту побічних продуктів обробки, зокрема, що мають різні рівні ГДК в Росії, Європі та США (Прокопов В.О., 1997). 
 
   Постійне зростання вимог щодо якості питної води та охорони природного навколишнього середовища на фоні інтенсивного забруднення джерел питного водопостачання зумовлюють необхідність пошуку альтернативних методів знезаражування вод, а саме способів, основаних на синергізмі двох чи декількох реагентів. Саме до таких методів можна віднести знезаражування сумішшю реагентів - оксидантами. ОХІ-газ виробляється американськими установками "ОХІ", виробництво яких заплановано в Україні, а рідкий оксидант - установками "Аквахлор" виробництва Росії (талб. 1). 
 
   За даними російських та американських вчених NSF, дезінфекція води оксидантами у порівнянні з хлор-газом та гіпохлоритом натрію здійснюється ефективніше, має місце більш тривалий дезінфікуючий ефект, потрібен менший час контакту окислювача з водою, суттєво знижує утворення канцерогенних тригалогенметанів. Ці методи мають способ оперативного контрою за процесом знезаражування, високу ефективність при різних фізичних та хімічних станах води та при боротьбі з біообрастанням водопровідних мереж, їх можна застосовувати при видаленні заліза, марганцю та сірководню, потребують меншої кількості діоксиду сірки для зниження залишкового хлору, ніж при традиційному хлоруванні. 
 
   Цікавим буде порівняння двох методів знезаражування оксидантами між собою. Якщо порівнювати склад двох оксидантів та їх агрегатний стан, то можна зробити висновок, що ОХІ-газ може ліпше розчинятися у воді, має менший вміст хлору у суміші (70 %) та більшій вміст більш активних компонентів (30 %), що може сприятиме більшому бактерицидному ефекту. 
 
   Суттєвим недоліком установок "Аквахлор" є необхідність регенерації електродів соляною кислотою. Кожні 40-50 годин роботи установок "Аквахлор" необхідно промивати реактори електрохімічного блоку токсичним розчином соляної кислоти з метою видалення катодних відкладень на електродах реактору по спеціальній методиці.  
 
   "ОХІ-установки" у порівнянні з установками "Аквахлор" є більш безпечними та простими при експлуатації, тому що не потребують використання розчину соляної кислоти для експлуатації. Для їх ефективної роботи необхідні безпечні вихідні ресурси - вода та хлорид натрію (достатньо будь-якої чистої солі "Екстра" чи кам'яної).  
 
   За даними американських вчених NSF, оксидантний газ забезпечує достатній дезінфікуючий ефект (більш сильний та тривалий у порівнянні з хлоруванням), якщо у воді, яка піддається дезінфекції, через 10 хвилин після обробки оксидантом вміст залишкового активного вільного хлору ? 0,1 мг/дм3. При знезаражуванні питної води оксидантними газами температура, щільність, загальна лужність, вміст марганцю, заліза, аміачного азоту тощо не змінюються, хлорити та хлорати не визначаються. 
 
   Таким чином, метод знезаражування ОХІ-газом повністю позбавлений багатьох недоліків традиційних методів знезаражування, зокрема хлорування, та має всі їх позитивні якості, що робить його гідною альтернативою традиційних методів знезаражування, зокрема в практиці централізованого, нецентралізованого питного, технічного водопостачання та водовідведення.

№

п/п

V (H2O)

V (HCl)

C (HCl)

Т. тимч., мг + скв/л

1

50

0,1

2

50

0,1

3

50

0,1

Сер.знач

50

0,1

№

п/п

V (H2O)

V (Тр.Б)

C (Тр.Бl)

Т. тимч., мг + скв/л

1

5

0,01

2

5

0,01

3

5

0,01

Сер.знач

5

0,01